JP2002285904A - Diagnostic apparatus for intake oxygen concentration sensor - Google Patents

Diagnostic apparatus for intake oxygen concentration sensor

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JP2002285904A
JP2002285904A JP2001085662A JP2001085662A JP2002285904A JP 2002285904 A JP2002285904 A JP 2002285904A JP 2001085662 A JP2001085662 A JP 2001085662A JP 2001085662 A JP2001085662 A JP 2001085662A JP 2002285904 A JP2002285904 A JP 2002285904A
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衛 ▲吉▼岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To readily and correctly determine failure of an intake oxygen concentration sensor. SOLUTION: A fuel injection amount of an engine at a time of evaporated fuel purging is corrected, based on the outputs from the intake oxygen concentration sensor 31 arranged to an intake passage of the internal combustion engine. In an electronic control unit(ECU) for controlling the engine, sensor outputs 31 under different two intake pressures are measured, a sensor output characteristics value is calculated from a changing amount of the intake pressures and a changing amount of the sensor outputs, and the failure of the sensor 31 is determined to exist, when the output characteristics value is not less than a predetermined upper limit value or not more than a prescribed lower limit value. The upper limit is set based on the tolerance in the variations of the sensor outputs of respective products, and the lower limit is set in consideration of influence of lowering of actual intake oxygen concentration caused by the evaporated fuel purging or EGR. Therefore, the failure of the sensor is checked readily and correctly, so that failures of the sensor can be detected early.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気酸素濃度セン
サの故障の有無を判定する診断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diagnostic device for determining the presence or absence of a failure in an intake oxygen concentration sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】機関の排気通路に排気空燃比を検出する
空燃比センサを配置し、検出した排気空燃比が予め定め
た目標空燃比になるように機関に供給する燃料量をフィ
ードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置が知られ
ている。このような空燃比制御装置では、例えば機関吸
入空気量に関連するパラメータを計測し、これらのパラ
メータを用いて予め記憶した関係に基いて排気空燃比が
目標空燃比に一致するように、機関への基本燃料供給量
(基本燃料噴射量)を算出するとともに、更に排気空燃
比センサで検出した排気空燃比が上記目標空燃比に一致
するように基本燃料供給量を補正した量の燃料を実際に
機関に供給する。
2. Description of the Related Art An internal combustion engine is provided with an air-fuel ratio sensor for detecting an exhaust air-fuel ratio in an exhaust passage of an engine, and the amount of fuel supplied to the engine is feedback-controlled so that the detected exhaust air-fuel ratio becomes a predetermined target air-fuel ratio. BACKGROUND ART An air-fuel ratio control device for an engine is known. In such an air-fuel ratio control device, for example, parameters related to the engine intake air amount are measured, and the engine is controlled so that the exhaust air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio based on a relationship stored in advance using these parameters. The basic fuel supply amount (basic fuel injection amount) is calculated, and the amount of fuel obtained by correcting the basic fuel supply amount so that the exhaust air-fuel ratio detected by the exhaust air-fuel ratio sensor matches the target air-fuel ratio is actually calculated. Supply to the organization.

【0003】このように、空燃比センサで検出した実際
の排気空燃比に基いて、基本燃料噴射量をフィードバッ
ク補正する事により、機関吸入空気量に関連するパラメ
ータを検出するセンサ(例えば、エアフローメータ、吸
入空気量圧力センサ等)の検出誤差や燃料噴射弁の実際
の燃料噴射量の製品毎のばらつきや経年変化などによる
燃料噴射量の誤差が補正されるため、正確な空燃比制御
を行うことが可能となる。ところが、機関吸気通路に燃
料タンクからの蒸発燃料をパージする蒸発燃料パージ装
置を備えた機関では、上記のように排気空燃比センサに
基づくフィードバック制御を実行していても蒸発燃料の
パージの開始と終了時とには一時的に機関空燃比の目標
空燃比からのずれが生じる場合がある。
As described above, a sensor (for example, an air flow meter) that detects a parameter related to an engine intake air amount by feedback-correcting a basic fuel injection amount based on an actual exhaust air-fuel ratio detected by an air-fuel ratio sensor. Accurate air-fuel ratio control because errors in the fuel injection amount due to variations in the actual fuel injection amount of the fuel injection valve for each product and aging are corrected. Becomes possible. However, in an engine provided with an evaporative fuel purging device for purging evaporative fuel from a fuel tank in an engine intake passage, even when the feedback control based on the exhaust air-fuel ratio sensor is performed as described above, the start of the evaporative fuel purge is not performed. At the end, there may be a case where the engine air-fuel ratio temporarily deviates from the target air-fuel ratio.

【0004】すなわち、パージにより蒸発燃料(炭化水
素)が吸気通路に導入されると、機関には燃料噴射によ
り供給される燃料の他に、吸気とともに燃料ベーパーが
流入することになる。このため、排気空燃比に基づいて
機関への燃料噴射量を制御していても、一時的に機関へ
の燃料供給量が増大するため、機関空燃比が目標空燃比
からずれる場合が生じる。このようなずれが生じても、
排気空燃比に基づく機関燃料噴射量のフィードバック制
御が行われていれば、パージによる機関への燃料供給量
は補正され機関空燃比は目標空燃比に一致するようにな
るが、空燃比フィードバック制御のゲインは制御のハン
チングを防止するために比較的小さな値に設定されてい
るため、大量のパージが行われたような場合には排気空
燃比センサ出力に基づく空燃比フィードバック制御のみ
では機関空燃比が目標空燃比に収束するまでに多少の時
間を要する場合がある。
That is, when the evaporated fuel (hydrocarbon) is introduced into the intake passage by the purge, the fuel vapor flows into the engine together with the intake air in addition to the fuel supplied by the fuel injection. For this reason, even if the fuel injection amount to the engine is controlled based on the exhaust air-fuel ratio, the fuel supply amount to the engine temporarily increases, and the engine air-fuel ratio may deviate from the target air-fuel ratio. Even if such a shift occurs,
If the feedback control of the engine fuel injection amount based on the exhaust air-fuel ratio is performed, the fuel supply amount to the engine by the purge is corrected and the engine air-fuel ratio becomes equal to the target air-fuel ratio. Since the gain is set to a relatively small value in order to prevent hunting of the control, when a large amount of purge is performed, the engine air-fuel ratio is increased only by the air-fuel ratio feedback control based on the output of the exhaust air-fuel ratio sensor. It may take some time to converge on the target air-fuel ratio.

【0005】この問題を解決するために、機関吸気通路
に吸気中の酸素濃度を検出する吸気酸素濃度センサを配
置し、検出した吸気酸素濃度に基づいて吸気通路に導入
される蒸発燃料量を算出する制御が考案されている。吸
気通路に蒸発燃料(炭化水素)が導入されると、吸気中
の蒸発燃料はセンサの酸素濃度検出部に設けられた酸化
触媒で燃焼し、検出部付近の酸素濃度が燃焼する蒸発燃
料量(すなわち蒸発燃料濃度)に応じて低下する。この
ため、吸気酸素濃度センサ出力に基づいて吸気中の蒸発
燃料(ベーパ)濃度を算出するとともに、機関吸入空気
量とベーパ濃度とに基づいて機関に供給されるベーパ量
を算出し、ベーパ量に相当する量だけ機関への燃料噴射
量を減量補正する事により、パージ実行時にも正確に空
燃比を制御することが可能となる。
In order to solve this problem, an intake oxygen concentration sensor for detecting oxygen concentration in intake air is disposed in an engine intake passage, and the amount of fuel vapor introduced into the intake passage is calculated based on the detected intake oxygen concentration. Controls have been devised. When evaporative fuel (hydrocarbon) is introduced into the intake passage, the evaporative fuel in the intake air is burned by an oxidation catalyst provided in an oxygen concentration detecting unit of the sensor, and the oxygen concentration near the detecting unit burns the amount of evaporated fuel ( That is, it decreases according to the fuel vapor concentration). Therefore, the evaporative fuel (vapor) concentration in the intake air is calculated based on the output of the intake oxygen concentration sensor, and the amount of vapor supplied to the engine is calculated based on the engine intake air amount and the vapor concentration. By reducing the fuel injection amount to the engine by a corresponding amount, it becomes possible to accurately control the air-fuel ratio even during the execution of the purge.

【0006】ところが、吸気酸素濃度センサを用いて機
関燃料噴射を補正する場合には吸気酸素濃度センサ出力
の圧力依存性が問題となる。一般に知られているよう
に、吸気酸素濃度センサは、陰極と陽極として機能する
2つの白金電極間にジルコニア等の固体電解質を配置
し、陰極(吸気側電極)面上に吸気中の酸素分子の陰極
への到達を制限するセラミックコーティング層などの拡
散律速層を設けた構造を有する。吸気酸素濃度センサを
陰極が機関吸気に接するように配置し、陽極を大気に接
するように配置するとともに或る一定温度以上で両電極
間に電圧を印加すると、陰極(吸気側電極)側では吸気
中の酸素分子がイオン化され、イオン化した酸素分子が
固体電解質内を陽極(大気側電極)に向かって移動して
陽極で再び酸素分子になる酸素ポンプ作用を生じる。こ
の酸素ポンプ作用により、両電極間には単位時間に移動
した酸素分子の量に比例する電流が流れる。しかし、前
述した拡散律速層により陰極への酸素分子の到達が制限
されるため、この出力電流は或る一定値で飽和し、電圧
を上げても電流は増加しなくなる。また、この飽和電流
の値は吸気中の酸素分圧(濃度)に略比例する。従っ
て、印加電圧を適当に設定することにより、酸素濃度と
略比例する出力電流を得ることができる。この出力電流
を電圧信号に変換する事により、吸気酸素濃度センサに
より、吸気中の酸素濃度(分圧)に比例した電圧信号が
得られる。また、吸気中に燃料蒸気等の炭化水素が含ま
れている場合には、炭化水素が白金電極で燃焼し電極近
傍の酸素濃度が低下するため、酸素濃度センサは吸気中
に含まれる炭化水素などの可燃物を燃焼させた後の酸素
濃度に比例する電圧信号を出力するようになる。
However, when the engine fuel injection is corrected using the intake oxygen concentration sensor, the pressure dependency of the output of the intake oxygen concentration sensor becomes a problem. As is generally known, an inspired oxygen concentration sensor arranges a solid electrolyte such as zirconia between two platinum electrodes functioning as a cathode and an anode, and forms oxygen molecules in the inspired air on a cathode (intake side electrode) surface. It has a structure provided with a diffusion-controlling layer such as a ceramic coating layer that restricts reaching the cathode. An intake oxygen concentration sensor is arranged so that the cathode is in contact with the engine intake air, the anode is arranged so as to be in contact with the atmosphere, and a voltage is applied between both electrodes at a certain temperature or higher. Oxygen molecules therein are ionized, and the ionized oxygen molecules move inside the solid electrolyte toward the anode (atmosphere-side electrode) to generate an oxygen pumping action to become oxygen molecules again at the anode. Due to this oxygen pump action, a current proportional to the amount of oxygen molecules moved per unit time flows between the two electrodes. However, since the diffusion controlling layer limits the arrival of oxygen molecules to the cathode, the output current saturates at a certain constant value, and the current does not increase even if the voltage is increased. The value of the saturation current is substantially proportional to the oxygen partial pressure (concentration) in the intake air. Therefore, by appropriately setting the applied voltage, an output current substantially proportional to the oxygen concentration can be obtained. By converting this output current into a voltage signal, a voltage signal proportional to the oxygen concentration (partial pressure) in the intake air is obtained by the intake oxygen concentration sensor. In addition, when hydrocarbons such as fuel vapor are contained in the intake air, the hydrocarbons burn on the platinum electrode and the oxygen concentration in the vicinity of the electrode decreases, so the oxygen concentration sensor detects the hydrocarbons contained in the intake air. A voltage signal proportional to the oxygen concentration after burning the combustible material is output.

【0007】ところで、圧力が一定である場合には吸気
中の酸素濃度は吸気中の酸素分圧(正確には酸素分圧と
吸気圧力との比)に等しくなる。ところが、酸素濃度が
一定であっても吸気圧力が変化すると吸気中の酸素分圧
は吸気圧力に比例して変化するため、酸素分圧は異なっ
てくる。一方、吸気酸素濃度センサは吸気中の酸素分圧
を検出するものであるため、吸気中の酸素濃度が一定に
維持されていても吸気圧力の変化により酸素分圧が変化
するとセンサ出力は変化してしまう。すなわち、吸気酸
素濃度センサの出力する酸素濃度信号は、酸素濃度が一
定であっても吸気圧力に比例して直線的に変化するとい
う、いわゆる圧力依存性を有している。機関吸気圧力
は、機関負荷、回転数などの機関負荷状態に応じて変化
する。このため、前述のように、吸気酸素濃度センサで
検出した吸気中の酸素濃度に基づいて機関への燃料噴射
量を補正する場合には、吸気圧力に応じてセンサ出力を
補正する必要がある。
When the pressure is constant, the oxygen concentration in the intake air becomes equal to the oxygen partial pressure in the intake air (more precisely, the ratio between the oxygen partial pressure and the intake air pressure). However, even if the oxygen concentration is constant, if the intake pressure changes, the oxygen partial pressure in the intake changes in proportion to the intake pressure, so that the oxygen partial pressure differs. On the other hand, the intake oxygen concentration sensor detects the oxygen partial pressure in the intake air. Therefore, even if the oxygen concentration in the intake air is kept constant, if the oxygen partial pressure changes due to the change in the intake pressure, the sensor output changes. Would. That is, the oxygen concentration signal output from the intake oxygen concentration sensor has a so-called pressure dependency in which the oxygen concentration signal changes linearly in proportion to the intake pressure even when the oxygen concentration is constant. The engine intake pressure changes according to the engine load state such as the engine load and the number of revolutions. For this reason, as described above, when correcting the fuel injection amount to the engine based on the oxygen concentration in the intake air detected by the intake oxygen concentration sensor, it is necessary to correct the sensor output according to the intake pressure.

【0008】一般には、センサ出力の補正は、機関吸気
圧力を検出しセンサの種類(型式)毎に予め求められた
センサ出力の基準圧力変化特性に基づいて行われる。と
ころが、吸気酸素濃度センサ出力は酸素濃度が一定であ
っても上記拡散律速層やジルコニア固体電解質の厚さに
より変化する。また、吸気酸素濃度センサの検出部には
白金電極上での炭化水素などの可燃物の燃焼が吸気中の
可燃物に引火することを防止するために防爆カバーが設
けられており、この防爆カバーには吸気をセンサ検出部
に導入するための細孔が設けられているが、細孔の大き
さが製作公差内でばらつくと酸素濃度センサ出力もそれ
に応じて変化する。このため、同一型式のセンサであっ
ても製造上のばらつきによりセンサ毎にセンサ出力や上
記の圧力依存特性がばらつく場合がある。このため、吸
気圧力に応じて吸気酸素濃度センサ出力を補正する場合
に、製品毎にセンサ出力の圧力依存特性がばらついてい
ると、上述した基準圧力変化特性を用いてセンサ出力を
補正しても正確な吸気酸素濃度を検出することができな
くなり、機関への燃料供給量を正確に制御することがで
きない問題が生じる。
In general, the correction of the sensor output is performed based on a reference pressure change characteristic of the sensor output previously detected for each type (model) of the sensor by detecting the engine intake pressure. However, even if the oxygen concentration is constant, the output of the intake oxygen concentration sensor changes depending on the thickness of the diffusion-controlling layer and the zirconia solid electrolyte. In addition, an explosion-proof cover is provided on the detection unit of the intake oxygen concentration sensor to prevent combustion of combustibles such as hydrocarbons on the platinum electrode from igniting the combustibles in the intake air. Are provided with pores for introducing the intake air to the sensor detecting section. However, if the size of the pores varies within the manufacturing tolerance, the output of the oxygen concentration sensor changes accordingly. For this reason, even with the same type of sensor, the sensor output and the above-described pressure-dependent characteristics may vary from sensor to sensor due to manufacturing variations. Therefore, when correcting the output of the intake oxygen concentration sensor according to the intake pressure, if the pressure-dependent characteristics of the sensor output vary from product to product, the sensor output may be corrected using the above-described reference pressure change characteristics. An accurate intake oxygen concentration cannot be detected, and a problem arises in that the fuel supply amount to the engine cannot be accurately controlled.

【0009】特開平10−176577号公報は、上述
した吸気酸素濃度センサ出力の圧力依存特性の製品毎の
ばらつきを補正し、正確な吸気酸素濃度を求めることが
可能な内燃機関の制御装置を開示している。上記公報の
装置では、吸気酸素濃度センサ出力が圧力変化以外での
影響を受けない条件、すなわち機関吸気中の酸素濃度が
変化しない条件下(例えば、機関排気の一部を機関吸気
通路に環流する排気ガス再循環(EGR)や蒸発燃料の
パージが行われていない条件下)で、吸気管圧力と吸気
酸素濃度センサ出力とを計測し、吸気管圧力変化に対す
るセンサ出力の変化率を算出し、この変化率に基づいて
各圧力におけるセンサ出力を補正することにより、製品
毎のセンサ出力のばらつきを補正し、正確な吸気酸素濃
度を算出するようにしている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-176577 discloses a control device for an internal combustion engine capable of correcting the above-mentioned variation in the pressure dependency of the output of the intake oxygen concentration sensor for each product and obtaining an accurate intake oxygen concentration. are doing. In the apparatus disclosed in the above publication, a condition in which the output of the intake oxygen concentration sensor is not affected by a change other than the pressure change, that is, a condition in which the oxygen concentration in the engine intake does not change (for example, a part of the engine exhaust is recirculated to the engine intake passage) Under conditions where exhaust gas recirculation (EGR) and evaporative fuel purging are not performed), the intake pipe pressure and the intake oxygen concentration sensor output are measured, and the rate of change of the sensor output with respect to the intake pipe pressure change is calculated. By correcting the sensor output at each pressure based on the rate of change, variation in the sensor output for each product is corrected, and an accurate intake oxygen concentration is calculated.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
10−176577号公報の装置では、吸気酸素濃度セ
ンサ出力の圧力依存特性の製品毎のばらつきを正確に補
正することはできるものの、センサが故障したか否かを
判定することができないため問題が生じる。
However, in the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-176577, although the pressure-dependent characteristics of the output of the intake oxygen concentration sensor can be accurately corrected for each product, the sensor fails. A problem arises because it is not possible to determine whether or not this has been done.

【0011】例えば、吸気酸素濃度センサは長期間の使
用とともに劣化が進み、同一の酸素濃度に対して出力が
増大する傾向がある。また、クランクケースベンチレー
ションを行うためのPCV装置を備えた機関では、クラ
ンクケースから吸気通路に環流されるクランクケース放
出ガス中に含まれるオイル粒子や炭化水素のために前述
した吸気酸素濃度センサの防爆カバーの吸気導入用細孔
の目詰りが生じ、センサーの出力が大幅に狂う場合等が
ある。
[0011] For example, the intake oxygen concentration sensor tends to deteriorate with use for a long time, and the output tends to increase for the same oxygen concentration. Also, in an engine equipped with a PCV device for performing crankcase ventilation, the above-described intake oxygen concentration sensor is used for oil particles and hydrocarbons contained in the crankcase discharge gas circulated from the crankcase to the intake passage. In some cases, clogging of the pores for introducing air into the explosion-proof cover may occur, and the output of the sensor may be significantly changed.

【0012】上記公報の装置では、このような故障が生
じた場合にもセンサ故障の有無を判別できないため、故
障したセンサの出力に基づいて燃料噴射量の補正が行わ
れるようになり、排気空燃比の目標値からのずれが生
じ、排気エミッションの悪化や機関運転性能の悪化が生
じる問題がある。また、同公報の装置では、センサが故
障した場合にもセンサ出力は正常なセンサの場合と同様
に補正が行われてしまうため、センサ出力の真値からの
ずれが更に大きくなり、エミッションの悪化や運転性能
の悪化が更に大きくなる場合が生じる。
In the apparatus disclosed in the above publication, even if such a failure occurs, the presence or absence of a sensor failure cannot be determined. Therefore, the fuel injection amount is corrected based on the output of the failed sensor, and the exhaust air amount is corrected. There is a problem that a deviation of the fuel ratio from the target value occurs, which causes deterioration of exhaust emission and deterioration of engine operation performance. Further, in the device disclosed in the publication, even when the sensor fails, the sensor output is corrected in the same manner as in the case of a normal sensor, so that the deviation of the sensor output from the true value is further increased, and the emission is deteriorated. And the deterioration of the driving performance may be further increased.

【0013】本発明は上記問題に鑑み、吸気酸素濃度セ
ンサを使用する場合に簡易かつ正確にセンサの故障の有
無を判別し、故障したセンサの出力に基づく制御が継続
されることを防止可能な吸気酸素濃度センサの診断装置
を提供することを目的としている。
In view of the above problems, the present invention can easily and accurately determine the presence or absence of a sensor failure when using an intake oxygen concentration sensor, and prevent control based on the output of the failed sensor from being continued. It is an object of the present invention to provide a diagnostic device for an intake oxygen concentration sensor.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
よれば、内燃機関の吸気通路に配置され機関吸気中の酸
素濃度に対応する出力を発生する吸気酸素濃度センサの
故障の有無を判定する故障判定装置であって、機関吸気
圧力を検出する吸気圧力検出手段と、機関吸気圧力が変
化したときに、機関吸気圧力の変化量に対する前記吸気
酸素濃度センサの出力変化量が予め定めた関係を満たす
か否かに基づいて、前記酸素濃度センサの故障の有無を
判定する判定手段と、を備えた吸気酸素濃度センサの診
断装置が提供される。
According to the first aspect of the present invention, the presence or absence of a failure of an intake oxygen concentration sensor arranged in an intake passage of an internal combustion engine and generating an output corresponding to the oxygen concentration in the intake air of the engine is determined. A failure determination device for determining, wherein an intake pressure detecting means for detecting an engine intake pressure, and when the engine intake pressure changes, an output change amount of the intake oxygen concentration sensor with respect to a change amount of the engine intake pressure is predetermined. A determination device for determining whether or not the oxygen concentration sensor has failed based on whether or not the relationship is satisfied is provided.

【0015】すなわち、請求項1の発明では、機関吸気
圧力の変化量に対する吸気酸素濃度センサ出力変化量が
予め定めた関係を満たすか否かによりセンサの故障の有
無が判定される。例えば、酸素濃度センサ出力は吸気圧
力に対して直線的に変化し、吸気圧力が0のときに出力
も0となる(すなわち、縦軸にセンサ出力、横軸に吸気
圧力をとった場合、正常な酸素濃度センサの出力特性
は、原点を通る直線となる)。この直線はセンサの圧力
依存特性を表す。センサに異常が生じた場合にも、セン
サ出力は吸気圧力に対して変化するものの、センサ出力
特性は直線からずれたり、あるいは直線であっても原点
を通らなくなる。従って、センサ出力特性の直線からの
ずれ、あるいは出力特性と上記原点とのずれが予め定め
た値以上になった場合にはセンサが故障したと判定する
ことができる。このように、センサ故障の有無を吸気圧
力変化量に対するセンサ出力の変化量に基づいて判定す
ることにより、簡易かつ正確にセンサ故障の有無を判定
できるため、故障したセンサ出力に基づいて燃料噴射量
制御を継続することが防止される。
That is, according to the first aspect of the present invention, the presence or absence of a sensor failure is determined based on whether or not the change in the output of the intake oxygen concentration sensor with respect to the change in the engine intake pressure satisfies a predetermined relationship. For example, the output of the oxygen concentration sensor changes linearly with respect to the intake pressure, and the output also becomes 0 when the intake pressure is 0 (that is, when the sensor output is plotted on the vertical axis and the intake pressure is plotted on the horizontal axis, it is normal). The output characteristic of a simple oxygen concentration sensor is a straight line passing through the origin. This straight line represents the pressure dependent characteristics of the sensor. Even when an abnormality occurs in the sensor, the sensor output changes with respect to the intake pressure, but the sensor output characteristic deviates from a straight line, or the straight line does not pass through the origin. Therefore, when the deviation of the sensor output characteristic from the straight line or the deviation between the output characteristic and the origin is equal to or larger than a predetermined value, it can be determined that the sensor has failed. As described above, the presence / absence of a sensor failure can be determined easily and accurately by determining the presence / absence of a sensor failure based on the change amount of the sensor output with respect to the intake pressure change amount. Control is prevented from continuing.

【0016】請求項2に記載の発明によれば、前記判定
手段は、前記吸気圧力検出手段で検出した吸気圧力が第
1の圧力のときと、該第1の圧力とは異なる第2の圧力
のときの前記酸素濃度センサ出力をそれぞれ第1と第2
のセンサ出力として記憶し、前記第1の圧力と第2の圧
力との差に対する前記第1のセンサ出力と第2のセンサ
出力との差の比に基づいて、センサ出力の圧力に対する
変化特性を表す特性値を算出するとともに、前記算出し
た特性値が予め定めた上限値以上または予め定めた下限
値以下であるときに、前記吸気酸素濃度センサが故障し
たと判定する、請求項1に記載の吸気酸素濃度センサの
診断装置が提供される。
According to the second aspect of the present invention, the determining means determines whether the intake pressure detected by the intake pressure detecting means is the first pressure and a second pressure different from the first pressure. The output of the oxygen concentration sensor at the time of
And a change characteristic of the sensor output with respect to the pressure based on the ratio of the difference between the first sensor output and the second sensor output with respect to the difference between the first pressure and the second pressure. The intake air oxygen concentration sensor according to claim 1, further comprising calculating a characteristic value to represent, and determining that the intake oxygen concentration sensor has failed when the calculated characteristic value is equal to or more than a predetermined upper limit or equal to or less than a predetermined lower limit. A diagnostic device for an intake oxygen concentration sensor is provided.

【0017】すなわち、請求項2の発明では2つの異な
る圧力におけるセンサ出力値に基づいて、すなわち、第
1の圧力と第2の圧力との差に対する第1のセンサ出力
と第2のセンサ出力との差の比に基づいてセンサ出力の
圧力依存特性を表す特性値が算出され、この特性値が所
定の上限値以上、または下限値以下である場合にはセン
サが故障したと判定される。これにより、機関運転中の
吸気圧力変化の際に、2回のセンサ出力の計測で簡易か
つ正確にセンサ故障の有無を判定することが可能とな
る。
That is, according to the second aspect of the present invention, the first sensor output and the second sensor output with respect to the difference between the first pressure and the second pressure are based on the sensor output values at two different pressures. A characteristic value representing the pressure-dependent characteristic of the sensor output is calculated based on the ratio of the difference between the two. If the characteristic value is equal to or more than a predetermined upper limit value or equal to or less than a lower limit value, it is determined that the sensor has failed. This makes it possible to easily and accurately determine the presence or absence of a sensor failure by measuring the sensor output twice when the intake pressure changes during engine operation.

【0018】なお、上記センサ出力の特性値は、例えば
圧力に対するセンサ出力の変化特性の原点(圧力が0、
かつセンサ出力が0)を通る直線からのずれを表す値と
され、例えば、吸気圧力の無次元変化量(第1の圧力と
第2の圧力との差を第1または第2のセンサ出力で除し
て無次元化した値)に対するセンサ出力の無次元変化量
(第1のセンサ出力と第2のセンサ出力との差を第1ま
たは第2のセンサ出力で除して無次元化した値)の比が
使用される。
Note that the characteristic value of the sensor output is, for example, the origin (the pressure is 0,
The sensor output is a value representing a deviation from a straight line passing through 0). For example, the dimensionless change amount of the intake pressure (the difference between the first pressure and the second pressure is expressed by the first or second sensor output). A dimensionless value obtained by dividing the difference between the first sensor output and the second sensor output by the first or second sensor output with respect to the dimensionless change amount of the sensor output with respect to the value obtained by dividing by the first or second sensor output. ) Ratio is used.

【0019】請求項3に記載の発明によれば、前記上限
値は、吸気酸素濃度センサの製品毎の出力ばらつき公差
に基づいて設定され、前記下限値は機関吸気への排気ガ
ス再循環実施時の吸気酸素濃度変化量または機関吸気へ
の炭化水素成分の導入実施時の吸気酸素濃度変化量もし
くはその両方に基づいて設定される、請求項2に記載の
吸気酸素濃度センサの診断装置が提供される。
According to the third aspect of the present invention, the upper limit value is set based on an output variation tolerance of each product of the intake oxygen concentration sensor, and the lower limit value is set when exhaust gas recirculation to the engine intake is performed. The diagnostic device for an intake oxygen concentration sensor according to claim 2, wherein the diagnostic device is set based on the intake oxygen concentration change amount of the intake air and / or the intake oxygen concentration change amount when the introduction of the hydrocarbon component into the engine intake is performed. You.

【0020】すなわち、請求項3の発明では、センサ故
障の有無を判定する上限値は酸素濃度センサの出力ばら
つき公差に基づいて設定される。酸素濃度センサの出力
ばらつき公差は、標準状態(例えば、吸気が1気圧(7
60mmHg)の大気である場合)の基準となるセンサ
出力に対する比で表される。本発明では、出力特性値、
すなわちセンサの圧力依存特性の直線からのずれがこの
公差を越えた場合にはセンサが故障したと判定する。前
述のように、基準となるセンサ出力の圧力依存特性直線
は、吸気が標準状態の大気である場合のものであるた
め、実際の運転では酸素濃度が標準状態より大きくなる
ことはない。このため、出力特性値が上記製品毎のばら
つき公差に相当する上限値以上になった場合にはセンサ
が故障したと判定することができる。
That is, according to the third aspect of the present invention, the upper limit value for determining the presence or absence of a sensor failure is set based on the output variation tolerance of the oxygen concentration sensor. The output variation tolerance of the oxygen concentration sensor is in a standard state (for example, when the intake air pressure is 1 atm (7
60 mmHg) in the case of the atmosphere) and the ratio to the reference sensor output. In the present invention, the output characteristic value,
That is, if the deviation of the pressure-dependent characteristic of the sensor from the straight line exceeds this tolerance, it is determined that the sensor has failed. As described above, the pressure-dependent characteristic line of the sensor output serving as a reference is a case where the intake air is in the standard state atmosphere, so that the oxygen concentration does not become larger than the standard state in the actual operation. Therefore, when the output characteristic value is equal to or more than the upper limit corresponding to the variation tolerance of each product, it can be determined that the sensor has failed.

【0021】一方、故障判定の際の下限値は、センサ出
力が吸気中の実際の酸素濃度より低くなる故障を判定す
るものである。この場合、機関運転中にパージやEGR
が実行されたりPCVバルブが開いてクランクケース放
出ガスが吸気に環流された場合には実際に吸気中の酸素
濃度が大気中の酸素濃度より低下する。このため、本発
明では、故障判定の際の下限値は、パージやEGRが行
われたときの酸素濃度の実際の低下幅を考慮して設定
し、パージやEGR実行中に故障診断を行った場合に正
常なセンサが異常と判定されることを防止している。こ
れにより、パージやEGR実行時にもセンサの故障の有
無を判定することが可能となり、センサ故障の有無判定
を実行する機会が増大する。
On the other hand, the lower limit in the failure determination is for determining a failure in which the sensor output becomes lower than the actual oxygen concentration in the intake air. In this case, during engine operation, purge or EGR
Is executed or the PCV valve is opened and the crankcase discharge gas is recirculated to the intake air, the oxygen concentration in the intake actually becomes lower than the oxygen concentration in the atmosphere. For this reason, in the present invention, the lower limit at the time of failure determination is set in consideration of the actual decrease width of the oxygen concentration when purging or EGR is performed, and failure diagnosis is performed during execution of purging or EGR. In this case, a normal sensor is prevented from being determined to be abnormal. This makes it possible to determine the presence / absence of a sensor failure even at the time of purging or EGR, thereby increasing the chances of executing the presence / absence determination of a sensor failure.

【0022】請求項4に記載の発明によれば、前記機関
吸気への排気ガス再循環および機関吸気への炭化水素成
分の導入との両方を実施していないときには、前記下限
値は吸気酸素濃度センサの製品毎の出力ばらつき公差に
基づいて設定される、請求項3に記載の吸気酸素濃度セ
ンサの診断装置が提供される。
According to the fourth aspect of the invention, when neither the exhaust gas recirculation to the engine intake air nor the introduction of the hydrocarbon component into the engine intake air is performed, the lower limit value is set to the intake oxygen concentration. 4. The diagnostic device for an intake oxygen concentration sensor according to claim 3, wherein the diagnostic device is set based on an output variation tolerance of each sensor product.

【0023】すなわち、請求項4の発明では、機関吸気
への排気ガス再循環と炭化水素成分の導入との両方を実
施していない場合(例えば、パージやEGRが実施され
ていない場合)には、故障判定の際の上記下限値もセン
サ出力のばらつき公差に基づいて設定される。これによ
り、請求項3の判定の場合より更に正確なセンサ故障判
定が可能となる。
That is, according to the fourth aspect of the present invention, when both the recirculation of the exhaust gas to the engine intake and the introduction of the hydrocarbon component are not performed (for example, when the purge or the EGR is not performed). The lower limit value at the time of failure determination is also set based on the variation tolerance of the sensor output. As a result, more accurate sensor failure determination can be performed than in the case of the determination of claim 3.

【0024】請求項5に記載の発明によれば、機関運転
中の排気ガス再循環実施時または機関吸気への炭化水素
成分の導入実施時に前記特性値が前記下限値以下となり
吸気酸素濃度センサが故障したと判定された場合には、
再度、前記機関吸気への排気ガス再循環および機関吸気
への炭化水素成分の導入との両方を実施していないとき
に前記特性値を算出し、該特性値に基づく吸気酸素濃度
センサの故障の有無の判定を実施する、請求項4に記載
の吸気酸素濃度センサの診断装置が提供される。
According to the fifth aspect of the present invention, when the exhaust gas is recirculated during the operation of the engine or when the hydrocarbon component is introduced into the engine intake, the characteristic value becomes equal to or less than the lower limit value, and the intake oxygen concentration sensor is operated. If it is determined that it has failed,
Again, the characteristic value is calculated when both the exhaust gas recirculation to the engine intake and the introduction of the hydrocarbon component into the engine intake are not performed, and the failure of the intake oxygen concentration sensor based on the characteristic value is calculated. A diagnostic device for an intake oxygen concentration sensor according to claim 4, wherein the determination is performed.

【0025】すなわち、請求項5の発明では、請求項4
において、EGRや炭化水素の吸気への導入実施時に算
出されたセンサ出力の圧力依存特性直線の傾きが下限値
以下になったためにセンサが故障したと判定された場合
には、EGRや炭化水素の導入を実施していない場合に
再度センサ故障の有無の判定を行う。前述したように、
EGRや炭化水素の吸気への導入実施時には、実際に吸
気の酸素濃度が低下するために、これらを実施していな
い場合におけるセンサ故障判定に較べてやや判定精度が
低くなり、正常なセンサが故障判定される可能性もわず
かながら存在する。本発明では、EGRや炭化水素の吸
気への導入実施時に下限値によりセンサが故障判定され
た場合には、判定精度の高い状態で再度故障の有無を判
定することにより、正常なセンサが故障したと誤判定さ
れることを完全に防止している。
That is, in the invention of claim 5, claim 4
In the case where it is determined that the sensor has failed because the slope of the pressure-dependent characteristic line of the sensor output calculated at the time of introducing EGR or hydrocarbons into the intake air has fallen below the lower limit value, If the introduction has not been performed, the presence / absence of a sensor failure is determined again. As previously mentioned,
When EGR and hydrocarbons are introduced into the intake air, the oxygen concentration in the intake air actually decreases, so that the accuracy of the determination becomes slightly lower than the sensor failure determination when these are not performed, and the normal sensor fails. There is a slight possibility of being judged. According to the present invention, when the sensor is determined to be faulty based on the lower limit value when the EGR or hydrocarbon is introduced into the intake air, the normal sensor is faulty by determining again whether or not there is a fault in a state of high determination accuracy. Erroneous determination is completely prevented.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図1は本発明を自動車用内
燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図で
ある。図1において、1は自動車用内燃機関を示す。本
実施形態では、機関1は#1から#4の4つの気筒を備
えた4気筒ガソリン機関とされ、各気筒には気筒内に直
接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁111から114が設
けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment when the present invention is applied to an internal combustion engine for a vehicle. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an automobile internal combustion engine. In the present embodiment, the engine 1 is a four-cylinder gasoline engine having four cylinders # 1 to # 4, and each cylinder is provided with in-cylinder fuel injection valves 111 to 114 for directly injecting fuel into the cylinder. ing.

【0027】また、本実施形態では#1から#4の気筒
は互いに点火時期が連続しない2つの気筒からなる2つ
の気筒群にグループ分けされている。(例えば、図1の
実施形態では、気筒点火順序は1−3−4−2であり、
#1、#4の気筒と#2、#3の気筒とがそれぞれ気筒
群を構成している。)また、各気筒の排気ポートは気筒
群毎に排気マニホルドに接続され、気筒群毎の排気通路
に接続されている。図1において、21aは#1、#4
気筒からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路2aに
接続する排気マニホルド、21bは#2、#3気筒から
なる気筒群の排気ポートを個別排気通路2bに接続する
排気マニホルドである。本実施形態では、個別排気通路
2a、2b上には、公知の三元触媒からなるスタートキ
ャタリスト(以下「SC」と呼ぶ)5aと5bがそれぞ
れ配置されている。また、個別排気通路2a、2bはS
C下流側で共通の排気通路2に合流している。
Further, in this embodiment, the cylinders # 1 to # 4 are grouped into two cylinder groups including two cylinders whose ignition timings are not continuous with each other. (For example, in the embodiment of FIG. 1, the cylinder ignition order is 1-3-4-2,
The cylinders # 1 and # 4 and the cylinders # 2 and # 3 each constitute a cylinder group. The exhaust port of each cylinder is connected to an exhaust manifold for each cylinder group, and is connected to an exhaust passage for each cylinder group. In FIG. 1, 21a is # 1, # 4
The exhaust manifold 21b connects the exhaust ports of the cylinder group consisting of cylinders to the individual exhaust passages 2a, and the exhaust manifold 21b connects the exhaust ports of the cylinder groups consisting of # 2 and # 3 cylinders to the individual exhaust passage 2b. In the present embodiment, start catalysts (hereinafter, referred to as "SC") 5a and 5b made of a known three-way catalyst are arranged on the individual exhaust passages 2a and 2b, respectively. The individual exhaust passages 2a and 2b are S
It joins the common exhaust passage 2 on the downstream side of C.

【0028】図1に29a、29bで示すのは、個別排
気通路2a、2bのスタートキャタリスト5a、5b上
流側に配置された空燃比センサである。空燃比センサ2
9a、29bは、後述する吸気酸素濃度センサと同様な
構成を有するセンサであり、広い空燃比範囲で排気空燃
比に対応する電圧信号を出力する。空燃比センサ29
a、29bの出力は機関1の空燃比制御に使用される。
図1に10bで示すのは機関各気筒の吸気ポートを吸気
通路10に接続する吸気マニホルド、10aは吸気通路
10に設けられたサージタンクである。更に、本実施形
態では吸気通路10上にはスロットル弁15が設けられ
ている。本実施形態のスロットル弁15はいわゆる電子
制御スロットル弁とされており、ステッパモータ等の適
宜な形式のアクチュエータ15aにより駆動され後述す
るECU30からの制御信号に応じた開度をとる。
Reference numerals 29a and 29b in FIG. 1 denote air-fuel ratio sensors disposed upstream of the start catalysts 5a and 5b in the individual exhaust passages 2a and 2b. Air-fuel ratio sensor 2
Reference numerals 9a and 29b denote sensors having the same configuration as an intake oxygen concentration sensor described later, and output a voltage signal corresponding to the exhaust air-fuel ratio in a wide air-fuel ratio range. Air-fuel ratio sensor 29
The outputs of a and 29b are used for controlling the air-fuel ratio of the engine 1.
Reference numeral 10b in FIG. 1 denotes an intake manifold connecting the intake ports of each cylinder of the engine to the intake passage 10, and 10a denotes a surge tank provided in the intake passage 10. Further, in this embodiment, a throttle valve 15 is provided on the intake passage 10. The throttle valve 15 of the present embodiment is a so-called electronically-controlled throttle valve, and is driven by an appropriate type of actuator 15a such as a stepper motor or the like, and has an opening in accordance with a control signal from an ECU 30 described later.

【0029】吸気通路10のスロットル弁15下流側に
は、パージ制御弁41を介して公知の蒸発燃料パージ装
置40が接続されている。パージ装置40は、例えば活
性炭などの吸着剤を収納したキャニスタを備えており、
機関1の図示しない燃料タンク中の蒸発燃料をキャニス
タ内の吸着剤に吸着させる。これにより、燃料タンクか
ら大気への蒸発燃料の放散が防止される。パージ制御弁
41は、例えばステッパモータなどの適宜な形式のアク
チュエータを備え、ECU30の制御信号に応じた開度
をとる。機関運転中にパージ制御弁41が開弁される
と、パージ装置40のキャニスタ内に吸着された燃料ベ
ーパは、パージ制御弁41から吸気通路10に流入し、
スロットル弁15を通過した機関吸気と混合して均一な
混合気となり機関1の各気筒に吸入される。
A known fuel vapor purge device 40 is connected to the intake passage 10 downstream of the throttle valve 15 via a purge control valve 41. The purge device 40 includes a canister containing an adsorbent such as activated carbon, for example.
The fuel vapor in the fuel tank (not shown) of the engine 1 is adsorbed by the adsorbent in the canister. This prevents the evaporation of the fuel vapor from the fuel tank to the atmosphere. The purge control valve 41 includes an actuator of an appropriate type such as a stepper motor, and takes an opening degree according to a control signal of the ECU 30. When the purge control valve 41 is opened during operation of the engine, the fuel vapor adsorbed in the canister of the purge device 40 flows into the intake passage 10 from the purge control valve 41,
The mixture with the engine intake air that has passed through the throttle valve 15 becomes a uniform mixture and is taken into each cylinder of the engine 1.

【0030】また、吸気通路10のサージタンク10a
には、EGR制御弁51を介してEGR通路53が接続
されている。EGR通路53は、機関1の排気マニホル
ド21a、21bとサージタンク10aを接続し、機関
排気の1部を機関吸気通路に環流させることにより、機
関1の燃焼室における燃焼温度を低下させ、燃焼による
NOXの生成量を低下させるものである。EGR制御弁
51は、例えばステッパモータなどの適宜な形式のアク
チュエータを備え、ECU30の制御信号に応じた開度
をとり、機関運転中に吸気通路に環流される排気(EG
Rガス)流量を機関運転状態に応じて調節する。
The surge tank 10a of the intake passage 10
Is connected to an EGR passage 53 via an EGR control valve 51. The EGR passage 53 connects the exhaust manifolds 21a and 21b of the engine 1 and the surge tank 10a, and recirculates a part of the engine exhaust to the engine intake passage, thereby lowering the combustion temperature in the combustion chamber of the engine 1 to reduce the combustion temperature. This is to reduce the amount of generated NO X. The EGR control valve 51 includes an actuator of an appropriate type such as a stepper motor, takes an opening in accordance with a control signal of the ECU 30, and exhaust gas (EG) which is recirculated to the intake passage during operation of the engine.
(R gas) The flow rate is adjusted according to the engine operating condition.

【0031】さらに、本実施形態では、吸気通路10の
サージタンク10aには吸気中の酸素濃度を検出する酸
素濃度センサ31が配置されている。酸素濃度センサ3
1は、前述したように、酸素ポンプの作用により排気中
の酸素濃度(分圧)に比例した電圧信号を出力する。図
1に30で示すのは機関1の電子制御ユニット(EC
U)である。ECU30は、本実施形態ではRAM、R
OM、CPUを備えた公知の構成のマイクロコンピュー
タとされ、後述する吸気酸素濃度センサ31の故障の有
無を判定する判定操作を行う。また、ECU30は機関
1の点火時期制御や空燃比制御等の基本制御を行う他、
パージ制御弁41とEGR制御弁51の開閉を制御して
蒸発燃料のパージとEGRとを行う。
Further, in this embodiment, an oxygen concentration sensor 31 for detecting the oxygen concentration in the intake air is disposed in the surge tank 10a of the intake passage 10. Oxygen concentration sensor 3
1 outputs a voltage signal proportional to the oxygen concentration (partial pressure) in the exhaust gas by the action of the oxygen pump, as described above. In FIG. 1, reference numeral 30 denotes an electronic control unit (EC) of the engine 1.
U). In this embodiment, the ECU 30 includes a RAM, an R
The microcomputer is a microcomputer having a known configuration including an OM and a CPU, and performs a determination operation for determining whether or not a failure has occurred in an intake oxygen concentration sensor 31 described later. The ECU 30 performs basic control such as ignition timing control and air-fuel ratio control of the engine 1,
The opening and closing of the purge control valve 41 and the EGR control valve 51 are controlled to perform purge of the evaporated fuel and EGR.

【0032】更に、ECU30はパージ実行時に吸気酸
素濃度センサ31出力に基いて、吸気中の燃料ベーパー
量を算出し、この燃料ベーパー量に基づいて各気筒の燃
料噴射弁111から114の燃料噴射量を補正する燃料
ベーパー補正を行う。上記各制御を行うため、ECU3
0の入力ポートには、空燃比センサ29a、29bから
排気空燃比を表す信号と、吸気酸素濃度センサ31から
吸気中の酸素濃度を表す信号が、また、機関吸気マニホ
ルドに設けられた吸気圧センサ33から機関の吸気管圧
力に対応する信号が、それぞれ入力されている。
Further, the ECU 30 calculates the amount of fuel vapor during intake based on the output of the intake oxygen concentration sensor 31 at the time of purging, and based on the amount of fuel vapor, the fuel injection amount of the fuel injection valves 111 to 114 of each cylinder. Is performed to correct the fuel vapor. To perform each of the above controls, the ECU 3
A signal representing the exhaust air-fuel ratio from the air-fuel ratio sensors 29a and 29b and a signal representing the oxygen concentration in the intake air from the intake oxygen concentration sensor 31 are provided at an input port of 0, and an intake pressure sensor provided in the engine intake manifold. Signals corresponding to the intake pipe pressure of the engine are input from 33 respectively.

【0033】ECU30の出力ポートは、各気筒への燃
料噴射量及び燃料噴射時期を制御するために、図示しな
い燃料噴射回路を介して各気筒の燃料噴射弁111から
114に接続されている他、スロットル弁15のアクチ
ュエータ15bに図示しない駆動回路を介して接続され
スロットル弁15の開度を制御している。また、ECU
30はパージ制御弁41とEGR制御弁51のそれぞれ
のアクチュエータに図示しない駆動回路を介して接続さ
れパージ制御弁41とEGR制御弁51との開度を制御
して、蒸発燃料のパージ及びEGRを行う。
The output port of the ECU 30 is connected to the fuel injection valves 111 to 114 of each cylinder via a fuel injection circuit (not shown) for controlling the amount and timing of fuel injection to each cylinder. The throttle valve 15 is connected to an actuator 15b of the throttle valve 15 via a drive circuit (not shown) to control the opening of the throttle valve 15. Also, ECU
Numeral 30 is connected to respective actuators of the purge control valve 41 and the EGR control valve 51 via a drive circuit (not shown) to control the opening degree of the purge control valve 41 and the EGR control valve 51 to perform the purge of the evaporated fuel and the EGR. Do.

【0034】本実施形態では、吸気酸素濃度センサは蒸
発燃料パージ時の機関燃料噴射量とEGR量の制御に使
用される。すなわち、本実施形態では、ECU30は機
関1をリッチ空燃比からリーン空燃比までの広い空燃比
範囲で運転するが、例えば、機関1がリッチ空燃比また
は理論空燃比で運転される場合には、機関燃料噴射量
は、吸気圧力PMと回転数NEとから算出される機関吸
入空気量と機関の目標空燃比とに基いて算出されるとと
もに、更に排気空燃比センサ29a、29b出力に基く
フィードバック制御により補正される。
In this embodiment, the intake oxygen concentration sensor is used for controlling the engine fuel injection amount and the EGR amount at the time of evaporative fuel purging. That is, in the present embodiment, the ECU 30 operates the engine 1 in a wide air-fuel ratio range from a rich air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio. For example, when the engine 1 is operated at a rich air-fuel ratio or a stoichiometric air-fuel ratio, The engine fuel injection amount is calculated based on the engine intake air amount calculated from the intake pressure PM and the rotational speed NE and the target air-fuel ratio of the engine, and furthermore, feedback control based on the outputs of the exhaust air-fuel ratio sensors 29a and 29b. Is corrected by

【0035】機関の吸入空気量GAは、機関の吸気圧力
と機関回転数とにより定まり、吸気圧力PMと機関回転
数NEとを計測することにより吸入空気量GAを算出す
ることができる。また、吸入空気量GAが定まれば、機
関の運転空燃比を目標空燃比に一致させるために必要な
燃料噴射量(基本燃料噴射量)GFBは、GFB=GA/
RTとして算出することができる。本実施形態では、機
関が理論空燃比以外の空燃比で運転される場合の基本燃
料噴射量GFBの値は、目標空燃比RTと吸気圧力P
M、機関回転数NEとを用いた数値マップの形でECU
30のROMに格納されている。
The intake air amount GA of the engine is determined by the intake pressure of the engine and the engine speed, and the intake air amount GA can be calculated by measuring the intake pressure PM and the engine speed NE. Further, when the intake air amount GA is determined, the fuel injection amount (basic fuel injection amount) GFB required to make the operating air-fuel ratio of the engine coincide with the target air-fuel ratio is GFB = GA /
It can be calculated as RT. In the present embodiment, when the engine is operated at an air-fuel ratio other than the stoichiometric air-fuel ratio, the value of the basic fuel injection amount GFB is the target air-fuel ratio RT and the intake pressure P
ECU in the form of a numerical map using M and engine speed NE
30 are stored in the ROM.

【0036】また、実際の機関燃料噴射量GFは、上記
基本燃料噴射量GFBを用いて以下のように算出され
る。 GF=GFB×EFKG×FAF……(1) ここで、FAFは排気空燃比センサ29a、29bで検
出された排気空燃比に基いて算出される機関空燃比を目
標空燃比に正確に一致させるための補正係数であり、空
燃比フィードバック補正係数と称する。空燃比フィード
バック補正係数は、例えば、目標空燃比と排気空燃比セ
ンサ29a、29bで検出した排気空燃比との偏差に基
く比例、積分、微分(PID)制御により算出される。
また、EFKGは空燃比制御系統のセンサ検出誤差や燃
料噴射弁111から114の燃料噴射誤差を補正するた
めの学習補正係数である。なお、本実施形態では、空燃
比フィードバック補正係数FAFと学習補正係数EFK
Gの算出方法は、公知のいかなる方法をも使用すること
が可能であるため、算出方法についての詳細な説明は省
略する。
The actual engine fuel injection amount GF is calculated as follows using the basic fuel injection amount GFB. GF = GFB × EFKG × FAF (1) Here, the FAF is used to make the engine air-fuel ratio calculated based on the exhaust air-fuel ratio detected by the exhaust air-fuel ratio sensors 29a and 29b exactly coincide with the target air-fuel ratio. And is referred to as an air-fuel ratio feedback correction coefficient. The air-fuel ratio feedback correction coefficient is calculated by, for example, proportional, integral, and differential (PID) control based on the deviation between the target air-fuel ratio and the exhaust air-fuel ratio detected by the exhaust air-fuel ratio sensors 29a and 29b.
EFKG is a learning correction coefficient for correcting a sensor detection error of the air-fuel ratio control system and a fuel injection error of the fuel injection valves 111 to 114. In the present embodiment, the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF and the learning correction coefficient EFK
As a method for calculating G, any known method can be used, and a detailed description of the calculation method will be omitted.

【0037】次に、蒸発燃料パージ実施中の燃料噴射量
補正について説明する。蒸発燃料のパージが実施された
場合には、燃料噴射により機関に供給される燃料に加え
て、パージされた燃料が燃料ベーパーの形で機関に供給
されるようになる。このため、前述の(1)式で算出され
た燃料量GFを機関に供給したのでは燃料ベーパー分だ
け燃料が過剰となり、目標空燃比を維持することができ
なくなる。そこで、本実施形態では、吸気通路に配置し
た吸気酸素濃度センサ31の出力に基いて、燃料ベーパ
ー分だけ燃料噴射量GFを減量補正することにより、蒸
発燃料パージにより空燃比制御が影響を受けることを防
止している。
Next, the correction of the fuel injection amount during the execution of the evaporated fuel purge will be described. When the purge of the evaporated fuel is performed, the purged fuel is supplied to the engine in the form of a fuel vapor in addition to the fuel supplied to the engine by the fuel injection. Therefore, if the fuel amount GF calculated by the above equation (1) is supplied to the engine, the fuel becomes excessive by the amount of the fuel vapor, and the target air-fuel ratio cannot be maintained. Thus, in the present embodiment, the air-fuel ratio control is affected by the evaporative fuel purge by reducing the fuel injection amount GF by the fuel vapor based on the output of the intake oxygen concentration sensor 31 disposed in the intake passage. Has been prevented.

【0038】本実施形態では、吸気酸素濃度センサ31
の出力に基いて算出するセンサ出力比αに基づいて上記
の燃料ベーパー量補正を行う。センサ出力比αは、パー
ジを実行していないときの吸気酸素濃度センサ31出
力、すなわちパージを実行していないときの吸気酸素濃
度R0とパージ実行中の酸素濃度センサ31出力(パー
ジ実行中の吸気酸素濃度)RPとの比、すなわち、α=
RP/R0として与えられる。
In this embodiment, the intake oxygen concentration sensor 31
The above-described fuel vapor amount correction is performed based on the sensor output ratio α calculated based on the output of the above. The sensor output ratio α is the output of the intake oxygen concentration sensor 31 when the purge is not executed, that is, the output of the intake oxygen concentration R0 when the purge is not executed and the output of the oxygen concentration sensor 31 during the purge execution (the intake air during the purge execution). Oxygen concentration) RP, that is, α =
Given as RP / R0.

【0039】吸気中に燃料ベーパがあると、吸気中の酸
素はセンサ31上で燃料ベーパと反応して消費される。
このため、センサ31上では燃料ベーパーとの反応に消
費されただけ酸素濃度が低下してセンサ出力はRPとな
る。すなわち、吸気中の酸素のうちR0×(1−α)に
相当する量の酸素が燃料ベーパーとの反応により消費さ
れる。従って、機関の目標空燃比が理論空燃比(空気過
剰率λ=1)である場合には、吸気中の酸素のうち、燃
料噴射により供給される燃焼に使用可能な酸素の割合は
R0×αとなる。このため、機関の運転空燃比を理論空
燃比に維持するためには、パージを実行していない場合
の燃料噴射量に対して燃焼に使用可能な酸素の割合が減
った分だけ燃料噴射量を削減すればパージを実行してい
ないときと同一の空燃比を維持可能である。従って、こ
の場合には、燃料噴射量をα倍(α≦1)に減量すれば
ベーパーのない場合と同一の空燃比を維持することがで
きる。
When fuel vapor is present in the intake air, the oxygen in the intake reacts with the fuel vapor on the sensor 31 and is consumed.
Therefore, on the sensor 31, the oxygen concentration is reduced by the amount consumed for the reaction with the fuel vapor, and the sensor output becomes RP. That is, of the oxygen in the intake air, an amount of oxygen corresponding to R0 × (1−α) is consumed by the reaction with the fuel vapor. Therefore, when the target air-fuel ratio of the engine is the stoichiometric air-fuel ratio (excess air ratio λ = 1), the ratio of the oxygen available for combustion supplied by the fuel injection to the oxygen in the intake air is R0 × α. Becomes For this reason, in order to maintain the operating air-fuel ratio of the engine at the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel injection amount is reduced by the amount that the ratio of oxygen available for combustion is reduced with respect to the fuel injection amount when purging is not performed. If it is reduced, it is possible to maintain the same air-fuel ratio as when no purging is performed. Therefore, in this case, if the fuel injection amount is reduced by α times (α ≦ 1), it is possible to maintain the same air-fuel ratio as when there is no vapor.

【0040】すなわち、本実施形態では、ECU30は
目標空燃比が理論空燃比である場合の燃料噴射弁からの
実際の燃料噴射量GFTAを、(1)式で算出したGF
にセンサ出力比αを乗じた値として算出する。 すなわち、GFTA=GF×α=GFB×α×EFKG×FAF……(2) これにより、蒸発燃料パージ実行時にも燃料噴射量は正
確に目標空燃比を得ることができる値に制御されるよう
になる。上記は、目標空燃比が理論空燃比で有る場合に
ついて説明したが、目標空燃比がリーン空燃比またはリ
ッチ空燃比の場合にも吸気酸素濃度センサ31の出力に
基づいて吸気中の燃料ベーパ量を算出して同様な燃料噴
射量補正を行うことにより、パージ実行時にも正確に目
標空燃比を維持することが可能となる。
That is, in the present embodiment, the ECU 30 calculates the actual fuel injection amount GFTA from the fuel injection valve when the target air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio by the GF calculated by the equation (1).
Is multiplied by the sensor output ratio α. That is, GFTA = GF × α = GFB × α × EFKG × FAF (2) As a result, the fuel injection amount is controlled to a value that can accurately obtain the target air-fuel ratio even during execution of the evaporative fuel purge. Become. In the above description, the case where the target air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio has been described. However, even when the target air-fuel ratio is the lean air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the fuel vapor amount during intake based on the output of the intake oxygen concentration sensor 31 is determined. By performing the calculation and performing the same fuel injection amount correction, the target air-fuel ratio can be accurately maintained even when the purge is performed.

【0041】また、EGR実行時にはECU30は吸気
酸素濃度センサ31で検出した酸素濃度が運転状態に応
じた予め定めた値になるようにEGR弁51の開度をフ
ィードバック制御する。これにより、EGR弁51を通
って吸気通路10に環流される環流排気(EGR)流量
は常に機関運転状態に応じた最適な量に制御されるよう
になる。上述のように、吸気酸素濃度センサ31は機関
空燃比制御に重要な役割を果しているため、センサ31
に故障が生じると機関空燃比の乱れによる機関性能の悪
化やエミッションの悪化が生じるおそれがある。このた
め、本実施形態では以下に説明する方法により、吸気酸
素濃度センサ31の故障の有無を判定しセンサ故障を早
期に検出するようにしている。
When performing EGR, the ECU 30 performs feedback control of the opening of the EGR valve 51 so that the oxygen concentration detected by the intake oxygen concentration sensor 31 becomes a predetermined value corresponding to the operating state. As a result, the flow rate of the recirculated exhaust gas (EGR) recirculated to the intake passage 10 through the EGR valve 51 is always controlled to an optimal amount according to the engine operating state. As described above, the intake oxygen concentration sensor 31 plays an important role in engine air-fuel ratio control.
If a failure occurs in the engine, there is a possibility that engine performance and emission may be deteriorated due to disturbance of the engine air-fuel ratio. Therefore, in the present embodiment, the presence or absence of a failure in the intake oxygen concentration sensor 31 is determined by the method described below, and the sensor failure is detected early.

【0042】以下、本発明の吸気酸素濃度センサの故障
判定原理について説明する。図2は、一般的な酸素濃度
センサで標準空気(酸素濃度21パーセント)を計測し
た場合の圧力とセンサ出力との変化を示す図である。前
述したように、酸素濃度センサ出力RPは空気中の酸素
の分圧に比例して変化するため、酸素濃度が一定の場合
でも酸素濃度センサ出力も圧力に比例して変化する。す
なわち、図2に示すように、センサ出力RPを縦軸に、
検出対象の気体(空気)圧力PMを横軸にとると、セン
サ出力と圧力との関係(出力特性)は原点(RP=0、
PM=0)を通る直線となる。
Hereinafter, the principle of the failure determination of the intake oxygen concentration sensor according to the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram showing changes in pressure and sensor output when standard air (oxygen concentration 21%) is measured by a general oxygen concentration sensor. As described above, since the oxygen concentration sensor output RP changes in proportion to the partial pressure of oxygen in the air, even when the oxygen concentration is constant, the oxygen concentration sensor output also changes in proportion to the pressure. That is, as shown in FIG. 2, the vertical axis represents the sensor output RP,
When the gas (air) pressure PM to be detected is plotted on the horizontal axis, the relationship between sensor output and pressure (output characteristic) is the origin (RP = 0,
PM = 0).

【0043】図2において、Sで示した直線は基準特性
を示す。基準特性Sはセンサ出力に全く誤差のない理想
的な場合の圧力に対するセンサ出力特性である。しか
し、前述したように実際には酸素濃度センサが正常であ
れば、その出力特性は原点を通る直線となるものの、酸
素濃度センサ出力は完全に基準特性に一致することはま
れであり、製品毎のばらつきにより出力特性の傾きも製
品毎に異なっている。実際に使用する酸素濃度センサで
は、出力特性の製品毎のばらつきは基準特性に対して所
定の公差αの範囲内にあるもののみが使用される。図2
に示すように、公差αは、大気圧において標準状態の空
気(酸素濃度21パーセント)を計測した場合のセンサ
出力RPの基準特性における出力RSに対するずれの比
率で示してある。すなわち、実際に使用される酸素濃度
センサの大気圧における標準大気を計測した場合の出力
RPは、常にRS×(1−α)<RP<RS×(1+
α)の範囲になっている。ここで、センサのばらつきの
公差αは酸素濃度センサを使用した場合に空燃比制御、
EGR制御などに生じる影響が許容範囲内となる最大値
に設定されている。つまり、実際のセンサ出力特性の傾
きは基準特性の(1+α)倍以下、かつ(1−α)倍以
上の範囲になるように設定されている。
In FIG. 2, the straight line indicated by S indicates the reference characteristic. The reference characteristic S is a sensor output characteristic with respect to pressure in an ideal case where there is no error in the sensor output. However, as described above, if the oxygen concentration sensor is actually normal, its output characteristic is a straight line passing through the origin, but the output of the oxygen concentration sensor rarely completely matches the reference characteristic. And the slope of the output characteristics differs from product to product. In the oxygen concentration sensor actually used, only the variation of the output characteristic of each product within a predetermined tolerance α with respect to the reference characteristic is used. FIG.
, The tolerance α is indicated by the ratio of the deviation of the sensor output RP to the output RS in the reference characteristic when air in a standard state (oxygen concentration 21%) is measured at atmospheric pressure. That is, the output RP of the oxygen concentration sensor actually used when measuring the standard atmosphere at atmospheric pressure is always RS × (1−α) <RP <RS × (1+
α). Here, the tolerance α of the variation of the sensor is the air-fuel ratio control when the oxygen concentration sensor is used,
The maximum value is set so that the influence that occurs in the EGR control or the like is within an allowable range. That is, the slope of the actual sensor output characteristic is set to be in a range of (1 + α) times or less and (1-α) times or more of the reference characteristic.

【0044】このため、酸素濃度センサ出力は製品毎に
公差内でばらつくことになるが、実際の制御では、各セ
ンサの出力特性を補正して基準特性に合致させる操作を
行い、補正後のセンサ出力を使用して制御を行うように
している。この補正は、例えば予め、基準特性における
大気圧標準状態の出力RSと大気圧標準状態の空気を測
定したときの各センサの出力RP0との比を求めてお
き、この比を各センサ出力に対して乗ずることにより行
われる。
For this reason, the output of the oxygen concentration sensor varies within the tolerance for each product, but in actual control, an operation is performed to correct the output characteristics of each sensor to match the reference characteristics, and the corrected sensor is operated. Control is performed using the output. For this correction, for example, the ratio between the output RS of the atmospheric pressure standard state in the reference characteristic and the output RP 0 of each sensor when measuring the air in the atmospheric pressure standard state is obtained in advance, and this ratio is used as the output of each sensor. This is done by multiplying them.

【0045】すなわち、酸素濃度センサ出力特性は常に
直線となり、センサが正常であれば出力特性の直線は原
点を通るため、図2に示すように、あるセンサの出力特
性において大気圧における出力がRP0であった場合に
は、そのセンサの出力RPの代りにRP×RS/RP0
を使用することにより、補正後の出力は基準特性(図
2、特性S)に一致するようになる。このため、上記補
正後の出力特性を用いて各制御を行っている限り、セン
サ製品毎の公差内での出力特性のばらつきは制御上まっ
たく問題とならない。
That is, the output characteristic of the oxygen concentration sensor always becomes a straight line, and if the sensor is normal, the straight line of the output characteristic passes through the origin. As shown in FIG. If it is 0 , instead of the output RP of the sensor, RP × RS / RP 0
Is used, the output after correction matches the reference characteristic (characteristic S in FIG. 2). For this reason, as long as each control is performed using the corrected output characteristics, the variation in the output characteristics within the tolerance of each sensor product does not pose any problem in control.

【0046】本実施形態では、上記補正後の酸素濃度セ
ンサ出力の圧力変化に対する変化特性、すなわち、補正
後のセンサ出力の図2の出力特性に基づいてセンサの故
障の有無を判定する。すなわち、上記補正後のセンサ出
力の圧力に対する変化は、補正により図2にSで示した
基準特性に一致しているはずである。このため、補正後
のセンサ出力特性が基準出力特性からある程度以上ずれ
ている場合にはセンサが故障したと判定することができ
る。
In this embodiment, the presence or absence of a sensor failure is determined based on the change characteristic of the corrected oxygen concentration sensor output with respect to the pressure change, that is, the output characteristic of the corrected sensor output in FIG. That is, the change in the sensor output with respect to the pressure after the correction should match the reference characteristic shown by S in FIG. 2 by the correction. Therefore, if the corrected sensor output characteristic deviates from the reference output characteristic by a certain degree or more, it can be determined that the sensor has failed.

【0047】次に、本実施形態の吸気酸素濃度センサの
故障判定方法について具体的に説明するが、以下の説明
では特に説明のない限り「酸素濃度センサ出力」及び
「センサの出力特性」という場合には、それぞれ上記製
品毎のばらつき補正後の出力とこの補正後出力の圧力に
対する変化特性を意味するものとする。図3は、本実施
形態の吸気酸素濃度センサの故障判定方法を説明する図
である。図3において、縦軸はセンサ出力RPを、横軸
は吸気圧力PMをそれぞれ表している。今、機関運転中
の吸気圧力PMがPHのときの吸気酸素濃度センサ出力
がRPH、吸気圧力がPL(PH>PL)のときのセン
サ出力がRPLであったとする。今、図3の座標(P
L,RPL)で表される点をL、座標(PH,RPH)
で表される点をHと呼ぶ。
Next, the method of determining a failure of the intake oxygen concentration sensor of the present embodiment will be described in detail. In the following description, unless otherwise specified, the "oxygen concentration sensor output" and the "sensor output characteristic" are used. Means the output after the variation correction for each product and the change characteristic of the corrected output with respect to the pressure. FIG. 3 is a diagram illustrating a method for determining a failure of the intake oxygen concentration sensor according to the present embodiment. 3, the vertical axis represents the sensor output RP, and the horizontal axis represents the intake pressure PM. Now, it is assumed that the output of the intake oxygen concentration sensor when the intake pressure PM during engine operation is PH is RPH, and the sensor output when the intake pressure is PL (PH> PL) is RPL. Now, the coordinates (P
L is a point represented by L, RPL, and coordinates are (PH, RPH)
The point represented by is called H.

【0048】この場合、センサが正常であればセンサ出
力と吸気圧力とは原点(PM=0、RP=0)を通る直
線上にあるため、例えばセンサ出力と圧力との関係は、
原点と点(PL,RPL)とを結ぶ直線(図3、直線
I)になるはずである。この場合、出力特性の傾きKL
は、KL=RPL/PLとなる。一方、実際に計測を行
った2点、すなわち点Hと点Lとを結ぶ直線(図3、直
線II)の傾きKHLは、KHL=(RPH−RPL)
/(PH−PL)となる。
In this case, if the sensor is normal, the sensor output and the intake pressure are on a straight line passing through the origin (PM = 0, RP = 0).
It should be a straight line (straight line I in FIG. 3) connecting the origin and the points (PL, RPL). In this case, the slope KL of the output characteristic
Is KL = RPL / PL. On the other hand, the slope KHL of the two points actually measured, that is, the straight line (the straight line II in FIG. 3) connecting the point H and the point L is KHL = (RPH-RPL)
/ (PH-PL).

【0049】従って、センサが正常である場合には、K
HL=KLとなり、KHLとKLとの比、KHL/KL
の値は1になる。一方、センサが故障している場合に
は、センサ出力特性は原点を通る直線とはならないた
め、KHLの値はKLとは等しくならない。また、この
ときの傾きKHLとKLとの比、KHL/KLの値は1
から離れるほど実際のセンサ出力特性が原点を通る直線
からのずれが大きいことを意味している。
Therefore, if the sensor is normal, K
HL = KL, the ratio between KHL and KL, KHL / KL
Becomes 1. On the other hand, when the sensor is out of order, the value of KHL is not equal to KL because the sensor output characteristic does not become a straight line passing through the origin. At this time, the ratio between the slopes KHL and KL and the value of KHL / KL are 1
Means that the actual sensor output characteristics deviate from a straight line passing through the origin as the distance from the line increases.

【0050】本実施形態では、この傾きKHLとKLと
の比KHL/KLをセンサ出力特性を表す特性値として
使用し、この特性値が上限値(1+α)以上であると
き、又は下限値(1−β)以下であるときにセンサが故
障したと判定するようにしている。ここで、αは前述し
たセンサの製品毎のばらつきの公差(α>0)であり、
βはαより大きい正の値(β>α>0)に設定されてい
る。まず、センサを正常と判定するための特性値KHL
/KLの上限値を製品ばらつきの公差に等しく設定した
理由について説明する。
In this embodiment, the ratio KHL / KL between the slopes KHL and KL is used as a characteristic value representing the sensor output characteristic. When this characteristic value is equal to or more than the upper limit value (1 + α), or when the lower limit value (1 -Β) When it is less than or equal to, it is determined that the sensor has failed. Here, α is the tolerance (α> 0) of the variation of the sensor described above for each product,
β is set to a positive value larger than α (β>α> 0). First, a characteristic value KHL for determining that the sensor is normal
The reason why the upper limit value of / KL is set equal to the tolerance of the product variation will be described.

【0051】特性値KHL/KLの値が1より大きくな
り上限値が問題となるのは、実際のセンサ出力特性の傾
き、すなわちKHLが基準となる出力特性の傾きKLよ
り大きくなる場合である。すなわち、図3において、基
準となる出力特性を原点と点Lとを結んだ直線と考える
と、点Hと点Lとを結ぶ実際のセンサ出力特性が図3に
直線IIで示すようになった場合である。実際の機関に
おいては吸気の酸素濃度は蒸発燃料のパージやEGRの
実施、あるいはPCVバルブの開弁によるクランクケー
ス放出ガスの吸気通路への導入などにより大気の酸素濃
度以下になることはあるが、酸素濃度が標準大気以上に
なることはない。このため実際のセンサ出力特性の傾き
KHLが基準となる出力特性の傾きKLに対してどの程
度まで増大しても制御上許容できるかの判断は、蒸発燃
料のパージやEGRの実施により実際に吸気酸素濃度が
低下した場合を考慮する必要はなく、センサ出力が最大
になる標準大気の場合についてのみ考えれば正常なセン
サが故障判定されることはない。また、前述したよう
に、センサ出力のばらつきの公差αは、標準大気におけ
る測定結果に基づいて、ばらつきによる制御への影響が
許容できる範囲で最大の値に設定されている。言換えれ
ば、実際のセンサ出力特性の傾き(KHL)が基準とな
る出力特性の傾き(KL)の(1+α)倍以上になって
いなければ、センサ出力のずれは許容範囲内である。
The characteristic value KHL / KL becomes larger than 1 and the upper limit becomes a problem when the slope of the actual sensor output characteristic, that is, KHL, becomes larger than the reference output characteristic slope KL. That is, assuming that the reference output characteristic in FIG. 3 is a straight line connecting the origin and the point L, the actual sensor output characteristic connecting the point H and the point L is shown by a straight line II in FIG. Is the case. In an actual engine, the oxygen concentration in the intake air may be lower than the oxygen concentration in the atmosphere due to the purging of evaporated fuel, the execution of EGR, or the introduction of crankcase exhaust gas into the intake passage by opening the PCV valve. Oxygen concentration never exceeds standard atmosphere. For this reason, it is determined whether or not the degree of increase of the actual slope KHL of the sensor output characteristic with respect to the reference slope KL of the output characteristic can be tolerated in control, by actually purging the evaporated fuel or performing EGR. It is not necessary to consider the case where the oxygen concentration has decreased, and if only the case of the standard atmosphere where the sensor output is maximized is considered, the failure of a normal sensor is not determined. Further, as described above, the tolerance α of the variation of the sensor output is set to a maximum value within a range in which the influence of the variation on the control is allowable, based on the measurement result in the standard atmosphere. In other words, unless the actual gradient (KHL) of the sensor output characteristic is equal to or more than (1 + α) times the gradient (KL) of the reference output characteristic, the deviation of the sensor output is within the allowable range.

【0052】一方、出力特性値KHL/KLの値は、実
際のセンサ出力特性の傾きが基準出力特性の何倍になっ
ているかを表す数値である。このため、出力特性の値の
上限値を(1+α)に設定すれば、出力特性値KHL/
KLの値が上限値より小さい場合にはセンサの出力特性
が基準特性からずれていた場合でも制御上は正常と見な
すことができる。このため、本実施形態では出力特性値
の正常判定の上限値を製品毎のばらつきの公差αを用い
て、(1+α)に設定しているのである。なお、前述し
たように、本実施形態では判定に使用するセンサ出力と
出力特性とは既にばらつきを補正したものを使用してい
る。従って、本実施形態では故障判定の上限値をばらつ
きの公差αに等しく設定しているが、上記判定は個々の
センサの出力の(正常な範囲での)ばらつきを判定して
いるものではなく、単に「制御に影響を与えない」範囲
という基本的な思想が一致したため、上限値として公差
αと等しい値になっているものである。
On the other hand, the value of the output characteristic value KHL / KL is a numerical value indicating how many times the slope of the actual sensor output characteristic is larger than the reference output characteristic. Therefore, if the upper limit of the output characteristic value is set to (1 + α), the output characteristic value KHL /
When the value of KL is smaller than the upper limit, control can be regarded as normal even if the output characteristics of the sensor deviate from the reference characteristics. For this reason, in the present embodiment, the upper limit value of the normal judgment of the output characteristic value is set to (1 + α) using the tolerance α of the variation for each product. As described above, in the present embodiment, a sensor output and an output characteristic used for determination have already been corrected for variations. Therefore, in the present embodiment, the upper limit value of the failure determination is set to be equal to the variation tolerance α, but the above determination does not determine the variation (in a normal range) of the output of each sensor. Since the basic idea of the "range that does not affect the control" simply coincides, the upper limit value is a value equal to the tolerance α.

【0053】上述のように、センサの正常判定の上限値
を設定する場合には、吸気酸素濃度が大気に等しい場合
についてのみ考えれば足りる。しかし、正常判定の下限
値を設定する場合には蒸発燃料のパージやEGRの実施
を考慮する必要がある。すなわち、蒸発燃料のパージや
EGRが実施されている場合には吸気酸素濃度は実際に
大気より低下する。このため、正常なセンサであっても
蒸発燃料パージやEGRの実行時には出力が低下し、基
準となる出力特性の傾きそのものが小さくなっている。
このため、単に下限値を上限値と同じくばらつきの公差
αに等しく設定して、センサ出力特性の傾きが基準出力
特性の傾きの(1−α)倍以下になったときにセンサが
故障したと判定したのでは、正常なセンサが故障判定さ
れてしまう場合がある。
As described above, when setting the upper limit of the normality determination of the sensor, it is sufficient to consider only the case where the intake oxygen concentration is equal to the atmosphere. However, when setting the lower limit of the normality determination, it is necessary to consider the purging of fuel vapor and the execution of EGR. That is, when the purge of the fuel vapor or the EGR is being performed, the intake oxygen concentration is actually lower than that of the atmosphere. For this reason, even when the sensor is normal, the output decreases when the evaporative fuel purge or the EGR is executed, and the slope of the reference output characteristic itself decreases.
For this reason, simply setting the lower limit equal to the variation tolerance α as in the case of the upper limit, the sensor fails when the slope of the sensor output characteristic becomes (1−α) times or less the slope of the reference output characteristic. If the determination is made, the normal sensor may be determined to be faulty.

【0054】そこで、本実施形態では、蒸発燃料のパー
ジやEGR実行中にセンサの故障有無の判定を行った場
合にも誤判定を生じないように、下限値にはαより大き
い値βを使用し、センサ出力特性の傾きが基準出力特性
の傾きの(1−β)倍以下になったときにセンサが故障
したと判定するようにしている。ここでβの値は、蒸発
燃料パージやEGRの実施により吸気酸素濃度が最も低
下した場合の正常なセンサの出力特性を基準として、更
に公差αに相当する出力のずれが生じた場合の値に相当
する。このように、使用中のセンサ出力特性の基準特性
からのずれを表す出力特性値(KHL/KL)を算出
し、この特性値を上記により設定した上限値及び下限値
と比較することにより、蒸発燃料パージやEGRの実施
の有無にかかわらずセンサ故障の有無を判定することが
可能となり、センサ故障の有無の判定を実施可能な機会
が増大するため、早期にセンサの故障を検出することが
可能となる。
Therefore, in the present embodiment, a value β larger than α is used as the lower limit value so as not to cause an erroneous determination even when the presence or absence of a sensor failure is determined during the purge of the evaporated fuel or during the execution of EGR. When the slope of the sensor output characteristic is equal to or less than (1−β) times the slope of the reference output characteristic, it is determined that the sensor has failed. Here, the value of β is a value in the case where an output deviation corresponding to the tolerance α further occurs based on the output characteristic of a normal sensor when the intake oxygen concentration is the lowest due to the execution of the evaporated fuel purge or the EGR. Equivalent to. As described above, the output characteristic value (KHL / KL) representing the deviation of the output characteristic of the sensor during use from the reference characteristic is calculated, and the characteristic value is compared with the upper limit value and the lower limit value set as described above, thereby evaporating. It is possible to determine the presence or absence of a sensor failure irrespective of whether fuel purge or EGR is performed, and the chances of performing the determination of the presence or absence of a sensor failure are increased, enabling early detection of sensor failure Becomes

【0055】次に、実際の機関運転時におけるセンサ故
障検出操作について説明する。本実施形態では、ECU
30は機関の運転中吸気圧力が予め定めた圧力PAより
高い圧力になったときに吸気圧力PHとそのときの吸気
酸素濃度センサ31出力RPH(図3、点H)を読みと
り、吸気圧力が予め定めた圧力PBより低い圧力になっ
たときに吸気圧力PLとそのときの吸気酸素濃度センサ
31出力RPL(図3、点L)を読みとる。ここで、圧
力PA、PBはセンサ出力特性の傾きKHLを算出する
際の精度を向上させるために、図3の点Hと点Lとの間
隔をある程度あけるための値であり、圧力PHとPLは
PH>PA、PL<PBの範囲であれば任意の圧力が使
用できる。
Next, the operation of detecting a sensor failure during actual engine operation will be described. In the present embodiment, the ECU
Reference numeral 30 reads the intake pressure PH and the output RPH (point H in FIG. 3) of the intake oxygen concentration sensor 31 when the intake pressure becomes higher than the predetermined pressure PA during operation of the engine. When the pressure becomes lower than the predetermined pressure PB, the intake pressure PL and the output RPL (point L in FIG. 3) of the intake oxygen concentration sensor 31 at that time are read. Here, the pressures PA and PB are values for keeping a certain distance between the point H and the point L in FIG. 3 in order to improve the accuracy in calculating the gradient KHL of the sensor output characteristic. Any pressure can be used as long as PH> PA and PL <PB.

【0056】上記PH、RPH及びPL、RPLを読込
んだ後、ECU30は前述の特性値KHL/KLを算出
するために点Hと点Lとの間での吸気酸素濃度センサ出
力の変化量(RPH−RPL)と吸気圧力の変化量(P
H−PL)を算出し、それぞれを点Lにおけるセンサ出
力RPLと吸気圧力PLとで除してセンサ出力の無次元
変化量ΔRPと吸気圧力の無次元変化量ΔPとを算出す
る。すなわち、 ΔRP=(RPH−RPL)/RPL、ΔP=(PH−
PL)/PL 出力特性値KHL/KLは、以下の式のように、ΔRP
/ΔPを算出することにより求められる。 ΔRP/ΔP=((RPH−RPL)/RPL)/((PH−PL)/PL) =((RPH−RPL)/(PH−PL))/(RPL/PL) =KHL/KL
After reading the above PH, RPH and PL, RPL, the ECU 30 calculates the change amount of the output of the intake oxygen concentration sensor between the point H and the point L in order to calculate the characteristic value KHL / KL. RPH-RPL) and the change in intake pressure (P
H-PL) is calculated, and each is divided by the sensor output RPL and the intake pressure PL at the point L to calculate the dimensionless change ΔRP in the sensor output and the dimensionless change ΔP in the intake pressure. That is, ΔRP = (RPH−RPL) / RPL, ΔP = (PH−
PL) / PL The output characteristic value KHL / KL is given by ΔRP
/ ΔP is calculated. ΔRP / ΔP = ((RPH-RPL) / RPL) / ((PH-PL) / PL) = ((RPH-RPL) / (PH-PL)) / (RPL / PL) = KHL / KL

【0057】本実施形態では、上記により算出した特性
値KHL/KLの値が上限値(1+α)以上または下限
値(1−β)以下になった場合にはセンサが故障したと
判定するようにしている。図4は、上記センサ故障判定
操作の実際を説明するフローチャートである。本操作
は、ECU30により一定時間毎に実行されるルーチン
として行われる。図4の操作では、まずステップ401
で現在吸気酸素濃度センサ31の故障判定実行条件が成
立しているか否かが判定される。本実施形態では、ステ
ップ401の判定実行条件は、吸気圧センサ33が正常
であること、及び吸気酸素濃度センサ31が活性化して
いること、とされる。吸気圧センサ33が正常か否かは
別途ECU30により実行される図示しない判定操作に
より、例えば機関始動前の吸気圧センサ33出力が大気
圧近傍になっているか否かにより判断される。また、吸
気酸素濃度センサ31が活性化しているか否かは、機関
始動後吸気酸素濃度センサが出力を発生しているか否か
により判断される。
In this embodiment, when the value of the characteristic value KHL / KL calculated above becomes equal to or more than the upper limit value (1 + α) or equal to or less than the lower limit value (1-β), it is determined that the sensor has failed. ing. FIG. 4 is a flowchart illustrating the actual operation of the sensor failure determination operation. This operation is performed as a routine executed by the ECU 30 at regular intervals. In the operation of FIG.
It is determined whether the condition for executing the failure determination of the intake oxygen concentration sensor 31 is satisfied at present. In the present embodiment, the determination execution conditions in step 401 are that the intake pressure sensor 33 is normal and that the intake oxygen concentration sensor 31 is activated. Whether the intake pressure sensor 33 is normal or not is determined by a determination operation (not shown) separately executed by the ECU 30, for example, based on whether or not the output of the intake pressure sensor 33 before the start of the engine is near the atmospheric pressure. Whether or not the intake oxygen concentration sensor 31 is activated is determined based on whether or not the intake oxygen concentration sensor has generated an output after the engine is started.

【0058】ステップ401で判定実行条件が成立して
いた場合には、次にステップ403で吸気圧センサ33
で検出した現在の吸気圧力PMが予め定めた値Aより高
いか否かを判定する。PM>Aであった場合、すなわち
高圧側(図3、点H)の計測が可能な吸気圧力であった
場合には、次にステップ405に進み、フラグXHの値
が1にセットされているか否かを判定する。フラグXH
は、高圧側での吸気圧力とセンサ出力との読込み(図3
における点Hでの計測)が完了しているか否かを表すフ
ラグであり、機関始動時にはXH=0にセットされ、始
動後点Hでの計測が終了するとステップ409でXH=
1にセットされる。
If the determination condition is satisfied in step 401, then in step 403 the intake pressure sensor 33
It is determined whether or not the current intake pressure PM detected in step is higher than a predetermined value A. If PM> A, that is, if the intake pressure allows measurement on the high pressure side (point H in FIG. 3), the process proceeds to step 405, and is the value of the flag XH set to 1? Determine whether or not. Flag XH
Is the reading of the intake pressure on the high pressure side and the sensor output (Fig. 3
XH = 0 is set at the start of the engine, and when the measurement at the point H after the start is completed, XH =
Set to 1.

【0059】ステップ405でXH≠1であった場合に
は、まだ高圧側での計測が終了していないため、ステッ
プ407で現在の吸気圧センサ33出力PMをPH、吸
気酸素濃度センサ31出力RPをRPHとして記憶し、
ステップ409では高圧側(図3、点H)での計測が終
了したことを示すためにフラグXHの値を1にセットす
る。一方、ステップ405でXH=1であった場合に
は、既に高圧側での計測が終了しているため、ステップ
407と409はスキップする。また、ステップ403
でPM≦Aであった場合には、現在の吸気圧力は高圧側
での計測を実施可能な圧力より低いため、ステップ41
1に進み、PM<Bであるか否か、すなわち吸気圧力が
低圧側(図3、点L)での計測を実施可能な圧力まで低
下しているか否かが判定される。そして、PM<Bであ
った場合にはステップ413から417を実行し、低圧
側での計測が完了していない場合には現在の吸気圧セン
サ33出力PMと吸気酸素濃度センサ31出力RPと
を、それぞれ低圧側の計測値PLとRPLとして記憶
し、低圧側での計測が完了したことを示すフラグXLの
値を1にセットする。
If XH ≠ 1 in step 405, the measurement on the high pressure side has not yet been completed, so in step 407 the current intake pressure sensor 33 output PM is set to PH and the intake oxygen concentration sensor 31 output RP Is stored as RPH,
In step 409, the value of the flag XH is set to 1 to indicate that the measurement on the high pressure side (point H in FIG. 3) has been completed. On the other hand, if XH = 1 in step 405, the measurement on the high pressure side has already been completed, so steps 407 and 409 are skipped. Step 403
If PM ≦ A, the current intake pressure is lower than the pressure at which measurement on the high pressure side can be performed.
The program proceeds to 1 to determine whether PM <B, that is, whether the intake pressure has decreased to a pressure at which measurement on the low pressure side (point L in FIG. 3) can be performed. If PM <B, steps 413 to 417 are executed, and if the measurement on the low pressure side has not been completed, the current intake pressure sensor 33 output PM and intake oxygen concentration sensor 31 output RP are compared. Are stored as the measurement values PL and RPL on the low pressure side, respectively, and the value of a flag XL indicating that the measurement on the low pressure side is completed is set to 1.

【0060】そして、次にステップ419では前述のフ
ラグXHとXLとの値の両方が1になっているか否かを
判定する。ここで、フラグXHとXLとのうち一方また
は両方が1にセットされていない場合には、高圧側(図
3、点H)と低圧側(図3、点L)との両方の計測が終
了していないため、ステップ421以下の判定操作は実
行せずに今回のルーチン実行を終了する。ステップ41
9でフラグXHとXLとの両方の値が1であった場合に
は、高圧側と低圧側との両方のデータ取得が完了してい
るため、ステップ421以下のセンサ故障判定操作が実
行される。
Then, in step 419, it is determined whether both the values of the flags XH and XL are set to "1". Here, if one or both of the flags XH and XL are not set to 1, the measurement on both the high pressure side (point H in FIG. 3) and the low pressure side (point L in FIG. 3) ends. Since the judgment has not been made, the execution of the current routine is terminated without executing the judgment operation of step 421 and subsequent steps. Step 41
If both the values of the flags XH and XL are 1 at 9, the data acquisition on both the high-pressure side and the low-pressure side has been completed, and the sensor failure determination operation of step 421 and subsequent steps is executed. .

【0061】すなわち、ステップ421では前述した吸
気圧力の無次元変化量ΔPが、高圧側と低圧側とで計測
した吸気圧力PHとPLとを用いて、ΔP=(PH−P
L)/PLとして算出され、吸気酸素濃度センサ出力の
無次元変化量ΔRPが、RPHとRPLとを用いて、Δ
RP=(RPH−RPL)/RPLとして算出され、ス
テップ423では出力特性値(ΔRP/ΔP)の値が上
限値(1+α)と下限値(1−β)との間にあるか否か
が判定される。また、出力特性値が上記上限値(1+
α)と下限値(1−β)の範囲内にある場合にはセンサ
は正常と判定され、ステップ425でセンサの状態を表
すフラグXFの値が0(正常)にセットされる。
That is, in step 421, the above-mentioned dimensionless change amount ΔP of the intake pressure is calculated by using the intake pressures PH and PL measured on the high pressure side and the low pressure side, and ΔP = (PH−P
L) / PL, and the dimensionless change amount ΔRP of the output of the intake oxygen concentration sensor is calculated by using RPH and RPL.
RP = (RPH-RPL) / RPL. In step 423, it is determined whether the value of the output characteristic value (ΔRP / ΔP) is between the upper limit value (1 + α) and the lower limit value (1-β). Is done. In addition, the output characteristic value is equal to the upper limit value (1+
If it is within the range between α) and the lower limit (1−β), the sensor is determined to be normal, and in step 425, the value of the flag XF indicating the state of the sensor is set to 0 (normal).

【0062】一方、ステップ423で特性値(ΔPR/
ΔP)の値が上限値(1+α)以上または、下限値(1
−β)以下であった場合には、ステップ427に進み、
フラグXFの値は1(故障)にセットされる。なお、フ
ラグXFの値が1にセットされると、別途ECUにより
実行される吸気酸素濃度センサ31出力に基づく前述し
た燃料噴射量補正とEGR制御の実行とは禁止されると
ともに、運転席近傍に設置された警告灯が点灯され、運
転者にセンサが故障したことが報知される。上述のよう
に、本実施形態では故障判定の際のセンサ出力特性値の
上限値と下限値とをそれぞれ適切な値に設定しているた
め、パージやEGR実行中にもセンサ故障の有無の判定
を行うことが可能となり、運転中にセンサ故障診断を実
施する機会が増大する。
On the other hand, in step 423, the characteristic value (ΔPR /
ΔP) is equal to or more than the upper limit (1 + α) or the lower limit (1
-Β) If it is less than or equal to the above, the process proceeds to step 427,
The value of the flag XF is set to 1 (failure). When the value of the flag XF is set to 1, the fuel injection amount correction and the EGR control based on the output of the intake oxygen concentration sensor 31 which are separately executed by the ECU are prohibited, and the vicinity of the driver's seat is closed. The installed warning light is turned on to notify the driver that the sensor has failed. As described above, in the present embodiment, the upper limit value and the lower limit value of the sensor output characteristic value at the time of failure determination are set to appropriate values. Can be performed, and the chance of performing the sensor failure diagnosis during operation increases.

【0063】次に、本発明のセンサ故障判定操作の第2
の実施形態について説明する。前述の実施形態では、セ
ンサ故障有無の判定値の下限値はパージやEGRの実行
の有無にかかわらず同一の値(1−β)に設定されてい
た。この下限値のβの値は、パージやEGRにより実際
に吸気酸素濃度が低下した場合を考慮してαより大きい
値に設定されている。しかし、実際にはパージやEGR
が実施されていないときに判定が実施された場合には、
逆に下限値が低すぎて故障の検出精度が低下する可能性
がある。
Next, the second operation of the sensor failure determination operation according to the present invention will be described.
An embodiment will be described. In the above-described embodiment, the lower limit of the determination value of the sensor failure presence or absence is set to the same value (1−β) regardless of whether the purge or the EGR is performed. The lower limit value β is set to a value larger than α in consideration of the case where the intake oxygen concentration actually decreases due to purge or EGR. However, in practice, purging and EGR
If the judgment is made when is not performed,
Conversely, the lower limit is too low, and the accuracy of failure detection may be reduced.

【0064】そこで、本実施形態では高圧側と低圧側と
でのセンサ出力と吸気圧とのデータ取得がパージやEG
R実行中に行われたか否かに基づいて判定の際の下限値
を変更するようにしている。すなわち、データ取得時に
パージやEGRが実行されていた場合には判定の際の下
限値は前述の実施形態と同じ(1−β)に設定するが、
データ取得がパージやEGRを実施していないときに行
われている場合には、下限値はセンサの製品毎のばらつ
き公差の下限値(1−α)に設定される。これにより、
パージやEGRが実行されていない場合には、より正確
にセンサ故障の有無の判定が行われるようになる。
Therefore, in this embodiment, the data acquisition of the sensor output and the intake pressure on the high pressure side and the low pressure side is performed by purging or EG.
The lower limit value at the time of the determination is changed based on whether or not the R is performed. That is, if purge or EGR has been performed at the time of data acquisition, the lower limit value for determination is set to the same (1-β) as in the above-described embodiment.
If the data acquisition is performed when purging or EGR is not performed, the lower limit is set to the lower limit (1-α) of the variation tolerance of each sensor product. This allows
When the purge and the EGR are not performed, the determination of the presence or absence of the sensor failure is performed more accurately.

【0065】図5、図6は本実施形態の実際の判定操作
を説明するフローチャートである。図5の操作は、EC
U30により一定時間毎に実行されるルーチンとして行
われる。図5において、ステップ501はセンサ故障判
定実行条件が成立しているか否かの判断を示す。ステッ
プ501の判定実行条件は、図4ステップ401のもの
と同一である。
FIGS. 5 and 6 are flow charts for explaining the actual judgment operation of this embodiment. The operation in FIG.
This is performed as a routine executed by the U30 at regular intervals. In FIG. 5, a step 501 indicates a determination as to whether or not a sensor failure determination execution condition is satisfied. The determination execution conditions in step 501 are the same as those in step 401 in FIG.

【0066】次に、ステップ503ではフラグPGの値
が1にセットされているか否かが判定される。フラグP
GはECU30により別途実行される操作により設定さ
れるフラグであり、現在パージまたはEGRなどの吸気
酸素濃度に影響を与える操作を実行中である場合には1
に、実行中でない場合には0にセットされる。ステップ
503でPG≠1である場合、すなわち現在パージまた
はEGRなどを実行中でない場合には、ステップ505
からステップ523(図6)で、2つの異なる吸気圧力
における酸素濃度センサ出力RPH、RPLとそのとき
の吸気圧力PH、PLを読込むとともに、これらのデー
タ取得が完了すると、無次元化したセンサ出力変化量Δ
RPと吸気圧力変化量ΔPとが算出される(ステップ5
23)。
Next, at step 503, it is determined whether or not the value of the flag PG is set to 1. Flag P
G is a flag that is set by an operation separately executed by the ECU 30, and is 1 if an operation that affects the intake oxygen concentration, such as purge or EGR, is currently being executed.
, And is set to 0 when not being executed. If PG ≠ 1 in step 503, that is, if purging or EGR is not currently being executed, step 505 is executed.
From step 523 (FIG. 6), the oxygen concentration sensor outputs RPH and RPL at two different intake pressures and the intake pressures PH and PL at that time are read, and when the data acquisition is completed, the dimensionless sensor output change Quantity Δ
RP and the intake pressure change amount ΔP are calculated (step 5).
23).

【0067】ステップ505から523は、図4ステッ
プ403から421と同一の操作であるが、ステップ5
05から523はパージ、EGRなどを実行していない
場合のみに実行される点が相違している。上記によりパ
ージ、EGRなどを実行していない状態におけるΔR
P、ΔPを算出後、図6ステップ525では、図4ステ
ップ423と同様にこれらの値に基づいて算出される出
力特性値ΔRP/ΔPの値を上限値及び下限値と比較す
ることにより、センサが故障しているか否かが判定され
る。ステップ525の判定では、上限値は図4ステップ
423と同じ(1+α)の値が使用されるが、下限値に
ついては図4ステップ423とは異なる値(1−α)が
使用される。
Steps 505 to 523 are the same operations as steps 403 to 421 in FIG.
05 to 523 are different only in that they are executed only when purging, EGR and the like are not executed. ΔR in the state where purging, EGR, etc. are not executed as described above
After calculating P and ΔP, in step 525 in FIG. 6, the output characteristic value ΔRP / ΔP calculated based on these values is compared with the upper limit value and the lower limit value in the same manner as in step 423 in FIG. It is determined whether or not is broken. In the determination in step 525, the upper limit value is the same value (1 + α) as in step 423 in FIG. 4, but the lower limit value is different from the value (1-α) in step 423 in FIG.

【0068】すなわち、ステップ525の判定に用いら
れるセンサ出力RPH、RPL及びPH、PLの値はパ
ージ、EGRなどの吸気酸素濃度に影響を与える操作を
実行していないときの値であり、実際の吸気酸素濃度は
標準大気に等しい値となっている。このため、下限値を
設定する際にはEGR、パージなどによる判定誤差を考
慮する必要はないため、上限値と同様にセンサ出力の製
品毎のばらつき公差αに基づいて下限値を設定してい
る。これにより、より正確なセンサ故障判定が可能とな
っている。
That is, the values of the sensor outputs RPH, RPL, PH, and PL used for the determination in step 525 are values when operations that affect the intake oxygen concentration, such as purge and EGR, are not performed. The intake oxygen concentration has a value equal to the standard atmosphere. For this reason, when setting the lower limit value, it is not necessary to consider a determination error due to EGR, purge, or the like. Therefore, the lower limit value is set based on the variation tolerance α of the sensor output for each product, similarly to the upper limit value. . This enables more accurate sensor failure determination.

【0069】一方、ステップ503でパージ、EGRな
どの吸気酸素濃度に影響を与える操作を実行中であった
場合には、ステップ531から549の操作が実行され
る。ステップ533から549の操作は実質的にステッ
プ505から523と同一の操作であるが、パージ、E
GRなどの吸気酸素濃度に影響を与える操作を実行中に
のみ行われる点が相違しており、取得したデータはステ
ップ505から523で取得したデータと区別するため
に、センサ出力はPRPH、PRPL、吸気圧力はPP
H、PPLの名前で記憶される。
On the other hand, when operations that affect the intake oxygen concentration, such as purge and EGR, are being performed in step 503, the operations of steps 531 to 549 are performed. The operations of Steps 533 to 549 are substantially the same as those of Steps 505 to 523, except that purge, E
The difference is that the operation is performed only during execution of an operation that affects the intake oxygen concentration such as GR, and in order to distinguish the acquired data from the data acquired in steps 505 to 523, the sensor output is PRPH, PRPL, Intake pressure is PP
H and PPL are stored.

【0070】また、XPH、XPLはそれぞれパージ中
の高圧側と低圧側のデータ取得が完了したか否かを表す
フラグで、ステップ505から523のフラグXH、X
Lと同様な機能を有している。図6ステップ547では
パージ、EGRなどの操作実行中の高圧側データPRP
H、PPH、及び低圧側データPRPL、PPLの両方
のデータの取得が完了しているか否かが判定され、完了
している場合にはステップ549に進み、無次元化した
センサ出力変化量と吸気圧力変化量とが算出される。こ
の場合も、ステップ549で算出した無次元化変化量
は、ステップ523で算出した無次元化変化量と区別す
るために、ΔPRP、ΔPPの名前で記憶される。
XPH and XPL are flags indicating whether or not data acquisition on the high-pressure side and low-pressure side during purging has been completed, respectively.
It has the same function as L. In step 547 of FIG. 6, high-pressure side data PRP during execution of operations such as purge and EGR
It is determined whether acquisition of both H, PPH, and the low-pressure side data PRPL, PPL has been completed. If the acquisition has been completed, the process proceeds to step 549, where the dimensionless sensor output change amount and intake air The pressure change amount is calculated. Also in this case, the dimensionless change amount calculated in step 549 is stored under the names ΔPRP and ΔPP to distinguish it from the dimensionless change amount calculated in step 523.

【0071】また、ステップ551では上記無次元変化
量ΔPRP、ΔPPに基づいて算出される出力特性値Δ
PRP/ΔPPを上限値、下限値と比較することにより
センサの故障の有無が判定される。この場合には、パー
ジ実行中に取得されたデータに基づく判定であるため、
図4のステップ423と同様に、判定の際の上限値は
(1+α)、下限値は(1−β)が使用される。
In step 551, the output characteristic value Δ calculated based on the dimensionless change amounts ΔPRP and ΔPP
By comparing PRP / ΔPP with the upper limit value and the lower limit value, the presence or absence of a sensor failure is determined. In this case, since the determination is based on the data acquired during the execution of the purge,
As in step 423 of FIG. 4, the upper limit value in the determination is (1 + α) and the lower limit value is (1−β).

【0072】そして、出力特性値が上限値と下限値との
間にある場合にはステップ553でフラグXFの値が0
に設定され、上限値以上または下限値以下である場合に
はステップ555でフラグXFの値が1に設定されるの
はステップ527、529と同様である。上述のよう
に、本実施形態によればパージ、EGRなどの吸気酸素
濃度に影響を与える操作が実施中であるか否かに応じ
て、センサ故障の際の判定値の下限値を変更するように
した事により、より正確なセンサ故障の判定が可能とな
っている。
If the output characteristic value is between the upper limit value and the lower limit value, the value of the flag XF is set to 0 in step 553.
When the value is equal to or more than the upper limit value or equal to or less than the lower limit value, the value of the flag XF is set to 1 in step 555 as in steps 527 and 529. As described above, according to the present embodiment, the lower limit of the determination value in the event of a sensor failure is changed according to whether or not an operation that affects the intake oxygen concentration such as purge and EGR is being performed. By doing so, a more accurate determination of sensor failure can be made.

【0073】次に、本実施形態の第3の実施形態につい
て説明する。前述の各実施形態ではパージ、EGRなど
の吸気酸素濃度に影響を生じる操作実行中にはこれらの
影響を考慮して、センサ故障の判定値の下限値を低く設
定することにより、正常なセンサが異常と誤判定される
ことを防止している。しかし、例えば蒸発燃料のパージ
量やEGR量が判定操作実行中に変動するような場合に
は、上記下限値の設定では正常なセンサが故障判定され
るような場合も生じうるため、パージ実行中のセンサ故
障判定は誤判定を生じる可能性を有している。。ここ
で、センサ故障有無の判定を常にパージ、EGRを実施
していない状態で行うようにすれば上記のような問題は
生じない。しかし実際の車両用内燃機関では大部分の運
転条件でパージまたはEGRが実行されているため、パ
ージ、EGRを実行していない場合のみにセンサ故障の
有無を判定したのでは、故障検出の機会が少なくなって
しまい、センサ故障を早期に検出することができなくな
る。また、センサ故障判定を行う際にはパージ、EGR
の実施を一時停止することも考えられるが、パージやE
GRを停止すると機関性能に影響を生じたり、蒸発燃料
のエミッションや排気エミッションが増大する場合があ
るため、センサ故障判定実行毎にパージやEGRを停止
することは好ましくない。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the above-described embodiments, during execution of operations that affect the intake oxygen concentration, such as purge and EGR, taking into account these effects, the lower limit of the sensor failure determination value is set to a low value so that a normal sensor can operate normally. This prevents erroneous determination as abnormal. However, for example, when the purge amount or the EGR amount of the fuel vapor fluctuates during the execution of the determination operation, a normal sensor may be determined to be faulty with the setting of the lower limit. The sensor failure determination of the above has a possibility of causing an erroneous determination. . Here, if the determination of the presence or absence of the sensor failure is always performed in a state where the purge and the EGR are not performed, the above-described problem does not occur. However, in actual internal combustion engines for vehicles, purging or EGR is performed under most operating conditions. Therefore, if the presence or absence of a sensor failure is determined only when purging or EGR is not performed, there is an opportunity for failure detection. As a result, the sensor failure cannot be detected early. Also, when performing a sensor failure determination, purge, EGR
It is conceivable to suspend the execution of
Stopping the GR may affect the engine performance or increase the evaporative fuel emission and exhaust emission. Therefore, it is not preferable to stop the purge or EGR every time the sensor failure determination is performed.

【0074】このため、本実施形態ではパージ又はEG
R実施時の上記下限値の値は変えずに判定を行い、パー
ジ、EGR実行中に取得したデータに基づく出力特性値
の値が下限値より小さくなった場合には、直ちにはセン
サが故障したと判定せずに、再度パージ、EGRが実行
されていない条件下で故障の有無の判定を行うようにし
ている。これにより、正常なセンサが故障したと誤判定
されることが防止されるため、判定精度が更に向上する
ようになる。
For this reason, in this embodiment, the purge or EG
The determination is made without changing the value of the lower limit at the time of performing R. If the value of the output characteristic value based on the data acquired during the execution of the purge or EGR becomes smaller than the lower limit, the sensor has failed immediately. Instead, it is determined whether or not there is a failure under the condition that the purge and EGR are not performed again. This prevents erroneous determination that a normal sensor has failed, thereby further improving the determination accuracy.

【0075】図7は、本実施形態の故障判定操作を説明
するフローチャートの一部である。本実施形態の故障判
定操作は、図5、図6の判定操作と一部相違するのみで
あるので、図7には相違する部分のみを示している。図
7に示すように、本実施形態では図6ステップ551か
ら555の操作の代りにステップ701から709で示
したステップが実行される。
FIG. 7 is a part of a flowchart for explaining the failure determination operation of the present embodiment. Since the failure determination operation of the present embodiment is only partially different from the determination operations of FIGS. 5 and 6, only the different parts are shown in FIG. As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the steps shown in steps 701 to 709 are executed instead of the operations of steps 551 to 555 in FIG.

【0076】すなわち、パージ実行中に高圧側と低圧側
のデータの取得が完了し、ステップ549で無次元化し
たセンサ出力変化量ΔPRPと吸気圧力変化量ΔPPと
を算出した後、ΔPRPとΔPPとを用いて算出したセ
ンサ出力特性値ΔPRP/ΔPPが上限値(1+α)よ
り小さいか否か(ステップ701)と、下限値(1−
β)より大きいか否か(ステップ705)とを個別に判
定する。この場合も、ステップ701、705で(1−
β)<ΔPRP/ΔPP<(1+α)であった場合には
センサは正常であると判定され故障フラグXFの値は0
に、ステップ701でΔPRP/ΔPP≧(1+α)で
ある場合は、センサが故障したと判定されフラグXFの
値は1に、それぞれセットされるのは、図5、図6の実
施形態と同様である。
That is, acquisition of data on the high-pressure side and the low-pressure side is completed during the execution of the purge. At step 549, the dimensionless sensor output change ΔPRP and intake pressure change ΔPP are calculated, and then ΔPRP and ΔPP are calculated. Whether the sensor output characteristic value ΔPRP / ΔPP calculated using the equation (1) is smaller than the upper limit (1 + α) (step 701), and the lower limit (1-
β) is determined individually (step 705). Also in this case, in steps 701 and 705, (1-
β) <ΔPRP / ΔPP <(1 + α), the sensor is determined to be normal, and the value of the failure flag XF is 0.
If ΔPRP / ΔPP ≧ (1 + α) in step 701, it is determined that the sensor has failed, and the value of the flag XF is set to 1, as in the embodiments of FIGS. 5 and 6. is there.

【0077】しかし、図5、図6の実施形態ではパー
ジ、EGR実行時にもステップ551でΔPRP/ΔP
P≦(1−β)であった場合には直ちに故障と判定して
フラグXFの値を1にセット(ステップ529)してい
たのに対して、本実施形態では、パージ実行時にステッ
プ705(図7)でΔPRP/ΔPP≦(1−β)であ
った場合には、直ちにセンサが故障したとは判定せずに
判定を保留するとともに、ステップ709で現在実行中
のパージ、EGRを停止して今回の操作を終了するよう
にしている。
However, in the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, even when purge and EGR are executed, ΔPRP / ΔP
When P ≦ (1−β), it is immediately determined that a failure has occurred, and the value of the flag XF is set to 1 (step 529). If ΔPRP / ΔPP ≦ (1−β) in FIG. 7), the determination is suspended without immediately determining that the sensor has failed, and the purging and EGR currently being executed are stopped in step 709. To end this operation.

【0078】これにより、操作が次に実行されたときか
らはステップ505から529(図5、図6)が実行さ
れるようになり、パージ、EGRなどの吸気酸素濃度に
影響を与える操作が実施されていない状態で再度センサ
の故障判定が行われるようになる。このため、判定操作
実行中にパージの際の蒸発燃料濃度やEGR量が変動し
たために正確な出力特性値が得られずにステップ705
で故障判定されたような場合にも、パージやEGRの影
響がない状態で再度判定が行われるようになり、正常な
センサが誤って故障と判定されることが防止される。
Thus, when the operation is executed next, steps 505 to 529 (FIGS. 5 and 6) are executed, and operations that affect the intake oxygen concentration such as purge and EGR are performed. In this state, the sensor failure determination is performed again. Therefore, an accurate output characteristic value cannot be obtained due to a change in the evaporated fuel concentration or the EGR amount at the time of purging during the execution of the determination operation.
In the case where it is determined that a failure has occurred, the determination is performed again without the influence of the purge or EGR, thereby preventing a normal sensor from being erroneously determined to have failed.

【0079】なお、本実施形態では、パージ、EGR実
施中にΔPRP/ΔPP≦(1−β)となりセンサが故
障判定された場合には、パージ、EGRなどを停止して
再度判定操作を実行するため、機関の運転状態に影響が
出ることになる。しかし、パージやEGRを停止するこ
とになるのは、センサが故障判定された場合、しかも出
力特性値が下限値を下回った場合のみであるため、実際
にパージやEGRが停止される確率は極めて低くなり機
関性能への影響やエミッションの悪化は実質的に無視す
ることができる程度になる。
In this embodiment, if ΔPRP / ΔPP ≦ (1−β) during the purging and EGR, and the sensor is determined to be faulty, the purging, EGR, etc. are stopped and the determining operation is executed again. Therefore, the operating state of the engine is affected. However, the purging or EGR is stopped only when the sensor is determined to be faulty and when the output characteristic value falls below the lower limit value. Therefore, the probability that the purging or EGR is actually stopped is extremely low. The impact on engine performance and deterioration of emissions will be substantially negligible.

【0080】[0080]

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、機関運
転中に吸気酸素濃度センサ出力変化と吸気圧力変化とが
所定の関係を満たしているか否かに基づいてセンサ故障
の有無を判定するようにしたことにより、パージやEG
Rなどの吸気酸素濃度に影響を与える操作が実行されて
いる場合にも簡易かつ正確にセンサ故障の有無を判定可
能となるという共通の効果を奏する。
According to the present invention, the presence or absence of a sensor failure is determined based on whether or not a change in the output of the intake oxygen concentration sensor and a change in the intake pressure satisfy a predetermined relationship during operation of the engine. Purging and EG
Even when an operation that affects the intake oxygen concentration, such as R, is performed, a common effect is provided that the presence / absence of a sensor failure can be easily and accurately determined.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実
施形態の概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment when the present invention is applied to an internal combustion engine for a vehicle.

【図2】一般的な吸気酸素濃度センサの出力と吸気圧力
との関係を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between an output of a general intake oxygen concentration sensor and intake pressure.

【図3】図1の実施形態の吸気酸素濃度センサの故障有
無の判定原理を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of determining the presence or absence of a failure in the intake oxygen concentration sensor according to the embodiment of FIG. 1;

【図4】吸気酸素濃度センサの故障判定操作の第1の実
施形態を説明するフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a first embodiment of a failure determination operation of the intake oxygen concentration sensor.

【図5】吸気酸素濃度センサの故障判定操作の第2の実
施形態を説明するフローチャートの一部である。
FIG. 5 is a part of a flowchart illustrating a second embodiment of the failure determination operation of the intake oxygen concentration sensor.

【図6】吸気酸素濃度センサの故障判定操作の第2の実
施形態を説明するフローチャートの一部である。
FIG. 6 is a part of a flowchart illustrating a second embodiment of the failure determination operation of the intake oxygen concentration sensor.

【図7】吸気酸素濃度センサの故障判定操作の第3の実
施形態を説明するフローチャートの一部である。
FIG. 7 is a part of a flowchart illustrating a third embodiment of the failure determination operation of the intake oxygen concentration sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…内燃機関本体 10…吸気通路 30…電子制御ユニット(ECU) 31…吸気酸素濃度センサ 33…吸気圧センサ 41…パージ制御弁 51…EGR制御弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine main body 10 ... Intake passage 30 ... Electronic control unit (ECU) 31 ... Intake oxygen concentration sensor 33 ... Intake pressure sensor 41 ... Purge control valve 51 ... EGR control valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 25/08 F02M 25/08 Z 301 301J 301U Fターム(参考) 3G044 AA04 BA24 CA13 DA02 EA23 EA55 FA05 FA10 FA27 GA02 GA22 GA27 3G062 BA04 BA05 BA06 EA11 FA11 FA12 FA20 GA01 GA02 GA17 GA24 3G084 AA03 AA04 DA04 DA10 DA15 DA27 DA30 FA00 FA11 FA29 FA33 3G301 HA01 HA04 HA13 HA14 HA15 JA03 JA16 JA26 JB01 JB09 LA01 LB04 MA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (reference) F02M 25/08 F02M 25/08 Z 301 301J 301U F term (reference) 3G044 AA04 BA24 CA13 DA02 EA23 EA55 FA05 FA10 FA27 GA02 GA22 GA27 3G062 BA04 BA05 BA06 EA11 FA11 FA12 FA20 GA01 GA02 GA17 GA24 3G084 AA03 AA04 DA04 DA10 DA15 DA27 DA30 FA00 FA11 FA29 FA33 3G301 HA01 HA04 HA13 HA14 HA15 JA03 JA16 JA26 JB01 JB09 LA01 LB04 MA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の吸気通路に配置され機関吸気
中の酸素濃度に対応する出力を発生する吸気酸素濃度セ
ンサの故障の有無を判定する故障判定装置であって、 機関吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、 機関吸気圧力が変化したときに、機関吸気圧力の変化量
に対する前記吸気酸素濃度センサの出力変化量が予め定
めた関係を満たすか否かに基づいて、前記酸素濃度セン
サの故障の有無を判定する判定手段と、を備えた吸気酸
素濃度センサの診断装置。
1. A failure determination device for determining presence or absence of a failure of an intake oxygen concentration sensor that is arranged in an intake passage of an internal combustion engine and generates an output corresponding to an oxygen concentration in intake air of an engine, and detects an engine intake pressure. Intake pressure detection means, based on whether the output change amount of the intake oxygen concentration sensor with respect to the change amount of the engine intake pressure satisfies a predetermined relationship when the engine intake pressure changes, A diagnosis device for an intake oxygen concentration sensor, comprising: a determination unit configured to determine whether there is a failure.
【請求項2】 前記判定手段は、前記吸気圧力検出手段
で検出した吸気圧力が第1の圧力のときと、該第1の圧
力とは異なる第2の圧力のときの前記酸素濃度センサ出
力をそれぞれ第1と第2のセンサ出力として記憶し、前
記第1の圧力と第2の圧力との差に対する前記第1のセ
ンサ出力と第2のセンサ出力との差の比に基づいて、セ
ンサ出力の圧力に対する変化特性を表す特性値を算出す
るとともに、前記算出した特性値が予め定めた上限値以
上または予め定めた下限値以下であるときに、前記吸気
酸素濃度センサが故障したと判定する、請求項1に記載
の吸気酸素濃度センサの診断装置。
2. The method according to claim 1, wherein the determining unit determines the output of the oxygen concentration sensor when the intake pressure detected by the intake pressure detecting unit is a first pressure and when the intake pressure is a second pressure different from the first pressure. The sensor output is stored as first and second sensor outputs, respectively, based on a ratio of a difference between the first sensor output and the second sensor output to a difference between the first pressure and the second pressure. Calculating a characteristic value representing a change characteristic with respect to the pressure, and when the calculated characteristic value is equal to or greater than a predetermined upper limit or equal to or less than a predetermined lower limit, it is determined that the intake oxygen concentration sensor has failed. A diagnostic device for an intake oxygen concentration sensor according to claim 1.
【請求項3】 前記上限値は、吸気酸素濃度センサの製
品毎の出力ばらつき公差に基づいて設定され、前記下限
値は機関吸気への排気ガス再循環実施時の吸気酸素濃度
変化量または機関吸気への炭化水素成分の導入実施時の
吸気酸素濃度変化量もしくはその両方に基づいて設定さ
れる、請求項2に記載の吸気酸素濃度センサの診断装
置。
3. The upper limit value is set on the basis of an output variation tolerance of each product of the intake oxygen concentration sensor, and the lower limit value is a change amount of the intake oxygen concentration when the exhaust gas is recirculated to the engine intake or the engine intake gas. 3. The diagnostic device for an intake oxygen concentration sensor according to claim 2, wherein the diagnostic device is set based on an intake oxygen concentration change amount at the time of introducing the hydrocarbon component into the intake air or both.
【請求項4】 前記機関吸気への排気ガス再循環および
機関吸気への炭化水素成分の導入との両方を実施してい
ないときには、前記下限値は吸気酸素濃度センサの製品
毎の出力ばらつき公差に基づいて設定される、請求項3
に記載の吸気酸素濃度センサの診断装置。
4. When neither the exhaust gas recirculation to the engine intake air nor the introduction of hydrocarbon components into the engine intake air is performed, the lower limit is set to the output variation tolerance of each product of the intake oxygen concentration sensor. Claim 3 set based on
4. The diagnostic device for an intake oxygen concentration sensor according to claim 1.
【請求項5】 機関運転中の排気ガス再循環実施時また
は機関吸気への炭化水素成分の導入実施時に前記特性値
が前記下限値以下となり吸気酸素濃度センサが故障した
と判定された場合には、再度、前記機関吸気への排気ガ
ス再循環および機関吸気への炭化水素成分の導入との両
方を実施していないときに前記特性値を算出し、該特性
値に基づく吸気酸素濃度センサの故障の有無の判定を実
施する、請求項4に記載の吸気酸素濃度センサの診断装
置。
5. When it is determined that the characteristic value has become less than the lower limit value and the intake oxygen concentration sensor has failed at the time of exhaust gas recirculation during engine operation or at the time of introduction of hydrocarbon components into the engine intake. When the exhaust gas recirculation to the engine intake and the introduction of the hydrocarbon component to the engine intake are not performed again, the characteristic value is calculated, and the malfunction of the intake oxygen concentration sensor based on the characteristic value is calculated. The diagnostic device for an intake oxygen concentration sensor according to claim 4, wherein the determination of presence / absence is performed.
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