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JP2864699B2 - Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engine - Google Patents
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JP2864699B2 - Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engine - Google Patents

Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engine

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JP2864699B2
JP2864699B2 JP2235372A JP23537290A JP2864699B2 JP 2864699 B2 JP2864699 B2 JP 2864699B2 JP 2235372 A JP2235372 A JP 2235372A JP 23537290 A JP23537290 A JP 23537290A JP 2864699 B2 JP2864699 B2 JP 2864699B2
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Description

【発明の詳細な説明】 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。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine that diagnoses a deterioration state of a catalyst by using air-fuel ratio sensors disposed upstream and downstream of a catalytic converter. A catalyst deterioration diagnosis device.

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
−20541号公報に開示されている。
Disposed upstream and the air-fuel ratio sensor, for example O 2 sensor, respectively at the downstream side of the catalytic converter of the prior art internal combustion engine, upstream O 2
An apparatus that performs air-fuel ratio feedback control mainly based on sensor output signals and diagnoses catalyst deterioration based on a comparison between output signals from both sensors is disclosed in, for example,
No. -20541.

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第5図の(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O2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、第5
図の(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。
That is, during execution of the air-fuel ratio feedback control,
Since the fuel supply amount is mainly controlled based on the output signal of the upstream O 2 sensor by, for example, pseudo proportional integral control, the output signal of the upstream O 2 sensor is as shown in FIG. , And the 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, so that the output signal of the downstream O 2 sensor is the fifth signal.
As shown in (b) of FIG, small variation width as compared with the upstream O 2 sensor, and the period is lengthened.

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程変わらなくなり、そ
の結果、下流側O2センサの出力信号は、第5図の(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, the catalyst in the catalytic converter deteriorates, the reduction of O 2 storage capability, the oxygen concentration in the catalytic converter upstream side and the downstream side is not changed so, as a result, the output signal of the downstream O 2 sensor, FIG. 5 (c)
As shown in ( 2) , the reversal is repeated at a cycle approximating the output of the upstream O2 sensor, and the fluctuation width increases.

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O2センサのリッ
チ,リーンの反転周期T2との比(T1/T2)を求め、この
比が所定値以上となったときに、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 upstream O 2 sensor rich, lean inversion period T1 and the downstream O 2 sensor rich, the ratio of the lean inversion period T2 (T1 / T2) determined, the ratio When is equal to or more than a predetermined value, it is determined that the catalyst has deteriorated.

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片寄りの学習
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-described catalyst deterioration diagnosis, for learning correction of deviation of the overall air-fuel ratio in the air-fuel ratio feedback control based on the output signal of the upstream O 2 sensor. It is generally used.

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のように上流側O2センサの出力と下
流側O2センサの出力とを比較して触媒の劣化を正確に診
断するには、その前提として、空燃比フィードバック制
御により与えられる実際の空燃比が、論理空燃比を中心
としてかなり高精度に制御されていなければならない。
つまり、上流側O2センサの経年変化等により実際の空燃
比がリッチ側もしくはリーン側に片寄った状態で周期的
に反転を繰り返している場合には、下流側O2センサの反
転周期が影響を受けるため、一定レベルを基準とした診
断を精度良く行うことができない。
Invention compared try to challenge, however the output of the downstream O 2 sensor and the output of the upstream O 2 sensor as described above resolved to accurately diagnose the deterioration of the catalyst, as a premise, the air-fuel ratio feedback The actual air-fuel ratio provided by the control must be controlled with very high precision around the logical air-fuel ratio.
That is, when the actual air-fuel ratio due to aging or the like of the upstream O 2 sensor is repeatedly periodically reversed in a state of leaning to the rich side or the lean side, the effect is the inversion period of the downstream O 2 sensor Therefore, diagnosis based on a certain level cannot be performed accurately.

課題を解決するための手段 そこで、この発明は下流側空燃比センサの出力信号を
用いて空燃比フィードバック制御を学習補正するものに
おいて、その学習が十分に進行したことを条件として、
触媒の劣化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、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、内燃機関の運転条件に応じて基
本燃料噴射量を設定する基本燃料噴射量設定手段3と、
上流側空燃比センサ1の出力に基づいてフィードバック
補正係数を算出する補正係数算出手段4と、少なくとも
機関回転数と負荷とをパラメータとする運転領域の複数
の区画に割り付けた学習値をそれぞれ記憶する記憶手段
5と、各区画の学習値を用いて上記フィードバック補正
係数を補正する学習補正手段6と、このフィードバック
補正係数を用いて上記基本燃料噴射量を補正する燃料噴
射量補正手段7と、機関運転条件がいずれかの区画内に
所定期間とどまっているときに、下流側空燃比センサ2
の出力に基づいて上記記憶手段における学習値を修正か
つ更新する学習更新手段8と、この更新の回数を各区画
毎に計数する学習回数計数手段9とを備えてなる内燃機
関において、空燃比フィードバック制御中に上流側空燃
比センサ1の出力と下流側空燃比センサ2の出力とを比
較して触媒の劣化を判定する劣化判定手段10と、上記学
習値の更新回数が所定回数以下のときに上記劣化判定を
禁止する判定禁止手段11とを備えたことを特徴としてい
る。
Means for Solving the Problems Therefore, in the present invention, the learning correction of the air-fuel ratio feedback control using the output signal of the downstream air-fuel ratio sensor is performed, provided that the learning has sufficiently proceeded.
Diagnosis of catalyst deterioration is performed. That is, the apparatus for diagnosing catalyst deterioration of an internal combustion engine according to the present invention is provided with an upstream air-fuel ratio sensor 1 provided upstream of a catalytic converter interposed in an exhaust passage and a downstream side of the catalytic converter. A downstream air-fuel ratio sensor 2, basic fuel injection amount setting means 3 for setting a basic fuel injection amount according to operating conditions of the internal combustion engine,
A correction coefficient calculating means 4 for calculating a feedback correction coefficient based on the output of the upstream air-fuel ratio sensor 1 and a learning value assigned to each of a plurality of sections of the operating region using at least the engine speed and the load as parameters are stored. A storage means 5, a learning correction means 6 for correcting the feedback correction coefficient using the learning value of each section, a fuel injection amount correction means 7 for correcting the basic fuel injection amount using the feedback correction coefficient, and an engine When the operating condition remains in any of the sections for a predetermined period, the downstream air-fuel ratio sensor 2
In an internal combustion engine comprising a learning updating means 8 for correcting and updating the learning value in the storage means based on the output of the storage means and a learning number counting means 9 for counting the number of times of updating for each section, the air-fuel ratio feedback A deterioration determining means for comparing the output of the upstream air-fuel ratio sensor with the output of the downstream air-fuel ratio sensor during control to determine the deterioration of the catalyst; And a determination prohibition unit for prohibiting the deterioration determination.

作用 上記構成では、上流側空燃比センサ1の出力に基づい
てフィードバック補正係数が求められ、これを用いて燃
料噴射量がフィードバック制御される。ここで、下流側
空燃比センサ2の出力に基づいて学習値が求められ、該
学習値によって上記フィードバック補正係数が補正され
る。つまり、空燃比フィードバック制御の結果、なおも
空燃比の片寄りがある場合には、上記下流側空燃比セン
サ2による学習補正によって、その片寄りが除去され
る。
Operation In the above configuration, the feedback correction coefficient is obtained based on the output of the upstream air-fuel ratio sensor 1, and the fuel injection amount is feedback-controlled using the feedback correction coefficient. Here, a learning value is obtained based on the output of the downstream air-fuel ratio sensor 2, and the feedback correction coefficient is corrected by the learning value. That is, as a result of the air-fuel ratio feedback control, if the air-fuel ratio is still offset, the offset is removed by the learning correction by the downstream air-fuel ratio sensor 2.

上記の学習値は、運転領域のいずれかの区画に所定期
間とどまっているときに更新されるので、その更新回数
が多いほど信頼性の高いものとなる。従って、更新回数
がある値以上であれば、空燃比の片寄りは殆どないもの
と考えられ、フィードバック制御により理論空燃比を中
心として比較的狭い範囲で周期的に変化することにな
る。
The learning value is updated when it stays in any of the sections of the driving area for a predetermined period, so that the greater the number of updates, the higher the reliability. Therefore, if the number of updates is equal to or more than a certain value, it is considered that there is almost no deviation of the air-fuel ratio, and the feedback control periodically changes the air-fuel ratio in a relatively narrow range around the stoichiometric air-fuel ratio.

そこで、このような状態で上流側空燃比センサ1の出
力と下流側空燃比センサ2の出力とを比較することによ
り、触媒の劣化診断が高精度に行える。
Thus, by comparing the output of the upstream air-fuel ratio sensor 1 and the output of the downstream air-fuel ratio sensor 2 in such a state, the catalyst deterioration diagnosis can be performed with high accuracy.

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。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第2図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、21は内燃機関、22はその吸気通路、23
は排気通路を示している。上記吸気通路22には、各吸気
ポートへ向けて燃料を供給する燃料噴射弁24が気筒毎に
配設されているとともに、スロットル弁25が介装されて
おり、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26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, wherein 21 is an internal combustion engine, 22 is an intake passage thereof, 23
Indicates an exhaust passage. In the intake passage 22, a fuel injection valve 24 for supplying fuel to each intake port is provided for each cylinder, and a throttle valve 25 is interposed. For example, a hot-wire type air flow meter 26 for detecting the temperature is provided.

上記排気通路23には、例えば三元触媒を用いた触媒コ
ンバータ27が介装されているとともに、該触媒コンバー
タ27よりも上流位置に上流側O2センサ28が、下流位置に
下流側O2センサ29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28,29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
比を境に起電力が急変し、理論空燃比より過濃側(リッ
チ側)で高レベル(約1V程度)に、希薄側(リーン側)
で低レベル(約100mV程度)となる。
To the exhaust passage 23, for example, with a catalytic converter 27 using a three-way catalyst is interposed, the upstream O 2 sensor 28 to the upstream position than the catalyst converter 27, the downstream O 2 sensor downstream position 29 are arranged respectively. O 2 sensor 28, 29 as the air-fuel ratio sensor is for generating an electromotive force corresponding to the residual oxygen concentration in the exhaust gas, in particular, the electromotive force changes suddenly bordering the stoichiometric air-fuel ratio, excessive than the stoichiometric air-fuel ratio High level (about 1V) on the dark side (rich side), lean side (lean side)
At low level (about 100mV).

また、30は内燃機関の冷却水温を検出する水温セン
サ、31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を示
している。
Reference numeral 30 denotes a water temperature sensor for detecting a cooling water temperature of the internal combustion engine, and reference numeral 31 denotes a crank angle sensor provided for detecting the engine speed and emitting a pulse signal at every predetermined crank angle.

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32は、所謂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28,29に基づく燃料噴射弁24
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、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33を点灯させるようになっている。
The control unit 32 to which the detection signals of the various sensors described above are input uses a so-called microcomputer system, and the fuel injection valve 24 based on the O 2 sensors 28 and 29 is used.
In addition to executing the injection amount control, that is, the air-fuel ratio control by the feedback control method, the deterioration diagnosis of the catalyst as described later is performed, and when it is determined that the deterioration is equal to or more than the predetermined level, the warning lamp 33 is turned on. .

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.

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26が検出した吸入空気量Qとクラン
ク角センサ31が検出した機関回転数NとからTp=Q/Nと
して基本パルス幅Tp(基本噴射量)を演算し、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24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, a basic pulse width Tp (basic injection amount) is calculated from the intake air amount Q detected by the air flow meter 26 and the engine speed N detected by the crank angle sensor 31 as Tp = Q / N, and The drive pulse width Ti (injection amount) of the fuel injection valve 24 is determined by adding various increase corrections and feedback corrections to this. Specifically, the pulse width Ti is obtained by the following equation.

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24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, an air-fuel ratio correction at a high speed and a high load, and the like. 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 24.

また、αは主に上流側O2センサ28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28の出力信号を所定のスライスレベ
ル(論理空燃比に対応する)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。
Further, alpha is mainly feedback correction coefficient is calculated based on the detection signal of the upstream O 2 sensor 28. That is, the output signal of the upstream O 2 sensor 28 is compared with a predetermined slice level (corresponding to the logical 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.

第6図の(a)は、上流側O2センサ28の出力信号の一
例を示し、(b)はこれに対応するフィードバック補正
係数αの変化を示している。上記フィードバック補正係
数αは、上述したように疑似的な比例積分制御により求
められるもので、上流側O2センサ28の出力が所定のスラ
イスレベルを横切ってリッチ側からリーン側へ反転する
と、補正係数αには一定の比例分PLが加算され、かつ所
定の積分定数ILによる傾きで積分分が徐々に加算されて
行く。このフィードバック補正係数αは、前述したよう
に基本燃料噴射量Tpに乗じられるので、実際の空燃比は
徐々に濃化する。そして、次に上流側O2センサ28の出力
がリーン側からリッチ側へ反転すると、補正係数αから
一定の比例分PRが減算され、かつ所定の積分定数IRによ
る傾きで積分分が徐々に減算されて行く。このような作
用の繰り返しによって、実際の空燃比は、1〜2Hz程度
の周期で変化しつつ略理論空燃比近傍に維持される。
Of FIG. 6 (a) shows an example of an output signal of the upstream O 2 sensor 28, shows (b) the change of the feedback correction coefficient α corresponding thereto. The feedback correction coefficient α is obtained by pseudo proportional integral control as described above. When the output of the upstream O 2 sensor 28 crosses a predetermined slice level and reverses from rich to lean, the correction coefficient α α constant proportional amount P L is added to, and integral amount in inclination by a predetermined integral constant I L is gradually being added gradually. Since the feedback correction coefficient α is multiplied by the basic fuel injection amount Tp as described above, the actual air-fuel ratio gradually increases. When the next output of the upstream O 2 sensor 28 is inverted from the lean side to the rich side, certain proportional portion P R from the correction coefficient α is subtracted, and the integral component with a slope by a predetermined integral constant I R is gradually Going to be subtracted. By repeating such an operation, the actual air-fuel ratio is maintained in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio while changing at a cycle of about 1 to 2 Hz.

尚、何らかの燃料増量を行う必要がある低水温時や高
速高負荷時、あるいは減速中のフューエルカット時等に
は上記フィードバック補正係数αが1にクランプされ、
実質的にオープンループ制御となる。
Note that the feedback correction coefficient α is clamped to 1 at the time of low water temperature, high speed, high load, or fuel cut during deceleration, where it is necessary to perform some fuel increase.
In effect, open loop control is performed.

一方、下流側O2センサ29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28によるフィード
バック制御の全体的な片寄りの学習補正のために用いら
れる。
On the other hand, the output signal of the downstream O 2 sensor 29 is used for, in addition to the catalyst deterioration diagnosis described later, learning correction of the overall deviation of the feedback control by the upstream O 2 sensor 28.

すなわち、上述した上流側O2センサ28によるフィード
バック制御の結果、空燃比が全体としてリッチ傾向であ
れば、下流側O2センサ29の出力信号はリッチ側で連続し
たものとなる。また空燃比が全体としてリーン傾向であ
れば、下流側O2センサ29の出力信号はリーン側で連続し
たものとなる。従って、この空燃比の全体的な片寄りの
傾向に応じて、各運転領域に予め学習値LPを割り付けて
おき、リッチ→リーン反転時の比例分PLおよびリーン→
リッチ反転時の比例分PRを、それぞれ、 PL=PL+LP PR=PR−LP として補正するのである。詳しくは、第3図に示すよう
に、機関回転数Nと負荷(例えば基本燃料噴射量Tp)を
パラメータとして運転領域を複数個(n個)の区画に分
け、それぞれの区画に対応する学習値LP1〜LPnが、車載
バッテリにバックアップされた読み書き可能なメモリ内
に記憶されている。そして、この学習値の中でそのとき
の運転条件に対応する値が読み出され、これによって上
述のように比例分PL,PRの補正がなされるのである。
That is, as a result of the feedback control by the upstream O 2 sensor 28 described above, if the rich tendency as a whole air-fuel ratio, the output signal of the downstream O 2 sensor 29 become continuous at the rich side. Further, if the lean tendency as a whole air-fuel ratio, the output signal of the downstream O 2 sensor 29 become continuous with the lean side. Therefore, in accordance with the overall bias tendency of the air-fuel ratio, a learning value LP is assigned in advance to each operation region, and the proportional component P L at the time of rich → lean inversion and the lean →
The proportional amount P R of the rich inversion time, respectively, of correcting as P L = P L + LP P R = P R -LP. Specifically, as shown in FIG. 3, the operating range is divided into a plurality of (n) sections by using the engine speed N and the load (for example, the basic fuel injection amount Tp) as parameters, and the learning value corresponding to each section is obtained. LP 1 ~LP n is stored in the vehicle battery backed-up writable memory. Then, a value corresponding to the operating condition at that time among the learning values is read out, whereby the proportional components P L and P R are corrected as described above.

尚、比例分PL,PRに代えて、あるいはこれに加えて積
分定数IL,IRを補正することもできる。
Incidentally, the proportional component P L, P instead of R, or integral constant I L In addition to this, it is also possible to correct the I R.

そして、上記の学習値LPは、機関運転条件が運転領域
の各区画内に一定期間とどまっていたときに修正かつ更
新される。つまり、下流側O2センサ29の出力信号がなお
もリッチ側にあれば、学習値LPから所定量ΔLPRを差し
引き、新たな学習値LPとして記憶内容を更新する。同様
に、下流側O2センサ29の出力信号がなおもリーン側にあ
れば、学習値LPに所定量ΔLPLを加算して、新たな学習
値LPとして記憶内容を更新する。
Then, the learning value LP is corrected and updated when the engine operating condition has been within each section of the operating region for a certain period. That is, if the output signal is still rich side of the downstream O 2 sensor 29, subtracts the predetermined amount DerutaLP R from the learning value LP, and updates the stored contents as a new learning value LP. Similarly, if the output signal is still lean side of the downstream O 2 sensor 29, by adding a predetermined amount DerutaLP L to the learning value LP, and updates the stored contents as a new learning value LP.

従って、上流側O2センサ28の経年変化や各部の個体差
による全体的な空燃比の片寄りが一層精度良く、かつ応
答性良く補正され、フィードバック補正係数αがα=1
を中心として周期変化するようになる。
Therefore, the deviation of the overall air-fuel ratio due to the aging of the upstream O 2 sensor 28 and the individual difference of each part is corrected with higher accuracy and responsiveness, and the feedback correction coefficient α becomes α = 1.
At the center.

また上述した運転領域の各区画毎に、上記の学習値LP
の学習更新の度にインクリメントされる学習カウンタが
設けられており、その値LCNTによって、十分に学習が進
行した状態か否か、特にその区画内で十分に学習がなさ
れたかどうかを判別できるようになっている。
Further, for each section of the above-described operation region, the learning value LP
A learning counter that is incremented each time learning is updated is provided, and the value LCNT is used to determine whether the learning has progressed sufficiently, particularly whether the learning has been sufficiently performed in the section. Has become.

次に、第4図は上記コントロールユニット32において
実行される触媒の劣化診断のプログラムを示すフローチ
ャートであり、以下、これを説明する。尚、このルーチ
ンは例えば一定時間毎に繰り返し実行される。
Next, FIG. 4 is a flowchart showing a program for catalyst deterioration diagnosis executed in the control unit 32, which will be described below. This routine is repeatedly executed at regular intervals, for example.

先ず、ステップ1では診断許可条件が成立したか否か
を判定する。この条件としては、機関始動時の水温が
所定値以上であること、機関暖機完了後所定時間が経
過していること、下流側O2センサ29が活性化している
こと(これは当該センサ29の出力レベルから判定され
る)の3条件があり、総ての条件を満たす場合に限って
ステップ2へ進む。ステップ2では、そのとき運転状態
が空燃比フィードバック制御を行う領域内にあり、かつ
定常状態であるか否かを判定を行う。つまり、車速VS
Pが所定範囲内にあること、車速VSPの変化量ΔVSPが
所定値以下であること、機関回転数Nが所定範囲内に
あること、機関負荷、例えば基本燃料噴射量Tpが所定
範囲内にあること、を条件としており、これら総ての条
件が成立した場合に診断領域内としてのステップ3へ進
む。ステップ3では、更にそのときの該当する区画にお
ける学習カウンタLCNTの値が所定値LCNTO以下であるか
否かを判別する。ここで、学習カウンタ値LCNTが所定値
LCNTO以下である場合には、その区画で学習が十分に進
行しておらず、フィードバック制御時に理論空燃比から
多少離れた値を中心として空燃比が周期変化する可能性
が残るので、劣化診断は行わない。
First, in step 1, it is determined whether a diagnosis permission condition has been satisfied. As this condition, the water temperature at engine starting is a predetermined value or more, it has passed a predetermined time after engine warm-up completion, it downstream O 2 sensor 29 is activated (which is the sensor 29 (Determined from the output level of the above), and the process proceeds to step 2 only when all the conditions are satisfied. In step 2, it is determined whether or not the operation state is within a region where the air-fuel ratio feedback control is performed and is in a steady state. In other words, vehicle speed VS
P is within a predetermined range, the change amount ΔVSP of the vehicle speed VSP is equal to or less than a predetermined value, the engine speed N is within a predetermined range, an engine load, for example, a basic fuel injection amount Tp is within a predetermined range. When all of these conditions are satisfied, the process proceeds to step 3 within the diagnostic area. In step 3, it is further determined whether or not the value of the learning counter LCNT in the corresponding section at that time is equal to or smaller than a predetermined value LCNTO. Here, the learning counter value LCNT is a predetermined value.
If it is less than LCNTO, the learning is not sufficiently advanced in that section, and the possibility that the air-fuel ratio changes periodically around the value slightly different from the stoichiometric air-fuel ratio during feedback control remains. Not performed.

そして、学習カウンタ値LCNTが所定値LCNTOより大き
い場合には、実際の空燃比が理論空燃比近傍にかなり精
度良く保たれていると考えられるので、ステップ4以降
へ進んで診断を行う。
If the learning counter value LCNT is larger than the predetermined value LCNTO, it is considered that the actual air-fuel ratio is kept fairly close to the stoichiometric air-fuel ratio.

ステップ4では、上流側O2センサ28と下流側O2センサ
29の反転回数比HZRATEを演算する。詳しくは、空燃比フ
ィードバック制御に伴う上流側O2センサ28のリッチ,リ
ーンの反転周波数f1と下流側O2センサ29のリッチ,リー
ンの反転周波数f2とを用いて、 HZRATE=f2/f1 として求める。触媒コンバータ27における触媒の劣化が
進行すると、下流側O2センサ29の反転周波数f2は高くな
るので、上記反転回数比HZRATEが大となる。尚、各セン
サ28,29の反転周期を計測し、これから反転回数比HZRAT
Eを求めることも勿論可能である。
In step 4, the upstream O 2 sensor 28 and the downstream O 2 sensor
Calculate the inversion frequency ratio HZRATE of 29. For more information, with rich upstream O 2 sensor 28 associated with the air-fuel ratio feedback control, rich lean reversal frequency f 1 and the downstream O 2 sensor 29, a lean and reversal frequency f 2, HZRATE = f 2 / determined as f 1. The deterioration of the catalyst in the catalytic converter 27 progresses, the inversion frequency f 2 of the downstream O 2 sensor 29 becomes higher, the number of reversals ratio HZRATE becomes larger. The inversion cycle of each of the sensors 28 and 29 was measured, and the inversion frequency ratio HZRAT
It is of course possible to ask for E.

そして、ステップ5で上記の反転回数比HZRATEを所定
の判定基準値CNGHZと比較する。ここで反転回数比HZRAT
Eが判定基準値CNGHZ未満であれば、触媒が劣化していな
いものと判断し、警告灯23は点灯させない。また後述す
るカウンタCCANTGの値をクリアする(ステップ6,7)。
Then, in step 5, the above inversion frequency ratio HZRATE is compared with a predetermined judgment reference value CNGHZ. Where the reversal ratio HZRAT
If E is less than the reference value CNGHZ, it is determined that the catalyst has not deteriorated, and the warning lamp 23 is not turned on. Further, the value of a counter CCANTG described later is cleared (steps 6 and 7).

これに対し、反転回数比HZRATEが判定基準CNGHZ以上
であれば、カウンタCCATNGの値をインクリメントし、か
つこれを所定の判定回数CCATJと比較する(ステップ8,
9)。そして、所定回数CCATJに達した場合、つまり所定
回数連続してHZRATE≧CNGHZの状態が検出されたら、触
媒が劣化しているものと判断し、警告灯23を点灯させる
(ステップ10)。
On the other hand, if the inversion frequency ratio HZRATE is equal to or greater than the determination criterion CNGHZ, the value of the counter CCATNG is incremented and compared with a predetermined determination frequency CCATJ (step 8,
9). When the predetermined number of times CCATJ is reached, that is, when the state of HZRATE ≧ CNGHZ is detected continuously for a predetermined number of times, it is determined that the catalyst has deteriorated, and the warning lamp 23 is turned on (step 10).

このように上記実施例では、上流側O2センサ28と下流
側O2センサ29の反転回転数比を用いて触媒劣化を診断す
るに際して、下流側O2センサ29を用いた学習が十分に進
行している状態つまり実際の空燃比が理論空燃比近傍に
精度良く保たれている状態において、その診断を開始す
るようにしているので、常に一定のレベルで安定した判
定を行うことができる。
Thus, in the above embodiment, when diagnosing catalyst deterioration using the reversing speed ratio of the upstream O 2 sensor 28 and the downstream O 2 sensor 29, learning using the downstream O 2 sensor 29 sufficiently proceeds. The diagnosis is started in a state in which the diagnosis is performed, that is, in a state in which the actual air-fuel ratio is accurately maintained in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio, so that a stable determination can be always performed at a constant level.

発明の効果 以上の発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おいては、触媒コンバータの上
流側空燃比センサと下流側空燃比センサの出力を比較し
て触媒の劣化を判定するに際して、下流側空燃比センサ
を用いた学習補正の更新が十分に行われていない場合
に、その診断が禁止されるため、実際の空燃比自体の片
寄りによる診断精度の低下や判定基準のばらつきを防止
でき、一層信頼性の高い触媒劣化診断を行うことができ
る。
Advantageous Effects of the Invention As is apparent from the above invention, in the catalyst deterioration diagnosis device for an internal combustion engine according to the present invention, the output of the upstream air-fuel ratio sensor and the output of the downstream air-fuel ratio sensor of the catalytic converter are compared to determine the deterioration of the catalyst. When the determination is made, if the learning correction using the downstream air-fuel ratio sensor has not been sufficiently updated, the diagnosis is prohibited. Can be prevented, and a more reliable catalyst deterioration diagnosis can be performed.

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

第1図はこの発明の構成を示すクレーム対応図、第2図
はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第3図は運転
領域と学習値の関係を示す説明図、第4図はこの実施例
における触媒劣化診断のプログラムを示すフローチャー
ト、第5図は触媒コンバータの上流側O2センサと下流側
O2センサの出力信号を比較して示す波形図、第6図は上
流側O2センサの出力信号とフィードバック補正係数とを
対比して示す波形図である。 1……上流側空燃比センサ、2……下流側空燃比セン
サ、3……基本燃料噴射量設定手段、4……補正係数算
出手段、5……記憶手段、6……学習補正手段、7……
燃料噴射量補正手段、8……学習更新手段、9……学習
回数係数手段、10……劣化判定手段、11……判定禁止手
段。
FIG. 1 is a claim correspondence diagram showing a configuration of the present invention, FIG. 2 is a configuration explanatory diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between an operation range and a learning value, and FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a program for diagnosing catalyst deterioration in this embodiment. FIG. 5 shows an upstream O 2 sensor and a downstream side of a catalytic converter.
FIG. 6 is a waveform diagram showing the output signal of the O 2 sensor in comparison, and FIG. 6 is a waveform diagram showing the output signal of the upstream O 2 sensor in comparison with the feedback correction coefficient. 1 ... upstream air-fuel ratio sensor, 2 ... downstream air-fuel ratio sensor, 3 ... basic fuel injection amount setting means, 4 ... correction coefficient calculation means, 5 ... storage means, 6 ... learning correction means, 7 ......
Fuel injection amount correcting means 8, learning updating means 9, learning number coefficient means 10, deterioration determining means 11, determination prohibiting 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
関の運転条件に応じて基本燃料噴射量を設定する基本燃
料噴射量設定手段と、上流側空燃比センサの出力に基づ
いてフィードバック補正係数を算出する補正係数算出手
段と、少なくとも機関回転数と負荷とをパラメータとす
る運転領域の複数の区画に割り付けた学習値をそれぞれ
記憶する記憶手段と、各区画の学習値を用いて上記フィ
ードバック補正係数を補正する学習補正手段と、このフ
ィードバック補正係数を用いて上記基本燃料噴射量を補
正する燃料噴射量補正手段と、機関運転条件がいずれか
の区画内に所定期間とどまっているときに、下流側空燃
比センサの出力に基づいて上記記憶手段における学習値
を修正かつ更新する学習更新手段と、この更新の回数を
各区画毎に計数する学習回数計数手段とを備えてなる内
燃機関において、空燃比フィードバック制御中に上流側
空燃比センサの出力と下流側空燃比センサの出力とを比
較して触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、上記学習
値の更新回数が所定回数以下のときに上記の劣化判定を
禁止する判定禁止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 operation of an internal combustion engine. Basic fuel injection amount setting means for setting a basic fuel injection amount according to conditions; correction coefficient calculating means for calculating a feedback correction coefficient based on an output of an upstream air-fuel ratio sensor; and at least engine speed and load as parameters. Storage means for respectively storing learning values assigned to a plurality of sections of the driving region, learning correction means for correcting the feedback correction coefficient using the learning values of the sections, and the basic A fuel injection amount correcting means for correcting the fuel injection amount, and an output of the downstream air-fuel ratio sensor when the engine operation condition is within a certain period for a predetermined period. The learning update means for correcting and updating the learning value in the storage means, and the learning number counting means for counting the number of times of updating for each section, the upstream side during the air-fuel ratio feedback control. A deterioration determining means for comparing the output of the air-fuel ratio sensor with the output of the downstream air-fuel ratio sensor to determine the deterioration of the catalyst; and a determination for prohibiting the deterioration determination when the number of updates of the learning value is equal to or less than a predetermined number. An apparatus for diagnosing catalyst deterioration of an internal combustion engine, comprising prohibiting means.
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