JP2001215205A

JP2001215205A - 酸素濃度センサの故障判定装置

Info

Publication number: JP2001215205A
Application number: JP2000023086A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Shinjo; 章広新庄; Hiroshi Kitagawa; 浩北川; Toshihiro Sanbe; 敏宏三部
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】酸素濃度センサの故障を精度よくかつ迅速に
判定することができる酸素濃度センサの故障判定装置を
提供する。【解決手段】内燃機関３の排気系の触媒装置８よりも
下流側に配置された酸素濃度センサ２５の故障判定装置
１は、Ｆ／Ｃ運転の終了後の経過時間を計時し、Ｆ／Ｃ
運転の終了後に排出された排気ガスの積算量ＳＵＭＳＶ
Ｓを算出する（ステップ１３）。酸素濃度センサ２５の
検出信号値ＳＶＯ２が所定しきい値＃ＳＶ０２ＣＨＫを
横切ったか否かにより酸素濃度センサの故障を判定する
（ステップ５１，５５）とともに、所定時間＃ＴＭＦＣ
ＣＫＤが経過した場合に、検出信号値ＳＶＯ２が所定し
きい値＃ＳＶ０２ＣＨＫを横切っておらず、かつ排気ガ
スの積算量ＳＵＭＳＶＳが所定値＃ＳＵＭＳＶＡＦＣに
達していないとき（ステップ５１がＮＯ、かつステップ
５５がＮＯのとき）に、故障判定を保留する（ステップ
５５がＮＯ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気系
の触媒よりも下流側に配置され、排気ガス中の酸素濃度
を検出する酸素濃度センサの故障判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の排気系に配置された酸
素濃度センサの故障判定装置として、例えば特開平４−
３６６５１号公報に記載されたものが知られている。こ
の故障判定装置では、酸素濃度センサ（以下「Ｏ２セン
サ」という）の故障判定が以下のようにして行われる。
まず、内燃機関への燃料供給を停止するフューエルカッ
ト運転（以下「Ｆ／Ｃ運転」という）中を含むその前後
の期間において、酸素濃度センサの検出出力（以下「セ
ンサ出力」という）をサンプリングする。そして、Ｆ／
Ｃ運転の開始時のセンサ出力の立ち下がり勾配（応答
性）が所定基準値よりも小さい場合、Ｆ／Ｃ運転の終了
時のセンサ出力の立ち上がり勾配が所定基準値よりも小
さい場合、またはＦ／Ｃ運転中のセンサ出力の最小値
と、Ｆ／Ｃ運転終了後のセンサ出力の最大値との偏差が
所定値よりも小さい場合に、Ｏ２センサが故障（劣化）
したと判定する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の故障判定装
置によれば、例えばＦ／Ｃ運転の終了直後にアイドリン
グ運転状態になった場合などに、Ｏ２センサに供給され
る排気ガス量がきわめて少なくなることにより、センサ
出力の立ち上がり勾配が上記所定基準値よりも小さくな
ることがある。その結果、Ｏ２センサが故障していない
にもかかわらず、故障したと誤判定されるおそれがあ
る。

【０００４】また、この故障判定装置を排気管の触媒よ
りも下流側に配置されたＯ２センサに適用した場合、Ｆ
／Ｃ運転中に酸素が触媒に蓄えられることにより、Ｆ／
Ｃ運転終了後には、触媒を通過した排気ガス中の酸素濃
度が高くなる。このため、上記センサ出力の立ち上がり
勾配が所定基準値よりも小さくなることにより、または
上記偏差が所定値よりも小さくなることにより、上記と
同様の誤判定が生じる。

【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、酸素濃度センサの故障を精度よくかつ迅速
に判定することができる酸素濃度センサの故障判定装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、燃料供給が停止されるフュ
ーエルカット運転可能な内燃機関３の排気系の触媒（例
えば実施形態における（以下、この項において同じ）触
媒装置８）よりも下流側に配置され、排気ガス中の酸素
濃度を表す検出信号を出力する酸素濃度センサ２５の故
障判定装置１であって、フューエルカット運転が終了し
た後の経過時間を計時する計時手段（ＥＣＵ２、タイマ
ｔｍＭＦＣＣＫＤ）と、フューエルカット運転が終了し
た後に酸素濃度センサ２５の検出信号値ＳＶＯ２が所定
しきい値＃ＳＶ０２ＣＨＫを横切ったか否かを判別する
酸素濃度変化判別手段（ＥＣＵ２、ステップ３２〜３
４）と、フューエルカット運転が終了した後に排出され
た排気ガスの積算量ＳＵＭＳＶＳを算出する排気ガス量
算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１３）と、酸素濃度変化
判別手段の判別結果に基づき、酸素濃度センサの故障を
判定する故障判定手段（ＥＣＵ２、ステップ５１，５
５）と、計時手段により計時された経過時間が所定時間
＃ＴＭＦＣＣＫＤに達した場合（ステップ１２の判別結
果がＹＥＳの場合）において、酸素濃度変化判別手段に
より検出信号値ＳＶＯ２が所定しきい値＃ＳＶ０２ＣＨ
Ｋを横切っていないと判別され（ステップ５１の判別結
果がＮＯとされ）、かつ排気ガスの積算量ＳＵＭＳＶＳ
が所定値＃ＳＵＭＳＶＡＦＣに達していないとき（ステ
ップ５５の判別結果がＮＯのとき）に、故障判定手段に
よる判定を保留させる故障判定保留手段（ＥＣＵ２）
と、を備えることを特徴とする。

【０００７】この酸素濃度センサの故障判定装置によれ
ば、フューエルカット運転が終了した後に酸素濃度セン
サの検出信号値が所定しきい値を横切ったか否かを判別
するとともに、フューエルカット運転が終了した後に排
出された排気ガスの積算量を算出する。そして、酸素濃
度変化判別手段の判別結果に基づき、酸素濃度センサの
故障の判定が行われる。また、フューエルカット運転が
終了した後の経過時間が所定時間に達した場合におい
て、検出信号値が所定しきい値を横切っておらず、かつ
排気ガスの積算量が所定値に達していないときに、酸素
濃度センサの故障の判定が保留される。このようにフュ
ーエルカット運転が終了した後に所定時間が経過した場
合において、排気ガスが酸素濃度センサに十分に供給さ
れていないときには、酸素濃度センサの検出信号値が所
定しきい値を横切らない限り、従来と異なり酸素濃度セ
ンサの故障判定が行われないので、酸素濃度センサへの
排気ガスの供給量が不足していることによる誤判定を防
止することができる。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
酸素濃度センサ２５の故障判定装置１において、フュー
エルカット運転の終了直後に内燃機関３に供給する混合
気を理論空燃比よりもリッチ化する混合気リッチ化手段
（ＥＣＵ２）をさらに備えることを特徴とする。

【０００９】この酸素濃度センサの故障判定装置によれ
ば、フューエルカット運転の終了直後に、理論空燃比よ
りもリッチな混合気が内燃機関に供給されることによ
り、高ＨＣ濃度および高ＣＯ濃度の排気ガスが触媒に供
給される。これにより、フューエルカット運転中に触媒
に蓄えられた酸素を積極的に消費させることによって、
触媒における酸素の蓄積過多状態をより早く解消するこ
とができる。その結果、酸素濃度の低いリッチな空燃比
の排気ガスを酸素濃度センサに早期に供給できることに
より、上記故障判定を迅速に行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の一実施形態に係る酸素濃度センサの故障判定装置に
ついて説明する。図１は、本発明の故障判定装置の概略
構成を示している。同図に示すように、この故障判定装
置１は、ＥＣＵ２（計時手段、酸素濃度変化判別手段、
排気ガス量算出手段、故障判定手段、故障判定保留手
段、混合気リッチ化手段）を備えている。このＥＣＵ２
は、後述するように内燃機関３（以下「エンジン３」と
いう）の空燃比を制御するとともに、内燃機関３から排
出される排気ガスの状態に基づき、酸素濃度センサの故
障判定を行う。

【００１１】エンジン３は、燃料を直接、燃焼室内に噴
射する、いわゆる直噴式の直列４気筒タイプのものであ
る。各気筒のシリンダヘッド３ａには、燃料噴射弁４
（以下「インジェクタ４」という）が取り付けられてい
る。インジェクタ４は、ＥＣＵ２に電気的に接続されて
おり、その燃料噴射時間ＴＯＵＴがＥＣＵ２からの駆動
信号により制御される。これにより、エンジン３への燃
料供給量が制御される。

【００１２】また、エンジン３のクランクシャフト（図
示せず）には、マグネットロータ２０ａが取り付けられ
ており、マグネットロータ２０ａは、ＭＲＥ（磁気抵抗
素子）ピックアップ２０ｂとともに、クランク角センサ
２０を構成している。クランク角センサ２０は、クラン
クシャフトの回転に伴い、ともにパルス信号であるＣＲ
Ｋ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。ＣＲＫ
信号は、クランクシャフトの回転角度位置を示す信号で
あり、所定のクランク角（例えば、１゜）ごとに１パル
スが出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づ
き、エンジン３のエンジン回転数ＮＥを算出する。ＴＤ
Ｃ信号は、各気筒におけるピストン３ｂの吸気行程開始
時の上死点位置付近の所定タイミングで発生するパルス
信号であり、このエンジン３では、クランクシャフトが
１８０゜回転するごとに１パルスが出力される。

【００１３】一方、エンジン３の本体には、サーミスタ
などから成る水温センサ２１が取り付けられている。こ
の水温センサ２１は、エンジン３の冷却水温であるエン
ジン水温ＴＷを検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送
る。

【００１４】さらに、エンジン３の吸気管５のスロット
ルバルブ６よりも下流側には、吸気管内絶対圧センサ２
２が取り付けられている。吸気管内絶対圧センサ２２
は、半導体圧力センサなどで構成されており、吸気管５
内の吸気管内絶対圧ＰＢＡを検出して、その検出信号を
ＥＣＵ２に送る。この吸気管内絶対圧センサ２２の下流
側には、吸気温センサ２３が取り付けられている。吸気
温センサ２３は、サーミスタで構成されており、吸気管
５内の吸気温ＴＡを検出して、その検出信号をＥＣＵ２
に送る。

【００１５】一方、排気管７の途中には、触媒装置８
（触媒）が取り付けられている。この触媒装置８は、Ｎ
Ｏｘ触媒と３元触媒を組み合わせたものであり、ＮＯｘ
触媒による酸化還元作用により、リーンバーン運転時の
排気ガス中のＮＯｘを浄化する。また、３元触媒の酸化
還元作用により、リーンバーン運転以外の運転時の排気
ガス中のＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘを浄化する。

【００１６】触媒装置８の上流側には、ＬＡＦセンサ２
４が取り付けられている。ＬＡＦセンサ２４は、ジルコ
ニアおよび白金電極などで構成され、リッチ領域からリ
ーン領域までの広範囲な空燃比の領域において排気ガス
中の酸素濃度をリニアに検出し、その酸素濃度に比例す
る検出信号をＥＣＵ２に送る。

【００１７】また、触媒装置８の下流側には、酸素濃度
センサ２５（以下「Ｏ２センサ２５」という）が取り付
けられている。このＯ２センサ２５は、ジルコニアおよ
び白金電極などで構成され、触媒装置８の下流側の排気
ガス中の酸素濃度を検出して、その酸素濃度に基づく検
出信号をＥＣＵ２に出力する。具体的には、Ｏ２センサ
２５の検出信号値ＳＶＯ２は、理論空燃比よりもリッチ
な混合気を燃焼させたときには、ハイレベルの電圧値
（例えば０．８Ｖ）となり、リーンな混合気を燃焼させ
たときには、ローレベルの電圧値（例えば０Ｖ）とな
る。

【００１８】さらに、エンジン３を搭載した車両（図示
せず）には、車速センサ２６が設けられている。この車
速センサ２６は、車両の車速ＶＰを検出して、その検出
信号をＥＣＵ２に送る。

【００１９】一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯ
ＭおよびＩ／Ｏインターフェースなどからなるマイクロ
コンピュータで構成されている（いずれも図示せず）。
ＥＣＵ２に入力された各センサ２０〜２６の検出信号は
それぞれ、入力インターフェースでＡ／Ｄ変換や整形が
なされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、これらの
入力信号に応じて、以下に述べるように、Ｏ２センサ２
５の故障判定の実行条件判別処理および故障判定処理を
行う。

【００２０】また、運転状態に応じて目標空燃比ＫＣＭ
Ｄを求め、ＬＡＦセンサ２４の検出信号値ＫＡＣＴが目
標空燃比ＫＣＭＤになるように空燃比をフィードバック
制御する（図６参照）。これら目標空燃比ＫＣＭＤおよ
び検出信号値ＫＡＣＴは、空燃比の逆数に比例する当量
比として表され、特に、目標空燃比ＫＣＭＤは、理論空
燃比のときに値１．０に、理論空燃比よりもリッチ側で
あるときに値１．０よりも大きな値にそれぞれ設定され
るものである。この空燃比制御においては、減速フュー
エルカット運転（以下「Ｆ／Ｃ運転」という）条件が成
立したときに、インジェクタ４による燃焼室への燃料供
給を停止することにより、エンジン３をＦ／Ｃ運転させ
る。

【００２１】さらに、Ｆ／Ｃ運転が終了した後には、目
標空燃比ＫＣＭＤを所定時間（図６の時刻ｔ２〜ｔ３の
時間）、理論空燃比（１．０）よりも高い値（例えば
１．２）に保持する。すなわち、混合気をリッチ化させ
ることにより、触媒装置８に対して酸素濃度の低いリッ
チな排気ガスを供給する。このように空燃比を制御する
理由は、以下による。すなわち、Ｆ／Ｃ運転中には、酸
素濃度の極めて高いリーンな排気ガスが触媒装置８に供
給されることにより、酸素が触媒装置８に過剰に蓄えら
れ、Ｏ２センサ２５の検出信号値ＳＶ０２がローレベル
からハイレベルに変化しない状態が継続し、その結果、
後述するＯ２センサ２５の故障判定を正確に行えなくな
るので、上記のようにＦ／Ｃ運転の終了後に空燃比をリ
ッチ化することによって、触媒装置８の酸素過多状態を
早期に解消するためである。

【００２２】図２は、エンジン３の運転状態に応じて、
後述するＯ２センサ２５の故障判定処理を行うための実
行条件が成立しているか否かを判別するとともに、その
判別結果に応じてフラグおよびモニタを設定する故障判
定の実行条件判別処理の手順を示すフローチャートであ
る。本処理は、ＴＤＣ信号が入力されたときに、このＴ
ＤＣ信号に同期して割込み実行される。

【００２３】本処理では、まず、ステップ１（図では
「Ｓ１」と略す。以下、同様）において、ＲＡＭに記憶
されているフラグＦ＿ＭＣＮＤおよびモニタＭＦＣＣＨ
Ｋの値をそれぞれ、これらの前回値Ｆ＿ＭＣＮＤ１およ
びＭＦＣＣＨＫ１にセットする。

【００２４】次に、ステップ２に進み、フラグＦ＿ＮＳ
Ｏ２が１であるか否かを判別する。このフラグＦ＿ＮＳ
Ｏ２は、Ｏ２センサ２５が活性状態であるときに「１」
にセットされ、不活性状態であるときに「０」にセット
されるものである。ステップ２の判別結果がＹＥＳのと
き、すなわちフラグＦ＿ＮＳＯ２＝１のときは、ステッ
プ３に進み、エンジン３の始動後の経過時間Ｔ２０ＡＣ
Ｒが所定時間＃ＴＭＭＣＮＤより大きいか否かを判別す
る。この判別は、エンジン３の始動直後において、Ｏ２
センサ２５の素子温度が低く、不安定な動作状態になる
ことによって故障判定が不正確になるのを避けるために
行われる。そのため、所定時間＃ＴＭＭＣＮＤは、Ｏ２
センサ２５の動作状態が安定するのに十分な値（例えば
６０ｓｅｃ）に設定される。

【００２５】ステップ３の判別結果がＹＥＳのとき、す
なわちＴ２０ＡＣＲ＞＃ＴＭＭＣＮＤのときは、ステッ
プ４に進み、エンジン回転数ＮＥ、エンジン水温ＴＷお
よび吸気温ＴＡがそれぞれ下記条件を満たしているか否
かを判別する。

【００２６】＃ＮＥＳＯ２ＣＫＬ＜ＮＥ＜＃ＮＥＳＯ２ＣＫＨ＃ＴＷＳＯ２ＣＫＬ＜ＴＷ＜＃ＴＷＳＯ２ＣＫＨ＃ＴＡＳＯ２ＣＫＬ＜ＴＡ＜＃ＴＡＳＯ２ＣＫＨこれらの上限値および下限値は、エンジン３がＯ２セン
サ２５の故障判定を行ってもよいと想定されるような安
定した運転状態にあるか否かを判別するためのものであ
る。エンジン回転数ＮＥの下限値＃ＮＥＳＯ２ＣＫＬお
よび上限値＃ＮＥＳＯ２ＣＫＨは、例えば５００ｒｐｍ
および４０００ｒｐｍにそれぞれ設定される。エンジン
水温ＴＷの下限値ＴＷＳＯ２ＣＫＬおよび上限値＃ＴＷ
ＳＯ２ＣＫＨは、例えば５０℃および１００℃にそれぞ
れ設定される。また、吸気温ＴＡの下限値＃ＴＡＳＯ２
ＣＫＬおよび上限値＃ＴＡＳＯ２ＣＫＨは、例えば０℃
および５０℃にそれぞれ設定される。

【００２７】ステップ４の判別結果がＹＥＳのとき、す
なわちエンジン回転数ＮＥ、エンジン水温ＴＷおよび吸
気温ＴＡがいずれも上記条件を満たしているときには、
ステップ５に進み、フラグＦ＿ＭＣＮＤを「１」にセッ
トする。

【００２８】次に、ステップ６に進み、フラグＦ＿ＤＥ
ＣＦＣが「１」であるか否かを判別する。このフラグＦ
＿ＤＥＣＦＣは、Ｆ／Ｃ運転時に「１」にセットされ、
それ以外の運転時に「０」にセットされるものである。
ステップ６の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＦ＿Ｄ
ＥＣＦＣ＝１のときは、ステップ７に進み、ダウンカウ
ント式のタイマｔｍＭＦＣＣＫＤに所定時間＃ＴＭＦＣ
ＣＫＤをセットする。このタイマｔｍＭＦＣＣＫＤは、
プログラムにより構成されるプログラムタイマであり、
Ｆ／Ｃ運転の終了後に所定時間＃ＴＭＦＣＣＫＤが経過
したか否かを判別するためのものである。この所定時間
＃ＴＭＦＣＣＫＤは、Ｆ／Ｃ運転の終了後に、通常の運
転状態で触媒装置８に対してリッチな排気ガスが十分に
供給されることにより、前述した触媒装置８の酸素過多
状態が解消されると想定されるような値（例えば３０ｓ
ｅｃ）に設定される。

【００２９】次に、ステップ８に進み、積算量ＳＵＭＳ
ＶＳを値０に設定し、さらに、ステップ９に進み、モニ
タＭＦＣＣＨＫを「１」にセットして、本処理を終了す
る。この積算量ＳＵＭＳＶＳは、Ｆ／Ｃ運転の終了後に
排出された排気ガス量の積算値であり、後述するステッ
プ１３で算出される。また、モニタＭＦＣＣＨＫは、故
障判定を行う際に用いられるものであり、上記のよう
に、Ｆ／Ｃ運転中にＯ２センサ２５の故障判定を行うた
めの実行条件が満たされているときには「１」にセット
される。

【００３０】一方、ステップ６の判別結果がＮＯのと
き、すなわちＦ＿ＤＥＣＦＣ＝０であってＦ／Ｃ運転中
でないときには、ステップ１０に進み、モニタＭＦＣＣ
ＨＫの前回値ＭＦＣＣＨＫ１が「２」であるか否かを判
別し、この判別結果がＮＯのときには、ステップ１１で
モニタＭＦＣＣＨＫの前回値ＭＦＣＣＨＫ１が「１」で
あるか否かを判別する。今回の処理がＦ／Ｃ運転を終了
した直後の処理であるときには、ステップ１０の判別結
果が「ＮＯ」、ステップ１１の判別結果が「ＹＥＳ」と
なるので、ステップ１２に進み、タイマｔｍＭＦＣＣＫ
Ｄがタイムアップしているか否かを判別する。

【００３１】今回の処理がＦ／Ｃ運転を終了した直後の
処理であるときには、ステップ１２の判別結果がＮＯと
なるので、ステップ１３に進み、積算量ＳＵＭＳＶＳを
算出する。この積算量ＳＵＭＳＶＳは、エンジン回転数
ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡおよび触媒容量から決まる
空間速度を用いて算出される。次に、ステップ１４に進
み、モニタＭＦＣＣＨＫを「２」にセットして、本処理
を終了する。以上のように、Ｆ／Ｃ運転の終了後におい
てＯ２センサ２５の故障判定を行うための実行条件が満
たされ、かつタイマｔｍＭＦＣＣＫＤがタイムアップし
ていないときに、モニタＭＦＣＣＨＫは「２」にセット
される。

【００３２】また、今回の処理がＦ／Ｃ運転を終了した
後の２回目以降の処理であるときには、ステップ１０の
判別結果が「ＹＥＳ」となるので、ステップ１１をスキ
ップしてステップ１２に進み、上記と同様にステップ１
２〜１４の処理を実行して、本処理を終了する。そし
て、Ｆ／Ｃ運転を終了した直後から所定時間＃ＴＭＦＣ
ＣＫＤが経過したときに、ステップ１２の判別結果がＮ
Ｏとなるので、ステップ１７に進み、モニタＭＦＣＣＨ
Ｋを「０」にセットして、本処理を終了する。このよう
に、所定時間＃ＴＭＦＣＣＫＤが経過するまで、積算量
ＳＵＭＳＶＳの積算が実行される。

【００３３】一方、ステップ２、ステップ３またはステ
ップ４の判別結果がＮＯのときには、フラグＦ＿ＭＣＮ
Ｄを「０」にセットし、積算量ＳＵＭＳＶＳを値０にセ
ットし、さらに、モニタＭＦＣＣＨＫを「０」にセット
して（ステップ１５〜１７）、本処理を終了する。以上
のように、Ｏ２センサ２５の故障判定を行うための実行
条件が満たされていないとき、またはＦ／Ｃ運転を終了
した直後から所定時間＃ＴＭＦＣＣＫＤが経過したとき
に、モニタＭＦＣＣＨＫが「０」にセットされる。

【００３４】次に、Ｏ２センサ２５の故障判定処理のメ
インルーチンについて、図３〜図５のフローチャートを
参照しながら説明する。この故障判定処理は、ＴＤＣ信
号が入力されたときに、上述した故障判定の実行条件判
別処理に続いて割込み実行される。また、図４および図
５における１点鎖線で囲んだ部分は、Ｆ／Ｃ運転中の故
障判定処理およびＦ／Ｃ運転が終了した後の故障判定処
理をそれぞれ示している。

【００３５】本処理では、まず、ステップ３０におい
て、フラグＦ＿ＤＯＮＥが「１」であるか否かを判別す
る。このフラグＦ＿ＤＯＮＥは、エンジン３の始動時に
「０」にセットされ、後述するように、本処理によるＯ
２センサ２５の故障判定を実行したときに「１」にセッ
トされる（ステップ４５参照）。

【００３６】ステップ３０の判別結果がＹＥＳのとき、
すなわちフラグＦ＿ＤＯＮＥ＝１であって、Ｏ２センサ
２５の故障判定を実行済みのときには、図５のステップ
５７に進み、フラグＦ＿ＡＦＣＣＨＫおよびフラグＦ＿
ＦＣＴＭを「０」にセットする。このフラグＦ＿ＡＦＣ
ＣＨＫは、後述するように、空燃比がリーン側にある運
転状態からＦ／Ｃ運転に移行したときに「１」にセット
されるものであり、このようなときにＦ／Ｃ運転終了後
の故障判定を実行するようにするためのものである。ま
た、フラグＦ＿ＦＣＴＭは、所定時間＃ＴＦＣＣＨＫが
経過するまで「１」にセットされるものであり、この所
定時間＃ＴＦＣＣＨＫが経過することなくＦ／Ｃ運転が
終了したときにＦ／Ｃ運転終了後の故障判定を行わない
ようにするためのものである。

【００３７】次に、ステップ５８に進み、ダウンカウン
ト式のタイマｔｍＦＣＣＨＫに所定時間＃ＴＦＣＣＨＫ
をセットして、本処理を終了する。この所定時間＃ＴＦ
ＣＣＨＫは、Ｆ／Ｃ運転に移行してから排気ガス中の酸
素濃度が安定するまでＯ２センサ２５の故障判定の実施
を遅延させるための遅延時間（例えば１ｓｅｃ）として
設定される。

【００３８】ステップ３０の判別結果がＮＯのとき、す
なわちＦ＿ＤＯＮＥ＝０であって、故障判定を実行して
いないときには、ステップ３１に進み、ＲＡＭ内に記憶
されているフラグＦ＿ＳＺＯＮＥの値を、その前回値Ｆ
＿ＳＺＯＮＥ１としてセットする。

【００３９】次に、ステップ３２に進み、Ｏ２センサ２
５の検出信号値ＳＶ０２が所定しきい値＃ＳＶ０２ＣＨ
Ｋ以下であるか否かを判別する。この所定しきい値＃Ｓ
Ｖ０２ＣＨＫは、混合気の空燃比がリーン側とリッチ側
の間で変化したことに伴って、検出信号値ＳＶ０２がロ
ーレベルとハイレベルの間で変化する際に確実に横切る
値（例えば０．２Ｖ）に設定される。

【００４０】ステップ３２の判別結果がＹＥＳのとき、
すなわちＳＶ０２≦＃ＳＶ０２ＣＨＫであって、空燃比
がリーンであるときには、ステップ３３に進み、そのこ
とを表すために、フラグＦ＿ＳＺＯＮＥを「０」にセッ
トする。一方、ステップ３２の判別結果がＮＯのとき、
すなわちＳＶ０２＞＃ＳＶ０２ＣＨＫであって、空燃比
がリッチであるときには、ステップ３４に進み、そのこ
とを表すために、フラグＦ＿ＳＺＯＮＥを「１」にセッ
トする。

【００４１】ステップ３３またはステップ３４に続い
て、ステップ３５に進み、図２の前記ステップ５または
前記ステップ１５で設定されたフラグＦ＿ＭＣＮＤが
「１」であるか否かを判別する。ステップ３５の判別結
果がＮＯのとき、すなわちフラグＦ＿ＭＣＮＤ＝０であ
って、Ｏ２センサ２５の故障判定の実行条件が成立して
いないときは、前述したステップ５７，５８を実行し
て、本処理を終了する。

【００４２】一方、ステップ３５の判別結果がＹＥＳの
とき、すなわちフラグＦ＿ＭＣＮＤ＝１であって、Ｏ２
センサ２５の故障判定の実行条件が成立しているとき
は、ステップ３６に進み、モニタＭＦＣＣＨＫが「１」
であるか否かを判別する。ステップ３６の判別結果がＹ
ＥＳのとき、すなわちＭＦＣＣＨＫ＝１であってＦ／Ｃ
運転中で、かつＦ／Ｃ運転中の故障判定条件が成立して
いるときは、図４のステップ３７に進み、モニタＭＦＣ
ＣＨＫの前回値ＭＦＣＣＨＫ１が「１」であるか否かを
判別する。

【００４３】ステップ３７の判別結果がＮＯのとき、す
なわちＭＦＣＣＨＫ１≠１であって、Ｆ／Ｃ運転に移行
しかつＦ／Ｃ運転中の故障判定条件が成立した最初の処
理であるときには、ステップ３８に進み、フラグＦ＿Ｓ
ＺＯＮＥの前回値Ｆ＿ＳＺＯＮＥ１が「１」であるか否
かを判別する。

【００４４】ステップ３８の判別結果がＮＯのとき、す
なわちＦ＿ＳＺＯＮＥ１＝０であって、前回の処理にお
いて空燃比がリーンであったときには、ステップ４６に
進み、フラグＦ＿ＡＦＣＣＨＫを「１」にセットし、フ
ラグＦ＿ＦＣＴＭを「０」にセットして、本処理を終了
する。以上のように、空燃比がリーン側にある状態から
Ｆ／Ｃ運転に移行したときには、Ｏ２センサ２５の検出
信号値ＳＶ０２がローレベルから変化しないと想定され
るので、故障判定が実行されない。

【００４５】一方、ステップ３８の判別結果がＹＥＳの
とき、すなわちＦ＿ＳＺＯＮＥ１＝１であって、前回の
処理において空燃比がリッチであり、かつ今回の処理で
Ｆ／Ｃ運転に移行したときは、ステップ３９に進む。

【００４６】また、ステップ３７の判別結果がＹＥＳの
とき、すなわちＭＦＣＣＨＫ１＝１であって、前回以前
の処理においてＦ／Ｃ運転に移行していたときには、ス
テップ３８をスキップしてステップ３９に進む。

【００４７】このステップ３９では、フラグＦ＿ＡＦＣ
ＣＨＫが「１」であるか否かを判別する。ステップ３９
の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちフラグＦ＿ＡＦＣ
ＣＨＫ＝１であって、前回以前の処理において空燃比が
リーン側にある場合にＦ／Ｃ運転に移行したときには、
故障判定を実行することなく、本処理を終了する。一
方、ステップ３９の判別結果がＮＯのとき、すなわちフ
ラグＦ＿ＡＦＣＣＨＫ＝０であるときには、ステップ４
０に進み、タイマｔｍＦＣＣＨＫがタイムアップしてい
るか否かを判別する。

【００４８】ステップ４０の判別結果がＮＯのとき、す
なわちｔｍＦＣＣＨＫ≠０であって、前記所定時間＃Ｔ
ＦＣＣＨＫが経過していないときには、ステップ４７に
進み、フラグＦ＿ＦＣＴＭを「１」にセットして、本処
理を終了する。一方、ステップ４０の判別結果がＹＥＳ
のとき、すなわちｔｍＦＣＣＨＫ＝０であって、所定時
間＃ＴＦＣＣＨＫが経過したときには、ステップ４１に
進み、フラグＦ＿ＳＺＯＮＥが「０」であるか否かを判
別する。

【００４９】ステップ４１の判別結果がＹＥＳのとき、
すなわちＦ＿ＳＺＯＮＥ＝０であって、Ｏ２センサ２５
の検出信号値ＳＶ０２が所定しきい値＃ＳＶ０２ＣＨＫ
を横切ってハイレベル側（リッチ側）からローレベル側
（リーン側）に移行したときには、Ｏ２センサが正常で
あるとして、ステップ４２に進み、故障判定フラグＦ＿
ＯＫを「１」にセットする。一方、ステップ４１の判別
結果がＮＯのとき、すなわちＦ＿ＳＺＯＮＥ＝１であっ
て、検出信号値ＳＶ０２が所定しきい値＃ＳＶ０２ＣＨ
Ｋを横切ることなくハイレベル側にあるときには、Ｏ２
センサが故障しているとして、ステップ４２に進み、フ
ェイルセーフフラグＦ＿ＦＳＤを「１」にセットし、か
つ故障判定フラグＦ＿ＯＫを「０」にセットする。以上
のように、故障判定フラグＦ＿ＯＫは、Ｏ２センサ２５
が正常であるときに「１」にセットされ、故障している
ときに「０」にセットされる。

【００５０】ステップ４２またはステップ４３に続い
て、ステップ４４に進み、フラグＦ＿ＡＦＣＣＨＫおよ
びフラグＦ＿ＦＣＴＭを「０」にセットする。次に、ス
テップ４５に進み、フラグＦ＿ＤＯＮＥを「１」にセッ
トして、本処理を終了する。以上のように、故障判定を
実行したときにフラグＦ＿ＤＯＮＥは「１」にセットさ
れる。

【００５１】一方、前記ステップ３６の判別結果がＮＯ
のとき、すなわちＭＦＣＣＨＫ≠１であるときは、図５
のステップ４８に進み、モニタＭＦＣＣＨＫが「２」で
あるか否かを判別する。

【００５２】この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＦ
／Ｃ運転の終了後における故障判定の実行条件が成立し
ているときは、ステップ４９，５０で、フラグＦ＿ＦＣ
ＴＭが「０」であるか否か、およびフラグＦ＿ＡＦＣＣ
ＨＫが「１」であるか否かをそれぞれ判別する。

【００５３】両ステップ４９，５０の判別結果がいずれ
もＹＥＳのとき、すなわちＦ＿ＦＣＴＭ＝０およびＦ＿
ＡＦＣＣＨＫ＝１であって、リーンな空燃比の運転状態
からＦ／Ｃ運転に移行したためにＦ／Ｃ運転中にＯ２セ
ンサ２５の故障判定を行わなかったときには、ステップ
５１に進み、フラグＦ＿ＳＺＯＮＥが「１」であるか否
かを判別する。

【００５４】ステップ５１の判別結果がＹＥＳのとき、
すなわちＯ２センサ２５の検出信号値ＳＶ０２が所定し
きい値＃ＳＶ０２ＣＨＫ以上の高い値を示しているとき
には、Ｆ／Ｃ運転の終了後に検出信号値ＳＶ０２が所定
しきい値＃ＳＶ０２ＣＨＫを横切ったとし、Ｏ２センサ
２５が正常であるとして、それを表すように、ステップ
５２に進み、故障判定フラグＦ＿ＯＫを「１」にセット
する。次に、前述したステップ４４〜４５を実行して、
本処理を終了する。

【００５５】一方、ステップ５１の判別結果がＮＯのと
き、すなわち検出信号値ＳＶ０２が所定しきい値＃ＳＶ
０２ＣＨＫ未満の値を示している（所定しきい値＃ＳＶ
０２ＣＨＫを横切っていない）ときには、前述したステ
ップ５８を実行して、本処理を終了する。

【００５６】以上のように、Ｆ／Ｃ運転の終了後に故障
判定条件が成立しているときには、検出信号値ＳＶ０２
が所定しきい値＃ＳＶ０２ＣＨＫ以上になったか否か
（空燃比がリッチ側になったか否か）が常時、監視さ
れ、ＳＶ０２≧＃ＳＶ０２ＣＨＫとなったときに、ただ
ちにＯ２センサ２５が正常であると判別することができ
る。

【００５７】一方、ステップ４９，５０のうちのいずれ
か１つの判別結果がＮＯのとき、すなわちＦ／Ｃ運転期
間が短かったとき、またはＦ／Ｃ運転から移行した運転
状態でないときには、ステップ５１の判別を行わなうこ
となく、前述したステップ５８を実行して、本処理を終
了する。

【００５８】一方、ステップ４８の判別結果がＮＯのと
き、すなわちＭＦＣＣＨＫ≠２（＝０）のときは、ステ
ップ５３，５４でそれぞれ、フラグＦ＿ＦＣＴＭが
「０」であるか否か、およびモニタＭＦＣＣＨＫの前回
値ＭＦＣＣＨＫ１が「２」であるか否かを判別する。

【００５９】両ステップ５３，５４の判別結果がＹＥＳ
のとき、すなわちＯ２センサ２５の検出信号値ＳＶ０２
が所定しきい値＃ＳＶ０２ＣＨＫ以上になったことを確
認できないうちに、Ｆ／Ｃ運転の終了後に所定時間＃Ｔ
ＭＦＣＣＫＤが経過したときには、ステップ５５に進
み、前記ステップ１３で算出した排気ガスの積算量ＳＵ
ＭＳＶＳが所定値＃ＳＵＭＳＶＡＦＣ以上であるか否か
を判別する。この所定値＃ＳＵＭＳＶＡＦＣは、Ｆ／Ｃ
運転の終了後に触媒装置８における酸素の蓄積過多状態
を解消させるのに十分な値として設定される。

【００６０】このステップ５５の判別結果がＹＥＳのと
き、すなわちＳＵＭＳＶＳ≧＃ＳＵＭＳＶＡＦＣのとき
は、Ｆ／Ｃ運転の終了後に十分な排気ガス量がＯ２セン
サ２５に供給されているにもかかわらず、その検出信号
値ＳＶ０２が所定しきい値＃ＳＶ０２ＣＨＫを横切った
ことを確認できず、Ｏ２センサ２５が故障しているとし
て、ステップ５６に進み、前述したステップ４３と同様
にフェイルセーフフラグＦ＿ＦＳＤを「１」にセット
し、かつ故障判定フラグＦ＿ＯＫを「０」にセットす
る。次に、前述したステップ４４〜４５を実行して、本
処理を終了する。

【００６１】一方、ステップ５５の判別結果がＮＯのと
き、すなわちＳＵＭＳＶＳ＜＃ＳＵＭＳＶＡＦＣであっ
て、所定時間＃ＴＭＦＣＣＫＤが経過しても、Ｆ／Ｃ運
転の終了後に十分な排気ガス量がＯ２センサ２５に供給
されていないときは、Ｏ２センサ２５の故障判定を行う
ことなく、前述したステップ５７〜５８を実行して、本
処理を終了する。これにより、Ｏ２センサへの排気ガス
の供給量の不足による誤判定を防止することができる。

【００６２】一方、ステップ５３またはステップ５４の
判別結果がＮＯのとき、すなわちＦ＿ＦＣＴＭ＝１また
はＭＦＣＣＨＫ１≠２であって、Ｆ／Ｃ運転期間が短か
ったとき、または今回の処理が所定時間＃ＴＭＦＣＣＫ
Ｄが経過した直後の処理ではないときには、ステップ５
５の判別を行うことなく、前述したステップ５７，５８
を実行して、本処理を終了する。

【００６３】図６のタイミングチャートは、前述したＯ
２センサ２５の故障判定の実行条件判別処理および故障
判定処理を実行したときの車速ＶＰ、ＬＡＦセンサ２４
の検出信号値ＫＡＣＴ、Ｏ２センサ２５の検出信号値Ｓ
ＶＯ２および目標空燃比ＫＣＭＤの経時変化の一例を、
フラグＦ＿ＤＥＣＦＣ，Ｆ＿ＭＣＮＤおよびモニタＭＦ
ＣＣＨＫの変化とともに示している。

【００６４】同図に示すように、故障判定の実行条件が
成立している（フラグＦ＿ＭＣＮＤ＝１）ときに、減速
中にＦ／Ｃ運転が開始されると（時刻ｔ１）、フラグＦ
＿ＤＥＣＦＣが０から１に変化する。これに同期して目
標空燃比ＫＣＭＤがリーンな値に設定されるとともに、
モニタＭＦＣＣＨＫが「０」から「１」に変化する。こ
れに伴い、Ｏ２センサが正常であるときは、時刻ｔ１か
ら少し遅れて、Ｏ２センサ２５の検出信号値ＳＶ０２が
所定しきい値＃ＳＶ０２ＣＨＫを横切ってハイレベルか
らローレベルに変化する。Ｆ／Ｃ運転の開始から所定時
間＃ＴＦＣＣＨＫが経過した（タイマｔｍＦＣＣＨＫが
タイムアップした）時点で、検出信号値ＳＶ０２のレベ
ルの変化に基づき、Ｏ２センサ２５の故障判定（前記ス
テップ４１〜４３）が実行される。

【００６５】その後、Ｆ／Ｃ運転が終了した時点（時刻
ｔ２）で、フラグＦ＿ＤＥＣＦＣが「１」から「０」に
変化する。これに同期して目標空燃比ＫＣＭＤが理論空
燃比よりもリッチな値（１．２）に設定されるととも
に、モニタＭＦＣＣＨＫが「１」から「２」に変化す
る。この時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間は、目標空燃比
ＫＣＭＤがリッチな値に保持される。また、例えばＦ／
Ｃ運転前の空燃比がリーンであった（ステップ３８の判
別結果がＮＯ）ことによりＦ／Ｃ運転中にＯ２センサ２
５の故障判定を実行しなかった場合には、時刻ｔ２から
所定時間＃ＴＭＦＣＣＫＤが経過する時刻ｔ４までの間
に、Ｏ２センサ２５の故障判定（前記ステップ４９〜５
１）が実行される。

【００６６】図６（ｃ）に実線で示すように、Ｏ２セン
サが正常であるときには、この判定期間内において、Ｏ
２センサ２５の検出信号値ＳＶ０２が所定しきい値＃Ｓ
Ｖ０２ＣＨＫを横切ってローレベルからハイレベルに変
化することで、Ｏ２センサが正常であると判定される。
一方、同図に破線で示すように、Ｏ２センサ２５の検出
信号値ＳＶ０２が所定しきい値＃ＳＶ０２ＣＨＫを横切
ることなく、ローレベルのままであるときには、所定時
間＃ＴＭＦＣＣＫＤが経過した時点（時刻ｔ４）で、排
気ガスの積算量ＳＵＭＳＶＳの判別が行われる。具体的
には、積算量ＳＵＭＳＶＳが所定値＃ＳＵＭＳＶＡＦＣ
以上のときには、Ｏ２センサ２５が故障していると判定
され、所定値＃ＳＵＭＳＶＡＦＣ未満のときには、Ｏ２
センサ２５への排気ガスの供給量が不足しているとし
て、Ｏ２センサ２５の故障判定が保留される。また、時
刻ｔ４において、モニタＭＦＣＣＨＫが「２」から
「０」に変化する。この後の時刻ｔ５は、エンジン回転
数ＮＥの低下などによりフラグＦ＿ＭＣＮＤが「１」か
ら「０」に変化した時点を示す。

【００６７】以上詳述したように、本実施形態に係る故
障判定装置１によれば、Ｆ／Ｃ運転の終了後にＯ２セン
サ２５の検出信号値ＳＶ０２が所定しきい値＃ＳＶ０２
ＣＨＫを横切ったか否かを判別するとともに、Ｆ／Ｃ運
転の終了後に排出された排気ガスの積算量ＳＵＭＳＶＳ
を算出する。そして、Ｆ／Ｃ運転の終了後に所定時間＃
ＴＭＦＣＣＫＤが経過するまでの間に、検出信号値ＳＶ
０２が所定しきい値＃ＳＶ０２ＣＨＫを横切ったとき
に、その時点でＯ２センサ２５が正常であると判定す
る。さらに、検出信号値ＳＶ０２が所定しきい値＃ＳＶ
０２ＣＨＫより小さいローレベルのままで所定時間＃Ｔ
ＭＦＣＣＫＤが経過したときは、排気ガスの積算量ＳＵ
ＭＳＶＳが所定値＃ＳＵＭＳＶＡＦＣ以上であれば、故
障と判定する。これに対して、積算量ＳＵＭＳＶＳが所
定値＃ＳＵＭＳＶＡＦＣ未満のときに、Ｏ２センサ２５
の故障の判定が保留される。このようにＦ／Ｃ運転の終
了後に所定時間＃ＴＭＦＣＣＫＤが経過した場合におい
て、Ｏ２センサ２５の検出信号値ＳＶ０２が所定しきい
値＃ＳＶ０２ＣＨＫを横切っていないときでも、排気ガ
スがＯ２センサに十分に供給されていないときには、従
来と異なりＯ２センサ２５の故障判定が行われないの
で、Ｏ２センサ２５への排気ガスの供給量が不足してい
ることによる誤判定を防止することができる。

【００６８】さらに、Ｆ／Ｃ運転の終了直後に、理論空
燃比よりもリッチな混合気がエンジン３に供給されるこ
とにより、高ＨＣ濃度および高ＣＯ濃度の排気ガスが触
媒装置８に供給される。これにより、Ｆ／Ｃ運転中に触
媒装置８に蓄えられた酸素を積極的に消費させることに
よって、触媒装置８における酸素の蓄積過多状態をより
早く解消することができる。その結果、酸素濃度の低い
リッチな空燃比の排気ガスをＯ２センサ２５に早期に供
給できることにより、上記故障判定を迅速に行うことが
できる。

【００６９】なお、前述した実施形態においては、酸素
濃度センサとして、混合気の空燃比によりハイレベルと
ローレベルの間で出力電圧値が変化するものを用いた
が、これに代えて、排気ガス中の酸素濃度をリニアに検
出し、その酸素濃度に比例する検出信号を出力する、い
わゆるＬＡＦセンサを用いてもよい。この場合、所定し
きい値は、空燃比がリッチとリーンの間で変化する際に
確実に横切る値、例えば理論空燃比付近の値に設定すれ
ばよい。また、酸素濃度センサとして、上記Ｏ２センサ
２５とは逆のレベルの電圧値を出力するものを用いても
よい。

【００７０】

【発明の効果】以上のように、本発明の酸素濃度センサ
の故障判定装置によれば、酸素濃度センサの故障を精度
よくかつ迅速に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る酸素濃度センサの故
障判定装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を
示す図である。

【図２】酸素濃度センサの故障判定の実行条件判別処理
を示すフローチャートである。

【図３】酸素濃度センサの故障判定処理の一部を示すフ
ローチャートである。

【図４】図３の続きの処理を示し、特にフューエルカッ
ト運転中の故障判定処理を含む処理を示すフローチャー
トである。

【図５】図３の続きの処理を示し、特にフューエルカッ
ト運転が終了した後の故障判定処理を含む処理を示すフ
ローチャートである。

【図６】図２〜図５の処理を実行したときの車速ＶＰ、
ＬＡＦセンサの検出信号値ＫＡＣＴ、酸素濃度センサの
検出信号値ＳＶＯ２および目標空燃比ＫＣＭＤの経時変
化の一例を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１故障判定装置２ＥＣＵ（計時手段、酸素濃度変化判別手段、排気
ガス量算出手段、故障判定手段、故障判定保留手段、混
合気リッチ化手段）３内燃機関８触媒装置（触媒）２５酸素濃度センサ SUMSVS 積算量 #SUMSVAFC 所定値 SVO2 検出信号値 #SVO2CHK 所定しきい値 tmMFCCKD タイマ（計時手段） #TMFCCKD 所定時間

フロントページの続き (72)発明者三部敏宏埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内Ｆターム(参考） 3G084 AA04 BA09 BA13 DA04 DA27 EA05 EA07 EA11 EB22 FA02 FA11 FA20 FA29 FA33 3G301 HA01 HA15 JB01 JB09 KA26 MA01 MA11 MA24 NB03 NE19 NE23 PA07Z PA10Z PD02Z PE01Z PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料供給が停止されるフューエルカット
運転可能な内燃機関の排気系の触媒よりも下流側に配置
され、排気ガス中の酸素濃度を表す検出信号を出力する
酸素濃度センサの故障判定装置であって、前記フューエルカット運転が終了した後の経過時間を計
時する計時手段と、前記フューエルカット運転が終了した後に前記酸素濃度
センサの前記検出信号値が所定しきい値を横切ったか否
かを判別する酸素濃度変化判別手段と、前記フューエルカット運転が終了した後に排出された前
記排気ガスの積算量を算出する排気ガス量算出手段と、前記酸素濃度変化判別手段の判別結果に基づき、前記酸
素濃度センサの故障を判定する故障判定手段と、前記計時手段により計時された前記経過時間が所定時間
に達した場合において、前記酸素濃度変化判別手段によ
り前記検出信号値が前記所定しきい値を横切っていない
と判別され、かつ前記排気ガスの前記積算量が所定値に
達していないときに、前記故障判定手段による判定を保
留させる故障判定保留手段と、を備えることを特徴とする酸素濃度センサの故障判定装
置。
【請求項２】前記フューエルカット運転の終了直後に
前記内燃機関に供給する混合気を理論空燃比よりもリッ
チ化する混合気リッチ化手段をさらに備えることを特徴
とする請求項１に記載の酸素濃度センサの故障判定装
置。