JPH06264726A - Catalyst deterioration diagnosing device of internal combustion engine - Google Patents

Catalyst deterioration diagnosing device of internal combustion engine

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JPH06264726A
JPH06264726A JP5049757A JP4975793A JPH06264726A JP H06264726 A JPH06264726 A JP H06264726A JP 5049757 A JP5049757 A JP 5049757A JP 4975793 A JP4975793 A JP 4975793A JP H06264726 A JPH06264726 A JP H06264726A
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JP
Japan
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diagnosis
catalyst
fuel ratio
air
sensor
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Yoichi Kishimoto
洋一 岸本
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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the reliability of deterioration diagnosis by providing air-fuel ratio sensors on the upstream side and the downstream side of a catalytic converter, performing the deterioration judgement on the basis of signals of the air-fuel ratio sensors when it is judged that an engine meets the diagnosis conditions, and raising the exhaust gas temperature through the process of forcibly delaying the ignition time. CONSTITUTION:A catalytic converter 17 is interposed in an air exhaust passage 13, and O2 sensors 18, 19 are provided as air-fuel ratio sensors on the upstream side and the downstream side so as to input signals into a control unit 23. The control unit 23 performs the catalyst deterioration diagnosis from output signals of the O2 sensors 18, 19 after judging the fact that the fixed diagnosis conditions are met from a water temperature sensor 11, a crank angle sensor 21, a car speed sensor 22, etc. At this time, the exhaust temperature is raised by delaying the injection amount control of a fuel injection valve 14 and delaying the ignition time later than the optimum ignition time. Thus, the temperature of the catalytic converter 17 can be kept high, and the reliability of the diagnosis is enhanced without decreasing the opportunity and the frequency of the catalyst deterioration diagnosis.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、触媒コンバータの上
流側と下流側とに配設された空燃比センサを利用して、
触媒の劣化状態を診断するようにした内燃機関の触媒劣
化診断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention utilizes air-fuel ratio sensors arranged upstream and downstream of a catalytic converter,
The present invention relates to a catalyst deterioration diagnosing device for an internal combustion engine which diagnoses a catalyst deterioration state.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関の触媒コンバータの上流側およ
び下流側にそれぞれ空燃比センサ例えばO2センサを配
設し、上流側O2センサの出力信号を主にして空燃比フ
ィードバック制御を実行するとともに、両センサの出力
信号の比較から触媒の劣化を診断するようにした装置
が、例えば特開昭63−97852号公報や特開昭63
−205441号公報に開示されている。
2. Description of the Related Art An air-fuel ratio sensor, for example, an O 2 sensor is provided on each of an upstream side and a downstream side of a catalytic converter of an internal combustion engine, and air-fuel ratio feedback control is executed mainly by using an output signal of the upstream side O 2 sensor. An apparatus for diagnosing deterioration of a catalyst based on comparison of output signals of both sensors is disclosed in, for example, JP-A-63-97852 or JP-A-63-952.
-205441 publication.

【0003】すなわち、空燃比フィードバック制御の実
行中には、主に上流側O2センサの出力信号に基づいて
例えば疑似的な比例積分制御により燃料供給量が制御さ
れるので、上流側O2センサの出力信号は図7の(a)
に示すように、周期的にリッチ,リーンの反転を繰り返
す。これに対し、触媒コンバータの下流側では、触媒の
2ストレージ能力により残存酸素濃度の変動が非常に
緩やかなものとなるので、下流側O2センサの出力信号
としては、図7の(b)に示すように、上流側O2セン
サに比べて変動幅が小さく、かつ周期が長くなる。
[0003] That is, during execution of the air-fuel ratio feedback control, the fuel supply amount is controlled mainly by example pseudo proportional integral control based on the output signal of the upstream O 2 sensor, the upstream O 2 sensor The output signal of is (a) in FIG.
As shown in, the inversion of rich and lean is repeated periodically. On the other hand, on the downstream side of the catalytic converter, the fluctuation of the residual oxygen concentration becomes very gentle due to the O 2 storage capacity of the catalyst, so the output signal of the downstream O 2 sensor is as shown in FIG. As shown in, the fluctuation range is smaller and the cycle is longer than that of the upstream O 2 sensor.

【0004】しかし、触媒コンバータにおける触媒が劣
化してくると、O2ストレージ能力の低下により、触媒
コンバータ上流側と下流側とで酸素濃度がそれほど変わ
らなくなり、その結果、下流側O2センサの出力信号
は、図7の(c)に示すように、上流側O2センサの出
力に近似した周期で反転を繰り返すようになり、かつそ
の変動幅も大きくなってくる。
However, when the catalyst in the catalytic converter deteriorates, the oxygen concentration does not change much between the upstream side and the downstream side of the catalytic converter due to the decrease in the O 2 storage capacity, and as a result, the output of the downstream O 2 sensor. As shown in (c) of FIG. 7, the signal repeats inversion at a cycle close to the output of the upstream O 2 sensor, and its fluctuation range becomes large.

【0005】従って、上記公報に記載の装置では、上流
側O2センサのリッチ,リーンの反転周期T1と下流側
2センサのリッチ,リーンの反転周期T2との比(T
1/T2)を求め、この比が所定値以上となった時に、
触媒が劣化したものと判定するようにしている。
Accordingly, in the apparatus described in the above publication, the ratio of the upstream O 2 sensor rich and lean inversion period T1 downstream O 2 sensor rich and lean inversion period T2 (T
1 / T2) is obtained, and when this ratio is equal to or greater than a predetermined value,
It is determined that the catalyst has deteriorated.

【0006】このような触媒の劣化診断は、一般に、機
関回転数や負荷等の運転条件や冷却水温等が所定の診断
条件を満たす場合に限って行われるようになっている。
Such catalyst deterioration diagnosis is generally carried out only when operating conditions such as engine speed and load, cooling water temperature and the like satisfy predetermined diagnosis conditions.

【0007】尚、下流側O2センサの出力信号は、上述
した触媒劣化診断のほかに、上流側O2センサの出力信
号に基づく空燃比フィードバック制御の全体的な空燃比
の偏りの学習補正等にも用いられるのが一般的である。
The output signal of the downstream O 2 sensor is not only the above-described catalyst deterioration diagnosis but also learning correction of the deviation of the overall air-fuel ratio of the air-fuel ratio feedback control based on the output signal of the upstream O 2 sensor. It is also commonly used for.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】触媒のO2ストレージ
能力は、触媒の温度に大きく左右され、特に触媒活性化
温度以下の低温状態では、O2ストレージ能力が非常に
低い。つまり、触媒温度が低い状態で上述した触媒劣化
診断が実行されると、触媒の転化性能が残存していても
劣化と誤判定されることがある。従って、このような低
温状態での誤判定を防止するためには、高速高負荷運転
がある程度の期間継続したことなどを条件として、診断
時に触媒が確実に高温状態となっているようにする必要
がある。しかしながら、このように触媒劣化診断を行う
診断条件を厳しく設定すると、実際に診断条件が成立す
る頻度が非常に少なくなってしまい、例えば一回の走行
の間に触媒劣化診断を実行し得る可能性が低くなってし
まう。
The O 2 storage capacity of the catalyst is greatly influenced by the temperature of the catalyst, and especially at low temperatures below the catalyst activation temperature, the O 2 storage capacity is very low. That is, when the catalyst deterioration diagnosis described above is executed in the state where the catalyst temperature is low, the deterioration may be erroneously determined as the deterioration even if the conversion performance of the catalyst remains. Therefore, in order to prevent such an erroneous determination in the low temperature state, it is necessary to make sure that the catalyst is in the high temperature state at the time of diagnosis under the condition that the high-speed and high-load operation is continued for a certain period of time. There is. However, if the diagnostic condition for performing the catalyst deterioration diagnosis is set to be strict as described above, the frequency at which the diagnostic condition is actually satisfied becomes extremely low. For example, the catalyst deterioration diagnosis may be executed during one run. Will be low.

【0009】逆に、触媒劣化診断が比較的頻繁に実行さ
れるように診断条件を緩く設定すると、外気温などの条
件によっては触媒温度が十分な温度となっておらずに誤
判定を生じる虞れがある。
On the other hand, if the diagnostic conditions are set so that the catalyst deterioration diagnosis is executed relatively frequently, the catalyst temperature may not be sufficient depending on the conditions such as the outside air temperature, resulting in erroneous determination. There is

【0010】すなわち、短時間の走行の間に触媒劣化診
断を確実に実行することと誤判定防止との両立を図るこ
とが困難であった。
That is, it has been difficult to achieve both reliable diagnosis of catalyst deterioration and prevention of erroneous determination while traveling for a short time.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】そこで、この発明では、
触媒劣化診断に際して内燃機関の点火時期を遅角させる
ことで排気温度を高め、触媒温度を確実に活性化温度以
上に保ち得るようにした。すなわち、この発明に係る内
燃機関の触媒劣化診断装置は、図1に示すように、排気
通路に介装された触媒コンバータの上流側に配設された
上流側空燃比センサ1と、触媒コンバータの下流側に配
設された下流側空燃比センサ2と、内燃機関の種々の条
件が所定の診断条件を満たしているか否かを判別する診
断条件判別手段3と、この診断条件成立時に、上記上流
側空燃比センサ1の出力信号と下流側空燃比センサ2の
出力信号とを用いて触媒の劣化を診断する診断手段4
と、内燃機関の点火時期を機関運転条件に基づいて設定
する点火時期制御手段5と、上記の触媒劣化診断に際し
て上記点火時期を強制的に遅角させる遅角補正手段6と
を備えたことを特徴としている。
Therefore, according to the present invention,
When diagnosing the catalyst deterioration, the exhaust temperature is raised by retarding the ignition timing of the internal combustion engine so that the catalyst temperature can be reliably maintained above the activation temperature. That is, as shown in FIG. 1, an internal combustion engine catalyst deterioration diagnosing device according to the present invention includes an upstream air-fuel ratio sensor 1 arranged upstream of a catalytic converter interposed in an exhaust passage, and a catalytic converter. The downstream side air-fuel ratio sensor 2 arranged on the downstream side, a diagnostic condition determining means 3 for determining whether various conditions of the internal combustion engine satisfy predetermined diagnostic conditions, and the upstream side when the diagnostic conditions are satisfied. Diagnostic means 4 for diagnosing catalyst deterioration using the output signal of the side air-fuel ratio sensor 1 and the output signal of the downstream side air-fuel ratio sensor 2.
And an ignition timing control means 5 for setting the ignition timing of the internal combustion engine based on engine operating conditions, and a retard correction means 6 for forcibly retarding the ignition timing in the catalyst deterioration diagnosis. It has a feature.

【0012】[0012]

【作用】触媒劣化診断を行っていない通常の運転時に
は、内燃機関の点火時期は点火時期制御手段5によって
機関運転条件に応じた最適値に制御される。
In normal operation without catalyst deterioration diagnosis, the ignition timing of the internal combustion engine is controlled by the ignition timing control means 5 to an optimum value according to the engine operating conditions.

【0013】機関運転中に、機関の運転領域や冷却水温
等の種々の条件が所定の診断条件を満たしていると診断
条件判別手段3により判別されると、診断手段4による
触媒劣化診断が実行される。これは、例えば空燃比フィ
ードバック制御に伴う上流側空燃比センサ1の出力信号
の反転周期と下流側空燃比センサ2の出力信号の反転周
期との比較などにより診断される。そして、この触媒劣
化診断に際しては、遅角補正手段6により点火時期が最
適点火時期よりも強制的に遅角補正される。この点火時
期の遅角に伴い排気温度が上昇し、触媒コンバータの温
度が高く保たれる。
During the engine operation, when the diagnostic condition determining means 3 determines that various conditions such as the operating region of the engine and the cooling water temperature satisfy predetermined diagnostic conditions, the diagnostic means 4 executes the catalyst deterioration diagnosis. To be done. This is diagnosed, for example, by comparing the inversion cycle of the output signal of the upstream side air-fuel ratio sensor 1 with the inversion cycle of the output signal of the downstream side air-fuel ratio sensor 2 accompanying the air-fuel ratio feedback control. Then, in this catalyst deterioration diagnosis, the ignition timing correction unit 6 forcibly corrects the ignition timing from the optimum ignition timing. The exhaust gas temperature rises as the ignition timing is retarded, and the temperature of the catalytic converter is kept high.

【0014】[0014]

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0015】図2は、この発明の一実施例の機械的構成
を示す構成説明図であって、11は内燃機関、12はそ
の吸気通路、13は排気通路を示している。上記吸気通
路12には、各吸気ポートへ向けて燃料を供給する燃料
噴射弁14が気筒毎に配設されているとともに、上流側
の集合部にスロットル弁15が介装されており、かつそ
の上流側に、吸入空気量を検出する例えば熱線式のエア
フロメータ16が配設されている。
FIG. 2 is a structural explanatory view showing a mechanical structure of an embodiment of the present invention, in which 11 is an internal combustion engine, 12 is an intake passage thereof, and 13 is an exhaust passage. In the intake passage 12, a fuel injection valve 14 for supplying fuel to each intake port is provided for each cylinder, and a throttle valve 15 is provided at an upstream collecting portion, and On the upstream side, for example, a hot wire type air flow meter 16 for detecting the intake air amount is provided.

【0016】上記排気通路13には、例えば三元触媒を
用いた触媒コンバータ17が介装されているとともに、
該触媒コンバータ17よりも上流位置に上流側O2セン
サ18が、下流位置に下流側O2センサ19がそれぞれ
配設されている。この空燃比センサとしてのO2センサ
18,19は、排気中の残存酸素濃度に応じた起電力を
発生するもので、特に、理論空燃比を境に起電力がステ
ップ状に急変する特性を有している。
A catalytic converter 17 using, for example, a three-way catalyst is provided in the exhaust passage 13, and
An upstream O 2 sensor 18 is provided at a position upstream of the catalytic converter 17, and a downstream O 2 sensor 19 is provided at a downstream position. The O 2 sensors 18 and 19 as the air-fuel ratio sensors generate an electromotive force according to the residual oxygen concentration in the exhaust gas, and have a characteristic that the electromotive force suddenly changes stepwise at the theoretical air-fuel ratio. is doing.

【0017】また、20は内燃機関11の冷却水温を検
出する水温センサ、21は機関回転数を検出するために
設けられた所定クランク角毎にパルス信号を発するクラ
ンク角センサ、22は車速センサをそれぞれ示してい
る。
Further, 20 is a water temperature sensor for detecting the cooling water temperature of the internal combustion engine 11, 21 is a crank angle sensor for outputting a pulse signal for each predetermined crank angle provided for detecting the engine speed, and 22 is a vehicle speed sensor. Shown respectively.

【0018】上述した各種センサの検出信号が入力され
るコントロールユニット23は、いわゆるマイクロコン
ピュータシステムを用いたもので、O2センサ18,1
9に基づく燃料噴射弁14の噴射量制御つまりフィード
バック制御方式による空燃比制御を実行するとともに、
図示せぬ点火プラグの点火時期を機関運転条件に応じて
制御している。また、後述するような触媒の劣化診断を
行い、所定レベル以上の劣化と判定した場合には、警告
灯24を点灯させるようになっている。
The control unit 23 detects signals of various sensors described above is input, one using a so-called microcomputer systems, O 2 sensor 18, 1
9 based on the injection amount control of the fuel injection valve 14, that is, the air-fuel ratio control by the feedback control method, and
The ignition timing of a spark plug (not shown) is controlled according to engine operating conditions. Further, the deterioration diagnosis of the catalyst as will be described later is performed, and when it is determined that the deterioration is equal to or higher than a predetermined level, the warning lamp 24 is turned on.

【0019】次に、上記実施例における作用について説
明する。
Next, the operation of the above embodiment will be described.

【0020】先ず、空燃比制御の概略を説明する。この
空燃比制御は、エアフロメータ16が検出した吸入空気
量Qとクランク角センサ21が検出した機関回転数Nと
から基本パルス幅Tp(基本噴射量)を、 Tp=(Q/N)×k(但しkは定数) として演算し、かつこれに種々の増量補正やフィードバ
ック補正を加えて燃料噴射弁14の駆動パルス幅Ti
(噴射量)を決定するのであり、具体的には次式によっ
てパルス幅Tiが求められる。
First, the outline of the air-fuel ratio control will be described. In this air-fuel ratio control, the basic pulse width Tp (basic injection amount) is calculated from the intake air amount Q detected by the air flow meter 16 and the engine speed N detected by the crank angle sensor 21 as follows: Tp = (Q / N) × k (However, k is a constant), and various increase corrections and feedback corrections are added to this, and the drive pulse width Ti of the fuel injection valve 14 is calculated.
(Injection amount) is determined, and specifically, the pulse width Ti is obtained by the following equation.

【0021】Ti=Tp×COEF×α+Ts ここでCOEFは各種増量補正係数であり、例えば水温
に応じた水温増量補正、高速高負荷時の空燃比補正など
からなる。Tsは、燃料噴射弁14の無効時間を補償す
るようにバッテリ電圧に応じて付加される電圧補正係数
である。
Ti = Tp × COEF × α + Ts Here, COEF is various amount increase correction coefficients, and includes, for example, water temperature increase correction according to water temperature and air-fuel ratio correction at high speed and high load. Ts is a voltage correction coefficient added according to the battery voltage so as to compensate the dead time of the fuel injection valve 14.

【0022】また、αは主に上流側O2センサ18の検
出信号に基づいて演算されるフィードバック補正係数で
ある。すなわち、上流側O2センサ18の出力信号を所
定のスライスレベル(理論空燃比に対応する)と比較
し、かつそのリーン側およびリッチ側への反転に基づく
疑似的な比例積分制御によって求められる値で、1以上
であればリッチ側へ、1以下であればリーン側へ空燃比
が制御される。従って、この比例積分制御の結果、上流
側O2センサ18の出力信号は、図7の(a)に示すよ
うに1〜2Hz程度の周期で変化することになる。
Further, α is a feedback correction coefficient which is calculated mainly based on the detection signal of the upstream O 2 sensor 18. That is, a value obtained by comparing the output signal of the upstream O 2 sensor 18 with a predetermined slice level (corresponding to the theoretical air-fuel ratio) and quasi proportional integral control based on the inversion of the lean side and the rich side. If it is 1 or more, the air-fuel ratio is controlled to the rich side, and if it is 1 or less, the air-fuel ratio is controlled to the lean side. Therefore, as a result of this proportional-plus-integral control, the output signal of the upstream O 2 sensor 18 changes at a cycle of about 1 to 2 Hz as shown in FIG.

【0023】一方、下流側O2センサ19の出力信号
は、後述する触媒の劣化診断のほかに、上流側O2セン
サ18によるフィードバック制御の全体的な片寄りの補
正のために用いられる。すなわち、下流側O2センサ1
9の出力信号についても、そのリッチ,リーンの反転に
基づいて同様に疑似的な比例積分制御がなされ、第2補
正係数αiが求められる。そして、この第2補正係数α
iを用いて、前述したフィードバック補正係数αの比例
積分制御における比例分を学習補正するのである。尚、
この結果、下流側O2センサ19の出力信号は、触媒が
劣化していない限りは、図7の(b)に示すように比較
的長い周期でもってリッチ,リーンの反転を繰り返すよ
うになる。
On the other hand, the output signal of the downstream O 2 sensor 19 is used not only for diagnosing the deterioration of the catalyst which will be described later, but also for correcting the overall deviation of the feedback control by the upstream O 2 sensor 18. That is, the downstream O 2 sensor 1
The output signal of 9 is also subjected to pseudo proportional-plus-integral control based on the rich / lean inversion, and the second correction coefficient αi is obtained. Then, the second correction coefficient α
i is used to learn and correct the proportional amount of the above-described feedback correction coefficient α in the proportional-plus-integral control. still,
As a result, the output signal of the downstream O 2 sensor 19 repeats rich / lean inversion with a relatively long cycle as shown in FIG. 7B unless the catalyst is deteriorated.

【0024】一方、内燃機関11の点火時期は、機関回
転数Nと基本噴射量Tpとをパラメータとする点火進角
値マップに基づいて逐次設定される。
On the other hand, the ignition timing of the internal combustion engine 11 is sequentially set based on an ignition advance value map having the engine speed N and the basic injection amount Tp as parameters.

【0025】次に、図3〜図5のフローチャートに基づ
いて触媒の劣化診断について説明する。尚、各フローチ
ャートに示すルーチンは、それぞれ所定期間毎に繰り返
し実行される。
Next, the deterioration diagnosis of the catalyst will be described with reference to the flow charts of FIGS. The routines shown in the flowcharts are repeatedly executed at predetermined intervals.

【0026】図3は、触媒劣化診断全体の流れを示すメ
インフローチャートであって、先ず、ステップ1(図で
はS1等と略記する)では、触媒劣化診断が終了してい
るか否かを診断終了フラグに基づいて判定する。尚、こ
の診断終了フラグは、内燃機関11の運転終了時、つま
りキーオフ時にリセットされる。診断が完了していない
状態、つまり診断終了フラグが0であれば、ステップ2
以降へ進み、内燃機関11の種々の条件が所定の診断条
件を満たしているか否かを順次判別する。診断条件は、
診断の前提となる条件を規定した診断許可条件と、診断
を実行する運転領域を規定した診断領域条件とに大別さ
れ、ステップ2〜ステップ4が診断許可条件に、ステッ
プ5〜ステップ7が診断領域条件にそれぞれ該当する。
具体的には、ステップ2では、各センサ、つまり上流側
2センサ18、下流側O2センサ19、水温センサ2
0、クランク角センサ21および車速センサ22の総て
が正常であるか否かを判別する。次に、ステップ3で
は、水温センサ22で検出された水温TWが所定値以上
であるか否かを判別する。そして、ステップ4では、後
述する触媒温度ポイントPが所定値以上であるか否かを
判別する。
FIG. 3 is a main flow chart showing the overall flow of the catalyst deterioration diagnosis. First, in step 1 (abbreviated as S1 etc. in the figure), a diagnosis completion flag indicating whether or not the catalyst deterioration diagnosis has been completed. It judges based on. The diagnosis end flag is reset when the operation of the internal combustion engine 11 is completed, that is, when the key is turned off. If the diagnosis is not completed, that is, if the diagnosis end flag is 0, step 2
Subsequently, it is sequentially determined whether or not various conditions of the internal combustion engine 11 satisfy predetermined diagnostic conditions. The diagnostic condition is
It is roughly divided into a diagnosis permission condition that defines conditions that are prerequisites for diagnosis and a diagnosis region condition that defines an operation region in which diagnosis is performed. Steps 2 to 4 are diagnostic permission conditions, and steps 5 to 7 are diagnostics. It corresponds to each area condition.
Specifically, in step 2, each sensor, that is, the upstream O 2 sensor 18, the downstream O 2 sensor 19, the water temperature sensor 2
0, crank angle sensor 21, and vehicle speed sensor 22 are all normal. Next, in step 3, it is determined whether or not the water temperature TW detected by the water temperature sensor 22 is equal to or higher than a predetermined value. Then, in step 4, it is determined whether or not the catalyst temperature point P described later is equal to or higher than a predetermined value.

【0027】更に、ステップ5ではそのときの機関回転
数Nが所定値以上であるか否か、ステップ6では負荷
(例えば基本噴射量Tp)が所定値以上であるか否か、
ステップ7では車速が所定範囲内であるか否かをそれぞ
れ判別する。これらの各条件がいずれか1つでもNOの
場合は、触媒劣化診断は行わない。そして、総ての条件
を満たす場合にのみステップ8へ進み、触媒劣化診断を
実行する。
Further, in step 5, whether the engine speed N at that time is greater than or equal to a predetermined value, and in step 6, whether the load (for example, basic injection amount Tp) is greater than or equal to a predetermined value,
In step 7, it is determined whether or not the vehicle speed is within a predetermined range. If any one of these conditions is NO, the catalyst deterioration diagnosis is not performed. Then, only when all the conditions are satisfied, the process proceeds to step 8 and the catalyst deterioration diagnosis is executed.

【0028】上記ステップ4における触媒温度ポイント
Pは、触媒温度を推定するための指標となるもので、図
4に示すサブルーチンによって逐次求められる。
The catalyst temperature point P in step 4 serves as an index for estimating the catalyst temperature and is sequentially obtained by the subroutine shown in FIG.

【0029】すなわち、機関回転数Nが所定値N1以上
(ステップ21)でかつ負荷に相当する基本噴射量Tp
が所定値Tp1以上(ステップ22)である場合には、
ステップ23へ進み、触媒温度ポイントPをインクリメ
ントする。またそれ以外の領域であれば、ステップ24
へ進み、触媒温度ポイントPをデクリメントする。これ
は、排気の通流により触媒コンバータ17が加熱される
か冷却されるかを考慮したもので、図6に示すように、
排気による加熱効果を期待できる高速高負荷側の領域を
触媒温度ポイントPの加算領域とし、逆に排気の通流に
より触媒コンバータ17が冷却される可能性のある低速
側の領域および低負荷側の領域を触媒温度ポイントPの
減算領域としてある。従って、この触媒温度ポイントP
の加減算を常時繰り返すことにより、その時の触媒温度
を概ね推定することができるのである。
That is, the basic injection amount Tp corresponding to the load when the engine speed N is the predetermined value N1 or more (step 21).
Is greater than or equal to the predetermined value Tp1 (step 22),
In step 23, the catalyst temperature point P is incremented. If the area is other than that, step 24
And the catalyst temperature point P is decremented. This considers whether the catalytic converter 17 is heated or cooled by the flow of exhaust gas, and as shown in FIG.
An area on the high speed and high load side where the heating effect by the exhaust gas can be expected is set as an addition area of the catalyst temperature point P, and conversely, a low speed side area and a low load side area where the catalytic converter 17 may be cooled by the exhaust gas flow. The area is used as a subtraction area of the catalyst temperature point P. Therefore, this catalyst temperature point P
By constantly repeating addition and subtraction of, the catalyst temperature at that time can be roughly estimated.

【0030】ステップ8の触媒劣化診断としては、種々
の方式があるが、例えば、図7に示したように、上流側
2センサ18の出力信号のリッチ,リーンの反転周期
T1と下流側O2センサ19の出力信号のリッチ,リー
ンの反転周期T2との比(T2/T1)を適宜な期間内
で求め、これをO2ストレージ能力を示す値として用い
るようにしている。
There are various methods for diagnosing the catalyst deterioration in step 8, but, for example, as shown in FIG. 7, the rich / lean inversion period T1 of the output signal of the upstream O 2 sensor 18 and the downstream O 2 are detected. The ratio (T2 / T1) of the rich / lean inversion period T2 of the output signal of the 2 sensor 19 is obtained within an appropriate period, and this is used as a value indicating the O 2 storage capacity.

【0031】そして、ステップ9で、上述した反転周期
の比の算出が終了したら、ステップ10へ進み、検出し
たO2ストレージ能力が所定値以上あるか否かを判定す
る。具体的には、上述した反転周期の比が所定値以上で
あるか否かを判定する。ここで、O2ストレージ能力が
所定値以上であれば、ステップ11へ進み、触媒が正常
であると判定し、かつステップ17で診断終了フラグを
セットするとともに、後述する点火時期リタードフラグ
をクリアして一連の処理を終了する。
When the calculation of the ratio of the inversion period is completed in step 9, the process proceeds to step 10 and it is determined whether or not the detected O 2 storage capacity is equal to or more than a predetermined value. Specifically, it is determined whether or not the ratio of the inversion period described above is equal to or greater than a predetermined value. Here, if the O 2 storage capacity is equal to or greater than the predetermined value, the process proceeds to step 11, it is determined that the catalyst is normal, and the diagnosis end flag is set in step 17, and the ignition timing retard flag described later is cleared. Then, a series of processing is ended.

【0032】一方、ステップ10で、O2ストレージ能
力が所定値より低いと判定した場合には、ステップ12
へ進み、前回測定されたO2ストレージ能力の値と比較
して、所定値以上低下しているか否かを判定する。ここ
で、NOである場合には、ステップ13へ進み触媒が劣
化しているものと判定し、警告灯24を点灯する。
On the other hand, when it is determined in step 10 that the O 2 storage capacity is lower than the predetermined value, step 12
Then, the process proceeds to step S23 and compares with the value of the O 2 storage capacity measured last time to determine whether or not the value has decreased by a predetermined value or more. Here, in the case of NO, the routine proceeds to step 13, where it is judged that the catalyst has deteriorated, and the warning lamp 24 is turned on.

【0033】ステップ12で、O2ストレージ能力の値
が前回の値に比較して急激に低下している場合は、経時
的な劣化ではなく測定時の触媒温度が十分でなかった可
能性が高いので、ステップ14,15へ進み、点火時期
リタードフラグをセットする。そして、ステップ16
で、前述した触媒温度ポイントPをクリアした後に、一
連の触媒劣化診断を再度実行する。
In step 12, when the value of the O 2 storage capacity is sharply decreased as compared with the previous value, it is highly possible that the catalyst temperature at the time of measurement was not sufficient, not deterioration over time. Therefore, the routine proceeds to steps 14 and 15, and the ignition timing retard flag is set. And step 16
Then, after clearing the catalyst temperature point P described above, a series of catalyst deterioration diagnosis is executed again.

【0034】図5は、点火時期制御のサブルーチンを示
しており、ステップ31で、前述したように点火進角値
マップから機関回転数Nおよび基本噴射量Tpに応じた
点火時期が求められる。そして、点火時期リタードフラ
グがクリアされている状態では、ステップ31で求めた
点火時期がそのまま用いられる。これに対し、点火時期
リタードフラグが1にセットされていれば、ステップ3
2からステップ33へ進み、所定クランク角だけ点火時
期を強制的に遅角補正する。
FIG. 5 shows an ignition timing control subroutine. In step 31, the ignition timing corresponding to the engine speed N and the basic injection amount Tp is obtained from the ignition advance value map as described above. Then, when the ignition timing retard flag is cleared, the ignition timing obtained in step 31 is used as it is. On the other hand, if the ignition timing retard flag is set to 1, step 3
From 2 to step 33, the ignition timing is forcibly retarded by a predetermined crank angle.

【0035】従って、ステップ15,16を経て再度触
媒劣化診断を行う際には、点火時期が遅角した状態で運
転されるため、排気温度が上昇し、触媒コンバータ17
を積極的に加熱することができる。特に、ステップ16
で触媒温度ポイントPを一旦クリアすることにより、図
4に示すサブルーチンによって再び触媒温度ポイントが
所定値に達するまで触媒劣化診断の実行を待つ形となる
が、図6に示した加算領域および減算領域が同一であっ
ても、各領域における排気温度が点火時期の遅角により
上昇しているため、触媒温度ポイントPが所定値に達し
た段階(ステップ4)では、確実に触媒活性化温度以上
となる。
Therefore, when the catalyst deterioration diagnosis is performed again through steps 15 and 16, since the operation is performed with the ignition timing retarded, the exhaust gas temperature rises and the catalytic converter 17
Can be actively heated. In particular, step 16
By once clearing the catalyst temperature point P, the execution of the catalyst deterioration diagnosis is waited until the catalyst temperature point reaches the predetermined value again by the subroutine shown in FIG. 4, but the addition area and the subtraction area shown in FIG. However, since the exhaust gas temperature in each region is increased due to the retard of the ignition timing, at the stage (step 4) when the catalyst temperature point P reaches a predetermined value, the temperature is definitely higher than the catalyst activation temperature. Become.

【0036】従って、この再度実行される触媒劣化診断
においては、触媒温度が低いことによる誤診断の虞れは
なく、劣化しているか否かを確実に判定できる。すなわ
ち、このように触媒温度を高めた状態でO2ストレージ
能力が所定値以上に得られれば(ステップ10)、触媒
は劣化していないものと判定する(ステップ11)。ま
た、このように触媒温度を高めた状態でも、O2ストレ
ージ能力が所定値以下であれば、ステップ12,14を
経てステップ13へ進み、触媒が劣化しているものと判
定する。
Therefore, in the catalyst deterioration diagnosis to be executed again, there is no risk of erroneous diagnosis due to the low catalyst temperature, and it can be surely judged whether the deterioration has occurred. That is, if the O 2 storage capacity is equal to or higher than the predetermined value with the catalyst temperature thus raised (step 10), it is determined that the catalyst has not deteriorated (step 11). Even if the catalyst temperature is raised in this way, if the O 2 storage capacity is not more than the predetermined value, the process proceeds to step 13 through steps 12 and 14, and it is determined that the catalyst has deteriorated.

【0037】尚、ステップ17で点火時期リタードフラ
グがクリアされることにより、点火時期の強制的な遅角
は解除され、最適点火時期の制御へ復帰する。
By clearing the ignition timing retard flag in step 17, the forced retardation of the ignition timing is released, and the control returns to the optimum ignition timing control.

【0038】このように上記実施例では、最初の診断時
に触媒劣化の疑いがある場合に、点火時期を強制的に遅
角させ、触媒コンバータ17を積極的に加熱した後に診
断を再度実行するので、誤判定が確実に防止される。ま
た、この場合でも、触媒温度ポイントP自体は通常の条
件で判別されるため、診断の機会が減少することはな
く、通常の走行の間に確実に触媒劣化診断を行うことが
できる。
As described above, in the above embodiment, when the catalyst is suspected to be deteriorated at the time of the first diagnosis, the ignition timing is forcibly retarded, the catalytic converter 17 is actively heated, and then the diagnosis is executed again. The erroneous determination is surely prevented. Even in this case, since the catalyst temperature point P itself is determined under normal conditions, the chance of diagnosis does not decrease, and the catalyst deterioration diagnosis can be reliably performed during normal traveling.

【0039】また、上記実施例では、点火時期の強制的
な遅角を伴う診断に先立って通常の点火時期のもとで診
断を行い、O2ストレージ能力が十分である場合には、
その時点で診断を確定するようにしているので、点火時
期の遅角に伴う燃費の悪化等を最小限のものにすること
ができる。
In the above embodiment, the diagnosis is performed under the normal ignition timing prior to the diagnosis accompanied by the forced retardation of the ignition timing, and when the O 2 storage capacity is sufficient,
Since the diagnosis is settled at that time, it is possible to minimize the deterioration of the fuel consumption due to the retard of the ignition timing.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る内燃機関の触媒劣化診断装置によれば、点火時期
の遅角に伴う排気温度の上昇によって触媒コンバータを
積極的に加熱することができ、触媒温度が低温な状態で
の誤診断を防止できる。特に、運転領域等の診断条件を
過度に厳しく設定せずに触媒温度を高めることができる
ため、触媒劣化診断の機会,頻度を低減させずに劣化診
断の信頼性を高めることができる。
As is apparent from the above description, according to the catalyst deterioration diagnosing device for an internal combustion engine according to the present invention, the catalytic converter is positively heated by the rise in exhaust temperature due to the ignition timing retard. It is possible to prevent erroneous diagnosis when the catalyst temperature is low. In particular, since the catalyst temperature can be increased without excessively strict diagnosis conditions such as the operating region, the reliability of the deterioration diagnosis can be improved without reducing the opportunity and frequency of the catalyst deterioration diagnosis.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明に係る触媒劣化診断装置の構成を示す
クレーム対応図。
FIG. 1 is a claim correspondence diagram showing a configuration of a catalyst deterioration diagnosing device according to the present invention.

【図2】この発明の一実施例の機械的構成を示す構成説
明図。
FIG. 2 is a structural explanatory view showing a mechanical structure of an embodiment of the present invention.

【図3】触媒劣化診断の全体の流れを示すメインフロー
チャート。
FIG. 3 is a main flowchart showing the overall flow of catalyst deterioration diagnosis.

【図4】触媒温度ポイントPのカウント用のサブルーチ
ンを示すフローチャート。
FIG. 4 is a flowchart showing a subroutine for counting catalyst temperature points P.

【図5】点火時期の補正のサブルーチンを示すフローチ
ャート。
FIG. 5 is a flowchart showing a subroutine of ignition timing correction.

【図6】触媒温度ポイントPの加算領域および減算領域
を示す特性図。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing an addition region and a subtraction region of a catalyst temperature point P.

【図7】上流側O2センサおよび下流側O2センサの出力
信号を示す波形図。
FIG. 7 is a waveform diagram showing output signals of the upstream O 2 sensor and the downstream O 2 sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…上流側空燃比センサ 2…下流側空燃比センサ 3…診断条件判別手段 4…診断手段 5…点火時期制御手段 6…遅角補正手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Upstream side air-fuel ratio sensor 2 ... Downstream side air-fuel ratio sensor 3 ... Diagnostic condition determination means 4 ... Diagnostic means 5 ... Ignition timing control means 6 ... Delay angle correction means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気通路に介装された触媒コンバータの
上流側に配設された上流側空燃比センサと、 触媒コンバータの下流側に配設された下流側空燃比セン
サと、 内燃機関の種々の条件が所定の診断条件を満たしている
か否かを判別する診断条件判別手段と、 この診断条件成立時に、上記上流側空燃比センサの出力
信号と下流側空燃比センサの出力信号とを用いて触媒の
劣化を診断する診断手段と、 内燃機関の点火時期を機関運転条件に基づいて設定する
点火時期制御手段と、 上記の触媒劣化診断に際して上記点火時期を強制的に遅
角させる遅角補正手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化診断装
置。
1. An upstream air-fuel ratio sensor disposed upstream of a catalytic converter interposed in an exhaust passage, a downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of the catalytic converter, and various internal combustion engines. Diagnostic condition determining means for determining whether or not the condition of (1) satisfies a predetermined diagnostic condition, and when the diagnostic condition is satisfied, using the output signal of the upstream side air-fuel ratio sensor and the output signal of the downstream side air-fuel ratio sensor. Diagnosis means for diagnosing deterioration of the catalyst, ignition timing control means for setting ignition timing of the internal combustion engine based on engine operating conditions, and retard correction means for forcibly retarding the ignition timing in the catalyst deterioration diagnosis. A catalyst deterioration diagnosis device for an internal combustion engine, comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0754645A (en) * 1993-07-12 1995-02-28 Robert Bosch Gmbh Method and equipment for heating catalyst in exhaust gas system of internal combustion engine
JP2012012011A (en) * 2010-07-02 2012-01-19 Robert Bosch Gmbh Method of diagnosing and/or controlling at least one system of device

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