JP3633007B2

JP3633007B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3633007B2
Application number: JP27495594A
Authority: JP
Inventors: 正野村; 立男佐藤; 公良西沢
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-11-09
Filing date: 1994-11-09
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JPH08135433A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、排気通路を２つに分岐して形成した分岐通路のうち一方の分岐通路に排気浄化用の第１の触媒を、分岐通路の合流部下流の排気通路に排気浄化用の第２の触媒を、夫々設け、２つの分岐通路の上流側において排気流れを該２つの分岐通路に選択的に切り換えるようにした排気浄化装置における排気切換手段の作動診断技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の排気浄化装置としては、例えば、図９に示すようなものがある（実開平１−６６４２０号公報参照）。
このものは、排気通路２１を分岐して構成した２つの分岐通路２２，２３を備え、両分岐通路２２，２３夫々にメイン触媒２４，２５を介装すると共に、一方の分岐通路２３の前記メイン触媒２５上流に低温用のプリ触媒２６を介装し、一方の分岐通路２３のプリ触媒２６とメイン触媒２５との間と、他方の分岐通路２２のメイン触媒２４上流とを連通する連通路２７を設けるようにしている。
【０００３】
そして、排気をプリ触媒２６と一方のメイン触媒２５に流通させる排気経路と、排気を両方のメイン触媒２４，２５に流通させる排気経路とに切り換える排気切換手段として、前記分岐通路２２，２３の分岐部には、分岐通路２２，２３のいずれか一方を排気が流れるように通路を切り換える切換弁２８を介装すると共に、前記連通路２７には、該連通路２７の開通と閉塞とを選択的に行う開閉弁２９が介装してある。
【０００４】
そして、排気温度を検出する排温センサを設け、該排温センサから出力される排気温度信号に基づいて、所定の排気温度条件までは、即ち、低温時は、切換弁２８を分岐通路２３側に切り換えると共に、開閉弁２９を閉じ、排気をプリ触媒２６と一方のメイン触媒２５に流通させる。又、所定の排気温度条件以降は、即ち、高温時は、切換弁２８を分岐通路２２側に切り換えると共に、開閉弁２９を開き、排気を両方のメイン触媒２４，２５に流通させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の排気浄化装置にあっては、排気切換手段としての切換弁２８及び開閉弁２９の作動診断を行う装置は設けられておらず、切換弁２８及び開閉弁２９の故障によって、例えば、開閉弁２９にあっては、本来閉じられるべき時に開かれる等の誤動作が生じた場合に、これを検知できず、故障したまま放置されることにより、触媒や排気中酸素濃度を検出するＯ_２センサの劣化が進行し、排気エミッションが悪化するという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、排気流れを切り換える排気切換手段の作動を診断する機能を設けることにより、排気切換手段の故障によって、これらの誤動作が生じた場合に、これを検知できるようにし、触媒や酸素濃度検出手段の劣化進行を未然に防止し得るようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明は、
機関の吸入空気量と回転数とから燃料の基本噴射量を算出すると共に、酸素濃度検出手段の出力を用いて基本噴射量に対する補正係数を算出し、基本噴射量に補正係数を乗じて燃料噴射量を求め、機関の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するようにした内燃機関の排気浄化装置であって、
図１に示すように、
機関の排気通路を２つに分岐して形成した分岐通路と、
一方の分岐通路に設けられた排気浄化用の第１の触媒と、
前記分岐通路の合流部下流の排気通路に設けられた排気浄化用の第２の触媒と、
前記第１の触媒の直上流側分岐通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第１の酸素濃度検出手段と、
前記第２の触媒の直上流側排気通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第２の酸素濃度検出手段と、
前記２つの分岐通路の上流側において排気流れを該２つの分岐通路に選択的に切り換える排気切換手段と、
機関運転状態判定手段と、
前記機関運転状態判定手段の判定結果に基づいて前記排気切換手段を切換制御する制御手段と、
を備える一方、
前記排気切換手段の実作動時における切換状況に応じた実際の第１の酸素濃度検出手段の出力と、前記排気切換手段の正常時における切換状況に応じた基準となる第１の酸素濃度検出手段の出力とを比較する第１の比較手段及び前記排気切換手段の実作動時における切換状況に応じた実際の第２の酸素濃度検出手段の出力と、前記排気切換手段の正常時における切換状況に応じた基準となる第２の酸素濃度検出手段の出力とを比較する第２の比較手段と、
前記第１及び第２の比較手段の両比較結果に基づいて前記排気切換手段の作動の正常・不良を診断する作動診断手段と、
を含んで構成した。
【０００８】
請求項２記載の発明は、
前記作動診断手段は、第１の診断手段、第２の診断手段及び第３の診断手段からなり、
前記第１の診断手段は、機関の冷機時に第１及び第２の触媒に排気を流すように排気切換手段を切換制御した際に、第１の酸素濃度検出手段の出力に基づいて、排気切換手段の作動の正常・不良を判定し、
前記第２の診断手段は、機関の暖機時に第２の触媒にのみ排気を流すように排気切換手段を切換制御した際に、第２の酸素濃度検出手段の出力に基づいて、排気切換手段の作動の正常・不良を判定し、
前記第３の診断手段は、機関の暖機時で、機関低回転かつ低負荷の条件の成立時に、排気切換手段を強制的に第１及び第２の触媒に排気を流すように切換制御した際に、第１の酸素濃度検出手段の出力に基づいて、排気切換手段の作動の正常・不良を判定し、
第１の診断結果に係わらず、第２の診断において、作動不良と判定されると、最終的に排気切換手段作動不良と診断し、第１の診断結果が正常で、第２の診断においても正常と判定されると、最終的に排気切換手段の作動正常と診断し、第１の診断結果が作動不良で、第２の診断において作動正常と判定された際に第３の診断で作動正常と判定されると、最終的に排気切換手段の作動正常と診断し、作動不良と判定されると、最終的に排気切換手段の作動不良と診断するように構成した。
【０００９】
【作用】
請求項１記載の発明において、第１と第２の酸素濃度検出手段の両出力に基づいて排気流れを切り換える排気切換手段の作動を診断する機能を設けることにより、排気切換手段の故障によって、この誤動作が生じた場合に、これを検知でき、触媒や酸素濃度検出手段の劣化進行を未然に防止することができ、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明において、第１の診断結果に係わらず、第２の診断において、作動不良と診断されると、最終的に排気切換手段の作動不良と言う診断結果を出し、第１の診断結果が正常で、第２の診断においても正常と診断されると、最終的に排気切換手段作動正常と言う診断結果を出すようにした結果、第１の診断だけでは不完全な診断を第２の診断により完全なものとすることができる。
【００１１】
又、第１の診断結果が作動不良で、第２の診断において正常と診断された場合には、最終的な診断結果が出ない。
従って、第１の診断結果が作動不良で、第２の診断において正常と診断された場合には、第３の診断へと進み、この第３の診断で正常と診断されると、最終的に開閉バルブ作動正常と言う診断結果を出し、作動不良と診断されると、最終的に開閉バルブ作動不良と言う診断結果を出すようにした結果、第１及び第２の診断だけでは不完全な診断を第３の診断により完全なものとすることができる。
【００１２】
【実施例】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図２は請求項１及び２記載の発明の共通のシステム図を示している。
この図において、内燃機関（以下、エンジンと言う）の排気通路１は２つに分岐され、分岐通路１Ａ，１Ｂが形成される。これらの分岐通路１Ａ，１Ｂは再び合流して単一の排気通路１となる。
【００１３】
一方の分岐通路１Ａには、排気浄化用の第１の触媒としてのプリ触媒２が設けられている。
又、両分岐通路１Ａ，１Ｂの合流部下流の排気通路１には、排気浄化用の第２の触媒としてのメイン触媒３が設けられている。
前記２つの分岐通路１Ａ，１Ｂの上流側において排気流れを該２つの分岐通路１Ａ，１Ｂに選択的に切り換える排気切換手段としての開閉バルブ４が設けられている。
【００１４】
かかる開閉バルブ４は、共通の駆動軸５に、分岐通路１Ａ，１Ｂに夫々配設された２つの弁体４Ａ，４Ｂを、一方の弁体を開いた時に他方の弁体が閉じるように位相を異ならせて夫々連結し、この駆動軸５をモータ等の回動装置６により回動して弁体４Ａ，４Ｂを選択的に開閉する構成である。
この場合、弁体４Ａを開いて、弁体４Ｂを閉じることにより、排気が分岐通路１Ａからプリ触媒２、排気通路１からメイン触媒３へと流れる排気経路となり、弁体４Ｂを開いて、弁体４Ａを閉じることにより、排気が分岐通路１Ｂを経て、排気通路１からメイン触媒３へと流れる排気経路となる。
【００１５】
前記分岐通路１Ａのプリ触媒２の直上流側には、排気中酸素濃度を検出する第１の酸素濃度検出手段としての第１のＯ_２センサ７が設けられ、前記メイン触媒３の直上流側の排気通路１には、排気中酸素濃度を検出する第２の酸素濃度検出手段としての第２のＯ_２センサ８が設けられている。
ここで、エンジンは、コントロールユニット９にて各種の信号を基に電子制御されている。
【００１６】
具体的には、エンジンの吸気通路に各気筒毎に設けられた図示しない燃料噴射弁（インジェクタ）からの燃料噴射量がコントロールユニット９によって制御されるようになっている。
この制御のため、コントロールユニット９には、エアフロメータ１０からの吸入空気量信号Ｑａ、クランク角センサ１１からの回転数信号Ｎｅ、第１のＯ_２センサ７或いは第２のＯ_２センサ８からの排気中酸素濃度信号（リッチ・リーン信号）、更には、スタータスイッチ１２からの信号、エンジン水温センサ１３からの水温信号ＴＷＯ等が入力されている。
【００１７】
これらの入力信号を受けて、コントロールユニット９は、吸入空気量Ｑａと回転数Ｎｅとから燃料の基本噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ（Ｋは定数）を算出すると共に、第１のＯ_２センサ７或いは第２のＯ_２センサ８の出力を用いてそのリーン・リッチに応じて周知の比例積分制御により増減して空燃比フィードバック補正係数αを算出する。
【００１８】
そして、燃料の基本噴射量Ｔｐに空燃比フィードバック補正係数αを乗じて燃料噴射量Ｔｅを求め、このＴｅに対応するパルス幅の駆動パルス信号を機関回転に同期して燃料噴射弁に出力することにより、燃料噴射を行わせ、エンジンの空燃比を理論空燃比にフィードバック制御している。
従って、コントロールユニット９は空燃比制御手段の機能を有している（図４のフローチャート参照）。
【００１９】
又、コントロールユニット９は、次に説明する図３〜６のフローチャートに従って、演算処理を行うことにより、開閉バルブ４を切換制御する制御手段と、開閉バルブ４の実作動時における切換状況に応じた実際の第１のＯ₂センサ７の出力と、開閉バルブ４の正常時における切換状況に応じた基準となる第１のＯ₂センサ７の出力とを比較する第１の比較手段及び開閉バルブ４の実作動時における切換状況に応じた実際の第２のＯ₂センサ８の出力と、開閉バルブ４の正常時における切換状況に応じた基準となる第２のＯ₂センサ８の出力とを比較する第２の比較手段と、第１及び第２の比較手段の両比較結果に基づいて開閉バルブ４の作動の正常・不良を診断する作動診断手段として夫々機能する。
【００２０】
次に、図３〜６のフローチャートに基づいて、請求項１及び２記載の発明の一実施例の作用について説明する。
ステップ１（図ではＳ１と略記する。以下同様）では、スタータスイッチ１２がＯＮされたか否かを判定し、スタータスイッチ１２がＯＮされれば、ステップ２に進み、ＯＮされなければステップ３に進む。
【００２１】
ステップ２では、前述したように弁体４Ａを開き、弁体４Ｂを閉じて、排気が分岐通路１Ａからプリ触媒２、排気通路１からメイン触媒３へと流れる排気経路となる（以下、状態１と言う）ように指示する。
ステップ４では、後述する全てのフラグ（Ｆ１〜Ｆ８，Ｃ，Ｎ）を０とする。
ステップ５では、タイマ１による計測時間ＴＩＭＥＲ１をリセットする。
【００２２】
ステップ６では、タイマ２による計測時間ＴＩＭＥＲ２を無限大（∞）とする。
ステップ３では、エンジンの状態が冷機時であるか、暖機時であるかを判定し、冷機時であれば、ステップ７に進み、暖機時であれば、ステップ８に進む。
ステップ７では、第１のＯ_２センサ７出力ＯＳ１をλコントロールで使用する出力値とすることを示すフラグＦ７＝０をたてる。
【００２３】
ステップ９では、本発明に係る開閉バルブ４の作動診断の一つとしての後述する第１の診断が終了していないことを示すフラグＦ１＝０か、第１の診断が終了したことを示すフラグＦ１＝１かを判定する。
フラグＦ１＝０で、第１の診断が終了していないと判定されると、ステップ１０に進み、フラグＦ１＝１で、第１の診断が終了したと判定されると、ステップ１１のサブルーチンに進む。
【００２４】
ステップ１０ではタイマ１による計測時間ＴＩＭＥＲ１と所定値Ｔａとを比較し、ＴＩＭＥＲ１＜Ｔａであれば、ステップ１２に進み、ＴＩＭＥＲ１≧Ｔａであれば、ステップ１３に進む。
ステップ１２では、λコントロール条件であるか否かを判定し、λコントロール条件であれば、ステップ１４に進んで、計測時間ＴＩＭＥＲ１をインクリメントして、ＴＩＭＥＲ１＝ＴＩＭＥＲ１＋ＤＴとし、ステップ１１のサブルーチンに進み、λコントロール条件でなければ、ステップ１１のサブルーチンに直接進む。
【００２５】
前記サブルーチンは、図７のフローチャートに示すように実行され、これについては後述する。
ステップ１１の後は、ステップ１５に進んで、燃料噴射量を演算し、ステップ１６にて燃料噴射弁を作動して燃料噴射を実行する。
ステップ１３では、前記第１の診断を、第１のＯ_２センサ７の出力のリッチ・リーンの反転回数（反転周期）Ｎと、基準値Ａとの比較により実行する。
【００２６】
即ち、スタータスイッチ１２がＯＮされ、エンジン冷機時であるなら、前述したように弁体４Ａが開かれ、弁体４Ｂを閉じられて、排気が分岐通路１Ａからプリ触媒２、排気通路１からメイン触媒３へと流れる排気経路とされ、状態１のはずである。
このとき、第１のＯ₂センサ７の出力の反転回数Ｎが開閉バルブ４正常時の基準値Ａよりも少なければ、排気がプリ触媒２に流れていない可能性があり、開閉バルブ４の作動不良の疑いがある。
【００２７】
従って、ステップ１３においては、第１のＯ_２センサ７の出力の反転回数Ｎと開閉バルブ４正常時の基準値Ａとを比較し、Ｎ≧Ａであれば、開閉バルブ４の作動不良の疑いがなく、開閉バルブ４の作動が正常であるから、ステップ１７に進み、前記状態１とする開閉バルブ４の作動が正常であることを示すフラグＦ３＝０をたて、ステップ１８にて、状態１とする開閉バルブ４の作動が正常であると判定する。
【００２８】
一方、Ｎ＜Ａであれば、開閉バルブ４の作動不良の疑いがあるから、ステップ１９に進み、前記状態１とする開閉バルブ４の作動が不良であることを示すフラグＦ３＝１をたて、ステップ２０にて、状態１とする開閉バルブ４の作動が不良であると判定する。
ステップ２１においては、第１の診断が終了したことを示すフラグＦ１＝１をたて、ステップ２２にて、第１の診断を終了させ、ステップ１１に進む。
【００２９】
一方、エンジンの状態が暖機時であると判定された後のステップ８においては、後述する第３の診断が不要であることを示すフラグＦ２＝０であるか、第３の診断が必要であることを示すフラグＦ２＝１であるかを判定する。
Ｆ２＝０であれば、ステップ２４に進み、Ｆ２＝１であれば、ステップ２３に進む。
【００３０】
ステップ２４においては、エンジンが冷機状態から暖機状態へ移行したか否かを判定し、移行していなければ、ステップ２５に進み、移行したならば、ステップ２６に進む。
ステップ２６においては、前述したように弁体４Ａを閉じ、弁体４Ｂを開いて、排気が分岐通路１Ｂを経て、排気通路１からメイン触媒３へと流れる排気経路となる（状態２）ように指示する。
【００３１】
ステップ２７では、第２のＯ_２センサ８出力ＯＳ２をλコントロールで使用する出力値とすることを示すフラグＦ７＝１をたてる。
ステップ２８においては、タイマ１による計測時間ＴＩＭＥＲ１をリセットし、ステップ２９においては、タイマ２による計測時間ＴＩＭＥＲ２をリセットし、ステップ３０においては、前記第１のＯ_２センサ７の出力の反転回数Ｎをリセットする。
【００３２】
ステップ２５においては、本発明に係る開閉バルブ４の作動診断の一つしての後述する第２の診断が終了していないことを示すフラグＦ５＝０か、第２の診断が終了したことを示すフラグＦ５＝１かを判定する。
フラグＦ５＝０で、第２の診断が終了していないと判定されると、ステップ３１に進み、フラグＦ５＝１で、第２の診断が終了したと判定されると、ステップ１１のサブルーチンに進む。
【００３３】
ステップ３１ではタイマ１による計測時間ＴＩＭＥＲ１と所定値Ｔｂとを比較し、ＴＩＭＥＲ１＜Ｔｂであれば、ステップ３２に進み、ＴＩＭＥＲ１≧Ｔｂであれば、ステップ３３に進む。
ステップ３２では、λコントロール条件であるか否かを判定し、λコントロール条件であれば、ステップ３４に進んで、計測時間ＴＩＭＥＲ１をインクリメントして、ＴＩＭＥＲ１＝ＴＩＭＥＲ１＋ＤＴとし、ステップ１１のサブルーチンに進み、λコントロール条件でなければ、ステップ１１のサブルーチンに直接進む。
【００３４】
ステップ３３では、前記第２の診断を、第２のＯ₂センサ８の出力のリッチ・リーンの反転回数（反転回数）Ｎと、基準値Ｂとの比較により実行する。
即ち、前述した第１の診断だけでは不完全なため、エンジンの暖機時に開閉バルブの作動が切り換えられ、弁体４Ａが閉じられ、弁体４Ｂが開かれて、排気が分岐通路１Ｂを経て、排気通路１からメイン触媒３へと流れる排気経路となる状態２になったところで、第２のＯ₂センサ８の出力の反転回数Ｎをみる。
【００３５】
このとき、第２のＯ₂センサ８の出力の反転回数Ｎが開閉バルブ４正常時の基準値Ｂよりも少なければ、排気が分岐通路１Ｂに流れていない可能性があり、開閉バルブ４の作動不良の疑いがある。
従って、ステップ３３においては、第２のＯ₂センサ出力の反転回数Ｎと開閉バルブ４正常時の基準値Ｂとを比較し、Ｎ≧Ｂであれば、開閉バルブ４の作動不良の疑いがなく、開閉バルブ４の作動が正常であるから、ステップ３５に進み、前記状態２とする開閉バルブの作動が正常であることを示すフラグＦ４＝０をたて、ステップ３６にて、フラグＦ３＝０（状態１とする開閉バルブの作動が正常である）であるか、フラグＦ３＝１（状態１とする開閉バルブの作動が不良である）であるかを判定する。
【００３６】
フラグＦ３＝０であれば、ステップ３７に進んで、診断を終了して、ステップ３９に進み、フラグＦ３＝１であれば、ステップ３８に進んで、第３の診断が必要であることを示すフラグＦ２＝１をたて、ステップ３９に進む。
一方、Ｎ＜Ｂであれば、開閉バルブ４の作動不良の疑いがあるから、ステップ４０に進み、前記状態２とする開閉バルブ４の作動が不良であることを示すフラグＦ４＝１をたて、ステップ４１に進んで、診断を終了して、ステップ４２に進み、開閉バルブ４が故障していると判断して警告灯を点灯させた後、ステップ３９に進む。
【００３７】
ステップ３９においては、第２の診断を終了したことを示すフラグＦ５＝１をたて、ステップ１１に進む。
ここで、ステップ３３，４０，４１，４２の流れから明らかなように、第１の診断に結果にかかわらず、第２の診断において不良と判定された場合には、開閉バルブ４が故障していると判断する。
【００３８】
又、ステップ３３，３５，３６，３７の流れから明らかなように、第１の診断結果が正常で、第２の診断結果も正常ならば、開閉バルブ４が正常であると判断する。
更に、ステップ３３，３５，３６，３８の流れから明らかなように、第１の診断結果が不良で、第２の診断結果が正常ならば、第３の診断を行う。
【００３９】
即ち、ステップ３８において第３の診断が必要であることを示すフラグＦ２＝１がたつと、ステップ８からステップ２３に進む。
このステップ２３においては、本発明に係る開閉バルブ４の作動診断の一つとしての後述する第３の診断が終了していないことを示すフラグＦ６＝０か、第３の診断が終了したことを示すフラグＦ６＝１かを判定する。
【００４０】
フラグＦ６＝０で、第３の診断が終了していないと判定されると、ステップ４３に進み、フラグＦ６＝１で、第３の診断が終了したと判定されると、ステップ４４に進む。
ステップ４３では、エンジン負荷としての燃料の基本噴射量Ｔｐと所定値Ｔｐ１とを比較し、Ｔｐ＜Ｔｐ１であれば、ステップ４５に進み、Ｔｐ≧Ｔｐ１であれば、ステップ４６に進む。
【００４１】
ステップ４５では、エンジン回転数Ｎｅと所定値Ｎ１とを比較し、Ｎｅ＜Ｎ１であれば、ステップ４７に進み、Ｎｅ≧Ｎ１であれば、ステップ４６に進む。
ステップ４７では、Ｔｐ＜Ｔｐ１かつＮｅ＜Ｎ１となった回数Ｃをカウントし（Ｃ＝Ｃ＋１）、ステップ４８では、後述するＥをリセットし、ステップ４９に進む。
【００４２】
ステップ４９では、Ｃと所定値Ｃ１とを比較して、Ｃ＞Ｃ１であれば、ステップ５０に進み、Ｃ≦Ｃ１であれば、ステップ１１に進む。
ステップ５０では、状態１を指示し、ステップ５１では、第１のＯ_２センサ７出力ＯＳ１をλコントロールで使用する出力値とすることを示すフラグＦ７＝０をたてる。
【００４３】
ステップ５２では、フラグＦ７の反転を判定し、反転があれば、ステップ５３に進み、反転がなければ、ステップ５４に進む。
ステップ５３では、タイマ２による計測時間ＴＩＭＥＲ２をリセットし、ステップ５５においては、前記第２のＯ₂センサ８の出力の反転回数Ｎをリセットし、ステップ５６においては、タイマ１による計測時間ＴＩＭＥＲ１をリセットする。
【００４４】
ステップ５４では、タイマ１による計測時間ＴＩＭＥＲ１と所定値Ｔｃとを比較し、ＴＩＭＥＲ１＜Ｔｃであれば、ステップ５７に進み、ＴＩＭＥＲ１≧Ｔｃであれば、ステップ５８に進む。
ステップ５７では、λコントロール条件であるか否かを判定し、λコントロール条件であれば、ステップ５９に進んで、計測時間ＴＩＭＥＲ１をインクリメントして、ＴＩＭＥＲ１＝ＴＩＭＥＲ１＋ＤＴとし、ステップ１１のサブルーチンに進み、λコントロール条件でなければ、ステップ１１のサブルーチンに直接進む。
【００４５】
ステップ５８では、前記第３の診断を、第１のＯ_２センサ７の出力のリッチ・リーンの反転回数（反転周期）Ｎと、基準値Ｄとの比較により実行する。
即ち、前述した第２の診断で判定がつかない場合、エンジンの暖機時で、エンジン低回転かつ低負荷の条件が所定時間成立した際に、ステップ５０から明らかなように、開閉バルブ４を強制的に状態１にして、第１のＯ_２センサ７の出力のリッチ・リーンの反転回数Ｎをみる。
【００４６】
このとき、第１のＯ₂センサ７の出力の反転回数Ｎが開閉バルブ４正常時の基準値Ｄよりも少なければ、排気がプリ触媒２に流れていない可能性があり、開閉バルブ４の作動不良の疑いがある。
従って、ステップ５８においては、第１のＯ₂センサ７の出力の反転回数Ｎと開閉バルブ４正常時の基準値Ｄとを比較し、Ｎ≧Ｄであれば、開閉バルブ４の作動不良の疑いがなく、開閉バルブ４の作動が正常であるから、ステップ６０に進み、開閉バルブ４の作動が正常であると判断を下して、ステップ６１に進む。
【００４７】
一方、Ｎ＜Ｄであれば、開閉バルブ４の作動不良の疑いがあるから、ステップ６２に進み、開閉バルブ４の作動が不良であると判断を下して、ステップ６３に進んで、警告灯を点灯させ、ステップ６１に進む。
ステップ６１では、診断終了とし、ステップ６４にて、第３の診断を終了したことを示すフラグＦ６＝１をたて、ステップ１１に進む。
【００４８】
前記ステップ４３にて、Ｔｐ≧Ｔｐ１と判定された際、又はステップ４５にて、Ｎｅ≧Ｎ１と判定された際のステップ４６では、Ｔｐ≧Ｔｐ１又はＮｅ≧Ｎ１と判定された回数Ｅをカウントする（Ｅ＝Ｅ＋１）。
ステップ６５においては、前記Ｅと所定値Ｅ１とを比較し、Ｅ≦Ｅ１であれば、ステップ６６に進んで、前記Ｃをリセットし、ステップ６７に進んで、前記Ｎをリセットし、ステップ６８に進んで、計測時間ＴＩＭＥＲ１をリセットし、その後、ステップ１１に進む。
【００４９】
Ｅ＞Ｅ１であれば、ステップ６９に進んで状態２を指示し、ステップ７０にて、第２のＯ_２センサ８の出力ＯＳ２をλコントロールで使用する出力値とすることを示すフラグＦ７＝１をたてる。
ステップ７１においては、フラグＦ７の反転を判定し、反転があれば、ステップ７２に進み、タイマ２による計測時間ＴＩＭＥＲ２をリセットし、ステップ６６に進む。反転がなければ、直接ステップ６６に進む。
【００５０】
一方、ステップ２３において、フラグＦ６＝１で、第３の診断が終了したと判定された後のステップ４４においては、フラグＦ６の反転を判定し、反転があれば、ステップ７３に進み、状態２を指示し、ステップ７４にてフラグＦ７＝１をたて、ステップ７５にてタイマ２による計測時間ＴＩＭＥＲ２をリセットした後、ステップ１１に進む。ステップ４４にて、反転がなければ、直接ステップ１１に進む。
【００５１】
次に、サブルーチンについて説明する。
図７において、ステップ８１では、空燃比フィードバック制御（λコントロール）条件であるか否かが判定され、λコントロール条件でなければ、ステップ８２に進んで、空燃比フィードバック補正係数αを１．０とする。
λコントロール条件であれば、ステップ８３に進んで、フラグＦ７＝０であるか否かを判定する。
【００５２】
フラグＦ７＝０、即ち、第１のＯ_２センサ７の出力ＯＳ１をλコントロールで使用する出力値とする場合は、ステップ８４に進んで、第１のＯ_２センサ７の出力ＯＳ１をλコントロールで使用する出力値ＯＳとするべく、ＯＳ１＝ＯＳとし、フラグＦ７＝１、即ち、第２のＯ_２センサ８の出力ＯＳ２をλコントロールで使用する出力値とする場合は、ステップ８５に進んで、第２のＯ_２センサ８の出力ＯＳ２をλコントロールで使用する出力値ＯＳとするべく、ＯＳ２＝ＯＳとする。
【００５３】
ステップ８６では、Ｏ_２センサ出力ＯＳとスライスレベルＳＬとを比較して、Ｏ_２センサ出力のリッチ・リーンを判定し、Ｏ_２センサ出力がリーンと判定されると、ステップ８７に進んで、Ｏ_２センサ出力がリーンであることを示すフラグＦ８＝０をたて、Ｏ_２センサ出力がリッチと判定されると、ステップ８８に進んで、Ｏ_２センサ出力がリッチであることを示すフラグＦ８＝１をたてる。
【００５４】
ステップ８９では、タイマ２による計測時間ＴＩＭＥＲ２と所定値Ｔ２とを比較し、ＴＩＭＥＲ２≦Ｔ２であれば、空燃比フィードバック補正係数αのクランプ時間内であるから、ステップ９１に進んで、計測時間ＴＩＭＥＲ２をインクリメントして、ＴＩＭＥＲ２＝ＴＩＭＥＲ２＋ＤＴとして、ステップ８２に進む。ステップ８９において、ＴＩＭＥＲ２＞Ｔ２であれば、空燃比フィードバック補正係数αのクランプ時間外であるから、ステップ９０に進み、フラグＦ８の反転の判定を行って、Ｏ_２センサ出力のリッチ・リーンの反転を判定し、反転すれば、ステップ９２に進んで、Ｏ_２センサの反転回数Ｎをカウントし（Ｎ＝Ｎ＋１）、ステップ９３に進む。
【００５５】
ステップ９３では、フラグＦ８＝０であるか否かの判定を行って、Ｏ_２センサ出力のリッチ・リーンを判定し、フラグＦ８＝０でリーンであれば、ステップ９４に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα＝α＋Ｐ_Ｌとし、フラグＦ８＝１でリッチであれば、ステップ９４に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα＝α−Ｐ_Ｒとする。
【００５６】
又、ステップ９０にて、Ｏ_２センサ出力のリッチ・リーンの反転がなければ、ステップ９６にて、フラグＦ８の判定を行って、Ｏ_２センサ出力のリッチ・リーンを判定し、フラグＦ８＝０でリーンであれば、ステップ９７に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα＝α＋Ｉ_Ｌとし、フラグＦ８＝１でリッチであれば、ステップ９８に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα＝α−Ｉ_Ｒとする。
【００５７】
かかる実施例によると、第１のＯ₂センサ７の出力の反転回数及び第２のＯ₂センサ８の出力の反転回数に基づいて排気流れを切り換える開閉バルブ４の作動を診断する機能を設けることにより、開閉バルブ４の故障によって、この誤動作が生じた場合に、これを検知できるようにしたから、触媒やＯ₂センサの劣化進行を未然に防止することができ、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００５８】
特に、かかる実施例においては、開閉バルブ４の作動診断として、第１の診断、第２の診断及び第３の診断を設定し、第１の診断においては、スタータスイッチ１２がＯＮされ、エンジン冷機時に、開閉バルブ４を状態１にした際に、第１のＯ_２センサ７の出力の反転回数Ｎに基づいて、開閉バルブ４の作動の正常・不良を判定すると共に、第２の診断においては、エンジンの暖機時に開閉バルブ４を状態２にした際に、第２のＯ_２センサ８の出力の反転回数Ｎに基づいて、開閉バルブ４の作動の正常・不良を判定し、更に、第３の診断においては、エンジンの暖機時で、エンジン低回転かつ低負荷の条件が所定時間成立した際に、開閉バルブ４を強制的に状態１にして、第１のＯ_２センサ７の出力の反転回数Ｎに基づいて、開閉バルブ４の作動の正常・不良を判定するようにしたから、次のような利点がある。
【００５９】
即ち、第１の診断結果に係わらず、第２の診断において、作動不良と診断されると、最終的に開閉バルブ４の作動不良と言う診断結果を出し、第１の診断結果が正常で、第２の診断においても正常と診断されると、最終的に開閉バルブ４の作動正常と言う診断結果を出すようにした結果、第１の診断だけでは不完全な診断を第２の診断により完全なものとすることができる。
【００６０】
又、第１の診断結果が作動不良で、第２の診断において正常と診断された場合には、最終的な診断結果が出ない。
従って、第１の診断結果が作動不良で、第２の診断において正常と診断された場合には、第３の診断へと進み、この第３の診断で正常と診断されると、最終的に開閉バルブ作動正常と言う診断結果を出し、作動不良と診断されると、最終的に開閉バルブ作動不良と言う診断結果を出すようにした結果、第１及び第２の診断だけでは不完全な診断を第３の診断により完全なものとすることができる。
【００６１】
尚、上述した第１〜第３の診断手法をより明確にするため、図８にその診断パターンを示す。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、第１と第２の酸素濃度検出手段の両出力に基づいて排気流れを切り換える排気切換手段の作動を診断する機能を設けることにより、排気切換手段の故障によって、この誤動作が生じた場合に、これを検知でき、触媒や酸素濃度検出手段の劣化進行を未然に防止することができ、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００６３】
請求項２記載の発明によれば、第１の診断だけでは不完全な診断を第２の診断により完全なものとすることができると共に、第１及び第２の診断だけでは不完全な診断を第３の診断により完全なものとすることができ、診断性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１及び２記載の発明の構成図
【図２】同上の発明の実施例のシステム図
【図３】請求項１及び２記載の発明の一実施例の制御内容を説明するフローチャート
【図４】請求項１及び２記載の発明の一実施例の制御内容を説明するフローチャート
【図５】請求項１及び２記載の発明の一実施例の制御内容を説明するフローチャート
【図６】請求項１及び２記載の発明の一実施例の制御内容を説明するフローチャート
【図７】同上のフローチャートにおけるサブルーチンのフローチャート
【図８】診断パターンを示す図
【図９】従来装置の概略図
【符号の説明】
１排気通路
１Ａ，１Ｂ分岐通路
２プリ触媒（第１の触媒）
３メイン触媒（第２の触媒）
４開閉バルブ
７第１のＯ_２センサ
８第２のＯ_２センサ
９コントロールユニット
１１クランク角センサ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and in particular, a first catalyst for exhaust gas purification is provided in one of the branch passages formed by branching an exhaust passage into two, and downstream of the junction portion of the branch passage. Of the exhaust gas switching means in the exhaust gas purifying apparatus, wherein the exhaust gas is provided with a second catalyst for exhaust gas purification, and the exhaust gas flow is selectively switched to the two branch passages upstream of the two branch passages. It relates to diagnostic technology.
[0002]
[Prior art]
An example of a conventional exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine is shown in FIG. 9 (see Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-66420).
This includes two branch passages 22 and 23 formed by branching the exhaust passage 21, and main catalysts 24 and 25 are interposed in both the branch passages 22 and 23, and the main passage of one branch passage 23 is provided. A low temperature pre-catalyst 26 is interposed upstream of the catalyst 25, and a communication passage 27 that communicates between the pre-catalyst 26 in one branch passage 23 and the main catalyst 25 and the upstream of the main catalyst 24 in the other branch passage 22. Is provided.
[0003]
The branch passages 22 and 23 are branched as exhaust switching means for switching between an exhaust path through which the exhaust flows through the pre-catalyst 26 and one main catalyst 25 and an exhaust path through which the exhaust flows through both main catalysts 24, 25. A switching valve 28 for switching the passage so that exhaust flows through one of the branch passages 22 and 23 is installed in the section, and the communication passage 27 is selectively opened and closed. An on-off valve 29 is provided.
[0004]
An exhaust temperature sensor for detecting the exhaust temperature is provided. Based on the exhaust temperature signal output from the exhaust temperature sensor, the switching valve 28 is connected to the branch passage 23 side up to a predetermined exhaust temperature condition, that is, at a low temperature. Switch to 29 Is closed, and the exhaust gas is allowed to flow through the pre-catalyst 26 and one main catalyst 25. Further, after a predetermined exhaust temperature condition, that is, at a high temperature, the switching valve 28 is switched to the branch passage 22 side and the on-off valve 29 And the exhaust gas is allowed to flow through both main catalysts 24 and 25.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional exhaust purification device, there is no device for diagnosing the operation of the switching valve 28 and the on-off valve 29 as exhaust switching means. In the valve 29, when a malfunction such as opening when it should be originally closed occurs, this cannot be detected, and the valve 29 is left in a failure state to detect the oxygen concentration in the catalyst or exhaust. ₂ There was a problem that the deterioration of the sensor progressed and the exhaust emission deteriorated.
[0006]
Therefore, in view of the conventional problems as described above, the present invention provides a function for diagnosing the operation of the exhaust gas switching means for switching the exhaust flow, and when these malfunctions occur due to a failure of the exhaust gas switching means, An object of the present invention is to make it possible to detect this, and to prevent the progress of deterioration of the catalyst and the oxygen concentration detecting means.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention according to claim 1
The basic injection amount of fuel is calculated from the intake air amount and engine speed of the engine, and the correction coefficient for the basic injection amount is calculated using the output of the oxygen concentration detection means. injection An exhaust purification device for an internal combustion engine, wherein a fuel injection amount is obtained by multiplying the amount by a correction coefficient, and the air-fuel ratio of the engine is feedback controlled to the stoichiometric air-fuel ratio,
As shown in FIG.
A branch passage formed by branching the exhaust passage of the engine into two;
A first catalyst for purifying exhaust gas provided in one branch passage;
A second catalyst for exhaust purification provided in an exhaust passage downstream of the junction of the branch passage;
First oxygen concentration detection means provided in the branch passage immediately upstream of the first catalyst for detecting the oxygen concentration in the exhaust;
A second oxygen concentration detection means provided in the exhaust passage immediately upstream of the second catalyst for detecting the oxygen concentration in the exhaust;
Exhaust switching means for selectively switching the exhaust flow to the two branch passages upstream of the two branch passages;
Engine operating state determination means;
Control means for switching and controlling the exhaust gas switching means based on the determination result of the engine operating state determination means;
While comprising
The output of the actual first oxygen concentration detecting means according to the switching situation during the actual operation of the exhaust gas switching means, and the first oxygen concentration detecting means serving as a reference according to the switching situation when the exhaust gas switching means is normal Compare the output of First The output of the actual second oxygen concentration detecting means according to the switching situation at the time of actual operation of the comparison means and the exhaust gas switching means, and the second oxygen which becomes a reference according to the switching situation when the exhaust gas switching means is normal Compare the output of the concentration detection means Second A comparison means;
Above First and second Comparison means Both An operation diagnosing means for diagnosing normality / badness of operation of the exhaust gas switching means based on a comparison result;
Constructed including.
[0008]
The invention according to claim 2
The operation diagnostic means comprises a first diagnostic means, a second diagnostic means, and a third diagnostic means,
The first diagnosing means switches the exhaust gas based on the output of the first oxygen concentration detecting means when the exhaust gas switching means is controlled so as to flow the exhaust gas through the first and second catalysts when the engine is cold. Determine the normal / bad operation of the means,
The second diagnosing means switches the exhaust gas switching means based on the output of the second oxygen concentration detecting means when the exhaust gas switching means is controlled so that the exhaust gas flows only through the second catalyst when the engine is warmed up. The normal / bad operation of the
The third diagnosing means performs switching control so that the exhaust gas switching means is forced to flow the exhaust gas to the first and second catalysts when the engine is warmed up and the conditions of low engine speed and low load are satisfied. At the time, based on the output of the first oxygen concentration detecting means, it is determined whether the operation of the exhaust gas switching means is normal or defective,
Regardless of the first diagnosis result, if it is determined in the second diagnosis that the operation is defective, the exhaust gas switching means is finally determined to be inoperable, the first diagnosis result is normal, and the second diagnosis is also performed. If it is determined to be normal, it is finally diagnosed that the operation of the exhaust gas switching means is normal, the first diagnosis result is defective, and the operation is normal in the third diagnosis when it is determined normal in the second diagnosis. When it is determined that the exhaust gas switching means is finally operating normally, the exhaust gas switching means is finally diagnosed as operating normally.
[0009]
[Action]
In the invention of claim 1, First and second Of oxygen concentration detection means Both By providing a function of diagnosing the operation of the exhaust gas switching means that switches the exhaust flow based on the output, this malfunction can be detected due to a failure of the exhaust gas switching means, and deterioration of the catalyst and oxygen concentration detection means Progress can be prevented and exhaust emission can be prevented from deteriorating.
[0010]
In the second aspect of the invention, regardless of the first diagnosis result, when a malfunction is diagnosed in the second diagnosis, a diagnosis result of malfunction of the exhaust gas switching means is finally output. If the diagnosis result is normal and the diagnosis is normal in the second diagnosis, the diagnosis result that the exhaust gas switching means is operating normally is finally output. As a result, an incomplete diagnosis is obtained only by the first diagnosis. It can be completed by the diagnosis of 2.
[0011]
In addition, when the first diagnosis result is malfunctioning and normal diagnosis is made in the second diagnosis, no final diagnosis result is obtained.
Therefore, if the first diagnosis result is malfunctioning and the diagnosis is normal in the second diagnosis, the process proceeds to the third diagnosis. When the diagnosis is normal in the third diagnosis, finally, When the diagnosis result that the on-off valve operation is normal is issued and the operation failure is diagnosed, the diagnosis result that the on-off valve operation failure is finally output. As a result, the first and second diagnosis alone are incomplete diagnosis. Can be completed by a third diagnosis.
[0012]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 2 shows a common system diagram of the first and second aspects of the invention.
In this figure, an exhaust passage 1 of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) is branched into two to form branch passages 1A and 1B. These branch passages 1A and 1B merge again to form a single exhaust passage 1.
[0013]
One branch passage 1A is provided with a pre-catalyst 2 as a first catalyst for exhaust purification.
A main catalyst 3 as a second catalyst for exhaust purification is provided in the exhaust passage 1 downstream of the junction between the branch passages 1A and 1B.
On the upstream side of the two branch passages 1A and 1B, an open / close valve 4 is provided as an exhaust gas switching means for selectively switching the exhaust flow to the two branch passages 1A and 1B.
[0014]
The on-off valve 4 has a common drive shaft 5 and two valve bodies 4A and 4B disposed in the branch passages 1A and 1B, respectively, so that when one valve body is opened, the other valve body is closed. And the drive shaft 5 is rotated by a rotation device 6 such as a motor to selectively open and close the valve bodies 4A and 4B.
In this case, by opening the valve body 4A and closing the valve body 4B, an exhaust path flows from the branch passage 1A to the pre-catalyst 2 and from the exhaust passage 1 to the main catalyst 3, the valve body 4B is opened, By closing the body 4A, an exhaust path flows from the exhaust path 1 to the main catalyst 3 via the branch path 1B.
[0015]
A first O as a first oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is provided immediately upstream of the pre-catalyst 2 in the branch passage 1A. ₂ A sensor 7 is provided, and in the exhaust passage 1 immediately upstream of the main catalyst 3, a second oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is provided. ₂ A sensor 8 is provided.
Here, the engine is electronically controlled by the control unit 9 based on various signals.
[0016]
Specifically, the control unit 9 controls the fuel injection amount from a fuel injection valve (injector) (not shown) provided for each cylinder in the intake passage of the engine.
For this control, the control unit 9 includes an intake air amount signal Qa from the air flow meter 10, a rotation speed signal Ne from the crank angle sensor 11, and a first O ₂ Sensor 7 or second O ₂ An exhaust oxygen concentration signal (rich / lean signal) from the sensor 8, a signal from the starter switch 12, a water temperature signal TWO from the engine water temperature sensor 13, and the like are input.
[0017]
In response to these input signals, the control unit 9 calculates the basic fuel injection amount Tp = K × Qa / Ne (K is a constant) from the intake air amount Qa and the rotational speed Ne, and the first O ₂ Sensor 7 or second O ₂ Using the output of the sensor 8, the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is calculated by increasing / decreasing by a well-known proportional integral control according to the lean / rich.
[0018]
Then, the fuel injection amount Te is obtained by multiplying the basic fuel injection amount Tp by the air-fuel ratio feedback correction coefficient α, and a drive pulse signal having a pulse width corresponding to this Te is output to the fuel injection valve in synchronization with the engine rotation. Thus, fuel injection is performed, and the air-fuel ratio of the engine is feedback controlled to the stoichiometric air-fuel ratio.
Therefore, the control unit 9 has a function of air-fuel ratio control means (see the flowchart in FIG. 4).
[0019]
Further, the control unit 9 performs a calculation process according to the flowcharts of FIGS. 3 to 6 to be described below, and according to the control means for switching control of the opening / closing valve 4 and the switching state during actual operation of the opening / closing valve 4. Actual first O ₂ The first O which becomes a reference according to the output of the sensor 7 and the switching state when the on-off valve 4 is normal. ₂ Compare the output of sensor 7 First The actual second O in accordance with the switching state during actual operation of the comparison means and the on-off valve 4 ₂ The second O which becomes a reference according to the output of the sensor 8 and the switching state when the on-off valve 4 is normal. ₂ Compare the output of sensor 8 Second Comparison Stepped , First and second Comparison means Both It functions as an operation diagnosing means for diagnosing normal / bad operation of the on-off valve 4 based on the comparison result.
[0020]
Next, the operation of the embodiment of the first and second aspects of the invention will be described based on the flowcharts of FIGS.
In Step 1 (abbreviated as S1 in the figure, the same applies hereinafter), it is determined whether or not the starter switch 12 is turned on. If the starter switch 12 is turned on, the process proceeds to Step 2, and if not, the process proceeds to Step 3. .
[0021]
In step 2, as described above, the valve body 4A is opened and the valve body 4B is closed, so that an exhaust path flows from the branch path 1A to the pre-catalyst 2 and from the exhaust path 1 to the main catalyst 3 (hereinafter referred to as state 1). Say).
In step 4, all the flags (F1 to F8, C, N) described later are set to 0.
In step 5, the measurement time TIMER1 by the timer 1 is reset.
[0022]
In step 6, the measurement time TIMER2 by the timer 2 is set to infinity (∞).
In step 3, it is determined whether the state of the engine is cold or warm. If the engine is cold, the process proceeds to step 7, and if warm, the process proceeds to step 8.
In step 7, the first O ₂ A flag F7 = 0 indicating that the sensor OS output OS1 is an output value used in the λ control is set.
[0023]
In step 9, a flag F1 = 0 indicating that the first diagnosis, which will be described later, as one of the operation diagnosis of the on-off valve 4 according to the present invention has not been completed, or a flag indicating that the first diagnosis has been completed. It is determined whether F1 = 1.
If it is determined that the first diagnosis is not completed with the flag F1 = 0, the process proceeds to Step 10, and if it is determined that the first diagnosis is completed with the flag F1 = 1, the subroutine of Step 11 is executed. move on.
[0024]
In Step 10, the measurement time TIMER1 by the timer 1 is compared with a predetermined value Ta. If TIMER1 <Ta, the process proceeds to Step 12, and if TIMER1 ≧ Ta, the process proceeds to Step 13.
In step 12, it is determined whether or not the λ control condition is satisfied. If the λ control condition is satisfied, the process proceeds to step 14 where the measurement time TIMER1 is incremented to set TIMER1 = TIMER1 + DT, and the process proceeds to the subroutine of step 11. If it is not a control condition, the process proceeds directly to the subroutine of Step 11.
[0025]
The subroutine is executed as shown in the flowchart of FIG. 7, which will be described later.
After step 11, the routine proceeds to step 15, where the fuel injection amount is calculated, and in step 16, the fuel injection valve is operated to execute fuel injection.
In step 13, the first diagnosis is changed to a first O ₂ This is executed by comparing the rich / lean inversion number (inversion period) N of the output of the sensor 7 with the reference value A.
[0026]
That is, if the starter switch 12 is turned on and the engine is cold, the valve body 4A is opened and the valve body 4B is closed as described above, and the exhaust gas is supplied from the branch passage 1A to the pre-catalyst 2 and from the exhaust passage 1 to the main body. The exhaust path flows to the catalyst 3 and should be in state 1.
At this time, the first O ₂ The number of inversions N of the output of the sensor 7 is greater than the reference value A when the on-off valve 4 is normal. If less There is a possibility that the exhaust gas does not flow to the pre-catalyst 2, and there is a suspicion that the on-off valve 4 is malfunctioning.
[0027]
Therefore, in step 13, the first O ₂ The number of inversions N of the output of the sensor 7 is compared with a reference value A when the opening / closing valve 4 is normal. If N ≧ A, there is no doubt of the opening / closing valve 4 and the operation of the opening / closing valve 4 is normal. From step 17, the flag F3 = 0 is set to indicate that the operation of the on-off valve 4 to be in the state 1 is normal, and the operation of the on-off valve 4 to be in the state 1 is normal in step 18. Is determined.
[0028]
On the other hand, if N <A, there is a suspicion of malfunction of the on-off valve 4, so the process proceeds to step 19 and a flag F3 = 1 indicating that the on-off valve 4 in the state 1 is inoperative is set. In step 20, it is determined that the operation of the on-off valve 4 in the state 1 is defective.
In step 21, a flag F1 = 1 indicating that the first diagnosis is completed is set, and in step 22, the first diagnosis is terminated, and the process proceeds to step 11.
[0029]
On the other hand, in step 8 after it is determined that the state of the engine is warming up, the flag F2 = 0 indicating that the third diagnosis described later is unnecessary, or the third diagnosis is necessary. It is determined whether or not the flag F2 = 1 is present.
If F2 = 0, the process proceeds to step 24, and if F2 = 1, the process proceeds to step 23.
[0030]
In step 24, it is determined whether or not the engine has shifted from the cold state to the warm state. If not, the process proceeds to step 25, and if it has shifted, the process proceeds to step 26.
In step 26, as described above, the valve body 4A Close the valve disc 4B Is instructed so that the exhaust path flows from the exhaust path 1 to the main catalyst 3 through the branch path 1B (state 2).
[0031]
In step 27, the second O ₂ A flag F7 = 1 is set to indicate that the sensor 8 output OS2 is an output value used in the λ control.
In step 28, the measurement time TIMER1 by the timer 1 is reset. In step 29, the measurement time TIMER2 by the timer 2 is reset. In step 30, the first OTIMEr1 is reset. ₂ The number of inversions N of the output of the sensor 7 is reset.
[0032]
In step 25, a flag F5 = 0 indicating that a second diagnosis, which will be described later as one of the operation diagnosis of the on-off valve 4 according to the present invention, has not ended, or that the second diagnosis has ended. It is determined whether a flag F5 = 1 is indicated.
If it is determined that the second diagnosis is not completed with the flag F5 = 0, the process proceeds to step 31. If it is determined that the second diagnosis is completed with the flag F5 = 1, the subroutine of the step 11 is executed. move on.
[0033]
In step 31, the measurement time TIMER1 by the timer 1 is compared with a predetermined value Tb. If TIMER1 <Tb, the process proceeds to step 32, where TIMER1 ≧ Tb If so, go to Step 33.
In step 32, it is determined whether or not the λ control condition is satisfied. If the λ control condition is satisfied, the process proceeds to step 34, the measurement time TIMER1 is incremented to set TIMER1 = TIMER1 + DT, and the process proceeds to the subroutine of step 11. If it is not a control condition, the process proceeds directly to the subroutine of Step 11.
[0034]
In step 33, the second diagnosis is changed to a second O. ₂ This is executed by comparing the rich / lean inversion number (inversion number) N of the output of the sensor 8 with the reference value B.
That is, since the first diagnosis described above is incomplete, the operation of the opening / closing valve is switched when the engine is warmed up, 4A Is closed and the disc 4B Is opened, and when the exhaust gas passes through the branch passage 1B and becomes an exhaust passage through which the exhaust passage 1 flows from the exhaust passage 1 to the main catalyst 3, the second O ₂ The number N of inversions of the output of the sensor 8 is observed.
[0035]
At this time, the second O ₂ The number of inversions N of the output of the sensor 8 is greater than the reference value B when the on-off valve 4 is normal. If less There is a possibility that the exhaust gas does not flow into the branch passage 1B, and there is a suspicion that the opening / closing valve 4 is malfunctioning.
Therefore, in step 33, the second O ₂ The number N of inversions of the sensor output is compared with the reference value B when the opening / closing valve 4 is normal. If N ≧ B, there is no doubt of the opening / closing valve 4 and the operation of the opening / closing valve 4 is normal. Proceeding to step 35, a flag F4 = 0 indicating that the operation of the opening / closing valve in state 2 is normal is set, and in step 36, flag F3 = 0 (operation of the opening / closing valve in state 1 is normal). It is determined whether or not the flag F3 = 1 (the operation of the open / close valve in state 1 is defective).
[0036]
If the flag F3 = 0, the process proceeds to step 37 to end the diagnosis and proceeds to step 39. If the flag F3 = 1, the process proceeds to step 38 to indicate that the third diagnosis is necessary. Set flag F2 = 1 and proceed to step 39.
On the other hand, if N <B, there is a suspicion of malfunction of the on-off valve 4, so the process proceeds to step 40 and a flag F4 = 1 indicating that the on-off valve 4 in the state 2 is inoperative is set. Then, the process proceeds to step 41, the diagnosis is finished, the process proceeds to step 42, and it is determined that the on-off valve 4 has failed, the warning lamp is turned on, and then the process proceeds to step 39.
[0037]
In step 39, a flag F5 = 1 indicating that the second diagnosis is completed is set, and the process proceeds to step 11.
Here, as is apparent from the flow of steps 33, 40, 41, and 42, if it is determined that the second diagnosis is defective regardless of the result of the first diagnosis, the on-off valve 4 has failed. Judge that
[0038]
As is apparent from the flow of steps 33, 35, 36, and 37, if the first diagnosis result is normal and the second diagnosis result is normal, it is determined that the on-off valve 4 is normal.
Further, as apparent from the flow of steps 33, 35, 36, and 38, if the first diagnosis result is bad and the second diagnosis result is normal, the third diagnosis is performed.
[0039]
That is, when the flag F2 = 1 indicating that the third diagnosis is necessary in step 38, the process proceeds from step 8 to step 23.
In step 23, a flag F6 = 0 indicating that a third diagnosis, which will be described later, as one of the operation diagnoses of the on-off valve 4 according to the present invention has not been completed, or that the third diagnosis has been completed. It is determined whether the flag F6 = 1 is indicated.
[0040]
If it is determined that the third diagnosis is not completed with the flag F6 = 0, the process proceeds to step 43. If it is determined that the third diagnosis is completed with the flag F6 = 1, the process proceeds to step 44.
In step 43, the fuel basic injection amount Tp as the engine load is compared with a predetermined value Tp1, and if Tp <Tp1, the process proceeds to step 45, and if Tp ≧ Tp1, the process proceeds to step 46.
[0041]
In step 45, the engine speed Ne is compared with a predetermined value N1, and if Ne <N1, the process proceeds to step 47, and if Ne ≧ N1, the process proceeds to step 46.
In step 47, the number C of times Tp <Tp1 and Ne <N1 is counted (C = C + 1). In step 48, E described later is reset, and the process proceeds to step 49.
[0042]
In step 49, C is compared with a predetermined value C1, and if C> C1, the process proceeds to step 50, and if C ≦ C1, the process proceeds to step 11.
In step 50, state 1 is indicated, and in step 51, the first O ₂ A flag F7 = 0 indicating that the sensor OS output OS1 is an output value used in the λ control is set.
[0043]
In step 52, it is determined whether or not the flag F7 is reversed. But Otherwise, go to step 54.
In step 53, the measurement time TIMER2 by the timer 2 is reset, and in step 55, the second O 2 is reset. ₂ The inversion number N of the output of the sensor 8 is reset, and in step 56, the measurement time TIMER1 by the timer 1 is reset.
[0044]
In step 54, the measurement time TIMER1 by the timer 1 is compared with a predetermined value Tc. If TIMER1 <Tc, the process proceeds to step 57. If TIMER1 ≧ Tc, the process proceeds to step 58.
In step 57, it is determined whether or not the λ control condition is satisfied. If the λ control condition is satisfied, the process proceeds to step 59, the measurement time TIMER1 is incremented to set TIMER1 = TIMER1 + DT, and the process proceeds to the subroutine of step 11. If it is not a control condition, the process proceeds directly to the subroutine of Step 11.
[0045]
In step 58, the third diagnosis is changed to the first O ₂ This is performed by comparing the rich / lean inversion number (inversion period) N of the output of the sensor 7 with the reference value D.
That is, if the determination cannot be made in the second diagnosis described above, the opening / closing valve 4 is opened as is apparent from step 50 when the engine is warmed up and the low engine speed and low load conditions are satisfied for a predetermined time. Force state 1 and first O ₂ The number N of rich / lean inversions of the output of the sensor 7 is observed.
[0046]
At this time, the first O ₂ The number of inversions N of the output of the sensor 7 is greater than the reference value D when the on-off valve 4 is normal. If less There is a possibility that the exhaust gas does not flow to the pre-catalyst 2, and there is a suspicion that the opening / closing valve 4 is malfunctioning.
Accordingly, in step 58, the first O ₂ The number of inversions N of the output of the sensor 7 is compared with a reference value D when the on-off valve 4 is normal. From step S60, it is determined that the operation of the on-off valve 4 is normal, and step 61 is proceeded to.
[0047]
On the other hand, if N <D, there is a suspicion of malfunction of the on-off valve 4, so the process proceeds to step 62, where it is determined that the operation of the on-off valve 4 is defective, and the process proceeds to step 63, where the warning light Is turned on, and the process proceeds to Step 61.
In step 61, the diagnosis is terminated. In step 64, a flag F6 = 1 indicating that the third diagnosis is terminated is set, and the process proceeds to step 11.
[0048]
When it is determined in step 43 that Tp ≧ Tp1, or in step 46 where Ne ≧ N1 is determined in step 45, the number of times E determined as Tp ≧ Tp1 or Ne ≧ N1 is counted. (E = E + 1).
In step 65, the E is compared with the predetermined value E1, and if E ≦ E1, the process proceeds to step 66, the C is reset, the process proceeds to step 67, the N is reset, and the process proceeds to step 68. Proceed to reset the measurement time TIMER1, and then proceed to Step 11.
[0049]
If E> E1, the process proceeds to step 69 to indicate the state 2, and in step 70, the second O ₂ A flag F7 = 1 is set to indicate that the output OS2 of the sensor 8 is an output value used in the λ control.
In step 71, it is determined whether or not the flag F7 is inverted. If there is an inversion, the process proceeds to step 72, the measurement time TIMER2 by the timer 2 is reset, and the process proceeds to step 66. If there is no inversion, the process proceeds directly to step 66.
[0050]
On the other hand, in Step 44 after it is determined in Step 23 that the flag F6 = 1 and the third diagnosis has been completed, it is determined whether or not the flag F6 is reversed. , The flag F7 = 1 is set in step 74, the measurement time TIMER2 by the timer 2 is reset in step 75, and then the process proceeds to step 11. If there is no inversion at step 44, the process proceeds directly to step 11.
[0051]
Next, the subroutine will be described.
In FIG. 7, in step 81, it is determined whether the air-fuel ratio feedback control (λ control) condition is satisfied. If not, the process proceeds to step 82 where the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is set to 1.0. To do.
If it is the λ control condition, the process proceeds to step 83 to determine whether or not the flag F7 = 0.
[0052]
Flag F7 = 0, that is, the first O ₂ When the output OS1 of the sensor 7 is to be an output value used in the λ control, the process proceeds to step 84 and the first O ₂ In order to set the output OS1 of the sensor 7 to the output value OS used in the λ control, OS1 = OS and flag F7 = 1, that is, the second O ₂ When the output OS2 of the sensor 8 is to be an output value used in the λ control, the process proceeds to step 85 and the second O ₂ In order to make the output OS2 of the sensor 8 the output value OS used in the λ control, OS2 = OS.
[0053]
In step 86, O ₂ Comparing the sensor output OS with the slice level SL, O ₂ Determine rich / lean sensor output ₂ If the sensor output is determined to be lean, the routine proceeds to step 87, where O ₂ A flag F8 = 0 indicating that the sensor output is lean is set to O ₂ If it is determined that the sensor output is rich, the process proceeds to step 88, where O ₂ A flag F8 = 1 indicating that the sensor output is rich is set.
[0054]
In Step 89, the measurement time TIMER2 measured by the timer 2 is compared with a predetermined value T2. If TIMER2 ≦ T2, the process proceeds to Step 91 because the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is within the clamping time, and the measurement time TIMER2 is set. Increment and set TIMER2 = TIMER2 + DT, go to step 82. In step 89, if TIMER2> T2, it is outside the clamp time of the air-fuel ratio feedback correction coefficient α, so the process proceeds to step 90, where the inversion of the flag F8 is determined, and O ₂ If the reverse of the rich / lean sensor output is determined and reversed, the process proceeds to step 92, where O ₂ The sensor inversion number N is counted (N = N + 1), and the process proceeds to step 93.
[0055]
In step 93, it is determined whether or not flag F8 = 0. ₂ If the sensor output is rich / lean, and the flag F8 = 0 is lean, the routine proceeds to step 94 where the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is set to α = α + P. _L If the flag F8 = 1 is rich, the routine proceeds to step 94 where the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is set to α = α−P. _R And
[0056]
In step 90, O ₂ If the rich / lean inversion of the sensor output is not present, the flag F8 is determined in step 96, and O ₂ If the sensor output rich / lean is determined and the flag F8 = 0 is lean, the routine proceeds to step 97 where the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is set to α = α + I. _L If the flag F8 = 1 is rich, the routine proceeds to step 98, where the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is set to α = α−I. _R And
[0057]
According to such an embodiment, the first O ₂ Number of inversions of sensor 7 output and second O ₂ Inverted output of sensor 8 To number By providing a function for diagnosing the operation of the on-off valve 4 that switches the exhaust flow based on this, it is possible to detect this malfunction when a malfunction of the on-off valve 4 occurs. ₂ It is possible to prevent the deterioration of the sensor from progressing and to prevent the exhaust emission from deteriorating.
[0058]
In particular, in this embodiment, the first diagnosis, the second diagnosis, and the third diagnosis are set as the operation diagnosis of the on-off valve 4, and in the first diagnosis, the starter switch 12 is turned on, and the engine cool down Sometimes when the on-off valve 4 is in state 1, the first O ₂ Based on the number N of inversions of the output of the sensor 7, whether the opening / closing valve 4 is operating normally or not is determined. In the second diagnosis, when the opening / closing valve 4 is set to the state 2 when the engine is warmed up, 2 O ₂ Based on the number of inversions N of the output of the sensor 8, it is determined whether the on-off valve 4 is operating normally or not. Further, in the third diagnosis, the engine is running at a low speed and a low load when the engine is warmed up. When the predetermined time is established, the on-off valve 4 is forcibly set to the state 1 to set the first O ₂ The normal / bad operation of the opening / closing valve 4 is determined based on the number of inversions N of the output of the sensor 7, and thus has the following advantages.
[0059]
That is, regardless of the first diagnosis result, when a malfunction is diagnosed in the second diagnosis, a diagnosis result of malfunction of the on-off valve 4 is finally given, and the first diagnosis result is normal, In the second diagnosis, when the diagnosis is normal, the diagnosis result that the operation of the on-off valve 4 is finally normal is obtained. As a result, the incomplete diagnosis is completely completed by the second diagnosis. Can be.
[0060]
In addition, when the first diagnosis result is malfunctioning and normal diagnosis is made in the second diagnosis, no final diagnosis result is obtained.
Therefore, if the first diagnosis result is malfunctioning and the diagnosis is normal in the second diagnosis, the process proceeds to the third diagnosis. When the diagnosis is normal in the third diagnosis, finally, When the diagnosis result that the on-off valve operation is normal is issued and the operation failure is diagnosed, the diagnosis result that the on-off valve operation failure is finally output. As a result, the first and second diagnosis alone are incomplete diagnosis. Can be completed by a third diagnosis.
[0061]
In addition, in order to clarify the 1st-3rd diagnostic method mentioned above, the diagnostic pattern is shown in FIG.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention of claim 1, First and second Of oxygen concentration detection means Both By providing a function of diagnosing the operation of the exhaust gas switching means that switches the exhaust flow based on the output, this malfunction can be detected due to a failure of the exhaust gas switching means, and deterioration of the catalyst and oxygen concentration detection means Progress can be prevented and exhaust emission can be prevented from deteriorating.
[0063]
According to the second aspect of the present invention, an incomplete diagnosis can be made complete by the second diagnosis only by the first diagnosis, and an incomplete diagnosis can be made only by the first and second diagnoses. It can be completed by the third diagnosis, and the diagnosis can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of the first and second aspects of the present invention.
FIG. 2 is a system diagram of an embodiment of the above-described invention.
FIG. 3 is a flow chart for explaining the control contents of an embodiment of the invention according to claims 1 and 2;
FIG. 4 is a flow chart for explaining the control contents of an embodiment of the invention as set forth in claims 1 and 2;
FIG. 5 is a flowchart for explaining the control contents of an embodiment of the inventions according to claims 1 and 2;
FIG. 6 is a flow chart for explaining the control contents of an embodiment of the invention according to claims 1 and 2;
FIG. 7 is a flowchart of a subroutine in the flowchart described above.
FIG. 8 shows a diagnostic pattern
FIG. 9 is a schematic diagram of a conventional apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Exhaust passage
1A, 1B branch passage
2 Pre-catalyst (first catalyst)
3 Main catalyst (second catalyst)
4 Open / close valve
7 First O ₂ Sensor
8 Second O ₂ Sensor
9 Control unit
11 Crank angle sensor

Claims

The basic injection amount of fuel is calculated from the intake air amount and the rotational speed of the engine, the correction coefficient for the basic injection amount is calculated using the output of the oxygen concentration detection means, and the fuel injection is performed by multiplying the basic injection amount by the correction coefficient. An exhaust purification device for an internal combustion engine that obtains an amount and feedback-controls the air-fuel ratio of the engine to the stoichiometric air-fuel ratio,
A branch passage formed by branching the exhaust passage of the engine into two;
A first catalyst for purifying exhaust gas provided in one branch passage;
A second catalyst for exhaust purification provided in an exhaust passage downstream of the junction of the branch passage;
First oxygen concentration detection means provided in the branch passage immediately upstream of the first catalyst for detecting the oxygen concentration in the exhaust;
A second oxygen concentration detection means provided in the exhaust passage immediately upstream of the second catalyst for detecting the oxygen concentration in the exhaust;
Exhaust switching means for selectively switching the exhaust flow to the two branch passages upstream of the two branch passages;
Engine operating state determination means;
Control means for switching and controlling the exhaust gas switching means based on the determination result of the engine operating state determination means;
While comprising
The output of the actual first oxygen concentration detecting means according to the switching situation during the actual operation of the exhaust gas switching means, and the first oxygen concentration detecting means serving as a reference according to the switching situation when the exhaust gas switching means is normal The first comparison means for comparing the output of the exhaust gas and the output of the actual second oxygen concentration detection means according to the switching situation during the actual operation of the exhaust gas switching means, and the switching situation when the exhaust gas switching means is normal. a second comparison means to compare the output of the second oxygen concentration detector as a response criteria
An operation diagnosing means for diagnosing normality / badness of operation of the exhaust gas switching means based on both comparison results of the first and second comparing means;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:

The operation diagnostic means comprises a first diagnostic means, a second diagnostic means, and a third diagnostic means,
The first diagnosing means switches the exhaust gas based on the output of the first oxygen concentration detecting means when the exhaust gas switching means is controlled so as to flow the exhaust gas through the first and second catalysts when the engine is cold. Determine the normal / bad operation of the means,
The second diagnosing means switches the exhaust gas switching means based on the output of the second oxygen concentration detecting means when the exhaust gas switching means is controlled so that the exhaust gas flows only through the second catalyst when the engine is warmed up. The normal / bad operation of the
The third diagnosing means performs switching control so that the exhaust gas switching means is forced to flow the exhaust gas to the first and second catalysts when the engine is warmed up and the conditions of low engine speed and low load are satisfied. At the time, based on the output of the first oxygen concentration detecting means, it is determined whether the operation of the exhaust gas switching means is normal or defective,
Regardless of the first diagnosis result, if it is determined in the second diagnosis that the operation is defective, the exhaust gas switching means is finally determined to be inoperable, the first diagnosis result is normal, and the second diagnosis is also performed. If it is determined to be normal, it is finally diagnosed that the operation of the exhaust gas switching means is normal, the first diagnosis result is defective, and the operation is normal in the third diagnosis when it is determined normal in the second diagnosis. When it is determined that the exhaust gas switching means is finally operating normally, the exhaust gas switching means is finally diagnosed as operating normally. Item 2. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to Item 1.