JP4305174B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の触媒浄化装置に関し、特に、バイパス触媒システムを備えたものに関する。 The present invention relates to a catalyst purification device for an internal combustion engine, and more particularly to a device equipped with a bypass catalyst system.
内燃機関の排気浄化装置として、図7に示すように排気通路102に2つの触媒(103、104)を直列に設置し、さらに上流側触媒103をバイパスするバイパス通路105を備え、低負荷時には上流側触媒103側に、高負荷時にはバイパス通路105を介して直接下流側触媒104に排気ガスを流入させるように構成された、いわゆるバイパス触媒システムがある(例えば、特許文献1参照。)。そして、排気ガスを上流側触媒103に流入させるかバイパス通路105を介して直接下流側触媒104に流入させるかはバイパスバルブ106を切り換えることによって調整される。
As an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, as shown in FIG. 7, two catalysts (103, 104) are installed in series in an
また、上流側触媒103および下流側触媒104各々の排気流れ方向の直前に空燃比センサ(107、108)を備え、上流側触媒103に排気を流入させているときは上流側触媒103の直前に配置された空燃比センサ107の出力値に基づいて、下流側触媒104に直接排気ガスを流入させているときは下流側触媒104の直前に配置された空燃比センサ108の出力値に基づいて、ECU109が気筒内の空燃比を制御している。
Further, an air-fuel ratio sensor (107, 108) is provided immediately before the exhaust flow direction of each of the
一方、従来から、触媒の上流側と下流側に空燃比センサを備え、基本的には上流側に備えられた上流側空燃比センサの出力値に基づいて気筒内の空燃比を制御し、下流側に備えられた空燃比センサの出力値に基づいて上流側空燃比センサの出力値のばらつきやガス当りの影響を補正することが行われている。
図7に示した排気浄化装置においても、上流側触媒103の上流側と下流側に空燃比センサ(107、108)を備えていることから、上流側触媒103に排気ガスを流入させている場合には、上流側空燃比センサ107の出力値に基づいて気筒内の空燃比を制御し、下流側に備えられた下流側空燃比センサ108の出力値に基づいて上流側空燃比センサ107の出力値のばらつきやガス当りの影響を補正することも可能である。
7 also includes air-fuel ratio sensors (107, 108) on the upstream side and the downstream side of the
しかしながら、バイパスバルブ106の位置を上流側触媒103側にのみ排気ガスを流入させるように制御しているにもかかわらず、バイパスバルブ106が故障していることによりバイパス通路105側にも排気ガスが流入し、上流側触媒103を通過せずに直接下流側空燃比センサ108、下流側触媒104を通過するおそれがある。
However, even though the position of the
そして、かかる場合であって、バイパス通路105を介して直接下流側空燃比センサ108を通過する排気ガスの空燃比と上流側触媒103を通過した後の排気ガスの空燃比に差がある場合は、ECU109は下流側空燃比センサ108の出力値は上流側触媒103を通過した後の排気の空燃比であると認識することから、適切に気筒内の空燃比を制御できなくなる。
In such a case, when there is a difference between the air-fuel ratio of the exhaust gas that directly passes through the downstream-side air-
同様に、上流側触媒103が、その内部に適量の酸素を吸蔵することができ、排気ガス
にNOxが含まれているときは、酸素を吸蔵することでそのNOxを還元し、また、排気ガスにHCやCOが含まれているときは、酸素を放出することでそれらを酸化することができる触媒である場合は、O2ストレージ量を適切な量に制御することができなくなる。
Similarly, the
また、図7に示した排気浄化装置におけるバイパスバルブ106は、排気ガスを上流側触媒103に流入させるかバイパス通路105を介して直接下流側触媒104に流入させるかを切り換えるものであるが、排気浄化の観点からは、排圧の上昇に起因して内燃機関の性能が低下しない範囲で、できる限り多くの排気ガスを上流側触媒を通過させることが望ましい。そのためには、内燃機関の運転状態に応じてバイパス通路を流通する排気ガス量(以下、「バイパスガス量」という。)を調節できるようにすることが好ましい。
Further, the
しかし、かかる構成においては、上流側触媒を通過せずに下流側触媒に流入する排気ガスと上流側触媒を通過して下流側触媒に流入する排気ガスとが合流した排気ガスの空燃比を下流側空燃比センサが検出することから、上流側触媒の上下流に備えられた両空燃比センサの出力値に基づいて精度よく気筒内の空燃比、上流側触媒のO2ストレージ量を制御することが困難となる。 However, in such a configuration, the air-fuel ratio of the exhaust gas that flows into the downstream catalyst without passing through the upstream catalyst and the exhaust gas that passes through the upstream catalyst and flows into the downstream catalyst is reduced downstream. Since the side air-fuel ratio sensor detects, the air-fuel ratio in the cylinder and the O 2 storage amount of the upstream catalyst are accurately controlled based on the output values of the both air-fuel ratio sensors provided upstream and downstream of the upstream catalyst. It becomes difficult.
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、気筒内の空燃比、上流側触媒のO2ストレージ量を精度よく制御することができるバイパスガス量を調整可能なバイパス触媒システムを有する内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a bypass gas amount that can accurately control the air-fuel ratio in the cylinder and the O 2 storage amount of the upstream catalyst. It is an object of the present invention to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine having an adjustable bypass catalyst system.
また、バイパス触媒システムがバイパスバルブを用いてバイパスガス量を調整する構成である場合において、当該バイパスバルブの故障を検出する内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that detects a failure of the bypass valve when the bypass catalyst system is configured to adjust the amount of bypass gas using the bypass valve.
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、内燃機関の排気通路に直列的に備えられた、上流側に位置する上流側触媒および下流側に位置する下流側触媒と、排気ガスの一部を、前記上流側触媒を迂回させ前記下流側触媒の上流側で他の排気ガスと合流させるバイパス通路と、当該バイパス通路を流通する排気ガスであるバイパスガスの量を調節するバイパスガス量調節手段と、前記上流側触媒の上流側に備えられ排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、前記下流側触媒の上流側であって前記排気通路と前記バイパス通路の合流点の下流側に備えられ排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、前記バイパスガスの量を推定するバイパスガス量推定手段と、当該バイパスガス量推定手段にて推定したバイパスガスの量、前記上流側空燃比検出手段の検出値および前記下流側空燃比検出手段の検出値に基づいて、前記上流側空燃比検出手段の検出値を補正し、当該補正された上流側空燃比検出手段の検出値に基づいて前記内燃機関の気筒内の空燃比を制御する空燃比制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, an upstream catalyst located upstream and provided in series in an exhaust passage of the internal combustion engine and located downstream A bypass catalyst, a bypass passage that bypasses the upstream catalyst and joins another exhaust gas upstream of the downstream catalyst, and a bypass gas that is an exhaust gas flowing through the bypass passage. Bypass gas amount adjusting means for adjusting the amount of exhaust gas, upstream air-fuel ratio detecting means for detecting the air-fuel ratio of exhaust gas provided upstream of the upstream catalyst, upstream of the downstream catalyst and the exhaust gas A downstream air-fuel ratio detection means for detecting an air-fuel ratio of the exhaust gas, a bypass gas amount estimation means for estimating the amount of the bypass gas, and a bypass gas amount estimation device provided downstream of the junction of the passage and the bypass passage. Correcting the detection value of the upstream air-fuel ratio detection means based on the amount of bypass gas estimated by the means, the detection value of the upstream air-fuel ratio detection means and the detection value of the downstream air-fuel ratio detection means, Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio in the cylinder of the internal combustion engine based on the corrected detection value of the upstream air-fuel ratio detection means.
排気ガスの一部を、前記上流側触媒を迂回させ前記下流側触媒の上流側で他の排気ガスと合流させるバイパス通路と、当該バイパス通路を流通する排気ガスであるバイパスガスの量を調節するバイパスガス量調節手段とを有するいわゆるバイパス触媒システムを備えた排気浄化装置においも、バイパスガス量調節手段によりバイパスガスが零に調節されている場合は、従来と同様に、空燃比制御手段が、上流側触媒の上流側に備えられた上流側空燃比検出手段の検出値を、下流側に備えられた下流側空燃比検出手段の検出値に基づいて補正し、当該補正された上流側空燃比検出手段の検出値に基づいて内燃機関の気筒内の空燃比(以下、「機関空燃比」という。)を精度よく制御することができる。 A bypass passage that bypasses the upstream catalyst and joins another exhaust gas on the upstream side of the downstream catalyst with a part of the exhaust gas, and an amount of the bypass gas that is an exhaust gas flowing through the bypass passage is adjusted. Also in an exhaust purification device having a so-called bypass catalyst system having a bypass gas amount adjusting means, when the bypass gas is adjusted to zero by the bypass gas amount adjusting means, the air-fuel ratio control means, The detection value of the upstream air-fuel ratio detection means provided on the upstream side of the upstream catalyst is corrected based on the detection value of the downstream air-fuel ratio detection means provided on the downstream side, and the corrected upstream air-fuel ratio is corrected. The air-fuel ratio in the cylinder of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine air-fuel ratio”) can be accurately controlled based on the detection value of the detection means.
また、機関空燃比と上流側触媒に流入する排気ガスの空燃比は等しいので、上流側触媒
が、その内部に適量の酸素を吸蔵することができ、排気ガスにNOxが含まれているときは、酸素を吸蔵することでそのNOxを還元し、また、排気ガスにHCやCOが含まれているときは、酸素を放出することでそれらを酸化することができる触媒である場合は、空燃比制御手段が機関空燃比を精度よく制御することで、上流側触媒に流入する排気ガスの空燃比を精度よく制御することができ、O2ストレージ量を適切な量に制御することができる。
In addition, since the engine air-fuel ratio and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst are equal, the upstream catalyst can store an appropriate amount of oxygen therein, and when the exhaust gas contains NOx In the case where the NOx is reduced by occlusion of oxygen and HC and CO are contained in the exhaust gas, the air-fuel ratio is a catalyst that can oxidize them by releasing oxygen. When the control means accurately controls the engine air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst can be accurately controlled, and the O 2 storage amount can be controlled to an appropriate amount.
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、バイパス通路を排気ガスが流通する場合においても、空燃比制御手段が、バイパスガス量推定手段にて推定したバイパスガスの量、バイパスガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段の検出値および下流側空燃比検出手段の検出値に基づいて、上流側空燃比検出手段の検出値を補正し、当該補正された上流側空燃比検出手段の検出値に基づいて機関空燃比を制御するので、精度よく機関空燃比あるいはO2ストレージ量を適切な量に制御することができる。 Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, even when the exhaust gas flows through the bypass passage, the amount of bypass gas estimated by the bypass gas amount estimating means is reduced by the air-fuel ratio control means. Based on the detected value of the upstream air-fuel ratio detecting means for detecting the air-fuel ratio of the gas and the detected value of the downstream air-fuel ratio detecting means, the detected value of the upstream air-fuel ratio detecting means is corrected, and the corrected upstream air-fuel ratio is corrected. Since the engine air / fuel ratio is controlled based on the detection value of the fuel ratio detection means, the engine air / fuel ratio or the O 2 storage amount can be accurately controlled to an appropriate amount.
具体的に、前記空燃比制御手段は、前記バイパスガス量推定手段にて推定したバイパスガスの量および前記上流側空燃比検出手段の検出値に基づいて、(1)前記下流側空燃比検出手段の検出値に基づく前記上流側空燃比検出手段の検出値の補正量を補正し、当該補正された前記上流側空燃比検出手段の検出値の補正量に基づいて前記上流側空燃比検出手段の検出値を補正し、あるいは(2)前記下流側空燃比検出手段の検出値を補正し、当該補正された下流側空燃比検出手段の検出値に基づいて前記上流側空燃比検出手段の検出値を補正し、当該補正された上流側空燃比検出手段の検出値に基づいて前記内燃機関の気筒内の空燃比を制御することが好適である。 Specifically, the air-fuel ratio control means is configured to: (1) the downstream air-fuel ratio detection means based on the amount of bypass gas estimated by the bypass gas amount estimation means and the detected value of the upstream air-fuel ratio detection means. The detection value correction amount of the upstream air-fuel ratio detection means is corrected based on the detected value of the upstream air-fuel ratio detection means, and the upstream air-fuel ratio detection means is corrected based on the corrected correction value of the detection value of the upstream air-fuel ratio detection means. Correct the detection value, or (2) correct the detection value of the downstream air-fuel ratio detection means, and based on the corrected detection value of the downstream air-fuel ratio detection means, the detection value of the upstream air-fuel ratio detection means It is preferable to control the air-fuel ratio in the cylinder of the internal combustion engine based on the corrected detection value of the upstream air-fuel ratio detection means.
下流側空燃比検出手段を通過するバイパスガス量および当該バイパスガスの空燃比を把握できれば、下流側空燃比検出手段の検出値の内バイパスガスの影響による値を把握することができるので、好適に下流側空燃比検出手段の検出値に基づく上流側空燃比検出手段の検出値の補正量、あるいは下流側空燃比検出手段の検出値を補正することができる。 If the amount of bypass gas passing through the downstream side air-fuel ratio detecting means and the air-fuel ratio of the bypass gas can be grasped, the value of the detected value of the downstream side air-fuel ratio detecting means can be grasped because of the influence of the bypass gas. The correction amount of the detection value of the upstream air-fuel ratio detection means based on the detection value of the downstream air-fuel ratio detection means or the detection value of the downstream air-fuel ratio detection means can be corrected.
そして、前記下流側空燃比検出手段は排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサであり、前記空燃比制御手段は、前記バイパスガス量推定手段にて推定したバイパスガスの量および前記上流側空燃比検出手段の検出値に基づいて推定したバイパスガス中の酸素量に基づいて、(1)前記下流側空燃比検出手段の検出値に基づく前記上流側空燃比検出手段の検出値の補正量を補正すること、あるいは(2)前記下流側空燃比検出手段の検出値を補正することが好適である。 The downstream air-fuel ratio detection means is an oxygen concentration sensor that detects an oxygen concentration in the exhaust gas, and the air-fuel ratio control means includes the amount of bypass gas estimated by the bypass gas amount estimation means and the upstream side Based on the amount of oxygen in the bypass gas estimated based on the detection value of the air-fuel ratio detection means, (1) the correction amount of the detection value of the upstream air-fuel ratio detection means based on the detection value of the downstream air-fuel ratio detection means Or (2) correcting the detection value of the downstream air-fuel ratio detection means.
また、前記バイパスガス量調節手段は、前記バイパス通路の流路面積を変更可能なバイパスバルブと当該バイパスバルブの開度を制御するバルブ開度制御手段を備え、前記内燃機関の気筒内の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記バイパスバルブの開度を検出するバルブ開度検出手段と、をさらに備え、前記バイパスガス量推定手段は、前記バルブ開度検出手段が検出したバイパスバルブの開度および前記吸入空気量検出手段にて検出された吸入空気量に基づいてバイパスガス量を推定するものであることが好適である。 The bypass gas amount adjusting means includes a bypass valve capable of changing a flow passage area of the bypass passage and a valve opening degree control means for controlling the opening degree of the bypass valve, and the intake air in the cylinder of the internal combustion engine An intake air amount detecting means for detecting the amount of air, and a valve opening degree detecting means for detecting the opening degree of the bypass valve, wherein the bypass gas amount estimating means is a bypass valve detected by the valve opening degree detecting means. It is preferable that the bypass gas amount be estimated based on the opening degree and the intake air amount detected by the intake air amount detection means.
バイパスガス量は、バイパスバルブの開度および内燃機関から排出される排気ガス量によって推定することができ、内燃機関から排出される排気ガス量は吸入空気量とほぼ等しいと考えてよいので、バイパスガス量はバルブ開度検出手段が検出したバイパスバルブの開度および前記吸入空気量検出手段にて検出された吸入空気量に基づいて精度よく推定することができる。 The amount of bypass gas can be estimated from the opening of the bypass valve and the amount of exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and the amount of exhaust gas discharged from the internal combustion engine may be considered to be approximately equal to the amount of intake air. The gas amount can be accurately estimated based on the opening degree of the bypass valve detected by the valve opening degree detection means and the intake air quantity detected by the intake air amount detection means.
本発明にあっては、前記内燃機関のクランク軸の回転数がほぼ一定である定常運転であるときに、前記バルブ開度制御手段がバイパスバルブの開度を所定量だけ変化させ、バイパスバルブが当該所定量だけ変化する間に検出された前記下流側空燃比センサの検出値の変化量が閾値よりも小さい場合に、バイパスバルブが故障していると検出することを特徴とする。 In the present invention , the valve opening control means changes the opening of the bypass valve by a predetermined amount when the engine is in steady operation where the rotation speed of the crankshaft of the internal combustion engine is substantially constant. When the amount of change in the detected value of the downstream air-fuel ratio sensor detected while changing by the predetermined amount is smaller than a threshold value, it is detected that the bypass valve has failed.
ここで、バイパスバルブの故障としては、バルブにデポジットがありバイパス通路を流通する排気ガスの抵抗となっている場合を例示することができる。 Here, the failure of the bypass valve can be exemplified by a case where the valve has a deposit and becomes a resistance of exhaust gas flowing through the bypass passage.
そして、定常運転であるときにバイパスバルブの開度を所定量だけ変化させると、バイパスバルブが正常であるときは、上流側触媒で反応していないバイパスガスの量が変動するため、下流側空燃比センサの検出値もそれにしたがって所定値だけ変動するはずである。ゆえに、バイパスバルブが所定量だけ変化する間に検出された下流側空燃比センサの検出値の変化量が閾値よりも小さい場合には、実際のバイパスガス量が所定量変動していないことを検出することができ、バイパスバルブにデポジットがある等の故障が生じていることを確実に検出することができる。これにより、排圧が上昇することに起因して内燃機関の出力性能が低下することあるいは誤って機関空燃比が制御されることを防止することができる。 If the opening of the bypass valve is changed by a predetermined amount during steady operation, the amount of bypass gas that has not reacted with the upstream catalyst fluctuates when the bypass valve is normal. The detection value of the fuel ratio sensor should also fluctuate by a predetermined value accordingly. Therefore, if the change amount of the detected value of the downstream air-fuel ratio sensor detected while the bypass valve changes by a predetermined amount is smaller than the threshold value, it is detected that the actual bypass gas amount has not changed by the predetermined amount. It is possible to reliably detect that a failure such as a deposit is present in the bypass valve. As a result, it is possible to prevent the output performance of the internal combustion engine from being deteriorated due to the increase in the exhaust pressure or the engine air-fuel ratio being erroneously controlled.
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、バイパスガス量を調整可能なバイパス触媒システムを有する場合においても、気筒内の空燃比、上流側触媒のO2ストレージ量を精度よく制御することができる。 As described above, according to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the air-fuel ratio in the cylinder, the O 2 storage amount of the upstream catalyst, even when the bypass catalyst system capable of adjusting the bypass gas amount is provided. Can be accurately controlled.
また、本発明に係るバイパスバルブの故障検出方法によれば、バイパスバルブの故障を確実に検出することができる。 In addition, according to the bypass valve failure detection method of the present invention, it is possible to reliably detect a bypass valve failure.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を以下の実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below based on the following embodiments with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified.
本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成について説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る内燃機関1の排気浄化装置の概略構成を示す図である。
A configuration of an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust emission control device for an internal combustion engine 1 according to an embodiment of the present invention.
内燃機関1は、ガソリンを燃料とする火花点火式の内燃機関(ガソリン機関)であり、自動車等に搭載される機関である。そして、内燃機関1の排気通路2には、2つの触媒、すなわち排気通路2の上流側に設けられた上流側触媒3と下流側に設けられた下流側触媒4が直列に設置されている。
The internal combustion engine 1 is a spark ignition type internal combustion engine (gasoline engine) using gasoline as fuel, and is an engine mounted on an automobile or the like. In the
触媒3、4は、その内部に適量の酸素を吸蔵することができ、排気ガスにNOxが含まれているときは、酸素を吸蔵することでそのNOxを還元し、また、排気ガスにHCやCOが含まれているときは、酸素を放出することでそれらを酸化することができる三元触媒である。
The
また、本実施の形態に係る排気浄化装置はいわゆるバイパス触媒システムを有しており、排気通路2には、上流側触媒3の上流において分岐し、上流側触媒3を迂回して下流側触媒4の上流において再度合流するようにバイパス通路5が接続されている。そして、バイパス通路5には、当該バイパス通路5の流路面積を変更可能なバイパスバルブ6が備え
られており、当該バイパスバルブ6は後述するECU15によりその開度が制御される。ゆえに、ECU15がバイパスバルブ6の開度を制御することによりバイパス通路5を流通する排気ガス(以下、「バイパスガス」という。)の量、すなわちバイパスガス量を調節することが可能であり、ECU15およびバイパスバルブ6はバイパスガス量調節手段として機能する。
Further, the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment has a so-called bypass catalyst system, and branches into the
そして、バイパスバルブ6の開度が零でバイパス通路5の流路が閉ざされている場合は、バイパス通路5には排気ガスが流れずに排気通路2のみに排気ガスが流れ、内燃機関から排出された排気ガス全てが上流側触媒3を通過する。一方、バイパスバルブ6の開度が零ではなくバイパス通路5の流路が開かれている場合は、内燃機関1からの排気ガスの内バイパスバルブ6の開度に応じた分の量だけバイパスガスとしてバイパス通路5を流通すると共に、残りの排気ガスが上流側触媒3を通過する。そして、下流側触媒4の上流で、バイパスガスと上流側触媒3を通過した排気ガスが合流し、合流したガスが下流側触媒4を通過する。なお、上流側触媒3を通過した排気ガスであって、バイパスガスと合流する前の排気ガスを「合流前ガス」と称する。
When the opening degree of the bypass valve 6 is zero and the flow path of the
排気通路2のバイパス通路5への分岐点より上流には、内燃機関1から排出された直後の排気ガスの空燃比にほぼ比例する出力特性を有するメインA/Fセンサ7(上流側空燃比検出手段)が設けられている。また、上流側触媒3の下流であって排気通路2とバイパス通路5との合流点の下流には、排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかを検出するための、いわゆるZ特性を有する酸素濃度センサであるサブO2センサ8(下流側空燃比検出手段)が設けられている。そして、この機関は、基本的には上流側に備えられたメインA/Fセンサ7の出力値に基づいて気筒内の空燃比(以下、「機関空燃比」という。)を制御し、下流側に備えられたサブO2センサ8の出力値に基づいてメインA/Fセンサ7の出力値のばらつきやガス当りの影響を補正するフィードバック制御を実施する機関である。
A main A / F sensor 7 (upstream air-fuel ratio detection) having an output characteristic substantially proportional to the air-fuel ratio of the exhaust gas immediately after being discharged from the internal combustion engine 1 is upstream of the branch point of the
一方、吸気系においては、吸気通路9を流通する空気の流量を調節するスロットルバルブ10が設けられおり、その開度が後述するECU15により制御される。そして、エアクリーナ11を通過して吸気通路9に流入してきた空気がスロットルバルブ10でその流量が調節されて気筒内に吸入される。そして、スロットルバルブ10の下流の吸気通路9に、吸入空気量(GA)を検出するための吸入空気量検出手段としてのエアフローメータ12が取り付けられている。
On the other hand, in the intake system, a
また、内燃機関1の吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁13を備えており、当該燃料噴射弁13に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁13が開弁し、図示しない燃料タンクから供給される燃料が吸気ポートへ噴射されるようになっている。
Further, a
さらに、内燃機関1には出力軸(クランク軸)の回転位相を検出するクランクポジションセンサ14が設けられている。このクランクポジションセンサ14から発生されるパルスは後述するECU15に入力され、ECU15は、一定時間毎にクランク軸の回転数(以下、「機関回転数」という。)を算出する。
Further, the internal combustion engine 1 is provided with a crank
このように構成されたバイパス触媒システムを有する排気浄化装置を備えた内燃機関には、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)15が併設されている。 An electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) 15 is provided together with the internal combustion engine including the exhaust purification device having the bypass catalyst system configured as described above.
ECU15には、上述したメインA/Fセンサ7や、サブO2センサ8、エアフローメータ12、クランクポジションセンサ14、バイパスバルブの開度を検出するバルブ開度センサ(バルブ開度検出手段)16等が電気的に接続され、それらの出力信号がECU1
5へ入力されるようになっている。更に、ECU15には、上述したバイパスバルブ6、スロットルバルブ10、燃料噴射弁13等が電気配線を介して接続され、ECU15が指令信号を出力することにより、バイパスバルブ6およびスロットルバルブ10の開度、燃料噴射弁13から噴射される燃料量を制御することが可能になっている。
The
5 is input. Further, the bypass valve 6, the
機関空燃比は、気筒内に吸入されるガス量(気筒内に内燃機関外からの空気しか吸入されない場合は吸入空気量)および気筒内に供給される燃料量にて定まることから、所望の機関空燃比になるように前記スロットルバルブ10の開度および燃料噴射弁13を制御可能なECU15が空燃比制御装置(空燃比制御手段)として機能する。また、ECU15はバイパスバルブ6の開度をも制御することからバルブ開度制御手段としても機能する。
The engine air-fuel ratio is determined by the amount of gas sucked into the cylinder (the amount of intake air when only air from outside the internal combustion engine is sucked into the cylinder) and the amount of fuel supplied into the cylinder. The
ここで、上述したようなバイパス触媒システムにおいては、低負荷時には排気ガスをより確実に浄化すべく、バイパスバルブ6の開度を零にして内燃機関から排出される排気ガス全てが上流側触媒3を通過するようにする。そして、要求される負荷が上昇するのに応じて、その負荷に応え得るようにバイパスバルブ6の開度を大きくするようにする。つまり、その開度は、上流側触媒3を排気ガスが通過することで排圧が上昇するのに起因して、内燃機関の出力が要求される負荷に応えることができなくならないように設定されるものであり、機関回転数および負荷毎に決定される。
Here, in the bypass catalyst system as described above, all the exhaust gas discharged from the internal combustion engine with the opening degree of the bypass valve 6 set to zero in order to more reliably purify the exhaust gas at the time of low load is the
一方、上述したように、上流側触媒3は、その内部に適量の酸素を吸蔵することができ、排気ガスにNOxが含まれている場合は、酸素を吸蔵することでそのNOxを還元し、また、排気ガスにHCやCOが含まれている場合は、酸素を放出することでそれらを酸化することができる三元触媒である。
On the other hand, as described above, the
この三元触媒のO2ストレージ能力は、排気ガスがリーン状態にあるときに過剰分の酸素を吸蔵し、排気ガスがリッチ状態にあるときに不足分の酸素を放出することにより、排気ガスを浄化するものであるが、このような能力は有限なものである。従って、O2ストレージ能力を効果的に利用するためには、排気ガスの空燃比が次にリッチ状態又はリーン状態のいずれとなってもいいように、触媒中に吸蔵されている酸素の量(O2ストレージ量)を所定量(例えば、最大酸素吸蔵量の半分)に維持することが肝要であり、そのように維持されていれば、常に一定のO2吸蔵・放出作用が可能となり、結果として触媒による一定の酸化・還元能力が常に得られる。 The O 2 storage capacity of this three-way catalyst is to store excess oxygen when the exhaust gas is in a lean state, and release the insufficient oxygen when the exhaust gas is in a rich state. Although purifying, this ability is finite. Therefore, in order to effectively use the O 2 storage capacity, the amount of oxygen occluded in the catalyst (in order that the air-fuel ratio of the exhaust gas may be either the rich state or the lean state next ( It is important to maintain the O 2 storage amount at a predetermined amount (for example, half of the maximum oxygen storage amount), and if it is maintained as such, a constant O 2 storage / release action is always possible. As a result, a constant oxidation / reduction ability by the catalyst is always obtained.
そして、O2ストレージ量を所定量に維持するには、上流側触媒3から排出される排気ガスの空燃比(従って、上流側触媒3に流入する排気ガスの空燃比)が、理論空燃比に極めて近い状態となるように制御する必要がある。 In order to maintain the O 2 storage amount at a predetermined amount, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the upstream side catalyst 3 (and hence the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side catalyst 3) becomes the stoichiometric air-fuel ratio. It is necessary to control so as to be very close.
そこで、本実施の形態の空燃比制御装置は、バイパスバルブ6の開度が零で、内燃機関からの排気ガスが全て上流側触媒3を通過する場合においては、内燃機関1からの排気ガスに関する状態量の一つであるサブO2センサ8の検出値が理論空燃比に略相当する目標値となるように、サブO2センサ8の検出値(即ち、上流側触媒3下流の排気ガスの空燃比)にも基づいて機関空燃比をフィードバック制御する。なお、機関空燃比と上流側触媒3の上流側における排気ガスの空燃比、すなわちメインA/Fセンサ7により検出される空燃比は等しいので、本空燃比制御装置は上流側触媒3の上流側の排気ガスの空燃比をフィードバック制御しているとも言える。
Therefore, the air-fuel ratio control apparatus according to the present embodiment relates to the exhaust gas from the internal combustion engine 1 when the opening degree of the bypass valve 6 is zero and all the exhaust gas from the internal combustion engine passes through the
より具体的には、空燃比制御装置は、サブO2センサ8の検出値が理論空燃比よりリーンの空燃比を表す値となると、サブO2センサ8の検出値と理論空燃比に略相当する目標値との偏差を比例・積分処理(PI処理)してサブフィードバック制御量(以下、「サブF/B制御量」という。)を求め、当該サブF/B制御量分だけメインA/Fセンサ7の
検出値を補正する。これにより、実際の機関空燃比が、メインA/Fセンサ7の検出値に基づく空燃比(検出空燃比)よりも見かけ上リーン側であるように設定される。
More specifically, the air-fuel ratio control apparatus, when the detection value of the sub-O 2 sensor 8 has a value indicative of the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, substantially equivalent to the detected value and the theoretical air-fuel ratio of the sub O 2 sensor 8 The sub-feedback control amount (hereinafter referred to as “sub F / B control amount”) is obtained by proportional / integral processing (PI processing) of the deviation from the target value to be processed, and the main A / The detection value of the
そして、その補正した見かけ上の空燃比が理論空燃比である目標空燃比と等しくなるように内燃機関に供給する燃料量(燃料噴射量)を調整するためのフィードバック補正量を算出し、内燃機関の一吸気行程における筒内吸入空気量に相当する値を理論空燃比で除した値に応じて決定される基本噴射量を前記算出したフィードバック補正量により補正することで、機関空燃比のフィードバック制御を実行する。 Then, a feedback correction amount for adjusting the amount of fuel (fuel injection amount) supplied to the internal combustion engine is calculated so that the corrected apparent air-fuel ratio becomes equal to the target air-fuel ratio which is the stoichiometric air-fuel ratio. The engine air-fuel ratio feedback control is executed by correcting the basic injection amount determined according to the value obtained by dividing the value corresponding to the cylinder intake air amount in the intake stroke by the theoretical air-fuel ratio by the calculated feedback correction amount. To do.
同様に、サブO2センサ8の検出値が理論空燃比よりリッチの空燃比を表す値となると、サブO2センサ8の検出値と理論空燃比に略相当する目標値との偏差を比例・積分処理(PI処理)してサブF/B制御量を求め、同サブF/B制御量分だけメインA/Fセンサ7の出力を補正し、これにより、実際の機関空燃比が、メインA/Fセンサ7の検出空燃比よりも見かけ上リッチ側であるように設定し、その補正した見かけ上の空燃比が理論空燃比である目標空燃比と等しくなるように内燃機関に供給する燃料量(燃料噴射量)を調整するためのフィードバック補正量を算出し、内燃機関の一吸気行程における筒内吸入空気量に相当する値を理論空燃比で除した値に応じて決定される基本噴射量を前記算出したフィードバック補正量により補正することで、機関空燃比のフィードバック制御を実行する。
Similarly, when the detected value of the sub O 2 sensor 8 is a value representing an air / fuel ratio richer than the stoichiometric air / fuel ratio, the deviation between the detected value of the sub O 2 sensor 8 and the target value substantially corresponding to the stoichiometric air / fuel ratio is proportionally Integration processing (PI processing) is performed to obtain the sub F / B control amount, and the output of the main A /
バイパスバルブ6の開度が零で、内燃機関からの排気ガスが全て上流側触媒3を通過する場合は、上述したようにメインA/Fセンサ7の検出空燃比をサブO2センサ8の検出空燃比で補正することで精度よく機関空燃比(上流側触媒3の上流側の排気ガスの空燃比)を制御することができるが、バイパスバルブ6の開度が零ではない場合は、上流側触媒3を通過せずにバイパス通路5を流通してサブO2センサ8を通過する排気ガス、つまりバイパスガスが存在することから、本来なら上流側触媒3通過時に触媒反応で消費される酸素が、バイパス通路5を流通してそのままサブO2センサ8で検出されることとなる。その結果、排気ガス全てが上流側触媒3を通過する場合よりもバイパスガスの分サブO2センサ8の検出値がリーンの空燃比を表す値となり、メインA/Fセンサ7の検出空燃比よりも見かけ上バイパスガスの分リーン側であるように設定され、設定された見かけ上の空燃比が理論空燃比である目標空燃比と等しくなるように内燃機関に供給する燃料量(燃料噴射量)を調整するためのフィードバック補正量を算出してしまう。
When the opening degree of the bypass valve 6 is zero and all the exhaust gas from the internal combustion engine passes through the
そこで、本実施の形態においては、以下のようにして、バイパスガス量に応じて上述したサブF/B制御量を補正し、補正したサブF/B制御量に基づいてフィードバック制御を実行するようにする。 Therefore, in the present embodiment, the sub F / B control amount described above is corrected in accordance with the bypass gas amount as described below, and feedback control is executed based on the corrected sub F / B control amount. To.
具体的に、本実施の形態のフィードバック制御の供給燃料量(燃料噴射量)を決定するための制御ルーチンのフローチャートを示したのが図2である。本制御ルーチンは、予めECU15のROMに記憶されており、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサ14からのパルス信号の入力などをトリガーとした割り込み処理としてECU15が実行するようにするものである。
Specifically, FIG. 2 shows a flowchart of a control routine for determining the supply fuel amount (fuel injection amount) of the feedback control of the present embodiment. This control routine is stored in advance in the ROM of the
本ルーチンにおいて、先ずECU15は、ステップ(以下、「S」という。)101において、バイパスバルブ6の開度を検出する。これは、バルブ開度センサ16にて検出するものである。
In this routine, first, the
その後S102に進み、バイパスガス量を推定する。これは、バイパスバルブ6の開度、気筒内に吸入される吸入空気量およびバイパスガス量との間には図3に示すような相関関係があるので、予め導き出されROMに記憶されたこの関係と、S101にて検出され
たバイパスバルブ6の開度、エアフローメータ12にて検出された吸入空気量とに基づいて推定するものである。このように、本ステップがバイパスガス量推定手段として機能する。
Thereafter, the process proceeds to S102, and the amount of bypass gas is estimated. This is because there is a correlation as shown in FIG. 3 between the opening of the bypass valve 6, the amount of intake air sucked into the cylinder and the amount of bypass gas, and this relationship derived in advance and stored in the ROM. And the opening degree of the bypass valve 6 detected in S101 and the intake air amount detected by the
その後S103に進み、バイパス通路5を流通するバイパスガス中の酸素量を推定する。これは、メインA/Fセンサ7の検出空燃比より内燃機関から排出された直後の排気ガスの空燃比、すなわちバイパスガスの空燃比を把握することができるので、当該バイパスガスの空燃比およびS102にて推定されたバイパスガス量とから推定するものである。
Thereafter, the process proceeds to S103, and the amount of oxygen in the bypass gas flowing through the
その後S104へ進み、サブF/B制御量を補正する補正値を算出する。これは、バイパスガス中の酸素量と当該補正値との間には図4に示すような相関関係があるので、予め導き出されROMに記憶されたこの関係と、S103にて推定されたバイパスガス中の酸素量とに基づいて算出するものである。なお、図4に示すように、バイパスガス中の酸素量が零、つまりバイパスバルブ6の開度が零である場合は、当該補正値は零となり、バイパスガス中の酸素量が多い程、当該補正値はリッチ側に補正する値が大きくなる。 Thereafter, the process proceeds to S104, and a correction value for correcting the sub F / B control amount is calculated. This is because there is a correlation as shown in FIG. 4 between the amount of oxygen in the bypass gas and the correction value. Therefore, this relationship that is derived in advance and stored in the ROM, and the bypass gas estimated in S103. It is calculated based on the amount of oxygen in it. As shown in FIG. 4, when the amount of oxygen in the bypass gas is zero, that is, when the opening degree of the bypass valve 6 is zero, the correction value is zero. The correction value is increased to the rich side.
その後S105へ進み、サブF/B制御量を算出する。これは、上述したようにサブO2センサ8の検出値と理論空燃比に略相当する目標値との偏差を比例・積分処理(PI処理)して求めた値をS104にて算出した補正値で補正するものである。 Thereafter, the process proceeds to S105, and the sub F / B control amount is calculated. This is because the correction value calculated in S104 is the value obtained by proportional / integral processing (PI processing) of the deviation between the detected value of the sub O 2 sensor 8 and the target value substantially corresponding to the theoretical air-fuel ratio as described above. This is to be corrected.
例えば、バイパスバルブ6の開度が零でない場合、つまりバイパスガスがサブO2センサ8を通過する場合は、サブO2センサ8は合流前ガスの空燃比に相当する値よりもリーンの空燃比を示す値を検出し、当該検出値と理論空燃比に略相当する目標値との偏差を比例・積分処理(PI処理)して求められた値が、S104にて算出された補正値によりリッチ側に補正されてサブF/B制御量として算出される。一方、バイパスバルブ6の開度が零である場合は、S104にて算出される補正値は零となり、また、バイパスガスがサブO2センサ8を通過しないので、サブO2センサ8は上流側触媒3を通過した排気ガスの空燃比に相当する値を検出する。そのため、サブO2センサ8の検出値と理論空燃比に略相当する目標値との偏差を比例・積分処理(PI処理)して求められた値が、サブF/B制御量として算出される。
For example, if the opening degree of the bypass valve 6 is not zero, that is, when the bypass gas passes through the sub-O 2 sensor 8, the sub-O 2 sensor 8 air-fuel ratio leaner than the value corresponding to the air-fuel ratio of the pre-merging gas And a value obtained by proportional / integral processing (PI processing) of a deviation between the detected value and a target value substantially corresponding to the theoretical air-fuel ratio is rich by the correction value calculated in S104. Is corrected to the sub-F / B control amount. On the other hand, if the opening degree of the bypass valve 6 is zero, the correction value becomes zero is calculated in S104 also, since the bypass gas does not pass through the sub-O 2 sensor 8, the sub-O 2 sensor 8 upstream A value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas that has passed through the
その後S106へ進み、内燃機関に供給する燃料量(燃料噴射量)を決定する。これは、先ず、S105にて算出したサブF/B制御量分だけメインA/Fセンサ7の検出値を補正して、実際の機関空燃比を設定する。その後、設定された機関空燃比が理論空燃比である目標空燃比と等しくなるように内燃機関に供給する燃料量を調整するためのフィードバック補正量を算出し、内燃機関の一吸気行程における筒内吸入空気量に相当する値を理論空燃比で除した値に応じて決定される基本噴射量を、前記算出したフィードバック補正量により補正することで決定するものである。
Thereafter, the process proceeds to S106, and the amount of fuel (fuel injection amount) supplied to the internal combustion engine is determined. First, the detection value of the main A /
以上のようにして燃料噴射量が決定されると、ECU15は、当該決定された燃料量を噴射するように燃料噴射弁13を制御する。
When the fuel injection amount is determined as described above, the
このようにすることで、バイパス触媒システムを備えた排気浄化装置においても、機関空燃比を精度よくフィードバック制御することができる。同様に、上流側触媒3のO2ストレージ量も最適な量に制御することができる。
By doing so, the engine air-fuel ratio can be feedback-controlled with high accuracy even in the exhaust purification system provided with the bypass catalyst system. Similarly, the O 2 storage amount of the
なお、図2に示したフローチャートにおいては、S104にてメインA/Fセンサ7の検出値を補正するサブF/B制御量をさらに補正する補正値を算出し、S105にて当該補正値を考慮してサブF/B制御量を算出しているが、特にこれに限定されるものではなく、S104では、S103にて推定したバイパスガス中の酸素量に基づいてサブO2セ
ンサ8の検出値自体を補正する補正値を算出し、S105では、当該補正値により補正されたサブO2センサ8の検出値と理論空燃比に略相当する目標値との偏差を比例・積分処理(PI処理)してサブF/B制御量を算出してもよい。かかる場合には、バイパスガス中の酸素量とサブO2センサ8の検出値を補正する補正値との相関関係を予め導き出して、ROMに記憶しておくようにする。
In the flowchart shown in FIG. 2, a correction value for further correcting the sub F / B control amount for correcting the detection value of the main A /
また、上流側触媒3の下流であって排気通路2とバイパス通路5との合流点の下流に、酸素濃度センサであるサブO2センサ8を設けているが、当該酸素濃度センサの代わりに排気ガスの空燃比にほぼ比例する出力特性を有する空燃比センサを設けてもよいことはいうまでもない。
Further, a sub O 2 sensor 8 that is an oxygen concentration sensor is provided downstream of the
上述したフィードバック制御は、バイパスバルブ6が正常である場合には有効である。しかし、例えば、バイパスバルブ6にデポジットが存在する場合には、バイパスバルブ6が開いていてもそのデポジットが抵抗となり、S102にて推定するバイパスガス量と実際のバイパスガス量にずれが生じることとなる。そして、かかる場合には精度よくフィードバック制御を実行することが困難となる。また、バイパス通路5を所望量の排気ガスが流通しないため、排圧が上昇して所望の出力性能が得られなくなる。
The feedback control described above is effective when the bypass valve 6 is normal. However, for example, when a deposit exists in the bypass valve 6, even if the bypass valve 6 is open, the deposit becomes a resistance, and there is a difference between the bypass gas amount estimated in S102 and the actual bypass gas amount. Become. In such a case, it is difficult to accurately perform feedback control. Further, since a desired amount of exhaust gas does not flow through the
そのため、バイパス触媒システムを備え、サブO2センサ8の検出値にも基づいてサブフィードバック制御を行なう内燃機関においては、バイパスバルブ6の故障を検出することが重要となる。 Therefore, in an internal combustion engine that includes a bypass catalyst system and performs sub-feedback control based on a detection value of the sub O 2 sensor 8, it is important to detect a failure of the bypass valve 6.
そこで、次に、バイパスバルブの故障検出方法について説明する。概略としては、ECU15が、定常運転時にバイパスバルブ6の開度が零から最大になるまで強制的に駆動させ、その間に変化したサブO2センサ8の検出値の変化量が閾値より小さい場合に、バイパスバルブ6が故障していると検出するものである。
Accordingly, a method for detecting a failure of the bypass valve will be described next. As an outline, when the
バイパスバルブ6が正常である場合は、定常運転時にバイパスバルブ6の開度を零から最大になるまで強制的に駆動させると、バイパスガス量が増加するので、サブO2センサ8の検出値もそれにしたがってリーン側に所定値変化する。それゆえ、サブO2センサ8の実際の検出値の変化量が所定値よりも小さいということは、バイパスバルブ6にデポジットが存在する等の理由によりバイパスガスが所定量増加していないことを意味する。本実施の形態に係るバイパスバルブの故障検出方法は、かかる性質を利用するものである。 When the bypass valve 6 is normal, when forcibly driven to the maximum opening degree of the bypass valve 6 from zero to the steady operation, since the amount of bypass gas increases, the detected value of the sub-O 2 sensor 8 Accordingly, the predetermined value changes to the lean side. Therefore, the fact that the amount of change in the actual detection value of the sub O 2 sensor 8 is smaller than the predetermined value means that the bypass gas has not increased by a predetermined amount due to the presence of deposit in the bypass valve 6 or the like. To do. The failure detection method for the bypass valve according to the present embodiment uses this property.
以下に、本実施の形態に係るバイパスバルブの故障検出方法について図5に示したフローチャートに基づいて説明する。この制御ルーチンは、予めECU15のROMに記憶されており、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサ14からのパルス信号の入力などをトリガーとした割り込み処理としてECU15が実行するようにするものである。
Below, the failure detection method for the bypass valve according to the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. This control routine is stored in advance in the ROM of the
本ルーチンにおいて、先ずECU15は、S201において、内燃機関1の運転状態が定常運転であるか否かを判別する。ここで、定常運転とは、機関回転数がほぼ一定である(機関回転数の変動が予め定められた所定の範囲内である)状態をいう。内燃機関1の運転状態が定常運転であるか否かを判別する方法としては、クランクポジションセンサ14からのパルスに基づいて算出する機関回転数が所定時間ほぼ一定であるか否かを判別することを例示することができる。そして、本ステップで肯定判別された場合はS202へ進む。
In this routine, the
S202においては、バイパスバルブ6の開度が零から最大になるまで強制的に駆動させる。その後、S203において、バイパスバルブ6の開度が零から最大になるまで強制
的に駆動させている間に検出されるサブO2センサ8の検出値の変化量を算出する。
In step S202, the bypass valve 6 is forcibly driven until the opening degree of the bypass valve 6 reaches a maximum from zero. Thereafter, in S203, the amount of change in the detected value of the sub O 2 sensor 8 detected while forcibly driving the bypass valve 6 until the opening degree of the bypass valve 6 reaches the maximum from zero is calculated.
その後、S204に進み、本ステップにおいてバイパスバルブ6が故障しているか否かを判断するための閾値を決定する。ここで、閾値は、バイパスバルブ6が正常である場合に、バイパスバルブ6を開度零から開度が最大になるまで強制的に駆動させた場合のサブO2センサ8の検出値の変化量であり、機関回転数、吸入空気量およびバイパスガスの空燃比をパラメータとする値である。そしてかかる閾値を、機関回転数、吸入空気量およびバイパスガスの空燃比ごとに予め導き出してマップを作成し、ROMに記憶しておく。又は、バイパスバルブ6が正常である場合のサブO2センサ8の検出値の変化量よりもフィードバック制御に影響ない限度で小さく設定した値でも良い。そして、本ステップでは、現時点の運転状態で検出された機関回転数、吸入空気量およびバイパスガスの空燃比に相当する値を閾値として決定する。 Thereafter, the process proceeds to S204, and a threshold value for determining whether or not the bypass valve 6 has failed in this step is determined. Here, the threshold value is the amount of change in the detection value of the sub O 2 sensor 8 when the bypass valve 6 is forcibly driven from zero to the maximum when the bypass valve 6 is normal. The engine speed, the intake air amount, and the air-fuel ratio of the bypass gas are parameters. Such a threshold value is derived in advance for each engine speed, intake air amount, and bypass gas air-fuel ratio, and a map is created and stored in the ROM. Alternatively, it may be a value set smaller than the amount of change in the detected value of the sub O 2 sensor 8 when the bypass valve 6 is normal, as long as the feedback control is not affected. In this step, values corresponding to the engine speed, the intake air amount, and the air-fuel ratio of the bypass gas detected in the current operating state are determined as threshold values.
その後S205へ進み、S203で算出されたサブO2センサ8の検出値の変化量がS204で決定された閾値よりも小さいか否かを判別する。そして、肯定判別された場合にはS206へ進み、否定判別された場合にはS207へ進む。 Thereafter, the process proceeds to S205, in which it is determined whether or not the amount of change in the detected value of the sub O 2 sensor 8 calculated in S203 is smaller than the threshold value determined in S204. If a positive determination is made, the process proceeds to S206, and if a negative determination is made, the process proceeds to S207.
S206においては、バイパスバルブ6が異常であると検出し、本ルーチンの実行を終了する。S203にて算出された変化量がS204で決定された閾値よりも小さいということは、バイパスバルブ6の開度の割にはバイパスガス量が少ないということを意味し、これはバイパスバルブ6にデポジットが存在する等の異常があることを意味するからである。 In S206, it is detected that the bypass valve 6 is abnormal, and the execution of this routine is terminated. That the amount of change calculated in S203 is smaller than the threshold value determined in S204 means that the amount of bypass gas is small relative to the degree of opening of the bypass valve 6, which is deposited on the bypass valve 6. This means that there is an abnormality such as the presence of.
一方、S206にて否定判別された場合にはS207へ進み、バイパスバルブ6が正常であると検出し、本ルーチンの実行を終了する。S203にて算出された変化量がS204で決定された閾値以上であるということは、バイパスバルブ6の開度に適当な量のバイパスガスが流通していることを意味し、これはバイパスバルブ6が正常であることを意味するからである。 On the other hand, if a negative determination is made in S206, the process proceeds to S207, where it is detected that the bypass valve 6 is normal, and the execution of this routine is terminated. That the amount of change calculated in S203 is equal to or greater than the threshold value determined in S204 means that an appropriate amount of bypass gas is circulating in the opening degree of the bypass valve 6, which means that the bypass valve 6 It means that is normal.
S201で否定判別された場合は本ルーチンの実行を終了する。内燃機関が定常運転でない場合、つまり、機関回転数が所定の範囲以上に変動している場合は、S203で算出する変化量とS204で決定する閾値のずれがバイパスバルブ6の故障によるものなのか、機関回転数の変動によるものかを判別するのが困難だからである。 If a negative determination is made in S201, execution of this routine is terminated. If the internal combustion engine is not in steady operation, that is, if the engine speed fluctuates beyond a predetermined range, is the difference between the amount of change calculated in S203 and the threshold value determined in S204 due to a failure of the bypass valve 6? This is because it is difficult to determine whether it is due to fluctuations in engine speed.
なお、上述したバイパスバルブの故障検出方法においては、サブO2センサ8の検出値の変化量を算出し、当該変化量が閾値より小さいか否かを判別してバイパスバルブ6の異常を検出しているが、特にかかる場合に限定されるものではなく、サブO2センサ8の検出値と理論空燃比に略相当する目標値との偏差を比例・積分処理(PI処理)して求めた値の変化量が閾値より小さいか否かで判別しても良い。 In the above-described bypass valve failure detection method, the amount of change in the detected value of the sub O 2 sensor 8 is calculated, and whether or not the amount of change is smaller than the threshold is detected to detect an abnormality in the bypass valve 6. However, it is not particularly limited to such a case, and a value obtained by proportional / integral processing (PI processing) of a deviation between the detected value of the sub O 2 sensor 8 and a target value substantially corresponding to the theoretical air-fuel ratio. It may be determined whether or not the amount of change is smaller than a threshold value.
ただし、かかる場合の閾値は、バイパスバルブ6が正常である場合に、バイパスバルブ6を開度零から開度が最大になるまで強制的に駆動させた場合の、サブO2センサ8の検出値と理論空燃比に略相当する目標値との偏差を比例・積分処理(PI処理)して求めた値の変化量であり、機関回転数、吸入空気量およびバイパスガスの空燃比をパラメータとする値である。そしてかかる閾値を、機関回転数、吸入空気量およびバイパスガスの空燃比ごとに予め導き出してマップを作成し、ROMに記憶しておく。又は、バイパスバルブ6が正常である場合のサブO2センサ8の検出値サブO2センサ8の検出値と理論空燃比に略相当する目標値との偏差を比例・積分処理(PI処理)して求めた値の変化量よりもフィードバック制御に影響ない限度で小さく設定した値でも良い。そして、S204では、現時点の運転状態で検出された機関回転数、吸入空気量およびバイパスガスの空燃比に
相当する値を閾値として決定する。
However, the threshold value in this case is the detection value of the sub O 2 sensor 8 when the bypass valve 6 is forcibly driven from zero to the maximum when the bypass valve 6 is normal. Is a change amount of a value obtained by proportional / integral processing (PI processing) of a deviation between the target value and the target value substantially corresponding to the theoretical air-fuel ratio, and the engine speed, intake air amount and air-fuel ratio of the bypass gas are parameters. Value. Such a threshold value is derived in advance for each engine speed, intake air amount, and bypass gas air-fuel ratio, and a map is created and stored in the ROM. Or the deviation proportional-integral processing of the target value substantially corresponding to the detection value and the stoichiometric air-fuel ratio of the detected value sub O 2 sensor 8 sub O 2 sensor 8 when the bypass valve 6 is normal (PI processing) and A value set smaller than the amount of change of the value obtained in this way as long as it does not affect the feedback control may be used. In S204, values corresponding to the engine speed, the intake air amount, and the air-fuel ratio of the bypass gas detected in the current operating state are determined as threshold values.
また、上述したバイパスバルブの故障検出方法においては、バイパスバルブ6の開度を零から最大になるまで強制的に駆動させる場合について述べたが、特にかかる場合に限定されるものではなく、所定の開度だけ強制的に駆動させ、かかる間のサブO2センサ8の検出値の変化量が閾値より小さいか否かで検出しても良い。ただし、かかる場合は、機関回転数、吸入空気量およびバイパスガスの空燃比に加え、前記所定の開度もパラメータとして閾値を決定する必要がある。 Further, in the above-described bypass valve failure detection method, the case where the opening degree of the bypass valve 6 is forcibly driven from zero to the maximum is described. Forcibly driven only by the opening degree may be detected based on whether or not the amount of change in the detected value of the sub O 2 sensor 8 is smaller than the threshold value. However, in such a case, it is necessary to determine the threshold value using the predetermined opening degree as a parameter in addition to the engine speed, the intake air amount, and the air-fuel ratio of the bypass gas.
また、上述したバイパスバルブの故障検出方法において、バイパスバルブ6が異常であると検出された場合には、ウォーニングランプを点灯する等して当該内燃機関1が搭載された車両等の使用者に知らせるようにすることが好適である。 Further, in the above-described bypass valve failure detection method, when it is detected that the bypass valve 6 is abnormal, a warning lamp is turned on to notify a user of a vehicle or the like on which the internal combustion engine 1 is mounted. It is preferable to do so.
1 内燃機関
2 排気通路
3 上流側触媒
4 下流側触媒
5 バイパス通路
6 バイパスバルブ
7 メインA/Fセンサ
8 サブO2センサ
9 吸気通路
10 スロットルバルブ
11 エアクリーナ
12 エアフローメータ
13 燃料噴射弁
14 クランクポジションセンサ
15 ECU
16 バルブ開度センサ
1
16 Valve opening sensor
Claims (7)
排気ガスの一部を、前記上流側触媒を迂回させ前記下流側触媒の上流側で他の排気ガスと合流させるバイパス通路と、
当該バイパス通路を流通する排気ガスであるバイパスガスの量を調節するバイパスガス量調節手段と、
前記上流側触媒の上流側に備えられ排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、
前記下流側触媒の上流側であって前記排気通路と前記バイパス通路の合流点の下流側に備えられ排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、
前記バイパスガスの量を推定するバイパスガス量推定手段と、
当該バイパスガス量推定手段にて推定したバイパスガスの量、前記上流側空燃比検出手段の検出値および前記下流側空燃比検出手段の検出値に基づいて、前記上流側空燃比検出手段の検出値を補正し、当該補正された上流側空燃比検出手段の検出値に基づいて前記内燃機関の気筒内の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 An upstream catalyst located upstream and a downstream catalyst located downstream, provided in series in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A bypass passage that bypasses the upstream catalyst and joins other exhaust gas on the upstream side of the downstream catalyst with a part of the exhaust gas;
Bypass gas amount adjusting means for adjusting the amount of bypass gas that is exhaust gas flowing through the bypass passage;
Upstream air-fuel ratio detection means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas provided on the upstream side of the upstream catalyst;
A downstream air-fuel ratio detecting means that is provided upstream of the downstream catalyst and downstream of the junction of the exhaust passage and the bypass passage and detects the air-fuel ratio of the exhaust gas;
A bypass gas amount estimating means for estimating the amount of the bypass gas;
Based on the amount of bypass gas estimated by the bypass gas amount estimating means, the detected value of the upstream air-fuel ratio detecting means, and the detected value of the downstream air-fuel ratio detecting means, the detected value of the upstream air-fuel ratio detecting means Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio in the cylinder of the internal combustion engine based on the corrected detection value of the upstream air-fuel ratio detection means,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記空燃比制御手段は、前記バイパスガス量推定手段にて推定したバイパスガスの量および前記上流側空燃比検出手段の検出値に基づいて推定したバイパスガス中の酸素量に基づいて、前記下流側空燃比検出手段の検出値に基づく前記上流側空燃比検出手段の検出値の補正量を補正することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The downstream air-fuel ratio detection means is an oxygen concentration sensor that detects the oxygen concentration in the exhaust gas,
The air-fuel ratio control means is based on the amount of oxygen in the bypass gas estimated based on the amount of bypass gas estimated by the bypass gas amount estimation means and the detected value of the upstream air-fuel ratio detection means. 3. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the correction amount of the detection value of the upstream air-fuel ratio detection means is corrected based on the detection value of the air-fuel ratio detection means.
前記空燃比制御手段は、前記バイパスガス量推定手段にて推定したバイパスガスの量および前記上流側空燃比検出手段の検出値に基づいて推定したバイパスガス中の酸素量に基づいて前記下流側空燃比検出手段の検出値を補正することを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The downstream air-fuel ratio detection means is an oxygen concentration sensor that detects the oxygen concentration in the exhaust gas,
The air-fuel ratio control means is configured to control the downstream side air based on the amount of bypass gas estimated by the bypass gas amount estimation means and the amount of oxygen in the bypass gas estimated based on the detection value of the upstream air-fuel ratio detection means. 5. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the detection value of the fuel ratio detection means is corrected.
前記内燃機関の気筒内の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記バイパスバルブの開度を検出するバルブ開度検出手段と、をさらに備え、
前記バイパスガス量推定手段は、前記バルブ開度検出手段が検出したバイパスバルブの
開度および前記吸入空気量検出手段にて検出された吸入空気量に基づいてバイパスガス量を推定するものであることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 The bypass gas amount adjusting means includes a bypass valve capable of changing a flow passage area of the bypass passage and a valve opening degree controlling means for controlling the opening degree of the bypass valve,
An intake air amount detecting means for detecting an intake air amount in a cylinder of the internal combustion engine; and a valve opening degree detecting means for detecting an opening degree of the bypass valve,
The bypass gas amount estimating means estimates the bypass gas amount based on the opening degree of the bypass valve detected by the valve opening degree detecting means and the intake air amount detected by the intake air amount detecting means. An exhaust purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein
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