JP5512504B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents
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Description
[第1の実施形態]
図1は、本発明の一実施形態にかかる触媒劣化検出装置を含む、内燃機関(以下「エンジン」という)及びその制御装置の全体構成図であり、例えば4気筒のエンジン1の吸気管2の途中にはスロットル弁3が配されている。スロットル弁3にはスロットル弁開度THを検出するスロットル弁開度センサ4が連結されており、その検出信号は電子制御ユニット(以下「ECU」という)5に供給される。
スロットル弁3の上流側には吸入空気流量GAIRを検出する吸入空気流量センサ7が設けられている。またスロットル弁3の下流側には吸気圧PBAを検出する吸気圧センサ8、及び吸気温TAを検出する吸気温センサ9が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ECU5に供給される。エンジン1の本体には、エンジン冷却水温TWを検出する冷却水温センサ10が装着されており、その検出信号はECU5に供給される。
TOUT=TIM×KCMD×KAF×KTOTAL (1)
ここに、TIMは基本燃料量、具体的には燃料噴射弁6の基本燃料噴射時間であり、吸入空気流量GAIRに応じて設定されたTIMテーブルを検索して決定される。TIMテーブルは、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。
ステップS11では、運転状態フラグFECNDが「1」であるか否かを判別する。運転状態フラグFECNDは、インバランス故障判定を実行可能なエンジン運転状態において「1」に設定される。具体的には、エンジン回転数NE及び吸気圧PBAが所定範囲内にあるとき「1」に設定される。ステップS11の答が肯定(YES)であるときは、LAFセンサ活性化フラグFLAFACVが「1」であるか否かを判別する。LAFセンサ活性化フラグFLAFACVは、LAFセンサ15が活性化すると「1」に設定される。
ステップS31では、排気還流及び蒸発燃料の供給を停止するとともに、吸気弁作動位相可変機構による吸気弁作動位相の変更を停止し、さらに点火時期を固定値に設定する前処理を実行する。ステップS32では、所定安定化時間TSTBL(例えば2sec)が経過したか否かを判別し、その答が否定(NO)であるときは直ちに処理を終了する。
本変形例は、エンジン回転数NEに応じて診断期間を設定し、診断期間中における推定上流排気温度HTEXUの最小値(下側ピーク値)を用いてインバランス故障判定を行うようにしたものである。
TDIAG=120/NE (11)
DTEXU(n)=HTEXU(n)−HTEXU(n-1) (12)
本変形例では、図9のステップS33aが診断期間設定手段に相当し、ステップS34a〜S37が故障判定手段に相当する。
本変形例は、図6の処理においてインバランス故障が発生していると判定されたときに、さらに故障が発生している気筒を特定する処理を行うようにしたものである。
ステップS39では、インバランス故障フラグFIMBFAILが「1」であるか否かを判別し、その答が否定(NO)であるときは直ちに処理を終了する。FIMBFAIL=1であるときは、図12に示す気筒特定処理を実行する。
CRKP=CRKPB−DCRKP (13)
ステップS61では、ピーク位置角度CRKPが正の値であるか否かを判別し、その答が肯定(YES)であるときは直ちにステップS63に進む。CRKP≦0であるときは、720度を加算して(ステップS62)、ステップS63に進む。
本変形例では、図12の処理が気筒特定手段に相当する。
本実施形態は、推定上流排気温度HTEXUとともに、推定下流排気温度HTEXDを用いてインバランス故障判定を行うようにしたものである。以下に説明する点以外は、第1の実施形態と同一である。
図14の処理は、図16に示すように変形してもよい。図16の処理は、図14の処理にステップS86a及びS88aを追加したものである。
DTEXDU=HTEXD−HTEXU (21)
DTEXREF=TEXDREF−TEXUREF (22)
図16の処理は図17に示すように変形してもよい。図17の処理は、図16のステップS87及びS88を削除したものである。すなわち、本変形例では第1差分値DTEXDUについての判定(ステップS88a)のみ行われる。変形例2に比べて判定精度は低下する可能性があるが、第1の実施形態より判定精度を高めることができる。
本変形例では、図17のステップS88a及びS89〜S91が故障判定手段に相当する。
本実施形態は、推定上流排気温度HTEXUに代えて推定下流排気温度HTEXDを用いてインバランス故障判定を行うようにしたものである。以下に説明する点以外は第1の実施形態と同一である。
ステップS135の答が肯定(YES)であるときは、インバランス故障が発生していると判定する(ステップS136)。
本変形例は、エンジン回転数NEに応じて診断期間を設定し、診断期間中における推定下流排気温度HTEXDの最大値(上側ピーク値)を用いてインバランス故障判定を行うようにしたものである。
DTEXD(n)=HTEXD(n)−HTEXD(n-1) (31)
本変形例では、図20のステップS133aが診断期間設定手段に相当し、ステップS134a〜S137が故障判定手段に相当する。
本変形例は、図19の処理においてインバランス故障が発生していると判定されたときに、さらに故障が発生している気筒を特定する処理を行うようにしたものである。
ステップS159〜S163は、図12のステップS59〜63と同一であり、ピーク位置角度CRKPに応じて故障気筒が特定される。
本変形例では、図23の処理が気筒特定手段に相当する。
本実施形態は、推定上流排気温度HTEXUの最小値HTEXUP及び推定下流排気温度HTEXDの最大値HTEXDPを用いてインバランス故障判定を行うようにしたものである。以下に説明する点以外は第2の実施形態と同一である。
本実施形態では、ステップS185,S186,及びS189〜S193が故障判定手段に相当する。
図24の処理は、図25に示すように変形してもよい。図25の処理は、図24の処理にステップS189a及び190aを追加したものである。
DTEXDUP=HTEXDP−HTEXUP (41)
5 電子制御ユニット(補正係数算出手段、燃料噴射量制御手段、安定状態判定手段、上流排気温度取得手段、下流排気温度取得手段、上流温度適正値算出手段、下流温度適正値算出手段、第1差分値算出手段、第2差分値算出手段、故障判定手段、診断期間設定手段、気筒特定手段)
6 燃料噴射弁
8 吸気圧センサ(運転状態検出手段)
11 クランク角度位置センサ(運転状態検出手段)
13 排気通路
14 三元触媒(排気浄化用触媒)
15 比例型酸素濃度センサ(空燃比検出手段、上流排気温度取得手段)
15a 加熱素子
16 二値型酸素濃度センサ(下流排気温度取得手段)
16a 加熱素子
Claims (11)
- 複数気筒を有する内燃機関の排気通路に配置される排気浄化用触媒と、前記複数気筒に連通する排気マニホールドの集合部より下流側に配設され、前記機関で燃焼する混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記機関の複数の気筒のそれぞれに対応して配置される燃料噴射弁による燃料噴射量を、検出される空燃比が目標空燃比と一致するように補正する補正係数を算出する補正係数算出手段と、算出された補正係数を用いて前記燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とを備える内燃機関の空燃比制御装置において、
前記触媒の上流側における排気温度である上流排気温度を検出または推定する上流排気温度取得手段と、
前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
検出される機関運転状態に応じて前記上流排気温度の適正値である上流温度適正値を算出する上流温度適正値算出手段と、
前記機関の運転状態が安定している安定状態を判定する安定状態判定手段と、
前記機関が安定状態にあると判定されているときに、前記複数気筒のそれぞれに対応する空燃比が許容限度を超えてばらつくインバランス故障を判定する故障判定手段とを備え、
前記故障判定手段は、前記補正係数を用いて前記燃料噴射量を制御しているときの前記上流排気温度と前記上流温度適正値とに基づいて前記インバランス故障が発生していることを判定し、前記インバランス故障は、故障している気筒の燃料噴射量が増加するリッチ故障及び故障している気筒の燃料噴射量が減少するリーン故障であり、前記リッチ故障及びリーン故障の何れが発生した場合においても、前記故障している気筒から排出される排気の温度が他の気筒から排出される排気の温度より低くなる故障であることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記触媒の下流側における排気温度である下流排気温度を検出または推定する下流排気温度取得手段と、
検出される機関運転状態に応じて前記下流排気温度の適正値である下流温度適正値を算出する下流温度適正値算出手段とをさらに備え、
前記故障判定手段は、前記上流排気温度が前記上流温度適正値から所定量を減算した温度より低く、かつ前記下流排気温度が前記下流温度適正値に所定量を加算した温度より高いときに前記インバランス故障が発生していると判定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記故障判定手段は、
前記下流排気温度から前記上流排気温度を減算することにより第1差分値を算出する第1差分値算出手段と、
前記下流温度適正値から前記上流温度適正値を減算することにより第2差分値を算出する第2差分値算出手段とを有し、
前記上流排気温度が前記上流温度適正値から所定量を減算した温度より低く、かつ前記下流排気温度が前記下流温度適正値に所定量を加算した温度より高く、かつ前記第1差分値が前記第2差分値より大きいときに前記インバランス故障が発生していると判定することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記運転状態検出手段により検出される機関回転数に応じて診断期間を設定する診断期間設定手段をさらに備え、
前記故障判定手段は、前記診断期間中における前記上流排気温度の最小値を用いて前記故障判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 - 複数気筒を有する内燃機関の排気通路に配置される排気浄化用触媒と、前記複数気筒に連通する排気マニホールドの集合部より下流側に配設され、前記機関で燃焼する混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記機関の複数の気筒のそれぞれに対応して配置される燃料噴射弁による燃料噴射量を、検出される空燃比が目標空燃比と一致するように補正する補正係数を算出する補正係数算出手段と、算出された補正係数を用いて前記燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とを備える内燃機関の空燃比制御装置において、
前記触媒の下流側における排気温度である下流排気温度を検出または推定する下流排気温度取得手段と、
前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
検出される機関運転状態に応じて前記下流排気温度の適正値である下流温度適正値を算出する下流温度適正値算出手段と、
前記機関の運転状態が安定している安定状態を判定する安定状態判定手段と、
前記機関が安定状態にあると判定されているときに、前記複数気筒のそれぞれに対応する空燃比が許容限度を超えてばらつくインバランス故障を判定する故障判定手段とを備え、
前記故障判定手段は、前記補正係数を用いて前記燃料噴射量を制御しているときの前記下流排気温度と前記下流温度適正値とに基づいて前記インバランス故障が発生していることを判定し、前記インバランス故障は、故障している気筒の燃料噴射量が増加するリッチ故障及び故障している気筒の燃料噴射量が減少するリーン故障であり、前記リッチ故障及びリーン故障の何れが発生した場合においても、前記故障している気筒から排出される排気の温度が他の気筒から排出される排気の温度より低くなる故障であることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記運転状態検出手段により検出される機関回転数に応じて診断期間を設定する診断期間設定手段をさらに備え、
前記故障判定手段は、前記診断期間中における前記下流排気温度の最大値を用いて前記故障判定を行うことを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 - 複数気筒を有する内燃機関の排気通路に配置される排気浄化用触媒と、前記複数気筒に連通する排気マニホールドの集合部より下流側に配設され、前記機関で燃焼する混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記機関の複数の気筒のそれぞれに対応して配置される燃料噴射弁による燃料噴射量を、検出される空燃比が目標空燃比と一致するように補正する補正係数を算出する補正係数算出手段と、算出された補正係数を用いて前記燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とを備える内燃機関の空燃比制御装置において、
前記触媒の上流側における排気温度である上流排気温度を検出または推定する上流排気温度取得手段と、
前記触媒の下流側における排気温度である下流排気温度を検出または推定する下流排気温度取得手段と、
前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
検出される機関運転状態に応じて前記上流排気温度の適正値である上流温度適正値を算出する上流温度適正値算出手段と、
検出される機関運転状態に応じて前記下流排気温度の適正値である下流温度適正値を算出する下流温度適正値算出手段と、
前記機関の運転状態が安定している安定状態を判定する安定状態判定手段と、
前記機関が安定状態にあると判定されているときに、前記複数気筒のそれぞれに対応する空燃比が許容限度を超えてばらつくインバランス故障を判定する故障判定手段とを備え、
前記故障判定手段は、前記補正係数を用いて前記燃料噴射量を制御しているときの前記上流排気温度、前記上流温度適正値、前記下流排気温度、及び前記下流温度適正値に基づいて前記インバランス故障の判定を行うものであって、
前記下流排気温度から前記上流排気温度を減算することにより第1差分値を算出する第1差分値算出手段と、
前記下流温度適正値から前記上流温度適正値を減算することにより第2差分値を算出する第2差分値算出手段とを有し、
前記第1差分値が前記第2差分値より大きいときに前記インバランス故障が発生していると判定し、前記インバランス故障は、故障している気筒の燃料噴射量が増加するリッチ故障及び故障している気筒の燃料噴射量が減少するリーン故障であり、前記リッチ故障及びリーン故障の何れが発生した場合においても、前記故障している気筒から排出される排気の温度が他の気筒から排出される排気の温度より低くなる故障であることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記故障判定手段により、前記インバランス故障が発生していると判定されたときに、前記上流排気温度の最小値の取得時期または前記下流排気温度の最大値の取得時期に応じて、故障気筒を特定する気筒特定手段をさらに備えることを特徴とする請求項4または6に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
- 前記運転状態検出手段により検出される機関回転数に応じて診断期間を設定する診断期間設定手段をさらに備え、
前記故障判定手段は、前記診断期間中における前記上流排気温度の最小値と、前記診断期間中における前記下流排気温度の最大値とを用いて前記故障判定を行うことを特徴とする請求項2または3に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記空燃比検出手段は加熱素子を有する酸素濃度センサであり、前記上流排気温度取得手段は前記加熱素子に供給する電流の通電デューティ比または前記加熱素子の抵抗値に応じて前記上流排気温度を推定することを特徴とする請求項1、2、3、4、7、または9の何れか1項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
- 前記下流排気温度取得手段は加熱素子を有する酸素濃度センサであり、前記加熱素子に供給する電流の通電デューティ比または前記加熱素子の抵抗値に応じて、前記下流排気温度を推定することを特徴とする請求項2、3、5、6、7、または9の何れか1項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
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