JP6764377B2 - Air-fuel ratio sensor diagnostic device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の空燃比センサ診断装置に関する。 The present invention relates to an air-fuel ratio sensor diagnostic device for an internal combustion engine.
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。 As a means for reducing harmful exhaust gas from automobiles and improving fuel efficiency and drivability, a feedback type air-fuel ratio control device that controls the air-fuel ratio based on information on the exhaust gas component of an internal combustion engine such as an engine has been put into practical use. ing.
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、使用される空燃比センサ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。特に上記の空燃比センサは、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。 In the above air-fuel ratio control device, an abnormality in the exhaust gas component or an abnormality in the control system may not be properly controlled due to a failure or deterioration of the air-fuel ratio sensor itself used. In particular, since the air-fuel ratio sensor is installed immediately after the engine is exhausted, it is easily deteriorated because it is affected by high temperature, high pressure, vibration, poor fuel, and the like.
特に北米向けの自動車は、OBDII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、上記空燃比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、速やかに運転者に異常を警告し、修理を促す必要がある。 In particular, automobiles destined for North America must comply with OBDII regulations (a law that requires the installation of in-vehicle self-diagnosis devices), and when the above air-fuel ratio sensor fails to exceed 1.5 times the exhaust regulation value. , It is necessary to promptly warn the driver of the abnormality and urge repair.
したがって、空燃比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る。 Therefore, when the detection accuracy of the air-fuel ratio sensor deteriorates for some reason, it is necessary to take appropriate measures such as replacing the sensor.
空燃比センサの応答特性は、該空燃比フィードバック制御によって、三元触媒の三元点に、実空燃比を良好に制御するため、正常な状態を保つ必要があり、この応答異常を検出することは、該OBDII規制において、必須な技術である。 The response characteristics of the air-fuel ratio sensor must be maintained in a normal state in order to satisfactorily control the actual air-fuel ratio at the ternary points of the three-way catalyst by the air-fuel ratio feedback control, and this response abnormality must be detected. Is an essential technique in the OBDII regulation.
そこで、該空燃比センサ応答特性の診断に対し、6つの劣化モードを検出することが該OBDII規制で義務付けられた。この6つの劣化モードを検出するための方策が求められている。 Therefore, for the diagnosis of the response characteristic of the air-fuel ratio sensor, it is required by the OBDII regulation to detect six deterioration modes. Measures for detecting these six deterioration modes are required.
ここで、応答特性の診断に関し、空燃比センサの応答特性を無駄時間とn次遅れ特性とに分けて検出できる技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Here, regarding the diagnosis of the response characteristic, there is known a technique capable of detecting the response characteristic of the air-fuel ratio sensor by dividing it into a wasted time and an nth-order delay characteristic (see, for example, Patent Document 1).
該空燃比センサの応答特性を異常には、図4に示す6つの劣化モードがある。これはOBDII規制の法規要求であり、必ず検出しなくてはならない。6つの劣化モード(1)〜(6)の詳細は、以下の通りである。 There are six deterioration modes shown in FIG. 4 in which the response characteristics of the air-fuel ratio sensor are abnormal. This is a legal requirement of OBDII regulation and must be detected. Details of the six deterioration modes (1) to (6) are as follows.
(1)リッチ→リーン応答時間異常
(2)リーン→リッチ応答時間異常
(3)リッチ→リーン/リーン→リッチ両側応答時間異常
(4)リッチ→リーン無駄時間異常
(5)リーン→リッチ無駄時間異常
(6)リッチ→リーン/リーン→リッチ両側無駄時間異常
これらを的確に検出する手段が求められているが、特許文献1に開示されるような技術では、OBDII(On-Board Diagnostics II)規制の6つの劣化モードについて空燃比センサの応答特性を的確に診断することは考慮されていない。
(1) Abnormal rich → lean response time (2) Abnormal lean → rich response time (3) Abnormal rich → lean / lean → rich bilateral response time (4) Abnormal rich → lean wasted time (5) Abnormal lean → rich wasted time (6) Rich-> Lean / Lean-> Rich Both-sided Waste Time Abnormality There is a demand for a means for accurately detecting these, but the technology disclosed in
本発明の目的は、OBD規制の6つの劣化モードについて空燃比センサの応答特性を的確に診断することができる内燃機関の空燃比センサ診断装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio sensor diagnostic device for an internal combustion engine capable of accurately diagnosing the response characteristics of an air-fuel ratio sensor for six deterioration modes of OBD regulation.
上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の空燃比センサ診断装置は、フィードバック制御の目標空燃比を矩形波状に変更する目標空燃比変更部と、空燃比センサの出力信号に基づいて目標空燃比が立ち上がるときの第1の時定数を計算する第1の時定数計算部と、前記空燃比センサの出力信号に基づいて目標空燃比が立ち下がるときの第2の時定数を計算する第2の時定数計算部と、前記空燃比センサの出力信号に基づいて目標空燃比が
立ち上がるときの第1の無駄時間を計算する第1の無駄時間計算部と、前記空燃比センサの出力信号に基づいて目標空燃比が立ち下がるときの第2の無駄時間を計算する第2の無駄時間計算部と、前記第1の時定数及び前記第2の時定数のうちの少なくとも1つ、又は前記第1の無駄時間及び前記第2の無駄時間のうちの少なくとも1つに基づいて、前記空燃比センサの応答劣化の有無を判定する応答劣化判定部と、備える空燃比センサ診断装置であって、前記応答劣化判定部は、前記第1の時定数に基づいてOBD規制の6つの劣化モードについて前記空燃比センサの第1の応答劣化の有無を判定する第1の応答劣化判定部と、前記第2の時定数に基づいてOBD規制の6つの劣化モードについて前記空燃比センサの第2の応答劣化の有無を判定する第2の応答劣化判定部と、前記第1の時定数及び前記第2の時定数に基づいてOBD規制の6つの劣化モードについて前記空燃比センサの第3の応答劣化の有無を判定する第3の応答劣化判定部と、前記第1の無駄時間に基づいてOBD規制の6つの劣化モードについて前記空燃比センサの第4の応答劣化の有無を判定する第4の応答劣化判定部と、前記第2の無駄時間に基づいてOBD規制の6つの劣化モードについて前記空燃比センサの第5の応答劣化の有無を判定する第5の応答劣化判定部と、前記第1の無駄時間及び前記第2の無駄時間に基づいてOBD規制の6つの劣化モードについて前記空燃比センサの第6の応答劣化の有無を判定する第6の応答劣化判定部と、から構成され、前記第1の時定数計算部は、前記空燃比センサの出力信号を微分し、ゼロ以下をカットし、2乗し、積分し、かつ、逆数をとることにより、前記第1の時定数を計算し、前記第2の時定数計算部は、前記空燃比センサの出力信号を微分し、ゼロ以上をカットし、2乗し、積分し、かつ、逆数をとることにより、前記第2の時定数を計算する。
In order to achieve the above object, the air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus of the internal combustion engine of the present invention has a target air-fuel ratio changing unit that changes the target air-fuel ratio of the feedback control into a rectangular wave shape, and a target based on the output signal of the air-fuel ratio sensor. A first time constant calculation unit that calculates the first time constant when the air fuel ratio rises, and a second time constant that calculates the second time constant when the target air fuel ratio falls based on the output signal of the air fuel ratio sensor. In the time constant calculation unit of 2, the first waste time calculation unit that calculates the first waste time when the target air fuel ratio rises based on the output signal of the air fuel ratio sensor, and the output signal of the air fuel ratio sensor. A second waste time calculation unit that calculates a second waste time when the target air-fuel ratio falls based on the above, and at least one of the first time constant and the second time constant, or the first time constant. An air-fuel ratio sensor diagnostic device including a response deterioration determination unit for determining the presence or absence of response deterioration of the air-fuel ratio sensor based on at least one of the wasted time of 1 and the second wasted time. The response deterioration determination unit includes a first response deterioration determination unit that determines the presence or absence of the first response deterioration of the air fuel ratio sensor for the six deterioration modes of the OBD regulation based on the first time constant, and the second response deterioration determination unit. The second response deterioration determination unit that determines the presence or absence of the second response deterioration of the air-fuel ratio sensor for the six deterioration modes of the OBD regulation based on the time constant of, and the first time constant and the second time. Regarding the six deterioration modes of the OBD regulation based on the constant, the third response deterioration determination unit for determining the presence or absence of the third response deterioration of the air fuel ratio sensor, and the six OBD regulation based on the first waste time. Deterioration Mode A fourth response deterioration determination unit that determines the presence or absence of a fourth response deterioration of the air fuel ratio sensor, and a first of the air fuel ratio sensors for six deterioration modes of OBD regulation based on the second waste time. A fifth response deterioration determination unit for determining the presence or absence of response deterioration of 5, and a sixth of the air-fuel ratio sensor for the six deterioration modes of the OBD regulation based on the first waste time and the second waste time. It is composed of a sixth response deterioration determination unit that determines the presence or absence of response deterioration, and the first time constant calculation unit differentiates the output signal of the air-fuel ratio sensor, cuts less than zero, and squares it. , Integrate and take the inverse number to calculate the first time constant, and the second time constant calculation unit differentiates the output signal of the air-fuel ratio sensor, cuts zero or more, and 2 Calculate the second time constant by multiplying, integrating, and taking the inverse number. ..
本発明によれば、OBD規制の6つの劣化モードについて空燃比センサの応答特性を的確に診断することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to accurately diagnose the response characteristics of the air-fuel ratio sensor for the six deterioration modes of OBD regulation. Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.
以下、図面を用いて、本発明の実施形態による内燃機関の空燃比センサ診断装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態による空燃比センサ診断装置は、内燃機関に取り付けられた空燃比センサの応答劣化診断において、前述した6つの劣化モードを的確に診断する診断装置であり、車両自己診断規制強化に対して、必須の技術である。 Hereinafter, the configuration and operation of the air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The air-fuel ratio sensor diagnostic device according to the present embodiment is a diagnostic device that accurately diagnoses the above-mentioned six deterioration modes in the response deterioration diagnosis of the air-fuel ratio sensor attached to the internal combustion engine, and is used to strengthen vehicle self-diagnosis regulations. On the other hand, it is an essential technology.
図1に本発明の実施形態による内燃機関の空燃比センサ診断装置のブロック図を示す。ブロック101の空燃比検出手段により、空燃比を検出する。ブロック102の診断領域判定手段により、診断領域を判定する。なお、診断領域判定手段は、診断領域判定手段は、例えば、内燃機関の回転数、内燃機関の負荷等の運転状態が所定範囲内にあるか否かを判定する。診断領域判定手段の動作は、図9を用いて詳述される。
FIG. 1 shows a block diagram of an air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. The air-fuel ratio is detected by the air-fuel ratio detecting means of the
ブロック103の目標空燃比変更手段により、空燃比をリッチまたはリーンに変更する。ブロック104のリッチ→リーン応答時定数検出手段により、目標のリーン空燃比までに到達するまでの時定数を検出する。ブロック105のリーン→リッチ応答時定数検出手段により、目標のリッチ空燃比までに到達するまでの時定数を検出する。ブロック106のリッチ→リーン無駄時間検出手段により、目標のリーン空燃比に動き出すまでの無駄時間を検出する。ブロック107のリーン→リッチ無駄時間検出手段により、目標のリッチ空燃比に動き出すまでの無駄時間を検出する。
The air-fuel ratio is changed to rich or lean by the target air-fuel ratio changing means of the
ブロック108の空燃比センサ応答劣化判定手段1により、リッチ→リーン応答時定数を所定値と比較することでリッチ→リーン応答異常を判定する。ブロック109の空燃比センサ応答劣化判定手段2により、リーン→リッチ応答時定数を所定値と比較することでリーン→リッチ応答異常を判定する。ブロック110の空燃比センサ応答劣化判定手段3により、リッチ→リーン応答時間およびリーン→リッチ応答時定数を所定値と比較することでリッチ→リーン/リーン→リッチ両側応答異常を判定する。
The air-fuel ratio sensor response deterioration determining means 1 of the
ブロック111の空燃比センサ応答劣化判定手段4により、リッチ→リーン無駄時間を所定値と比較することでリッチ→リーン無駄時間異常を判定する。ブロック112の空燃比センサ応答劣化判定手段5により、リーン→リッチ無駄時間を所定値と比較することでリーン→リッチ無駄時間異常を判定する。ブロック113の空燃比センサ応答劣化判定手段6により、リッチ→リーン無駄時間およびリーン→リッチ無駄時間を所定値と比較することでリッチ→リーン/リーン→リッチ両側無駄時間異常を判定する。
The air-fuel ratio sensor response
以上が、本発明の実施形態の概要であり、以下本発明の実施形態の対象となる内燃機関システムから説明する。 The above is the outline of the embodiment of the present invention, and will be described below from the internal combustion engine system which is the object of the embodiment of the present invention.
図2に本発明の実施形態による空燃比センサ診断装置と内燃機関システムの構成を示す。内燃機関システムは、内燃機関、吸気系、排気系からなり、該内燃機関には点火装置201、燃料噴射装置202および回転数検出装置203が取り付けられている。
FIG. 2 shows the configuration of the air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus and the internal combustion engine system according to the embodiment of the present invention. The internal combustion engine system includes an internal combustion engine, an intake system, and an exhaust system, and the internal combustion engine is equipped with an
エアークリーナ200から流入される空気は、スロットルバルブ213で流量を調節された後、流量検出装置204(流量検出手段)で流量を計り、該燃料噴射装置202から所定の角度で噴射される燃料と混合されて各気筒214に供給される。また、該排気系にはLAFセンサ(Linear Air-Fuel ratio sensor)などの空燃比センサ205、三元触媒206が取り付けられており、排気ガスは該三元触媒206で浄化された後に、大気に排出される。内燃機関制御装置207は該流量検出装置204の出力信号Qaと該回転数検出装置203(回転数検出手段)によってリングギアまたはプレート208の回転数Neを取り込み、燃料噴射量Tiを計算し、燃料噴射装置の噴射量を制御する。
The air flowing in from the
また、内燃機関制御装置207は、内燃機関内の空燃比(A/F)を空燃比センサ205から検出し、該内燃機関内の空燃比を理論空燃比になるように燃料噴射量Tiを補正する空燃比フィードバック制御を行う。また、触媒後の空燃比を酸素センサ215で検出する。
Further, the internal combustion
一方、燃料タンク209内の燃料は、燃料ポンプ210によって、吸引・加圧された後、プレッシャーレギュレータ211を備えた燃料管212を通って該燃料噴射装置202の燃料入口に導かれ、余分な燃料は、該燃料タンク209に戻される。以上が、対象となる内燃機関システムである。
On the other hand, the fuel in the
なお、図2の内燃機関制御装置207は、クロック、マイコン(MPU: Micro Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、タイマ/カウンタ、インターフェースI/O、A/D変換器、出力回路、デジタル入力(ポート)、アナログ入力(ポート)等から構成される。
The internal combustion
次に、本発明を具体的に説明する。図3に、既存のLAFセンサ応答劣化診断の動作を示す。本診断は、診断領域が成立してからの時間を計測し、その間のリッチリーン反転回数を計測する。診断領域が成立してから所定の判定時間経過時に、該リッチリーン反転回数のカウンタ値が、判定値(NG判定値)以上の場合は、正常と判定し、判定値未満の場合は、NGと判定する。図3の場合は、正常時の動作を示す。 Next, the present invention will be specifically described. FIG. 3 shows the operation of the existing LAF sensor response deterioration diagnosis. In this diagnosis, the time after the diagnosis area is established is measured, and the number of rich lean reversals during that period is measured. When the counter value of the number of rich lean inversions is equal to or greater than the determination value (NG determination value) when the predetermined determination time elapses after the diagnosis area is established, it is determined to be normal, and if it is less than the determination value, it is determined to be NG. judge. In the case of FIG. 3, the normal operation is shown.
しかし、この方法では、OBDII規制対応として、図4に示す6モードの劣化を判別することができない。本発明の実施形態による内燃機関の空燃比センサ診断装置は、図4に示す6モードの劣化を判別し、異常を検出することを目的とする。 However, with this method, it is not possible to discriminate the deterioration of the 6 modes shown in FIG. 4 as OBDII regulation compliant. An air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention aims to determine deterioration in the six modes shown in FIG. 4 and detect an abnormality.
まず、図4に示す応答時間遅れの(1)、(2)、(3)の検出方法について説明する。 First, the methods for detecting the response time delays (1), (2), and (3) shown in FIG. 4 will be described.
図5にその原理を示す。目標空燃比を所定時間間隔でリッチ→リーン、リーン→リッチに振る。その際、式(1)をたて、整理すると、仮応答劣化指標IDXtmpは以下のようになる。 The principle is shown in FIG. Shake the target air-fuel ratio from rich to lean and lean to rich at predetermined time intervals. At that time, if the equation (1) is established and arranged, the tentative response deterioration index IDXtpm is as follows.
式(1)において、T>τが成立するため、式(2)が成り立つ。 In equation (1), T> τ holds, so equation (2) holds.
よって、該仮応答劣化指標IDXtmpは、応答速度の時定数τに反比例するパラメータであることが分かる。そこで、式(2)の逆数を取ることで、時定数τに比例する応答劣化指標IDXを得ることができる(式(3)参照)。 Therefore, it can be seen that the tentative response deterioration index IDXtpp is a parameter that is inversely proportional to the time constant τ of the response speed. Therefore, by taking the reciprocal of Eq. (2), the response deterioration index IDX proportional to the time constant τ can be obtained (see Eq. (3)).
次に図6について説明する。図6は、図5で説明した式(3)の加工過程を示したものである。微分し、負側をカットし2乗し積分した最終値の逆数がリッチ→リーン応答時の時定数τpに比例する応答劣化指標となる。なお、図6中のAは、積分によって得られた最終値を表す。 Next, FIG. 6 will be described. FIG. 6 shows the processing process of the formula (3) described with reference to FIG. The reciprocal of the final value obtained by differentiating, cutting the negative side, squaring and integrating becomes a response deterioration index proportional to the time constant τp at the time of rich → lean response. Note that A in FIG. 6 represents the final value obtained by integration.
また、微分し、正側をカットし2乗し積分した最終値の逆数がリーン→リッチ応答時の時定数τmに比例する応答劣化指標となる。 In addition, the reciprocal of the final value obtained by differentiating, cutting the positive side, squaring, and integrating becomes a response deterioration index proportional to the time constant τm at the time of lean → rich response.
次に図7について説明する。図7は、実際にLAFセンサ信号を応答劣化させた時の仮応答劣化指標と応答劣化指標である。左の図は、仮応答劣化指標であり、時定数に対し、反比例の関係であることが分かる。これより、その逆数をとれば、時定数に比例した応答劣化指標を算出できることになる(右図参照)。 Next, FIG. 7 will be described. FIG. 7 shows a temporary response deterioration index and a response deterioration index when the response of the LAF sensor signal is actually deteriorated. The figure on the left is a false response deterioration index, and it can be seen that the relationship is inversely proportional to the time constant. From this, if the reciprocal is taken, the response deterioration index proportional to the time constant can be calculated (see the figure on the right).
リッチ→リーン応答劣化指標が所定のNG閾値より大きくなった場合、リッチ→リーン応答異常と判定する。また、リーン→リッチ応答劣化指標が所定のNG閾値より大きくなった場合、リーン→リッチ応答異常と判定する。 When the rich → lean response deterioration index becomes larger than the predetermined NG threshold value, it is determined that the rich → lean response is abnormal. Further, when the lean → rich response deterioration index becomes larger than the predetermined NG threshold value, it is determined that the lean → rich response is abnormal.
次に図8について説明する。図8は、図4に示す無駄時間遅れの(4)、(5)、(6)の検出方法である。目標空燃比がリッチ→リーン変化時に、LAFセンサ信号がいっこうに変化しない状態、または目標空燃比がリーン→リッチ変化時に、LAFセンサ信号がいっこうに変化しない状態を検出する。 Next, FIG. 8 will be described. FIG. 8 shows the methods for detecting the wasted time delays (4), (5), and (6) shown in FIG. Detects a state in which the LAF sensor signal does not change at all when the target air-fuel ratio changes from rich to lean, or a state in which the LAF sensor signal does not change at all when the target air-fuel ratio changes from lean to rich.
目標空燃比がリッチ→リーンに変化した時点からリッチ→リーン無駄時間タイマDpをインクリメントし、所定値αpを超えるまでの時間を計測する。これを所定周期毎に積算し、所定の閾値を超えた場合、リッチ→リーン無駄時間異常と判定する。また、目標空燃比がリーン→リッチに変化した時点からリーン→リッチ無駄時間タイマDmをインクリメントし、所定値αmを下回るまでの時間を計測する。これを所定周期毎に積算し、所定の閾値を超えた場合、リーン→リッチ無駄時間異常と判定する。 From the time when the target air-fuel ratio changes from rich to lean, the rich → lean waste time timer Dp is incremented, and the time until the predetermined value αp is exceeded is measured. This is integrated every predetermined cycle, and if it exceeds a predetermined threshold value, it is determined that the rich → lean wasted time is abnormal. In addition, the lean → rich waste time timer Dm is incremented from the time when the target air-fuel ratio changes from lean to rich, and the time until the target air-fuel ratio falls below the predetermined value αm is measured. This is integrated every predetermined cycle, and when the predetermined threshold is exceeded, it is determined that the lean → rich wasted time is abnormal.
以降、本発明のフローチャートを説明していく。 Hereinafter, the flowchart of the present invention will be described.
図9に、本実施形態のフローチャートを示す。図9は診断領域判定のフローチャートである。 FIG. 9 shows a flowchart of this embodiment. FIG. 9 is a flowchart for determining the diagnostic area.
ステップ901で内燃機関の回転数が所定範囲内にあるかチェックする。ステップ902で内燃機関の負荷が所定範囲内であるかチェックする。ステップ903で水温が所定範囲内かチェックする。ステップ904で車速が所定範囲内であるかチェックする。ステップ905で吸気温が所定範囲内かチェックする。
In
ステップ906で大気圧が所定値以上かチェックする。ステップ907でバッテリ電圧が所定範囲内かチェックする。ステップ908で燃料カット中でないかチェックする。ステップ909で空燃比制御フィードバック中かチェックする。ステップ910で用いられるセンサに故障がないかチェックする。
In
ステップ911でステップ901〜910の条件が全て成立していれば、診断領域内と判定する。一つでも外れていれば、ステップ912で診断領域外と判定する。
If all the conditions of
次に図10のフローチャートを説明する。図10はLAFセンサ信号をマイコンのRAMにストアする処理である。ここでは10ms毎にLAFセンサ信号を入力する。例えば、内燃機関制御装置207のMPUは、LAFセンサ信号が示す空燃比(A/F)を変数LAFとしてRAMに記憶する。本実施形態では、10msタスクで動作させた例を示すが、その限りではない。
Next, the flowchart of FIG. 10 will be described. FIG. 10 shows a process of storing the LAF sensor signal in the RAM of the microcomputer. Here, the LAF sensor signal is input every 10 ms. For example, the MPU of the internal combustion
次に図11のフローチャートを説明する。図11は、リッチ→リーン応答劣化を検出するフローチャートである(図4の(1)の検出)。 Next, the flowchart of FIG. 11 will be described. FIG. 11 is a flowchart for detecting rich → lean response deterioration (detection of (1) in FIG. 4).
ステップ1101で、診断領域が成立しているかを判定する。診断領域でなければ、ステップ1102で2乗値積算値Ipをクリアする。診断領域であれば、ステップ1103以降のステップに進み、ステップ1103でLAFの差分値を演算する。ステップ1104で、該LAFの差分値が負の値を示した場合は、ゼロにする処理を実行する。ステップ1105で、2乗値を演算する。
In
ステップ1106で、該2乗値を2乗値積算値Ipに加算する。ステップ1107で、Nが所定周期になったら、ステップ1108に進み、Nが所定周期に至らなかったら、その後の処理を実行せずに終了する(Nは図14で算出)。ステップ1108では、所定値をIpで割り、時定数に比例する診断指標τpを演算する。ステップ1109で、該τpをNG閾値と比較し大きければ、ステップ1110で異常と判定し、以下であれば、ステップ1111で正常と判定する。
In
換言すれば、内燃機関制御装置207のMPUは、空燃比センサ205(LAFセンサ)の出力信号(LAFセンサ信号)に基づいて目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの時定数(第1の時定数)を計算するリッチ→リーン応答時定数検出手段104(第1の時定数計算部)として機能する。なお、本実施形態では、時定数に比例する診断指標τpを計算しているが、比例定数が1のときのτpは、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの時定数そのものとなる。
In other words, the MPU of the internal combustion
詳細には、リッチ→リーン応答時定数検出手段104(第1の時定数計算部)は、空燃比センサ205(LAFセンサ)の出力信号(LAFセンサ信号)を微分し、ゼロ以下をカットし、2乗し、積分し、かつ、逆数をとることにより、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの時定数(第1の時定数)を計算する。 Specifically, the rich-to-lean response time constant detection means 104 (first time constant calculation unit) differentiates the output signal (LAF sensor signal) of the air-fuel ratio sensor 205 (LAF sensor), cuts below zero, and cuts the value below zero. By squaring, integrating, and taking the reciprocal, the time constant (first time constant) when the target air-fuel ratio rises (rich → lean) is calculated.
時定数を1次遅れで近似するためロジックが簡易となる。そのため、高速に計算をすることができる。 Since the time constant is approximated with a first-order delay, the logic is simplified. Therefore, the calculation can be performed at high speed.
次に図12のフローチャートを説明する。図12は、リーン→リッチ応答劣化を検出するフローチャートである(図4の(2)の検出)。 Next, the flowchart of FIG. 12 will be described. FIG. 12 is a flowchart for detecting lean → rich response deterioration (detection of (2) in FIG. 4).
ステップ1201で、診断領域が成立しているかを判定する。診断領域でなければ、ステップ1202で2乗値積算値Imをクリアする。診断領域であれば、ステップ1203以降のステップに進み、ステップ1203でLAFの差分値を演算する。ステップ1204で、該LAFの差分値が正の値を示した場合は、ゼロにする処理を実行する。ステップ1205で、2乗値を演算する。
In
ステップ1206で、該2乗値を2乗値積算値Imに加算する。ステップ1207で、Nが所定周期になったら、ステップ1208に進み、Nが所定周期に至らなかったら、その後の処理を実行せずに終了する(Nは図14で算出)。ステップ1208では、所定値をImで割り、時定数に比例する診断指標τmを演算する。ステップ1209で、該τmをNG閾値と比較し大きければ、ステップ1210で異常と判定し、以下であれば、ステップ1211で正常と判定する。
In
換言すれば、内燃機関制御装置207のMPUは、空燃比センサ205(LAFセンサ)の出力信号(LAFセンサ信号)に基づいて目標空燃比が立ち下がる(リーン→リッチ)ときの時定数(第2の時定数)を計算するリーン→リッチ応答時定数検出手段105(第2の時定数計算部)として機能する。なお、本実施形態では、時定数に比例する診断指標τmを計算しているが、比例定数が1のときのτmは、目標空燃比が立ち下がる(リーン→リッチ)ときの時定数そのものとなる。
In other words, the MPU of the internal combustion
詳細には、リーン→リッチ応答時定数検出手段105(第2の時定数計算部)は、空燃比センサ205(LAFセンサ)の出力信号(LAFセンサ信号)を微分し、ゼロ以上をカットし、2乗し、積分し、かつ、逆数をとることにより、目標空燃比が立ち下がる(リーン→リッチ)ときの時定数(第2の時定数)を計算する。 Specifically, the lean-to-rich response time constant detection means 105 (second time constant calculation unit) differentiates the output signal (LAF sensor signal) of the air-fuel ratio sensor 205 (LAF sensor), cuts zero or more, and cuts it. By squaring, integrating, and taking the reciprocal, the time constant (second time constant) when the target air-fuel ratio falls (lean → rich) is calculated.
なお、図4の(3)の検出は、図11のステップ1110で異常判定し、なおかつ図12のステップ1210で異常判定した時、異常とする。
The detection of (3) in FIG. 4 is regarded as an abnormality when the abnormality is determined in
次に図13のフローチャートを説明する。図13は、目標空燃比を所定時間毎に振る制御のフローチャートである。 Next, the flowchart of FIG. 13 will be described. FIG. 13 is a flowchart of control for swinging the target air-fuel ratio at predetermined time intervals.
ステップ1301で、診断領域が成立しているかを判定する。診断領域でなければ、ステップ1303で目標空燃比を通常に空燃比フィードバック制御で演算する。診断領域であれば、ステップ1302以降のステップに進み、ステップ1302で、目標空燃比をリーン値にセットする。次にステップ1304でタイマTaが所定時間に達したかチェックし、達していなければ、ステップ1306で該Taに10msを加算する。達していれば、ステップ1305で目標空燃比をリッチ値にセットする。次にステップ1307で、タイマTbが所定時間に達したかチェックし、達していなければ、ステップ1308で該Tbに10msを加算する。達していれば、ステップ1309で該Ta、Tbをゼロクリアする。
In
換言すれば、内燃機関制御装置207のMPUは、フィードバック制御の目標空燃比を矩形波状に変更する目標空燃比変更手段103(目標空燃比変更部)として機能する。
In other words, the MPU of the internal combustion
次に図14のフローチャートを説明する。図14は、Nを演算するフローチャートである。Nは、目標空燃比が1周期変化するたびにインクリメントされる変数である。ステップ1401で診断領域が成立しているかを判定する。診断領域でなければ、ステップ1404でNをゼロクリアする。診断領域であれば、ステップ1402で目標空燃比の立ち上がりエッジをチェックする。立ち上がりエッジであれば、Nをインクリメントする。立ち上がりエッジでなければ、Nに対し無処理とする。
Next, the flowchart of FIG. 14 will be described. FIG. 14 is a flowchart for calculating N. N is a variable that is incremented each time the target air-fuel ratio changes by one cycle. It is determined in
次に図15のフローチャートを説明する。図15は、リッチ→リーン無駄時間劣化を検出するフローチャートである(図4の(4)の検出)。 Next, the flowchart of FIG. 15 will be described. FIG. 15 is a flowchart for detecting rich → lean waste time deterioration (detection of (4) in FIG. 4).
まず、ステップ1501で診断領域が成立しているかを判定する。診断領域であれば、ステップ1502でフラグRpが1であるかチェックする。診断領域でなければ、ステップ1508でフラグRpをゼロにする。ステップ1502で、フラグRpがゼロであれば、ステップ1505で、目標空燃比の立ち上がりエッジをチェックし、成立していれば、ステップ1506でフラグRpを1とする。
First, it is determined in
戻って、ステップ1502でフラグRpが1であれば、ステップ1503でLAFとリッチ値+αp値(無駄時間と判定する閾値)とを比較する。比較の結果、LAFが小さければ、無駄時間状態と判断し、ステップ1504で無駄時間タイマDpに10msを加算する。
Going back, if the flag Rp is 1 in
次に、ステップ1507で目標空燃比の立下りエッジをチェックし、成立していれば、ステップ1508でRpをゼロとする。不成立の場合は、ステップ1509でNが所定周期に到達したかをチェックし、到達していれば、ステップ1510で無駄時間タイマDpをNG閾値と比較する。比較の結果、無駄時間タイマDpがNG閾値より大きい場合、ステップ1511で異常と判定する。NG閾値以下であれば、ステップ1512で正常と判定する。
Next, the falling edge of the target air-fuel ratio is checked in
換言すれば、内燃機関制御装置207のMPUは、空燃比センサ205(LAFセンサ)の出力信号(LAFセンサ信号)に基づいて目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの無駄時間(第1の無駄時間)を計算するリッチ→リーン無駄時間検出手段106(第1の無駄時間計算部)として機能する。なお、本実施形態では、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの無駄時間の所定の期間Nにおける総和(積算値)を計算しているが、N=1のときの無駄時間の総和は、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの無駄時間そのものとなる。
In other words, the MPU of the internal combustion
詳細には、リッチ→リーン無駄時間検出手段106(第1の無駄時間計算部)は、目標空燃比が立ち上がってから、空燃比がリッチ値とαp値の和(第1の閾値)になるまでの時間を無駄時間(第1の無駄時間)として計測する。具体的には、リッチ→リーン無駄時間検出手段106(第1の無駄時間計算部)は、所定の期間Nにおける無駄時間(第1の無駄時間)の総和を計算する。これにより、ノイズとしての無駄時間が総和に入り込んでもその影響を抑制することができる。 Specifically, the rich → lean waste time detecting means 106 (first waste time calculation unit) starts from the rise of the target air-fuel ratio until the air-fuel ratio becomes the sum of the rich value and the αp value (first threshold value). Is measured as wasted time (first wasted time). Specifically, the rich → lean wasted time detecting means 106 (first wasted time calculation unit) calculates the sum of the wasted time (first wasted time) in the predetermined period N. As a result, even if the wasted time as noise enters the total, the influence can be suppressed.
次に図16のフローチャートを説明する。図16は、リーン→リッチ無駄時間劣化を検出するフローチャートである(図4の(5)の検出)。 Next, the flowchart of FIG. 16 will be described. FIG. 16 is a flowchart for detecting lean → rich waste time deterioration (detection of (5) in FIG. 4).
まず、ステップ1601で診断領域が成立しているかを判定する。診断領域であれば、ステップ1602でフラグRmが1であるかチェックする。診断領域でなければ、ステップ1608でフラグRmをゼロにする。ステップ1602で、フラグRmがゼロであれば、ステップ1605で、目標空燃比の立ち下がりエッジをチェックし、成立していれば、ステップ1606でフラグRmを1とする。
First, it is determined in step 1601 whether the diagnostic area is established. If it is a diagnostic area, it is checked in
戻って、ステップ1602でフラグRmが1であれば、ステップ1603でLAFとリーン値−αm値(無駄時間と判定する閾値)とを比較する。比較の結果、LAFが小さければ、無駄時間状態と判断し、ステップ1604で無駄時間タイマDmに10msを加算する。
Going back, if the flag Rm is 1 in
次に、ステップ1607で目標空燃比の立ち上がりエッジをチェックし、成立していれば、ステップ1608でRmをゼロとする。不成立の場合は、ステップ1609でNが所定周期に到達したかをチェックし、到達していれば、ステップ1610で無駄時間タイマDmをNG閾値と比較する。比較の結果、無駄時間タイマDmがNG閾値より大きい場合、ステップ1611で異常と判定する。NG閾値以下であれば、ステップ1612で正常と判定する。
Next, the rising edge of the target air-fuel ratio is checked in
なお、図4の(6)の検出は、図15のステップ1511で異常判定し、なおかつ図16のステップ1611で異常判定した時、異常とする。
The detection of (6) in FIG. 4 is regarded as abnormal when the abnormality is determined in
換言すれば、内燃機関制御装置207のMPUは、空燃比センサ205(LAFセンサ)の出力信号(LAFセンサ信号)に基づいて目標空燃比が立ち下がるときの無駄時間(第2の無駄時間)を計算するリーン→リッチ無駄時間検出手段107(第2の無駄時間計算部)として機能する。なお、本実施形態では、目標空燃比が立ち下がる(リーン→リッチ)ときの無駄時間の所定の期間Nにおける総和を計算しているが、N=1のときの無駄時間の総和は目標空燃比が立ち下がる(リーン→リッチ)ときの無駄時間そのものとなる。
In other words, the MPU of the internal combustion
詳細には、リーン→リッチ無駄時間検出手段107(第2の無駄時間計算部)は、目標空燃比が立ち下がってから、空燃比がリーン値と−αp値の和(第2の閾値)になるまでの時間を無駄時間(第2の無駄時間)として計測する。具体的には、リーン→リッチ無駄時間検出手段107(第2の無駄時間計算部)は、所定の期間Nにおける無駄時間(第2の無駄時間)の総和を計算する。 Specifically, the lean → rich waste time detecting means 107 (second waste time calculation unit) sets the air-fuel ratio at the sum of the lean value and the −αp value (second threshold value) after the target air-fuel ratio falls. The time until it becomes is measured as a wasted time (second wasted time). Specifically, the lean → rich wasted time detecting means 107 (second wasted time calculation unit) calculates the sum of the wasted time (second wasted time) in the predetermined period N.
そして、内燃機関制御装置207のMPUは、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの時定数(第1の時定数)及び目標空燃比が立ち下がる(リーン→リッチ)ときの時定数(第2の時定数)のうちの少なくとも1つ、又は目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの無駄時間(第1の無駄時間)及び目標空燃比が立ち下がるときの無駄時間(第2の無駄時間)のうちの少なくとも1つに基づいて、空燃比センサ205の応答劣化の有無を判定する応答劣化判定部(空燃比センサ応答劣化判定手段1(108)〜空燃比センサ応答劣化判定手段6(113))として機能する。
Then, the MPU of the internal combustion
これにより、OBD規制の6つの劣化モードについて空燃比センサの応答特性を的確に診断することができる。 This makes it possible to accurately diagnose the response characteristics of the air-fuel ratio sensor for the six deterioration modes of OBD regulation.
詳細には、第1の応答劣化判定部としての空燃比センサ応答劣化判定手段1(108)は、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの時定数(第1の時定数)に基づいて、空燃比センサ205の応答劣化(第1の応答劣化)の有無を判定する。具体的には、空燃比センサ応答劣化判定手段1(108)は、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの時定数(第1の時定数)が閾値(第3の閾値)より大きい場合、空燃比センサ205の応答劣化(第1の応答劣化)が有ると判定する。
Specifically, the air-fuel ratio sensor response deterioration determination means 1 (108) as the first response deterioration determination unit is based on the time constant (first time constant) when the target air-fuel ratio rises (rich → lean). , It is determined whether or not the response deterioration (first response deterioration) of the air-
これにより、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの時定数(応答時間遅れ)から空燃比センサ205の応答劣化を的確に検出することができる。
As a result, the response deterioration of the air-
第2の応答劣化判定部としての空燃比センサ応答劣化判定手段2(109)は、目標空燃比が立ち下がる(リーン→リッチ)ときの時定数(第2の時定数)に基づいて空燃比センサ205の応答劣化(第2の応答劣化)の有無を判定する。具体的には、空燃比センサ応答劣化判定手段2(109)は、目標空燃比が立ち下がる(リーン→リッチ)ときの時定数(第2の時定数)が閾値(第4の閾値)より大きい場合、空燃比センサ205の応答劣化(第2の応答劣化)が有ると判定する。
The air-fuel ratio sensor response deterioration determination means 2 (109) as the second response deterioration determination unit is based on the time constant (second time constant) when the target air-fuel ratio falls (lean → rich). It is determined whether or not there is a response deterioration (second response deterioration) of 205. Specifically, in the air-fuel ratio sensor response deterioration determining means 2 (109), the time constant (second time constant) when the target air-fuel ratio falls (lean → rich) is larger than the threshold value (fourth threshold value). In this case, it is determined that there is a response deterioration (second response deterioration) of the air-
これにより、目標空燃比が立ち下がる(リーン→リッチ)ときの時定数(応答時間遅れ)から空燃比センサ205の応答劣化を的確に検出することができる。
As a result, the response deterioration of the air-
第3の応答劣化判定部としての空燃比センサ応答劣化判定手段3(110)は、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの時定数(第1の時定数)及び目標空燃比が立ち下がる(リーン→リッチ)ときの時定数(第2の時定数)に基づいて空燃比センサ205の応答劣化(第3の応答劣化)の有無を判定する。具体的には、空燃比センサ応答劣化判定手段3(110)は、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの時定数(第1の時定数)が閾値(第3の閾値)より大きく、かつ、目標空燃比が立ち下がる(リーン→リッチ)ときの時定数(第2の時定数)が閾値(第4の閾値)より大きい場合、空燃比センサ205の応答劣化(第3の応答劣化)が有ると判定する。
The air-fuel ratio sensor response deterioration determination means 3 (110) as the third response deterioration determination unit reduces the time constant (first time constant) and the target air-fuel ratio when the target air-fuel ratio rises (rich → lean). The presence or absence of response deterioration (third response deterioration) of the air-
これにより、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの時定数(応答時間遅れ)及び目標空燃比が立ち下がる(リーン→リッチ)ときの時定数から空燃比センサ205の応答劣化を的確に検出することができる。
As a result, the response deterioration of the air-
第4の応答劣化判定部としての空燃比センサ応答劣化判定手段4(111)は、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの無駄時間(第1の無駄時間)に基づいて空燃比センサ205の応答劣化(第4の応答劣化)の有無を判定する。具体的には、空燃比センサ応答劣化判定手段4(111)は、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの無駄時間(第1の無駄時間)の総和が閾値(第5の閾値)より大きい場合、空燃比センサ205の応答劣化(第4の応答劣化)が有ると判定する。
The air-fuel ratio sensor response deterioration determination means 4 (111) as the fourth response deterioration determination unit is based on the wasted time (first wasted time) when the target air-fuel ratio rises (rich → lean). It is determined whether or not there is a response deterioration (fourth response deterioration). Specifically, in the air-fuel ratio sensor response deterioration determining means 4 (111), the sum of the wasted time (first wasted time) when the target air-fuel ratio rises (rich → lean) is greater than the threshold value (fifth threshold value). If it is large, it is determined that there is a response deterioration (fourth response deterioration) of the air-
これにより、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの無駄時間(無駄時間遅れ)から空燃比センサ205の応答劣化を的確に検出することができる。
As a result, the response deterioration of the air-
第5の応答劣化判定部としての空燃比センサ応答劣化判定手段5(112)は、目標空燃比が立ち下がるときの無駄時間(第2の無駄時間)に基づいて空燃比センサ205の応答劣化(第5の応答劣化)の有無を判定する。具体的には、空燃比センサ応答劣化判定手段5(112)は、目標空燃比が立ち下がるときの無駄時間(第2の無駄時間)の総和が閾値(第6の閾値)より大きい場合、空燃比センサ205の応答劣化(第5の応答劣化)が有ると判定する。
The air-fuel ratio sensor response deterioration determination means 5 (112) as the fifth response deterioration determination unit has a response deterioration (second waste time) of the air-
これにより、目標空燃比が立ち下がる(リーン→リッチ)ときの無駄時間(無駄時間遅れ)から空燃比センサ205の応答劣化を的確に検出することができる。
As a result, the response deterioration of the air-
第6の応答劣化判定部としての空燃比センサ応答劣化判定手段6(113)は、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの無駄時間(第1の無駄時間)及び目標空燃比が立ち下がるときの無駄時間(第2の無駄時間)に基づいて空燃比センサ205の応答劣化(第6の応答劣化)の有無を判定する。具体的には、空燃比センサ応答劣化判定手段6(113)は、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの無駄時間(第1の無駄時間)の総和が閾値(第5の閾値)より大きく、かつ、目標空燃比が立ち下がるときの無駄時間(第2の無駄時間)の総和が閾値(第6の閾値)より大きい場合、空燃比センサ205の応答劣化(第6の応答劣化)が有ると判定する。
The air-fuel ratio sensor response deterioration determination means 6 (113) as the sixth response deterioration determination unit reduces the wasted time (first wasted time) and the target air-fuel ratio when the target air-fuel ratio rises (rich → lean). Based on the wasted time (second wasted time), it is determined whether or not there is a response deterioration (sixth response deterioration) of the air-
これにより、目標空燃比が立ち上がる(リッチ→リーン)ときの無駄時間(無駄時間遅れ)及び目標空燃比が立ち下がる(リーン→リッチ)ときの無駄時間(無駄時間遅れ)から空燃比センサ205の応答劣化を的確に検出することができる。
As a result, the response of the air-
以上説明したように、本実施形態によれば、OBD規制の6つの劣化モードについて空燃比センサの応答特性を的確に診断することができる。 As described above, according to the present embodiment, the response characteristics of the air-fuel ratio sensor can be accurately diagnosed for the six deterioration modes of the OBD regulation.
なお、上記の各構成、機能(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(手段)等は、プロセッサ(MPU)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)等の記録装置、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。 It should be noted that each of the above configurations, functions (means), etc. may be realized by hardware, for example, by designing a part or all of them with an integrated circuit. Further, each of the above configurations, functions (means), etc. may be realized by software by the processor (MPU) interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a memory, a recording device such as a hard disk or SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD.
内燃機関制御装置207のMPUは、空燃比センサの6つの劣化モード空燃比センサの応答劣化を検出した場合、警告ランプ等を点灯し、運転者に警告を報知するようにしてもよい。例えば、第1〜第6の応答劣化を知らせる6つのランプを備えてもよいし、1つのランプを備え、第1〜第6の応答劣化の有無の組合せに応じてその点灯状態(色、点滅)を変更してもよい。
When the MPU of the internal combustion
また、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。 Moreover, the embodiment of the present invention may have the following aspects.
(11)内燃機関の排気系に設けられた触媒と、排気ガス中の特定の成分濃度を検出するための該触媒前空燃比センサの信号に基づいて、空燃比補正係数を算出し、基準燃料供給量を補正する空燃比フィードバック制御手段を有する内燃機関の制御装置において、目標空燃比変更手段と、該触媒前空燃比センサのリッチ→リーンの応答時定数を検出する手段と、該触媒前空燃比センサのリーン→リッチの応答時定数を検出する手段と、該触媒前空燃比センサのリッチ→リーンの無駄時間を検出する手段と、該触媒前空燃比センサのリーン→リッチの無駄時間を検出する手段と、診断領域を検出する診断領域判定手段と、該応答時定数検出手段と該無駄時間検出手段の結果に基づき、空燃比センサの応答劣化を検出する空燃比センサ応答劣化判定手段と、を有することを特徴とする内燃機関の空燃比センサ診断装置。 (11) The air-fuel ratio correction coefficient is calculated based on the signal of the catalyst provided in the exhaust system of the internal combustion engine and the air-fuel ratio sensor before the catalyst for detecting the concentration of a specific component in the exhaust gas, and the reference fuel. In the control device of the internal combustion engine having the air-fuel ratio feedback control means for correcting the supply amount, the target air-fuel ratio changing means, the means for detecting the rich → lean response time constant of the pre-catalyst air-fuel ratio sensor, and the pre-catalyst air Means for detecting the lean → rich response time constant of the fuel ratio sensor, means for detecting the rich → lean wasted time of the pre-catalyst air-fuel ratio sensor, and detecting lean → rich wasted time of the pre-catalyst air-fuel ratio sensor. A means for detecting the response deterioration of the air-fuel ratio sensor, a means for determining the response deterioration of the air-fuel ratio sensor based on the results of the means for detecting the response time constant and the means for detecting the wasted time, and a means for determining the response deterioration of the air-fuel ratio sensor. An air-fuel ratio sensor diagnostic device for an internal combustion engine, characterized by having.
(12)該目標空燃比変更手段は、リッチ→リーンに変更して所定時間経過したら、リーン→リッチに変更し、所定時間経過したら、再度、リッチ→リーンに変更することを繰り返すことを特徴とする(11)に記載の内燃機関の空燃比センサ診断装置。 (12) The target air-fuel ratio changing means is characterized by changing from rich to lean, changing from lean to rich after a predetermined time, and repeating changing from rich to lean again after a predetermined time. (11) The air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine.
(13)該触媒前空燃比センサのリッチ→リーンの応答時定数を検出する手段は、該目標空燃比変更手段を実行中に、該触媒前空燃比センサ信号を微分し、ゼロ以下はカットし、2乗後、積算し、その逆数からリッチ→リーン応答時定数を検出することを特徴とする(11)に記載の内燃機関の空燃比センサ診断装置。 (13) The means for detecting the rich → lean response time constant of the pre-catalyst air-fuel ratio sensor differentiates the pre-catalyst air-fuel ratio sensor signal while executing the target air-fuel ratio changing means, and cuts the signal below zero. The air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine according to (11), which comprises squared, then integrated, and detects the rich → lean response time constant from the reciprocal thereof.
(14)該触媒前空燃比センサのリーン→リッチの応答時定数を検出する手段は、該目標空燃比変更手段を実行中に、該触媒前空燃比センサ信号を微分し、ゼロ以上はカットし、2乗後、積算し、その逆数からリーン→リッチ応答時定数を検出することを特徴とする(11)に記載の内燃機関の空燃比センサ診断装置。 (14) The means for detecting the lean → rich response time constant of the pre-catalyst air-fuel ratio sensor differentiates the pre-catalyst air-fuel ratio sensor signal while executing the target air-fuel ratio changing means, and cuts the signal above zero. The air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine according to (11), wherein the air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus of the internal combustion engine is characterized in that it integrates after squares and detects the lean → rich response time constant from the reciprocal thereof.
(15)該触媒前空燃比センサのリッチ→リーンの無駄時間を検出する手段は、該目標空燃比変更手段を実行中に、リーンに変更した時点を起点に所定値に到達するまでの時間を計測し、リッチ→リーン無駄時間を検出することを特徴とする(11)に記載の内燃機関の空燃比センサ診断装置。 (15) The means for detecting the rich → lean wasted time of the pre-catalyst air-fuel ratio sensor determines the time required to reach a predetermined value from the time when the target air-fuel ratio is changed to lean while the target air-fuel ratio changing means is being executed. The air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine according to (11), which measures and detects rich → lean waste time.
(16)該触媒前空燃比センサのリーン→リッチの無駄時間を検出する手段は、該目標空燃比変更手段を実行中に、リッチに変更した時点を起点に所定値に到達するまでの時間を計測し、リーン→リッチ無駄時間を検出することを特徴とする(11)に記載の内燃機関の空燃比センサ診断装置。 (16) The means for detecting the lean → rich wasted time of the pre-catalyst air-fuel ratio sensor determines the time required to reach a predetermined value from the time when the target air-fuel ratio is changed to rich while executing the target air-fuel ratio changing means. The air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine according to (11), which measures and detects lean → rich wasted time.
(17)該診断領域判定手段は、回転数が所定範囲内、エンジン負荷が所定範囲内、水温が所定範囲内、車速が所定範囲内、吸気温が所定範囲内、大気圧が所定値以上、バッテリ電圧が所定範囲内、燃料カット中でない、空燃比フィードバック中、用いられるセンサが故障していない時、診断領域とすることを特徴とする(11)に記載の内燃機関の空燃比センサ診断装置。 (17) The diagnostic area determining means has a rotation speed within a predetermined range, an engine load within a predetermined range, a water temperature within a predetermined range, a vehicle speed within a predetermined range, an intake air temperature within a predetermined range, and an atmospheric pressure within a predetermined value. The air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine according to (11), wherein the battery voltage is within a predetermined range, the fuel is not cut, the air-fuel ratio is fed back, and the sensor used is not failed. ..
(18)該空燃比センサ応答劣化判定手段は、(13)の応答時定数がNG閾値より長い場合、リッチ→リーン応答を異常と判定することを特徴とする(13)に記載の内燃機関の空燃比センサ診断装置。 (18) The internal combustion engine according to (13), wherein the air-fuel ratio sensor response deterioration determining means determines that the rich → lean response is abnormal when the response time constant of (13) is longer than the NG threshold value. Air-fuel ratio sensor diagnostic device.
(19)該空燃比センサ応答劣化判定手段は、(14)の応答時間がNG閾値より長い場合、リーン→リッチ応答を異常と判定することを特徴とする(14)に記載の内燃機関の空燃比センサ診断装置。 (19) The empty of the internal combustion engine according to (14), wherein the air-fuel ratio sensor response deterioration determining means determines a lean → rich response as abnormal when the response time of (14) is longer than the NG threshold value. Fuel ratio sensor diagnostic device.
(20)該空燃比センサ応答劣化判定手段は、(13)と(14)の応答時間が供にNG閾値より長い場合、リッチ→リーン/リーン→リッチ両側応答を異常と判定することを特徴とする(13)、(14)に記載の内燃機関の空燃比センサ診断装置。 (20) The air-fuel ratio sensor response deterioration determining means is characterized in that when the response times of (13) and (14) are longer than the NG threshold value, the rich-> lean / lean-> rich bilateral response is determined to be abnormal. The air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine according to (13) and (14).
(21)該空燃比センサ応答劣化判定手段は、(15)の無駄時間がNG閾値より長い場合、リッチ→リーン無駄時間を異常と判定することを特徴とする(15)に記載の内燃機関の空燃比センサ診断装置。 (21) The internal combustion engine according to (15), wherein the air-fuel ratio sensor response deterioration determining means determines that the rich → lean wasted time is abnormal when the wasted time in (15) is longer than the NG threshold value. Air-fuel ratio sensor diagnostic device.
(22)該空燃比センサ応答劣化判定手段は、(16)の無駄時間がNG閾値より長い場合、リーン→リッチ無駄時間を異常と判定することを特徴とする(16)に記載の内燃機関の空燃比センサ診断装置。 (22) The internal combustion engine according to (16), wherein the air-fuel ratio sensor response deterioration determining means determines that the lean → rich wasted time is abnormal when the wasted time of (16) is longer than the NG threshold value. Air-fuel ratio sensor diagnostic device.
(23)該空燃比センサ応答劣化判定手段は、(15)と(16)の無駄時間が供にNG閾値より長い場合、リッチ→リーン/リーン→リッチ両側無駄時間を異常と判定することを特徴とする(15)、(16)に記載の内燃機関の空燃比センサ診断装置。 (23) The air-fuel ratio sensor response deterioration determining means is characterized in that when the wasted time of (15) and (16) is longer than the NG threshold value, the rich → lean / lean → rich bilateral waste time is determined as abnormal. The air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine according to (15) and (16).
例えば、目標空燃比をリッチからリーン又はリーンからリッチに振り、その時に、空燃比センサ信号を微分し、2乗後、積算し、その逆数から応答時定数を検出する。また、リッチまたはリーンにした時に、その時点を起点に所定値に到達するまでの時間を計測する。こうすることで、図4に示す6つの劣化モードを的確に診断することができる。 For example, the target air-fuel ratio is swung from rich to lean or lean to rich, and at that time, the air-fuel ratio sensor signal is differentiated, squared and then integrated, and the response time constant is detected from the reciprocal. In addition, when it is made rich or lean, the time until a predetermined value is reached from that time point is measured. By doing so, the six deterioration modes shown in FIG. 4 can be accurately diagnosed.
101:空燃比検出手段
102:診断領域判定手段
103:目標空燃比変更手段
104:リッチ→リーン応答時定数検出手段
105:リーン→リッチ応答時定数検出手段
106:リッチ→リーン無駄時間検出手段
107:リーン→リッチ無駄時間検出手段
108:空燃比センサ応答劣化判定手段1
109:空燃比センサ応答劣化判定手段2
110:空燃比センサ応答劣化判定手段3
111:空燃比センサ応答劣化判定手段4
112:空燃比センサ応答劣化判定手段5
113:空燃比センサ応答劣化判定手段6
200:エアークリーナ
201:点火装置
202:燃料噴射装置
203:回転数検出装置
204:流量検出装置
205:触媒前酸素センサ
206:触媒
207:内燃機関制御装置
208:プレートまたはリングギア
209:燃料タンク
210:燃料ポンプ
211:プレッシャーレギュレータ
212:燃料管
213:スロットルバルブ
214:気筒
215:触媒後酸素センサ
101: Air-fuel ratio detecting means 102: Diagnosis area determining means 103: Target air-fuel ratio changing means 104: Rich → lean response time constant detecting means 105: Lean → rich response time constant detecting means 106: Rich → lean wasted time detecting means 107: Lean → rich wasted time detecting means 108: air-fuel ratio sensor response
109: Air-fuel ratio sensor response deterioration determination means 2
110: Air-fuel ratio sensor response deterioration determination means 3
111: Air-fuel ratio sensor response deterioration determination means 4
112: Air-fuel ratio sensor response deterioration determination means 5
113: Air-fuel ratio sensor response deterioration determination means 6
200: Air cleaner 201: Ignition device 202: Fuel injection device 203: Rotation speed detection device 204: Flow rate detection device 205: Pre-catalyst oxygen sensor 206: Catalyst 207: Internal combustion engine control device 208: Plate or ring gear 209: Fuel tank 210 : Fuel pump 211: Pressure regulator 212: Fuel pipe 213: Throttle valve 214: Cylinder 215: Post-catalyst oxygen sensor
Claims (4)
空燃比センサの出力信号に基づいて目標空燃比が立ち上がるときの第1の時定数を計算する第1の時定数計算部と、
前記空燃比センサの出力信号に基づいて目標空燃比が立ち下がるときの第2の時定数を計算する第2の時定数計算部と、
前記空燃比センサの出力信号に基づいて目標空燃比が立ち上がるときの第1の無駄時間を計算する第1の無駄時間計算部と、
前記空燃比センサの出力信号に基づいて目標空燃比が立ち下がるときの第2の無駄時間を計算する第2の無駄時間計算部と、
前記第1の時定数及び前記第2の時定数のうちの少なくとも1つ、又は前記第1の無駄時間及び前記第2の無駄時間のうちの少なくとも1つに基づいて、前記空燃比センサの応答劣化の有無を判定する応答劣化判定部と、備える空燃比センサ診断装置であって、
前記応答劣化判定部は、
前記第1の時定数に基づいてOBD規制の6つの劣化モードについて前記空燃比センサの第1の応答劣化の有無を判定する第1の応答劣化判定部と、
前記第2の時定数に基づいてOBD規制の6つの劣化モードについて前記空燃比センサの第2の応答劣化の有無を判定する第2の応答劣化判定部と、
前記第1の時定数及び前記第2の時定数に基づいてOBD規制の6つの劣化モードについて前記空燃比センサの第3の応答劣化の有無を判定する第3の応答劣化判定部と、
前記第1の無駄時間に基づいてOBD規制の6つの劣化モードについて前記空燃比センサの第4の応答劣化の有無を判定する第4の応答劣化判定部と、
前記第2の無駄時間に基づいてOBD規制の6つの劣化モードについて前記空燃比センサの第5の応答劣化の有無を判定する第5の応答劣化判定部と、
前記第1の無駄時間及び前記第2の無駄時間に基づいてOBD規制の6つの劣化モードについて前記空燃比センサの第6の応答劣化の有無を判定する第6の応答劣化判定部と、から構成され、
前記第1の時定数計算部は、前記空燃比センサの出力信号を微分し、ゼロ以下をカットし、2乗し、積分し、かつ、逆数をとることにより、前記第1の時定数を計算し、
前記第2の時定数計算部は、前記空燃比センサの出力信号を微分し、ゼロ以上をカットし、2乗し、積分し、かつ、逆数をとることにより、前記第2の時定数を計算することを特徴とする内燃機関の空燃比センサ診断装置。 A target air-fuel ratio changer that changes the target air-fuel ratio of feedback control into a rectangular wave shape,
A first time constant calculation unit that calculates the first time constant when the target air-fuel ratio rises based on the output signal of the air-fuel ratio sensor, and
A second time constant calculation unit that calculates a second time constant when the target air-fuel ratio falls based on the output signal of the air-fuel ratio sensor, and
A first waste time calculation unit that calculates the first waste time when the target air-fuel ratio rises based on the output signal of the air-fuel ratio sensor, and
A second waste time calculation unit that calculates a second waste time when the target air-fuel ratio falls based on the output signal of the air-fuel ratio sensor, and
The response of the air-fuel ratio sensor based on at least one of the first time constant and the second time constant, or at least one of the first wasted time and the second wasted time. A response deterioration determination unit that determines the presence or absence of deterioration, and an air-fuel ratio sensor diagnostic device provided .
The response deterioration determination unit
A first response deterioration determination unit that determines the presence or absence of a first response deterioration of the air-fuel ratio sensor for six deterioration modes of OBD regulation based on the first time constant.
A second response deterioration determination unit that determines the presence or absence of a second response deterioration of the air-fuel ratio sensor for the six deterioration modes of the OBD regulation based on the second time constant.
A third response deterioration determination unit that determines the presence or absence of a third response deterioration of the air-fuel ratio sensor for the six deterioration modes of the OBD regulation based on the first time constant and the second time constant.
A fourth response deterioration determination unit that determines the presence or absence of a fourth response deterioration of the air-fuel ratio sensor for the six deterioration modes of the OBD regulation based on the first waste time.
A fifth response deterioration determination unit that determines the presence or absence of a fifth response deterioration of the air-fuel ratio sensor for the six deterioration modes of the OBD regulation based on the second waste time.
Consists of a sixth response deterioration determination unit that determines the presence or absence of a sixth response deterioration of the air-fuel ratio sensor for the six deterioration modes of OBD regulation based on the first waste time and the second waste time. Being done
The first time constant calculation unit calculates the first time constant by differentiating the output signal of the air-fuel ratio sensor, cutting below zero, squaring, integrating, and taking the reciprocal. And
The second time constant calculation unit calculates the second time constant by differentiating the output signal of the air-fuel ratio sensor, cutting zero or more, squaring, integrating, and taking the reciprocal. An air-fuel ratio sensor diagnostic device for an internal combustion engine.
前記第1の無駄時間計算部は、
前記目標空燃比が立ち上がってから、空燃比が第1の閾値になるまでの時間を前記第1の無駄時間として計測する
ことを特徴とする内燃機関の空燃比センサ診断装置。 The air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.
The first waste time calculation unit is
An air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine, characterized in that the time from when the target air-fuel ratio rises until the air-fuel ratio reaches the first threshold value is measured as the first waste time.
前記第2の無駄時間計算部は、
前記目標空燃比が立ち下がってから、空燃比が第2の閾値になるまでの時間を前記第2の無駄時間として計測する
ことを特徴とする内燃機関の空燃比センサ診断装置。 The air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.
The second waste time calculation unit is
An air-fuel ratio sensor diagnostic device for an internal combustion engine, characterized in that the time from when the target air-fuel ratio falls until the air-fuel ratio reaches a second threshold value is measured as the second waste time.
前記第1の無駄時間計算部は、
前記目標空燃比が立ち上がってから、空燃比が第1の閾値になるまでの時間を前記第1の無駄時間として計測し、所定の期間における前記第1の無駄時間の総和を計算し、
前記第2の無駄時間計算部は、
前記目標空燃比が立ち下がってから、空燃比が第2の閾値になるまでの時間を前記第2の無駄時間として計測し、所定の期間における前記第2の無駄時間の総和を計算し、
前記第1の応答劣化判定部は、
前記第1の時定数が第3の閾値より大きい場合、前記空燃比センサの第1の応答劣化が有ると判定し、
前記第2の応答劣化判定部は、
前記第2の時定数が第4の閾値より大きい場合、前記空燃比センサの第2の応答劣化が有ると判定し、
前記第3の応答劣化判定部は、
前記第1の時定数が第3の閾値より大きく、かつ、前記第2の時定数が第4の閾値より大きい場合、前記空燃比センサの第3の応答劣化が有ると判定し、
前記第4の応答劣化判定部は、
前記第1の無駄時間の総和が第5の閾値より大きい場合、前記空燃比センサの第4の応答劣化が有ると判定し、
前記第5の応答劣化判定部は、
前記第2の無駄時間の総和が第6の閾値より大きい場合、前記空燃比センサの第5の応答劣化が有ると判定し、
前記第6の応答劣化判定部は、
前記第1の無駄時間の総和が第5の閾値より大きく、かつ、前記第2の無駄時間の総和が第6の閾値より大きい場合、前記空燃比センサの第6の応答劣化が有ると判定する
ことを特徴とする内燃機関の空燃比センサ診断装置。 The air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 .
The first waste time calculation unit is
The time from when the target air-fuel ratio rises until the air-fuel ratio reaches the first threshold value is measured as the first wasted time, and the sum of the first wasted time in a predetermined period is calculated.
The second waste time calculation unit is
The time from when the target air-fuel ratio falls until the air-fuel ratio reaches the second threshold value is measured as the second waste time, and the sum of the second waste time in a predetermined period is calculated.
The first response deterioration determination unit is
When the first time constant is larger than the third threshold value, it is determined that there is a first response deterioration of the air-fuel ratio sensor.
The second response deterioration determination unit is
When the second time constant is larger than the fourth threshold value, it is determined that there is a second response deterioration of the air-fuel ratio sensor.
The third response deterioration determination unit is
When the first time constant is larger than the third threshold value and the second time constant is larger than the fourth threshold value, it is determined that there is a third response deterioration of the air-fuel ratio sensor.
The fourth response deterioration determination unit is
When the sum of the first wasted time is larger than the fifth threshold value, it is determined that there is a fourth response deterioration of the air-fuel ratio sensor.
The fifth response deterioration determination unit is
When the sum of the second wasted time is larger than the sixth threshold value, it is determined that there is a fifth response deterioration of the air-fuel ratio sensor.
The sixth response deterioration determination unit is
When the total sum of the first wasted time is larger than the fifth threshold value and the total sum of the second wasted time is larger than the sixth threshold value, it is determined that there is a sixth response deterioration of the air-fuel ratio sensor. An air-fuel ratio sensor diagnostic device for an internal combustion engine.
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