JP2001173496A - O2センサ診断装置 - Google Patents

O2センサ診断装置

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JP2001173496A
JP2001173496A JP36281299A JP36281299A JP2001173496A JP 2001173496 A JP2001173496 A JP 2001173496A JP 36281299 A JP36281299 A JP 36281299A JP 36281299 A JP36281299 A JP 36281299A JP 2001173496 A JP2001173496 A JP 2001173496A
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sensor
engine
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diagnosis
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Katsuhiko Toyoda
克彦 豊田
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Suzuki Motor Corp
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 O2センサ診断装置において、エンジンの再
始動の際で、排気温度及びO2センサの素子温度が上昇
している時には、O2センサの異常診断を禁止し、O2
センサの誤診断を防止し、O2センサの診断精度を向上
して不必要な部品の交換・修理を防止させることにあ
る。 【構成】 O2センサの活性前にO2センサの出力電圧
を検出し、所定の異常判定条件によってO2センサの異
常診断を行い、エンジンが冷機状態で始動した際にO2
センサの異常診断を行わせるとともに異常診断禁止フラ
グを設定するようにした制御手段を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、O2センサ診断
装置に係り、特に排気中の酸素濃度を検出するO2セン
サの異常を診断するO2センサ診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車両等に搭載されるエンジンには、空燃
比を目標値に制御する空燃比制御装置を設けたものがあ
る。この空燃比制御装置にあっては、排気通路途中にO
2センサを設け、このO2センサの出力信号である出力
電圧から算出されるフィードバック制御量をフィードバ
ック補正量によって補正し、空燃比が目標値になるよう
に燃料量を制御し、これにより、空燃比を適正にして燃
焼性を改善し、触媒による排気浄化効率を向上し、排出
される排気有害成分の低減を図っている。
【0003】このような空燃比制御装置としては、例え
ば、特開平9−88689号公報、特開平9−8868
8号公報、特開平5−65840号公報、特開平10−
141122号公報、特許第2826564号公報に開
示されている。特開平9−88689号公報に記載のも
のは、エンジンの始動後に、所定時間に亘ってO2セン
サの劣化検出を禁止し、車両の走行中に、O2センサの
素子のが十分に上昇した時点以降で、O2センサの劣化
を検出するものである。特開平9−88688号公報に
記載のものは、O2センサの活性化が必要な時に、O2
センサを活性温度に保持するようにヒータへの通電を制
御するものである。特開平5−65840号公報に記載
のものは、エンジンの始動後に、所定時間内で所定条件
の下でO2センサの作動状態を判断するものである。特
開平10−141122号公報に記載のものは、ヒータ
を備えたO2センサにおいて、劣化の判断を活性状態の
的確の下で実行させるものである。特許第282656
4号公報に記載のものは、空燃比のフィードバック制御
中において、O2センサの故障状態を判別するものであ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来、エン
ジンの冷機状態における始動後に、O2センサが活性す
るまでの間で、O2センサの出力電圧によって、O2セ
ンサの異常を診断する場合に、誤って診断する可能性が
あった。即ち、例えば、図7に示す如く、エンジンを−
20℃で始動し(図7のX時間で示す)、そして、エン
ジンの冷却水温度が10℃程度になった時に、エンジン
を停止すると(図7のY時間で示す)、エンジンの冷却
水温度はまだ低いが、排気温度及びO2センサの素子温
度が上昇しているので、その後、例えば、エンジンを冷
却水温度が10℃で再始動した時に(図7のZ時間で示
す)、O2センサがすぐに活性してしまう。従って、冷
却水温度が同じでも、全くの冷機状態からの初めて始動
する時と、それ以前にエンジンを始動したことがあって
排気温度の上昇している再始動とでは、O2センサが活
性するまでの時間に大きな差があり、特に、エンジンの
再始動の場合には、O2センサの診断を実施しようとす
ると、O2センサが正常であっても、O2センサが異常
であると誤って診断してしまう不都合があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、エンジンの排気通路途中
に排気中の酸素濃度を検出するO2センサを設け、この
O2センサの異常診断を行うO2センサ診断装置におい
て、前記O2センサの活性前に前記O2センサの出力電
圧を検出し、所定の異常判定条件によって前記O2セン
サの異常診断を行い、前記エンジンが冷機状態で始動し
た際に前記O2センサの異常診断を行わせるとともに異
常診断禁止フラグを設定するようにした制御手段を設け
たことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】この発明は、エンジンの再始動の
際で、排気温度及びO2センサの素子温度が上昇してい
る時には、O2センサの異常診断を禁止することができ
るので、O2センサの誤診断を防止するとともに、O2
センサの診断精度を向上して不要なO2センサの交換・
修理を防止させることができる。
【0007】
【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
且つ具体的に説明する。図1〜6は、この発明の実施例
を示すものである。図6において、2は車両(図示せ
ず)に搭載されるエンジン、4は吸気通路、6は排気通
路である。
【0008】エンジン2は、一側の第1シリンダバンク
8と他側の第2シリンダバンク10とをV字形状に配置
して構成されている。
【0009】吸気通路4には、上流側から順次に、エア
クリーナ12と、吸気温センサ14と、マスエアフロー
センサ16と、スロットルバルブ18とが配設されてい
る。吸気通路4の下流側は、2本の第1、第2分岐吸気
通路4−1、4−2に分岐されている。第1分岐吸気通
路4−1は第1シリンダバンク8側の燃焼室(図示せ
ず)に接続されるとともに、第2分岐吸気通路4−2は
第2シリンダバンク10側の燃焼室に接続されている。
【0010】スロットルバルブ18には、このスロット
ルバルブ18のスロットル開度を検出するスロットル開
度センサ20が設けられている。吸気通路4には、スロ
ットルバルブ18を迂回するバイパス通路22が設けら
れている。このバイパス通路22途中には、アイドル・
エア・コントロールバルブ24が設けられている。
【0011】排気通路6は、上流側が2本の第1、第2
分岐排気通路6−1、6−2に分岐されている。第1分
岐排気通路6−1は第1シリンダバンク8側の燃焼室に
接続されるとともに、第2分岐排気通路6−2は第2シ
リンダバンク10側の燃焼室に接続されている。
【0012】第1分岐排気通路6−1途中に第1触媒コ
ンバータ26−1が設けられるとともに、第2分岐排気
通路6−2途中には第2触媒コンバータ26−2が設け
られている。第1分岐排気通路6−1途中の第1触媒コ
ンバータ26−1よりも上流側部位には、排気中の酸素
濃度を検出する第1フロント側O2センサ28−1が設
けられている。また、第1分岐排気通路6−1途中の第
1触媒コンバータ26−1よりも下流側部位には、第1
リヤ側O2センサ30−1が設けられる。
【0013】第2分岐排気通路6−2途中の第2触媒コ
ンバータ26−2よりも上流側部位には、第2フロント
側O2センサ28−2が設けられる。また、第2分岐排
気通路6−2途中の第2触媒コンバータ26−2よりも
下流側部位には、第2リヤ側O2センサ30−2が設け
られる。
【0014】第1、第2リヤ側O2センサ30−1、3
0−2よりも下流側部位においては、第1、第2分岐排
気通路6−1、6−2が合流され、この合流部位よりも
下流側の排気通路6途中には三元触媒コンバータ32が
配設される。
【0015】エンジン2には、燃焼室に指向させて燃料
噴射弁34が設けてられている。この燃料噴射弁34
は、燃料供給通路36を介して燃料タンク38に連絡さ
れている。この燃料タンク38内の燃料は、燃料ポンプ
40によって圧送され、燃料フィルタ42で含有した塵
埃が除去されて燃料供給通路36によって燃料噴射弁3
4に供給される。
【0016】燃料供給通路36途中には、燃料の圧力を
調整する燃料圧力調整部44が連絡して設けられてい
る。この燃料圧力調整部44は、吸気通路4に連通する
導圧通路46から導入される吸気管圧力によって燃料圧
を一定値に調整し、余剰の燃料を燃料戻り通路48から
燃料タンク38に戻させるものである。燃料タンク38
には、燃料レベルセンサ50と圧力センサ52とが配設
されている。
【0017】燃料タンク38内は、蒸発燃料用通路54
を介してスロットルバルブ18よりも下流側の吸気通路
4に連通している。蒸発燃料用通路54の途中には、キ
ャニスタ56が設けられている。
【0018】エンジン2には、EGR制御手段58が設
けられている。このEGR制御手段58には、排気系か
ら吸気系に還流される排気のEGR量を調整するEGR
バルブ60が設けられている。このEGRバルブ60
は、排気系の第2フロント側O2センサ28−2よりも
上流側の第2分岐排気通路6−2と吸気系の第1、第2
分岐吸気通路4−1、4−2の合流部位とを連通するE
GR通路62とに設けられ、電子的に制御されてEGR
量を調整するものである。
【0019】エンジン2の第2シリンダバンク10に
は、PCVバルブ64が設けられている。
【0020】吸気温センサ14と、マスエアフローセン
サ16と、スロットル開度センサ20と、アイドル・エ
ア・コントロールバルブ24と、第1フロント側O2セ
ンサ28−1と、第1リヤ側O2センサ30−1と、第
2フロント側O2センサ28−2と、第2リヤ側O2セ
ンサ30−2と、燃料噴射弁34と、燃料ポンプ40
と、圧力センサ52と、EGRバルブ60とは、制御手
段(ECM)66に連絡している。
【0021】また、この制御手段66には、カムシャフ
トポジジョンセンサ68と、吸気圧センサ70と、イグ
ニションコイルアセンブリ72と、水温センサ74と、
クランク角センサ76と、インジケータランプ78と、
接続端子80と、パワーステアリング圧力スイッチ82
と、ヒータブロアファンスイッチ84と、クルーズ・コ
ントロール・モジュール86と、車速センサ88と、コ
ンビネーションメータ90と、A/Dコンデンサファン
リレー92と、A/Cコントローラ94と、データリン
クコネクタ96と、ABSコントローラモジュール98
と、メインリレー100と、イグニションスイッチ10
2、P/Nポジションスイッチ104と、バッテリ10
6と、スタータスイッチ108と、O/Dオフランプ1
10と、パワーランプ112と、ライティングスイッチ
114と、ストップランプスイッチ116と、O/Dカ
ットスイッチ118と、パワー/ノーマルチェンジスイ
ッチ120と、4WD LOWスイッチ122と、トラ
ンスミッションレンジスイッチ124と、第1ソレノイ
ドバルブ126と、第2ソレノイドバルブ128と、T
CCソレノイドバルブ130と、A/Tインプットスピ
ードセンサ132と、A/Tアウトプットスピードセン
サ134と、アイドルスイッチ136とが連絡してい
る。
【0022】この制御手段66は、第1フロント側O2
センサ28−1と第1リヤ側O2センサ30−1と第2
フロント側O2センサ28−2と第2リヤ側O2センサ
30−2との各O2センサ28、30の異常診断を行な
い、また、この各O2センサ28、30の活性前にO2
センサ28、30の出力電圧を検出し、所定の異常判定
条件によってO2センサ28、30の診断を行い、更
に、エンジン2が設定温度よりも低い冷却水温度の冷機
状態で始動した際に、O2センサ28、30の異常診断
を行わせるとともに異常診断禁止フラグ(O2×Fla
g)を設定し、O2センサ28、30の異常診断を実行
するもので、つまり、エンジン2の全くの冷機状態から
の始動時に1回のみ異常診断することを目的として異常
診断禁止フラグ(O2×Flag)を設定し、エンジン
2の再始動で排気温度及びO2センサの素子温度が上昇
している時には、O2センサ28、30の故障診断を禁
止するものである。
【0023】上述のO2センサ28、30の異常を判定
する異常判定条件は、図3〜5に示す如く、(1)エン
ジン2の始動後の一定時間(ta)(図2のA〜B時間
で示す)経過時からO2センサ異常診断時間(TO2
T)以内(図2のB〜C時間で示す)、(2)設計電圧
0.3±異常診断電圧幅(Va)以外(但し、設計電圧
はシステムにより異なる。)、(3)アイドルスイッチ
136がON、である(1)〜(3)の全ての条件が成
立した場合に、O2センサ28、30の異常診断を実行
するものである。
【0024】また、制御手段66には、フロント側のO
2センサ28の異常診断時間(TO2T)が、図4に斜
線で示す如く、冷却水温度によって設定されている。ま
た、この図4においては、冷却水温度によって、エンジ
ン2の始動時からのリヤ側のO2センサ30の活性時間
(KO2T)が設定されている。
【0025】更に、制御手段66には、O2センサ2
8、30の異常診断電圧幅(Va)が、図5に示す如
く、冷却水温度毎に設定されている。
【0026】即ち、制御手段66は、エンジン2の始動
後一定時間(ta)経過後又はO2センサ28、30の
異常診断開始時に、次回のO2センサ28、30の異常
診断を禁止するように、異常診断禁止フラグ(O2×F
lag)を「1」(オン)にセットするものである。つ
まり、異常診断禁止フラグ(O2×Flag)は、エン
ジン2の始動後に、O2センサ28、30の異常診断が
一度でも開始されると、「1」にセットされ、また、ア
クセルペダル(図示せず)を踏み込んでエンジン2を始
動すると、上述の異常判定条件が満たされず、異常診断
を行わないが、排気温度が上昇する場合があるので、エ
ンジン2の始動後一定時間(ta)経過後に「1」にセ
ットされ、エンジン2が全くの冷機状態で一度始動され
た場合にのみ「1」にセットされることから、エンジン
2の再始動で排気温度等が上昇した時にはO2センサ2
8、30の異常診断を実行させないものである。
【0027】制御手段66は、異常診断禁止フラグ(O
2×Flag)を、バックアップメモリ66Aに記憶保
存し、また、バッテリリセット時には「0」(オフ)に
クリアして初期化するものである。
【0028】制御手段66は、エンジン2が完全暖機に
なった時に、例えば、冷却水温度が80℃以上で(図2
のD時間で示す)、完全暖機と判断し、異常診断禁止フ
ラグ(O2×Flag)を「0」にクリアして初期化
し、よって、O2センサ28、30の異常診断を禁止す
るとともに、次のエンジン2の冷機状態の始動時にはO
2センサ28、30の異常診断を行わせるものである。
【0029】制御手段66は、O2センサ28、30の
異常を、O2センサ28、30が活性するまでのO2セ
ンサ28、30の出力電圧で診断するものである。
【0030】制御手段66は、上述のO2センサ28、
30が活性するまでのO2センサ28、30の出力電圧
によるO2センサ28、30の異常の診断を、エンジン
2の完全暖機後の冷機状態からの始動時に1回のみ実行
し、冷却水温度が80℃以上で異常診断禁止フラグ(O
2×Flag)が「0」にクリアされていても、排気温
度や冷却水温度が高い時の他のエンジン2の再始動時に
は、実行しないものである。
【0031】次に、この実施例の作用を、図1のフロー
チャート及び図2のタイムチャートに基づいて説明す
る。
【0032】エンジン2が始動してプログラムがスター
トすると(ステップ202)、エンジン2の始動時の冷
却水温度の計測を行う(ステップ204)。
【0033】そして、異常診断禁止フラグ(O2×Fl
ag)が、O2×Flag=0か否かを判断する(ステ
ップ206)。
【0034】このステップ206がYESの場合には、
図4から冷却水温度に応じてフロント側のO2センサ2
8の異常診断時間(TO2T)を設定する(ステップ2
08)。
【0035】また、図5から冷却水温度に応じて異常診
断電圧幅(Va)設定する(ステップ210)。
【0036】そして、冷却水温度が第1の設定温度であ
って40℃以下か否か、冷却水温度≦40℃を判断する
(ステップ212)。
【0037】このステップ212がYESの場合には、
エンジン2の始動後で、一定時間(ta)経過時に、O
2センサ28、30の異常の診断を開始する(ステップ
214)。
【0038】そして、異常診断禁止フラグ(O2×Fl
ag)を、O2×Flag←1とし(ステップ21
6)、そして、O2センサ28、30の出力電圧(O2
V)を計測する(ステップ218)。
【0039】そして、O2センサ28、30の活性前の
O2センサ28、30の出力電圧(O2V)が、設計電
圧0.3±異常診断電圧幅(Va)以内か否か、つま
り、0.3−Va)<O2V<(0.3+Va)、を満
足しているか否かの判断し(ステップ220)、このス
テップ220がYESの場合には、アイドルスイッチ1
36がオンか否かを判断する(ステップ222)。
【0040】このステップ222がYESの場合には、
O2センサ28の異常診断時間(TO2T)が経過した
か否かの判断をする(ステップ224)。
【0041】このステップ224がYESの場合には、
O2センサ28、30が正常であると判定する(ステッ
プ226)。しかし、このステップ224がNOの場合
には、前記ステップ218に戻す。
【0042】前記ステップ224でNOの場合には、O
2センサ28、30異常と診断し、ランプで点灯等を行
ってユーザーにその異常を知らせる(ステップ22
8)。
【0043】前記ステップ226の処理後、前記ステッ
プ222でNOの場合、前記ステップ228の処理後
は、冷却水温度が第2の設定温度である80℃以上か否
か、冷却水温度>80℃を判断する(ステップ23
0)。
【0044】このステップ230がYESの場合には、
異常診断禁止フラグ(O2×Flag)を、O2×Fl
ag←0とする(ステップ232)。つまり、エンジン
2の再始動で排気温度及びO2センサの素子温度が上昇
している時には、O2センサ28、30の故障診断を禁
止する。
【0045】そして、このステップ232の処理後、前
記ステップ230がNOの場合、前記ステップ206、
212でNOの場合には、プログラムをエンドとする
(ステップ234)。
【0046】この結果、エンジン2の冷機状態からの始
動時に1回のみO2センサ28、30の異常診断を実行
するが、冷機エンジン2の再始動時で、排気温度及びO
2センサ28、30の素子温度が上昇している時には、
O2センサ28、30の異常診断を禁止することができ
るので、O2センサ28、30の誤診断を防止し、O2
センサ28、30の診断精度を向上して不要なO2セン
サの交換・修理を防止し、修理費用等を低減し、コスト
を低減することができる。
【0047】また、O2センサ28、30の活性前にO
2センサ28、30の出力電圧を検出し、所定の異常判
定条件によってO2センサ28、30の異常診断を行う
ので、エンジン2の冷機時にのみ発生するO2センサ2
8、30の異常を診断することができ、これにより、エ
ンジン2の冷機時のO2センサ28、30の出力電圧の
異常によるドライブビリティの悪化やエンジンストール
の発生を招くことがなく、異常のない部品が不必要に交
換されることがなくなり、交換・修理費用を低減し、コ
ストを低く抑えることができる。
【0048】なお、この発明は上述実施例に限定される
ものではなく、種々の応用改変が可能である。
【0049】例えば、車両の停止前の機関負荷状態を検
出するとともに、車両を停止してエンジンの運転を停止
した時から次にエンジンを始動するまでの機関停止時間
を計測し、且つ、外気温度等を検出し、これら機関負荷
状態と機関停止時間と外気温度等との各条件によってO
2センサの異常診断の時期等を変更させる複数のマップ
を設定し、上述の各条件に応じて特定のマップを選択
し、この選択されたマップにより、所要の時期や診断時
間等を変更していつでもO2センサの異常診断を実行さ
せることが可能である。
【0050】
【発明の効果】以上詳細な説明から明らかなようにこの
発明によれば、O2センサの活性前にO2センサの出力
電圧を検出し、所定の異常判定条件によってO2センサ
の異常診断を行い、エンジンが冷機状態で始動した際に
O2センサの異常診断を行わせる異常診断禁止フラグを
設定した制御手段を設けたことにより、エンジンの再始
動の際で、排気温度及びO2センサの素子温度が上昇し
ている時には、O2センサの異常診断を禁止することが
できるので、O2センサの誤診断を防止するとともに、
O2センサの診断精度を向上して不要なO2センサの交
換・修理を防止させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】O2センサの異常診断のフローチャートであ
る。
【図2】O2センサの異常診断のタイムチャートであ
る。
【図3】異常判定条件を説明する図である。
【図4】冷却水温度とO2センサの異常判定時間及び活
性時間との関係を示す図である。
【図5】冷却水温度と異常診断電圧幅との関係を示す図
である。
【図6】O2センサ診断装置のシステム構成図である。
【図7】従来におけるO2センサの異常診断のタイムチ
ャートである。
【符号の説明】
2 エンジン 4 吸気通路 6 排気通路 8 第1シリンダバンク 10 第2シリンダバンク 28−1 第1フロント側O2センサ 28−2 第2フロント側O2センサ 30−1 第1リヤ側O2センサ 30−2 第2リヤ側O2センサ 32 三元触媒コンバータ 66 制御手段 70 吸気圧センサ 74 水温センサ 136 アイドルスイッチ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの排気通路途中に排気中の酸素
    濃度を検出するO2センサを設け、このO2センサの異
    常診断を行うO2センサ診断装置において、前記O2セ
    ンサの活性前に前記O2センサの出力電圧を検出し、所
    定の異常判定条件によって前記O2センサの異常診断を
    行い、前記エンジンが冷機状態で始動した際に前記O2
    センサの異常診断を行わせるとともに異常診断禁止フラ
    グを設定するようにした制御手段を設けたことを特徴と
    するO2センサ診断装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記エンジンの始動後
    一定時間経過時又は前記O2センサの異常診断開始時
    に、次回の前記O2センサの異常診断を禁止するよう
    に、前記異常診断禁止フラグを「1」にセットすること
    を特徴とする請求項1に記載のO2センサ診断装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、前記異常診断禁止フラ
    グをバックアップメモリに記憶保存することを特徴とす
    る請求項1に記載のO2センサ診断装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、前記エンジンが完全暖
    機になった時に、前記異常診断禁止フラグを「0」にし
    て初期化することを特徴とする請求項1に記載のO2セ
    ンサ診断装置。
  5. 【請求項5】 前記制御手段は、前記O2センサの異常
    を、前記O2センサが活性するまでの前記O2センサの
    出力電圧で診断することを特徴とする請求項1に記載の
    O2センサ診断装置。
  6. 【請求項6】 前記制御手段は、前記O2センサが活性
    するまでの前記O2センサの出力電圧による前記O2セ
    ンサの異常診断を、前記エンジンの完全暖機後の冷機状
    態からの始動時に1回のみ実行し、他の前記エンジンの
    再始動時には実行しないことを特徴とする請求項5に記
    載のO2センサ診断装置。
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