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JP3075001B2 - Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engine - Google Patents

Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engine

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Publication number
JP3075001B2
JP3075001B2 JP05049757A JP4975793A JP3075001B2 JP 3075001 B2 JP3075001 B2 JP 3075001B2 JP 05049757 A JP05049757 A JP 05049757A JP 4975793 A JP4975793 A JP 4975793A JP 3075001 B2 JP3075001 B2 JP 3075001B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
fuel ratio
air
sensor
ratio sensor
Prior art date
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Application number
JP05049757A
Other languages
Japanese (ja)
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Inventor
洋一 岸本
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Publication of JPH06264726A publication Critical patent/JPH06264726A/en
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

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  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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 disposed upstream and downstream of a catalytic converter.
The present invention relates to a catalyst deterioration diagnosis device for an internal combustion engine that diagnoses a deterioration state of a catalyst.

【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。
It arranged an air-fuel ratio sensor, for example O 2 sensor, respectively upstream and downstream of the catalytic converter of an internal combustion engine, and executes the air-fuel ratio feedback control by the main output signal of the upstream O 2 sensor Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 63-97852 and 63-97852 disclose a device for diagnosing catalyst deterioration based on a comparison between output signals of both sensors.
-205441.

【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 FIG.
As shown in (1), rich and lean inversions are 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. Therefore, the output signal of the downstream O 2 sensor is as shown in FIG. As shown in ( 2) , the fluctuation width is smaller and the cycle is longer than in the upstream O2 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 a decrease in the O 2 storage capacity, and as a result, the output of the downstream O 2 sensor is reduced. As shown in FIG. 7 (c), the signal repeats inversion at a cycle approximating the output of the upstream O 2 sensor, and its fluctuation width also increases.

【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。
Therefore, in the device described in the above publication, the ratio (T) of the rich / lean inversion period T2 of the upstream O 2 sensor to the rich / lean inversion period T2 of the downstream O 2 sensor is determined.
1 / T2), and when this ratio exceeds 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。
[0006] Generally, such catalyst deterioration diagnosis is performed only when the operating conditions such as the engine speed and the load and the cooling water temperature 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 used in addition to the above-mentioned catalyst deterioration diagnosis, for example, for learning correction of the air-fuel ratio bias in the air-fuel ratio feedback control based on the output signal of the upstream O 2 sensor. It is generally 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 greatly depends on the temperature of the catalyst, and particularly in a low temperature state below the catalyst activation temperature, the O 2 storage capacity is very low. That is, if the above-described catalyst deterioration diagnosis is performed in a 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 a low-temperature state, it is necessary to ensure that the catalyst is in a high-temperature state at the time of diagnosis on condition that high-speed high-load operation has continued for a certain period of time. There is. However, if the diagnostic conditions for performing the catalyst deterioration diagnosis are set strictly in this way, the frequency at which the diagnosis conditions are actually satisfied becomes very low. For example, there is a possibility that the catalyst deterioration diagnosis may be performed during one drive. Will be lower.

【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。
Conversely, if the diagnosis conditions are set loosely so that the catalyst deterioration diagnosis is performed relatively frequently, the catalyst temperature may not be sufficient and an erroneous determination may occur depending on conditions such as the outside air temperature. 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 the reliable execution of the catalyst deterioration diagnosis during the short-time running and the prevention of erroneous determination.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】そこで、この発明では、
触媒劣化と診断したときに、さらに、内燃機関の点火時
期を強制的に遅角させた状態で運転を行い、排気温度を
高めて触媒温度を確実に活性化温度以上に保った状態で
再度診断を行うようにした。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
条件が第1の診断条件を満たしているか否かを判別する
第1の診断条件判別手段3と、この第1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
る第1の診断手段4と、この第1の診断手段4により触
媒劣化と診断したときに内燃機関の点火時期を強制的に
遅角させる遅角補正手段5と、この遅角した状態で運転
した後に、この遅角状態で所定の期間運転したことを条
件の一つに含む第2の診断条件が成立したか否かを判別
する第2の診断条件判別手段6と、この第2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最
終的に判定する第2の診断手段7と、を備えたことを特
徴としている。
Accordingly, in the present invention,
When it is diagnosed that the catalyst has deteriorated, the operation is further performed with the ignition timing of the internal combustion engine forcibly retarded, and the exhaust gas temperature is raised to make sure that the catalyst temperature is maintained at or above the activation temperature. To do. That is, as shown in FIG. 1, the catalyst deterioration diagnosis device for an internal combustion engine according to the present invention includes an upstream air-fuel ratio sensor 1 disposed upstream of a catalytic converter disposed in an exhaust passage, and a catalytic converter. A downstream air-fuel ratio sensor 2 disposed downstream; a first diagnostic condition determining means 3 for determining whether various conditions of the internal combustion engine satisfy a first diagnostic condition; A first diagnostic means for diagnosing deterioration of the catalyst using an output signal of the upstream air-fuel ratio sensor and an output signal of the downstream air-fuel ratio sensor when the diagnostic conditions are satisfied; And a retard correction means 5 for forcibly delaying the ignition timing of the internal combustion engine when it is diagnosed that the catalyst has deteriorated, and that the engine has been operated in the retarded state for a predetermined period in the retarded state.
Second diagnostic condition determining means 6 for determining whether a second diagnostic condition included in one of the cases is satisfied, and an output signal of the upstream air-fuel ratio sensor 1 when the second diagnostic condition is satisfied. A second diagnostic means for finally determining the deterioration of the catalyst by using the output signal of the downstream air-fuel ratio sensor.

【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機関運転条件に応じた最適値
に制御されているが、この状態で運転中に、機関の運転
領域や冷却水温等の種々の条件が所定の第1の診断条件
を満たしていると第1の診断条件判別手段3により判別
されると、第1の診断手段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。
[Action] at the time of the normal that has not been the catalyst deterioration diagnosis operation, the optimal value of the ignition timing of the internal combustion engine in accordance with the machine SekiHakobu rolling conditions
The engine is operated in this state.
Various conditions such as a region and a cooling water temperature are predetermined first diagnostic conditions.
Is satisfied by the first diagnostic condition determining means 3
Then, the catalyst deterioration diagnosis by the first diagnosis means 4 is executed.
Is done. This is due to, for example, air-fuel ratio feedback control.
The inversion cycle of the output signal of the upstream air-fuel ratio sensor 1 and the downstream side
By comparing the output signal of the air-fuel ratio sensor 2 with the inversion cycle,
Is diagnosed.

【0013】そして、この第1の診断手段4により触媒
劣化と診断したときには、遅角補正手段5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、この状
態で内燃機関が運転される。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なる。
この状態で運転中に、機関の運転領域や冷却水温等の種
々の条件が所定の第2の診断条件を満たしていると第2
の診断条件判別手段6により判別されると、第2の診断
手段7による触媒劣化診断が実行される。これは、第1
の診断手段4と同様に、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。この第2の診断手段7により触媒
劣化と診断した場合には、最終的に触媒劣化と判断され
る。
[0013] The first diagnostic means 4 uses the catalyst.
When it is diagnosed that the battery has deteriorated, the ignition timing is corrected by the retard correction means 5.
Is forcibly retarded from the optimal ignition timing,
The internal combustion engine is operated in the state. With this ignition timing retard
The exhaust gas temperature rises and the temperature of the catalytic converter rises.
During operation in this state, the operating range of the engine,
If each condition satisfies a predetermined second diagnostic condition, a second
The second diagnostic condition is determined by the diagnostic condition determining means 6.
The catalyst deterioration diagnosis by the means 7 is executed. This is the first
As in the case of the diagnosis means 4, for example, the air-fuel ratio feedback system
Control cycle of the output signal of the upstream air-fuel ratio sensor 1
Compare the output signal of the downstream side air-fuel ratio sensor 2 with the inversion cycle.
It is diagnosed by This second diagnostic means 7 allows the catalyst
If the deterioration is diagnosed, it is finally determined that the catalyst is deteriorated.
You.

【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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One 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 one embodiment of the present invention, wherein 11 is an internal combustion engine, 12 is an intake passage, 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 interposed in an upstream gathering portion. 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。
The exhaust passage 13 is provided with a catalytic converter 17 using a three-way catalyst, for example.
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 in accordance with the concentration of residual oxygen in the exhaust gas. 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。
Reference numeral 20 denotes a water temperature sensor for detecting a cooling water temperature of the internal combustion engine 11, reference numeral 21 denotes a crank angle sensor which is provided for detecting the engine speed and emits a pulse signal at every predetermined crank angle, and reference numeral 22 denotes a vehicle speed sensor. Each is shown.

【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
While controlling the injection amount of the fuel injection valve 14 based on No. 9, that is, the air-fuel ratio control by the feedback control method,
The ignition timing of an unillustrated spark plug is controlled according to the engine operating conditions. Further, a catalyst deterioration diagnosis as 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 (Where k is a constant), and various increase corrections and feedback corrections are added thereto to obtain the drive pulse width Ti of the fuel injection valve 14.
(Injection amount) is determined. 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 a various increase correction coefficient, and includes, for example, a water temperature increase correction according to the water temperature, and an 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 for the invalid 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。
Α is a feedback correction coefficient which is calculated mainly based on the detection signal of the upstream O 2 sensor 18. That is, the output signal of the upstream O 2 sensor 18 is compared with a predetermined slice level (corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio), and a value obtained by pseudo proportional integral control based on the inversion to the lean side and the rich side. If the value is 1 or more, the air-fuel ratio is controlled to the rich side, and if the value is 1 or less, the air-fuel ratio is controlled to the lean side. Accordingly, as a result of this proportional integration control, the output signal of the upstream O 2 sensor 18 changes at a period 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 for correcting the overall deviation of the feedback control by the upstream O 2 sensor 18 in addition to the catalyst deterioration diagnosis described later. That is, the downstream O 2 sensor 1
Similarly, pseudo proportional integral control is performed on the output signal of No. 9 based on the inversion of rich and lean, and the second correction coefficient αi is obtained. Then, the second correction coefficient α
Using i, the proportional component of the feedback correction coefficient α in the proportional integral control is learned and corrected. still,
As a result, as long as the catalyst is not deteriorated, the output signal of the downstream O 2 sensor 19 repeats the inversion of rich and lean at a relatively long cycle as shown in FIG. 7B.

【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 using 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 catalyst deterioration diagnosis will be described with reference to the flowcharts of FIGS. Note that 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 flowchart showing the overall flow of the catalyst deterioration diagnosis. First, in step 1 (abbreviated as S1 in the figure), a diagnosis end flag is used to determine whether the catalyst deterioration diagnosis has been completed. Is determined based on The diagnosis end flag is reset when the operation of the internal combustion engine 11 ends, 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
Proceeding to the subsequent steps, it is sequentially determined whether various conditions of the internal combustion engine 11 satisfy predetermined diagnostic conditions. The diagnostic conditions are
Diagnosis permission conditions that prescribe the conditions premised on the diagnosis and diagnosis region conditions that prescribe the operation region in which the diagnosis is to be performed are roughly classified. Steps 2 to 4 are the diagnosis permission conditions, and steps 5 to 7 are the diagnosis permission conditions. 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, and the water temperature sensor 2
0, it is determined whether or not all of the crank angle sensor 21 and the vehicle speed sensor 22 are 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 a later-described catalyst temperature point P is equal to or more 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, it is determined whether or not the engine speed N at that time is not less than a predetermined value, and in step 6, whether the load (for example, the basic injection amount Tp) is not less than 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 of the conditions are satisfied, the routine proceeds to step 8, where a 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 a 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, when the engine speed N is equal to or more than the predetermined value N1 (step 21) and the basic injection amount Tp corresponding to the load is set.
Is greater than or equal to a predetermined value Tp1 (step 22),
Proceeding to step 23, the catalyst temperature point P is incremented. If the area is other than that, step 24
Then, the catalyst temperature point P is decremented. This takes into account whether the catalytic converter 17 is heated or cooled by the flow of exhaust gas, and as shown in FIG.
The high-speed, high-load region where the heating effect of the exhaust gas can be expected is defined as the addition region of the catalyst temperature point P. Conversely, the low-speed region and the low-load region where the catalytic converter 17 may be cooled by the flow of the exhaust gas. The region is a subtraction region of the catalyst temperature point P. Therefore, this catalyst temperature point P
By constantly repeating the addition and subtraction, 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; for example, as shown in FIG. 7, the output signal of the upstream O 2 sensor 18 is rich / lean inversion cycle T1 and the downstream O 2 the output signals of the two sensors 19 rich, so that calculated in the lean appropriate period ratio (T2 / T1) between the inversion period T2 of, used as a value indicating the this O 2 storage capability.

【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。
[0031] Then, at step 9, upon completion of calculation of the ratio of the inversion period as described above, the process proceeds to step 10, the detected O 2 storage capability is determined whether more than a predetermined value. Specifically, it is determined whether or not the above-mentioned ratio of the inversion cycle is equal to or more 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, where it is determined that the catalyst is normal, and in step 17, a diagnosis end flag is set, and an ignition timing retard flag described later is cleared. To terminate a series of processing.

【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, if it is determined in step 10 that the O 2 storage capacity is lower than the predetermined value,
Then, it is determined whether or not the value of the O 2 storage capacity has decreased by a predetermined value or more by comparing with the value of the O 2 storage capacity measured last time. If the determination is NO, the process proceeds to step 13, where it is determined 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。
If the value of the O 2 storage capacity is sharply reduced as compared with the previous value in step 12, it is highly likely that the catalyst temperature at the time of measurement was not sufficient, not due to deterioration over time. Therefore, the process proceeds to steps 14 and 15, and the ignition timing retard flag is set. And step 16
Then, after the catalyst temperature point P is cleared, 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 a subroutine for ignition timing control. In step 31, the ignition timing according 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, the process proceeds to step 33 to forcibly retard the ignition timing 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, the operation is performed with the ignition timing delayed, so that the exhaust gas temperature rises and the catalytic converter 17
Can be heated positively. In particular, step 16
By clearing the catalyst temperature point P once, 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. Are the same, the exhaust gas temperature in each region rises due to the retardation of the ignition timing. Therefore, when the catalyst temperature point P reaches a predetermined value (step 4), the exhaust gas temperature surely exceeds 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 possibility of erroneous diagnosis due to a low catalyst temperature, and it is possible to reliably determine whether or not the catalyst has deteriorated. That is, if the O 2 storage capability state where the enhanced catalyst temperature Rarere obtained above a predetermined value (step 10), the catalyst is judged to be not deteriorated (step 11). In addition, even if the catalyst temperature is raised in this way, if the O 2 storage capacity is equal to or less than a predetermined value, the process proceeds to Step 13 via 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。
When the ignition timing retard flag is cleared in step 17, the compulsory retardation of the ignition timing is released, and the control returns to the control of the optimum ignition timing.

【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 there is a suspicion that the catalyst has deteriorated at the time of the first diagnosis, the ignition timing is forcibly retarded, and the diagnosis is executed again after the catalytic converter 17 is actively heated. Erroneous determination is reliably prevented. Also 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 driving.

【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-described embodiment, the diagnosis is performed under the normal ignition timing prior to the diagnosis with the compulsory retardation of the ignition timing. If the O 2 storage capacity is sufficient,
Since the diagnosis is determined at that time, it is possible to minimize deterioration of fuel efficiency and the like due to retardation 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 apparatus for diagnosing catalyst deterioration of an internal combustion engine according to the present invention, the catalytic converter is actively heated by the rise of the exhaust gas temperature accompanying the retardation of the ignition timing. This can prevent erroneous diagnosis when the catalyst temperature is low. In particular, since the catalyst temperature can be increased without setting the diagnostic conditions such as the operation region too strict, the reliability of the deterioration diagnosis can be increased without reducing the opportunity and frequency of the catalyst deterioration diagnosis.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the 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 diagnosis apparatus 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 configuration explanatory view showing a mechanical configuration of one 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 a catalyst temperature point 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 for correcting an ignition timing.

【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 area and a subtraction area 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 an upstream O 2 sensor and a 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…第1の診断条件判別手段 4…第1の診断手段 5…遅角補正手段 6…第2の診断条件判別手段 7…第2の診断手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Upstream air-fuel ratio sensor 2 ... Downstream air-fuel ratio sensor 3 ... 1st diagnostic condition determination means 4 ... 1st diagnostic means 5 ... retard angle correction means 6 ... 2nd diagnostic condition determination means 7 ... 2nd Diagnostic means

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [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第1の診断条件を満たしている
か否かを判別する第1の診断条件判別手段と、 この第1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第1の診断手段と、 この第1の診断手段により触媒劣化と診断したときに内
燃機関の点火時期を強制的に遅角させる遅角補正手段
と、 この遅角した状態で運転した後に、この遅角状態で所定
の期間運転したことを条件の一つに含む第2の診断条件
が成立したか否かを判別する第2の診断条件判別手段
と、 この第2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
触媒の劣化を最終的に判定する第2の診断手段と、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 disposed in an exhaust passage, a downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of a catalytic converter, and various types of internal combustion engines. First diagnostic condition determining means for determining whether or not the above condition satisfies a first diagnostic condition; and when the first diagnostic condition is satisfied, an output signal of the upstream air-fuel ratio sensor and a downstream air-fuel ratio sensor First diagnosing means for diagnosing deterioration of the catalyst by using the output signal of the first control means, and retard correction means for forcibly retarding the ignition timing of the internal combustion engine when the first diagnosing means diagnoses the deterioration of the catalyst. After driving in this retarded state,
A second diagnostic condition determining means for determining whether or not a second diagnostic condition including one of the conditions that the vehicle has been operated for a period of time, and the upstream air-fuel ratio sensor when the second diagnostic condition is satisfied And a second diagnosis means for finally determining the deterioration of the catalyst using the output signal of the first air-fuel ratio sensor and the output signal of the downstream air-fuel ratio sensor.
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