JP2001090598A - リニア空燃比センサ故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リニア空燃比センサの動作を診断して、異常時
には空燃比制御を切り換える。 【解決手段】リニア空燃比センサの基準酸素濃度に対応
した信号を診断して、正規の値からずれている場合、リ
ニア空燃比センサの動作状態を変えて、空燃比制御を行
う。 【効果】リニア空燃比センサが故障しても空燃比制御を
行うことがでるので、排気ガスレベルの悪化を防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関のリニア空
燃比センサの診断にかかり、特に空燃比制御に使用する
リニア空燃比センサの診断方法とフェイルセーフに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】エンジン制御において、リニア空燃比セ
ンサによって排気ガス中の酸素濃度を測定し、残存酸素
量の有無に応じて空燃比を制御してきた。

【０００３】従来、空燃比制御はもっぱら、触媒の３元
点に空燃比を制御する手法として知られており、センサ
が故障した場合は、空燃比制御が行えない問題があっ
た。この時の診断方法として、例えば、特開平7−26940
0 号で示されるリニア空燃比センサの診断方式がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、リニア空燃比
センサの出力が異常と判定されても、リニア空燃比セン
サ内に拡散する排気ガスと大気導入室との酸素濃度比に
応じた電圧を、リニア空燃比出力として測定できれば、
Ｏ₂ センサとして動作が可能である。

【０００５】よって、本発明の第一の課題は、リニア空
燃比センサ出力が正常かどうかを判定することである。

【０００６】第二の課題として、リニア空燃比センサ出
力が異常と判定されたとき、リニア空燃比センサ出力が
Ｏ₂ センサとして動作できるかどうかを診断することで
ある。

【０００７】第三の課題として、リニア空燃比センサ出
力が異常と判定されたときでも、空燃比制御を行うこと
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第一の課題を解決するに
は、リニア空燃比センサ出力を常時監視し、前記信号が
所定の範囲にあるかどうかを判定する。

【０００９】第二の課題を解決するには、リニア空燃比
センサの動作状態を切り換えて、センサ出力がＯ₂ セン
サとして動作するかどうかを診断する。

【００１０】第三の課題を解決するには、リニア空燃比
制御を停止し、Ｏ₂ センサとして動作可能な範囲で目標
空燃比を設定し、空燃比制御を行う。

【００１１】以上の動作により、リニア空燃比センサが
異常と判定された場合でも、空燃比制御が可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１に本発明に関する内燃機関の
構成を示す。

【００１３】内燃機関１００には、インジェクタ１０
１，点火プラグ１０２，点火コイル１０３，スロットル
１０４，ＩＳＣバルブ１０５，水温センサ１１０，クラ
ンク角センサ１１１，カム角センサ１１２，スロットル
ポジションセンサ１１３，吸気管圧力センサ１１４、ま
たは吸入空気流量計１１５，リニア空燃比センサ116,触
媒１１８が取り付けられ、エンジン制御装置１２０に接
続されている。

【００１４】燃料は燃料タンク１０１４から燃料ポンプ
１０１１により輸送され、燃圧制御弁１０１２によって
一定の燃料圧力としている。

【００１５】エンジン制御装置は吸気管圧力センサまた
は吸入空気流量計の出力を取り込み、センサ電圧を所定
のテーブル変換により、実際の単位時間当りの吸入空気
量Ｑａを算出する。

【００１６】同時に、クランク角センサのパルス信号を
計測し、所定時間内のパルス数またはパルスの時間間隔
に応じてエンジンの回転数ＮＤＡＴＡを計算する。

【００１７】前記単位時間当りの吸入空気量ＱａをＮＤ
ＡＴＡで割り算し、さらに気筒数で割ることにより、１
気筒の１回毎の吸入空気量Ｑacylを計算する。

【００１８】Ｑacylに所定の計数ＫＴＩを乗ずることに
より、Ｑacylで燃焼できる燃料量ＴＩが求められ、後述
の空燃比制御補正量を含む補正係数を乗じることにより
インジェクタを所定の間開弁することにより、必要とす
る燃料量を噴射して、１燃焼毎の混合気を生成する。

【００１９】ＴＩの計算には以下の補正係数ＣＯＥＦｎ
が乗算される。

【００２０】ＴＩ＝ＣＯＥＦｎ×ＫＴＩ×ＱacylＣＯＥ
Ｆｎには空燃比補正係数ＡＬＰＨＡｎが含まれる。

【００２１】 ＣＯＥＦｎ＝１＋ＡＬＰＨＡｎ＋他の補正項 ここで、気筒別に制御する場合、添え字ｎを１から気筒
番号毎に別々のパラメータとする。

【００２２】リニア空燃比センサは排気ガス中に含まれ
る残存酸素量を測定するセンサである。

【００２３】リニア空燃比センサによって排気ガスの実
空燃比（ＲＡＢＦｎ）を測定し、濃度に応じた電圧信号
がエンジン制御装置に入力される。

【００２４】そして、気筒別に目標空燃比（ＴＡＢＦ
ｎ）とのずれを求めて、ずれがあれば補正係数ＡＬＰＨ
Ａｎを補正する。

【００２５】測定するタイミングはエンジンのクランク
軸の回転に同期したレファレンスセンサ割り込み毎、ま
たは、一定の時間毎に測定する。

【００２６】図２−ａに、本発明で使用するリニア空燃
比センサの構造を示す。

【００２７】リニア空燃比センサは所定の酸素濃度に保
たれた大気導入室と排気ガスにさらされた排気ガス測定
室からなり、両端に空燃比測定の電流を流して、排気ガ
ス測定室と大気導入室との酸素濃度比を一定にしてい
る。

【００２８】排気ガス測定室の酸素濃度が大気導入室よ
りも小さい時は、空燃比測定電流を排気ガス測定室側か
ら大気導入室へ流すことにより、排気ガス測定室の酸素
を大気導入室から供給して、排気ガス測定室の酸素濃度
を増やす。

【００２９】逆に、排気ガス測定室の酸素濃度が大気導
入室よりも大きい時は、空燃比測定電流を大気導入室側
から排気ガス測定室へ流すことにより、排気ガス測定室
の酸素を大気導入室から奪うことにより、排気ガス測定
室の酸素濃度を減らす。

【００３０】排気ガス測定室と大気導入室との酸素濃度
比に応じたリニア空燃比センサ出力電圧が一定になるよ
うに空燃比測定電流をフィードバックすることにより、
空燃比測定電流が排気ガスの実空燃比に比例することに
なる。

【００３１】大気導入室の酸素濃度を大気基準とする場
合は大気との酸素濃度比を測定するので、酸素をため込
む部屋を必要としない。

【００３２】大気導入室の酸素濃度を大気の酸素濃度よ
りも微小の酸素濃度とする場合、大気または排気ガスに
含まれる酸素から所定の酸素濃度を作成する。

【００３３】この場合、大気導入室の酸素濃度を一定に
するために、空燃比測定電流とは異なる一定の電流を流
して酸素濃度を保つ必要がある。

【００３４】大気導入室の酸素濃度を大気に相当する濃
度とし、排気ガス測定室をストイキ点に相当する微小の
酸素濃度とすることで、空燃比に対して空燃比測定電流
はストイキ点よりリッチ側で低く、リーン側では大きく
なる図２−ｂに示すよう特性が得られる。

【００３５】空燃比測定電流を所定値または、０にすれ
ば、図２−ｃに示すように酸素濃度比に対応したセンサ
出力が得られる。

【００３６】リニア空燃比センサが故障し、空燃比と空
燃比測定電流の関係が比例しない状態であれば、空燃比
測定電流を一定にすることにより、排気ガスがリッチ状
態かリーン状態かを判定できるので、従来のＯ₂ センサ
を用いた空燃比制御が可能になる。

【００３７】リニア空燃比センサが正常であれば、運転
状態に応じて目標空燃比を補正して、目標空燃比に実空
燃比を一致させるように制御することで、空燃比制御を
行う。

【００３８】目標空燃比に実空燃比に一致させる制御の
例として、上記の該当気筒の実空燃比と目標空燃比とを
比較し、その差分ＤＡＢＦｎを求めて ＤＡＢＦｎ＝ＴＡＢＦｎ−ＲＡＢＦｎ 差分ＤＡＢＦｎに基づき、ＰＩＤ制御を行う方法があ
る。

【００３９】すなわち、図３に示すように比例部の係数
ＫＰ，積分部の係数ＫＩ，微分部の係数ＫＤをそれぞれ
求め、ＤＡＢＦｎに対して以下の演算を行い空燃比補正
量ＡＬＰＨＡｎを求める。

【００４０】ＡＬＰＨＡｎ＝ＫＰ＊ＤＡＢＦｎ＋ＫＩ＊
ＩＤＡＢＦｎ＋ＫＤ＊ＤＤＡＢＦｎ ここでＩＤＡＢＦｎはＤＡＢＦｎの積算値であり ＩＤＡＢＦｎ＝ＤＡＢＦｎ＋ＩＤＡＢＦｎ(ｉ−１) である。

【００４１】また、ＤＤＡＢＦｎはＤＡＢＦｎの前回値
との差分であり、 ＤＤＡＢＦｎ＝ＤＡＢＦｎ−ＤＡＢＦｎ(ｉ−１) である。

【００４２】ＫＰ，ＫＩ，ＫＤはそれぞれ、運転状態に
よってマップまたはテーブル検索により求められる値で
ある。

【００４３】図４に本発明のプログラムのブロック図を
示す。

【００４４】本実施例では、目標空燃比計算手段３０
１，燃料噴射量補正手段３０２，回転変動率計算手段３
０４，燃料噴射量計算手段３０５，燃料噴射手段３０６
により内燃機関１００を制御している。

【００４５】目標空燃比計算手段３０１には、吸入空気
量データ３１１または吸気管圧力データ，回転数データ
３１２が入力される。また、回転数と吸入空気量によ
り、負荷率３１３を計算する。目標空燃比設定手段で
は、回転数と負荷率から、エンジンの運転領域を検出
し、どの程度の空燃比で運転するかを求める。

【００４６】次にリニア空燃比センサ１１６の出力信号
を取り込み、図２に応じた実際の空燃比を測定し、実空
燃比計測手段３１４により、実空燃比を求める。

【００４７】図５にエンジン制御装置内の動作について
説明する。

【００４８】エンジン制御装置内はマイクロコンピュー
タ４０１とプログラムやデータを格納したＲＯＭ４０
２，一時的なデータの格納に使用するＲＡＭ４０３，エ
ンジンに取り付けられたセンサからの信号を取り込む入
力回路４０４，マイクロコンピュータに所定時間割り込
みを発生できるタイマやクロック回路４０５，マイクロ
コンピュータの指令によりオンオフ可能な出力回路４０
６等からなっている。

【００４９】入力回路４０４では、電気負荷情報４０４
１をデジタル情報として取り込み、また、吸入空気量や
リニア空燃比センサのセンサ信号電圧４０４２をＡ／Ｄ
変換しデジタルデータとしている。

【００５０】基準角度パルスとしてのクランク角センサ
１１１の出力信号や気筒判別パルスとしてのカム角セン
サ１１２出力信号を波形整形入力回路４０４３を通し
て、マイクロコンピュータに割り込みを発生させる。

【００５１】割り込みにより、エンジンの気筒判別を行
ったり、パルスエッジの時間間隔ＴＤＡＴＡを測定し、
定数をＴＤＡＴＡで割り算することにより、回転数NDAT
Aを計算する。

【００５２】また、センサ電圧に応じてＱａを求め、Ｑ
ａを気筒数と回転数で割り算することにより１回あたり
の基本吸入空気量Ｑacylを求める。

【００５３】Ｑacylにインジェクタの流量特性から求め
られる係数ＫＴＩを乗じて、基本燃料噴射量を求める。

【００５４】計算結果は出力回路４０６のアウトプット
コンペア回路で現在の時間に計算値を加算して、コンペ
アマッチを起こさせて、必要燃料量に対応した時間だけ
インジェクタ１０１を開弁させている。

【００５５】Ｑacylはエンジンの出力に比例するので、
Ｑacylに乗数を乗じて最大の出力時を１００％とする負
荷率ＬＤＡＴＡに換算できる。

【００５６】同時に回転数と負荷率によって設定される
点火時期を求めて、点火出力を出して、パルス出力によ
り点火コイル１０３を駆動する。

【００５７】また、通信手段４０７によりマイクロコン
ピュータ内の制御パラメータをモニタすることができ
る。

【００５８】目標空燃比計算手段の出力と実空燃比計算
手段の出力とを燃料噴射量補正手段で比較し、実空燃比
が目標空燃比よりも高い（リーン状態）時は、空燃比補
正係数ＡＬＰＨＡｎを大きくする。低い（リッチ）時は
ＡＬＰＨＡｎを小さくする。ここで、ＡＬＰＨＡｎは気
筒別に設定する値であり、ｎは気筒番号を示す。

【００５９】リニア空燃比センサ信号取り込みは、図６
に示すタイミングで気筒別に行う。各気筒の基準角度位
置信号（カム角信号）を起動タイミングとし、回転数，
負荷率または吸入空気量に応じてディレイ時間を設け
て、取り込むことで排気弁からリニア空燃比センサ取付
位置までの排気ガスの移動時間遅れを補償する。

【００６０】または、カム角信号から一定の時間毎に取
り込み、回転数，負荷率または吸入空気量に応じて排気
ガスの移動遅れ時間に見合ったタイミング時点でのデー
タを該当気筒の空燃比ＡＢＦｎとする。

【００６１】次に気筒別の空燃比制御を説明する。

【００６２】まず、目標空燃比も気筒別に設定する。

【００６３】図６に示すように、目標空燃比は回転数と
負荷率からエンジンの運転領域に応じて制御値をまず求
める。

【００６４】エンジン負荷が小さい場合には、目標空燃
比をリーンにして、希薄燃焼を行う。希薄燃焼を行うと
ＮＯｘが出るので、触媒はＮＯｘを吸蔵できるものを使
うこともできる。

【００６５】中負荷の場合、目標空燃比をストイキにし
て触媒の３元点付近に空燃比を制御して排気ガス浄化を
行う。

【００６６】高負荷の場合、目標空燃比をリッチにし
て、パワーをねらい、また排気ガスが異常に高温となる
ことを防ぐ。

【００６７】また、触媒温度が低い場合、触媒の浄化が
できないため、少なくともＨＣの排出量を抑えるため
に、リーンにする必要がある。

【００６８】図７に示すように、エンジン始動後、目標
空燃比の初期値をリーン状態にし、徐々にストイキに移
行する。

【００６９】エンジン負荷が小さい場合、通常のエンジ
ンではリーン領域では、回転変動が大きく運転性が悪
い。

【００７０】この場合、リニア空燃比センサ出力によら
ず、回転変動を測定して目標空燃比を補正する方法が必
要である。

【００７１】回転変動を求める方法を図８により説明す
る。

【００７２】回転変動は、各気筒の基準角度位置の時間
間隔ＴＤＡＴＡを測定することにより検出する。

【００７３】各気筒のＴＤＡＴＡ［ｉ］（ｉ＝１〜気筒
数）から回転数ＮＥＬＥを求める。ＮＥＬＥは所定値Ｋ
ＤＡＴＡをＴＤＡＴＡで割り算することにより ＮＥＬＥ＝ＫＤＡＴＡ／ＴＤＡＴＡ で求められる。

【００７４】回転変動率ｄＮは次のように求める。

【００７５】ｄＮ＝ｆ(ＮＥＬＥ） 算出関数ｆ( )は、次のように計算される。

【００７６】例えばＩＩＲフィルタ形式により算出する
場合、ＮＥＬＥにｋｉ０を乗じた値８０１を入力とし、
過去の演算値８０２，８０３にそれぞれ係数を乗じて80
21,８０３１との和８０４を求めて新規の演算値ｄＮtem
p８０５とする。

【００７７】これらの演算値８０２，８０３，８０５に
係数８０２１，８０２２，８０２３を乗じて和を回転変
動率ｄＮ８０６とする。計算は以下のように求められ
る。

【００７８】ｄＮ＝ｄＮtemp＋ｋｏ１×ｄＮtemp［ｉ−
１］＋ｋｏ２＊ｄＮtemp［ｉ−２］ ｄＮtemp＝ｋｉ０×ＮＥＬＥ＋ｋｉ１×ｄＮtemp［ｉ−
１］＋ｋｉ２×ｄＮtemp［ｉ−２］ 計算方法はＩＩＲに限定されるものではなく、ＦＩＲ形
でもよい。また、ＴＤＡＴＡから直接計算してもよい。

【００７９】図９に示すように、回転変動率ｄＮに応じ
て、目標空燃比をストイキまたはリッチ状態に補正す
る。

【００８０】また、同時に点火時期についても補正を加
える。

【００８１】リーン状態で運転している場合、着火性が
悪いため点火時期をＴＤＣ付近にする必要がある。そこ
で、気筒別の点火時期について、ＴＤＣ方向への遅角側
にはすぐに点火時期が変化し、進角側には単位時間また
は単位クランク回転当り所定の変化量のみ点火時期を進
めるダイナミックリミテーションを施す。

【００８２】すなわち、図１０に示すようにリーン状態
にある気筒には遅角側の点火時期とし、その後ストイキ
に戻っても点火時期を通常位置に戻すのではなく、所定
の回転数にわたりΔＤＬＳ分だけ点火時期を進めるよう
にしていく。

【００８３】これにより着火性を確保しながら回転変動
を抑えることができる。

【００８４】次に図１１により空燃比制御の診断を説明
する。

【００８５】診断項目にはリニア空燃比センサの異常と
制御値の異常検出がある。

【００８６】まず、リニア空燃比センサの信号電圧が正
常範囲外の場合、または、気筒別に空燃比を変えて運転
している場合に、リニア空燃比センサの信号出力が変化
しない場合、センサの異常と判定される。この場合は気
筒別に空燃比を変えて制御することを停止し、ストイキ
で運転する。

【００８７】また、図１１ケース（３）に示すように、
燃料カット時にリニア空燃比センサ出力がリーン状態を
示さない場合、リーン側異常と診断される。

【００８８】図１１ケース（４）に示すように、スロッ
トル全開時や低水温時に燃料増量を行っている場合に、
リニア空燃比センサ出力がリッチ状態を示さない場合、
リッチ側の異常と診断される。

【００８９】さらに、図１２に示すように、ＤＡＢＦｎ
がゼロになるまでの時間TMDABnを計測し、ＴＭＤＡＢｎ
が所定時間以上の場合、空燃比制御の異常が考えられ
る。

【００９０】図１３に示すように、空燃比を制御する気
筒番号と該当の気筒のリニア空燃比センサ出力による空
燃比とが一致しない場合、排気系または排気管に異常が
ある場合、またはリニア空燃比センサの応答遅れが初期
値よりも大きくなった場合、空燃比制御の異常となる。

【００９１】また、リニア空燃比センサの基準酸素量を
大気中の酸素としている場合には、大気の酸素濃度が大
気圧力に依存するため、図示していないが、大気圧セン
サによって基準酸素量を補正する。大気圧が所定値以下
の場合、基準酸素量が確保されないので、リニア空燃比
センサ出力を使った空燃比制御を停止する。

【００９２】所定の基準酸素量をリニア空燃比センサ内
に形成した基準室に溜める構造の場合、基準酸素量に応
じた酸素電池電圧を診断する。

【００９３】酸素電池電圧が異常に高い場合、基準室内
の酸素濃度が高いことを示す。よってリニア空燃比セン
サ出力はリッチ側異常となる。

【００９４】酸素電池電圧が異常に低い場合、基準室内
の酸素濃度が低いことを示す。よってリニア空燃比セン
サ出力はリーン側異常となる。

【００９５】酸素濃度比は排気ガスに含まれる酸素に依
存するので、運転状態が一定の状態で診断を行う。

【００９６】また、回転数と負荷が所定の範囲に入って
いる時に、酸素電池電圧が正規の範囲外に所定時間以上
留まっている場合も、基準酸素量が異常と診断される。

【００９７】図１４に示すように、リニア空燃比センサ
が正常の場合はＰＩＤ制御を行い、異常と判定された場
合はリニア空燃比センサの動作状態を切り換えて、排気
ガス測定室と大気導入室の電極間信号電圧を従来のＯ₂
センサ信号と同等に扱い、酸素電池電圧が図１５で示し
た正常範囲にある時、スキップと積分による空燃比補正
計算を行って、空燃比補正を行う。

【００９８】次に、図１６に示すフェイルセーフについ
て説明する。

【００９９】センサが異常と診断された場合、リニア空
燃比センサ信号による空燃比制御を停止する。

【０１００】目標空燃比はストイキまたはリッチとし、
希薄燃焼を停止する。

【０１０１】リニア空燃比センサの大気導入室内酸素濃
度と排気ガス測定室の濃度比によって発生する酸素電池
電圧をリッチ・リーン判定に使う。

【０１０２】酸素電池電圧をストイキに相当する電圧Ｖ
ＲＬで判定し、リッチ側とリーン側に判別する。

【０１０３】もし、燃料カット時に酸素電池電圧がリー
ン状態を示せば、少なくともリーン側のフェイルセーフ
は可能である。

【０１０４】加速時のまたは全開運転時に酸素電池電圧
がリッチ状態を示せば、リッチ側のフェイルセーフが可
能である。

【０１０５】ＶＲＬは、リニア空燃比センサの異常状態
によって変化させる。

【０１０６】すなわち、リニア空燃比センサがリーン側
異常の場合、ＶＲＬをリッチ側にシフトさせて、リッチ
・リーン判定の機会を平衡させる。

【０１０７】逆に、リニア空燃比センサがリッチ側異常
の場合、ＶＲＬをリーン側にシフトさせて、リッチ・リ
ーン判定の機会を平衡させる。

【０１０８】図１７に示すように、リッチ・リーン判定
結果に基づき、リッチ状態であれば燃料補正量を所定の
変化量でリーンにする。変化を与える間隔は、一定時間
毎またはカム角信号毎に行う。

【０１０９】リーン状態であれば燃料補正量を所定の変
化量でリッチ側に補正する。

【０１１０】上記の補正により、リッチ状態からリーン
状態またはリーン状態からリッチ状態に変化した場合に
は、燃料補正量に大きなスキップ分変化を与えて、スト
イキ付近でのスイッチングを行う。

【０１１１】前記のフェイルセーフでは目標空燃比を一
定にし、燃料補正量を変化させたが、実空燃比に変化を
与えてもよい。

【０１１２】この場合、リッチ・リーン判定結果に基づ
き、センサ異常を検出したときに初期値として実空燃比
ＲＡＢＦをストイキとし、リッチ状態であれば実空燃比
RABFを所定の変化量でリーンとする。リーン状態であれ
ば実空燃比ＲＡＢＦをリッチ側とする。

【０１１３】リッチ状態からリーン状態またはリーン状
態からリッチ状態に変化した時、実空燃比に大きなスキ
ップ変化を与える。

【０１１４】このようにして求められるフェイルセーフ
時の実空燃比がストイキである目標空燃比に一致するよ
うに空燃比制御を行ってもよい。

【０１１５】リニア空燃比センサによる空燃比測定は、
酸素の移動が可能になる所定の温度範囲で可能なので、
センサを加熱するためにヒータによる加熱手段を設けて
いる。

【０１１６】ヒータが断線している場合、またはエンジ
ン制御装置内のヒータ電流駆動トランジスタが破損して
いると、ヒータに電流が流れずリニア空燃比センサが動
作しない。

【０１１７】よって、ＣＰＵがヒータ駆動トランジスタ
をオンした時に電流が所定値未満しか流れないか、また
は電流が所定値以上に流れる場合は、断線またはトラン
ジスタの破損が考えられる。

【０１１８】しかし、エンジンの運転状態が高負荷状態
であれば排気ガス温度が高いので、ヒータが断線しても
リニア空燃比センサが加熱されるので、空燃比測定が可
能である。

【０１１９】ヒータ断線またはトランジスタ破損を検出
した時は、ヒータ駆動を停止する。そして、エンジンの
運転状態が低負荷であればリニア空燃比センサの空燃比
測定を禁止する。

【０１２０】また、リニア空燃比センサが異常と診断さ
れた場合、リニア空燃比センサの温度が原因の場合があ
る。よって、少なくともリニア空燃比センサの温度を確
保するため、リニア空燃比センサのヒータに印加する電
圧を一定または運転状態に応じて変化させて、リニア空
燃比センサ温度を保つようにする。

【０１２１】この場合、運転状態に応じたセンサ温度を
推定し、リニア空燃比センサ出力に温度に応じた補正を
加えてもよい。

【０１２２】また、図示していないが、キャニスタパー
ジを行っている場合、キャニスタに蓄えられた蒸発燃料
を少量吸入管側に導入した時、導入された空気に含まれ
る燃料濃度がリッチ状態であれば、吸入空気はリッチ側
になり排気ガスには未燃焼分のＨＣが多くなる。

【０１２３】よって一時的にリーン側にならなくなり、
リーン側異常と誤診断される可能性がある。

【０１２４】キャニスタからの燃料濃度がリーンであれ
ば逆にリッチ側異常と誤診断されることになる。

【０１２５】よって、キャニスタパージを行ったとき
に、リッチ状態またはリーン状態になれば、キャニスタ
パージ量を減らして、目標空燃比をそれぞれリーン側ま
たはリッチ側にして、キャニスタパージを行わない場合
の空燃比をストイキからずらして、さらにキャニスタパ
ージを継続する。

【０１２６】この他、図示していないが、ＥＧＲ制御や
スワールコントロール制御，タンブル制御等の補助弁制
御によって燃焼状態が変化した場合にも一時的に空燃比
制御を異常と診断することがある。

【０１２７】この場合、補助弁制御を開始する前後の所
定時間を診断を禁止することにより、誤診断を防止でき
る。そして、リニア空燃比センサの診断を再度行う。

【０１２８】また、リニア空燃比センサが異常と診断さ
れた場合には、目標空燃比をストイキとしたが、目標空
燃比を設定せず、運転状態に応じた混合比でエンジンを
制御し、目標空燃比に実空燃比を一致させる空燃比制御
を停止し、オープンループ制御としてもよい。

【０１２９】この場合、混合比をリーンにすることもで
き、回転変動を検出することでリーンにする度合を補正
する。すなわち、回転変動がなければ混合比を徐々にリ
ーンとし、回転変動が生じればリッチに補正する方式が
ある。

【０１３０】本発明では、図２に示したような大気導入
室を設けたリニア空燃比センサを用いたが、酸素基準室
をリニア空燃比センサ内部に形成し、大気導入室の酸素
と同等の酸素濃度を排気ガスから取り出す型式のリニア
空燃比センサでも、同様の実施例が可能である。

【０１３１】

【発明の効果】本発明により、リニア空燃比センサの異
常を検出し、フェイルセーフを行うことにより、排気ガ
スレベルの悪化を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例のエンジン構成図。

【図２】排気ガス中の残存酸素量と酸素電池電圧の特
性。

【図３】ＰＩＤ制御の説明図。

【図４】プログラムのブロック図。

【図５】エンジン制御装置内の動作図。

【図６】目標空燃比設定の説明図。

【図７】始動直後の目標空燃比設定説明図。

【図８】回転変動検出説明図。

【図９】回転変動検出時の目標空燃比補正説明図。

【図１０】回転変動検出時の点火時期補正説明図。

【図１１】リニア空燃比センサの異常検出の説明図。

【図１２】リニア空燃比制御の異常検出の説明図。

【図１３】リニア空燃比制御の応答異常検出の説明図。

【図１４】リニア空燃比センサ異常時の切り換えの説明
図。

【図１５】酸素電池電圧の異常検出の説明図。

【図１６】酸素電池電圧のしきい値設定の説明図。

【図１７】フェイルセーフ時の燃料補正方法の説明図。

【符号の説明】

１００…内燃機関、１０１…インジェクタ、１０２…点
火プラグ、１０３…点火コイル、１０４…スロットル、
１０５…ＩＳＣバルブ、１１０…水温センサ、１１１…
クランク角センサ、１１２…カム角センサ、１１３…ス
ロットルポジションセンサ、１１４…吸気管圧力セン
サ、１１５…吸入空気流量計、１１６…リニア空燃比セ
ンサ、１１８…プリ触媒、１１９…メイン触媒、１２０
…エンジン制御装置、１０１１…燃料ポンプ、１０１２
…燃圧制御弁。

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Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排気管に設けた排気ガスの実空
   燃比をリニアに測定するリニア空燃比センサと、前記リ
   ニア空燃比センサの出力に応じてエンジンの空燃比を補
   正する空燃比制御装置を備え、前記リニア空燃比センサ
   出力を診断するリニア空燃比センサ故障診断装置におい
   て、前記リニア空燃比センサ出力を所定の判定値と比較
   する判定手段と、該判定手段の判定結果に基づき前記リ
   ニア空燃比センサ出力が異常と判定された場合に前記リ
   ニア空燃比センサの出力が正常の場合とは異なる動作状
   態で前記リニア空燃比センサを動作させる手段と、前記
   リニア空燃比センサが異常動作している時のセンサ出力
   が前記判定値と異なる所定の範囲内にあるかどうかを診
   断する手段と、前記リニア空燃比センサ出力が異常時の
   センサ出力に応じてエンジンの空燃比を補正する手段を
   有することを特徴とするリニア空燃比センサ故障診断装
   置。
2. 【請求項２】請求項１において、リニア空燃比センサ信
   号出力電圧が所定範囲内かどうか判定し、所定範囲外の
   場合に、前記リニア空燃比センサを異常と判定すること
   を特徴とするリニア空燃比センサ故障診断装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、リニア空燃比セ
   ンサ信号出力電圧がエンジンの運転状態に対応した空燃
   比と一致するかどうか判定し、不一致の状態が所定時間
   または所定回転以上継続した場合に、前記リニア空燃比
   センサを異常と判定することを特徴とするリニア空燃比
   センサ故障診断装置。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれかにおいて、リニ
   ア空燃比センサ出力が異常と判定された時に、リニア空
   燃比センサの空燃比測定用回路からセンサに流れて排気
   実空燃比に基づいて変化する電流を供給する前記空燃比
   測定用回路を停止させて、前記電流を停めることを特徴
   とするリニア空燃比センサ故障診断装置。
5. 【請求項５】請求項１から４のいずれかにおいて、リニ
   ア空燃比センサ出力が異常と判定された時に、エンジン
   の運転状態に応じて予め設定した所定の空燃比と前記リ
   ニア空燃比センサ出力を比較し、比較結果に基づきリッ
   チ・リーン判定する手段を設けて、該リッチ・リーン判
   定結果に基づいて、エンジンの空燃比を補正することを
   特徴とするリニア空燃比センサ診断装置。
6. 【請求項６】請求項１から５のいずれかにおいて、キャ
   ニスタパージバルブ，ＥＧＲ制御バルブ，スワールコン
   トロールバルブまたはタンブル制御バルブのいずれかの
   制御弁の動作によって、一時的に前記リニア空燃比セン
   サが異常と判定された場合に、前記センサの異常状態に
   応じてエンジン制御の目標空燃比を補正して、再度診断
   することを特徴とするリニア空燃比センサ診断装置。
7. 【請求項７】請求項１から６のいずれかにおいて、前記
   リニア空燃比センサが異常と判定された場合に、前記リ
   ニア空燃比センサ出力によらず、運転状態に応じた空燃
   比でエンジン制御を行い、エンジン回転変動に応じて前
   記空燃比を補正することを特徴とする空燃比制御装置。
8. 【請求項８】請求項１から７のいずれかにおいて、リニ
   ア空燃比センサ出力が異常と判定された時に、前記リニ
   ア空燃比センサが正常時の目標空燃比とは異なる所定の
   空燃比でエンジン制御を行うことを特徴とするリニア空
   燃比センサ故障診断装置。