JPH10252451A - 内燃機関の触媒劣化検出装置及び空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の触媒劣化検出装置及び空燃比制御装置

Info

Publication number
JPH10252451A
JPH10252451A JP9079148A JP7914897A JPH10252451A JP H10252451 A JPH10252451 A JP H10252451A JP 9079148 A JP9079148 A JP 9079148A JP 7914897 A JP7914897 A JP 7914897A JP H10252451 A JPH10252451 A JP H10252451A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
deterioration
exhaust gas
oxygen concentration
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9079148A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Kitamura
徹 北村
Akira Kato
彰 加藤
Shinichi Kitajima
真一 北島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP9079148A priority Critical patent/JPH10252451A/ja
Publication of JPH10252451A publication Critical patent/JPH10252451A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Testing Of Engines (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ガス特性に影響を与えることなく、触媒
の劣化度合をより正確に検出することができる触媒劣化
検出装置を提供する。 【解決手段】 触媒コンバータ23の下流側に設けられ
たO2センサ24の検出値、エンジン回転数NE、吸気
管内絶対圧PBAなどを入力とするニューラルネットを
用いて、触媒コンバータ23の触媒の劣化度合を示す触
媒劣化判定パラメータHATCATを算出する。空燃比
センサ22の検出値に基づくフィードバック制御の目標
空燃比が、O2センサ24の検出値に応じたフィードバ
ック制御により修正され、触媒劣化判定パラメータHA
TCATに応じて、O2センサ24の検出値に応じたフ
ィードバック制御の制御ゲインが補正される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気系
に設けられ、排気ガスを浄化する触媒の劣化度合を検出
する触媒劣化検出装置及び内燃機関に供給する混合気の
空燃比を制御する空燃比制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の排気ガスを浄化する触媒の劣
化度合を検出する手法として、機関の排気通路に装着さ
れた触媒の下流側に設けた酸素濃度センサの出力の応じ
て機関に供給する混合気の空燃比をフィードバック制御
し、その時の酸素濃度センサ出力の反転周期を用いて触
媒の劣化度合を検出する手法(例えば特開平5−106
494号公報)が従来より知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の検出手法
は、触媒の酸素蓄積能力を触媒下流側の酸素濃度センサ
の検出値に基づいて検出するものであるが、触媒の酸素
蓄積能力と酸素濃度センサ出力の反転周期との相関関係
は、機関運転状態に依存して変動するため、触媒の劣化
度合を正確に検出できない場合があった。
【0004】本発明は上述した点に鑑みなされたもので
あり、触媒の劣化度合をより正確に検出することができ
る触媒劣化検出装置を提供することを第1の目的とし、
検出した触媒の劣化度合に応じて空燃比フィードバック
制御をより適切に行うことができる空燃比制御装置を提
供することを第2の目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るため請求項1に記載の発明は、内燃機関の排気系に設
けられ、排気ガスの浄化を行う排気ガス浄化手段の触媒
の劣化度合を検出する内燃機関の触媒劣化検出装置にお
いて、前記排気ガス浄化手段を通過した排気ガス中の酸
素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、少なくとも前記
酸素濃度検出手段の検出値をまたは該検出値に基づいて
算出される制御パラメータ含む前記機関の運転パラメー
タを入力とするニューラルネットを用いて、前記触媒の
劣化度合を検出する触媒検出手段とを備えることを特徴
とする。
【0006】この構成によれば、排気ガス浄化手段を通
過した排気ガス中の酸素濃度が検出され、少なくともこ
の検出値またはこの検出値に基づいて算出される制御パ
ラメータを含む機関の運転パラメータを入力とするニュ
ーラルネットを用いて、触媒の劣化度合が検出される。
【0007】上記第2の目的を達成するため請求項2に
記載の発明は、内燃機関の排気系に設けられ、触媒によ
り排気ガスの浄化を行う排気ガス浄化手段と、該排気ガ
ス浄化手段の上流側で排気ガス中の酸素濃度を検出する
上流側酸素濃度検出手段と、該排気ガス浄化手段の下流
側で排気ガス中の酸素濃度を検出する下流側酸素濃度検
出手段と、前記上流側酸素濃度検出手段の検出値に応じ
て前記機関に供給する混合気の空燃比を目標空燃比にフ
ィードバック制御する空燃比制御手段と、前記下流側酸
素濃度検出手段の検出値に応じたフィードバック制御に
より前記目標空燃比を修正する修正手段とを備える内燃
機関の空燃比制御装置において、少なくとも前記下流側
酸素濃度検出手段の検出値をまたは該検出値に基づいて
算出される制御パラメータ含む前記機関の運転パラメー
タを入力とするニューラルネットを用いて、前記触媒の
劣化度合を検出する触媒劣化検出手段と、該触媒劣化検
出手段により検出された前記触媒の劣化度合に応じて、
前記修正手段によるフィードバック制御のフィードバッ
クパラメータを変更するパラメータ変更手段とを備える
ことを特徴とする。
【0008】この構成によれば、少なくとも下流側酸素
濃度検出手段の検出値または該検出値に基づいて算出さ
れる制御パラメータを含む機関の運転パラメータを入力
とするニューラルネットを用いて、触媒の劣化度合が検
出され、該触媒劣化検出手段により検出された触媒の劣
化度合に応じて、下流側酸素濃度検出手段の検出値に応
じたフィードバック制御のフィードバックパラメータが
変更される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。
【0010】(第1の実施形態)図1は、本発明の第1
の実施形態に係る内燃機関(以下単に「エンジン」とい
う)及びその空燃比制御装置の全体構成図であり、例え
ば4気筒のエンジン1の吸気管2の途中にはスロットル
弁3が設けられている。スロットル弁3にはスロットル
弁開度(θTH)センサ4が連結されており、当該スロ
ットル弁3の開度に応じた電気信号を出力して電子コン
トロールユニット(以下「ECU」という)5に供給す
る。
【0011】燃料噴射弁6はエンジン1とスロットル弁
3との間且つ吸気管2の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にECU5に電気的に接
続されて当該ECU5からの信号により燃料噴射時間
(開弁時間)が制御される。
【0012】一方、スロットル弁3の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧(PBA)センサ12が設けられており、こ
の絶対圧センサ12により電気信号に変換された絶対圧
信号は前記ECU5に供給される。また、その下流には
吸気温(TA)センサ13が取付けられており、吸気温
TAを検出して対応する電気信号を出力してECU5に
供給する。
【0013】エンジン1の本体に装着されたエンジン水
温(TW)センサ14はサーミスタ等から成り、エンジ
ン水温(冷却水温)TWを検出して対応する温度信号を
出力してECU5に供給する。エンジン回転数(NE)
センサ15及び気筒判別(CYL)センサ16はエンジ
ン1の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付
けられている。エンジン回転数センサ15はエンジン1
のクランク軸の180度回転毎に所定のクランク角度位
置でパルス(以下「TDC信号パルス」という)を出力
し、気筒判別センサ16は特定の気筒の所定のクランク
角度位置で信号パルスを出力するものであり、これらの
各信号パルスはECU5に供給される。
【0014】図1において、排気管21は、エンジン1
の各気筒に接続された排気マニホールドが集合された部
分(集合部)を示し、この排気管21には、触媒を内蔵
し、排気ガス中のHC,CO,NOx等の成分の浄化を
行う触媒コンバータ(排ガス浄化手段)23が配置され
ている。また排気管21の触媒コンバータ23の上流側
及び下流側には、それぞれ比例型空燃比センサ(上流側
酸素濃度検出手段)22(以下「LAFセンサ22」と
いう)及びO2センサ(下流側酸素濃度検出手段)24
が装着されている。LAFセンサ22は排気ガス中の酸
素濃度(空燃比)にほぼ比例する電気信号を出力しEC
U5に供給する。O2センサ24は、その出力VSO2
が理論空燃比の前後において急激に変化する特性を有
し、その出力は理論空燃比よりリッチ側で高レベル、リ
ーン側で低レベルとなる。O2センサ24の検出信号は
ECU5に供給される。
【0015】ECU5には、さらに触媒コンバータ23
の温度TCATを検出する触媒温度センサ17及びエン
ジン1が搭載された車両の車速Vを検出する車速センサ
18が接続されており、それらのセンサの検出信号がE
CU5に供給される。
【0016】次に、排気還流機構(EGR)について説
明する。
【0017】吸気管2と排気管21との間にはバイパス
状に排気還流路25が設けられている。該排気還流路2
5は、その一端がLAFセンサ22より上流の排気管2
1に接続され、他端が吸気管2に接続されている。
【0018】また、排気還流路25の途中に排気還流量
制御弁(以下、EGR弁という)26が介装されてい
る。該EGR弁26は、弁室27とダイヤフラム室28
とからなるケーシング29と、前記弁室27内に位置し
て前記排気還流路25が開閉可能となるように上下方向
に可動自在に配設された楔形状の弁体30と、弁軸31
を介して前記弁体20と連結されたダイヤフラム32
と、該ダイヤフラム32を閉弁方向に付勢するばね33
とから構成されている。また、ダイヤフラム室28は、
ダイヤフラム32を介して下側に画成される大気圧室3
4と上側に画成される負圧室35とを備えている。
【0019】また、大気室34は通気口34aを介して
大気に連通される一方、負圧室35は負圧連通路36に
接続されている。すなわち、負圧連通路36は吸気管2
に接続され、該吸気管2内の吸気管内絶対圧(負圧)P
BAが負圧連通路36を介して前記負圧室35に導入さ
れるようになっている。また、負圧連通路36の途中に
は大気連通路37が接続され、該大気連通路37の途中
には圧力調整弁38が介装されている。該圧力調整弁3
8は常閉型の電磁弁からなり、大気圧または負圧が前記
圧力調整弁38を介して前記ダイヤフラム室28の負圧
室35内に選択的に供給され、負圧室35は所定の制御
圧を発生する。
【0020】さらに、前記EGR弁26には弁開度(リ
フト)センサ39が設けられており、該リフトセンサ3
9は前記EGR弁26の弁体30の作動位置(弁リフト
量LACT)を検出して、その検出信号を前記ECU5
に供給する。なお、上記EGR制御はエンジン暖機後
(例えば、エンジン冷却水温TWが所定温度以上のと
き)に実行される。
【0021】ECU5は各種センサからの入力信号波形
を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ
信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入
力回路5a、中央演算処理回路(以下「CPU」とい
う)5b、CPU5bで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段5c、前記燃料噴射
弁6に駆動信号を供給する出力回路5d等から構成され
る。
【0022】CPU5bは上述の各種エンジン運転パラ
メータに基づいて、後述するように触媒コンバータ23
の触媒の劣化度合の検出を行うとともに、下記数式1に
より前記TDC信号パルスに同期する燃料噴射弁6の燃
料噴射時間Toutを演算する。燃料噴射時間Tout
は、燃料噴射弁6による燃料噴射量に比例するので、本
明細書中では燃料噴射量ともいう。
【0023】
【数1】 Tout=Ti×KCMD×KLAF×K1+K2 ここで、Tiは基本燃料量、具体的には燃料噴射弁5の
基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数NE及び吸気
管内絶対圧PBAに応じて設定されたTiマップを検索
して決定される。Tiマップは、エンジン回転数NE及
び吸気管内絶対圧PBAに対応する運転状態において、
エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比に
なるように設定されている。
【0024】KCMDは、エンジン運転状態に応じて設
定される目標空燃比(A/F)を当量比に換算した目標
空燃比係数である。目標空燃比係数KCMDは、後述す
るようにO2センサ24の検出値VSO2の出力に応じ
て修正される。
【0025】KLAFは空燃比補正係数であり、空燃比
フィードバック制御領域では、LAFセンサ22の検出
値に応じて設定され、さらにオープンループ制御領域で
はエンジン1の各運転領域に応じた値に設定される。
【0026】K1及びK2は夫々各種エンジンパラメー
タ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数
であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン
加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決
定される。
【0027】またCPU5bは、各種エンジン運転パラ
メータに基づいてEGR弁26の目標リフト量LCMD
を算出し、検出した弁リフト量LACTが目標リフト量
LCMDと一致するように圧力調整弁38を制御する。
【0028】CPU5bは上述のようにして算出した結
果に基づく燃料噴射弁6及び圧力調整弁38の駆動信号
を、出力回路5dを介して出力する。
【0029】本実施形態では、ECU5は、特許請求の
範囲に記載した触媒劣化検出手段、空燃比制御手段、修
正手段、及びパラメータ変更手段を構成する。
【0030】上記したCPU5bによる触媒の劣化度合
の検出は、各種エンジン運転パラメータを入力とするニ
ューラルネットを用いて行い、劣化度合を示す触媒劣化
判定パラメータHATCATを算出する。図2は、本実
施形態で採用したニューラルネットの概略構造を説明す
るため図である。このニューラルネットは、入力層、中
間層、出力層の3層構造を有するものとし、その学習ア
ルゴリズムは、周知のバックプロパゲーション(Back-P
ropagation)学習アルゴリズムを採用した。なお、学習
アルゴリズムは、ランダム探索法など他の手法を採用し
てもよい。
【0031】図2に示すように、入力層の各細胞(ニュ
ーロン)に入力される情報は、エンジン運転パラメータ
Xi(i=1〜n)であり、これらの情報は、結合係数
行列により重み付けされ、中間層の各細胞に入力され
る。中間層では、例えばシグモイド関数により各細胞毎
にその出力が決定され、入力層から中間層への処理と同
様に、結合係数行列により重み付けされた出力が出力層
に入力され、劣化パラメータHATCATが出力され
る。結合係数行列の各係数は、実際に劣化度合(劣化判
定パラメータ値)が既知の触媒コンバータを装着してエ
ンジン1を作動させ、各運転パラメータ値に対して、既
知の劣化判定パラメータ値を教師データとして、総誤差
関数が最小となるように、バックプロパゲーション学習
アルゴリズムにより決定される。決定された結合係数行
列はECU5の記憶手段に格納されている。
【0032】ニューラルネットの入力層に入力されるエ
ンジン運転パラメータとしては、本実施形態ではn=8
として以下のものを採用している。
【0033】 X1=NE (エンジン回転数) X2=PBA (吸気管内絶対圧) X3=LACT (EGR弁リフト量) X4=KACT(k) (検出当量比(今回値)) X5=KACT(k-4) (検出当量比(4TDC前の
値)) X6=ΔKACT(k) (検出当量比変化量=KACT
(k)−KACT(k-4)) X7=VSO2 (O2センサ24の出力値) X8=TSO2 (O2センサ出力VSO2の反転周
期、すなわちセンサ出力VSO2と基準値VSO2RE
Fとの大小関係が反転した時点から次に反転する時点ま
での時間) ここで、検出当量比KACTは、LAFセンサ22によ
って検出される空燃比を当量比に換算したものである。
基準値VSO2REFは、O2センサ出力VSO2の中
心値近傍の値に設定される。反転周期TSO2は、最も
新しい反転時点において計測された時間、または例えば
最近の10個の計測時間の平均値を使用する。添え字
(k),(k-4)は、それぞれ今回値、4TDC前(TDC信
号パルスが4回発生する期間前)の値であることを示す
ために付されているものであり、本実施形態ではエンジ
ン1は4気筒であるので、例えばTout(k)とTou
t(k-4)とは、特定の1つの気筒に対応する燃料噴射時
間となる。添え字(k)が省略されているパラメータは全
て今回値を表している。
【0034】なお、以下の説明では、入力パラメータは
表記の煩雑さを避けるためX1〜Xnとして演算式を示
す。
【0035】図3は、触媒コンバータ23の触媒の劣化
度合を示す劣化判定パラメータHATCATを算出する
処理のフローチャートであり、本処理はTDC信号パル
スの発生に同期して実行される。
【0036】先ずステップS100では、触媒劣化モニ
タの実行するための前条件が成立していることを「1」
で示すモニタフラグFMCNDが「1」か否かを判別す
る。この前条件が成立するか否かの判別は後述する図8
の処理で行われる。FMCND=0であって前条件不成
立であるときは、劣化判定パラメータHATCATの算
出を行うことなく本処理を終了する。
【0037】FMCND=1であって前条件が成立して
いるときは、各エンジン運転パラメータの入力(読み込
み)を行い(ステップS101)、次いで入力データの
正規化処理を行う(ステップS102)。
【0038】具体的には、図4に示すように、先ず入力
データのリミットチェックを行う(ステップS11
1)。すなわち、各入力データが、各入力データ毎に予
め設定された入力上下限値LMTINH,LMTINL
の範囲内にあるか否かを判別し、入力データが入力上限
値LMTINHを越えるときは、その入力データをその
入力上限値LMTINHに設定し、入力下限値LMTI
NLを下回るときは、その入力下限値LMTINLに設
定する処理を行う。例えば、エンジン回転数NEの入力
下限値及び入力上限値をそれぞれNELMTINL,N
ELMTINHとすると、NE<NELMTINLであ
るときは、NE=NELMTINLとし、NE>NEL
MTINHであるときは、NE=NELMTINHとす
る。ここで、入力上下限値LMTINH,LMTINL
は、ニューラルネットの結合係数行列を決定する学習で
使用したデータの最大値及び最小値に設定されており、
装置が正常であるときに各入力データがとりうる上下限
値をLMTH,LMTLとすると、LMTL≦LMTI
NL<LMTINH≦LMTHなる関係を有する。
【0039】続くステップS112では、入力データX
i(i=1〜n)を下記式に適用して、正規化データN
Xiを算出する。
【0040】 NXi=(Xi−CXi)/CXi (i=1〜n) ここで、CXiは、上記入力上下限値の中央値である。
なお、上記入力データのうち、検出当量比変化量ΔKA
CTは中央値が「0」であるので、この正規化演算は行
わない。
【0041】このように、正規化することにより、すべ
ての入力データは中央値を「0」とするデータに変換さ
れるので、シグモイド関数のテーブルを1つ設けるだけ
で、シグモイド関数の演算を実行することが可能とな
る。
【0042】図3にもどり、ステップS103では中間
層の演算を行う。すなわち、図5(a)に示すように、
下記数式2による正規化データNXiに第1の結合係数
行列[aji](i=1〜n,j=1〜m)を乗算する行
列演算(ステップS121)を行い、第1中間変数YA
1〜YAmする。ここで、第1中間変数YAjの個数m
は、中間層の細胞数に対応し、例えばm=4程度とす
る。細胞数を増加させると、精度は向上するが演算量が
増加するので、両者を勘案して細胞数mを決定する。
【0043】
【数2】 次いで第1中間変数YA1〜YAmについてテーブル検
索によるシグモイド関数演算を行い、第2中間変数YB
1〜YBmを算出する(ステップS122)。本実施形
態では、シグモイド関数として数式3を用いることと
し、この関数の入出力特性は図6に示すようになる。数
式3は原点に対して対象な奇関数であるので、実際に
は、図6のx≧0の領域についてのyを算出するための
テーブルが設定されており、x<0の領域については、
|x|でテーブル検索を行い、検索値yの符号をマイナ
スとすることにより、シグモイド関数演算を行う。
【0044】
【数3】y=2/(1+exp(−2x))−1 ここで、数式3をy=SGM(x)と表すと、ステップ
S122における演算は、数式4のように表される。
【0045】
【数4】YBj=SGM(YAj) (j=1〜m) 続くステップS104では、出力層の演算を行う。この
演算は基本的には、図5(b)に示すように、同図
(a)と同様の演算であり、第2の結合係数行列(行ベ
クトル)[bj](j=1〜m)を乗算して第3中間変
数YCを算出する行列演算(ステップS131)と、第
3中間変数YCについてテーブル検索を行い、出力デー
タZを算出するシグモイド関数演算(ステップS13
2)とからなる。これらの演算は、下記数式5及び6で
表される。
【0046】
【数5】
【0047】
【数6】Z=SGM(YC) そして、図3のステップS105では、出力データZの
逆正規化処理を行い、触媒劣化判定パラメータHATC
ATを算出する。逆正規化処理は下記数式7により行わ
れる。このように算出された触媒劣化判定パラメータH
ATCATは、その値が小さいほど、劣化度合が大きい
こと示すように設定されている。
【0048】
【数7】 HATCAT=Z×HATCATC+HATCATC ここで、HATCATCは、予め設定された劣化判定パ
ラメータの中央値である。
【0049】なお、数式2及び5で使用される結合係数
行列[aji],[bj](j=1〜m)は、前述した
ように教師データを用いた学習により予め決定されたも
のである。
【0050】以上のように本実施形態では、LAFセン
サ22の検出値に応じた通常の空燃比フィードバック制
御を実行しつつ、ニューラルネットを用いて触媒の劣化
度合を示す触媒劣化判定パラメータHATCATを算出
するようにしたので、触媒劣化検出処理が排気ガス特性
に悪影響を与えることが無く、しかもO2センサ出力V
SO2だけでなくエンジン回転数NE、吸気管内絶対圧
PBA等の他のエンジン運転パラメータの影響も加味し
て、より正確に劣化度合を検出することができる。
【0051】図7は、劣化判定パラメータHATCAT
に応じた劣化判定処理のフローチャートであり、ステッ
プS141では、劣化判定パラメータHATCATが、
触媒の交換を必要とするほどの劣化度合に対応する基準
値OLDCATより小さいか(さらに劣化しているか)
否かを判別し、HATCAT≧OLDCATであるとき
は、直ちに処理を終了し、HATCAT<OLDCAT
であるときは、警告灯を点灯させて、運転者の注意を喚
起する(ステップS142)。
【0052】図8は、前述したモニタフラグFMCND
の設定を行う前条件判定処理のフローチャートである。
本処理は、所定時間(例えば10msec)毎に実行さ
れる。
【0053】先ず、ステップS21では、モニタ許可フ
ラグFGO67が「1」か否かを判別する。このモニタ
許可フラグFGO67は、触媒劣化モニタ以外の例えば
O2センサ劣化モニタ、蒸発燃料処理系故障モニタ、フ
ュエル系異常モニタ等が実行中のとき「0」に設定さ
れ、他のモニタが実行されていないとき「1」に設定さ
れるフラグである。モニタ許可フラグFGO67が
「0」であって、他のモニタが実行中のときは、タイマ
tCATMに所定時間TCATMを設定してスタートさ
せ、前条件不成立(FMCND=0)とする。なお、本
実施形態では、図示は省略しているが、燃料タンクで発
生する蒸発燃料をキャニスタに貯蔵し、エンジン運転中
に適宜吸気管2内に蒸発燃料をパージする蒸発燃料処理
装置が設けられており、上記蒸発燃料処理系故障モニタ
は、この蒸発燃料処理装置の故障モニタである。
【0054】モニタ許可フラグFGO67が「1」であ
って触媒劣化モニタが許可されているときは、蒸発燃料
処理装置のキャニスタから吸気管2への蒸発燃料のパー
ジをカットすべき運転状態のとき「1」に設定されるパ
ージカットフラグFPGSCNTが「1」か否かを判別
し(ステップS22)、FPGSCNT=1であってパ
ージカットすべき運転状態のときは、前記ステップS3
0、S32に進み、前条件不成立とする。FPGCNT
=0のときは、リミットフラグFKLAFLMTが
「1」か否かを判別する。リミットフラグFKLAFL
MTは、補正係数KLAFが所定上限値又は下限値に所
定時間以上貼り付いている(KLAFリミット貼り付き
状態の)とき「1」に設定されるフラグである。
【0055】FKLAFLMT=1であってKLAFリ
ミット貼り付き状態のときは、触媒劣化モニタの終了を
「1」で示す終了フラグFDONEを「1」に設定して
前記ステップS30に進む。
【0056】FKLAFLMT=0であってKLAFリ
ミット貼り付き状態でないときは、さらに吸気温TAが
所定上下限値TACATCHKH(例えば100℃)、
TACATCHKL(例えば−0.2℃)の範囲内にあ
るか否か、エンジン水温TWが所定上下限値TWCAT
CHKH(例えば100℃)、TWCATCHKL(例
えば80℃)の範囲内にあるか否か、エンジン回転数N
Eが所定上下限値NECATCHKH(例えば3500
rpm)、NECATCHKL(例えば1000rp
m)の範囲内にあるか否か、吸気管内絶対圧PBAが所
定上下限値PBCATCHKH(例えば510mmH
g)、PBCATCHKL(例えば300mmHg)の
範囲内にあるか否か、車速Vが所定上下限値VCATC
HKH(例えば80km/h)、VCATCHKL(例
えば32km/h)の範囲内にあるか否かを判別し(ス
テップS25)、これらの運転パラメータのすべてが所
定上下限値の範囲内にあるときは、さらに触媒コンバー
タ23の温度TCATが所定範囲(例えば350℃〜8
00℃)内にあるか否かを判別する(ステップS2
6)。この触媒温度TCATは、センサの検出値を用い
るが、エンジン運転状態に応じて推定した温度値を用い
てもよい。
【0057】触媒温度TCATが所定範囲内にあるとき
はさらに、当該車両がクルーズ状態にあるか否かを判別
する(ステップS27)。この判別は、例えば車速Vの
変動が0.8km/sec以下の状態が所定時間(例え
ば2秒)継続したか否か判別することにより行う。そし
て車両がクルーズ状態あるときは、吸気管内絶対圧PB
Aの変動量ΔPBA(例えば5msecの間の変化量)
が所定値PBCAT(例えば16mmHg)以下か否か
を判別する(ステップS28)。ここで変動量ΔPBA
が所定値PBCAT以下のときは、さらにLAFセンサ
22の検出値に基づくフィードバック制御の実行中か否
かを判別する(ステップS29)。
【0058】そして、ステップS25〜S29のいずれ
かの答が否定(NO)のときは、前記ステップS30に
進む一方、すべての答が肯定(YES)のとき、即ち運
転状態が所定の状態となったときは、ステップS30で
スタートしたタイマtCATMのカウント値が「0」か
否かを判別する。最初はtCATM>0なので、前条件
不成立となり(ステップS32)、運転状態が所定の状
態となってから所定時間TCATM(例えば5秒)経過
したとき、前条件成立と判定され、前条件フラグFMC
NDを「1」に設定して(ステップS33)、本処理を
終了する。
【0059】図9は、O2センサ24の出力に基づくフ
ィードバック制御により目標空燃比係数KCMDを修正
する処理のフローチャートである。
【0060】ステップS51では、エンジン回転数NE
及び吸気管内絶対圧PBAに応じて設定されたマップを
検索することにより、フィードバック制御の比例項ゲイ
ンのマップ値KPM、積分項ゲインのマップ値KIM及
び微分項ゲインのマップ値KDMを読み込む。次いで、
図3の処理により算出した触媒劣化判定パラメータHA
TCATに応じて図10(a)に示すKPICATテー
ブルを検索し、触媒劣化補正係数KPICATを算出す
る(ステップS52)。KPICATテーブルは、HA
TCAT>HATCAT0であってほぼ新品の触媒に対
してKPICAT=1.0とし、劣化が進行する(HA
TCAT値が低下する)ほど、KPICAT値が減少す
るように設定されている。
【0061】続くステップS53では、ステップS51
で読み込んだフィードバック制御の各ゲインのマップ値
KPM,KIM,KDMに触媒劣化補正係数KPICA
Tを乗算することにより、フィードバック制御の比例項
ゲインKP、積分項ゲインKI及び微分項ゲインKDを
算出し、次いでO2センサ出力VSO2と基準値VSO
2REFとの偏差DVSO2(=VSO2REF−VS
O2)を算出する(ステップS54)。この偏差DVS
O2は、O2センサ24により検出される空燃比が理論
空燃比よりリッチ側のとき負の値となる。次いで、下記
数式8によりPIDフィードバックパラメータPIDS
O2を算出する(ステップS55)。
【0062】
【数8】 IDVSO2(k)=IDVSO2(k-1)+DVSO2(k) DDVSO2(k)=DVSO2(k)−DVSO2(k-1) PIDSO2=KP×DVSO2(k)+KI×IDVS
O2(k)+KD×DDVSO2(k) 数式8は、周知のPID制御を表すものであり、IDV
SO2は偏差DVSO2の積算値、DDVSO2は偏差
DVSO2の変化量である。
【0063】続くステップS56では、PIDフィード
バックパラメータPIDSO2に応じて図10(b)に
示すKCMDSO2テーブルを検索し、目標空燃比係数
KCMDの修正項KCMDSO2を算出する。KCMD
SO2テーブルは、PIDフィードバックパラメータP
IDSO2が増加するほど修正項KCMDSO2が増加
するように設定されている。次いで、目標空燃比係数K
CMDを修正項KCMDSO2を加算することにより修
正し(ステップS57)、本処理を終了する。
【0064】図9の処理によれば、触媒下流側に設けら
れたO2センサ24の検出値に応じて目標空燃比係数K
CMDが修正され、触媒コンバータ23の酸素蓄積状態
に応じた目標空燃比係数KCMDの設定を行うことがで
きる。また、PID制御の各制御ゲインKP,KI,K
Dは、マップ検索値を触媒劣化判定パラメータHATC
ATに応じて設定される補正係数KPICATによって
補正することにより算出され、触媒の劣化度合が進行す
るほど小さな値とされるので、触媒の劣化度合に適した
目標空燃比係数KCMDの修正を行うことができる。そ
の結果、触媒の劣化度合に応じたより適切な空燃比制御
を行うことができ、触媒コンバータ23の浄化効率を向
上させることができる。
【0065】触媒の劣化度合が進行するほど制御ゲイン
KP,KI,KDを小さくなるように補正するのは、触
媒の劣化度合が進行すると触媒の酸素蓄積能力が低下す
るため、制御ゲインが大きいとその酸素蓄積能力を越え
て酸素過剰な、または逆にCO,HCが過剰な排気ガス
が触媒に供給され、触媒によって十分に浄化されなくな
る可能性が高くなるからである。
【0066】(第2の実施形態)本実施形態は、第1の
実施形態においてモニタ許可フラグFGO67が「1」
となり、触媒劣化モニタが許可されたときは、LAFセ
ンサ22及びO2センサ24の出力に応じた通常のフィ
ードバック制御を停止し、O2センサ24の出力のみ応
じた空燃比フィードバック制御を実行する。具体的に
は、図11に示す処理により、O2フィードバック補正
係数KO2を算出し、前記数式1に代えて下記数式8に
より、燃料噴射量Toutを算出し、これにより燃料噴
射量制御を行う。
【0067】
【数8】Tout=Ti×KO2×K1+K2 図11の処理は、TDC信号パルスの発生に同期してC
PU5bで実行される。
【0068】同図のステップS41では、出力VSO2
と基準電圧VSO2REFとの大小関係が反転したか否
かを判別し、反転したときは、出力VSO2が基準電圧
VSO2REFより低いか否かを判別する(ステップS
42)。そして、VSO2<VSO2REFであるとき
は、補正係数KO2の直前値にリッチ側スペシャルP項
PRSPを加算する一方、VSO2>VSO2REFで
あるときは、補正係数KO2の直前値からリーン側スペ
シャルP項を減算する比例制御を行う(ステップS4
3、S44)。
【0069】ステップS41の答が否定(NO)のとき
は、出力VSO2が基準電圧VSO2REFより低いか
否かを判別し(ステップS45)、VSO2<VSO2
REFであるときは、補正係数KO2の直前値にスペシ
ャルI項IRSPを加算する一方、VSO2>VSO2
REFであるときは、補正係数KO2の直前値からスペ
シャルI項ILSPを減算する積分制御を行う(ステッ
プS46、S47)。
【0070】図11の処理により、O2センサ出力SV
O2及び補正係数KO2は図12に示すように周期的に
変化する。図12の(TL+TR)が、O2センサ出力
の反転周期である。
【0071】そして、ニューラルネットの入力パラメー
タは、以下の通りとし、劣化判定パラメータHATCA
Tを算出する。
【0072】 X1=NE (エンジン回転数) X2=PBA (吸気管内絶対圧) X3=LACT (EGR弁リフト量) X4=KO2 (O2フィードバック補正係数) X5=TKO2 (スペシャルP項PRSPの加算処理
の実行周期) ここで、TKO2は、スペシャルP項PRSPの加算処
理の実行周期であり、図12を参照すれば明らかなよう
に、これはO2センサ出力反転周期(TL+TR)と一
致する。補正係数KO2及び/または加算処理実行周期
TKO2が、特許請求の範囲に記載した酸素濃度検出手
段の検出値に基づいて算出される制御パラメータに対応
する。なお、これらのパラメータを入力パラメータとし
た学習を行ってニューラルネットの結合係数行列を決定
する。
【0073】以上の点以外は、第1の実施形態と同一で
ある。
【0074】本実施形態では、通常の空燃比フィードバ
ック制御は停止されるが、上記パラメータX1〜X5を
入力パラメータとするニューラルネットを用いて劣化判
定パラメータHATCATが算出されるので、エンジン
回転数NE、吸気管内絶対圧PBA等のエンジン運転パ
ラメータの影響も加味して、触媒の劣化度合をより正確
に検出することができる。
【0075】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
述した実施形態では、触媒コンバータ23の上流側に
は、比例型のLAFセンサ22を設けるようにしたが、
LAFセンサ22に代えて、O2センサ24と同様のO
2センサ22aを設け、この検出値に応じて空燃比フィ
ードバック制御を行うようにしてもよい。その場合に
は、O2センサ24の検出値に応じて、O2センサ22
aによるフィードバック制御の目標空燃比に相当する基
準値を修正するフィードバック制御を行う。
【0076】また、上述した実施形態では、触媒劣化補
正係数KPICATにより、フィードバック制御ゲイン
のマップ値KPM、KIM及びKDMを補正するように
したが、マップ値KPM、KIM及びKDMをそのまま
使用してPIDフィードバックパラメータPIDSO2
を算出し、そのPIDSO2に補正係数KPICATを
乗算するようにしてもよい。
【0077】
【発明の効果】以上詳述したように請求項1に記載した
発明によれば、排気ガス浄化手段を通過した排気ガス中
の酸素濃度が検出され、少なくともこの検出値またはこ
の検出値に基づいて算出される制御パラメータを含む機
関の運転パラメータを入力とするニューラルネットを用
いて、触媒の劣化度合が検出されるので、機関運転状態
の影響を加味して、触媒の劣化度合をより正確に検出す
ることができる。
【0078】請求項2に記載した発明によれば、少なく
とも下流側酸素濃度検出手段の検出値またはこの検出値
に基づいて算出される制御パラメータを含む機関の運転
パラメータを入力とするニューラルネットを用いて、触
媒の劣化度合が検出され、該触媒劣化検出手段により検
出された触媒の劣化度合に応じて、下流側酸素濃度検出
手段の検出値に応じたフィードバック制御のフィードバ
ックパラメータが変更されるので、触媒の劣化度合に応
じてより適切な空燃比フィードバック制御を行うことが
でき、排気ガス浄化手段の浄化効率を向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態にかかる内燃機関とその
制御装置の構成を示す図である。
【図2】ニューラルネットの構成を示す図である。
【図3】触媒劣化判定パラメータ算出処理のフローチャ
ートである。
【図4】入力データの正規化を行う処理のフローチャー
トである。
【図5】ニューラルネットの中間層及び出力層における
演算に相当する処理のフローチャートである。
【図6】シグモイド関数を説明するための図である。
【図7】触媒劣化判定処理のフローチャートである。
【図8】触媒劣化判定パラメータの算出を実行するため
の条件を判定する処理のフローチャートである。
【図9】触媒の下流側に設けられた酸素濃度センサの出
力に応じたフィードバック制御処理のフローチャートで
ある。
【図10】図9の処理で使用するテーブルを示す図であ
る。
【図11】触媒の下流側に設けられた酸素濃度センサの
出力に応じて燃料噴射量の補正係数(KO2)を算出す
る処理のフローチャートである。
【図12】触媒の下流側に設けられた酸素濃度センサの
出力と、燃料噴射量の補正係数(KO2)との関係を説
明するための図である。
【符号の説明】
1 内燃エンジン 2 吸気管 5 電子コントロールユニット(触媒劣化検出手段、空
燃比制御手段、修正手段、パラメータ変更手段) 6 燃料噴射弁 12 吸気管内絶対圧センサ 15 エンジン回転数センサ 21 排気管 22 空燃比センサ(上流側酸素濃度検出手段) 23 触媒コンバータ 24 O2センサ(下流側酸素濃度検出手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 41/22 ZAB F02D 41/22 ZAB 305 305K 305Z G01M 15/00 ZAB G01M 15/00 ZABZ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス
    の浄化を行う排気ガス浄化手段の触媒の劣化度合を検出
    する内燃機関の触媒劣化検出装置において、 前記排気ガス浄化手段を通過した排気ガス中の酸素濃度
    を検出する酸素濃度検出手段と、 少なくとも前記酸素濃度検出手段の検出値または該検出
    値に基づいて算出される制御パラメータを含む前記機関
    の運転パラメータを入力とするニューラルネットを用い
    て、前記触媒の劣化度合を検出する触媒劣化検出手段と
    を備えることを特徴とする内燃機関の触媒劣化検出装
    置。
  2. 【請求項2】 内燃機関の排気系に設けられ、触媒によ
    り排気ガスの浄化を行う排気ガス浄化手段と、該排気ガ
    ス浄化手段の上流側で排気ガス中の酸素濃度を検出する
    上流側酸素濃度検出手段と、該排気ガス浄化手段の下流
    側で排気ガス中の酸素濃度を検出する下流側酸素濃度検
    出手段と、前記上流側酸素濃度検出手段の検出値に応じ
    て前記機関に供給する混合気の空燃比を目標空燃比にフ
    ィードバック制御する空燃比制御手段と、前記下流側酸
    素濃度検出手段の検出値に応じたフィードバック制御に
    より前記目標空燃比を修正する修正手段とを備える内燃
    機関の空燃比制御装置において、 少なくとも前記下流側酸素濃度検出手段の検出値または
    該検出値に基づいて算出される制御パラメータを含む前
    記機関の運転パラメータを入力とするニューラルネット
    を用いて、前記触媒の劣化度合を検出する触媒劣化検出
    手段と、 該触媒劣化判定手段により検出された前記触媒の劣化度
    合に応じて、前記修正手段によるフィードバック制御の
    フィードバックパラメータを変更するパラメータ変更手
    段とを備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装
    置。
JP9079148A 1997-03-14 1997-03-14 内燃機関の触媒劣化検出装置及び空燃比制御装置 Pending JPH10252451A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9079148A JPH10252451A (ja) 1997-03-14 1997-03-14 内燃機関の触媒劣化検出装置及び空燃比制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9079148A JPH10252451A (ja) 1997-03-14 1997-03-14 内燃機関の触媒劣化検出装置及び空燃比制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10252451A true JPH10252451A (ja) 1998-09-22

Family

ID=13681884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9079148A Pending JPH10252451A (ja) 1997-03-14 1997-03-14 内燃機関の触媒劣化検出装置及び空燃比制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10252451A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007085891A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 National Traffic Safety & Environment Laboratory 自動車の実走行における排気流量計測による触媒劣化試験装置及び触媒劣化試験方法
JP2011074786A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Toyota Motor Corp 運転制御装置
DE10064278B4 (de) * 2000-04-28 2012-06-28 Mitsubishi Denki K.K. Abgasemissions-Steuervorrichtung für die Verwendung in einer Brennkraftmaschine
DE102020100717A1 (de) * 2019-02-18 2020-08-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Katalysatorverschlechterungserfassungsvorrichtung, Katalysatorverschlechterungserfassungssystem, Datenanalysevorrichtung, Steuervorrichtung für Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Bereitstellen von Zustandsinformationen eines Gebrauchtfahrzeugs
CN114991920A (zh) * 2022-05-23 2022-09-02 重庆文理学院 一种用于柴油机汽车尾气氮氧化物的处理系统

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10064278B4 (de) * 2000-04-28 2012-06-28 Mitsubishi Denki K.K. Abgasemissions-Steuervorrichtung für die Verwendung in einer Brennkraftmaschine
JP2007085891A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 National Traffic Safety & Environment Laboratory 自動車の実走行における排気流量計測による触媒劣化試験装置及び触媒劣化試験方法
JP2011074786A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Toyota Motor Corp 運転制御装置
DE102020100717A1 (de) * 2019-02-18 2020-08-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Katalysatorverschlechterungserfassungsvorrichtung, Katalysatorverschlechterungserfassungssystem, Datenanalysevorrichtung, Steuervorrichtung für Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Bereitstellen von Zustandsinformationen eines Gebrauchtfahrzeugs
CN111577427A (zh) * 2019-02-18 2020-08-25 丰田自动车株式会社 催化剂劣化检测装置及系统、数据解析装置、内燃机的控制装置及二手车状态信息提供方法
JP2020133467A (ja) * 2019-02-18 2020-08-31 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化検出装置、触媒劣化検出システム、データ解析装置、内燃機関の制御装置、および中古車の状態情報提供方法
US11149618B2 (en) 2019-02-18 2021-10-19 TOYOTA JIDOSHA KABUSHtKI KAISHA Catalyst deterioration detection device, catalyst deterioration detection system, data analysis device, control device of internal combustion engine, and method for providing sate information of used vehicle
CN111577427B (zh) * 2019-02-18 2022-04-01 丰田自动车株式会社 催化剂劣化检测装置及系统、二手车状态信息提供方法
US11473477B2 (en) 2019-02-18 2022-10-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst deterioration detection device, catalyst deterioration detection system, data analysis device, control device of internal combustion engine, and method for providing state information of used vehicle
CN114991920A (zh) * 2022-05-23 2022-09-02 重庆文理学院 一种用于柴油机汽车尾气氮氧化物的处理系统
CN114991920B (zh) * 2022-05-23 2023-06-20 重庆文理学院 一种用于柴油机汽车尾气氮氧化物的处理系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2869911B2 (ja) 内燃エンジンの酸素センサ劣化検出装置
JP3627787B2 (ja) 内燃機関の燃料供給系異常診断装置
JP3759578B2 (ja) 排出ガス浄化用触媒の劣化検出装置
US7386388B2 (en) Air-fuel ratio control system and method for internal combustion engine, and engine control unit
JPH0783094A (ja) 内燃機関の空燃比フィードバック制御装置
JP3980424B2 (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
JP3096377B2 (ja) 内燃エンジンの蒸発燃料処理装置
JPH10252536A (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
JPH04109021A (ja) 内燃エンジンの三元触媒の劣化検出装置
JPH06249029A (ja) 内燃機関の気筒群別空燃比制御装置
US6513321B2 (en) Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine
JPH10252451A (ja) 内燃機関の触媒劣化検出装置及び空燃比制御装置
JPH08121226A (ja) 内燃エンジンの燃料供給系の異常検出装置
JP2785238B2 (ja) 蒸発燃料処理装置
JPH07229439A (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
JPH0821283A (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
JP2006177371A (ja) 内燃機関の制御装置
JPH10252537A (ja) 内燃機関の制御装置
JP3882832B2 (ja) 内燃機関の燃料供給系異常診断装置
JP3223472B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2965797B2 (ja) 内燃エンジンの燃料供給系の異常検出装置
JP3560156B2 (ja) 内燃機関の蒸発燃料制御装置
JP3967246B2 (ja) 内燃機関の燃料供給制御装置
JPH041439A (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
JP2916804B2 (ja) 内燃機関の空燃比制御装置