JP5755021B2 - 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内燃機関(以下「エンジン」という)及びその空燃比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。
TOUT=TIM×KCMD×KAF×KIDSIN×KTOTAL (1)
ステップS11では、センサ活性化フラグFACTVが「1」であるか否かを判別する。センサ活性化フラグFACTVは、LAFセンサ15が活性化しているとき「1」に設定される。ステップS11の答が肯定(YES)であるときは、実行条件フラグFMCNDが「1」であるか否かを判別する(ステップS12)。実行条件フラグFMCNDは、車速VP、エンジン回転数NE、及び吸入空気流量GAIRが所定範囲内にあるとき「1」に設定される。
KIDSIN=DAF×sin{2πfp×TCAL×k} (2)
DKACT=|KACT(k)−KACT(k-6)| (3)
ステップS16では当量比変化量DKACTが変化量閾値xLSB(例えば0.0005〜0.0015の範囲内の値に設定される)より大きいか否かを判別し、この答が否定(NO)であるときは直ちにステップS18に進む。DKACT>xLSBであるときは、下記式(4)により、停滞故障判定パラメータRTを算出する。式(4)の右辺のRTは前回算出値であり、RTADDは増分値であり、例えば「1」に設定される。
RT=RT+RTADD (4)
図3のステップS14で設定される振動係数KIDSINは、図4に示すように変化する。TPRTは振動周期であり、「1/fp」に等しい。振動周波数fpが4Hzであるときは、振動周期TPRTは、250msecである。またTDAFは、変化量検出期間であり、図3の処理では「6×TCAL」(60msec)に等しい。変化量検出期間TDAFは、振動周期TRPTの1/4の期間に設定される。この設定により、停滞故障判定パラメータRTの正常時の値と停滞故障発生時の値との差が大きくなり、判定精度を高めることができる。
なお本実施形態では、非対称応答遅れ故障FM2,FM3が発生しているときに、正常と判定される可能性がある。
図7は、図3の処理の変形例のフローチャートである。図7の処理は、図3のステップS13,S17,及びS19をそれぞれステップS13a,S17a,及びS19aに変更し、ステップS16の「YES」「NO」の位置を逆にしたものである。
RTa=RTa+RTADD (4a)
上述した実施形態では、振動係数KIDSINを離散時間kを式(2)に適用して算出するようにしたが、図8(a)に示すようにクランク角度CAに応じて(エンジン回転に同期して)、下記式(2a)により算出するようにしてもよい。式(2a)のωNEは、エンジン回転数NE[rpm]を角速度に変換したエンジン回転角速度[rad/sec]であり、下記式(11)で与えられる。
KIDSIN=DAF×sin{2π×ωNE×TCAL×k/CAPRT}
(2a)
ωNE=2π×NE/60 (11)
RTTH=RTADD×(NTOTAL−NNE−NC) (11)
NNE=TPRT×nX/TPRT0 (12)
本実施形態は、第1の実施形態における停滞故障判定パラメータRTを、特開2010−133418号公報に示されている故障判定手法と組み合わせて用いることにより、故障判定を行うようにしたものである。
ステップS31,S32,及びS35は、図3のステップS11,S12及びS14と同一である。ステップS31またはS32の答が否定(NO)であるときは、振動係数KIDSINを「1.0」に設定するとともに(ステップS33)、ダウンカウントタイマである待機時間タイマTMKACTFDを所定待機時間TKACTFDにセットしてスタートさせる(ステップS34)。所定待機時間TKACTFDは、空燃比振動制御を開始した時点からLAFセンサ出力が安定化するまでの遅れ時間に相当するものである。
LAFDLYP=LAFDLYP+KACTFA (13)
ステップS51〜S53は、図3のステップS15〜S17と同一の処理であり、図10の処理を実行することにより、停滞故障判定パラメータRTが算出される。
ステップS61では、停滞故障判定パラメータRTに応じて図12に示すKRTテーブルを検索し、補正係数KRTを算出する。KRTテーブルは、停滞故障判定パラメータRTが小さくなるほど、すなわち停滞故障が発生している可能性が高くなるほど補正係数KRTが減少するように設定されている。
本実施形態は、第2の実施形態で使用される停滞故障判定パラメータRT及びfp成分強度LAFDLYPとともに、周波数成分強度比率RLAFDLYPを使用して、故障判定を行うようにしたものである。周波数成分強度比率RLAFDLYPに相当するパラメータによる判定は、特開2010−101289号公報に示されている。
LAFDLYP1=LAFDLYP1+KACTFA1 (21)
LAFDLYP2=LAFDLYP2+KACTFA2 (22)
RLAFDLYP=LAFDLYP1/LAFDLYP2 (23)
図16は、図14に示す処理の第1変形例を示すフローチャートである。
ステップS71は、ステップS61と同一であり、停滞故障判定パラメータRTに応じて補正係数KRTを算出する。
図17は、図14に示す処理の第2変形例を示すフローチャートである。
ステップS81は、ステップS61と同一であり、停滞故障判定パラメータRTに応じて補正係数KRTを算出する。
5 電子制御ユニット(振動信号生成手段、空燃比振動手段、変化量算出手段、故障判定パラメータ算出手段、停滞故障判定手段、バンドバスフィルタ手段、補正手段、故障判定手段、閾値設定手段、増分値設定手段、検出期間設定手段、積算期間設定手段)
6 燃料噴射弁(空燃比振動手段)
11 クランク角度位置センサ(回転数検出手段)
13 排気通路
15 比例型酸素濃度センサ(空燃比検出手段)
Claims (11)
- 内燃機関の排気通路に設けられ、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を備える内燃機関の空燃比制御装置において、
前記空燃比を設定振動周期で振動させるための振動信号を生成する振動信号生成手段と、
前記振動信号に応じて前記空燃比を振動させる空燃比振動手段と、
該空燃比振動手段の作動中に、前記空燃比検出手段の出力の変化量であって、前記設定振動周期より短い設定検出期間当たりの変化量を、検出空燃比変化量として算出する変化量算出手段と、
前記検出空燃比変化量と変化量閾値とを比較し、判定積算期間において前記比較の結果が所定の条件を満たすときに増分値を積算することにより故障判定パラメータを算出する故障判定パラメータ算出手段と、
前記空燃比検出手段の出力が停滞する停滞故障を判定するための停滞故障判定閾値と、前記故障判定パラメータとを比較し、該比較結果に応じて前記停滞故障を判定する停滞故障判定手段とを備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記設定振動周期は前記機関回転に同期した期間に設定され、
前記機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記停滞故障判定閾値を前記機関回転数に応じて設定する閾値設定手段とをさらに備え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。 - 内燃機関の排気通路に設けられ、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を備える内燃機関の空燃比制御装置において、
前記空燃比を設定振動周期で振動させるための振動信号を生成する振動信号生成手段と、
前記振動信号に応じて前記空燃比を振動させる空燃比振動手段と、
前記空燃比振動手段による空燃比振動の実行中に、前記空燃比検出手段の出力の変化量であって、前記設定振動周期より短い設定検出期間当たりの変化量を、検出空燃比変化量として算出する変化量算出手段と、
前記検出空燃比変化量と変化量閾値とを比較し、判定積算期間において前記比較の結果が所定の条件を満たすときに増分値を積算することにより第1故障判定パラメータを算出する第1故障判定パラメータ算出手段と、
前記空燃比振動手段による空燃比振動の実行中に、前記空燃比検出手段の出力信号に含まれる、前記設定振動周期に応じた特定周波数成分を抽出し、該特定周波数成分に基づいて第2故障判定パラメータを算出する第2故障判定パラメータ算出手段と、
前記第1故障判定パラメータに応じて前記第2故障判定パラメータを補正し、補正故障判定パラメータを算出する補正手段と、
前記補正故障判定パラメータに基づいて前記空燃比検出手段の故障を判定する故障判定手段とを備え、
前記補正手段は、前記第1故障判定パラメータに応じて補正係数を算出し、前記第2故障判定パラメータに前記補正係数を乗算することにより前記補正故障判定パラメータを算出し、前記補正係数は、前記空燃比検出手段の出力が停滞する停滞故障が発生している可能性が高くなるほど減少するように設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記第2故障判定パラメータ算出手段は、
前記空燃比検出手段の出力についてバンドパスフィルタ処理を施して、前記設定振動周期に対応する設定振動周波数成分をフィルタ処理後出力として算出するバンドパスフィルタ手段を有し、
前記フィルタ処理後出力を積算することにより、前記第2故障判定パラメータを算出し、
前記故障判定手段は、前記空燃比検出手段の出力が停滞する停滞故障であるか、前記空燃比検出手段の応答が遅れる応答遅れ故障であるかを、前記補正故障判定パラメータに基づいて判別することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記第2故障判定パラメータ算出手段は、
前記空燃比検出手段の出力について第1バンドパスフィルタ処理を施して、前記設定振動周期に対応する設定振動周波数成分を第1フィルタ処理後出力として算出する第1バンドパスフィルタ手段と、
前記空燃比検出手段の出力について第2バンドパスフィルタ処理を施して、前記設定振動周波数の2倍の周波数成分を第2フィルタ処理後出力として算出する第2バンドパスフィルタ手段と、
前記第1フィルタ処理後出力を積算することにより第1周波数成分強度を算出する第1周波数成分強度算出手段と、
前記第2フィルタ処理後出力を積算することにより第2周波数成分強度を算出する第2周波数成分強度算出手段とを有し、
前記第1周波数成分強度と前記第2周波数成分強度との比率を、前記第2故障判定パラメータとして算出し、
前記故障判定手段は、前記空燃比検出手段の出力が停滞する停滞故障であるか、前記空燃比検出手段の応答が遅れる応答遅れ故障であるかを、前記補正故障判定パラメータに基づいて判別する故障種別判別手段を有することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記第2故障判定パラメータ算出手段は、
前記空燃比検出手段の出力について第1バンドパスフィルタ処理を施して、前記設定振動周期に対応する設定振動周波数成分を第1フィルタ処理後出力として算出する第1バンドパスフィルタ手段と、
前記空燃比検出手段の出力について第2バンドパスフィルタ処理を施して、前記設定振動周波数の2倍の周波数成分を第2フィルタ処理後出力として算出する第2バンドパスフィルタ手段と、
前記第1フィルタ処理後出力を積算することにより第1周波数成分強度を算出する第1周波数成分強度算出手段と、
前記第2フィルタ処理後出力を積算することにより第2周波数成分強度を算出する第2周波数成分強度算出手段と、
前記第1周波数成分強度と前記第2周波数成分強度との比率を、周波数成分強度比率として算出する周波数成分強度比率算出手段とを有し、
前記第1周波数成分強度と前記周波数成分強度比率の積を前記第2故障判定パラメータとして算出し、
前記故障判定手段は、前記空燃比検出手段が故障しているか否かを、前記補正故障判定パラメータに基づいて判別することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記設定振動周期は前記機関回転に同期した期間に設定され、
前記機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記第1故障判定パラメータの算出に適用される前記増分値を前記機関回転数に応じて設定する増分値設定手段とをさらに備えることを特徴とする請求項3から6の何れか1項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記設定検出期間は、前記設定振動周期の1/4の期間に設定されることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
- 前記設定振動周期は前記機関回転に同期した期間に設定され、
前記機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記設定検出期間を前記機関回転数に応じて設定する検出期間設定手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記設定振動周期は前記機関回転に同期した期間に設定され、
前記機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記判定積算期間を前記機関回転数に応じて設定する積算期間設定手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1から9の何れか1項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記空燃比検出手段は、その出力が前記空燃比の変化に対して直線的に変化する比例型空燃比センサであることを特徴とする請求項1から10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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