JP4369872B2 - シリンダごとのλ制御に使用されるλセンサの動特性の診断方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、個別シリンダλ制御に関するλセンサの動特性の診断方法および装置に関するものである。

今日、λ制御は、触媒と組み合わされて、オットー・サイクル・エンジンのための有効な排気ガス浄化方法である。今日利用可能な点火および噴射装置と協働してはじめて、きわめて低い排ガス値が達成可能である。多くの国においては、エンジン排気ガスに対する限界値さえも、法規が規定している。

三元触媒または選択触媒の使用が特に有効である。この触媒タイプは、エンジンが λ＝１ を有する理論空燃比の周りの約１％の範囲内で運転される場合、炭化水素、一酸化炭素および窒素酸化物を、９８％以上まで分解する性質を有している。この場合、λは、実際に存在する空燃比が λ＝１ の値からいかなる偏差を有しているかを与え、λ＝１ の値は、完全燃焼のために理論的に必要な、１ｋｇのガソリンに対する１４．７ｋｇの空気の質量比に対応し、即ち、λは供給空気質量と理論空気必要量との商である。

λ制御においては、基本的に、それぞれの排気ガスが測定され且つ測定結果に対応して、例えば噴射装置により燃料供給量が直ちに補正される。この場合、測定センサとしてλセンサが使用され、λセンサは、λ＝１ の周りの定常的なλ信号を測定し、即ち、混合物が、λ＝１ よりリッチであるかまたはリーンであるかを示す信号を提供する。

このλセンサの作用は、それ自身既知のように、固体電解質を有するガルバニ酸素濃淡電池の原理に基づいている。
さらに、λセンサが、その動特性に基づいて、シリンダごとのλ差によって引き起こされる、センサ取付け位置における排気流れ内のλ変動に追従可能である場合、個別シリンダのλ制御を排気ガスの改善のために使用することが既知である。

λセンサから発生する信号をきわめて短い時間間隔で評価することにより、個別のエンジン・シリンダの排気ガスがセンサの取付け位置に供給される、これらの個別のエンジン・シリンダのλを、総括λ制御から推測可能である。これにより、シリンダごとのλ差が補正され、したがって、排気結果、しかも少なくとも排気安定性が改善可能である。

新しい状態におけるλセンサの動特性は、選択運転範囲において、たいていの場合は十分である。しかしながら、センサの応答時間が上昇したことによりシリンダごとのλ値を分析可能ではないほどにセンサの動特性が変化した場合、排気ガス内に実際にλ変動が存在しているにもかかわらず、λ制御は効果的に作動しなくなる。センサ動特性の低下の原因は、沈積物による、センサの保護管開孔の狭窄または固体電解質の機能を規定するセンサ・セラミック部分の汚れである。広帯域センサにおいては、さらに、そこに存在する拡散隔壁の汚れが考えられる。好ましくない場合、機能しない個別シリンダのλ制御は、法規により要求される上記排ガス限界値を順守することができなくなる。この場合、λセンサの動特性が変化したことが、例えば警報ランプにより指示されなければならない。

本発明の課題は、個別シリンダのλ制御に関してλセンサの動特性の確実な診断を可能にする、冒頭記載のタイプの方法および装置を提供することである。

上記タイプの診断方法および装置において、この課題はそれぞれの独立請求項の特徴により解決される。
本発明による方法は、特に、λ制御の少なくとも１つの操作変数を測定し、且つ設定可能な最大しきい値と比較し、この最大しきい値を超えている場合、λセンサの動特性が、シリンダごとのλ制御に対する使用可能性に関して不十分であると評価するように設計されている。

本発明による第１の変更態様においては、λセンサの動特性が個別シリンダ制御それ自身により測定される。この場合、シリンダごとの個別の制御装置の作動方式は、動特性が不十分な場合には発散し、および付属の操作変数しかも１つまたは複数の操作変数が設定可能な最大しきい値を超えるということが考え方の基礎になっている。

本発明による第２の変更態様においては、テスト機能により、即ち導入された実際λ値の外乱または離調により、λセンサの動特性が測定される。テスト機能は、１回だけ、ときどき周期的に、または状況に応じて実行されてもよい。

シリンダごとの制御装置に対する設定可能な最大しきい値は、例えば、制御装置が作動し且つそれぞれの操作変数の値が設定可能な値を超えているとき、または操作変数が、その構成に基づいて、概してもはや増大可能ではないとき、超えることが可能である。この場合、λセンサの動特性は、個別シリンダのλ制御に対する使用可能性に関して不十分であるとみなされる。

本発明は、さらに、本発明の方法により作動する診断装置に関するものである。
以下に、本発明を、添付図面を参照して、本発明のその他の特徴および利点がそれから得られる一実施例によりさらに詳細に説明する。図１は本発明による診断方法の好ましい形態を流れ図により示す。

図１に基づいて、以下に記載の、オットー・サイクル・エンジンのλセンサの使用可能性ないし非使用可能性を検出するための診断ルーチンは、個別の制御装置を有する個別診断制御が作動している時間の間においてのみ実行されることが好ましい。この場合、計画に応じて、それぞれ、以下に記載のテスト機能が１回または複数回実行され、且つテスト結果は、テスト機能が作動している間においてのみ評価される。

ルーチンがスタート（ステップ１０）した後、はじめに、エンジン回転速度および／またはエンジン負荷および／または排気質量流量が測定される（ステップ２０）。ステップ３０において、これらのデータに基づいて、エンジンが、概して、個別シリンダ制御のために、したがってλセンサの動特性の検出のために、適切な運転範囲内にあるかどうかが特定される。これが否定（ｎ）の場合、プログラムはループの形で再びルーチンの開始に戻される。肯定（ｙ）の場合、個別の制御装置の操作変数がモニタリングされ（ステップ４０）、操作変数の測定後に、さらに、少なくとも１つの操作変数の絶対値が設定可能な最大しきい値を超えているかどうかが検査される（ステップ５０）。これが否定の場合、プログラムは、場合により遅延段６０を経由してステップ４０に戻される。

個別の制御装置の１つまたは複数の操作変数の絶対値が、設定可能な最大しきい値を超えている場合、λセンサの動特性が不十分であることが推測される。
次のステップ７０において、テスト機能を作動させるための適切な時点が存在するかどうかが検査される。これが否定の場合、同様に、場合により遅延段を経由してこの検査（ステップ７０）がループ内で反復される。

肯定の場合、実際に存在する個別の制御装置の操作変数の値が中間記憶される（ステップ８０）ことから、テスト・ルーチンが開始される。その後に、実際に決定されたλ値に外乱が付加され（ステップ９０）、個別の制御装置の操作変数が観察ないし測定される（ステップ１００）。

それに続いて、１つないし複数の制御装置が外乱を制御により補償可能かどうかが検査される（ステップ１１０）。これが肯定の場合、場合により正の信号が出力され（ステップ１２０）、それによりセンサの動特性は十分である。否定の場合、動的要求は満たされていないことが推測され、且つ対応する負の信号が出力される（ステップ１３０）。

それに続いて外乱がリセットされ（ステップ１４０）、中間記憶値による個別の制御装置の新たな初期化が行われる（ステップ１５０）。その後に、戻り１６０に表わされているように、再び外乱が付加される。

上記の手順またはルーチンは、操作変数をいわゆる「反復して」またはステップごとに最適可能なようにするために、場合により複数回実行される。
したがって、λセンサの動特性が、個別シリンダ制御に関して、制御機能それ自身及び／または上記のテスト機能の作動により決定される。適切な走行状況において、シリンダのλは、シリンダごとの燃料供給量を予め定義された値ｘだけ変化させることにより、目的どおりに離調される。個別シリンダ制御が作動している場合、このシリンダ離調は、それに付属の、個別のシリンダ制御のシリンダごとの操作変数における離調とほぼ同じ値を有する付加オフセットとして再現されなければならない。得られた操作変数の変化が、実行されたシリンダ離調の一部ｙのみの値を有する場合、これは、λセンサが、動特性の低下に基づき、シリンダごとの変動にもはや完全には追従可能ではないことを意味する。前記一部ｙが設定可能なしきい値ｚを下回っている場合、即ち排気に関連する残存誤差ｘ−ｚがもはや制御により補償可能ではない場合、エラー信号が出力されなければならない。なお、ステップ１１０における、外乱すなわち離調がシリンダ制御により補償されたかどうかを判定することは、外乱による操作変数のオフセットｘと、離調後のλ制御装置によるλ制御による操作変数のオフセットとの間の差または差の絶対値が、最大しきい値よりも小さいかどうかによって判定してもよい。

即ち、計算結果が良好な場合、即ち、離調が完全にまたはほぼ完全に制御により補償されるので個別シリンダλ制御に対する動特性が十分であるとみなされる場合、上記テスト機能により、有害排気ガスの発生はない。さらに、検査の終了後に、上記のように、シリンダ離調の初期状態へのリセットが行われる。

λセンサ信号を評価するその他のエンジン制御機能に対してλセンサの動特性の測定された多少の変化が評価されても、それは問題ではなく、したがって、これらは別個にモニタリングされるべきであることに注意すべきである。

本発明は、ハードウェアとして、またはエンジン制御の一部としての制御プログラムの形で実行されてもよい。

図１は本発明による診断方法の好ましい形態を流れ図により示す。

Claims (4)

1. シリンダごとのλ制御に使用されるλセンサの動特性を診断する方法において、
   λ制御装置において操作される変数である操作変数を測定するステップと、
   測定された操作変数の少なくとも１つの絶対値を第１の最大しきい値と比較するステップと、
   該操作変数の絶対値が第１の最大しきい値を超えている場合に、λ制御装置の測定された操作変数を記憶するステップと、
   操作変数の記憶後に、シリンダのλ値を所定の値だけ離調するステップと、
   離調後のλ制御装置の実際の操作変数を測定観察して、λ制御装置がλ値の離調を補償可能かどうかを判定するステップと、
   λ制御装置がλ値の離調を補償可能であると判定した場合、離調をリセットし、かつλ制御装置を記憶された操作変数で初期化するステップと、
   λ制御装置がλ値の離調を補償不可能であると判定した場合、λセンサが不良であることを示すエラー信号を出力するステップと
   を備えていることを特徴とする診断方法。
2. 請求項１記載の診断方法において、λ制御装置がλ値の離調を補償可能かどうかを判定するステップは、離調による操作変数のオフセットと、離調後のλ制御装置によるλ制御による操作変数のオフセットとの間の差または差の絶対値が、第２の最大しきい値より小さいかどうかを判定するステップを備えていることを特徴とする診断方法。
3. 請求項１又は２記載の診断方法において、シリンダのλ値を所定の値だけ離調するステップは、該シリンダへの燃料供給量を所定の値だけ変化させることにより実行されることを特徴とする診断方法。
4. シリンダごとのλ制御に使用されるλセンサの動特性を診断する装置であって、請求項１〜３いずれかに記載の診断方法を実行するよう構成されていることを特徴とする診断装置。

Images