JP4403156B2 - Oxygen sensor diagnostic device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、車載用内燃機関の酸素センサ診断装置に係り、特に、排気通路の触媒下流側に配設された酸素センサの診断精度を向上させることのできる内燃機関の酸素センサ診断装置に関する。 The present invention relates to an oxygen sensor diagnostic apparatus for an onboard internal combustion engine, and more particularly to an oxygen sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine that can improve the diagnostic accuracy of an oxygen sensor disposed downstream of a catalyst in an exhaust passage.
従来より、車載用内燃機関においては、排気通路に排気浄化用の触媒を設けるとともに、空燃比制御及び前記触媒の状態判定等のため、前記触媒の上流側及び下流側にそれぞれ酸素センサ(空燃比センサを含む)を配設することが知られている。また、燃料消費を抑えるため、必要に応じて燃料カット及び燃料カットリカバ(復帰)を行うことも知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an in-vehicle internal combustion engine, an exhaust purification catalyst is provided in an exhaust passage, and oxygen sensors (air-fuel ratios) are respectively provided upstream and downstream of the catalyst for air-fuel ratio control and determination of the state of the catalyst. Including a sensor) is known. It is also known to perform fuel cut and fuel cut recovery (return) as necessary to reduce fuel consumption.
かかる車載用内燃機関において、前記触媒の下流側に配設された酸素センサ(以下、触媒下流側酸素センサと称す)に異常が生じているか否かの判定を行うべく、下記特許文献1等にも見られるように、燃料カットにより酸素を急激に触媒に与え、触媒下流側空燃比がステップ的にリーン変化する状況において、触媒下流側酸素センサの応答時間を計測することにより、触媒下流側酸素センサの異常の有無を判定するようにした酸素センサ診断装置が提案されている。
In such an in-vehicle internal combustion engine, in order to determine whether or not an abnormality has occurred in an oxygen sensor (hereinafter referred to as a catalyst downstream oxygen sensor) disposed on the downstream side of the catalyst, the following
しかしながら、前記従来の酸素センサ診断装置では、燃料カットを行う前の空燃比状態と、燃料カットによる空気が触媒に到達するまでの空燃比状態により、触媒O2ストレージ量が変化し、これによって触媒下流側の空燃比が変化することが考慮されていない。 However, in the conventional oxygen sensor diagnostic device, the catalyst O 2 storage amount varies depending on the air-fuel ratio state before the fuel cut is performed and the air-fuel ratio state until the air resulting from the fuel cut reaches the catalyst. It is not considered that the downstream air-fuel ratio changes.
したがって、例えば、燃料カット前の空燃比が理論空燃比よりもリーンであり、燃料カットによる空気が触媒内のO2を飽和させる前に触媒内のO2が飽和し、触媒下流側の空燃比がステップ的に変化せず緩やかにリーンへ変化する場合は、触媒下流側酸素センサの応答時間が長くなり、触媒下流側酸素センサが正常であるにもかかわらず異常であるとの誤判定を下すおそれがあり、診断精度が良いとは言えなかった。 Therefore, for example, the air-fuel ratio before the fuel cut is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and before the air by the fuel cut saturates the O 2 in the catalyst, the O 2 in the catalyst is saturated, and the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst Does not change stepwise but gradually changes to lean, the response time of the catalyst downstream oxygen sensor becomes longer, making a false determination that the catalyst downstream oxygen sensor is normal but abnormal There was a fear that the diagnostic accuracy was not good.
本発明は、前記した従来の問題を解消すべくなされたもので、その目的とするところは、触媒下流側酸素センサが正常であるにもかかわらず異常であるとの誤判定を下すことがないようにされた、診断精度及び信頼性の高い内燃機関の酸素センサ診断装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and the object of the present invention is not to make a false determination that the catalyst downstream oxygen sensor is abnormal although it is normal. An object of the present invention is to provide an oxygen sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine with high diagnostic accuracy and reliability.
前記目的を達成すべく、本発明に係る内燃機関の酸素センサ診断装置の一つは、基本的には、排気通路の触媒上流に配設され、触媒上流側空燃比を検出する空燃比センサと、前記触媒の下流に配設され、触媒下流側空燃比を検出する酸素センサと、を備えた内燃機関の酸素センサ診断装置であって、燃料カットから燃料カットリカバするまでの期間の前記酸素センサの出力に基づき、該酸素センサの異常を判定する異常判定手段と、前記燃料カットが開始されたときの空気が前記触媒に供給されるまでに要する時間に相当する所定時間を設定する所定時間設定手段と、機関吸入空気量と前記触媒上流側空燃比に基づき、前記触媒に供給又は前記触媒から脱離したO2量を算出する手段と、前記O 2 量の積算値から触媒O 2 ストレージ量を算出する手段と、前記燃料カット開始から前記所定時間が経過した時点での前記触媒O 2 ストレージ量を記憶する記憶手段と、を備える。 In order to achieve the above object, one of the oxygen sensor diagnosis apparatuses for an internal combustion engine according to the present invention is basically an air-fuel ratio sensor that is disposed upstream of a catalyst in an exhaust passage and detects an air-fuel ratio upstream of the catalyst. An oxygen sensor diagnosis device for an internal combustion engine, which is provided downstream of the catalyst and detects an air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst , wherein the oxygen sensor in a period from fuel cut to fuel cut recovery An abnormality determining means for determining an abnormality of the oxygen sensor based on the output, and a predetermined time setting means for setting a predetermined time corresponding to a time required for air to be supplied to the catalyst when the fuel cut is started If, based on the catalyst upstream-side air-fuel ratio and the engine intake air quantity, means for calculating the desorbed amount of O 2 from the feed or the catalyst to the catalyst, the catalyst O 2 storage amount from the integrated value of the amount of O 2 Calculation And means for, and a storage means for storing the catalyst O 2 storage amount at a time when the predetermined time has elapsed from the fuel cut start.
そして、前記異常判定手段は、前記記憶手段に記憶された前記触媒O2ストレージ量が所定値以上の場合は、前記酸素センサの異常判定を行わない、ことを特徴としている。 Then, the abnormality determining means, when the catalyst O 2 storage amount stored in the storage means is a predetermined value or more does not perform the abnormality determination of the oxygen sensor is characterized by.
前記異常判定手段は、好ましくは、前記触媒O2ストレージ量についての所定値を、前記触媒の温度の実測値又は推定値に基づいて算出するようにされる。 Preferably, the abnormality determination means calculates a predetermined value for the catalyst O 2 storage amount based on an actual measurement value or an estimated value of the catalyst temperature.
本発明に係る内燃機関の酸素センサ診断装置の他の一つは、基本的には、排気通路の触媒上流に配設され、触媒上流側空燃比を検出する空燃比センサ又は酸素センサと、前記触媒の下流に配設され、触媒下流側空燃比を検出する酸素センサと、を備えた内燃機関の酸素センサ診断装置であって、燃料カットから燃料カットリカバするまでの期間の前記酸素センサの出力に基づき、該酸素センサの異常を判定する異常判定手段と、前記燃料カットが開始されたときの空気が前記触媒に供給されるまでに要する時間に相当する所定時間を設定する所定時間設定手段と、前記燃料カット開始から前記所定時間が経過した時点での前記酸素センサの出力値を記憶する記憶手段と、を備えている。 Another one of the oxygen sensor diagnostic apparatuses for an internal combustion engine according to the present invention is basically an air-fuel ratio sensor or oxygen sensor that is disposed upstream of the catalyst in the exhaust passage and detects the air-fuel ratio upstream of the catalyst, An oxygen sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine, which is provided downstream of the catalyst and detects an air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst , and outputs the oxygen sensor during a period from fuel cut to fuel cut recovery An abnormality determining means for determining an abnormality of the oxygen sensor, a predetermined time setting means for setting a predetermined time corresponding to a time required for air to be supplied to the catalyst when the fuel cut is started, Storage means for storing the output value of the oxygen sensor at the time when the predetermined time has elapsed from the start of the fuel cut .
そして、前記異常判定手段は、前記記憶手段に記憶された前記酸素センサの出力値が所定値よりも小さい場合に、前記酸素センサの異常判定を行わない、ことを特徴としている。 Then, the abnormality determining means, when the output value of the oxygen sensor, which is stored in the storage means is smaller than a predetermined value, does not perform the abnormality determination of the oxygen sensor is characterized by.
前記経過時間計測手段は、好ましくは、前記燃料カット開始からの経過時間を、機関回転数及び/又は負荷ないしはそれらに関連する少なくとも一つのパラメータに基づいて推測するようにされる。 The elapsed time measuring means preferably estimates the elapsed time from the start of the fuel cut based on the engine speed and / or load or at least one parameter related thereto.
本発明によれば、燃料カットが開始されたときの空気が前記触媒に供給されるまでに要する時間に相当する所定時間が経過した時点での触媒O2ストレージ量が所定値以上の場合等の、診断精度が低下するおそれのある状況においては、触媒下流側酸素センサの異常判定を行わないようにされるので、触媒下流側酸素センサが正常であるにもかかわらず異常であるとの誤判定を下すことがないようにでき、そのため、診断精度及び信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, when the predetermined amount of time corresponding to the time required for air to be supplied to the catalyst when the fuel cut is started elapses, the catalyst O 2 storage amount is greater than or equal to the predetermined value. In a situation where the diagnostic accuracy may be reduced, the determination of abnormality of the catalyst downstream oxygen sensor is not performed, so that an erroneous determination that the catalyst downstream oxygen sensor is normal is abnormal. Therefore, it is possible to improve diagnostic accuracy and reliability.
以下、本発明の内燃機関の酸素センサ診断装置の実施の形態を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of an oxygen sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る内燃機関の酸素センサ診断装置の一実施形態を、それが適用された車載用筒内噴射式機関の一例と共に示す全体構成図である。 FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of an oxygen sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, together with an example of an in-cylinder in-cylinder injection engine to which it is applied.
図示の内燃機関10は、例えば4つの気筒を有する直列4気筒機関であって、シリンダヘッド11と、シリンダブロック12と、このシリンダブロック12内に摺動自在に嵌挿されたピストン15とを有し、該ピストン15上方には燃焼室17が画成される。燃焼室17には、点火コイル34から高電圧が印加される点火プラグ35及び燃焼室17内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁30が臨設されている。なお、図において、点火プラグ35及び燃料噴射弁30は、便宜上、燃焼室17の天井部の左右に並設されているが、それらの配設位置は適宜に設定可能である。
The illustrated
燃料の燃焼に供せられる空気は、吸気通路20(吸気管、吸気ポート)の始端部に設けられたエアクリーナ21の入口部21aから取り入れられ、エアフローセンサ24を通り、電制スロットル弁25が収容されたスロットルボディ26を通ってコレクタ27に入り、このコレクタ27から前記吸気通路20の下流端に配在された、吸気カムシャフト29により開閉駆動される吸気弁28を介して各気筒の燃焼室17に吸入される。
Air used for fuel combustion is taken in from an
燃焼室17に吸入された空気と燃料噴射弁30から噴射された燃料との混合気は、点火プラグ35により点火されて爆発燃焼せしめられ、その燃焼廃ガス(排ガス)は、排気カムシャフト49により開閉駆動される排気弁48を介して排気通路40(排気ポート、排気管)に排出され、排気通路40に配備された触媒46で浄化された後、外部に排出される。
The air-fuel mixture of the air sucked into the
さらに、排気通路40における触媒46の上流には、触媒上流側の空燃比を検出する触媒上流側空燃比センサ51が配設され、また、触媒46の下流には、触媒下流の空燃比を検出する触媒下流側酸素センサ52が配設されている。
Further, a catalyst upstream air-
一方、前記燃料噴射弁30から噴射されるガソリン等の燃料は、燃料タンク50から低圧燃料ポンプ61により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ62により一定の圧力に調圧されるとともに、排気カムシャフト49に設けられたポンプ駆動カム47により駆動される高圧燃料ポンプ60において、より高い圧力に二次加圧されて蓄圧室(コモンレール)53へ圧送され、このコモンレール53から燃料が各気筒毎に設けられた燃料噴射弁30に供給される。燃料噴射弁30に供給される燃料の圧力(燃圧)は燃圧センサ56により検出されるようになっている。
On the other hand, fuel such as gasoline injected from the
そして、本実施形態においては、機関10の種々の制御を行うため、マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット100が備えられている。
In the present embodiment, in order to perform various controls of the
コントロールユニット100は、基本的には、図2に示される如くに、MPU101、EP−ROM102、RAM103、及び、A/D変換器を含むI/OLSI104等で構成され、入力信号として、エアフローセンサ24により検出される吸入空気量に応じた信号、燃圧センサ56により検出される燃料圧力に応じた信号、スロットルセンサ23により検出されるスロットル弁25の開度に応じた信号、カム角センサ(フェーズセンサ)36からの排気カムシャフト49の位相(回転位置)を表す検出(角度)信号、クランク角センサ37からのクランクシャフト18の回転角度・位相(回転位置)を表す検出(角度)信号、触媒上流側空燃比センサ51により検出される触媒上流側の空燃比に応じた信号、触媒下流側酸素センサ52により検出される触媒下流の空燃比に応じた信号、シリンダブロック12に配設された水温センサ19により検出される機関冷却水温に応じた信号の他、図1には図示されていないスタータスイッチからの信号、アクセルセンサから得られるアクセルペダルの踏み込み量を示す信号等も供給される。
As shown in FIG. 2, the
コントロールユニット100は、前記各信号を所定の周期をもって取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された制御信号を、各燃料噴射弁30、点火コイル34、電制スロットル弁25等に供給して、燃料カット及び燃料カットリカバリ制御を含む、燃料噴射(噴射量、噴射時期)制御、点火時期制御、スロットル弁25の開度制御等を実行するとともに、以下に述べるように、燃料カットから燃料カットリカバするまでの期間の前記触媒下流側酸素センサ52の出力に基づき、当該触媒下流側酸素センサ52の診断(異常が生じているか否かの判定)を行う。しかし、この場合、診断精度が低下するおそれのある状況においては、前記触媒下流側酸素センサ52の異常判定を行わないようにされる。
The
以下、これについて、図3以降の図を参照しながら詳細に説明する。
一般に、触媒O2ストレージ能力は、図3に示される如くに、触媒上流の空燃比が理論空燃比よりもリーンである場合に、触媒がO2をストレージすることにより触媒内部の空燃比を理論空燃比に保ち、逆に、図4に示される如くに、触媒上流の空燃比が理論空燃比よりリッチである場合は、触媒がO2を放出し、触媒内部の空燃比を理論空燃比に保つ機能である。
Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIGS.
In general, as shown in FIG. 3, when the air-fuel ratio upstream of the catalyst is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the catalyst O 2 storage capacity theoretically calculates the air-fuel ratio inside the catalyst by storing the O 2. On the other hand, when the air-fuel ratio upstream of the catalyst is richer than the stoichiometric air-fuel ratio as shown in FIG. 4, the catalyst releases O 2 to bring the air-fuel ratio inside the catalyst to the stoichiometric air-fuel ratio. It is a function to keep.
この能力により、触媒上流の空燃比が理論空燃比から外れた場合でも、触媒内部の空燃比が理論空燃比に保持され、触媒の浄化性能を維持することができる。 With this capability, even when the air-fuel ratio upstream of the catalyst deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio inside the catalyst is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio, and the purification performance of the catalyst can be maintained.
ここで、触媒O2ストレージ能力に対し過剰にO2を触媒に供給した場合には、触媒がO2をストレージしきれなくなり、触媒内部の空燃比がリーンとなるため、触媒の浄化性能が低下する。逆に、触媒O2ストレージ能力に対し過剰にO2を触媒から離脱した場合には、触媒内のO2が枯渇し、触媒内部の空燃比がリッチとなるため、触媒の浄化性能が低下する。 Here, when the excess O 2 to catalyst O 2 storage capacity was fed to the catalyst, the catalyst is not completely storage of O 2, because the air-fuel ratio of the internal catalyst becomes lean, decrease purification performance of the catalyst To do. Conversely, when the excess O 2 to catalyst O 2 storage capacity has left the catalyst, O 2 is depleted in the catalyst, since the air-fuel ratio of the internal catalyst becomes rich, the purification performance of the catalyst is reduced .
次に、コントロールユニット100が実行する触媒下流側酸素センサの異常判定プログラム(ルーチン)の従来例(従来技術)を、図5のフローチャートを参照しながら説明する。
Next, a conventional example (conventional technology) of the abnormality determination program (routine) for the catalyst downstream oxygen sensor executed by the
この従来例では、まず、ステップ501において燃料カット中か否かを判断し、燃料カット中でない場合は、このルーチンを終了し、燃料カット中である場合は、ステップ502で触媒下流側センサ52(の出力)がリッチ側しきい値をリッチからリーンによぎったか否かを判断し、Yesの場合はステップ503において時間計測を開始し、Noの場合はステップ503を飛ばしてステップ504に進む。
In this conventional example, it is first determined in
ステップ504においては、触媒下流側センサ52(の出力)がリーン側しきい値をリッチからリーンによぎったか否かを判断し、Yesの場合はステップ505で時間計測を終了し、ステップ506において計測時間が所定値以上か否かを判断し、Noの場合はこのルーチンを終了する。
In
ステップ506において、計測時間が所定値以上と判断された場合は、ステップ507において、触媒下流側酸素センサ52に異常が生じたとして異常判定処理を実行し、ステップ506において、計測時間が所定値未満と判断された場合は、ステップ508において触媒下流側酸素センサ52は正常であるとして正常判定処理を行う。
If it is determined in
図5に示される異常判定ルーチンを実行した際のタイムチャートを図6、図7に示す。
図6は、触媒下流側酸素センサ52が正常である場合の結果であり、図7は、触媒下流側酸素センサ52に異常が生じている場合の結果を示している。
6 and 7 show time charts when the abnormality determination routine shown in FIG. 5 is executed.
FIG. 6 shows the results when the catalyst
図6において、燃料カットを開始すると、燃焼室17から触媒上流側空燃比センサ51までの排気輸送遅れにより、燃料カットを開始した時点からt1遅れて、触媒上流側の空燃比がリーンに変化する。触媒下流の空燃比は、触媒上流側の空燃比がリーンに変化してからt2後にリーンに変化する。このt2は、主に触媒46内のO2が飽和し酸素を触媒下流に放出するまでの時間であり、燃料カットからt1経過時点の触媒内のO2状態と、触媒のO2ストレージ能力に依存する。
In FIG. 6, when the fuel cut is started, the air-fuel ratio on the upstream side of the catalyst changes to lean with a delay of t <b> 1 from the time when the fuel cut is started due to the exhaust transport delay from the
触媒下流の空燃比が図6のようにステップ的に変化すると、触媒下流側酸素センサ52が応答し、その出力がリッチ側しきい値をよぎる。すると、時間計測タイマがカウントを開始し、その後、触媒下流側酸素センサ52の出力がリーン側しきい値をよぎると計測時間タイマのカウントを停止する。これにより、触媒下流側酸素センサ52の出力がリッチ側しきい値をリッチからリーンによぎった時点からリーン側しきい値をリッチからリーンによぎった時点までに要した時間Tが計測される。
When the air-fuel ratio downstream of the catalyst changes stepwise as shown in FIG. 6, the catalyst
ここでは、時間計測タイマにより計測された前記時間Tが所定値未満であるため、触媒下流側酸素センサ52は正常であるとして診断完了フラグをセットする(図5のステップ506、508)。
Here, since the time T measured by the time measurement timer is less than the predetermined value, the diagnosis downstream flag is set assuming that the catalyst
それに対し、図7に示される如くに、触媒下流側酸素センサ52に異常が生じている場合は、触媒下流空燃比のステップ変化に対し、触媒下流側酸素センサ52の出力変化が正常の場合に比べ緩やかにリーンとなるため、リッチ側しきい値をよぎってからリーン側しきい値をよぎるまでの時間Tが長くなる。
On the other hand, as shown in FIG. 7, when an abnormality occurs in the catalyst
したがって、かかる場合は、時間計測タイマにより計測された前記時間Tが所定値以上となるので、触媒下流側酸素センサ52に異常が生じたとして、診断完了フラグをセットするとともに、触媒下流側センサ異常判定フラグをセットする(図5のステップ506、507)。
Therefore, in such a case, since the time T measured by the time measurement timer is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that an abnormality has occurred in the catalyst
以上は、触媒下流側酸素センサが正常か異常かの判定を行う際のプログラム例(従来技術)の説明であるが、かかる判定プログラムだけでは、誤判定が生じるおそれがある。以下、これについて説明する。 The above is a description of a program example (prior art) when determining whether the catalyst downstream oxygen sensor is normal or abnormal. However, an erroneous determination may occur only with such a determination program. This will be described below.
図8は、触媒下流側酸素センサが正常の場合で、かつ、燃料カット前から燃料カット後に空気が触媒上流に到達するまでの間に、触媒上流の空燃比がリーンとなる外乱が入った場合のタイムチャートである。 FIG. 8 shows a case where the catalyst downstream oxygen sensor is normal and a disturbance occurs in which the air-fuel ratio upstream of the catalyst becomes lean before the fuel cuts and before the air reaches the catalyst upstream after the fuel cut. It is a time chart.
このような空燃比外乱が入った場合、燃料カットによる空気が触媒に到達する前に、外乱により触媒内のO2が飽和し、触媒下流がリーン空燃比と変化するため、触媒下流側酸素センサの出力は緩やかにリーンに変化し、前記した時間Tが長くなる。 When such an air-fuel ratio disturbance enters, before the air due to fuel cut reaches the catalyst, O 2 in the catalyst is saturated by the disturbance and the downstream of the catalyst changes to a lean air-fuel ratio. Output gradually changes to lean, and the time T described above becomes longer.
したがって、このような状態では、触媒下流側酸素センサが正常であっても、異常品の動作と差異がなくなるため、従来技術では、正常品を異常と判定したり、診断精度が低下するといった課題が存在する。 Therefore, in such a state, even if the catalyst downstream oxygen sensor is normal, there is no difference from the operation of the abnormal product. Therefore, in the prior art, it is determined that the normal product is abnormal or the diagnostic accuracy is reduced. Exists.
そこで、本実施形態では、燃料カット前の空燃比状態や燃料カット後から空気が触媒に到達するまでの空燃比状態による誤判定、診断精度低下を防止すべく、燃料カットによる空気が触媒に到達する直前の触媒内のO2状態を把握し、診断精度を低下させる触媒内がO2飽和状態にあるときにおいては、触媒下流側酸素センサ52の異常判定を行わないようにされる。
Therefore, in this embodiment, in order to prevent erroneous determination due to the air-fuel ratio state before the fuel cut or the air-fuel ratio state after the fuel cut until the air reaches the catalyst, the air due to the fuel cut reaches the catalyst. The O 2 state in the catalyst immediately before the determination is grasped, and when the inside of the catalyst that lowers the diagnostic accuracy is in the O 2 saturation state, abnormality determination of the catalyst
以下、これについて詳細に説明する。
図9は、本実施形態の酸素センサ診断装置1の機能ブロック図である。本装置1は、触媒O2ストレージ量算出手段201、触媒温度推定手段202、触媒O2トレージ量しきい値算出手段203、所定時間設定手段204、及び触媒下流側センサ異常判定手段200を備えている。
This will be described in detail below.
FIG. 9 is a functional block diagram of the oxygen sensor
触媒O2ストレージ量算出手段201における触媒O2ストレージ量は、触媒上流側空燃比と機関吸入空気量を乗算した値を積算することで算出し、これにより燃料カットの前における触媒内のO2状態を把握することが可能となる。 Catalyst O 2 storage amount in the catalyst O 2 storage amount calculation means 201 calculates by accumulating the value obtained by multiplying the catalyst upstream-side air-fuel ratio and the engine intake air amount, thereby O 2 in the catalyst before the fuel cut It becomes possible to grasp the state.
触媒温度推定手段202における触媒推定温度は、触媒46に供給される熱量を機関回転数と負荷のマップから算出し、走行風による放熱量を車速のテーブルから算出し、この供給熱量と放熱量の収支を計算することで算出できる。触媒O2トレージ量しきい値算出手段203では、触媒推定温度からテーブルで触媒O2ストレージ量しきい値を算出する。本実施形態では、前述したように、燃料カット時に空気が触媒に到達する前に、触媒内のO2量が触媒O2ストレージ能力を超えるような触媒内のO2飽和状態を把握する必要があるため、触媒O2ストレージ量しきい値は、触媒O2ストレージ能力に応じた値となるのが好ましい。
The estimated catalyst temperature in the catalyst temperature estimating means 202 is calculated by calculating the amount of heat supplied to the
また、実験データから、触媒O2ストレージ能力は、触媒温度に対して図13に示される如くの特性を持つことが判明しているため、触媒O2ストレージ量しきい値を触媒推定温度に基づき算出することで、触媒内のO2飽和状態を精度良く判定することを可能としている。 Further, it has been found from the experimental data that the catalyst O 2 storage capacity has the characteristics as shown in FIG. 13 with respect to the catalyst temperature. Therefore, the catalyst O 2 storage amount threshold is based on the estimated catalyst temperature. By calculating, it is possible to accurately determine the O 2 saturation state in the catalyst.
所定時間設定手段204では、燃料カットが開始されたときの空気が触媒46に供給されるまでに要する時間に相当する所定時間を設定し、触媒下流側酸素センサ異常判定手段は、燃料カット開始から前記所定時間が経過した時点での触媒O2ストレージ量を記憶し、この記憶された触媒O2ストレージ量が所定値以上の場合は、触媒下流側酸素センサ52の異常判定を行わないようにされる。
The predetermined time setting means 204 sets a predetermined time corresponding to the time required for air to be supplied to the
ここで、前記所定時間は、長すぎると燃料カットの空気が触媒46に供給された状態での触媒O2ストレージ量を記憶することになり、短すぎると燃料カットの空気が触媒に到達するまでに変化した触媒O2ストレージ量を見逃すことになるため、図6に示されるt1程度とすることが要求される。
Here, if the predetermined time is too long, the storage amount of the catalyst O 2 in a state where the fuel cut air is supplied to the
実験結果から、このt1は、機関回転数と負荷に対し図12に示される如くの特性となり、機関回転数が高くなるほど、また負荷が大きくなるほどt1は短くなる。このため、本実施形態では、機関回転数と負荷に基づき前記所定時間を設定することで、記憶タイミングの精度を確保する。 From the experimental results, this t1 has characteristics as shown in FIG. 12 with respect to the engine speed and the load, and t1 becomes shorter as the engine speed increases and the load increases. For this reason, in this embodiment, the accuracy of the storage timing is ensured by setting the predetermined time based on the engine speed and the load.
次に、前記した図9に示される如くの機能手段を有するコントロールユニット100が実行する触媒下流側酸素センサの異常判定プログラム(ルーチン)の一例を、図10のフローチャートを参照しながら説明する。本例のフローチャートは、図5に示される従来例のフローチャートに対し、ステップ1001、1002、1003を追加したものであり、図5に示されるものと同じステップ(501〜508)は説明を省略する。
Next, an example of a catalyst downstream oxygen sensor abnormality determination program (routine) executed by the
図10において、ステップ1001では、燃料カット後の経過時間が図9の所定時間設定手段で設定された所定時間に到達したか否かを判断し、到達した場合は、燃料カット1回につき1度、図9の触媒O2ストレージ量算出手段201で算出した触媒O2ストレージ量をステップ1002で記憶する。
In FIG. 10, in
ステップ1003は、触媒下流側センサ52がリーン側しきい値をリッチからリーンによぎったタイミングで行い、触媒O2ストレージ量を記憶していない、又は、記憶した触媒O2ストレージ量が所定値以上の場合は、このルーチンを終了することで触媒下流側酸素センサ52の異常判定を行わないようにしている。
図11は、図8に示されるケース(触媒下流側酸素センサが正常の場合で、かつ、燃料カット前から燃料カット後に空気が触媒上流に到達するまでの間に、触媒上流の空燃比がリーンとなる外乱が入った場合)において本発明実施形態を適用した場合の動作を示している。 FIG. 11 shows the case shown in FIG. 8 (when the catalyst downstream oxygen sensor is normal and the air-fuel ratio upstream of the catalyst is lean between before the fuel cut and after the fuel cut until the air reaches the catalyst upstream. The operation when the embodiment of the present invention is applied is shown in the case of a disturbance that becomes
触媒O2ストレージ量の平衡状態において、燃料カット前から燃料カット後に空気が触媒上流に到達するまでの間に、触媒上流の空燃比がリーンとなる外乱が入った場合、触媒O2ストレージ量は上昇し、燃料カットから所定時間t1’が経過した時点のタイミングで触媒O2ストレージ量が記憶される。 In the equilibrium state of the catalyst O 2 storage amount, between before fuel cut to the air after the fuel cut to reach the catalyst upstream, when the air-fuel ratio upstream of the catalyst has entered disturbance to be lean, the catalyst O 2 storage amount The catalyst O 2 storage amount is stored at the timing when the predetermined time t1 ′ elapses after the fuel cut.
ここでは、触媒下流側酸素センサ52がリーン側しきい値をよぎった時点で計測した時間Tが所定値以上であっても、触媒O2ストレージ量記憶値が所定値以上であるため、異常判定フラグと診断完了フラグを共にセットせず、異常判定を行わない。
Here, even if the time T measured when the catalyst
以上の説明からわかるように、本実施形態では、燃料カット開始から所定時間t1’が経過した時点での触媒O2ストレージ量が所定値以上の場合、すなわち、診断精度が低下するおそれのある状況においては、触媒下流側酸素センサの異常判定を行わないようにされるので、触媒下流側酸素センサが正常であるにもかかわらず異常であるとの誤判定を下すことがないようにでき、そのため、診断精度及び信頼性を向上させることができる。 As can be seen from the above description, in the present embodiment, when the catalyst O 2 storage amount at the time when the predetermined time t1 ′ has elapsed from the start of the fuel cut is greater than or equal to the predetermined value, that is, there is a possibility that the diagnostic accuracy may decrease. Therefore, it is possible not to make an erroneous determination that the catalyst downstream oxygen sensor is abnormal even though the catalyst downstream oxygen sensor is normal. Diagnostic accuracy and reliability can be improved.
なお、上記実施形態では、触媒温度を機関回転数と負荷に基づいて推定するようにしているが、触媒温度を温度計等で実測してもよいことは勿論である。 In the above embodiment, the catalyst temperature is estimated based on the engine speed and the load. However, the catalyst temperature may be actually measured with a thermometer or the like.
次に、本発明に係る酸素センサ診断装置の他の実施例を図14から図16を参照しながら説明する。 Next, another embodiment of the oxygen sensor diagnostic apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図14は、他の実施形態の酸素センサ診断装置1’の機能ブロック図である。本装置1’は、所定時間設定手段204及び触媒下流側センサ異常判定手段300を備えており、燃料カット開始時の空気が触媒46に到達する直前の触媒46内のO2状態を、触媒下流側酸素センサ52の出力値に基づいて検出する。
FIG. 14 is a functional block diagram of an oxygen sensor
このため、本例の機能ブロック図では、図9の機能ブロック図に対し、所定時間設定手段204、触媒下流側センサ異常判定手段300のみの構成となっている。 Therefore, in the functional block diagram of this example, only the predetermined time setting means 204 and the catalyst downstream side sensor abnormality determination means 300 are configured compared to the functional block diagram of FIG.
次に、前記した図14に示される如くの機能手段を有するコントロールユニット100が実行する触媒下流側酸素センサの異常判定プログラム(ルーチン)の一例を、図15のフローチャートを参照しながら説明する。本例のフローチャートは、図5に示される従来例及び図10に示される実施形態のフローチャートに対し、触媒下流側酸素センサ出力値の記憶する処理であるステップ1501(ステップ1001に対応)及び1502(ステップ1002に対応)と、ステップ1003に相当するステップ1503を追加したものである。
Next, an example of a catalyst downstream oxygen sensor abnormality determination program (routine) executed by the
図16は、図8に示されるケース(触媒下流側酸素センサ52が正常の場合で、かつ、燃料カット前から燃料カット後に空気が触媒上流に到達するまでの間に、触媒上流の空燃比がリーンとなる外乱が入った場合)に本発明実施形態を適用した場合の動作を示している。
16 shows the case shown in FIG. 8 (when the catalyst
燃料カット前から燃料カット後に空気が触媒上流に到達するまでの間に、触媒上流の空燃比がリーンとなる外乱が入った場合、燃料カットから所定時間後には、触媒内のO2量が飽和状態となるため、触媒下流側酸素センサ出力値は低い値を示し、ここで、触媒下流側酸素センサ出力値を記憶する。 If there is a disturbance in which the air-fuel ratio upstream of the catalyst becomes lean before the fuel reaches the upstream side of the catalyst after the fuel cut, the amount of O 2 in the catalyst is saturated after a predetermined time from the fuel cut. Therefore, the catalyst downstream oxygen sensor output value shows a low value, and the catalyst downstream oxygen sensor output value is stored here.
その後、触媒下流側酸素センサがリーン側しきい値をよぎった時点で計測した時間Tが所定値以上であっても、触媒下流側酸素センサ出力記憶値が所定値以下であるため、異常判定フラグと診断完了フラグを共にセットせず、触媒下流側酸素センサ52の異常判定を行わない。
After that, even if the time T measured when the catalyst downstream oxygen sensor crosses the lean threshold value is equal to or greater than the predetermined value, the catalyst downstream oxygen sensor output stored value is equal to or less than the predetermined value. And the diagnosis completion flag are not set together, and abnormality determination of the catalyst
このようにされることによっても、前記実施形態と略同様な作用効果が得られる。 Also by doing in this way, the effect substantially the same as the said embodiment is acquired.
また、上記実施形態では、触媒O2ストレージ量を算出する必要がないため、触媒上流側に空燃比検出精度が低い酸素センサを用いたシステム構成においても、略同様な作用効果が得られる。 In the above embodiment, since it is not necessary to calculate the catalyst O 2 storage amount, substantially the same operation and effect can be obtained even in a system configuration using an oxygen sensor with low air-fuel ratio detection accuracy on the upstream side of the catalyst.
なお、本明細書においては、空燃比センサと酸素センサとを区別しているが、それらは検出精度が相違するだけであるので、酸素センサに代えてそれより検出精度の高い空燃比センサ(これも酸素センサの一種である)を用いてもよい。したがって、前記実施形態では、触媒下流側に酸素センサ52を配設しているが、触媒下流側に前記酸素センサ52より検出精度の高い空燃比センサを配設した場合も原理は同じであるため、この場合も本発明を適用できることは説明するまでもない。
In the present specification, the air-fuel ratio sensor and the oxygen sensor are distinguished from each other. However, since they differ only in detection accuracy, an air-fuel ratio sensor (which also has higher detection accuracy instead of the oxygen sensor) A kind of oxygen sensor) may be used. Therefore, in the above embodiment, the
1 内燃機関の酸素センサ診断装置
10 筒内噴射式内燃機関
17 燃焼室
20 吸気通路
30 燃料噴射弁
40 排気通路
46 触媒
51 空燃比センサ
52 酸素センサ
100 コントロールユニット
DESCRIPTION OF
Claims (4)
燃料カットから燃料カットリカバするまでの期間の前記酸素センサの出力に基づき、該酸素センサの異常を判定する異常判定手段と、
前記燃料カットが開始されたときの空気が前記触媒に供給されるまでに要する時間に相当する所定時間を設定する所定時間設定手段と、
機関吸入空気量と前記触媒上流側空燃比に基づき、前記触媒に供給又は前記触媒から脱離したO 2 量を算出する手段と、前記O 2 量の積算値から触媒O 2 ストレージ量を算出する手段と、
前記燃料カット開始から前記所定時間が経過した時点での前記触媒O2ストレージ量を記憶する記憶手段と、を備え、
前記異常判定手段は、前記記憶手段に記憶された前記触媒O2ストレージ量が所定値以上の場合は、前記酸素センサの異常判定を行わない、ことを特徴とする内燃機関の酸素センサ診断装置。 Is disposed upstream of the catalyst in the exhaust passage, and the air-fuel ratio sensor for detecting the catalyst upstream-side air-fuel ratio, is disposed downstream of the catalyst, an internal combustion engine having an oxygen sensor for detecting a catalyst downstream air-fuel ratio, the The oxygen sensor diagnostic device of
An abnormality determining means for determining an abnormality of the oxygen sensor based on an output of the oxygen sensor during a period from a fuel cut to a fuel cut recovery;
And the predetermined time setting means for setting a predetermined time for air when the fuel cut is started corresponds to the time required to be supplied to the catalyst,
Based engine intake air amount and the catalyst upstream-side air-fuel ratio, means for calculating the desorbed amount of O 2 from the feed or the catalyst to the catalyst, calculates a catalyst O 2 storage amount from the integrated value of the amount of O 2 Means,
And a storage means for storing the catalyst O 2 storage amount at the time has elapsed the predetermined time from the start of the fuel cut,
The abnormality determining means, when the catalyst O 2 storage amount stored in the storage means is a predetermined value or more does not perform the abnormality determination of the oxygen sensor, the oxygen sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine, characterized in that.
燃料カットから燃料カットリカバするまでの期間の前記酸素センサの出力に基づき、該酸素センサの異常を判定する異常判定手段と、
前記燃料カットが開始されたときの空気が前記触媒に供給されるまでに要する時間に相当する所定時間を設定する所定時間設定手段と、
前記燃料カット開始から前記所定時間が経過した時点での前記酸素センサの出力値を記憶する記憶手段と、を備え、
前記異常判定手段は、前記記憶手段に記憶された前記酸素センサの出力値が所定値よりも小さい場合に、前記酸素センサの異常判定を行わない、ことを特徴とする内燃機関の酸素センサ診断装置。 Is disposed upstream of the catalyst in the exhaust passage, comprising air-fuel ratio sensor or oxygen sensor for detecting a catalyst upstream-side air-fuel ratio, is disposed downstream of the catalyst, and an oxygen sensor for detecting the catalyst downstream air-fuel ratio, the An oxygen sensor diagnostic device for an internal combustion engine,
An abnormality determining means for determining an abnormality of the oxygen sensor based on an output of the oxygen sensor during a period from a fuel cut to a fuel cut recovery;
And the predetermined time setting means for setting a predetermined time for air when the fuel cut is started corresponds to the time required to be supplied to the catalyst,
And a storage means for storing an output value of the oxygen sensor at the time when the predetermined time has elapsed from the fuel cut start,
The abnormality determining means, when the output value of said oxygen sensor, which is stored in the storage means is less than the prescribed value, it does not perform an abnormality determination of the oxygen sensor, the oxygen sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine, characterized in that .
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