JPH0543253Y2 - - Google Patents

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JPH0543253Y2
JPH0543253Y2 JP13424788U JP13424788U JPH0543253Y2 JP H0543253 Y2 JPH0543253 Y2 JP H0543253Y2 JP 13424788 U JP13424788 U JP 13424788U JP 13424788 U JP13424788 U JP 13424788U JP H0543253 Y2 JPH0543253 Y2 JP H0543253Y2
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fuel ratio
sensor
fuel
exhaust
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【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この考案はエンジンの空燃比制御装置、特に排
気中の空燃比に応じた出力をするセンサの応答劣
化を判定するものに関する。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Field of Application) This invention relates to an air-fuel ratio control device for an engine, particularly to one that determines response deterioration of a sensor that outputs an output according to the air-fuel ratio in exhaust gas.

(従来の技術) 三元触媒システムに採用される酸素センサの異
常あるいは劣化については、空燃比のフイードバ
ツク制御条件が成立しても酸素センサの出力電圧
(以下「センサ出力」と称す)が数秒間反転しな
いことをもつて判定するようにしている。これ
は、酸素センサに断線や破損が生じるといつた、
酸素センサが完全に使えなくなる場合を判定する
ものであり、いわばフエールセーフであるといえ
る。そのため、酸素センサの応答性が悪くなつた
というような場合を判定するものではない。
(Prior art) Regarding an abnormality or deterioration of the oxygen sensor used in a three-way catalyst system, the output voltage of the oxygen sensor (hereinafter referred to as "sensor output") may drop for several seconds even if the air-fuel ratio feedback control conditions are met. The judgment is made based on the fact that it is not reversed. This is caused by disconnection or damage to the oxygen sensor.
It determines when the oxygen sensor becomes completely unusable, so it can be said to be a fail-safe. Therefore, it is not intended to determine a case where the responsiveness of the oxygen sensor has deteriorated.

ところが、三元触媒システムでは空燃比を理論
空燃比を中心とするある狭い範囲(ウインドウと
呼ばれる)に維持させることが要求されるので、
応答性の悪化によりこのウインドウを外れる限り
三元触媒を有効に働かせることはできない。
However, in a three-way catalyst system, the air-fuel ratio is required to be maintained within a certain narrow range (called a window) around the stoichiometric air-fuel ratio.
As long as the response is outside this window, the three-way catalyst cannot work effectively due to deterioration in response.

そこで、酸素センサに応答劣化が生じているか
どうかを判定するようにした装置が提案されてい
る(たとえば特開昭62−147034号参照)。
Therefore, a device has been proposed that determines whether or not response deterioration has occurred in the oxygen sensor (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 147034/1983).

これは、三元触媒を収納する触媒コンバータの
上流側と下流側に酸素センサを1個づつ設け、下
流側酸素センサによつて上流側酸素センサに応答
劣化が生じたかどうかを判定するものである。
This method involves installing one oxygen sensor on the upstream side and one downstream of the catalytic converter that houses the three-way catalyst, and using the downstream oxygen sensor to determine whether or not the upstream oxygen sensor has degraded in response. .

(考案が解決しようとする課題) ところで、このような装置では、酸素センサの
応答劣化を判定することができるといつても、酸
素センサが2個必要となるので、1個に比べれば
コストアツプとなる。
(Problem to be solved by the invention) By the way, with such a device, even if it is possible to determine the response deterioration of the oxygen sensor, two oxygen sensors are required, so the cost will increase compared to one. Become.

また、上流側酸素センサについて応答劣化が生
じたかどうかを判定するのは、触媒コンバータ上
流のほうが排気温度が高いので酸素センサに対す
る熱的影響が大きいことや被毒を受けることから
上流側酸素センサのほうが劣化しやすいからであ
るが、排気温度が低く被毒の心配もない下流側酸
素センサといえども、全く劣化しないとは限らな
いので、下流側の酸素センサに劣化が生じてしま
つた場合には上流側酸素センサについての応答劣
化の判定が誤つてなされることになる。
In addition, it is important to determine whether response deterioration has occurred in the upstream oxygen sensor because the exhaust temperature is higher upstream of the catalytic converter, which has a greater thermal effect on the oxygen sensor and is susceptible to poisoning. However, even if the downstream oxygen sensor has a low exhaust temperature and there is no risk of poisoning, it does not mean that it will not deteriorate at all, so if the downstream oxygen sensor deteriorates, In this case, the response deterioration of the upstream oxygen sensor will be incorrectly determined.

この考案はこのような従来の課題に着目してな
されたもので、酸素センサは1個のみとする一方
で、排気中の空燃比変化が理論空燃比付近におい
て急激となるように大きな比例分で燃料補正を行
うことにより、空燃比がリツチからリーンへある
いはその逆へと反転する時期をはつきりさせ、そ
の反転の時期とセンサ出力がスライスレベルを横
切る時点との差を酸素センサの応答遅れとして測
定するようにした装置を提供することを目的とす
る。
This idea was devised by focusing on these conventional problems, and while using only one oxygen sensor, it was designed to have a large proportional component so that the air-fuel ratio change in the exhaust becomes rapid near the stoichiometric air-fuel ratio. By performing fuel correction, it is possible to determine when the air-fuel ratio reverses from rich to lean or vice versa, and calculate the difference between the timing of the reversal and the point at which the sensor output crosses the slice level as the response delay of the oxygen sensor. The purpose of the present invention is to provide a device capable of measuring as follows.

(課題を解決するための手段) この考案は、第1図に示すように、排気中の空
燃比に応じた出力をするセンサ1と、このセンサ
出力が理論空燃比相当のスライスレベル(S/
L)を横切つたかどうかを判定する手段2と、こ
れが判定されたときに空燃比をステツプ的に変化
させる比例分を算出する手段3と、この比例分を
含んで空燃比のフイードバツク補正量(α)を算
出する手段4と、この補正量(α)にて運転条件
に応じた基本噴射量(Tp)を補正してシリンダ
に供給すべき燃料噴射量(Ti)を決定する手段
5とを備えるエンジンの空燃比制御装置におい
て、前記比例分を特別に大きくする手段7と、こ
の大きな比例分による燃料補正にて燃焼したガス
がシリンダから排気されてより前記センサ出力が
スライスレベル(S/L)を横切るまでの経過時
間または経過クランク角を測定する手段8と、こ
の測定値と予め定めた基準値(基準時間または基
準クランク角)との比較により前記センサに応答
劣化が生じているかどうかを判定する手段9とを
備える。
(Means for solving the problem) As shown in FIG. 1, this invention consists of a sensor 1 that outputs an output according to the air-fuel ratio in the exhaust gas, and a slice level (S/
means 2 for determining whether or not the air-fuel ratio has been crossed; means 3 for calculating a proportional amount for changing the air-fuel ratio in steps when this is determined; and means 3 for calculating a proportional amount for changing the air-fuel ratio in steps, (α), and means 5 for determining the fuel injection amount (Ti) to be supplied to the cylinder by correcting the basic injection amount (Tp) according to the operating conditions using this correction amount (α). In the air-fuel ratio control device for an engine, the sensor output is brought to a slice level (S/ means 8 for measuring the elapsed time or elapsed crank angle until crossing L), and whether or not response deterioration has occurred in the sensor by comparing this measured value with a predetermined reference value (reference time or reference crank angle); means 9 for determining.

(作用) 排気空燃比が反転した直後に作用させる比例分
が大きくされると、空燃比が理論空燃比を横切る
時点での変化が急激となるので、その横切る時点
の測定が正確に行なわれる。
(Function) If the proportional component applied immediately after the exhaust air-fuel ratio is reversed is increased, the change at the time when the air-fuel ratio crosses the stoichiometric air-fuel ratio becomes rapid, so that the measurement at the time when the air-fuel ratio crosses the stoichiometric air-fuel ratio can be performed accurately.

一方、この大きな比例分での燃料補正による空
燃比変化は燃焼ガスにて伝達されるので、燃焼ガ
スがシリンダから排気されてよりセンサ出力がス
ライスレベルを横切るまでの経過時間(経過クラ
ンク角)が測定されると、この測定値はセンサの
応答遅れに対応したものとなる。
On the other hand, since the air-fuel ratio change due to this large proportional fuel correction is transmitted through the combustion gas, the elapsed time (elapsed crank angle) from when the combustion gas is exhausted from the cylinder until the sensor output crosses the slice level is Once measured, this measurement value corresponds to the response delay of the sensor.

したがつて、正常なセンサの応答遅れを基準値
として定めておけば、この基準値と前記測定値と
の比較により、測定値が基準値を外れるようだ
と、センサに応答劣化が生じていると判断され
る。
Therefore, if the response delay of a normal sensor is set as a reference value, when comparing this reference value with the measured value, if the measured value deviates from the reference value, it can be determined that the sensor has degraded in response. It is judged that.

ここに、センサの応答劣化の判定のために設け
ているのは、1個のセンサだけであるから、コス
トアツプを招くことがない。
Here, since only one sensor is provided for determining the response deterioration of the sensor, there is no increase in cost.

(実施例) 第2図は燃料噴射弁36を各気筒の吸気ポート
26に設けた4気筒エンジンについてのシステム
図である。同図において、下流側の排気通路22
には三元触媒を収納する触媒コンバータ24が介
装され、三元触媒によれば排気中の空燃比が前述
のウインドウに維持される場合に、排気中の有害
三成分(HC,CO,NOx)が同時に効率良く浄
化される。コンバータ24の上流側には酸素セン
サ25が取り付けられ、排気中の空燃比が理論空
燃比に対してリーン側かリツチ側かに応じて異な
る出力電圧を発生する。
(Example) FIG. 2 is a system diagram of a four-cylinder engine in which a fuel injection valve 36 is provided in the intake port 26 of each cylinder. In the figure, the exhaust passage 22 on the downstream side
A catalytic converter 24 that houses a three-way catalyst is installed in the catalytic converter 24, and when the air-fuel ratio in the exhaust gas is maintained within the above-mentioned window, the three-way catalyst reduces the harmful three components (HC, CO, NOx) in the exhaust gas. ) are efficiently purified at the same time. An oxygen sensor 25 is attached to the upstream side of the converter 24, and generates different output voltages depending on whether the air-fuel ratio in the exhaust gas is lean or rich with respect to the stoichiometric air-fuel ratio.

スロツトルバルブ27上流の吸気通路28には
フラツプ式のエアフローメータ29が、吸気マニ
ホールド集合部のウオータジヤケツト32には水
温センサ33がそれぞれ設けられる。
A flap-type air flow meter 29 is provided in the intake passage 28 upstream of the throttle valve 27, and a water temperature sensor 33 is provided in the water jacket 32 at the intake manifold gathering portion.

デイストリビユータ30にはその内部にクラン
ク角センサ31が内蔵されている。たとえば、そ
の上段には基準位置信号(4気筒エンジンでは
90°信号)発生用のリトラクタと1個のピツクア
ツプコイルが、その下段には1°信号発生用の外歯
と内歯、それにピツクアツプコイルがセツトされ
ており、デイストリビユータの軸がクランク軸に
同期して回転すると、一対のピツクアツプコイル
から基準位置信号と1°信号が発生する。
The distributor 30 has a built-in crank angle sensor 31 therein. For example, the upper stage is a reference position signal (for a 4-cylinder engine,
A retractor and a pick-up coil for generating a 90° signal are set at the bottom, and external and internal teeth for generating a 1° signal, as well as a pick-up coil, are set at the bottom. When rotated synchronously, a reference position signal and a 1° signal are generated from a pair of pickup coils.

マイクロコンピユータからなるコントロールユ
ニツト35は、各種センサからの信号を入力し
て、メモリに記憶されたプログラムにしたがつて
最適噴射量を演算し、その噴射量に対応して噴射
弁36のソレノイドコイルへの通電時間を決定す
ることにより、最適噴射量を各気筒の吸気ポート
26に噴射する。
A control unit 35 consisting of a microcomputer inputs signals from various sensors, calculates an optimal injection amount according to a program stored in memory, and sends signals to the solenoid coil of an injection valve 36 in accordance with the injection amount. By determining the energization time, the optimum injection amount is injected into the intake port 26 of each cylinder.

この場合、噴射方式はいわゆるシーケンシヤル
インジエクシヨンで、この方式によれば、燃料噴
射は1気筒当たり、エンジン2回転に1度であ
り、点火順序(1→3→4→2)にしたがつて各
気筒に噴射される。つまり、1サイクルで4回噴
射することになる。
In this case, the injection method is so-called sequential injection, and according to this method, fuel is injected once per two engine revolutions per cylinder, and the ignition order is (1→3→4→2). Then, it is injected into each cylinder. In other words, four injections are performed in one cycle.

1気筒当たりの燃料噴射量の構成は“基本噴射
量+各種増量補正量”である。ただし、噴射弁に
作用する燃料圧力を一定に保持させることで、噴
射量は噴射弁の開弁パルス幅(開弁時間)に対応
する。このため、通常運転時の噴射パルス幅
(Ti)は次式にて計算される。
The composition of the fuel injection amount per cylinder is "basic injection amount + various increase correction amounts." However, by keeping the fuel pressure acting on the injection valve constant, the injection amount corresponds to the valve opening pulse width (valve opening time) of the injection valve. Therefore, the injection pulse width (Ti) during normal operation is calculated using the following formula.

Ti=Tp×Co×KFC×α+Ts ここで、基本パルス幅(Tp)はエアフローメ
ータ29にて測定される吸入空気量とクランク角
センサ31により検出されるエンジン回転数とか
ら決定される値(基本噴射量相当量)で、この
Tpによればほぼ理論空燃比の混合気が得られる。
Ti=Tp×Co×K FC ×α+Ts Here, the basic pulse width (Tp) is a value determined from the intake air amount measured by the air flow meter 29 and the engine speed detected by the crank angle sensor 31 ( (equivalent to the basic injection amount), this
According to Tp, an air-fuel mixture of approximately stoichiometric air-fuel ratio can be obtained.

各種補正係数(Co)は1と水温増量補正係数
(KTW)等との和で、エアフローメータ以外のセ
ンサから入力される運転条件に応じて前記Tpを
増量補正する。たとえば、KTWは水温センサ33
にて検出される冷却水温(TW)の低下に伴い混
合気を濃くするために導入され60℃以下から働
く。KFCはフユエルカツト係数である。
Various correction coefficients (Co) are the sum of 1 and a water temperature increase correction coefficient (K TW ), etc., and increase the Tp according to operating conditions input from sensors other than the air flow meter. For example, K TW is water temperature sensor 33
It is introduced to enrich the air-fuel mixture as the cooling water temperature (T W ) decreases as detected at 60°C or below. K FC is the fuel cut coefficient.

αは空燃比のフイードバツク補正係数で、酸素
センサ25からの信号に基づいて演算される。た
とえば、酸素センサ25にて測定した実際の空燃
比が理論空燃比よりもリツチ側にあると、空燃比
をリーン側に戻すため前記Tpを減量補正する値
が算出され、この逆にリーン側にあれば空燃比を
リツチ側に戻すべく増量補正する値が算出され
る。つまり、αにより排気空燃比が前述のウイン
ドウへと収められ、これにて三元触媒が効率良く
機能することになる。ただし、クランプ条件成立
時(エンジン冷間時、フル増量時、センサ出力が
規定値に入らないとき等)には空燃比のフイード
バツク制御が停止される(α=1とされる)。
α is an air-fuel ratio feedback correction coefficient, which is calculated based on the signal from the oxygen sensor 25. For example, if the actual air-fuel ratio measured by the oxygen sensor 25 is on the richer side than the stoichiometric air-fuel ratio, a value is calculated to reduce the Tp in order to return the air-fuel ratio to the lean side; If so, an increase correction value is calculated to return the air-fuel ratio to the rich side. In other words, α causes the exhaust air-fuel ratio to fall within the above-mentioned window, thereby allowing the three-way catalyst to function efficiently. However, when the clamp condition is satisfied (when the engine is cold, when the fuel is fully increased, when the sensor output does not fall within the specified value, etc.), the air-fuel ratio feedback control is stopped (α is set to 1).

Tsは噴射弁36の応答遅れを補償するために
導入された電圧補正分である。
Ts is a voltage correction amount introduced to compensate for the response delay of the injection valve 36.

ここで、公知の空燃比フイードバツク制御を第
3図に用いてさらに説明すると、センサ出力
(V)は、排気空燃比がリーンからリツチへと反
転すると理論空燃比相当のスライスレベル(S/
L)を横切つて大きくなり、この逆に排気空燃比
がリツチからリーンへと反転した場合にはS/L
を横切つて小さくなる特性を有する。こうしたセ
ンサ出力を受けてコントロールユニツト35内の
CPUで実行される比例積分動作によれば、上記
αが第3図の上段に示すような周期的波形で与え
られる。つまり、空燃比がリーンからリツチに反
転した場合にはステツプ的に比例分(PL)だけ
リーン側に変化させ、その後は積分分(IL)にて
徐々にリーン側に変化させる。同様にして、空燃
比がリツチからリーンに反転した場合にはステツ
プ的に比例分(PR)だけリツチ側に変化させ、
その後は積分分(IR)にて徐々にリツチ側に変化
させるものである。なお、積分分(IL,IR)につ
いては一定時間ごとにあるいはクランク角に同期
して積算される。
Here, to further explain the well-known air-fuel ratio feedback control using FIG.
If the exhaust air-fuel ratio changes from rich to lean, S/L increases.
It has the characteristic of becoming smaller across the . In response to these sensor outputs, the control unit 35
According to the proportional-integral operation executed by the CPU, the above α is given in the form of a periodic waveform as shown in the upper part of FIG. That is, when the air-fuel ratio is reversed from lean to rich, it is changed stepwise to the lean side by a proportional amount (P L ), and then gradually changed to the lean side by an integral amount (I L ). Similarly, when the air-fuel ratio changes from rich to lean, it is changed to the rich side by a proportional amount (P R ) in steps.
Thereafter, it is gradually changed to the rich side by the integral (I R ). Note that the integrals (I L , I R ) are integrated at fixed time intervals or in synchronization with the crank angle.

さて、酸素センサ25の取り付け位置での排気
空燃比の変化を第3図の下段に示すと、センサ出
力はこの空燃比変化に対して実際には所定の応答
遅れをもつて変化する。つまり、図示のTDR(排
気空燃比がリーンからリツチに反転した時点から
センサ出力がスライスレベルを横切るまでの経過
時間)が空燃比がリーンからリツチに反転した場
合の応答遅れ時間、図示のTDLがその逆に空燃比
が反転した場合の応答遅れ時間である。この応答
遅れは酸素センサが正常でも持つ固有のもので、
正常な酸素センサにあつてはこの応答遅れ時間が
予め定まる基準時間(TR)を中心とする所定の
範囲に収まる。
Now, when the change in the exhaust air-fuel ratio at the mounting position of the oxygen sensor 25 is shown in the lower part of FIG. 3, the sensor output actually changes with a predetermined response delay with respect to this air-fuel ratio change. In other words, the T DR shown in the figure (the elapsed time from the time when the exhaust air-fuel ratio reverses from lean to rich until the sensor output crosses the slice level) is the response delay time when the air-fuel ratio reverses from lean to rich, and the T DR shown in the diagram Conversely, DL is the response delay time when the air-fuel ratio is reversed. This response delay is inherent to oxygen sensors even when they are normal.
In the case of a normal oxygen sensor, this response delay time falls within a predetermined range centered on a predetermined reference time ( TR ).

ところが、経時変化によりこの応答遅れ時間が
所定の範囲を外れて長くなる(あるいは短くな
る)と、三元触媒による排気成分の浄化効率が低
下してしまう。たとえば、TDRが上記の基準時間
(TR)を越えるようになると、平均の空燃比がリ
ツチ側にずれるためHC,COが増大し、この逆に
TDRがTRより短くなると、平均の空燃比がリーン
側にずれるためNOxが増大するのである。同様
にして、TDLが上記の基準時間(TR)より短くな
ると平均の空燃比がリツチ側にずれるし、基準時
間より長くなるとリーン側にずれる。
However, if this response delay time becomes longer (or shorter) outside of a predetermined range due to changes over time, the efficiency of purifying exhaust components by the three-way catalyst decreases. For example, when T DR exceeds the above reference time (T R ), the average air-fuel ratio shifts to the rich side, causing HC and CO to increase, and vice versa.
When T DR becomes shorter than T R , the average air-fuel ratio shifts to the lean side, resulting in an increase in NOx. Similarly, when T DL becomes shorter than the above reference time (T R ), the average air-fuel ratio shifts to the rich side, and when it becomes longer than the reference time, it shifts to the lean side.

このため、酸素センサの応答遅れ時間である
TDRやTDLを測定し、これを上記の基準時間(TR
と比較して長くなつたか短くなつたかを判定する
ことができれば、酸素センサに応答劣化が生じて
いるかどうかがわかることになるので、TDやTDL
を判定するには排気空燃比が反転する時点とセン
サ出力がS/Lを横切る時点を各々測定する必要
がある。
Therefore, the response delay time of the oxygen sensor is
Measure T DR or T DL and use this as the reference time (T R ) above.
If you can determine whether the oxygen sensor has become longer or shorter by comparing it with
To determine this, it is necessary to measure the point at which the exhaust air-fuel ratio reverses and the point at which the sensor output crosses S/L.

しかしながら、S/L近辺でのセンサ出力の変
化はセンサの特性上もともと急激なので、センサ
出力がS/Lを横切る時点の測定については精度
良く行うことができるのに対し、排気空燃比がリ
ーンからリツチへあるいはその逆へと反転する時
点については正確に測定することができない。こ
れは、排気空燃比が空燃比フイードバツク補正係
数(α)の与えかた如何によりいかようにも変化
するところ、αについては空燃比制御の安定性と
のバランスをとるため応答性についてはある程度
抑えられた値が採用されているからである。つま
り、αは第3図の上段に示すように徐々にしか変
化しない(一般にその変化の周期は1〜2Hz、ア
イドリング等では0.5Hz程度となる)ので、排気
空燃比の変化も緩やかなサインカーブの変化とな
り、排気空燃比がいつ理論空燃比(図ではλ=1
で示す)を横切つたのかを明確に区別することが
困難となるのである。
However, changes in the sensor output near S/L are inherently rapid due to sensor characteristics, so while it is possible to measure accurately when the sensor output crosses S/L, the exhaust air-fuel ratio changes from lean to lean. The point of reversal to richness or vice versa cannot be precisely determined. This is because the exhaust air-fuel ratio changes in any way depending on how the air-fuel ratio feedback correction coefficient (α) is applied, but the response of α is suppressed to some extent in order to balance the stability of the air-fuel ratio control. This is because the calculated value is adopted. In other words, as shown in the upper part of Figure 3, α changes only gradually (generally the period of change is 1 to 2 Hz, about 0.5 Hz during idling, etc.), so the change in exhaust air-fuel ratio also follows a gradual sine curve. When does the exhaust air-fuel ratio change to the stoichiometric air-fuel ratio (λ=1 in the figure)?
This makes it difficult to clearly distinguish whether the object has crossed the

そこで、本考案では、排気空燃比がリーンから
リツチへあるいはその逆へと反転する付近での変
化が急激となるようにαを与える。これを、第4
図で説明すると、同図は第3図に対応させたもの
で、センサ出力がS/Lを横切つた直後には、従
来よりも十分大きな値の比例分(図示のPL *,PR
)を短い時間(T1)のあいだだけ作用させる。
これは、αの一部を構成する比例分が制御の応答
性を定める値であるため、大きな比例分にて燃料
補正が行なわれると、αの制御下に置かれている
排気空燃比変化が反転する付近で急激となるから
である。したがつて、こうした比例分(PL *,PR
)によれば、排気空燃比変化が第4図の下段に
示すようにほぼ矩形波となり、排気空燃比が理論
空燃比をいつ横切つたかがシヤープに分かること
になる。
Therefore, in the present invention, α is set so that the change in the exhaust air-fuel ratio is rapid near the point where the exhaust air-fuel ratio reverses from lean to rich or vice versa. This is the fourth
To explain this with a diagram, this figure corresponds to Figure 3. Immediately after the sensor output crosses S/L, the proportional components (P L * , P R
* ) is applied only for a short time (T1).
This is because the proportional component that forms part of α is the value that determines the responsiveness of the control, so if fuel correction is performed using a large proportional component, the exhaust air-fuel ratio change that is under the control of α will change. This is because it becomes sharp near the point of reversal. Therefore, these proportional components (P L * , P R
* ), the change in the exhaust air-fuel ratio becomes a substantially rectangular wave as shown in the lower part of FIG. 4, and it is possible to clearly see when the exhaust air-fuel ratio crosses the stoichiometric air-fuel ratio.

なお、通常の空燃比制御では第3図の上段のよ
うに比例分と積分分とが連続的につながれるのに
対し、この実施例の上記比例分(PL *,PR *)の
後に続いて作用させる積分分(図示のIL *とIR *
については、積分分が大きくなりすぎないように
比例分(PL *,PR *)とは不連続につなぐ。これ
は、第3図の上段に示すように比例分(PL,PR
と積分分(ILとIR)とを連続的につなぐ場合にお
いて、単に比例分(PR,PL)を大きくするだけ
でも排気空燃比を急激に変化させることができる
のであるが、この場合にも比例分と積分分を連続
的につないであると、空燃比の変動が大きくなり
すぎてサージ等の運転性の不具合を発生させるお
それがあるからである。なお、T1の後に作用さ
せるこの実施例の積分分(IL *,IR *)について
は、第3図の上段で示す通常の空燃比制御時より
も滑らかな傾きとしている。
In addition, in normal air-fuel ratio control, the proportional component and the integral component are connected continuously as shown in the upper part of Figure 3, whereas in this example, after the proportional component (P L * , P R * ), Then the integrals to be applied (I L * and I R * shown)
are connected discontinuously to the proportional components (P L * , P R * ) to prevent the integral from becoming too large. This is the proportional component (P L , P R ) as shown in the upper part of Figure 3.
When the integrals (I L and I R ) are connected continuously, the exhaust air-fuel ratio can be changed rapidly simply by increasing the proportional components (P R , P L ). This is because if the proportional component and the integral component are connected continuously even in such a case, the fluctuation in the air-fuel ratio becomes too large and there is a risk that problems with drivability such as surge may occur. Note that the integrals (I L * , I R * ) in this embodiment that are applied after T1 have a smoother slope than during normal air-fuel ratio control shown in the upper part of FIG.

また、第4図の下段に示した排気空燃比の変化
は酸素センサの取り付け位置でのものでなければ
ならないが、排気空燃比がこの取り付け位置にお
いて反転する時点を直接に測定することはできな
い。しかしながら、上記の比例分(PL *,PR *
による燃料補正にて空燃比が変化したことはシリ
ンダ内で燃焼したガスにより伝達されるのである
から、燃焼ガスが排気ポート21より酸素センサ
の取り付け位置まで流れるのに要する時間を排気
輸送遅れ時間(Tdt)とすれば、燃焼ガスがシリ
ンダより排出されるタイミング(排気行程の開始
時期)と酸素センサ取り付け位置で排気空燃比が
反転する時点とは、この排気輸送遅れ時間
(Tdt)だけずれていることになる。
Further, although the change in the exhaust air-fuel ratio shown in the lower part of FIG. 4 must be at the mounting position of the oxygen sensor, it is not possible to directly measure the point in time when the exhaust air-fuel ratio reverses at this mounting position. However, the above proportional components (P L * , P R * )
The change in air-fuel ratio due to fuel correction is transmitted by the gas burned in the cylinder, so the time required for the combustion gas to flow from the exhaust port 21 to the oxygen sensor installation position is the exhaust transport delay time ( Tdt), the timing at which combustion gas is discharged from the cylinder (the start of the exhaust stroke) and the point at which the exhaust air-fuel ratio is reversed at the oxygen sensor installation position are different by this exhaust transport delay time (Tdt). It turns out.

ここに、排気行程の開始時期は予め定まつてい
るからクランク角センサ31の信号に基づけば分
かるし、排気輸送遅れ時間(Tdt)はそのときの
吸入空気量とエンジン回転数がわかれば、推定す
ることができる。
Here, since the start time of the exhaust stroke is determined in advance, it can be determined based on the signal from the crank angle sensor 31, and the exhaust transport delay time (Tdt) can be estimated if the intake air amount and engine speed at that time are known. can do.

第5図は酸素センサの応答劣化を判定するため
のプログラムで、これは空燃比の反転直後に上記
の比例分(PL *,PR *)にて補正された燃料量が
噴射弁36から噴かれた後に実行される。ここ
に、当プログラムはコントロールユニツト35内
のCPUに与えるものであり、コントロールユニ
ツト35は第1図の手段8,9の機能を果たすこ
とになる。なお、コントロールユニツト35で
は、第1図の手段2〜5,7の機能についても図
示しない別のプログラムで果たしている。
Figure 5 shows a program for determining the response deterioration of the oxygen sensor. This is a program for determining the response deterioration of the oxygen sensor. This program detects the amount of fuel corrected by the above proportion (P L * , P R * ) from the injector 36 immediately after the air-fuel ratio is reversed. Executed after being sprayed. Here, this program is given to the CPU in the control unit 35, and the control unit 35 performs the functions of means 8 and 9 in FIG. In the control unit 35, the functions of means 2 to 5 and 7 in FIG. 1 are also performed by separate programs not shown.

P1では、排気行程始めの時点からセンサ出力
がスライスレベル(S/L)を横切るまでの経過
時間をクロツクパルスのカウントなどにより測定
し、その経過時間測定値(Td)をメモリ内の
RAMに記憶する。ここに、経過時間測定値
(Td)は前述の排気輸送遅れ時間(Tdt)とセン
サ自体の応答遅れ時間(TD)との合計である。
In P1, the elapsed time from the start of the exhaust stroke until the sensor output crosses the slice level (S/L) is measured by counting clock pulses, and the elapsed time measurement value (Td) is stored in the memory.
Store in RAM. Here, the elapsed time measurement value (Td) is the sum of the above-mentioned exhaust gas transport delay time (Tdt) and the response delay time (T D ) of the sensor itself.

なお、多気筒エンジンでは排気空燃比の周期的
変化(あるいはセンサ出力の周期的変化)のうち
いずれの区間がどの気筒から排出されたガスによ
るものかを知る必要があるので、排気空燃比が反
転した気筒をクランク角センサ31からの信号に
基づいて判定し、その判定した気筒について、上
記の比例分(PL *,PR *)に応じた燃料補正を行
い、その後に経過時間測定値(Td)を求めるよ
うにする。
In addition, in a multi-cylinder engine, it is necessary to know which section of the periodic changes in the exhaust air-fuel ratio (or periodic changes in the sensor output) is due to the gas discharged from which cylinder, so the exhaust air-fuel ratio may be reversed. The detected cylinder is determined based on the signal from the crank angle sensor 31, and for the determined cylinder, fuel correction is performed according to the above proportional amount (P L * , P R * ), and then the elapsed time measurement value ( Td).

P2では上記の排気輸送遅れ時間(Tdt)を演算
する。このTdtはエンジン回転数と吸入空気量が
一定であれば、酸素センサまでの排気管長さや内
径によつて定まる。また、排気管長さや内径が一
定であれば、エンジン回転数が高くなるほど、あ
るいは吸入空気量が多くなるほどTdtは短くな
る。したがつて、エンジン回転数と吸入空気量と
を様々に相違させた場合のTdtの値を実験にて求
め、これをテーブルにしてメモリのROMに記憶
させておき、そのときのエンジン回転数と吸入空
気量に応じてテーブルルツクアツプを行えば、
Tdtが求められる。
In P 2 , the above exhaust transport delay time (Tdt) is calculated. If the engine speed and intake air amount are constant, Tdt is determined by the length and inner diameter of the exhaust pipe up to the oxygen sensor. Furthermore, if the length and inner diameter of the exhaust pipe are constant, Tdt becomes shorter as the engine speed increases or as the amount of intake air increases. Therefore, the value of Tdt when the engine speed and intake air amount are varied is determined through experiments, this is made into a table, stored in the memory ROM, and the engine speed and intake air amount at that time are calculated. If you perform a table pull-up according to the amount of intake air,
Tdt is required.

P3では前述の経過時間測定値(Td)からこの
排気輸送遅れ時間(Tdt)を差し引くことで酸素
センサの応答遅れ時間TD(=Td−Tdt)を求め
る。なお、TDは空燃比がリツチからリーンへと
反転する場合とその逆へと反転する場合とで別々
の値をとるので、区別して格納するものとする。
たとえば、第3図で示したように空燃比がリーン
からリーンへと反転する場合をTDR、その逆へと
反転する場合をTDLとして区別すれば良い。両者
の場合で区別する点は後述するTRについても同
様である。
In P3 , the response delay time T D (=Td - Tdt) of the oxygen sensor is determined by subtracting this exhaust gas transport delay time (Tdt) from the elapsed time measurement value (Td) described above. Note that T D takes different values when the air-fuel ratio is reversed from rich to lean and vice versa, so it is stored separately.
For example, as shown in FIG. 3, the case where the air-fuel ratio is reversed from lean to lean may be distinguished as T DR , and the case where the air-fuel ratio is reversed is designated as T DL . The difference between the two cases also applies to TR , which will be described later.

P4では酸素センサの応答遅れ時間(TD)の平
均値を求める。たとえば、平均値を求める手法に
は、単純平均や移動平均があり、また統計的に処
理しても良い。平均値とするのは、1回きりの値
であると、たまたま大きな値であつたりすること
があり、その場合にも後述する応答劣化の判定を
行うとすれば、判断を誤ることがあるからであ
る。
In P 4 , find the average value of the response delay time (T D ) of the oxygen sensor. For example, methods for determining the average value include a simple average and a moving average, and statistical processing may also be used. The reason why we use the average value is because if it is a one-time value, it may happen to be a large value, and even in that case, if we were to make a judgment on response deterioration, which will be described later, we might make a mistake in judgment. It is.

P5ではTDの平均値を予め定めた基準時間(TR
と比較し、その差(TD−TR)の絶対値が所定値
(たとえばβ)以上あると、酸素センサに応答劣
化が生じていると判断する。たとえば、空燃比が
リーンからリツチに反転した場合で述べると、そ
の場合のTDとTRをそれぞれTDRとTRRとして|
TDR−TRR|≧βであれば、酸素センサに応答劣
化が生じたと判定する。そして、判定した結果に
ついてはプログラムには図示していないが、運転
席に設けた警告ランプで表示させるようにするこ
とや、自己診断機能に情報を提供することが考え
られる。
In P 5 , the average value of T D is set at a predetermined reference time (T R ).
If the absolute value of the difference (T D −T R ) is greater than a predetermined value (for example, β), it is determined that the oxygen sensor has degraded response. For example, if the air-fuel ratio is reversed from lean to rich, let T D and T R in that case be T DR and T RR , respectively.
If T DR −T RR |≧β, it is determined that response deterioration has occurred in the oxygen sensor. Although the determined results are not shown in the program, it may be possible to display them on a warning lamp installed in the driver's seat, or to provide the information to a self-diagnosis function.

ここに、酸素センサに応答劣化が生じたかどう
かの判定のために設けている酸素センサは1個だ
けであり、したがつて2個も設けることが必要で
ないので、コストアツプを招かずに済む。
Here, only one oxygen sensor is provided to determine whether or not response deterioration has occurred in the oxygen sensor, and therefore, it is not necessary to provide two oxygen sensors, so an increase in cost can be avoided.

前記基準時間(TR)については、エンジンの
運転条件に応じて相違するので、エンジン回転数
(Ne)とエンジン負荷相当量としての基本パルス
幅(Tp)をパラメータとして、第6図に示すTR
の内容をメモリのROMに記憶させておき、その
ときのNeとTpに応じてTRを読み出させる。これ
にて、どんな運転条件にあつても、応答劣化を正
確に判定することができる。
The reference time (T R ) varies depending on the engine operating conditions, so the T shown in FIG. R
The contents of are stored in the ROM of the memory, and TR is read out according to Ne and Tp at that time. This makes it possible to accurately determine response deterioration under any operating conditions.

第7図は他の実施例で、三元触媒システムに組
み込まれる通常時の空燃比フイードバツク制御
と、第5図で示した酸素センサの応答劣化判定と
の調整をとるようにしたプログラムである。P6
では酸素センサの応答劣化を判断するに都合のよ
い運転条件であるかどうかを判定する。この運転
条件としては、あまりサージ等が気にならない領
域(比較的低回転、低負荷でない領域)で、しか
も定常時のほうがよい。また、この運転条件が成
立すると常に行わせるべきものではなく、所定の
タイミングで行えばよい。
FIG. 7 shows another embodiment, which is a program that adjusts the normal air-fuel ratio feedback control incorporated in the three-way catalyst system and the response deterioration determination of the oxygen sensor shown in FIG. P6
Then, it is determined whether the operating conditions are convenient for determining the response deterioration of the oxygen sensor. As for this operating condition, it is better to be in a region where surges and the like are not a concern (relatively low rotation, not low load), and in a steady state. Further, when this operating condition is satisfied, it is not necessary to always perform the process, but it may be performed at a predetermined timing.

P6でこの運転条件であると判定されるとP9
進み第4図の上段で示したαの演算(急変方式の
空燃比制御)を行わせるものとし、したがつてP
0で応答劣化の判定をすることを許可する。P6
でこの運転条件でなければP7に進み第3図の上
段で示したαの演算(通常の空燃比フイードバツ
ク制御)を行わせるものとし、P8で応答劣化の
判定を禁止する。
If it is determined in P 6 that this operating condition is met, the process proceeds to P 9 and the calculation of α (sudden change air-fuel ratio control) shown in the upper part of Fig. 4 is performed.
1 0 allows judgment of response deterioration. P6
If the operating conditions are not met, the process proceeds to P7 , where the calculation of α (normal air-fuel ratio feedback control) shown in the upper part of FIG. 3 is performed, and the determination of response deterioration is prohibited at P8 .

このように、応答劣化の判定を行わせる運転条
件を限定することで、空燃比を急変させることに
なる判定がたまにしか行なわれないので、運転性
に与える悪影響を最低限に抑えることができる。
In this way, by limiting the operating conditions under which the determination of response deterioration is made, a determination that would cause a sudden change in the air-fuel ratio is made only occasionally, so that the negative impact on drivability can be minimized.

実施例では排気行程初めからセンサ出力がS/
Lを横切るまでの経過時間測定値(Td)で説明
したが、その間に経過するクランク角を測定する
ようにしても構わない。ただし、この場合には、
経過クランク角測定値と比較させる基準値もクラ
ンク角の単位とする。
In the example, the sensor output is S/ from the beginning of the exhaust stroke.
Although the description has been made using the measured value (Td) of the elapsed time until crossing L, it is also possible to measure the crank angle that elapses during that time. However, in this case,
The reference value to be compared with the elapsed crank angle measurement value is also in the unit of crank angle.

なお、実施例は応答遅れ時間(TD)と基準時
間(TR)の比較により酸素センサの応答劣化を
判定するものであるが、その差に応じてフイード
バツク補正量(比例分や積分分)等を調節するこ
とによつて平均の空燃比を理論空燃比に維持させ
ることが可能である。
In addition, in the embodiment, the response deterioration of the oxygen sensor is determined by comparing the response delay time (T D ) and the reference time (T R ), and the feedback correction amount (proportional or integral) is determined according to the difference. It is possible to maintain the average air-fuel ratio at the stoichiometric air-fuel ratio by adjusting the following.

(考案の効果) この考案は、1個だけの空燃比センサを設ける
一方で、センサ出力がスライスレベルを横切つた
直後に作用させる比例分を特別に大きくして燃料
補正を行い、この大きな比例分による燃料補正に
て燃焼したガスがシリンダから排気されてより前
記センサ出力がスライスレベルを横切るまでの経
過時間または経過クランク角を測定し、この測定
値と予め定めた基準値との比較により前記センサ
に応答劣化が生じているかどうかを判定するよう
に構成したため、コストアツプとなることを抑制
しつつ、前記空燃比センサの応答劣化を精度良く
検出することができる。
(Effects of the invention) This invention, while providing only one air-fuel ratio sensor, performs fuel correction by specially increasing the proportional component that acts immediately after the sensor output crosses the slice level. The elapsed time or elapsed crank angle from when the burned gas is exhausted from the cylinder until the sensor output crosses the slice level is measured by fuel correction based on minutes, and by comparing this measured value with a predetermined reference value, Since it is configured to determine whether or not response deterioration has occurred in the sensor, it is possible to accurately detect response deterioration of the air-fuel ratio sensor while suppressing increase in cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの考案のクレーム対応図、第2図は
この考案を4気筒エンジンに適用した場合の一実
施例の制御系のシステム図、第3図は三元触媒シ
ステムにおける空燃比補正係数の変化特性を示す
波形図、第4図は前記実施例における空燃比補正
係数の変化特性を示す波形図、第5図はこの実施
例のコントロールユニツトの制御動作を説明する
ための流れ図、第6図はこの実施例の基準時間
TRの特性図、第7図はこの考案の他の実施例の
制御動作を説明するための流れ図である。 1……空燃比センサ、2……横切り判定手段、
3……比例分算出手段、4……空燃比フイードバ
ツク補正量算出手段、5……燃料噴射量決定手
段、7……比例分増大手段、8……測定手段、9
……応答劣化判定手段、21……排気ポート、2
2……排気通路、24……触媒コンバータ、25
……酸素センサ(空燃比センサ)、26……吸気
ポート、27……スロツトルバルブ、29……エ
アフローメータ、31……クランク角センサ、3
5……コントロールユニツト、36……燃料噴射
弁。
Fig. 1 is a complaint correspondence diagram of this invention, Fig. 2 is a system diagram of a control system of one embodiment when this invention is applied to a four-cylinder engine, and Fig. 3 is a diagram of the air-fuel ratio correction coefficient in a three-way catalyst system. FIG. 4 is a waveform diagram showing the change characteristics of the air-fuel ratio correction coefficient in the above embodiment. FIG. 5 is a flow chart for explaining the control operation of the control unit of this embodiment. is the reference time in this example
The characteristic diagram of T R , FIG. 7, is a flowchart for explaining the control operation of another embodiment of this invention. 1...Air-fuel ratio sensor, 2...Cross-crossing determination means,
3... Proportional component calculation means, 4... Air-fuel ratio feedback correction amount calculation means, 5... Fuel injection amount determining means, 7... Proportional component increasing means, 8... Measuring means, 9
...Response deterioration determination means, 21...Exhaust port, 2
2...Exhaust passage, 24...Catalytic converter, 25
... Oxygen sensor (air-fuel ratio sensor), 26 ... Intake port, 27 ... Throttle valve, 29 ... Air flow meter, 31 ... Crank angle sensor, 3
5...Control unit, 36...Fuel injection valve.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 排気中の空燃比に応じた出力をするセンサと、
このセンサ出力が理論空燃比相当のスライスレベ
ルを横切つたかどうかを判定する手段と、これが
判定されたときに空燃比をステツプ的に変化させ
る比例分を算出する手段と、この比例分を含んで
空燃比のフイードバツク補正量を算出する手段
と、この補正量にて運転条件に応じた基本噴射量
を補正してシリンダに供給すべき燃料噴射量を決
定する手段とを備えるエンジンの空燃比制御装置
において、前記比例分を特別に大きくする手段
と、この大きな比例分による燃料補正にて燃焼し
たガスがシリンダから排気されてより前記センサ
出力がスライスレベルを横切るまでの経過時間ま
たは経過クランク角を測定する手段と、この測定
値と予め定めた基準値との比較により前記センサ
に応答劣化が生じているかどうかを判定する手段
とを備えることを特徴とするエンジンの空燃比制
御装置。
A sensor that outputs an output according to the air-fuel ratio in the exhaust,
A means for determining whether the sensor output crosses a slice level corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, a means for calculating a proportional amount for changing the air-fuel ratio in steps when this is determined, and a means for calculating the proportional amount for changing the air-fuel ratio in steps. An air-fuel ratio control system for an engine, comprising means for calculating a feedback correction amount of an air-fuel ratio using the correction amount, and means for correcting a basic injection amount according to operating conditions using this correction amount to determine a fuel injection amount to be supplied to a cylinder. In the device, there is provided a means for making the proportional portion particularly large, and a fuel correction based on the large proportional portion to calculate the elapsed time or elapsed crank angle from when the burned gas is exhausted from the cylinder until the sensor output crosses the slice level. An air-fuel ratio control device for an engine, comprising: means for measuring; and means for determining whether response deterioration has occurred in the sensor by comparing the measured value with a predetermined reference value.
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