JPH04301155A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

エンジンの排気浄化装置

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JPH04301155A
JPH04301155A JP3064686A JP6468691A JPH04301155A JP H04301155 A JPH04301155 A JP H04301155A JP 3064686 A JP3064686 A JP 3064686A JP 6468691 A JP6468691 A JP 6468691A JP H04301155 A JPH04301155 A JP H04301155A
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downstream
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sensor
air
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Hideki Yamada
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山下繁樹
Shigeki Yamashita
田中一穂
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441—Plural sensors
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２つの独立排気系を備
え各独立排気系にそれぞれ排気センサを設けた多気筒エ
ンジンにおける排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、Ｖ型エンジンなどの多気筒エ
ンジンにおいて、２組の気筒群にそれぞれ独立排気系を
接続し、各々の独立排気系にそれぞれ排気センサを設置
して排気ガス中の酸素濃度などから供給空燃比を検出し
、この検出空燃比が目標空燃比になるように空燃比制御
を行うようにしたエンジンの制御装置が、例えば特開昭
６４−８３３２号公報に見られるように公知である。
【０００３】また、エンジンの排気系に介装した排気浄
化用の触媒装置より下流側の排気通路に排気センサを設
置し、この触媒下流排気センサの検出信号から触媒の劣
化状態を判定するようにした技術が、例えば特開昭６０
−２３１１５５号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかして、上記のよう
にエンジンの空燃比制御用に配設した排気センサは、そ
の使用に応じて検出性能が劣化し、空燃比の変動に対す
る検出反応が遅くなり、空燃比制御が目標値から外れて
排気浄化性能が低下する問題を有する。
【０００５】上記排気センサが劣化状態となると、定常
のフィードバック制御状態においては反転周期が長くな
る傾向となり、特定の条件での反転周期が所定値より長
くなることで劣化状態を判定することが考えられるが、
他の制御要因で空燃比の変動周期そのものが長くなって
いる状態に対応した排気センサの検出特性を劣化状態と
誤判定する恐れがあり、そのために、判定基準の反転周
期を大きな値とすると劣化判定の検出精度が低く排気浄
化性能の悪化状態が継続される一方、判定基準を短くす
ると上記のような誤判定の問題を有する。
【０００６】また、Ｖ型エンジンのように２つの気筒群
に対応して独立排気系を設置し、それぞれの排気系に排
気センサを設置して空燃比制御を行うようにした場合に
、排気センサの劣化状態を判定するについて簡易な構成
で各々の排気センサの劣化状態が判定できると、コスト
面、サービス性等で高い効果が得られる。
【０００７】そこで本発明は上記事情に鑑み、それぞれ
の独立排気系に配設した排気センサの劣化状態を各々の
排気センサに対して精度よく検出できるようにしたエン
ジンの排気浄化装置を提供することを目的とするもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の排気浄化装置は、図１に基本構成を示すように
、エンジン１０は２つの気筒群を有し、各気筒群１０ａ
，１０ｂ　に対して独立吸気系Ａ１　，Ａ２　および独
立排気系Ｂ１　，Ｂ２　がそれぞれ接続され、独立吸気
系Ａ１　，Ａ２　にはそれぞれの空燃比を調整するイン
ジェクタ１７ａ，１７ｂ　などを備えた空燃比調整手段
Ｄが設置されている。一方、各独立排気系Ｂ１　，Ｂ２
　にはそれぞれ上流排気センサ２０ａ，２０ｂ　が設置
され、この各上流排気センサ２０ａ，２０ｂの信号は空
燃比制御手段Ｇに出力され、該空燃比制御手段Ｇは上流
排気センサ２０ａ，２０ｂ　の信号に基づきそれぞれの
独立排気系Ｂ１　，Ｂ２　に対応する気筒の空燃比が目
標空燃比となるように空燃比調整手段Ｄを制御する。
【０００９】さらに、上記２つの独立排気系Ｂ１　，Ｂ
２　を前記上流排気センサ２０ａ，２０ｂ　より下流側
の部分において集合させると共に、この集合部に触媒浄
化装置２１を介装する。そして、上記触媒浄化装置２１
より下流側の排気系に下流排気センサ２２を設け、前記
上流排気センサ２０ａ，２０ｂ　および下流排気センサ
２２の検出信号が劣化判定手段Ｋに出力される。この劣
化判定手段Ｋは、下流排気センサ２２の検出信号の反転
出力に対して所定以上の相関関係をもって検出信号が反
転している上流排気センサ２０ａ，２０ｂ　を劣化状態
と判定するものである。上記劣化判定手段Ｋでいずれか
の上流排気センサ２０ａ，２０ｂ　の劣化状態が判定さ
れると、警報手段Ｍの作動によって運転者に警告を与え
、早期の整備作業を促す。
【００１０】また、前記劣化判定手段Ｋは、下流排気セ
ンサ２２の出力がリーン反転している期間中、出力が常
にリーン反転している上流排気センサ２０ａ，２０ｂ　
を劣化状態と判定するのが好適である。
【００１１】
【作用および効果】上記のようなエンジンの排気浄化装
置では、基本的には各独立排気系に配設した上流排気セ
ンサの検出信号に応じて供給空燃比が目標空燃比となる
ように空燃比制御を行うことで、触媒浄化装置での良好
な浄化性能を確保しているものであり、上記上流排気セ
ンサが正常作動状態にある場合には、空燃比の変動幅も
少なく触媒浄化装置を経た排気ガスは触媒での反応によ
って排気濃度は略一定状態となり、下流排気センサの検
出出力が反転することはなく、また、特定の条件で反転
が生じても、この反転出力と上流排気センサとの反転出
力との相関関係は小さく、劣化判定手段による劣化判定
は行われない。
【００１２】一方、上流排気センサの劣化が生起すると
、その反応の低下に応じて空燃比制御手段による制御が
目標空燃比からずれて空燃比変動が大きくなり、触媒浄
化装置を経た排気ガスにもその影響が発生して下流排気
センサの検出信号の反転出力が生じる。しかも、劣化状
態となった上流排気センサの検出信号は、下流排気セン
サの出力がリーン反転している期間中、出力が常にリー
ン反転しているように、下流排気センサの反転出力に対
して所定以上の相関関係をもって反転するものであり、
この上流排気センサを劣化状態と判定することで適切な
時期に正確な検出に基づく警報を行って排気浄化性能の
悪化を改善することができるものである。
【００１３】
【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例を説明す
る。図２にこの実施例の排気浄化装置を備えたＶ型エン
ジンの全体構成図を示す。
【００１４】Ｖ型エンジン１０は、所定の角度をもって
傾斜した左右のバンク１０ａ，１０ｂ　を備え、両側の
バンク１０ａ，１０ｂ　の各気筒１１に吸気を供給する
吸気通路１２は上流側からエアクリーナ１４、エアフロ
ーセンサ１５を備え、下流側部分が各バンク１０ａ，１
０ｂ　で独立形成され、それぞれの吸気通路１２ａ，１
２ｂ　にはスロットルバルブ１６，１６が介装され、下
流端には燃料を噴射供給するインジェク１７ａ，１７ｂ
　が配設されている。
【００１５】また、両バンク１０ａ，１０ｂ　の各気筒
１１からの排気ガスを排出する排気通路１８は各バンク
１０ａ，１０ｂ　で独立形成され、それぞれの独立排気
通路１８ａ，１８ｂ　には排気ガスの酸素濃度から空燃
比を検出する上流排気センサ２０ａ，２０ｂ（Ｏ２　セ
ンサ）がそれぞれ配設されている。両側の独立排気通路
１８ａ，１８ｂ　は上流排気センサ２０ａ，２０ｂ　よ
り下流側の部分で集合排気通路１８ｃ　に合流され、こ
の集合排気通路１８ｃ　には排気ガス浄化用の触媒コン
バータ２１（触媒浄化装置）が介装されると共に、この
触媒コンバータ２１より下流側に下流排気センサ２２が
配設されている。この下流排気センサ２２は上流排気セ
ンサ２０ａ，２０ｂ　と同様に排気ガスの酸素濃度から
空燃比を検出するものである。
【００１６】また、前記インジェクタ１７ａ，１７ｂ　
からの燃料噴射量がコントローラ２４から運転状態に応
じた燃料噴射パルスが出力されて調整されると共に、上
流排気センサ２０ａ，２０ｂ　からの空燃比信号を受け
たコントローラ２４は供給空燃比が目標空燃比となるよ
うに空燃比のフィードバック制御を行う。さらに、上記
コントローラ２４には、下流排気センサ２２の信号が入
力され、この下流排気センサ２２の信号と上流排気セン
サ２０ａ，２０ｂ　の信号との比較に基づいて上流排気
センサ２０ａ，２０ｂの劣化状態が個々に判定され、い
ずれかの上流排気センサ２０ａ，２０ｂ　が劣化状態と
なっていると判定されると、警告表示灯２５ａ，２５ｂ
　に信号が出力されて点灯表示が行われる。
【００１７】そして、上記コントローラ２４には、エン
ジンの運転状態の検出のために、エアフローセンサ１５
からの吸入空気量信号、回転センサ２７からの回転数信
号などがそれぞれ入力される。
【００１８】前記コントローラ２４による空燃比制御は
、基本的には運転状態に応じた燃料噴射パルスを演算し
各気筒に対して噴射供給し、上流排気センサ２０ａ，２
０ｂ　の空燃比検出信号に基づいて検出空燃比が目標空
燃比となるようにそれぞれのバンク１０ａ，１０ｂ　で
、両空燃比の偏差に基づいて燃料噴射量を増減制御して
、空燃比のフィードバック制御を行うものである。また
、下流排気センサ２２の信号に基づく上流排気センサ２
０ａ，２０ｂ　の劣化判定は、下流排気センサ２２の信
号がリーン反転している期間中に常にリーン反転状態に
ある上流排気センサ２０ａ，２０ｂ　がある場合に、こ
の上流排気センサ２０ａ，２０ｂ　を劣化状態であると
判定するものである。
【００１９】上記コントローラ２４による上流排気セン
サ２０ａ，２０ｂ劣化判定処理のルーチンを説明する前
に、その処理の概略を図３のタイムチャートによって説
明する。 このタイムチャートは、第１上流排気センサ２０ａ　が
劣化している状態での判定処理を示している。まず、（
１）　は第１上流排気センサ２０ａ　の出力ＥＡを示し
、その劣化によって長い反転周期で出力が反転している
一方、（２）　は第２上流排気センサ２０ｂ　の出力Ｅ
Ｂを示し、正常作動によって空燃比のフィードバック制
御に対応する比較的短い周期で出力が反転している。な
お、空燃比がリッチ状態にあるときに排気センサの出力
ＥＡ，ＥＢはハイレベル１で、空燃比がリーンな状態に
あるときには排気センサの出力ＥＡ，ＥＢはローレベル
０となるものである。 （３）　は下流排気センサ２２の出力ＥＣを示し、基本
的にはリッチ状態のハイレベル１を出力し、時々リーン
反転してローレベル０信号を出力している。
【００２０】次に、（４）　は上記（１）　の第１上流
排気センサ２０ａ　の出力ＥＡをスライスレベルＥｏ　
と比較してリッチ・リーン判定を行った第１Ｒ／Ｌフラ
グＦＡを示し、同様に（５）　は上記（２）　の第２上
流排気センサ２０ｂ　の出力ＥＢをスライスレベルＥｏ
　と比較してリッチ・リーン判定を行った第２Ｒ／Ｌフ
ラグＦＢを示し、（６）　は上記（３）　の下流排気セ
ンサ２２の出力ＥＣをスライスレベルＥｏ　と比較して
リッチ・リーン判定を行った下流Ｒ／ＬフラグＦＣを示
し、Ｒがリッチ検出、Ｌがリーン検出の状態である。ま
た、（７）　は（６）　の下流Ｒ／ＬフラグＦＣの反転
毎に０にクリアされる積算タイマの値Ｔを示している。
【００２１】そして、（８）　は第１上流排気センサ２
０ａ　の比較判定結果の第１故障判定フラグＧＡを示し
、（４）　の第１Ｒ／ＬフラグＦＡと（６）　の下流Ｒ
／ＬフラグＦＣとを比較し、下流Ｒ／ＬフラグＦＣが反
転した時に両フラグが同一のときに、この第１故障判定
フラグＧＡが１にセットされ、下流Ｒ／ＬフラグＦＣが
次に反転するまでに第１Ｒ／ＬフラグＦＡが反転すると
０にリセットされる。そして、上記下流Ｒ／ＬフラグＦ
Ｃが次に反転したときに第１Ｒ／ＬフラグＦＡが１にセ
ットされていると、第１上流排気センサ２０ａ　が劣化
状態であると判定して、ａ，ｂ，ｃ点で第１の故障アラ
ーム表示を行う。
【００２２】また、（９）　は第２上流排気センサ２０
ｂ　の比較判定結果の第２故障判定フラグＧＢを示し、
（５）　の第２Ｒ／ＬフラグＦＢと（６）　の下流Ｒ／
ＬフラグＦＣとを比較し、同様に下流Ｒ／ＬフラグＦＣ
が反転した時に両フラグが同一のときに、この第２故障
判定フラグＧＢが１にセットされ、下流Ｒ／ＬフラグＦ
Ｃが次に反転するまでに第１Ｒ／ＬフラグＦＡが反転す
ると０にリセットされるものであり、下流Ｒ／Ｌフラグ
ＦＣが次に反転したときに第２Ｒ／ＬフラグＦＢが１に
セットされていると、第２上流排気センサ２０ｂ　が劣
化状態であると判定して第２の故障アラーム表示を行う
ものであるが、この例では下流Ｒ／ＬフラグＦＣの反転
時に第２Ｒ／ＬフラグＦＡが１にセットされておらず、
正常状態であると判定しているものである。
【００２３】次に、上記のような判定処理のフローチャ
ートを図４の排気センサ故障判定ルーチンに沿って説明
する。制御スタート後、ステップＳ１でエンジン回転数
と負荷等から運転状態が燃料フィードバック領域か否か
を判定する。燃料フィードバック領域となると、ステッ
プＳ２でタイマーＴ（このタイマーはイニシャライズで
０にセットしておく）の積算を行ってから、ステップＳ
３で下流排気センサ２２の検出信号ＥＣをＡ／Ｄ変換し
て読み込む。そして、ステップＳ４で上記下流排気セン
サ２２の出力信号ＥＣがスライスレベルＥｏ　以下か否
か、すなわち検出空燃比がリーンか否かの判定を行う。 この判定がＹＥＳでリーン検出の場合には、ステップＳ
５で下流Ｒ／ＬフラグＦＣにＬをセットし、ＮＯ判定で
リッチ検出の場合にはステップＳ６で下流Ｒ／Ｌフラグ
ＦＣにＲをセットする。
【００２４】続いて、ステップＳ７で上記下流Ｒ／Ｌフ
ラグＦＣの今回値と前回値とが等しいか否か、すなわち
下流排気センサ２２の検出に基づく下流Ｒ／ＬフラグＦ
Ｃが反転していないか否かの判定を行う。そして、この
判定がＹＥＳで下流排気センサ２２の出力信号ＥＣが反
転した場合には、ステップＳ１２で前回の切換わり時間
Ｔｂに今回の切換わり時間Ｔｎ　のメモリ値を移し、ス
テップＳ１３で上記今回の切換わり時間Ｔｎ　にタイマ
ー値Ｔを書き込み、ステップＳ１４でタイマーＴのリセ
ットを行う。
【００２５】ステップＳ１５は後述の処理でセットされ
る第１故障判定フラグＧＡが１にセットされているか否
かを判定し、この判定がＮＯの場合にはステップＳ１７
で同様に第２故障判定フラグＧＢが１にセットされてい
るか否かを判定した後、ステップＳ１９で下流Ｒ／Ｌフ
ラグＦＣと第１Ｒ／ＬフラグＦＡとが等しいかすなわち
Ｌ−ＬもしくはＲ−Ｒか否かを判定し、両者が等しいＹ
ＥＳ判定時にはステップＳ２０で第１故障判定フラグＧ
Ａを１にセットする一方、異なるＮＯ判定時にはステッ
プＳ２１で第１故障判定フラグＧＡを０にリセットする
。また、同様にステップＳ２２で下流Ｒ／ＬフラグＦＣ
と第２Ｒ／ＬフラグＦＢとが等しいか否かを判定し、両
者が等しいＹＥＳ判定時にはステップＳ２３で第２故障
判定フラグＧＢを１にセットする一方、異なるＮＯ判定
時にはステップＳ２４で第２故障判定フラグＧＢを０に
リセットする。
【００２６】上記のような反転時の処理の後、下流Ｒ／
ＬフラグＦＣが次に反転するまでは前記ステップＳ７の
ＮＯ判定によりステップＳ８に進んで第１Ｒ／Ｌフラグ
ＦＡがＬからＲにもしくはＲからＬに反転したか否かを
判定し、反転したＹＥＳ判定時にはステップＳ９で第１
故障判定フラグＧＡを０にリセットする。また、同様に
ステップＳ１０で第２Ｒ／ＬフラグＦＢが反転したか否
かを判定し、反転したＹＥＳ判定時にはステップＳ１１
で第２故障判定フラグＧＢを０にリセットする。
【００２７】そして、前記ステップＳ２０もしくはＳ２
３で第１もしくは第２故障判定フラグＧＡまたはＧＢが
１にセットされている状態で、ステップＳ７の判定がＹ
ＥＳとなって下流Ｒ／ＬフラグＦＣが反転した際には、
ステップＳ１５もしくはＳ１７のＹＥＳ判定によって、
ステップＳ１６で第１故障アラーム表示を行うか、ステ
ップＳ１８で第２故障アラーム表示を行うものである。
【００２８】上記実施例のような処理によって、２つの
独立排気系に各々設置した上流排気センサ２０ａ，２０
ｂ　の一方に劣化が生じた際には、この劣化状態の検出
といずれの上流排気センサ２０ａ，２０ｂ　が劣化して
いるかを判別して警報を発するものである。
【００２９】なお、前記実施例においては、Ｖ型エンジ
ンの例について説明したが、その他のエンジンについて
も２つの独立排気系が設置されているエンジンについて
同様に適用可能である。また、下流排気センサ２２の反
転特性と上流排気センサ２０ａ，２０ｂ　との反転特性
から劣化状態を判定する処理の具体的フローチャートは
、種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンジンの排気浄化装置の構成を明示
するための基本構成図
【図２】具体例を示す排気浄化装置を備えたＶ型エンジ
ンの全体構成図
【図３】上流排気センサの劣化検出の制御を説明するた
めのタイムチャート図
【図４】コントローラの処理を説明するための要部フロ
ーチャート図
【符号の説明】
１０　　　　エンジン １８　　　　排気通路 ２０ａ，２０ｂ　　　　　上流排気センサ２１　　　　
触媒浄化装置 ２２　　　　下流排気センサ ２４　　　　コントローラ Ｇ　　　　空燃比制御手段 Ｋ　　　　劣化判定手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　２つの独立排気系を備え、各独立排気
    系にそれぞれ設置した上流排気センサの信号に基づきそ
    れぞれの独立排気系に対応する気筒の空燃比を制御する
    空燃比制御手段を設けた多気筒エンジンにおいて、上記
    ２つの独立排気系を上流排気センサより下流側の部分に
    おいて集合させると共に、この集合部に介装した触媒浄
    化装置より下流側に下流排気センサを設け、前記上流排
    気センサおよび下流排気センサの検出信号を受け、下流
    排気センサの検出信号の反転出力に対して所定以上の相
    関関係をもって検出信号が反転している上流排気センサ
    を劣化状態と判定する劣化判定手段を備えたことを特徴
    とするエンジンの排気浄化装置。
  2. 【請求項２】　　前記劣化判定手段は、下流排気センサ
    の出力がリーン反転している期間中、出力が常にリーン
    反転している上流排気センサを劣化状態と判定すること
    を特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
JP3064686A 1991-03-28 1991-03-28 エンジンの排気浄化装置 Expired - Lifetime JP2881265B2 (ja)

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