JP6379683B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
例えば、特許文献1には、内燃機関の特定気筒の燃料噴射量を変更し、排気通路内の触媒上流側の空燃比センサで検出された検出信号を周波数解析して得られた位相スペクトル(Phase2)とパワースペクトル(Power2)から、上記空燃比センサの応答劣化を検出することが開示されている。
For example,
しかしながら、このような特許文献1においては、上記空燃比センサの応答劣化を検出するためだけのために、当該空燃比センサの検出値から上記位相スペクトル(Phase2)と上記パワースペクトル(Power2)を演算する第2周波数成分演算部が必要であり、その分製造コストが高くなってしまう虞がある。
However, in
本発明の内燃機関の制御装置は、所定のサンプリング周期の間に空燃比センサで検出される排気空燃比の振幅及び位相から気筒間の排気空燃比のインバランスを検出可能なインバランス検出手段を利用し、全気筒の中の一つの気筒の燃料噴射量を所定期間の間連続して他の気筒の燃料噴射量よりも所定量増量中に、上記空燃比センサで検出される検出信号の振幅が所定値以上となり、上記空燃比センサで検出される検出信号の位相のずれが燃料増量中の気筒からの排気の到達タイミングに対して所定値以下である場合に、当該空燃比センサが正常であると判定する空燃比センサ診断手段と、上記空燃比センサで検出される排気空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御を実施する空燃比フィードバック制御実施手段と、を有し、上記燃料増量制御手段による燃料増量中には、空燃比のフィードバック制御を停止する。そして、全ての気筒に対して上記空燃比センサ診断手段による診断を順次実施した後に、上記空燃比センサが正常であるか否かを判定している。燃料増量中に所定値に固定した目標空燃比は、燃料増量が終了してから所定時間経過後にに解除してもよい。
The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention comprises an imbalance detecting means capable of detecting an exhaust air / fuel ratio imbalance between cylinders from an amplitude and phase of the exhaust air / fuel ratio detected by an air / fuel ratio sensor during a predetermined sampling period. The amplitude of the detection signal detected by the air-fuel ratio sensor while the fuel injection amount of one cylinder among all the cylinders is continuously increased for a predetermined period from the fuel injection amount of the other cylinders by a predetermined amount Is greater than or equal to a predetermined value, and the detection signal detected by the air-fuel ratio sensor is less than the predetermined value with respect to the arrival timing of the exhaust gas from the cylinder where the fuel is increasing, the air-fuel ratio sensor is normal. a fuel ratio sensor diagnosing means for determining that there is a air-fuel ratio feedback control execution means for exhaust air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor is performed a feedback control so that the target air-fuel ratio, the upper During fuel increase by the fuel increase control means stops the feedback control of the air-fuel ratio. Then, after the diagnosis by the air-fuel ratio sensor diagnostic means is sequentially performed on all the cylinders, it is determined whether or not the air-fuel ratio sensor is normal. The target air-fuel ratio fixed at a predetermined value during the fuel increase may be canceled after a predetermined time has elapsed after the fuel increase is completed.
本発明によれば、インバランス検出手段を利用して空燃比センサの故障診断を実施でき、製造コストの上昇を招くことなく空燃比センサの故障の有無を精度よく判定することができる。 According to the present invention, the failure diagnosis of the air-fuel ratio sensor can be performed using the imbalance detection means, and the presence or absence of the failure of the air-fuel ratio sensor can be accurately determined without causing an increase in manufacturing cost.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて、詳細に説明する。図1は、この発明に係る内燃機関1の制御装置を示すシステム構成図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram showing a control device for an
内燃機関1の燃焼室2には、吸気弁3を介して吸気通路4が接続され、かつ排気弁5を介して排気通路6が接続されている。
An
吸気通路4には、吸気流量(吸入空気量)を検出するエアフローメータ7が設けられているとともに、制御信号によりアクチュエータ8を介してECU(エンジンコントロールユニット)9により開度制御される電子制御式のスロットル弁10が配置されている。スロットル弁10は、当該スロットル弁10の開度(スロットル開度)を検出するスロットルセンサ11を一体に備えており、その検出信号に基づいて、スロットル開度が目標開度にクローズドループ制御される。
The
排気通路6には、各気筒の排気を集合させる排気マニホールド12の下流側に、排気浄化用の触媒コンバータ13が設けられている。
A
触媒コンバータ13の上流位置には、排気通路6内の排気の空燃比を検出する第1空燃比センサ14が設けられている。第1空燃比センサ14は、空燃比の値に応じた出力が得られる広域型空燃比センサである。
A first air-
触媒コンバータ13の下流位置には、排気通路6内の排気の空燃比を検出する第2空燃比センサ15が設けられている。第2空燃比センサ15は、空燃比のリッチ、リーンのみを検出する酸素センサである。なお、第2空燃比センサ15として、上述した広域型空燃比センサを用いることも可能である。
A second air-
燃焼室2の頂部には、点火プラグ16が配置されている。また、燃焼室2の吸気通路4側の側部に、当該燃焼室2内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁17が配置されている。
A
また、内燃機関1には、機関回転速度及びクランク角位置を検出するためのクランク角センサ18や、運転者により操作されるアクセルペダルの開度(踏込量)を検出するアクセル開度センサ19、内燃機関1の冷却水温を検出する水温センサ20、車速を検出する車速センサ21等の各種センサ類が設けられている。
Further, the
エアフローメータ7やクランク角センサ18等の各種センサ類の検出信号は、ECU9に入力されている。ECU9は、CPU、ROM、RAM等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備えている。ECU9は、上述した各種センサ類からの検出信号に基づいて、燃料噴射弁17の噴射量や噴射時期、点火プラグ16による点火時期、スロットル開度等を制御するとともに、各気筒間の排気空燃比のばらつきを小さくするべく気筒毎に燃料噴射量のフィードバック制御(気筒別空燃比フィードバック制御)を実施している。
Detection signals from various sensors such as the air flow meter 7 and the
気筒別空燃比フィードバック制御は、各気筒間の排気空燃比のばらつきが小さくなるように、気筒毎に燃料噴射量を制御する。すなわち、クランク角センサ18の検出値を用い、各気筒からの排気が排気マニホールド12の集合部下流側に位置する第1空燃比センサ14の位置に到達するタイミングで排気空燃比を検出し、気筒間の排気空燃比のばらつきが小さくなるように、各気筒の燃料噴射量を個別に制御する。なお、この気筒別空燃比フィードバック制御によって、内燃機関1は、全体として第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比の平均値が目標空燃比近傍となるように制御される。
In the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio feedback control, the fuel injection amount is controlled for each cylinder so that the variation in the exhaust air-fuel ratio between the cylinders becomes small. That is, using the detection value of the
図2は、本実施例における内燃機関1の制御の概要を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of control of the
S1では、エアフローメータ7の検出値に基づいて、シリンダ吸入空気量を演算する。S2では、クランク角センサ18の検出値に基づいて、内燃機関1の回転数を演算する。S3では、クランク角センサ18の検出値に基づいて、クランクシャフトのクランク角度を演算する。
In S1, the cylinder intake air amount is calculated based on the detected value of the air flow meter 7. In S2, the rotational speed of the
S4では、S1で演算されたシリンダ吸入空気量と、S2で演算された機関回転数を用いて、各気筒の排気が第1空燃比センサ14の位置に到達するタイミング演算し、各気筒の排気空燃比を検出するサンプルタイミングを演算する。
In S4, the timing at which the exhaust of each cylinder reaches the position of the first air-
S5では、気筒別空燃比フィードバック制御(気筒別A/FF/B)実施の許可条件が成立しているか否かを判定する。気筒別空燃比フィードバック制御は、アクティブパルス(詳細は後述)の実施後、第1空燃比センサ14が正常と判定されるとその実施が許可される。気筒別空燃比フィードバック制御実施の許可条件が成立している場合に、S6〜S8が実施されて、後述する気筒別F/B補正量が算出される。
In S5, it is determined whether a permission condition for performing cylinder-by-cylinder air-fuel ratio feedback control (cylinder-by-cylinder A / FF / B) is satisfied. The cylinder-by-cylinder air-fuel ratio feedback control is permitted when the first air-
ここで、本明細書におけるアクティブパルスとは、内燃機関1の全気筒の中の所定の一つの気筒の排気空燃比をそれ以外の気筒の排気空燃比に比べてリッチ化するように対応する燃料噴射弁17の燃料噴射パルスを変更することである。アクティブパルスを実施することにより、内燃機関1の全気筒の中の所定の一つの気筒の燃料噴射量が、それ以外の気筒の燃料噴射量よりも所定期間の間連続して所定量増量される。つまり、アクティブパルスを実施すると、所定の一つの気筒の目標燃料噴射量が、所定期間の間連続して他の気筒の目標燃料噴射量よりも所定量増量される。
Here, the active pulse in the present specification means a fuel corresponding to enrich the exhaust air / fuel ratio of a predetermined cylinder among all cylinders of the
S6では、S4で演算されたタイミングにおける第1空燃比センサ14の検出値から各気筒の排気空燃比(A/F)を検出する。S7では、各気筒の排気空燃比とその平均値との差分である排気空燃比偏差(A/F偏差)を気筒毎に算出する。S8では、S7で算出した各気筒の排気空燃比偏差(A/F偏差)が小さくなるように、気筒毎に燃料噴射量の補正量(気筒別F/B補正量)を算出する。なお、気筒毎の燃料噴射量の補正量(気筒別F/B補正量)によって、気筒毎に燃料噴射量を補正した結果、内燃機関1全体としては、第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比の平均値が理論空燃比近傍となるように制御されることになる。つまり、気筒毎に気筒別F/B補正量を用いて燃料噴射量を補正することによって、第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比が理論空燃比となるように制御される。
In S6, the exhaust air-fuel ratio (A / F) of each cylinder is detected from the detection value of the first air-
ここで、S5〜S8が気筒別空燃比フィードバック制御実施手段に相当する。この気筒別空燃比フィードバック制御実施手段は、所定のサンプリング周期の間に第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比の振幅及び位相から気筒間の排気空燃比のインバランスを検出可能であり、インバランス検出手段に相当する。また、気筒別空燃比フィードバック制御実施手段は、第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比が目標空燃比となるように制御するものでもあり、空燃比フィードバック制御実施手段に相当するものでもある。
Here, S5 to S8 correspond to cylinder-by-cylinder air-fuel ratio feedback control execution means. This cylinder-by-cylinder air-fuel ratio feedback control executing means can detect the exhaust air-fuel ratio imbalance between the cylinders from the amplitude and phase of the exhaust air-fuel ratio detected by the first air-
S9では、S8で算出された気筒別F/B補正量または後述するアクティブパルス補正量のうち、算出されている方の補正量を用いて気筒毎の燃料噴射量を演算する。各気筒の燃料噴射弁17は、S9で演算され燃料噴射量で燃料を噴射する。
In S9, the fuel injection amount for each cylinder is calculated using the calculated correction amount of the F / B correction amount for each cylinder calculated in S8 or the active pulse correction amount described later. The
S10では、アクティブパルスの許可条件が成立しているか否かを判定する。アクティブパルス許可条件は、例えば、機関回転数が所定の回転数領域内にあり、内燃機関1の運転状態が所定の負荷領域にあり、かつ冷却水温度が所定温度以上である場合に、アクティブパルス許可条件が成立していると判定する。
In S10, it is determined whether or not an active pulse permission condition is satisfied. The active pulse permission condition is, for example, an active pulse when the engine speed is in a predetermined speed range, the operating state of the
具体的には、機関回転数が予め設定された所定の上限回転数R1と所定の下限回転数R2の間にあり、燃料噴射弁17の燃料噴射時間(燃料噴射量)が予め設定された所定の上限噴射時間T1と下限噴射時間T2の間であり、かつ冷却水温度が予め設定された温度D1以上になっている場合に、アクティブパルス許可条件が成立していると判定する。なお、内燃機関1の始動後既にアクティブパルスが実施されて第1空燃比センサ14の故障診断が終了している場合(アクティブパルス完了の場合)には、アクティブパルス許可条件が成立しても次回の運転(次回の運転者によるキーオン操作による始動後)までアクティブパルスは実施されない。
Specifically, the engine speed is between a predetermined upper limit speed R1 and a predetermined lower limit speed R2, and the fuel injection time (fuel injection amount) of the
S11では、目標空燃比を演算する。アクティブパルスの実施中は、目標空燃比が理論空燃比に固定される。また、アクティブパルスの実施が終了すると、アクティブパルスの終了から数サイクル経過後(クランクシャフト2回転を1サイクルとする)に目標空燃比の理論空燃比への固定が解除される。すなわち、アクティブパルスの終了後所定時間経過後に目標空燃比の理論空燃比への固定が解除される。 In S11, a target air-fuel ratio is calculated. During the execution of the active pulse, the target air-fuel ratio is fixed to the stoichiometric air-fuel ratio. When the execution of the active pulse is completed, the fixed target air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio is released after several cycles have elapsed from the end of the active pulse (two rotations of the crankshaft are defined as one cycle). That is, the fixed target air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio is released after a predetermined time has elapsed after the end of the active pulse.
S12では、第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比が目標空燃比となるようフィードバック制御する際のフィードバック補正係数を演算する。アクティブパルスの実施中は、フィードバック補正係数が「1(100%)」またはアクティブパルスの実施直前のフィードバック補正係数に固定される。すなわち、アクティブパルスの実施中は、第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比が目標空燃比となるような排気空燃比のフィードバック制御が停止される。なお、本実施例では、アクティブパルスの実施中は、フィードバック補正係数が「1(100%)」に固定される。排気空燃比のフィードバック制御は、アクティブパルスの終了と同時に再開される。つまり、アクティブパルスの終了と同時に、フィードバック補正係数の固定が解除される。
In S12, a feedback correction coefficient at the time of feedback control is calculated so that the exhaust air-fuel ratio detected by the first air-
このように、アクティブパルスの終了後から数サイクル経過後に目標空燃比の理論空燃比への固定を解除し、アクティブパルスの終了直後にフィードバック補正係数の固定を解除することで、運転性への跳ね返りを抑制しつつ、アクティブパルスの終了後に速やかに排気空燃比の振幅を収束させることができる。 In this way, the target air-fuel ratio is released from being fixed to the stoichiometric air-fuel ratio after a few cycles have elapsed since the end of the active pulse, and the feedback correction coefficient is released immediately after the end of the active pulse. The amplitude of the exhaust air / fuel ratio can be quickly converged after the active pulse ends.
また、アクティブパルス実施時にフィードバック補正計数を固定することにより、第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比の波形の検出性低下を防止することができる。
Further, by fixing the feedback correction count when the active pulse is performed, it is possible to prevent a decrease in the detectability of the exhaust air / fuel ratio waveform detected by the first air /
S13では、アクティブパルス補正量を演算する。アクティブパルス補正量は、アクティブパルス実施気筒の燃料噴射量を増量補正する補正係数であり、所定の定数として予め設定されている。 In S13, an active pulse correction amount is calculated. The active pulse correction amount is a correction coefficient for increasing and correcting the fuel injection amount of the active pulse execution cylinder, and is set in advance as a predetermined constant.
S14では、アクティブパルス実施中に第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比のリッチ/リーンピークの位相及び振幅を検出する。ここで、S14における排気空燃比のリッチ/リーンピークの位相及び振幅は、上述したS6及びS7で用いる処理機能を利用して検出される。
In S14, the phase and amplitude of the rich / lean peak of the exhaust air-fuel ratio detected by the first air-
詳述すると、図3に示すように、アクティブパルス開始後、所定のサイクル数の間、第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比のリーンピーク(最大値)とリッチピーク(最小値)の位相及び大きさを検出する。アクティブパルスを実施することで、燃料噴射量が増量された気筒の排気空燃比が相対的にリッチとなり、第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比の特性は、全体として図3に示すように所定の周期で振動する波形となる。
More specifically, as shown in FIG. 3, the exhaust air-fuel ratio lean peak (maximum value) and rich peak (minimum value) detected by the first air-
そして、所定のサイクル数間における排気空燃比のピークタイミングの平均値であるリッチピークタイミング及びリーンピークタイミングと、所定のサイクル数間における排気空燃比の振幅の平均値であるA/F振幅と、を算出する。A/F振幅は、AFlとAFrの差分の平均値である。 Further, the rich peak timing and the lean peak timing that are average values of the exhaust air / fuel ratio peak timing during a predetermined number of cycles, and the A / F amplitude that is the average value of the exhaust air / fuel ratio amplitude during a predetermined number of cycles, Is calculated. The A / F amplitude is an average value of the difference between AF1 and AFr.
なお、アクティブパルスの実施直後の数サイクルは、第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比の検出値の波形が不安定なので、排気空燃比の検出値の波形が安定するまでは、リッチピークタイミング、リーンピークタイミング及びA/F振幅を算出するためのデータを取らないものとする。
It should be noted that the exhaust gas air-fuel ratio detection value waveform detected by the first air-
S15では、S14で検出されたリッチピークタイミング、リーンピークタイミング及びA/F振幅を用いて、第1空燃比センサ14の故障診断を実施する。
In S15, failure diagnosis of the first air-
具体的には、図4に示すように、S14で検出されたリッチピークタイミング及びリーンピークタイミングが所定の中央値に対して±90degCA以内の範囲にあり、S14で検出されたA/F振幅が所定の振幅判定閾値以上である場合に、第1空燃比センサ14が正常であると判定する。リッチピークタイミング及びリーンピークタイミングのいずれか一方が所定の中央値に対して±90degCAの範囲外にある場合や、A/F振幅が所定の振幅判定閾値よりも小さい場合には、第1空燃比センサ14に異常があると判定する。
Specifically, as shown in FIG. 4, the rich peak timing and the lean peak timing detected in S14 are within a range of ± 90 deg CA with respect to a predetermined median value, and the A / F amplitude detected in S14 is When it is equal to or greater than the predetermined amplitude determination threshold, it is determined that the first air-
つまり、S10〜S15が、第1空燃比センサ14の故障診断を実施する空燃比センサ診断手段であり、第1空燃比センサ14が気筒別空燃比フィードバック制御を実施可能な状態であるか否かを判定する。
That is, S10 to S15 are air-fuel ratio sensor diagnostic means for performing failure diagnosis of the first air-
リッチピークタイミング中央値及びリーンピークタイミング中央値は、例えば、アクティブパルス許可条件である機関回転数及び燃料噴射量の許可範囲の中央値を用いて予めを算出される固定値である。 The rich peak timing median and lean peak timing median are fixed values that are calculated in advance using, for example, the median of the permitted range of engine speed and fuel injection amount, which are active pulse permission conditions.
振幅判定閾値は、気筒間の排気空燃比が所定のインバランス状態で、第1空燃比センサ14の出力値が生産時のばらつきの下限値となるような場合に検出される振幅値であり、予め算出される固定値である。
The amplitude determination threshold value is an amplitude value that is detected when the exhaust air-fuel ratio between the cylinders is in a predetermined imbalance state and the output value of the first air-
なお、第1空燃比センサ14の故障診断は、アクティブパルスが所定回数連続して実施された場合にのみ実施される。つまり、アクティブパルスが所定回数(アクティブ必要回数)実施される前に、アクティブパルスの許可条件が不成立となった場合には、アクティブパルス完了とはならず、第1空燃比センサ14の故障診断が実施されない。
The failure diagnosis of the first air-
図5は、本実施例におけるアクティブパルス実施時の一例を示すタイミングチャートである。 FIG. 5 is a timing chart showing an example when the active pulse is performed in the present embodiment.
内燃機関の始動後、時刻t1のタイミングで上述したアクティブパルス許可条件が成立し、アクティブパルスを開始する。 After the internal combustion engine is started, the active pulse permission condition described above is satisfied at the timing of time t1, and the active pulse is started.
時刻t2のタイミングでアクティブパルス許可条件が不成立となり、アクティブパルスが終了している。時刻t1〜時刻t2の間では、アクティブパルスの回数がアクティブ必要回数に達していないため、リッチピークタイミング、リーンピークタイミング及びA/F振幅を用いた第1空燃比センサ14の故障診断は実施されない。なお、第1空燃比センサ14の故障診断結果を表すアクティブパルス正常判定変数は、故障診断結果が正常の場合「1」となり、故障診断が未了あるいは故障診断結果が異常の場合「0」となっている。
At the timing of time t2, the active pulse permission condition is not satisfied, and the active pulse ends. Between time t1 and time t2, since the number of active pulses has not reached the required number of active times, failure diagnosis of the first air-
アクティブパルスによる空燃比センサの診断は、内燃機関1の始動時毎に実施されるので、診断が確定するまでMIL灯は点灯せず、気筒別空燃比フィードバック制御も実施されない。
Since the diagnosis of the air-fuel ratio sensor by the active pulse is performed every time the
時刻t3のタイミングで再び上述したアクティブパルス許可条件が成立すると、再度アクティブパルスを開始する。 When the above-described active pulse permission condition is satisfied again at the timing of time t3, the active pulse is started again.
時刻t4のタイミングで、アクティブパルスの回数がアクティブ必要回数に達すると、アクティブパルスを終了し、第1空燃比センサ14の故障診断を実施する。この例では、時刻t3〜時刻t4の間に検出されたA/F振幅が振幅判定閾値以上となっているとともに、図5には図示されていないが、時刻t3〜時刻t4の間に検出されたリッチピークタイミング及びリーンピークタイミングが所定の中央値に対して±90degCAの範囲内にあったため、時刻t4のタイミングでアクティブパルス正常判定変数が「0」から「1」に切り替わっている。
When the number of active pulses reaches the required number of times at the timing of time t4, the active pulses are terminated and a failure diagnosis of the first air-
このように本実施例では、内燃機関1の所定の一つの気筒に対してアクティブパルスを実施することによって、第1空燃比センサ14の故障診断を行っている。
As described above, in this embodiment, the failure diagnosis of the first air-
なお、時刻t1〜時刻t2、時刻t3〜時刻t4では、所定の気筒に対してアクティブパルスを実施しているので、フィードバック補正係数(ALPHA)及び目標空燃比(TGABFE)は、それぞれ所定値に固定される。 Note that, at time t1 to time t2 and from time t3 to time t4, the active pulse is applied to the predetermined cylinder, so that the feedback correction coefficient (ALPHA) and the target air-fuel ratio (TGABFE) are fixed to predetermined values, respectively. Is done.
図6は本実施例における内燃機関1の制御の流れを示すフローチャートである。S21では、内燃機関1が運転中か否かを判定し、内燃機関1が運転中であればS22へ進む。S22では、アクティブパルスが完了しているか否か、すなわち第1空燃比センサ14の故障診断が終了しているか否かを判定する。アクティブパルスが完了しておらず、第1空燃比センサ14の故障診断が終了していない場合にはS23へ進み、そうでない場合にはS27へ進む。S23では、アクティブパルスの許可条件が成立しているか否かを判定し、許可条件が成立している場合にはS24へ進む。S24では、内燃機関1の所定の一つの気筒にアクティブパルスを実施する。S25では、アクティブパルスにより増量された燃料噴射が連続して所定回数実施されたか否かを判定し、所定回数実施された場合にはS26へ進み、そうでない場合にはS23へ進む。S26では、第1空燃比センサ14の故障判定を実施する。S26で、第1空燃比センサ14が正常であると判定されるとS27へ進み、異常あると判定されるとS30へ進む。S27では、気筒別空燃比フィードバック制御を実施する。S28では、内燃機関1の気筒毎に、第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比の目標空燃比に対するインバランス量を演算する。S29では、S28で演算された各気筒のインバランス量がそれぞれ予め設定された閾値よりも大きいか否かを判定する。各気筒のインバランス量のうち、一つでも閾値よりも大きいものがある場合にはS30へ進み、そうでない場合はS31へ進む。S30では、警告灯(MIL)を点灯させる。一方、S31では警告灯(MIL)を点灯させない。
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of control of the
本実施例の内燃機関1は、上述したように、気筒別空燃比フィードバック制御が実施されるものであり、気筒別空燃比フィードバック制御の実施時に用いられる処理機能を利用して、気筒別空燃比フィードバック制御に必要な第1空燃比センサ14の故障診断が実施可能となっている。
As described above, the
つまり、本実施例においては、既存の気筒別空燃比フィードバック制御実施手段を利用して、触媒コンバータ13上流側の第1空燃比センサ14の故障診断を実施することができ、製造コストの上昇を招くことなく第1空燃比センサ14の故障の有無を精度よく判定することができる。
In other words, in this embodiment, it is possible to perform failure diagnosis of the first air-
また、触媒コンバータ13の状態(劣化や活性化の有無)によって変化する触媒コンバータ13下流側の排気空燃比(第2空燃比センサ15の検出値)を考慮することなく触媒コンバータ13上流側の第1空燃比センサ14の故障診断を実施できるので、触媒コンバータ13下流側の第2空燃比センサ15の検出信号を利用して触媒コンバータ13上流側の第1空燃比センサ14の故障診断を行う場合に比べ、第1空燃比センサ14の故障の有無を精度よく判定することができる。
Further, the second upstream side of the
上述した第1実施例においては、内燃機関1の全気筒の中の一つの気筒に対してのみアクティブパルスを実施して、第1空燃比センサ14の故障の有無を判定しているが、内燃機関1の全てに気筒に対して順番にアクティブパルスを実施し、その結果に基づいて第1空燃比センサ14の故障の有無を判定することも可能である。
In the first embodiment described above, active pulses are performed only on one of all cylinders of the
図7は第2実施例における内燃機関1の制御の流れを示すフローチャートである。S41では、内燃機関1が運転中か否かを判定し、内燃機関1が運転中であればS42へ進む。S42では、アクティブパルスが完了しているか否か、すなわち第1空燃比センサ14の故障診断が終了しているか否かを判定する。アクティブパルスが完了しておらず、第1空燃比センサ14の故障診断が終了していない場合にはS43へ進み、そうでない場合にはS49へ進む。S43では、内燃機関1の全気筒の中でアクティブパルスが実施されていない気筒を一つ選択する。S44では、アクティブパルスの許可条件が成立しているか否かを判定し、許可条件が成立している場合にはS45へ進む。S45では、S43で選択された気筒(♯n気筒)にアクティブパルスを実施する。S46では、現在選択されている気筒に対し、アクティブパルスにより増量された燃料噴射が連続して所定回数実施されたか否かを判定し、所定回数実施された場合にはS47へ進み、そうでない場合にはS44へ進む。S47では、内燃機関1の全ての気筒に対してアクティブパルスが実施されたか否かを判定する。全ての気筒に対してアクティブパルスが実施されていなければS43へ進み、全ての気筒に対してアクティブパルスが実施されていればS48へ進む。S48では、第1空燃比センサ14の故障判定を実施する。S48で、第1空燃比センサ14が正常であると判定されるとS49へ進み、異常あると判定されるとS52へ進む。S49では、気筒別空燃比フィードバック制御を実施する。S50では、内燃機関1の気筒毎に、第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比の目標空燃比に対するインバランス量を演算する。S51では、S50で演算された各気筒のインバランス量がそれぞれ予め設定された閾値よりも大きいか否かを判定する。各気筒のインバランス量のうち、一つでも閾値よりも大きいものがある場合にはS52へ進み、そうでない場合はS53へ進む。S52では、警告灯(MIL)を点灯させる。一方、S53では警告灯(MIL)を点灯させない。
FIG. 7 is a flowchart showing a control flow of the
内燃機関1が直列4気筒の場合を例に詳述する。内燃機関1の気筒間にインバランスがない場合、図8に示すように、アクティブパルスを実施する前に第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比に大きな変動はなく、♯1気筒に対してアクティブパルスを実施すると♯1気筒の排気が到達するタイミングで排気空燃比が最もリッチ化するように変動する。そのため、排気空燃比のピークタイミングと、A/F振幅とを用いて、第1空燃比センサ14の故障診断を実施可能である。よって、内燃機関1の気筒間にインバランスがない場合、内燃機関1の一つの気筒に対してアクティブパルスを実施することで、第1空燃比センサ14の故障の有無を判定することができる。
An example in which the
内燃機関1の♯1気筒に−20%のインバランスがある場合(他の気筒の燃料噴射量を100%としたときに♯1気筒の燃料噴射量が80%場合)、図9(a)に示すように、第1空燃比センサ14で検出されるアクティブパルス実施前の排気空燃比は、♯1気筒の排気が到達するタイミングで最もリーン化するように変動している。そして、♯1気筒に対して燃料噴射量を20%増量するアクティブパルスを実施すると、♯1気筒のインバランスが解消されて第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比の変動がほとんどなくなってしまう。よって、インバラスのある気筒に対してアクティブパルスを実施した場合、第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比の特性が直線状になってしまうため、A/F振幅が振幅判定閾値よりも小さくなってしまい、故障診断の結果、第1空燃比センサ14に応答劣化があると判定されてしまう。
When the # 1 cylinder of the
しかしながら、内燃機関1の♯1気筒に−20%のインバランスがある場合に、♯4気筒に対して燃料噴射量を20%増量するアクティブパルスを実施すると、図9(b)に示すように、アクティブパルス実施前よりも第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比の変動が大きくなり、アクティブパルスを実施する前よりも♯4気筒の排気空燃比がリッチ化する。よって、負のインバラスのある気筒以外の気筒に対してアクティブパルスを実施した場合、第1空燃比センサ14が正常であればA/F振幅が振幅判定閾値よりも大きくなるため、故障診断の結果、第1空燃比センサ14が正常であると正しく判定される。
However, when the # 1 cylinder of the
また、内燃機関1の♯4気筒に+20%のインバランスがある場合(他の気筒の燃料噴射量を100%としたときに♯4気筒の燃料噴射量が120%場合)、図10(a)に示すように、第1空燃比センサ14で検出されるアクティブパルス実施前の排気空燃比は、♯4気筒の排気が到達するタイミングで最もリッチ化するように変動している。そして、♯1気筒に対して燃料噴射量を20%増量するアクティブパルスを実施すると、♯1気筒の排気が到達するタイミングで排気空燃比がリッチ化するとともに、♯4気筒の排気が到達するタイミングでも排気空燃比がリッチ化する。よって、第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比の特性は、♯1気筒及び♯4気筒の排気が到達するタイミングでリッチ側の極値となるふたこぶ状の波形となるため、排気空燃比のピークタイミングが所定の中央値に対して±90degCA以内の範囲からはずれてしまい、故障診断の結果、第1空燃比センサ14が位相ずれの故障をしていると判定されてしまう。
Further, when the # 4 cylinder of the
しかしながら、内燃機関1の♯4気筒に+20%のインバランスがある場合に、♯4気筒に対して燃料噴射量を20%増量するアクティブパルスを実施すると、図10(b)に示すように、アクティブパルス実施前よりも第1空燃比センサ14で検出される排気空燃比の変動が大きくなり、アクティブパルスを実施する前よりも♯4気筒の排気空燃比がリッチ化する。よって、正のインバラスのある気筒に対してアクティブパルスを実施した場合、第1空燃比センサ14が正常であれば、排気空燃比のピークタイミングが所定の中央値に対して±90degCA以内の範囲内になるため、故障診断の結果、第1空燃比センサ14が正常であると正しく判定される。
However, when the # 4 cylinder of the
そこで、全ての気筒に順次アクティブパルスを実施し、各アクティブパルス実施時における各故障診断結果から総合的に判断することで、内燃機関1の気筒間にインバランスが生じているような場合であっても、第1空燃比センサ14の故障の有無を精度よく判定することができる。
Therefore, the active pulses are sequentially applied to all the cylinders, and an overall balance is determined from each failure diagnosis result at the time of executing each active pulse, whereby an imbalance occurs between the cylinders of the
1…内燃機関
5…排気弁
6…排気通路
7…エアフローメータ
9…ECU
12…排気マニホールド
13…触媒コンバータ
14…第1空燃比センサ
DESCRIPTION OF
12 ...
Claims (3)
各気筒からの排気が上記空燃比センサに到達するタイミングを個別に算出可能な排気到達タイミング算出手段と、
所定のサンプリング周期の間に上記空燃比センサで検出される排気空燃比の振幅及び位相から気筒間の排気空燃比のインバランスを検出可能なインバランス検出手段と、
所定の許可条件が成立すると、全気筒の中の一つの気筒の燃料噴射量を所定期間の間連続して他の気筒の燃料噴射量よりも所定量増量する燃料増量制御手段と、
上記燃料増量制御手段による燃料増量中の目標空燃比を所定値に固定する空燃比固定手段と、
上記インバランス検出手段を利用し、上記燃料増量制御手段による燃料増量中に、上記空燃比センサで検出される検出信号の振幅が所定値以上となり、上記空燃比センサで検出される検出信号の位相のずれが燃料増量中の気筒からの排気の到達タイミングに対して所定値以下である場合に、当該空燃比センサが正常であると判定する空燃比センサ診断手段と、
上記空燃比センサで検出される排気空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御を実施する空燃比フィードバック制御実施手段と、を有し、
上記燃料増量制御手段による燃料増量中には、空燃比のフィードバック制御を停止し、
全ての気筒に対して上記空燃比センサ診断手段による診断を順次実施した後に、上記空燃比センサが正常であるか否かを判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 An air-fuel ratio sensor that is located downstream of the exhaust manifold portion of the exhaust manifold and detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst;
An exhaust arrival timing calculating means capable of individually calculating the timing at which the exhaust from each cylinder reaches the air-fuel ratio sensor;
Imbalance detection means capable of detecting an exhaust air / fuel ratio imbalance between cylinders from the amplitude and phase of the exhaust air / fuel ratio detected by the air / fuel ratio sensor during a predetermined sampling period;
Fuel increase control means for increasing the fuel injection amount of one cylinder among all the cylinders by a predetermined amount continuously from the fuel injection amount of other cylinders when a predetermined permission condition is satisfied;
Air-fuel ratio fixing means for fixing the target air-fuel ratio during fuel increase by the fuel increase control means to a predetermined value;
Using the imbalance detection means, the amplitude of the detection signal detected by the air-fuel ratio sensor becomes a predetermined value or more during the fuel increase by the fuel increase control means, and the phase of the detection signal detected by the air-fuel ratio sensor An air-fuel ratio sensor diagnosing means for determining that the air-fuel ratio sensor is normal when the deviation is equal to or less than a predetermined value with respect to the arrival timing of the exhaust from the cylinder in which the fuel is increasing;
Air-fuel ratio feedback control execution means for performing feedback control so that the exhaust air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor becomes the target air-fuel ratio,
During fuel increase by the fuel increase control means, the air-fuel ratio feedback control is stopped,
An internal-combustion-engine control apparatus characterized by determining whether or not the air-fuel ratio sensor is normal after sequentially performing diagnosis by the air-fuel ratio sensor diagnostic means for all cylinders .
各気筒からの排気が上記空燃比センサに到達するタイミングを個別に算出可能な排気到達タイミング算出手段と、An exhaust arrival timing calculating means capable of individually calculating the timing at which the exhaust from each cylinder reaches the air-fuel ratio sensor;
所定のサンプリング周期の間に上記空燃比センサで検出される排気空燃比の振幅及び位相から気筒間の排気空燃比のインバランスを検出可能なインバランス検出手段と、Imbalance detection means capable of detecting an exhaust air / fuel ratio imbalance between cylinders from the amplitude and phase of the exhaust air / fuel ratio detected by the air / fuel ratio sensor during a predetermined sampling period;
所定の許可条件が成立すると、全気筒の中の一つの気筒の燃料噴射量を所定期間の間連続して他の気筒の燃料噴射量よりも所定量増量する燃料増量制御手段と、Fuel increase control means for increasing the fuel injection amount of one cylinder among all the cylinders by a predetermined amount continuously from the fuel injection amount of other cylinders when a predetermined permission condition is satisfied;
上記燃料増量制御手段による燃料増量中の目標空燃比を所定値に固定する空燃比固定手段と、Air-fuel ratio fixing means for fixing the target air-fuel ratio during fuel increase by the fuel increase control means to a predetermined value;
上記インバランス検出手段を利用し、上記燃料増量制御手段による燃料増量中に、上記空燃比センサで検出される検出信号の振幅が所定値以上となり、上記空燃比センサで検出される検出信号の位相のずれが燃料増量中の気筒からの排気の到達タイミングに対して所定値以下である場合に、当該空燃比センサが正常であると判定する空燃比センサ診断手段と、Using the imbalance detection means, the amplitude of the detection signal detected by the air-fuel ratio sensor becomes a predetermined value or more during the fuel increase by the fuel increase control means, and the phase of the detection signal detected by the air-fuel ratio sensor An air-fuel ratio sensor diagnosing means for determining that the air-fuel ratio sensor is normal when the deviation is equal to or less than a predetermined value with respect to the arrival timing of the exhaust from the cylinder in which the fuel is increasing
上記空燃比センサで検出される排気空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御を実施する空燃比フィードバック制御実施手段と、を有し、Air-fuel ratio feedback control execution means for performing feedback control so that the exhaust air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor becomes the target air-fuel ratio,
上記燃料増量制御手段による燃料増量中には、空燃比のフィードバック制御を停止し、 During fuel increase by the fuel increase control means, the air-fuel ratio feedback control is stopped,
上記空燃比固定手段は、上記燃料増量制御手段による燃料増量が終了してから所定時間経過後、目標空燃比の固定を解除することを特徴とする内燃機関の制御装置。The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the air-fuel ratio fixing means releases the fixation of the target air-fuel ratio after a predetermined time has elapsed after the fuel increase by the fuel increase control means is completed.
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