JP2001241352A - 空燃比センサの診断装置 - Google Patents
空燃比センサの診断装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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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】
【課題】内燃機関の広域型空燃比センサの活性化が遅れ
る故障の診断精度を向上する。 【解決手段】機関運転開始後、ヒータ部の電流値Ｉｐが
所定値Ｉｐ未満のときに、ヒータ部が熱劣化していると
判定し（Ｓ１４がＹＥＳ）、正常時に空燃比センサが活
性化する所定時間Ｔの経過後に、目標空燃比を所定量変
化させ、該変化を空燃比センサが検出するまでの遅れ時
間が所定時間以上のときに、前記ヒータ部の熱劣化を原
因として空燃比センサの活性化が遅れる故障を有してい
ると診断する（Ｓ１５以降）。
る故障の診断精度を向上する。 【解決手段】機関運転開始後、ヒータ部の電流値Ｉｐが
所定値Ｉｐ未満のときに、ヒータ部が熱劣化していると
判定し（Ｓ１４がＹＥＳ）、正常時に空燃比センサが活
性化する所定時間Ｔの経過後に、目標空燃比を所定量変
化させ、該変化を空燃比センサが検出するまでの遅れ時
間が所定時間以上のときに、前記ヒータ部の熱劣化を原
因として空燃比センサの活性化が遅れる故障を有してい
ると診断する（Ｓ１５以降）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の空燃比
をフィードバック制御するときに使用される広域型空燃
比センサの故障を診断する技術に関し、特に空燃比セン
サの活性化の遅れを診断する技術に関する。
をフィードバック制御するときに使用される広域型空燃
比センサの故障を診断する技術に関し、特に空燃比セン
サの活性化の遅れを診断する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、機関排気中の酸素濃度を酸素
センサで検出することによって機関吸入混合気の空燃比
を間接的に検出し、該酸素センサで検出される空燃比を
目標空燃比に近づけるように燃料供給量をフィードバッ
ク制御する空燃比フィードバック制御が知られている
（特開昭６０−２４０８４０号公報等参照) 。
センサで検出することによって機関吸入混合気の空燃比
を間接的に検出し、該酸素センサで検出される空燃比を
目標空燃比に近づけるように燃料供給量をフィードバッ
ク制御する空燃比フィードバック制御が知られている
（特開昭６０−２４０８４０号公報等参照) 。
【０００３】かかる空燃比フィードバック制御において
は、理論空燃比に対するリッチ・リーンを検出できる酸
素センサを用いて、目標空燃比を理論空燃比とする制御
が従来から一般的に行われてきたが、近年の排気浄化性
能向上、燃費向上要求の高まりに対応して、理論空燃比
より極めて高い空燃比（例えば２０〜２４) を目標空燃
比とする希薄燃焼機関が開発されており、酸素センサと
しても広範囲な空燃比領域を検出できる広域型の空燃比
センサが用いられるようになってきている。
は、理論空燃比に対するリッチ・リーンを検出できる酸
素センサを用いて、目標空燃比を理論空燃比とする制御
が従来から一般的に行われてきたが、近年の排気浄化性
能向上、燃費向上要求の高まりに対応して、理論空燃比
より極めて高い空燃比（例えば２０〜２４) を目標空燃
比とする希薄燃焼機関が開発されており、酸素センサと
しても広範囲な空燃比領域を検出できる広域型の空燃比
センサが用いられるようになってきている。
【０００４】また、空燃比センサにヒータ部を内蔵して
低温始動時にセンサを加熱し、センサの活性化を促進し
て、速やかに空燃比フィードバック制御を開始させるよ
うにしている。
低温始動時にセンサを加熱し、センサの活性化を促進し
て、速やかに空燃比フィードバック制御を開始させるよ
うにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、車両用内燃
機関に対する各種故障診断が義務付けられており、上記
空燃比センサに対しても故障診断が要求されている。
機関に対する各種故障診断が義務付けられており、上記
空燃比センサに対しても故障診断が要求されている。
【０００６】広域型空燃比センサの故障のうち、空燃比
センサの活性化の遅れ（以下活性遅れ故障という）も、
非活性状態で空燃比フィードバック制御が行なわれた
り、空燃比フィードバック制御の開始が遅れることなど
により、排気浄化性能に影響をあたえるので、診断が要
求されている。
センサの活性化の遅れ（以下活性遅れ故障という）も、
非活性状態で空燃比フィードバック制御が行なわれた
り、空燃比フィードバック制御の開始が遅れることなど
により、排気浄化性能に影響をあたえるので、診断が要
求されている。
【０００７】空燃比センサの活性遅れ故障としては、セ
ンサ素子自体が劣化することによる場合もあるが、前記
ヒータの抵抗が熱劣化によって増大し、通電電流値が減
少することが原因の場合もあり、従来、これらを区別し
て診断するものはなかった。
ンサ素子自体が劣化することによる場合もあるが、前記
ヒータの抵抗が熱劣化によって増大し、通電電流値が減
少することが原因の場合もあり、従来、これらを区別し
て診断するものはなかった。
【０００８】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、広域型空燃比センサのヒータの熱劣
化による活性遅れ故障を、精度よく診断することを目的
とする。
てなされたもので、広域型空燃比センサのヒータの熱劣
化による活性遅れ故障を、精度よく診断することを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１にか
かる発明は、内燃機関の排気が導かれる中空室内の酸素
濃度に応じた検出信号を出力する固体電解質からなる酸
素濃度検出部と、前記中空室内の酸素濃度を所定の酸素
濃度とするように該中空室と機関の排気側とを仕切る固
体電解質壁に印加する電流を制御して前記中空室に酸素
を入出させる酸素ポンプ部と、通電によりセンサを加熱
するヒータ部と、を備えた空燃比センサの故障を診断す
る装置であって、前記ヒータ部の電流値を計測し、該電
流値に基づいて前記ヒータ部の熱劣化状態を判定し、熱
劣化していると判定されたときに、空燃比センサの出力
値の応答性を計測し、該応答性に基づいて空燃比センサ
の活性遅れ故障を診断することを特徴とする。
かる発明は、内燃機関の排気が導かれる中空室内の酸素
濃度に応じた検出信号を出力する固体電解質からなる酸
素濃度検出部と、前記中空室内の酸素濃度を所定の酸素
濃度とするように該中空室と機関の排気側とを仕切る固
体電解質壁に印加する電流を制御して前記中空室に酸素
を入出させる酸素ポンプ部と、通電によりセンサを加熱
するヒータ部と、を備えた空燃比センサの故障を診断す
る装置であって、前記ヒータ部の電流値を計測し、該電
流値に基づいて前記ヒータ部の熱劣化状態を判定し、熱
劣化していると判定されたときに、空燃比センサの出力
値の応答性を計測し、該応答性に基づいて空燃比センサ
の活性遅れ故障を診断することを特徴とする。
【００１０】請求項１に係る発明によると、ヒータ部が
熱劣化して抵抗が増大すると通電時の電流値が低下する
ので、センサの加熱量が不足して空燃比センサの活性化
が遅れることが予測される。そこで、前記電流値を計測
してヒータ部の熱劣化状態を判定し、ヒータ部が熱劣化
していると判定されたときに、空燃比センサの出力値の
応答性を計測し、計測された応答性に基づいてヒータ部
の熱劣化を原因とする活性遅れ故障を診断する。
熱劣化して抵抗が増大すると通電時の電流値が低下する
ので、センサの加熱量が不足して空燃比センサの活性化
が遅れることが予測される。そこで、前記電流値を計測
してヒータ部の熱劣化状態を判定し、ヒータ部が熱劣化
していると判定されたときに、空燃比センサの出力値の
応答性を計測し、計測された応答性に基づいてヒータ部
の熱劣化を原因とする活性遅れ故障を診断する。
【００１１】これにより、ヒータ部の熱劣化を原因とす
る活性遅れ故障を高精度に診断することができる。ま
た、請求項２に係る発明は、前記空燃比センサの出力値
の応答性の計測を、機関の始動と同時に前記ヒータ部を
通電してから所定時間経過後に実行することを特徴とす
る。
る活性遅れ故障を高精度に診断することができる。ま
た、請求項２に係る発明は、前記空燃比センサの出力値
の応答性の計測を、機関の始動と同時に前記ヒータ部を
通電してから所定時間経過後に実行することを特徴とす
る。
【００１２】請求項２に係る発明によると、ヒータ部の
電流値の計測に基づいて熱劣化を検出したとき、該ヒー
タ部への通電を所定時間行なってから、空燃比センサの
出力値の応答性を計測する。
電流値の計測に基づいて熱劣化を検出したとき、該ヒー
タ部への通電を所定時間行なってから、空燃比センサの
出力値の応答性を計測する。
【００１３】このようにすれば、ヒータ部への通電を所
定時間行なって空燃比センサが正常であれば活性化が完
了する状態とした上で空燃比センサの出力値の応答性を
計測するので、正しく応答性を計測でき、活性遅れ故障
の診断精度を確保できる。
定時間行なって空燃比センサが正常であれば活性化が完
了する状態とした上で空燃比センサの出力値の応答性を
計測するので、正しく応答性を計測でき、活性遅れ故障
の診断精度を確保できる。
【００１４】また、請求項３に係る発明は、前記所定時
間は、前記空燃比センサに対する熱の授受に基づいて機
関の運転を開始してから空燃比センサが活性化されるま
での活性化時間を推定して設定されることを特徴とす
る。
間は、前記空燃比センサに対する熱の授受に基づいて機
関の運転を開始してから空燃比センサが活性化されるま
での活性化時間を推定して設定されることを特徴とす
る。
【００１５】請求項３に係る発明によると、空燃比セン
サに対する熱の授受を算出し、該算出結果に基づいて空
燃比センサの温度上昇特性を推定できるので、これによ
って空燃比センサが活性化するのに要する時間を推定す
る。
サに対する熱の授受を算出し、該算出結果に基づいて空
燃比センサの温度上昇特性を推定できるので、これによ
って空燃比センサが活性化するのに要する時間を推定す
る。
【００１６】このようにすれば、空燃比センサが正常で
あるときに活性化される時間を高精度に推定して、ヒー
タ部を通電する所定時間が設定されるので、活性遅れ故
障の診断精度が向上する。
あるときに活性化される時間を高精度に推定して、ヒー
タ部を通電する所定時間が設定されるので、活性遅れ故
障の診断精度が向上する。
【００１７】また、請求項４に係る発明は、前記空燃比
センサの応答性を、変化した目標空燃比を空燃比センサ
が検出するまでの所要時間によって計測することを特徴
とする。
センサの応答性を、変化した目標空燃比を空燃比センサ
が検出するまでの所要時間によって計測することを特徴
とする。
【００１８】請求項４に係る発明によると、活性遅れ故
障があると、空燃比の変化に対する空燃比センサの検出
遅れが大きくなる。
障があると、空燃比の変化に対する空燃比センサの検出
遅れが大きくなる。
【００１９】そこで、変化した目標空燃比を空燃比セン
サが検出するまでの所要時間に基づいて、空燃比センサ
の応答性を精度よく計測することができる。また、請求
項５に係る発明は、前記ヒータ部を通電する電源電圧が
所定範囲にあることを条件として、前記故障の診断を実
行することを特徴とする。
サが検出するまでの所要時間に基づいて、空燃比センサ
の応答性を精度よく計測することができる。また、請求
項５に係る発明は、前記ヒータ部を通電する電源電圧が
所定範囲にあることを条件として、前記故障の診断を実
行することを特徴とする。
【００２０】請求項５に係る発明によると、また、請求
項２に係る発明は、電源（バッテリ）電圧が正常な所定
範囲にあるときに限って、診断が許可される。即ち、電
源電圧が正常範囲から外れているときは、ヒータ部の電
流値によって抵抗の熱劣化を正しく検出することができ
ず、該熱劣化に基づく空燃比センサの活性遅れ故障を正
しく診断することができないので、診断を許可しない。
項２に係る発明は、電源（バッテリ）電圧が正常な所定
範囲にあるときに限って、診断が許可される。即ち、電
源電圧が正常範囲から外れているときは、ヒータ部の電
流値によって抵抗の熱劣化を正しく検出することができ
ず、該熱劣化に基づく空燃比センサの活性遅れ故障を正
しく診断することができないので、診断を許可しない。
【００２１】このようにすれば、空燃比センサの活性遅
れ故障の診断精度が向上する。
れ故障の診断精度が向上する。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。一実施形態におけるシステム構成を
示す図１において、機関11の吸気通路12には吸入空気流
量Ｑａを検出するエアフローメータ13及びアクセルペダ
ルと連動して吸入空気流量Ｑａを制御する絞り弁14が設
けられ、下流のマニホールド部分には気筒毎に電磁式の
燃料噴射弁15が設けられる。
基づいて説明する。一実施形態におけるシステム構成を
示す図１において、機関11の吸気通路12には吸入空気流
量Ｑａを検出するエアフローメータ13及びアクセルペダ
ルと連動して吸入空気流量Ｑａを制御する絞り弁14が設
けられ、下流のマニホールド部分には気筒毎に電磁式の
燃料噴射弁15が設けられる。
【００２３】燃料噴射弁15は、マイクロコンピュータを
内蔵したＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）16
からの噴射パルス信号によって開弁駆動し、図示しない
燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータによ
り所定圧力に制御された燃料を噴射供給する。更に、機
関11の冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水
温センサ17が設けられると共に、排気通路18の排気中酸
素濃度に応じて吸入混合気の空燃比をリニアに検出する
広域型の空燃比センサ19が設けられ、更に下流側の排気
中のＣＯ，ＨＣの酸化とＮＯxの還元を行って浄化する
三元触媒20が設けられる。
内蔵したＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）16
からの噴射パルス信号によって開弁駆動し、図示しない
燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータによ
り所定圧力に制御された燃料を噴射供給する。更に、機
関11の冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水
温センサ17が設けられると共に、排気通路18の排気中酸
素濃度に応じて吸入混合気の空燃比をリニアに検出する
広域型の空燃比センサ19が設けられ、更に下流側の排気
中のＣＯ，ＨＣの酸化とＮＯxの還元を行って浄化する
三元触媒20が設けられる。
【００２４】図示しないディストリビュータには、クラ
ンク角センサ21が内蔵されており、該クランク角センサ
21から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信
号を一定時間カウントして、又は、クランク基準角信号
の周期を計測して機関回転速度Ｎｅを検出する。その
他、外気温度を検出する外気温度センサ22が設けられ
る。
ンク角センサ21が内蔵されており、該クランク角センサ
21から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信
号を一定時間カウントして、又は、クランク基準角信号
の周期を計測して機関回転速度Ｎｅを検出する。その
他、外気温度を検出する外気温度センサ22が設けられ
る。
【００２５】そして、前記ＥＣＭ16は、前記燃料噴射弁
15からの燃料噴射量や点火時期を演算して制御する。こ
こで、前記広域型の空燃比センサ（センサ素子）19の構
造を、図２に基づいて説明する。
15からの燃料噴射量や点火時期を演算して制御する。こ
こで、前記広域型の空燃比センサ（センサ素子）19の構
造を、図２に基づいて説明する。
【００２６】このものは、ヒータ部３２を備えた、酸素
イオン導電性を有するジルコニア（Ｚｒ2Ｏ3)等の固体
電解質材料で多孔質層に形成される本体３１内に、大気
と連通する大気導入孔３３を設けると共に、機関の排気
に排気導入孔３４、保護層３５を介して連通する中空室
として構成されるガス拡散層３６が設けられている。酸
素濃度検出部としてのセンシング部３７には、センシン
グ部電極３７Ａ，３７Ｂが、前記ガス拡散層３６と、こ
れに対応する本体３１の周囲とに設けられる。
イオン導電性を有するジルコニア（Ｚｒ2Ｏ3)等の固体
電解質材料で多孔質層に形成される本体３１内に、大気
と連通する大気導入孔３３を設けると共に、機関の排気
に排気導入孔３４、保護層３５を介して連通する中空室
として構成されるガス拡散層３６が設けられている。酸
素濃度検出部としてのセンシング部３７には、センシン
グ部電極３７Ａ，３７Ｂが、前記ガス拡散層３６と、こ
れに対応する本体３１の周囲とに設けられる。
【００２７】なお、センシング部電極３７Ａ，３７Ｂ
は、ガス拡散層３６内の酸素イオン濃度（酸素分圧）に
よって影響されるセンシング部電極３７Ａ，３７Ｂ間の
酸素分圧比に応じて発生する電圧を検出するようになっ
ている。一方、酸素ポンプ部電極３８Ａ，３８Ｂには、
所定電圧が印加されるようになっている。
は、ガス拡散層３６内の酸素イオン濃度（酸素分圧）に
よって影響されるセンシング部電極３７Ａ，３７Ｂ間の
酸素分圧比に応じて発生する電圧を検出するようになっ
ている。一方、酸素ポンプ部電極３８Ａ，３８Ｂには、
所定電圧が印加されるようになっている。
【００２８】つまり、センシング部電極３７Ａ，３７Ｂ
は、センシング部電極３７Ａ，３７Ｂ間の酸素分圧比に
よって発生する電圧を検出して、空燃比が理論空燃比
（空気過剰率λ＝１）に対してリッチであるかリーンで
あるかを検出することができるようになっている。
は、センシング部電極３７Ａ，３７Ｂ間の酸素分圧比に
よって発生する電圧を検出して、空燃比が理論空燃比
（空気過剰率λ＝１）に対してリッチであるかリーンで
あるかを検出することができるようになっている。
【００２９】一方、図３のようなモデル図で示すことが
できる酸素ポンプ部３８に設けられる酸素ポンプ部電極
３８Ａ，３８Ｂにおいては、所定の電圧が印加される
と、これに応じてガス拡散層３６内の酸素イオンが移動
され、酸素ポンプ部電極３８Ａ，３８Ｂ間に電流が流れ
るようになっている。そして、酸素ポンプ部電極３８
Ａ，３８Ｂ間に、所定電圧を印加したときの該電極間を
流れる電流値（限界電流）Ｉｐは、ガス拡散層３６内の
酸素イオン濃度に影響されるので、電流値Ｉｐを検出す
れば、排気の空燃比を検出できることになる。
できる酸素ポンプ部３８に設けられる酸素ポンプ部電極
３８Ａ，３８Ｂにおいては、所定の電圧が印加される
と、これに応じてガス拡散層３６内の酸素イオンが移動
され、酸素ポンプ部電極３８Ａ，３８Ｂ間に電流が流れ
るようになっている。そして、酸素ポンプ部電極３８
Ａ，３８Ｂ間に、所定電圧を印加したときの該電極間を
流れる電流値（限界電流）Ｉｐは、ガス拡散層３６内の
酸素イオン濃度に影響されるので、電流値Ｉｐを検出す
れば、排気の空燃比を検出できることになる。
【００３０】したがって、例えば、図３のテーブルＡに
示すような酸素ポンプ部電極間の電流・電圧と、排気の
空燃比との関係が得られることになる。なお、センシン
グ部電極３７Ａ，３７Ｂのリッチ・リーンの出力に基づ
いて、酸素ポンプ部電極３８Ａ，３８Ｂに対する電圧の
印加方向を反転させることで、リーン領域とリッチ領域
との両方の空燃比領域において、酸素ポンプ部電極３８
Ａ，３８Ｂ間を流れる電流値Ｉｐに基づく広範囲な空燃
比の検出を可能にしているものである。
示すような酸素ポンプ部電極間の電流・電圧と、排気の
空燃比との関係が得られることになる。なお、センシン
グ部電極３７Ａ，３７Ｂのリッチ・リーンの出力に基づ
いて、酸素ポンプ部電極３８Ａ，３８Ｂに対する電圧の
印加方向を反転させることで、リーン領域とリッチ領域
との両方の空燃比領域において、酸素ポンプ部電極３８
Ａ，３８Ｂ間を流れる電流値Ｉｐに基づく広範囲な空燃
比の検出を可能にしているものである。
【００３１】なお、センサ出力値Ｉｐは、例えば次式に
より求めることもできる。 Ｉｐ＝Ｄｏ２・Ｐ・Ｓ／（Ｔ・Ｌ）・ln｛１／（１−Ｐ
ｏ２／Ｐ）｝ Ｄｏ２：酸素ガスの固体電解質層の拡散係数 Ｓ：陰極の電極面積 Ｌ：固体電解質層の厚さ Ｐ：全圧力 Ｐｏ２：酸素分圧 Ｔ：温度 また、前記ＥＣＭ16内に、前記ヒータ部３２への通電時
の電流値を計測する回路が、図４に示すように設けられ
る。即ち、ヒータ抵抗Ｒｈと直列に、ＦＥＴ、電流検出
抵抗ｒがバッテリＶBに接続され、前記電流検出抵抗ｒ
の端子電圧を増幅器ＡＭＰで増幅し、フィルター回路Ｆ
Ｌでフィルター処理した後、Ａ／Ｄ変換してデジタル値
として検出するようになっている。
より求めることもできる。 Ｉｐ＝Ｄｏ２・Ｐ・Ｓ／（Ｔ・Ｌ）・ln｛１／（１−Ｐ
ｏ２／Ｐ）｝ Ｄｏ２：酸素ガスの固体電解質層の拡散係数 Ｓ：陰極の電極面積 Ｌ：固体電解質層の厚さ Ｐ：全圧力 Ｐｏ２：酸素分圧 Ｔ：温度 また、前記ＥＣＭ16内に、前記ヒータ部３２への通電時
の電流値を計測する回路が、図４に示すように設けられ
る。即ち、ヒータ抵抗Ｒｈと直列に、ＦＥＴ、電流検出
抵抗ｒがバッテリＶBに接続され、前記電流検出抵抗ｒ
の端子電圧を増幅器ＡＭＰで増幅し、フィルター回路Ｆ
Ｌでフィルター処理した後、Ａ／Ｄ変換してデジタル値
として検出するようになっている。
【００３２】次に、前記ＥＣＭ16により実行される空燃
比センサ19の活性遅れ故障の診断制御について説明す
る。図５は、機関運転を開始してから空燃比センサが活
性化するまでに要する時間Ｔを算出するルーチンを示
す。
比センサ19の活性遅れ故障の診断制御について説明す
る。図５は、機関運転を開始してから空燃比センサが活
性化するまでに要する時間Ｔを算出するルーチンを示
す。
【００３３】ステップ（図ではＳと記す。以下同様) １
では、機関始動時の環境温度として、前記外気温度セン
サ22によって検出される外気温度（又は水温センサ17に
よって検出される冷却水温度) を読み込む。
では、機関始動時の環境温度として、前記外気温度セン
サ22によって検出される外気温度（又は水温センサ17に
よって検出される冷却水温度) を読み込む。
【００３４】ステップ２では、前記外気温度（又は水
温) に基づいて、空燃比センサ19の熱容量によって決ま
る基準の活性化時間Ｔｏをマップからの検索等により算
出する。具体的には、外気温度（又は水温) 等が低いと
きほど、空燃比センサ19からの放熱量が増大するので、
活性化に要する基準活性化時間Ｔｏは増大して設定され
る。
温) に基づいて、空燃比センサ19の熱容量によって決ま
る基準の活性化時間Ｔｏをマップからの検索等により算
出する。具体的には、外気温度（又は水温) 等が低いと
きほど、空燃比センサ19からの放熱量が増大するので、
活性化に要する基準活性化時間Ｔｏは増大して設定され
る。
【００３５】ステップ３では、空燃比センサ19に内蔵さ
れたヒータ部32からの単位時間当たりの発熱量に応じた
活性化時間の短縮時間ＴＡを次式により算出する。 ＴＡ＝Ｖｓ（バッテリ電圧) ×Ｄｔｙ（ヒータ部32への
通電デューティ)×ｋ（定数) ステップ４では、空燃比センサ19に供給される排気の熱
量に応じた活性化時間の短縮時間ＴＢを、図示されるよ
うに吸入空気量Ｑに比例的に設定される基本値ＴＢｏ
に、機関回転速度Ｎｅによって排気の流速に応じた補正
係数ｋＢを乗じた値として次式のように設定する。
れたヒータ部32からの単位時間当たりの発熱量に応じた
活性化時間の短縮時間ＴＡを次式により算出する。 ＴＡ＝Ｖｓ（バッテリ電圧) ×Ｄｔｙ（ヒータ部32への
通電デューティ)×ｋ（定数) ステップ４では、空燃比センサ19に供給される排気の熱
量に応じた活性化時間の短縮時間ＴＢを、図示されるよ
うに吸入空気量Ｑに比例的に設定される基本値ＴＢｏ
に、機関回転速度Ｎｅによって排気の流速に応じた補正
係数ｋＢを乗じた値として次式のように設定する。
【００３６】ＴＢ＝ＴＢｏ×ｋＢ ステップ５では、活性化時間Ｔを次式により算出する。 Ｔ＝Ｔｏ−ＴＡ−ＴＢ 図６及び図７は、前記空燃比センサ19の活性遅れ故障の
診断制御を実行するルーチンを示す。
診断制御を実行するルーチンを示す。
【００３７】ステップ11では、前記ヒータ部３２の通電
を開始した（機関の運転を開始した)か否かを、イグニ
ッションスイッチがＯＮ操作されたか否かで判定する。
ステップ11の判定がＹＥＳの場合は、ステップ12へ進ん
で通電開始後の時間を計測するタイマーＴａをカウント
アップする。
を開始した（機関の運転を開始した)か否かを、イグニ
ッションスイッチがＯＮ操作されたか否かで判定する。
ステップ11の判定がＹＥＳの場合は、ステップ12へ進ん
で通電開始後の時間を計測するタイマーＴａをカウント
アップする。
【００３８】ステップ13では、前記電流検出回路によっ
て計測されたヒータ部３２の電流値Ｉｈを読み込む。ス
テップ14では、前記電流値Ｉｈが所定値Ｉｈ０未満か否
かを判定する。該所定値Ｉｈ０は、ヒータ部３２の電流
値の減少に伴なう加熱量の不足により空燃比センサの活
性化に遅れを来す限界の値に設定され、換言すれば、電
流値Ｉｈが所定値Ｉｈ０未満であるときは、ヒータ部３
２が熱劣化していると判定される状態である。
て計測されたヒータ部３２の電流値Ｉｈを読み込む。ス
テップ14では、前記電流値Ｉｈが所定値Ｉｈ０未満か否
かを判定する。該所定値Ｉｈ０は、ヒータ部３２の電流
値の減少に伴なう加熱量の不足により空燃比センサの活
性化に遅れを来す限界の値に設定され、換言すれば、電
流値Ｉｈが所定値Ｉｈ０未満であるときは、ヒータ部３
２が熱劣化していると判定される状態である。
【００３９】そして、前記電流値Ｉｈが所定値Ｉｈ０未
満、つまりヒータ部３２が熱劣化していると判定された
ときは、ステップ15へ進んで前記タイマーＴａの値が、
前記図５のルーチンで算出した活性化時間Ｔに達したか
否かを判定する。
満、つまりヒータ部３２が熱劣化していると判定された
ときは、ステップ15へ進んで前記タイマーＴａの値が、
前記図５のルーチンで算出した活性化時間Ｔに達したか
否かを判定する。
【００４０】ステップ15で前記活性化時間Ｔに達したと
判定されたときは、ステップ16へ進み、目標空燃比を第
１の目標空燃比にフィードフォワード制御し、定常状態
となるのを待つ。
判定されたときは、ステップ16へ進み、目標空燃比を第
１の目標空燃比にフィードフォワード制御し、定常状態
となるのを待つ。
【００４１】次いで、ステップ17では、目標空燃比を第
２の目標空燃比にフィードフォワード制御すると共に、
この時点からの経過時間を計測するタイマーＴｂをカウ
ントアップする。
２の目標空燃比にフィードフォワード制御すると共に、
この時点からの経過時間を計測するタイマーＴｂをカウ
ントアップする。
【００４２】ステップ18では、空燃比センサ19の出力値
が前記第２の目標空燃比相当の値に達したかを判定す
る。そして、空燃比センサ19の出力値が前記第２の目標
空燃比相当の値に達したと判定された時点で、ステップ
19に進んで前記タイマーＴｂで計測された経過時間Ｔ２
を読み込む。
が前記第２の目標空燃比相当の値に達したかを判定す
る。そして、空燃比センサ19の出力値が前記第２の目標
空燃比相当の値に達したと判定された時点で、ステップ
19に進んで前記タイマーＴｂで計測された経過時間Ｔ２
を読み込む。
【００４３】ステップ20では、前記経過時間Ｔ２を基準
時間Ｔ０と比較し、経過時間Ｔ２が基準時間Ｔ０を超え
ていると判定された場合は、ステップ21へ進んで空燃比
センサが活性遅れ故障を有していると診断し、経過時間
Ｔ２が基準時間Ｔ０以下の場合には、ステップ22へ進ん
で、ヒータ部の熱劣化はあるが空燃比センサの活性遅れ
が問題となるほどではないと診断する。
時間Ｔ０と比較し、経過時間Ｔ２が基準時間Ｔ０を超え
ていると判定された場合は、ステップ21へ進んで空燃比
センサが活性遅れ故障を有していると診断し、経過時間
Ｔ２が基準時間Ｔ０以下の場合には、ステップ22へ進ん
で、ヒータ部の熱劣化はあるが空燃比センサの活性遅れ
が問題となるほどではないと診断する。
【００４４】このようにすれば、ヒータ部の熱劣化によ
る空燃比センサが活性遅れ故障の診断を高精度に行なう
ことができる。なお、上記ステップ22のように診断され
た場合でも、空燃比センサの活性遅れがとりあえずは問
題とならないが、ヒータ部の熱劣化を警告することがで
きる。
る空燃比センサが活性遅れ故障の診断を高精度に行なう
ことができる。なお、上記ステップ22のように診断され
た場合でも、空燃比センサの活性遅れがとりあえずは問
題とならないが、ヒータ部の熱劣化を警告することがで
きる。
【００４５】なお、空燃比センサの応答性の計測に基づ
く活性遅れの診断ついては、上記のように目標空燃比を
所定量変化させたときの検出遅れ時間に基づいて高精度
に検出できるが、簡易的には空燃比センサが活性化され
ると、排気空燃比の変動により、出力値が理論空燃比か
ら所定量以上外れた値に変化するので、所定時間以内に
該出力値の変化があった場合には活性化され、そうでな
い場合には活性化されておらず、活性遅れ故障があると
診断するようにしてもよい。同様に、空燃比センサの酸
素ポンプ部の作動を停止した上で、センシング部の出力
値を監視し、活性化された場合は、該出力値が理論空燃
比相当値から大きく外れた値に変化することを利用し、
該変化があった場合は活性化され、そうでない場合には
活性化されておらず、活性遅れ故障があると診断するよ
うにしてもよい。
く活性遅れの診断ついては、上記のように目標空燃比を
所定量変化させたときの検出遅れ時間に基づいて高精度
に検出できるが、簡易的には空燃比センサが活性化され
ると、排気空燃比の変動により、出力値が理論空燃比か
ら所定量以上外れた値に変化するので、所定時間以内に
該出力値の変化があった場合には活性化され、そうでな
い場合には活性化されておらず、活性遅れ故障があると
診断するようにしてもよい。同様に、空燃比センサの酸
素ポンプ部の作動を停止した上で、センシング部の出力
値を監視し、活性化された場合は、該出力値が理論空燃
比相当値から大きく外れた値に変化することを利用し、
該変化があった場合は活性化され、そうでない場合には
活性化されておらず、活性遅れ故障があると診断するよ
うにしてもよい。
【図１】本発明に係る実施の形態のシステム構成を示す
図。
図。
【図２】同上の実施の形態に用いられる広域型空燃比セ
ンサの構造を示す図。
ンサの構造を示す図。
【図３】同上の広域型空燃比センサの空燃比検出原理を
説明するための図。
説明するための図。
【図４】同上の広域型空燃比センサのヒータ部の電流値
を計測する回路の図。
を計測する回路の図。
【図５】同上の広域型空燃比センサの活性化時間を算出
するルーチンを示すフローチャート。
するルーチンを示すフローチャート。
【図６】同上の広域型空燃比センサの活性遅れ故障を診
断するルーチンの前段を示すフローチャート。
断するルーチンの前段を示すフローチャート。
【図７】同上の広域型空燃比センサの活性遅れ故障を診
断するルーチンの後段を示すフローチャート。
断するルーチンの後段を示すフローチャート。
11 内燃機関 15 燃料噴射弁 16 コントロールユニット 19 空燃比センサ 31 空燃比センサ本体 32 ヒータ部 36 ガス拡散孔 37A,37B センシング部電極 38A,38B 酸素ポンプ部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G084 BA09 CA01 CA02 DA22 DA27 DA30 EA07 EB12 FA29 3G301 HA01 JA16 JB01 JB09 JB10 KA01 KA05 MA01 NA08 NC02 ND13 NE17 NE19 NE23 PD05A PD05B PD05Z PE03Z PE08Z PF16B PG01B
Claims (5)
- 【請求項１】内燃機関の排気が導かれる中空室内の酸素
濃度に応じた検出信号を出力する固体電解質からなる酸
素濃度検出部と、前記中空室内の酸素濃度を所定の酸素
濃度とするように該中空室と機関の排気側とを仕切る固
体電解質壁に印加する電流を制御して前記中空室に酸素
を入出させる酸素ポンプ部と、通電によりセンサを加熱
するヒータ部と、を備えた空燃比センサの故障を診断す
る装置であって、 前記ヒータ部の電流値を計測し、該電流値に基づいて前
記ヒータ部の熱劣化状態を判定し、熱劣化していると判
定されたときに、空燃比センサの出力値の応答性を計測
し、該応答性に基づいて空燃比センサの活性遅れ故障を
診断することを特徴とする空燃比センサの診断装置。 - 【請求項２】前記空燃比センサの出力値の応答性の計測
を、機関の始動と同時に前記ヒータ部を通電してから所
定時間経過後に実行することを特徴とする請求項１に記
載の空燃比センサの診断装置。 - 【請求項３】前記所定時間は、前記空燃比センサに対す
る熱の授受に基づいて機関の運転を開始してから空燃比
センサが活性化されるまでの活性化時間を推定して設定
されることを特徴とする請求項２に記載の空燃比センサ
の診断装置。 - 【請求項４】前記空燃比センサの応答性を、所定量変化
した目標空燃比を空燃比センサが検出するまでの所要時
間によって計測することを特徴とする請求項１〜請求項
３のいずれか１つに記載の空燃比センサの診断装置。 - 【請求項５】前記ヒータ部を通電する電源電圧が所定範
囲にあることを条件として、前記故障の診断を実行する
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに
記載の空燃比センサの診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000051915A JP2001241352A (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | 空燃比センサの診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000051915A JP2001241352A (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | 空燃比センサの診断装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001241352A true JP2001241352A (ja) | 2001-09-07 |
Family
ID=18573505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000051915A Pending JP2001241352A (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | 空燃比センサの診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001241352A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010032284A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Denso Corp | ヒータ劣化検出装置 |
-
2000
- 2000-02-28 JP JP2000051915A patent/JP2001241352A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010032284A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Denso Corp | ヒータ劣化検出装置 |
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