JPH10159630A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

エンジンの空燃比制御装置

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JPH10159630A
JPH10159630A JP8320075A JP32007596A JPH10159630A JP H10159630 A JPH10159630 A JP H10159630A JP 8320075 A JP8320075 A JP 8320075A JP 32007596 A JP32007596 A JP 32007596A JP H10159630 A JPH10159630 A JP H10159630A
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JP
Japan
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fuel ratio
catalyst
air
diagnosed
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JP8320075A
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English (en)
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Tatsuo Sato
立男 佐藤
Masayoshi Nishizawa
公良 西沢
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/007Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441Plural sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02Catalytic activity of catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒診断時に修正値のリニアライズ制御を行
っていても誤診断を防止する。 【解決手段】 触媒診断時に上流側空燃比センサ出力に
対する下流側空燃比センサ出力の反転回数比または反転
周期比と診断用スライスレベルとの比較により触媒に劣
化が生じたかどうかを判定手段35が判定する。設定手
段37では修正値の更新量を、下流側空燃比センサ出力
と更新量設定用スライスレベルの差に応じて設定し、こ
の更新量で修正値を更新手段38が更新し、この更新し
た修正値で基本制御定数を修正して制御定数を演算手段
39が演算する。この演算した制御定数を用いて上流側
空燃比センサ出力に基づく空燃比のフィードバック制御
をフィードバック制御手段40が行う。この場合に、触
媒の診断時には触媒の診断時でないときよりも更新量設
定用スライスレベルを設定手段41が小さく設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はエンジンの空燃比
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】排気管に設けた触媒(三元触媒)の上流
側だけでなく下流側にもO2センサを設け、上流側O2
ンサ出力に基づいて空燃比のフィードバック制御を行い
つつ両O2センサ出力を比較することで触媒の劣化を診
断し、さらにその空燃比フィードバック制御に使用する
制御定数を、下流側空燃比センサ出力に基づいて修正す
るようにした装置が提案されている(特開平6−944
28号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、空燃比フィ
ードバック制御の基本制御定数に対する修正値を更新す
る際の一制御当たりの更新量を、下流側O2センサ出力
と更新量設定用スライスレベルの差に応じて設定するも
のがある。
【0004】たとえば図9は、比例分(空燃比フィード
バック制御の基本制御定数の一つ)に対する修正値PH
OSの一制御当たりの更新量DPHOSの特性を示すも
ので、同図のように下流側O2センサ出力OSRRが更
新量設定用スライスレベルSLR1より大きく離れたと
きは大きな値のDPHOSを、また下流側O2センサ出
力OSRRが更新量設定用スライスレベルSLR1より
あまり離れないときは小さな値のDPHOSを与えるわ
けである。
【0005】このような修正値PHOSの設定(こうし
た設定の仕方をリニアライズ制御という場合がある)を
行うと、更新量DPHOSが一定値の場合よりもかえっ
て全体としての空燃比の振れ幅が小さくなるため、触媒
の劣化診断に用いる上流側O2センサ出力の所定期間の
反転回数nfに対する下流側O2センサ出力の同じ所定
期間の反転回数nrの比HZRATE(=nr/nf)
が大きくなってクライテリア(判定値のこと)に近づ
き、これにより触媒に劣化が生じたものと誤診断される
可能性があることがわかった。
【0006】これを、図2、図3を用いて説明すると、
更新量DPHOSが一定の場合の空燃比の動きは図2上
段に示したように、理論空燃比を中心にして大きく波打
つイメージであり、これに対して修正値PHOSのリニ
アライズ制御を行った場合は図2下段のように空燃比の
動きから波打ちがなくなるので、修正値PHOSのリニ
アライズ制御を行った場合のほうが更新量DPHOSが
一定の場合よりも空燃比の理論空燃比からのずれが小さ
くなる。一方、空燃比と反転回数比HZRATEとの関
係は、図3上段の左側のように、空燃比が理論空燃比か
らずれるほど、HZRATEが小さくなる。触媒の劣化
診断時は一定期間当たりの平均のHZRATEとクライ
テリアを比較することになるが、上記のように修正値P
HOSのリニアライズ制御を行った場合のほうが、更新
量DPHOSが一定の場合よりも空燃比の理論空燃比か
らのずれが小さい(理論空燃比近くにいる頻度が高い)
ことから、一定期間当たりの平均のHZRATEは、図
3上段の右側のように修正値PHOSのリニアライズ制
御を行った場合のほうが、更新量DPHOSが一定の場
合よりも大きくなる(つまりクライテリアからの差(余
裕)が小さくなる)。このため、更新量DPHOSが一
定の場合には、HZRATEに最大のばらつきがあると
きにもクライテリアを超えなかったものが、修正値PH
OSのリニアライズ制御を行った場合にはHZRATE
に最大のばらつきがあるときにクライテリアを超えてし
まい(図3上段の右側の破線参照)、誤診断が生じるこ
とになるのである。なお、図3において空燃比を「A/
F」で略記している。
【0007】そこで本発明は、触媒の診断時には触媒の
診断時でないときより更新量設定用スライスレベルを小
さくするかまたは大きくすることにより、触媒診断時に
修正値のリニアライズ制御を行っていても誤診断を防止
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、図13に
示すように、触媒の上流側と下流側の各空燃比センサ3
1、32と、前記触媒の診断時であるかどうかを判定す
る手段33と、この判定結果より前記触媒の診断時に前
記上流側空燃比センサ出力に対する前記下流側空燃比セ
ンサ出力の反転回数比または反転周期比を計測する手段
34と、この反転回数比または反転周期比と診断用スラ
イスレベルSLR2との比較により前記触媒に劣化を生
じたかどうかを判定する手段35と、空燃比フィードバ
ック制御の基本制御定数(たとえば比例分PL、PR、
積分分IL、IR、上流側空燃比センサと比較するスラ
イスレベルSLF等)を演算する手段36と、前記基本
制御定数に対する修正値の一制御当たりの更新量(たと
えば比例分修正値の更新量DPHOS)を、前記下流側
空燃比センサ出力と更新量設定用スライスレベルSLR
1の差に応じその差が大きくなるほど大きくなる値で設
定する手段37と、この更新量で前記基本制御定数に対
する修正値(たとえば比例分修正値PHOS)を更新す
る手段38と、この更新した修正値で前記基本制御定数
を修正して制御定数を演算する手段39と、この演算し
た制御定数を用いて前記上流側空燃比センサ出力に基づ
く空燃比のフィードバック制御を行う手段40とを備え
るエンジンの空燃比制御装置において、前記判定結果よ
り前記触媒の診断時には前記触媒の診断時でないときよ
りも前記更新量設定用スライスレベルSLR1を小さく
設定する手段41を設けた。
【0009】第2の発明は、図14に示すように触媒の
上流側と下流側の各空燃比センサ31、32と、前記触
媒の診断時であるかどうかを判定する手段33と、この
判定結果より前記触媒の診断時に前記上流側空燃比セン
サ出力に対する前記下流側空燃比センサ出力の反転回数
比または反転周期比を計測する手段34と、この反転回
数比または反転周期比と診断用スライスレベルSLR2
との比較により前記触媒に劣化を生じたかどうかを判定
する手段35と、空燃比フィードバック制御の基本制御
定数(たとえば比例分PL、PR、積分分IL、IR、
上流側空燃比センサと比較するスライスレベルSLF
等)を演算する手段36と、前記基本制御定数に対する
修正値の一制御当たりの更新量(たとえば比例分修正値
の更新量DPHOS)を、前記下流側空燃比センサ出力
と更新量設定用スライスレベルSLR1の差に応じその
差が大きくなるほど大きくなる値で設定する手段37
と、この更新量で前記基本制御定数に対する修正値(た
とえば比例分修正値PHOS)を更新する手段38と、
この更新した修正値で前記基本制御定数を修正して制御
定数を演算する手段39と、この演算した制御定数を用
いて前記上流側空燃比センサ出力に基づく空燃比のフィ
ードバック制御を行う手段40とを備えるエンジンの空
燃比制御装置において、前記判定結果より前記触媒の診
断時には前記触媒の診断時でないときよりも前記更新量
設定用スライスレベルSLR1を大きく設定する手段5
1を設けた。
【0010】第3の発明では、第1の発明において前記
触媒の診断時に前記診断用スライスレベルSLR2を前
記触媒の診断時でないときより大きく設定する。
【0011】第4の発明では、第2の発明において前記
触媒の診断時に前記診断用スライスレベルSLR2を前
記触媒の診断時でないときより小さく設定する。
【0012】第5の発明では、第1から第4までのいず
れか一つの発明において前記触媒の診断時に前記基本制
御定数に対する修正値の学習値の更新を禁止する。
【0013】
【発明の効果】第1の発明では、触媒診断時に更新量設
定用スライスレベルが触媒診断時でないときよりも小さ
な値になるので、下流側空燃比センサ出力とこの更新量
設定用スライスレベルとの差がリッチ期間で大きくなる
だけ修正値の一制御当たりの更新量が大きくなり、かつ
リーン期間では逆に下流側空燃比センサ出力と更新量設
定用スライスレベルとの差が小さくなるぶん更新量が小
さくなる。これより、リッチ期間とリーン期間とで修正
値の傾きが変化し(リッチ期間で修正値の傾きが急激と
なり、リーン期間で修正値の傾きが小さくなる)、リー
ン期間のほうがリッチ期間より長くなる。つまり、更新
量設定用スライスレベルを小さくすることによって、触
媒診断時の空燃比を強制的にリーンシフトさせることが
でき、このリーンシフトによって上流側空燃比センサ出
力に対する下流側空燃比センサ出力の反転回数比が小さ
くなり(反転周期比は大きくなる)、この反転回数比が
診断用スライスレベルより劣化判定されない側ヘと離さ
れるので、触媒に劣化が生じているとの誤診断が生じる
ことを避けることができる。
【0014】同様にして、第2の発明により、更新量設
定用スライスレベルを大きくして触媒診断時の空燃比を
強制的にリッチシフトさせることによっても、上流側空
燃比センサ出力に対する下流側空燃比センサ出力の反転
回数比が小さくなり(反転周期比は大きくなる)、この
反転回数比が診断用スライスレベルより劣化判定されな
い側ヘと離れるので、触媒に劣化が生じているとの誤診
断が生じることを避けることができる。
【0015】下流側空燃比センサによっては、空燃比が
リッチのときそのセンサ出力が最大となる第1のピーク
より少し低い第2のピークをとることがあり、このよう
な特性の空燃比センサでは、第3の発明により触媒診断
時に診断用スライスレベルを触媒の診断時でないときよ
り大きくし、前記第2のピークを越える位置に設定する
ことで、上流側空燃比センサ出力に対する下流側空燃比
センサ出力の反転回数比が第1の発明の場合より疑似的
に減少する(反転周期比は疑似的に増加する)ことにな
り、さらに誤診断されにくくなる。
【0016】同様にして、下流側空燃比センサによって
は、空燃比がリーンのときそのセンサ出力が最低となる
第1のピークより少し高い第2のピークをとることがあ
り、このような特性の空燃比センサでは、第4の発明に
より、触媒診断時に診断用スライスレベルを触媒の診断
時でないときより小さくし、前記第2のピークより少し
下回る位置に設定することでも、上流側空燃比センサ出
力に対する下流側空燃比センサ出力の反転回数比が第2
の発明の場合より疑似的に減少する(反転周期比は疑似
的に増加する)ことになり、さらに誤診断されにくくな
る。
【0017】修正値に基づいて修正値の学習値を更新
し、その学習値をバックアップメモリに格納しておくこ
とにより、次回運転時にはその学習値を修正値の初期値
に入れてフィードバック制御定数の修正制御を開始する
場合に、上記のように触媒診断時の空燃比を強制的にリ
ーンシフトしたりリッチシフトしたりするときにまで修
正値の学習値を更新させたのでは誤学習してしまうこと
になるが、第5の発明により触媒診断時には修正値の学
習値の更新を禁止することで、誤学習を防止できる。
【0018】
【発明の実施の形態】図1において、1はエンジン本体
で、その吸気通路8には吸気絞り弁5の下流に位置して
燃料噴射弁7が設けられ、コントロールユニット(図で
はC/Uで略記)2からの噴射信号により運転条件に応
じて所定の空燃比となるように、吸気中に燃料を噴射供
給する。
【0019】コントロールユニット2にはクランク角セ
ンサ4からのRef信号(基準位置信号)とPos信号
(1°信号)、エアフローメータ6からの吸入空気量信
号、水温センサ11からのエンジン冷却水温信号等が入
力され、これらに基づいて基本噴射パルス幅Tpを算出
するとともに、排気通路9の三元触媒10の上流側と下
流側に設けたO2センサ3、13のうち上流側O2センサ
3からの出力信号に基づいて空燃比のフィードバック制
御を行つつ、両O2センサ3、13からの出力信号を比
較することで触媒10に劣化が生じたかどうかを診断す
る。
【0020】上流側O2センサ出力に基づく空燃比フィ
ードバック制御中、上流側O2センサ出力が周期的にリ
ッチ、リーンを繰り返すのに対し、触媒10の下流で
は、触媒10の新品時に触媒10のO2ストレージ能力
により残存酸素濃度の変動が緩やかなものとなるので、
下流側O2センサ出力は上流側O2センサ出力に比べて周
期が長くなり、変動幅のないほぼ一定の値をとる。とこ
ろが、触媒10に劣化が生じてくると、O2ストレージ
能力の低下で触媒10の上流側と下流側とで酸素濃度の
変化がそれほど変わらなくなるため、下流側O2センサ
出力が上流側O2センサ出力に近似した周期で反転を繰
り返すようになる。触媒10の劣化が下流側O2センサ
出力のリッチ、リーンの反転周期や反転回数に現れるわ
けである。したがって、所定期間の上流側O2センサ出
力と下流側O2センサの各反転回数(あるいは各反転周
期)nf、nrを計測すると、その反転回数比HZRA
TE(=nr/nf)は、触媒10の新品時にほぼ0に
近い値であったものが、触媒10の劣化が進むほど1に
近づいていくので、一定期間当たりの平均のHZRAT
Eがクライテリア(たとえば0.5)以上となったと
き、触媒10に劣化が生じたと判断できる。
【0021】コントロールユニット2ではまた、その空
燃比フィードバック制御に使用する比例分PR、PLを
下流側O2センサ13からの出力信号により修正すると
ともに、その修正値PHOSのリニアライズ制御を行
う。図9に示したように、下流側O2センサ出力OSR
Rが更新量設定用スライスレベルSLR1より大きく離
れたときは大きな値のDPHOSを、下流側O2センサ
出力OSRRが更新量設定用スライスレベルSLR1よ
りあまり離れないときは小さな値のDPHOSを与える
わけである。
【0022】さて、このようなPHOSのリニアライズ
制御を行うと、DPHOSが一定値の場合よりもかえっ
て全体としての空燃比の振れ幅が小さくなるため(図2
参照)、両O2センサ出力の反転回数比HZRATEが
大きくなってクライテリアに近づき、これにより触媒に
劣化が生じたものと誤診断される可能性があることがわ
かった。
【0023】これに対処するため本発明の第1実施形態
では、触媒の診断時には触媒の診断時でないときより更
新量設定用スライスレベルSLR1を小さくすること
で、上流側O2センサ出力に対する下流側O2センサ出力
の反転回数比HZRATEを強制的に小さくし、これに
より触媒診断時に修正値のリニアライズ制御を行ってい
るときでも誤診断が生じないようにする。
【0024】コントロールユニット2で実行されるこの
制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明
する。
【0025】まず図4のフローチャートは診断条件を判
定するためのもので、一定時間毎(たとえば10ms
毎)に実行する。
【0026】ステップ1、2、3、4は診断条件かどう
かをみる部分で、従来と同様である。つまり、次の条件 〈a〉エンジン始動時の水温が所定値以上であること、
〈b〉エンジン暖機完了から所定時間が経過しているこ
と、〈c〉下流側O2センサが活性化していること(こ
れは下流側O2センサ出力レベルから判定される)、
〈d〉劣化判定経験フラグ(始動時に“0”に初期設
定)=1でないことを満たすかどうかみて、すべての条
件を満たすときにステップ5に進んで診断を許可し、い
ずれかの条件でも満たさないときはステップ6に進んで
診断を禁止する。
【0027】図5のフローチャートは、図4とは独立に
バックグランドジョブで実行する。
【0028】ステップ11、12では次の条件 〈1〉診断許可条件が成立していること、〈2〉診断領
域であること、を満たすかどうかみる。ここで、診断領
域は、上流側O2センサ出力に基づく空燃比フィード
バック制御域であること、運転条件が定常状態である
こと(つまり車速、エンジン回転数、基本噴射パルス幅
Tpのすべてが所定の範囲にあること)の両方を満たす
場合である。
【0029】〈1〉、〈2〉のいずれかの条件でも満た
さないとき(つまり触媒診断時でないきとき)はステッ
プ13に進んで更新量設定用スライスレベルSLR1に
従来と同様の値(たとえば500mV付近)SLR1M
を入れる。O2センサ出力はリッチでほぼ1000m
V、リーンでほぼ0mVとなるため、SLR1MはO
センサ出力のちょうど中央付近の値なわけである。
【0030】ステップ14ではフラグ(始動時に“0”
に初期設定)F1に“1”を、ステップ15、16では
2つのカウンタ(始動時に0に初期設定)NF、NRに
0を入れる。ここで、フラグF1は、後述するように触
媒診断中にF1=0になるので、F1=1は触媒診断中
でないことを表す。2つのカウンタNF、NRは後述す
るようにそれぞれ触媒診断を開始してからの上流側O
センサ出力OSRFと下流側O2センサ出力OSRRの
各反転回数を計測するためのものである。触媒診断中で
ないときは0にしておくことで、初期化を行っているわ
けである。
【0031】これに対して上記〈1〉、〈2〉の両方を
満たすとき(つまり触媒の診断時)はリニアライズ制御
時の空燃比をリーンシフトさせるため、ステップ17に
おいて、更新量設定用スライスレベルSLR1に、従来
と相違して前記SLR1Mよりも小さな値である所定値
SLR1Dを入れるとともに、触媒の診断時であること
を示すためステップ18においてフラグF1に“0”を
入れる。
【0032】図6のフローチャートは空燃比フィードバ
ック補正係数αを演算するためのもので、図4、図5の
フローとは別にRef信号に同期して実行する。Ref
信号に同期させるのは、燃料噴射がRef信号同期であ
り、系の乱れもRef信号同期であるため、これに合わ
せたものである。
【0033】ステップ31では空燃比フィードバック制
御条件(図ではF/B条件で略記)かどうかみて、空燃
比フィードバック制御条件でなければ、ステップ32で
空燃比フィードバック補正係数αに1.0を入れて(α
をクランプ)、図6のフローを終了する。
【0034】空燃比フィードバック制御の停止条件は、
始動時、低水温時、アイドル時、上流側O2センサの異
常時、上流側O2センサのリッチとリーンの反転周期が
所定値以上になったときなどであり、これらの条件以外
が空燃比フィードバック制御条件である。
【0035】空燃比フィードバック制御条件が成立して
いるときはステップ33に進んで上流側O2センサ出力
OSRFをA/D変換して取り込み、ステップ34にお
いてこのOSRFとスライスレベル(たとえば500m
V付近)SLFを比較する。OSRF≧SLFであれば
リッチ側にあると判断し、ステップ35でフラグF2に
“1”を入れ、OSRF<SLFであるときはリーン側
にあると判断し、ステップ36においてフラグF2に
“0”を入れる。F2=0は上流側O2センサ出力がリ
ーン側にあることを、F2=1はリッチ側にあることを
表す。
【0036】続くステップ37ではフラグF2の値が前
回と今回で反転したかどうかみて、反転したときはステ
ップ38以降に、反転していないときはステップ44以
降に進む。
【0037】ステップ38、39、40は触媒診断のた
めに追加されている部分である。まずステップ38では
フラグF1の値をみて、F1=0のとき(触媒診断時)
にだけステップ39でカウンタNFをインクリメントす
る。このカウンタNFは触媒診断を開始してからの上流
側O2センサ出力OSRFの反転回数を表す。
【0038】ステップ40ではサブルーチンを実行す
る。このサブルーチンの実行(OSRFの反転毎に実
行)については図7、図8のフローチャートにより説明
する。
【0039】図7において、ステップ51、52、53
は比例分修正値PHOSのリニアライズ制御を行う部分
で、下流側O2センサ出力OSRRをA/D変換して取
り込み、更新量設定用スライスレベルSLR1とこのO
SRRの差から図9を内容とするテーブルを検索してP
HOSの一制御当たりの更新量DPHOSを求め、 PHOS=PHOS+DPHOS …(1) の式により比例分修正値PHOS(始動時に0に初期設
定)を更新する。
【0040】図9に示したように、下流側O2センサ出
力OSRRが更新量設定用スライスレベルSLR1より
大きく離れているときはDPHOSを大きくして、また
下流側O2センサ出力OSRRがスライスレベルSLR
1より小さくしか離れていないときはDPHOSを小さ
くするのである。なお、SLR1−OSRRが小さい範
囲には不感帯を設けている。
【0041】ステップ54ではフラグF1をみてF1=
1のとき(触媒診断時でないとき)には図7のフローを
終了する。
【0042】これに対してF1=0のとき(触媒診断
時)は、ステップ55でPHOSの学習を禁止する。図
示しないフローにより修正値PHOSに基づいてPHO
Sの学習値を更新し、その学習値をバックアップRAM
に格納しておくことにより、次回運転時にはこの学習値
をPHOSの初期値に入れて比例分の修正制御を開始す
るのであるが、本発明では、触媒診断時に更新量設定用
スライスレベルSLR1を小さくすることにより、触媒
診断時の空燃比を強制的にリーンシフトするので、この
ときにまでPHOSの学習値を更新させたのでは誤学習
してしまうことになる。そこで、触媒診断時にはPHO
Sの学習値の更新を禁止するようにしたものである。
【0043】ステップ56〜60は触媒診断を開始して
からの下流側O2センサ出力の反転回数を計測する部分
で、図6のステップ34〜39と同様である。
【0044】まず、ステップ56での下流側O2センサ
出力OSRRとスライスレベル(500mV程度)SL
Rの比較により、OSRR≧SLR(リッチ側)である
ときにはステップ57でフラグF3に“1”を、またO
SRR<SLR(リーン側)であるときはステップ58
においてフラグF3に“0”を入れる。F3=0は下流
側O2センサ出力がリーン側にあることを、F3=1は
リッチ側にあることを表すわけである。
【0045】ステップ59ではフラグF3の値が前回と
今回で反転したかどうかみて、反転したときだけステッ
プ60でカウンタNRをインクリメントして図8に進
む。このカウンタNFは触媒診断を開始してからの下流
側O2センサ出力OSRRの反転回数を表す。
【0046】図8のステップ61〜68は触媒10に劣
化を生じているかどうかの判定を行う部分である。ステ
ップ61ではカウンタCNT(始動時に0に初期設定)
と所定値C1を比較する。始動後初めてステップ61に
進んでくるときはCNT<NF1であることよりステッ
プ62に進み、 HZRATE=NR/NF …(2) の式により反転回数比HZRATEを求め、このHZR
ATEをステップ63においてメモリSUM(始動時に
0に初期設定)の値に加算した値を改めてメモリSUM
に入れることによってHZRATEを積算する。ステッ
プ64ではカウンタCNTをインクリメントする。カウ
ンタCNTはHZRATEの積算回数を表すわけであ
る。
【0047】CNT<C1のあいだはステップ62、6
3、64の操作を繰り返し、やがてCNT≧C1になっ
たとき(一定期間が経過したとき)、ステップ65に進
んで、 AVHZRT=SUM/CNT …(3) の式により一定期間当たりのHZRATEの平均値AV
HZRTを計算し、これとクライテリアをステップ66
で比較する。触媒10が劣化してくると、下流側O2
ンサ出力の反転回数が上流側O2センサ出力の反転回数
に近づいてくる(つまりAVHZRTが大きくなってく
る)ので、AVHZRTがクライテリア以上になるとス
テップ67で触媒10に劣化が生じたと、またAVHZ
RTがクライテリア未満のときはステップ68に進み、
触媒10に劣化が生じていないと判断する。この判断結
果はバックアップRAMに入れて保存する。
【0048】ステップ69では劣化判定経験フラグ(始
動時に“0”に初期設定)に“1”を入れて図8のフロ
ーを終了する。この劣化判定経験フラグの“1”へのセ
ットにより、次からは図4においてステップ4から6に
流れることになり、診断が禁止される。つまり、図8の
ステップ67、68で触媒劣化判定が行われた後は、そ
の後にイグニッションスイッチがOFFとされるまで、
2回目以降の触媒劣化判定が行われることはないのであ
る。
【0049】このようにしてサブルーチンの実行を終了
したら、図6のステップ41に戻り、フラグF2の値を
みる。F2=0(リッチからリーンへの反転時)であれ
ばステップ42で α=α+(PL+PHOS) …(4) の式により、またF2=1(リーンからリッチへの反転
時)であるときはステップ43において α=α−(PR−PHOS) …(5) の式によりαをそれぞれ更新する。
【0050】一方、ステップ37で上流側O2センサ出
力が反転しなかったときもステップ44でフラグF2の
値をみる。F2=0(続けてリーン側)であればステッ
プ45でαに積分分ILを加算することによって、また
F2=1(続けてリッチ側)であるときはステップ46
でαより積分分IRを減算することによってそれぞれα
を更新する。
【0051】このようにして算出された空燃比フィード
バック補正係数αを用い、図示しないフローにより、イ
ンジェクタ4に与える燃料噴射パルス幅Tiが Ti=Tp×Co×α×αm×2+Ts …(6) ただし、Tp:基本噴射パルス幅 Co:1と各種補正係数との和 αm:空燃比を学習補正係数 Ts:無効パルス幅 の式で計算される。この計算したTiの値は、これも図
示しないが噴射タイミングで出力レジスタに転送され、
エンジン2回転毎に1回、各気筒毎に噴射される。
【0052】ここで、第1実施形態の作用を図10を参
照しながら説明すると、同図の右半分が触媒診断時の、
また左半分が触媒診断を行ってないとき(つまり従来と
同様)の下流側O2センサ出力OSRRと修正値PHO
Sの各波形図である。
【0053】触媒診断を行ってないときは、更新量設定
用スライスレベルSLR1が所定値SLR1M(下流側
2センサ出力OSRRのほぼ中央の500mV付近)
にあり、リッチ期間での下流側O2センサ出力OSRR
とスライスレベルSLR1の差とリーン期間での下流側
2センサ出力OSRRとスライスレベルSLR1の差
がほぼ同じであるため、修正値PHOSの傾きもリッチ
期間とリーン期間とで同じようになり、したがって空燃
比は図2下段でも説明したように理論空燃比の付近によ
く保たれる。
【0054】これに対して触媒診断時に更新量設定用ス
ライスレベルSLR1が上記のSLR1Mよりも小さな
値であるSLR1Dになると、下流側O2センサ出力O
SRRとスライスレベルSLR1との差がリッチ期間で
大きくなるだけ修正値PHOSの一制御当たりの更新量
DPHOSが大きくなり、かつリーン期間では逆に下流
側O2センサ出力OSRRとスライスレベルSLR1と
の差が小さくなるぶん更新量DPHOSが小さくなる。
これにより、リッチ期間とリーン期間とでPHOSの傾
きが変化し(リッチ期間でPHOSの傾きが急激とな
り、リーン期間でPHOSの傾きが小さくなる)、図示
のようにリーン期間のほうがリッチ期間より長くなる。
つまり、更新量設定用スライスレベルSLR1を小さく
することによって、触媒診断時の空燃比を強制的にリー
ンシフトさせているわけである。このことは、図3下段
の左側に示したように、リーンシフトさせる前の空燃比
がA点(理論空燃比)にあったのがリーンシフトによっ
てB点の空燃比になることを意味する。A点に対する一
定期間当たりの平均のHZRATE(つまりAVHZR
T)であれば、HZRATEのばらつきに起因してクラ
イテリアを越える場合(つまり誤診断される場合)があ
ったのが、B点に対する一定期間当たりの平均のHZR
ATE(AVHZRT)になるとHZRATEに最大の
ばらつきがある場合にもAVHZRTがクライテリア以
下に収まるのである(図3下段の右側参照)。
【0055】このように、第1実施形態では、触媒診断
時に更新量設定用スライスレベルを小さくして触媒診断
時の空燃比を強制的にリーンシフトすることにより一定
期間当たりの平均のHZRATEをクライテリアから遠
ざけるので、触媒診断時に修正値のリニアライズ制御を
行っているときでも、触媒に劣化が生じているとの誤診
断が生じることを避けることができる。
【0056】図11のフローチャートは第2実施形態
で、第1実施形態の図5に対応する。図5と相違する部
分を説明すると、触媒診断時でないときはステップ71
で診断用スライスレベルSLR2に従来と同様の値(た
とえば500mV付近)SLR2Mを、これに対して触
媒の診断時にはステップ72において、診断用スライス
レベルSLR2に、従来と相違して前記SLR2Mより
も大きな値である所定値SLR2Dを入れている。
【0057】この実施形態は、空燃比がリッチのとき下
流側O2センサ出力が1000mVより少し低い位置で
もピークをとることがあるセンサに対処するものであ
る。たとえば、図12右側上段のように前半ではほぼ1
000mVの第1のピークをとり、後半ではそれより低
い第2のピークをとっている。
【0058】このような特性のO2センサでは、触媒診
断時に診断用スライスレベルSL2を前記第2のピーク
を越える位置に設定することで(図12右側上段一点鎖
線参照)、下流側O2センサ出力OSRRの反転回数N
Rが第1実施形態の場合より疑似的に減少することにな
り(AVHZRTがさらに小さくなりクライテリアから
離れる)、第1実施形態より誤診断されにくくなるので
ある。
【0059】第1実施形態では、触媒診断時に更新量設
定用スライスレベルSLR1を触媒診断時でないときよ
り小さく(つまりSLR1D<SLR1M)設定し、第
2実施形態ではこれに合わせて診断用スライスレベルS
LR2を触媒診断時でないときより大きく(つまりSL
R2D>SLR2M)設定したが、触媒診断時に更新量
設定用スライスレベルを触媒診断時でないときより大き
く(つまりSLR1D>SLR1M)してもかまわない
(第3実施形態)。ただし、この第3実施形態を前提と
するときは、診断用スライスレベルSLR2を触媒診断
時でないときより小さく(つまりSLR2D<SLR2
M)設定しなければならない。
【0060】実施形態では、一定期間当たりの平均のH
ZRATEとクライテリアとの比較により触媒の劣化判
定を行ったが、平均値でなく、HZRATEそのものと
クライテリアとの比較により触媒の劣化判定を行うもの
にも本発明を適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の制御システム図である。
【図2】一制御当たりの更新量DPHOSが一定の場合
とリニアライズ制御を行った場合の各空燃比変化を示す
波形図である。
【図3】空燃比に対する反転回数比HZRATEの特性
図である。
【図4】診断条件の判定を説明するためのフローチャー
トである。
【図5】バックグランドジョブを説明するためのフロー
チャートである。
【図6】空燃比フィードバック補正係数αの演算を説明
するためのフローチャートである。
【図7】サブルーチンを説明するためのフローチャート
である。
【図8】サブルーチンを説明するためのフローチャート
である。
【図9】更新量DPHOSの特性図である。
【図10】触媒診断時と触媒診断を行ってないときの下
流側O2センサ出力と修正値PHOSの各変化を示す波
形図である。
【図11】第2実施形態のバックグランドジョブを説明
するためのフローチャートである。
【図12】第2実施形態の触媒診断時と触媒診断を行っ
てないときの下流側O2センサ出力と修正値PHOSの
各変化を示す波形図である。
【図13】第1の発明のクレーム対応図である。
【図14】第2の発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
2 コントロールユニット 3 上流側O2センサ(上流側空燃比センサ) 10 三元触媒 13 下流側O2センサ(下流側空燃比センサ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】触媒の上流側と下流側の各空燃比センサ
    と、 前記触媒の診断時であるかどうかを判定する手段と、 この判定結果より前記触媒の診断時に前記上流側空燃比
    センサ出力に対する前記下流側空燃比センサ出力の反転
    回数比または反転周期比を計測する手段と、 この反転回数比または反転周期比と診断用スライスレベ
    ルとの比較により前記触媒に劣化を生じたかどうかを判
    定する手段と、 空燃比フィードバック制御の基本制御定数を演算する手
    段と、 前記基本制御定数に対する修正値の一制御当たりの更新
    量を、前記下流側空燃比センサ出力と更新量設定用スラ
    イスレベルの差に応じその差が大きくなるほど大きくな
    る値で設定する手段と、 この更新量で前記基本制御定数に対する修正値を更新す
    る手段と、 この更新した修正値で前記基本制御定数を修正して制御
    定数を演算する手段と、 この演算した制御定数を用いて前記上流側空燃比センサ
    出力に基づく空燃比のフィードバック制御を行う手段と
    を備えるエンジンの空燃比制御装置において、 前記判定結果より前記触媒の診断時には前記触媒の診断
    時でないときよりも前記更新量設定用スライスレベルを
    小さく設定する手段を設けたことを特徴とするエンジン
    の空燃比制御装置。
  2. 【請求項2】触媒の上流側と下流側の各空燃比センサ
    と、 前記触媒の診断時であるかどうかを判定する手段と、 この判定結果より前記触媒の診断時に前記上流側空燃比
    センサ出力に対する前記下流側空燃比センサ出力の反転
    回数比または反転周期比を計測する手段と、 この反転回数比または反転周期比と診断用スライスレベ
    ルとの比較により前記触媒に劣化を生じたかどうかを判
    定する手段と、 空燃比フィードバック制御の基本制御定数を演算する手
    段と、 前記基本制御定数に対する修正値の一制御当たりの更新
    量を、前記下流側空燃比センサ出力と更新量設定用スラ
    イスレベルの差に応じその差が大きくなるほど大きくな
    る値で設定する手段と、 この更新量で前記基本制御定数に対する修正値を更新す
    る手段と、 この更新した修正値で前記基本制御定数を修正して制御
    定数を演算する手段と、 この演算した制御定数を用いて前記上流側空燃比センサ
    出力に基づく空燃比のフィードバック制御を行う手段と
    を備えるエンジンの空燃比制御装置において、 前記判定結果より前記触媒の診断時には前記触媒の診断
    時でないときよりも前記更新量設定用スライスレベルを
    大きく設定する手段をを設けたことを特徴とするエンジ
    ンの空燃比制御装置。
  3. 【請求項3】前記触媒の診断時に前記診断用スライスレ
    ベルを前記触媒の診断時でないときより大きく設定する
    ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの空燃比制
    御装置。
  4. 【請求項4】前記触媒の診断時に前記診断用スライスレ
    ベルを前記触媒の診断時でないときより小さく設定する
    ことを特徴とする請求項2に記載のエンジンの空燃比制
    御装置。
  5. 【請求項5】前記触媒の診断時に前記基本制御定数に対
    する修正値の学習値の更新を禁止することを特徴とする
    請求項1から4までのいずれか一つに記載のエンジンの
    空燃比制御装置。
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