JP6431813B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の制御装置に係り、例えば内燃機関の空燃比センサの故障を診断し、酸素センサの信号に基づいて空燃比制御を行う内燃機関の制御装置に関する。
従来から、車両から排出される排気ガスに起因する大気汚染を低減するために、車両から排出される微少物質の抑制を行う様々な技術開発が進められている。例えば、自動車の有害排気ガスを減少させ、かつ燃費や運転性を向上させるための手段として、エンジン等内燃機関の排気ガス成分に関する情報によって、空燃比を制御するフィードバック方式の空燃比制御装置が実用化されている。
上記の空燃比制御装置において、排気ガス成分の異常や、制御システム上での異常は、使用されるセンサ、例えば空燃比センサ(以下、LAFセンサと呼称)自身の故障や劣化により、制御を適正に行うことができない場合が生じる。特に上記のLAFセンサは、エンジン排気直後に設置されるため、高温、高圧や振動の影響、粗悪燃料等の影響を受けるため、劣化し易い傾向がある。また、多気筒エンジンの場合、他のサイクルの影響を受けるため、極めて正確な検出精度を有している必要がある。
特に北米向けの自動車は、OBII規制(車載自己診断装置の装着を義務付けた法律)に対応する必要があり、上記LAFセンサに排気規制値の1.5倍を超えるような故障が発生した場合、速やかに運転者の異常を警告し、修理を促す必要がある。
したがって、LAFセンサの検出精度が何らかの原因で低下した時には、センサの交換等の適切な処置を施す必要があり、従来においては、LAFセンサの異常状態を判定するために、酸素センサの出力信号に基づいて、LAFセンサの異常状態判定を行う手段が知られている。
特許文献1には、触媒前に配置されたLAFセンサの出力信号と空気流量とに基づいて触媒内の酸素蓄積量を演算し、該酸素蓄積量と触媒後に配置された酸素センサの出力信号に基づいて、LAFセンサの故障モードであるオフセット故障を判定する診断装置が開示されている
また、特許文献2には、燃料カットから燃料リカバまでの計測時間と燃料リカバ後の触媒後に設置された酸素センサの出力信号の上昇勾配に基づいて、LAFセンサの故障を判定する診断装置が開示されている。
特開2012−229659号公報 特開2011−122470号公報
しかしながら、上記の診断装置においては、オフセット故障分を吸収するまでの間、排気ガス性能が低下する。このため、大気中に濃度の高い排気ガスが放出されてしまう。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、触媒後(下流)に設置された酸素センサ信号のリッチ/リーン応答時間より、燃料量のズレを検出し、適正の燃料量に補正することで、空燃比センサのオフセット故障中であっても排気ガス性能を悪化させないように空燃比を制御する内燃機関の制御装置を提供することにある。
前記目的を達成すべく、本発明に係る内燃機関の制御装置は、排気通路に配置された触媒と、該触媒の上流側の空燃比を検出する空燃比センサと、前記触媒の下流側の排気ガス中における酸素濃度を検出する酸素センサと、目標空燃比を演算する目標空燃比演算手段と、前記目標空燃比と前記空燃比センサの出力信号とに基づいて燃料量をフィードバック制御する空燃比制御手段と、を備え、前記制御装置は、燃料補正部を備え、該燃料補正部は、前記酸素センサの信号に基づいて燃料補正量を演算して目標空燃比を補正することを特徴とする。また、前記燃料補正部は、前記燃料補正量を演算する燃料補正演算手段を備え、該燃料補正演算手段は、前記酸素センサの信号に基づいて、リッチ/リーンに反転する時間を学習値と現在値で比較し、前記燃料補正量を演算する。
本発明の内燃機関の制御装置によれば、触媒の上流に配置された空燃比センサ信号によって空燃比フィードバック制御するシステムにおいて、酸素センサ信号の信号に基づいて、触媒前空燃比センサのオフセット故障を的確に検出したとき、触媒の下流に配置された酸素センサ信号のリッチ/リーン応答時間より、燃料量のズレを検出し、適正な燃料量とするように燃料補正量を演算して補正することで、排気ガス性能の悪化を抑制することができる。
本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施形態を示す内燃機関全体の基本構成図。 図1に示す制御装置200の詳細を示すブロック図。 図2に示す制御装置の内燃機関の空燃比制御手段と空燃比センサの診断装置と燃料補正部の詳細を示すブロック図。 図3で示す空燃比センサのオフセット故障の診断指標を示すと共に燃料補正を示した図。 図2〜4で示す空燃比センサの診断装置の空燃比センサの診断と、燃料補正部の動作を示すフローチャート。 空燃比センサのオフセットずれを説明した図。
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の一実施形態を示す内燃機関全体の基本構成図、図2は、図1に示す制御装置の詳細を示すブロック図、図3は、図2に示す内燃機関の空燃比制御手段と空燃比センサの診断装置と燃料補正部を示すブロック図、図4は、図3で示す空燃比センサのオフセット故障の診断指標を示すと共に燃料補正を示したブロック図である。
図1で示す内燃機関100は、内部に燃焼室101が形成された気筒102と、該気筒102に接続された吸気通路103と排気通路104を備えている。なお、内燃機関100の気筒102には、さらに点火装置105とプレート(又はリングギア)106が取り付けられており、回転数検出手段118によって前記プレート106の回転数が検出されるようになっている。
また、吸気通路103には、燃料噴射装置107が取り付けられており、エアクリーナ108から流入される空気は、スロットルバルブ109によって流量を調節された後、吸気通路103で燃料噴射装置107から所定の角度で噴射される燃料と混合されて、気筒102の燃焼室101へ供給される。ここで、吸気通路103には空気流量検出手段110が設けられており、スロットルバルブ109によって流量を調節された後の空気の流量が検出されるようになっている。
また、排気通路104には、三元触媒111が取り付けられており、燃焼室101で燃料が燃焼した後の排気ガスは三元触媒111で浄化されて外部へ排出される。ここで、排気通路104の三元触媒111の上流側には空燃比センサ112が取り付けられ、三元触媒111の下流側には酸素センサ113が取り付けられており、三元触媒111前の排気ガスの空燃比と、三元触媒111後の排気ガス中の酸素濃度がそれぞれ検出されるようになっている。
なお、燃料噴射装置107は、プレッシャーレギュレータ114を備えた燃料管115を介して燃料タンク116に接続されており、燃料タンク116の内部の燃料Fは、燃料ポンプ117によって吸引及び加圧された後、燃料管115を通って燃料噴射装置107の燃料入口へ導入されると共に、余分な燃料Fは、燃料タンク116へ戻されるようになっている。
また、制御装置200は、吸気通路103に設けた空気流量検出手段110の出力信号QARと回転数検出手段118によって検出された内燃機関100のプレート106の回転数Neを取り込み、燃料噴射量Tiを計算して燃料噴射装置107の噴射量を制御する。その際、制御装置200は、さらに排気通路104の触媒の上流側に配置された空燃比センサ112の出力信号RABFを取り込み、内燃機関100の空燃比を理論空燃比になるように燃料噴射量Tiを補正することで空燃比フィードバック制御を行う。
また、図示する制御装置200では、排気通路104の触媒の下流側に配置された酸素センサ113の出力信号VO2Rも取り込み、さらに高度な空燃比フィードバック制御を行うことができる。また、制御装置200は、点火装置105やスロットルバルブ109、燃料ポンプ117にも制御信号を送信し、例えば点火装置105の点火時期やスロットルバルブ109の開度等を制御して、内燃機関100の効率的な運転が行われるようになっている。
次に、図2は、図1で示す制御装置200の内部構成を示したものである。制御装置200は、空燃比センサ112の出力信号を使用して空燃比フィードバック制御を行う空燃比制御手段230と、前記空燃比センサ112を診断する診断装置250と、燃料補正部270を備えており、燃料補正部270は酸素センサ113の信号に基づいて燃料補正量を演算して前記目標空燃比を補正するものである。
前記空燃比フィードバック制御は、主として酸素濃度制御手段210と目標空燃比演算手段220と空燃比制御手段230と燃料噴射制御手段240とによって実行される。通常、三元触媒111による排気浄化システムにおいては、触媒前に配置された空燃比センサ112の信号を用いて、PI制御等によって触媒前の空燃比が目標空燃比(例えば理論空燃比等)となるように制御される。その際、図示するように酸素濃度制御手段210を適用することで、触媒後に配置された酸素センサ113の信号を用いて目標空燃比を補正することができ、該補正によって空燃比センサ112の検出信号のずれを制御(吸収)すると共に、触媒が要求する空燃比(触媒内中心空燃比)に目標空燃比を合わせることができる。これにより、一層正確な空燃比フィードバック制御を実現することができ、燃焼室に噴射される燃料の燃料噴射量を精緻に制御することができる。
より具体的には、酸素濃度制御手段210では、空気流量検出手段110の出力信号QARと空燃比センサ112の出力信号RABFと酸素センサ113の出力信号VO2Rとに基づいて目標空燃比補正量TABFRO2を演算する。次いで、目標空燃比演算手段220では、その演算結果に基づいて目標空燃比を演算する。そして、空燃比制御手段230では、その目標空燃比と空燃比センサ112の出力信号RABFに基づいて、触媒前の空燃比が目標空燃比となるように空燃比制御量を演算し、その演算結果を燃料噴射制御手段240へと送信する。燃料噴射制御手段240では、燃焼室に噴射される燃料の燃料噴射量を制御するために、空燃比制御手段230から送信された演算結果と空気流量検出手段110の出力信号QARとに基づいて燃料噴射量を演算し、その制御信号を燃料噴射装置107へ送信する。
次に、酸素濃度制御手段210の内部構成について、図3,4を参照して、より詳細に説明する。酸素濃度制御手段210は、触媒内の酸素蓄積量演算手段201と、比例分補正値演算手段202と、積分分補正値演算手段203と、触媒内の中心空燃比演算手段204と、目標空燃比補正量演算手段205とから大略構成される。
酸素蓄積量演算手段201では、空燃比センサ112によって検出された空燃比RABFと、空気流量検出手段110によって検出された吸入空気流量QARと、中心空燃比演算手段204によって少なくとも1回以上前に演算された中心空燃比CNTABFとから、触媒内の酸素蓄積量OSESTを以下の式(1)に基づいて演算する。
OSEST=OSEST_old
+(RABF−CNTABF_old)×QAR・・・(1)
ここで、「old」とは、ループ演算における前回時の演算結果を意味するものである。
次いで、比例分補正値演算手段202と積分分補正値演算手段203と中心空燃比演算手段204では、酸素蓄積量演算手段201によって演算された酸素蓄積量と酸素センサ113によって検出された酸素濃度VO2Rとから、それぞれ比例分補正値PBと積分分補正値IBと中心空燃比CNTABFを演算する。そして、目標空燃比補正量演算手段205では、これらの演算結果に基づいて目標空燃比補正量TABFRO2を演算する。なお、既述したように、中心空燃比演算手段204で演算された中心空燃比CNTABFは、酸素蓄積量演算手段201における酸素蓄積量の演算にも使用される。
次に、前記空燃比制御手段230内で演算される演算結果を用いて制御装置200内で実行される、空燃比センサ112のオフセット故障診断について説明する。前記オフセット故障診断は、主として空燃比センサの診断装置250によって実行される。ここで、空燃比センサ112のオフセット故障はオフセットずれの過度の状態であり、既述したように、酸素濃度制御手段210には、空燃比センサ112のオフセットずれを制御(吸収)する機能が備わっていることから、酸素濃度制御手段210内で演算されるパラメータをモニタリングすることで、空燃比センサ112のオフセット故障を診断することができる。より具体的には、空燃比センサの診断装置250では、酸素濃度制御手段210内で演算された目標空燃比補正量TABFRO2や中心空燃比CNTABFに基づいて空燃比センサ112のオフセット故障を診断する。
すなわち、前記空燃比センサの診断装置250は、上限判定値演算手段251と、下限判定値演算手段252と、第1故障診断手段253と、第2故障診断手段254と、診断領域判定手段255とから大略構成されており、上限判定値演算手段251と下限判定値演算手段252では、中心空燃比演算手段204によって演算された中心空燃比CNTABFから、それぞれ目標空燃比補正量TABFRO2を判定するための上限判定値と下限判定値を演算する。次いで、第1故障診断手段253では、目標空燃比補正量演算手段205によって演算された目標空燃比補正量TABFRO2と上限判定値と下限判定値とを比較し、例えば目標空燃比補正量TABFRO2が上限判定値以上、または目標空燃比補正量TABFRO2が下限判定値以下の場合には、空燃比センサのオフセット故障であると診断する。なお、この故障診断は、診断領域判定手段255によって診断領域が判定され、故障診断の実行が許可された場合に実行される。
また、第2故障診断手段254では、中心空燃比演算手段204によって演算された中心空燃比CNTABFから空燃比センサのオフセット故障診断を実行する。例えば、前記中心空燃比CNTABFと予め定められた所定値を比較することで、空燃比センサの故障診断を行う。この第2故障診断手段254においても、診断領域判定手段255によって診断領域が判定され、故障診断の実行が許可された場合に空燃比センサの故障診断が実行される。
なお、第1故障診断手段253と第2故障診断手段254の故障診断結果等は、例えば図1で示すRAMやROM等の記憶装置に記憶され、標準規格化されたスキャンツールを車両に接続することで、該スキャンツールで読み出せるようになっている。また、前記第1故障診断手段253と第2故障診断手段254は、例えばインパネ上の警告灯等と接続されていて、その警告灯の点灯等によって前記故障診断結果を運転者に認識させることもできる。
本発明の特徴構成である燃料補正部270には、車輌の走行距離状態を計測する走行距離計測手段260、車輌の燃料カット状態を計測する燃料カット信号計測手段261、内燃機関への燃料供給を制御すると共に、現在の燃料増量分を計測する燃料増量計測手段262の出力が入力される。燃料補正部270では、酸素センサ信号応答時間演算手段271は、三元触媒111の下流側に設置された酸素センサ113の信号と、燃料カット信号計測手段261の信号と、燃料増量計測手段262の信号に基づいて、リッチ/リーン反転時の応答時間を演算する。酸素センサ信号積分分演算手段272は、酸素センサ113の信号と、燃料カット信号計測手段261の信号と、燃料増量計測手段262の信号に基づいて、リッチ/リーン反転時の積分をする。なお、走行距離計測手段はCANから受信する。
学習更新判定手段273は、酸素センサ信号応答時間演算手段271と、酸素センサ信号積分分演算手段272の信号が入力され、学習更新判定をする。リッチ応答時間学習手段274、リーン応答時間学習手段275は、それぞれ走行距離計測手段260、燃料カット信号計測手段261、酸素センサ信号応答時間演算手段271、学習更新判定手段273の信号が入力され、燃料カット信号計測手段261の信号をトリガとし、リッチ応答時間学習手段274はリッチ反転時の応答時間を学習し、リーン応答時間学習手段275はリーン反転時の応答時間を学習する。
リッチ応答時間演算手段276、リーン応答時間演算手段277は、それぞれ走行距離計測手段260、燃料カット信号計測手段261、酸素センサ信号応答時間演算手段271、学習更新判定手段273の信号が入力され、リッチ応答時間演算手段276は、燃料カット信号計測手段261の信号をトリガとし、酸素センサ113の信号の出力値を演算し、リーン応答時間演算手段は、燃料カット信号計測手段261の信号をトリガとし、酸素センサ113の信号の出力値を演算する。
燃料補正演算手段278は、リッチ応答時間学習手段274、リーン応答時間学習手段275、リッチ応答時間演算手段276、リーン応答時間演算手段277からの信号が入力されると共に、空燃比センサ112、酸素センサ113の信号が入力され、酸素センサ113の信号の出力値に基づき、リッチ/リーンに反転する時間を学習値と現在値で比較し、燃料過不足(燃料量のズレ分)を補正し、適性燃料量にする。具体的には、リッチ/リーン応答時間学習値とリッチ/リーン応答時間演算値の比率を燃料補正値TABFSHIFTとし、目標空燃比補正量演算値に反映する。これにより、空燃比センサが故障しても、目標空燃比を精度良く、迅速に補正することができ、排ガス性能を維持することができる。
つぎに、図2,3を参照して、本発明の燃料補正部270を含めた空燃比フィードバック制御のブロック図を説明する。通常、三元触媒による排気浄化システムでは、触媒前の空燃比センサの信号を用いて、PI制御等により、触媒前の空燃比を目標空燃比(理論空燃比etc)に制御している。その際、触媒後の酸素センサ信号により、目標空燃比を補正することによって、空燃比センサの検出ずれを吸収し、また触媒が要求する空燃比(触媒内中心空燃比)に目標空燃比を合わせることにより、より的確な空燃比フィードバック制御を実現する。
これらを実現する手段として、三元触媒111の下流に設置された酸素センサの制御があり、まず、前提となる酸素センサ制御について、説明する。酸素センサ制御の目的の一つとして、空燃比センサのオフセットずれの吸収がある。
このオフセットずれの吸収について図6を参照して説明すると、正規の特性Lに対して、上方又は下方にオフセットずれが発生し、空燃比センサの特性がオフセットずれの特性(破線)L1,L2となると、仮に実空燃比が14.7の場合、動作点はそれぞれa1点、a2点に移動する(矢印A1,A2方向)。すると、空燃比センサの検出値が14.7から逸脱してしまうため、仮に実空燃比を14.7で制御するように指示されている場合には、空燃比センサ制御によって動作点はそれぞれb1,b2点へ移動する(矢印B1,B2方向)。しかし、このときの実空燃比はc1点、c2点の値であるため、このc1点、c2点の空燃比が、酸素センサ信号に現れてくるため、上方へのオフセットずれの場合には酸素センサはリッチを示し、下方へのオフセットずれの場合には酸素センサはリーンを示すこととなる。そこで、触媒の下流に設置された酸素センサ113の出力信号を活用し、目標空燃比を補正する。すなわち、b1,b2点の動作点をo点へ移動させる(矢印C1,C2方向)ことで、空燃比が14.7となるように空燃比センサ112のオフセットずれを吸収し、あたかもオフセットずれが無い空燃比センサを使用しているような制御を行う。
もう一つの目的は、酸素センサ113の出力信号を用いることで、触媒の状況に応じて、目標空燃比を補正することにある。その方法として、酸素センサ制御内で、触媒内酸素蓄積量を推定し、その結果から、触媒の状況に応じて最も排気浄化率の高い空燃比(触媒内中心空燃比)を演算する。通常の三元触媒の場合、空燃比を理論空燃比14.7に制御することが望ましいが、運転領域や、触媒の劣化、活性状態により、必ずしも、空燃比を14.7に制御することが良いとは限らない。そこで、酸素センサ制御内で、触媒内の酸素蓄積量を演算し、触媒の状況に応じて、最も排気浄化率が高い空燃比(触媒内中心空燃比)を演算し、目標空燃比を補正することで、最良の空燃比フィードバック制御を実現する。以上が、特許文献1の発明に対応する制御である。
では、上記制御を前提として、本発明の説明に入る。図2に戻るが、空燃比センサのオフセット故障は、オフセットずれの過度の状態であり、前述したように、触媒の下流側に設置された酸素センサ制御の動作自体に、オフセットずれを吸収する機能が備わっているため、酸素センサ制御内のパラメータをモニタすることで、オフセット故障を検出することができ、更に排気ガス性能が向上することについて説明する。
図3,4に空燃比センサオフセット故障の動作を示す。空燃比センサオフセット故障時は、触媒を介して、酸素センサ信号VO2Rに、その影響が出やすくなり、比例分補正値PB、積分分補正値IBが変化し、結果として、酸素センサ制御の出力値である目標空燃比補正量TABFRO2が変化する。したがって、目標空燃比が補正され、空燃比センサ制御により、空燃比センサ信号RABFが実空燃比に制御される。つまり、空燃比センサ信号RABFのオフセット故障分が、TABFRO2に反映される。よって、TABFRO2をモニタすることで空燃比センサの故障の診断を行うことができる。また、空燃比センサ正常時と故障時の酸素センサ信号VO2Rのリッチ/リーン応答時間を比較し、燃料量のズレ分を適正燃料量に補正することで、排気ガス性能を向上させることができる。
次に図5のフローチャートを説明する。ステップ501で、三元触媒111の上流側に設置された空燃比センサ信号RABFを計測する。ステップ502で、吸入空気量QARを計測する。ステップ503で、前記式(1)に基づいてRABF、CNTABF、QARから、触媒内酸素蓄積量OSESTを演算する。ステップ504で、触媒後酸素センサ信号VO2Rを計測する。ステップ505で、走行距離ODOを計測する。ステップ506で、燃料カット信号FCを計測する。ステップ507で、燃料増量FSHIFTを計測する。ステップ508で、触媒後酸素センサ信号VO2Rと燃料増量FSHIFTから、酸素センサ信号応答時間O2Tを演算する。ステップ509で、触媒後酸素センサ信号VO2Rと燃料増量FSHIFTから、酸素センサ信号積分分O2Iを演算する。ステップ510で、酸素センサ信号応答時間O2Tと酸素センサ信号積分分O2Iから学習更新判定LRNを行う。
ステップ511で、計測された走行距離ODOと燃料カット信号FCと酸素センサ信号応答時間O2Tと学習更新判定LRNから、リッチ/リーン応答時間学習LRN1,2を行う。走行距離ODOについては、走行距離が少ない場合に学習更新を許可し、例えば所定値以上走行した場合は学習更新を許可しない。ステップ512で、計測された走行距離ODOと燃料カット信号FCと酸素センサ信号応答時間O2Tから、リッチ/リーン応答時間O21,2を演算する。ステップ513で、三元触媒111の上流側に設置された空燃比センサ信号と、三元触媒111の下流側に設置された酸素センサ信号と、目標空燃比補正量と、リッチ/リーン応答時間学習と、リッチ/リーン応答時間から、燃料補正量TABFSHIFTを演算する。すなわち、TABFSHIFT=O21,2/LRN1,2で求める。ステップ514で、OSEST、VO2Rから、マップ1を用いて比例分補正値PBを演算する。ステップ515で、OSEST、VO2Rから、マップ2を用いて積分分補正値IBを演算する。ステップ516で、OSEST、VO2Rから、マップ3を用いて触媒内中心空燃比CNTABFを演算する。本制御は、ステップ506で計測された燃料カット信号FCをトリガとして実行されるため、タイミング良く、精度の良い空燃比制御が実行される。
ステップ517で、TABFSHIFT、PB、IB、CNTABFを加算し、目標空燃比補正量TABFRO2を演算する。ステップ518で、IB、CNTABF、OSESTの前回値を、それぞれ、IB_old、CNTABF_old、OSEST_oldとする。ステップ519で、CNTABFの加重平均値または学習値をCNTABFLTとする。ステップ520で、上限判定値をCNTABFLTから演算する。ステップ521で、下限判定値をCNTABFLTから演算する。ステップ522で、診断領域か、どうかチェックする。
診断領域であれば、ステップ523に進む。診断領域外であれば、診断は実行しない。次に、ステップ523の条件をチェックする。ステップ523の条件が成立(TABFRO2が上限判定値より大 または、TABFRO2が下限判定値より小)の時、ステップ525で、オフセット故障と判定する。ステップ523の条件が不成立の時は、ステップ524の条件をチェックする。ステップ524の条件が成立(CNTABF2が定数2より大 または、CNTABFが定数1より小)の時、ステップ525で、オフセット故障と判定する。ステップ524の条件が不成立の時は、ステップ526で、OKと判定する。ステップ523が第1故障診断手段253を示し、ステップ524が第2故障診断手段254を示している。
このように、本発明によれば、例えば診断装置250で空燃比センサ112が故障と診断されたとき、燃料補正部270の燃料補正演算手段278で燃料補正量を演算し、演算結果を目標空燃比演算手段220に供給し、空燃比制御手段230と燃料噴射制御手段240とによって空燃比フィードバック制御を実行する。このため、三元触媒111の上流側に設置された空燃比センサ112のオフセット故障が起きても、燃料噴射量の過不足分を補正し適正燃料量として、排ガス性能の悪化を抑制することができる。
また、目標空燃比を補正する燃料補正部270では、リーン応答時間とリッチ応答時間を演算すると共に、リーン応答時間とリッチ応答時間を学習し、酸素センサの信号に基づいて燃料補正量を演算するため、空燃比センサが故障状態でも排ガスの悪化を精度よく抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
内燃機関に取り付けられた触媒前空燃比センサのオフセット故障を検出し、目標空燃比を補正する制御装置であり、必須の技術である。本発明の活用例として、自動車用の内燃機関の他に、他の用途の内燃機関にも適用できる。
100:内燃機関、101:燃焼室、102:気筒、103:吸気通路、104:排気通路、105:点火装置、106:プレートまたはリングギア、107:燃料噴射装置、108:エアクリーナ、109:スロットルバルブ、110:空気流量検出手段、111:三元触媒、112:空燃比センサ、113:酸素センサ、114:プレッシャーレギュレータ、115:燃料管、116:燃料タンク、117:燃料ポンプ、118:回転数検出手段、200:制御装置、201:酸素蓄積量演算手段、202:比例分補正値演算手段、203:積分分補正値演算手段、204:中心空燃比演算手段、205:目標空燃比補正量演算手段、210:酸素濃度制御手段、220:目標空燃比演算手段、230:空燃比制御手段、240:燃料噴射制御手段、250:空燃比センサの診断装置、251:上限判定値演算手段、252:下限判定値演算手段、253:第1故障診断手段、254:第2故障診断手段、255:診断領域判定手段、260:走行距離計測手段、261:燃料カット信号計測手段、262:燃料増量計測手段、270:燃料補正部、271:酸素センサ信号応答時間演算手段、272:酸素センサ信号積分分演算手段、273:学習更新判定手段、274:リッチ応答時間学習手段、275:リーン応答時間学習手段、276:リッチ応答時間演算手段、277:リーン応答時間演算手段、278:燃料補正演算手段

Claims (8)

  1. 排気通路に配置された触媒と、該触媒の上流側の空燃比を検出する空燃比センサと、前記触媒の下流側の排気ガス中における酸素濃度を検出する酸素センサと、を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、
    目標空燃比を演算する目標空燃比演算手段と、
    前記目標空燃比と前記空燃比センサの出力信号とに基づいて燃料量をフィードバック制御する空燃比制御手段と
    記酸素センサの信号に基づいて空燃比がリーンからリッチに反転する応答時間を学習するリッチ応答時間学習手段と、
    前記酸素センサの信号に基づいて空燃比がリーンからリッチに反転する応答時間の現在値を演算するリッチ応答時間演算手段と、
    前記リッチ応答時間学習手段により学習された学習値とリッチ応答時間演算手段により演算された現在値とを比較することで燃料補正量を演算して前記目標空燃比を補正する燃料補正部を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 排気通路に配置された触媒と、該触媒の上流側の空燃比を検出する空燃比センサと、前記触媒の下流側の排気ガス中における酸素濃度を検出する酸素センサと、を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、
    目標空燃比を演算する目標空燃比演算手段と、
    前記目標空燃比と前記空燃比センサの出力信号とに基づいて燃料量をフィードバック制御する空燃比制御手段と
    前記酸素センサの信号に基づいて空燃比がリッチからリーンに反転する応答時間を学習するリーン応答時間学習手段と、
    記酸素センサの信号に基づいて空燃比がリッチからリーンに反転する応答時間の現在値を演算するリーン応答時間演算手段と、
    前記リーン応答時間学習手段により学習された学習値とリーン応答時間演算手段により演算された現在値とを比較することで燃料補正量を演算して前記目標空燃比を補正する燃料補正部を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  3. 排気通路に配置された触媒と、該触媒の上流側の空燃比を検出する空燃比センサと、前記触媒の下流側の排気ガス中における酸素濃度を検出する酸素センサと、目標空燃比を演算する目標空燃比演算手段と、前記目標空燃比と前記空燃比センサの出力信号とに基づいて燃料量をフィードバック制御する空燃比制御手段と、を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
    前記制御装置は、前記酸素センサの信号に基づいて燃料補正量を演算して前記目標空燃比を補正する燃料補正部を備え、
    前記燃料補正部は、前記燃料補正量を演算する燃料補正演算手段と、前記酸素センサの信号に基づいて、リッチ側応答時間を演算するリッチ応答時間演算手段及びリーン側応答時間を演算するリーン応答時間演算手段と、前記酸素センサの信号に基づいて、リッチ側応答時間を学習するリッチ応答時間学習手段及びリーン側応答時間を学習するリーン応答時間学習手段とを備え、
    前記燃料補正部には、前記内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット信号計測手段の信号が入力され、
    前記リッチ応答時間演算手段、リーン応答時間演算手段、リッチ応答時間学習手段及びリーン応答時間学習手段は、前記燃料カット信号計測手段の燃料カット信号をトリガとし、前記燃料補正演算手段に出力し、
    該燃料補正演算手段は、前記酸素センサの信号に基づいて、リッチ/リーンに反転する時間を学習値と現在値で比較し、前記燃料補正量を演算することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  4. 前記燃料補正部には、前記内燃機関への燃料供給を制御する燃料増量計測手段の信号が入力され、
    前記燃料補正部は、前記燃料カット信号計測手段の信号と、前記酸素センサの信号と、前記燃料増量計測手段の信号に基づいて、前記酸素センサ信号のリッチ/リーンに反転するまでの時間を計測する酸素センサ信号応答時間演算手段と、前記燃料カット信号計測手段の信号と、前記酸素センサ信号と、前記燃料増量計測手段の信号に基づいて、前記酸素センサ信号のリッチ/リーンに反転するまでの時間を積分する酸素センサ信号積分分演算手段と、前記酸素センサ信号応答時間演算手段と前記酸素センサ信号積分分演算手段に基づいて、リッチ/リーンに反転するまでの時間を学習値へ更新する更新可否を判定する学習更新判定手段と、をさらに備え、
    前記燃料補正演算手段は、前記空燃比センサの出力信号と、前記酸素センサ信号と、目標空燃比の補正量と、前記リッチ応答時間演算手段及びリーン応答時間演算手段で演算されたリッチ/リーン応答時間と、前記リッチ応答時間学習手段及びリーン応答時間学習手段で演算されたリッチ/リーン応答時間から、前記燃料補正量を演算することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記リッチ応答時間学習手段は、前記学習更新判定手段の結果に基づいて、リッチ反転時の応答時間を学習することを特徴とする請求項4記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記リーン応答時間学習手段は、前記学習更新判定手段の結果に基づいて、リーン反転時の応答時間を学習することを特徴とする請求項4記載の内燃機関の制御装置。
  7. 前記学習更新判定手段は、前記酸素センサ信号に基づいて、リッチ/リーンに反転する時間と積分値から学習更新判定することを特徴とする請求項4記載の内燃機関の制御装置。
  8. 前記制御装置は、前記空燃比センサの故障を診断する故障診断装置を備えることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
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