JP2003013792A - Diagnostic device of oxygen sensor - Google Patents

Diagnostic device of oxygen sensor

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JP2003013792A
JP2003013792A JP2001198839A JP2001198839A JP2003013792A JP 2003013792 A JP2003013792 A JP 2003013792A JP 2001198839 A JP2001198839 A JP 2001198839A JP 2001198839 A JP2001198839 A JP 2001198839A JP 2003013792 A JP2003013792 A JP 2003013792A
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JP
Japan
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fuel ratio
air
oxygen sensor
output value
value
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Application number
JP2001198839A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Okuma
重男 大隈
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Hitachi Unisia Automotive Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately diagnose responsiveness deterioration of an oxygen sensor having a region where an output value shows linearity to an air-fuel ratio. SOLUTION: A target air-fuel ratio is forcibly changed over to an air-fuel ratio on the lean side (rich) from an air-fuel ratio on the rich side (lean) rather than a linear region (S22-S24), and time t1 (t2) which an output value Es of the oxygen sensor requires to pass the linear region at the time is measured (S126, S30). When the time t1 (t2) exceeds specified time (S27, S31), it is determined that the responsiveness deterioration is caused (S28, S32), and when the time t1 (t2) is not more than the specified time, it is determined that it is normal (S29, S33).

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、出力値が理論空燃
比相当値を含む所定範囲内であるときに空燃比に対して
略線形性を有する酸素センサの診断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diagnostic device for an oxygen sensor having an approximately linearity with respect to an air-fuel ratio when an output value is within a predetermined range including a stoichiometric air-fuel ratio equivalent value.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、エンジン排気中の酸素濃度に
感応して出力値が変化する酸素センサにおいて、出力の
立ち上がり又は立ち下がり出力波形に基づいて、センサ
の応答劣化を診断することが行なわれていた(特開平8
−254519号公報参照)。具体的には、酸素センサ
の出力値の立ち上がり波形又は立ち下り波形により定ま
る積分値を求めると共に、基準出力波形の立ち上がり波
形又は立ち下り波形により定まる積分値を求め、両者の
積分値の差に基づいて酸素センサの応答劣化の発生を診
断する構成である。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an oxygen sensor whose output value changes in response to the oxygen concentration in engine exhaust, it has been performed to diagnose the deterioration of the response of the sensor based on the rising or falling output waveform of the output. (JP-A-8
(See Japanese Patent No. 254519). Specifically, the integral value determined by the rising waveform or falling waveform of the output value of the oxygen sensor is obtained, and the integral value determined by the rising waveform or falling waveform of the reference output waveform is obtained, and based on the difference between the two integral values. This is a configuration for diagnosing the occurrence of response deterioration of the oxygen sensor.

【0003】また、酸素センサの出力値を空燃比のデー
タに変換することで実際の空燃比を求め、実際の空燃比
と目標空燃比との偏差に基づいて、空燃比制御信号をフ
ィードバック制御することが行われている(特開平07
−127505号公報参照)。
Further, the actual air-fuel ratio is obtained by converting the output value of the oxygen sensor into the air-fuel ratio data, and the air-fuel ratio control signal is feedback-controlled based on the deviation between the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio. Is being carried out (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 07)
-127505).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に、酸素センサの出力から空燃比を検出させる構成の場
合、センサ出力と空燃比との相関が略線形となる領域を
確保すべく、空燃比変化に対する出力値の変化が、理論
空燃比に対するリッチ・リーン判定のみを行なわせる場
合に用いる酸素センサに比べてなだらかになるようにセ
ンサの出力特性を設定する。
By the way, in the case where the air-fuel ratio is detected from the output of the oxygen sensor as described above, in order to secure a region where the correlation between the sensor output and the air-fuel ratio is substantially linear, The output characteristic of the sensor is set so that the change in the output value with respect to the change in the fuel ratio becomes gentler than that of the oxygen sensor used when only performing the rich / lean determination with respect to the theoretical air-fuel ratio.

【0005】このため、リッチ・リーン判定のみが可能
な酸素センサの応答が劣化した状態での出力特性と、前
記線形出力領域を有する酸素センサの出力特性とが近似
することになり、リッチ・リーン判定のみが可能な酸素
センサの診断を、そのまま線形領域を有する酸素センサ
に適用すると、誤診断を招く可能性があり、更に、線形
領域を有する酸素センサでは、空燃比変化に対する出力
変化が元々なだらかな分、応答劣化による出力特性の変
化が小さく、判定レベルの適合だけでは、診断精度を確
保することができないという問題があった。
For this reason, the output characteristics of the oxygen sensor capable of performing only rich / lean determination when the response of the oxygen sensor is deteriorated and the output characteristics of the oxygen sensor having the linear output region are close to each other. If the oxygen sensor diagnostics that can only make judgments are directly applied to oxygen sensors that have a linear region, misdiagnosis may occur.Furthermore, in an oxygen sensor that has a linear region, the output change due to a change in the air-fuel ratio is gentle. However, there is a problem that the change in the output characteristic due to the deterioration of the response is small, and the diagnosis accuracy cannot be ensured only by adapting the determination level.

【0006】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、空燃比検出が可能な線形領域を有する酸素センサ
の応答劣化を、高い精度で安定的に診断できる診断装置
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a diagnostic device capable of stably and highly accurately diagnosing a response deterioration of an oxygen sensor having a linear region capable of detecting an air-fuel ratio. And

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そのため請求項1記載の
発明は、エンジン排気中の酸素濃度に感応して出力値が
変化する酸素センサであって、センサ出力値が、理論空
燃比相当値を含む所定範囲内であるときに、空燃比に対
して略線形性を有する酸素センサの診断装置であって、
目標空燃比の切り換えに対応する前記所定範囲内におけ
る前記出力値の変化速度を検出し、該変化速度が判定値
よりも小さいときに前記酸素センサの故障判定を行なう
構成とした。
Therefore, the invention according to claim 1 is an oxygen sensor in which the output value changes in response to the oxygen concentration in the engine exhaust, and the sensor output value has a theoretical air-fuel ratio equivalent value. A diagnostic device for an oxygen sensor that has substantially linearity with respect to the air-fuel ratio when it is within a predetermined range including:
The change rate of the output value within the predetermined range corresponding to the switching of the target air-fuel ratio is detected, and the oxygen sensor failure determination is performed when the change rate is smaller than the determination value.

【0008】かかる構成によると、応答速度を検出する
範囲を、センサ出力が空燃比に対して線形性を有する領
域に限定し、目標空燃比の切り換えに伴う出力値の変化
速度を前記範囲内で計測して、変化速度が遅い場合にセ
ンサ故障(応答劣化)を判定する。請求項2記載の発明
では、目標空燃比の切り換え方向に応じて前記判定値を
異なる値に設定する構成とした。
According to this structure, the range in which the response speed is detected is limited to the region where the sensor output is linear with respect to the air-fuel ratio, and the change speed of the output value due to the switching of the target air-fuel ratio is within the range. By measuring, if the rate of change is slow, a sensor failure (response deterioration) is determined. According to the second aspect of the invention, the determination value is set to a different value depending on the switching direction of the target air-fuel ratio.

【0009】かかる構成によると、目標空燃比がリッチ
→リーンに切り換えられたか、逆に、リーン→リッチに
切り換えられたかによって、応答速度の判定値を異なる
値に設定し、空燃比の変化方向の違いによる応答速度の
違いに対応させる。請求項3記載の発明では、前記目標
空燃比の切り換えが、前記所定範囲よりもリッチ側の空
燃比と前記所定範囲よりもリーン側の空燃比との間での
切り換えであり、前記出力値が前記所定範囲を略横断す
るのに要する時間を、前記変化速度を示すパラメータと
して計測する構成とした。
According to such a configuration, the determination value of the response speed is set to a different value depending on whether the target air-fuel ratio is switched from rich to lean or, conversely, from lean to rich, and the change in the air-fuel ratio is changed. It corresponds to the difference in response speed due to the difference. In the invention according to claim 3, the switching of the target air-fuel ratio is switching between an air-fuel ratio on the rich side of the predetermined range and an air-fuel ratio on the lean side of the predetermined range, and the output value is The time required to substantially cross the predetermined range is measured as a parameter indicating the changing speed.

【0010】かかる構成によると、線形領域よりもリッ
チ側(リーン側)からリーン側(リッチ側)へと、目標
空燃比を切り換え、線形領域を横切って出力値が変化す
るようにし、線形領域を略横切るのに要した時間を、出
力値の変化速度を示すパラメータとして計測する。
According to this structure, the target air-fuel ratio is switched from the rich side (lean side) to the lean side (rich side) of the linear region so that the output value changes across the linear region, The time required for substantially crossing is measured as a parameter indicating the changing speed of the output value.

【0011】[0011]

【発明の効果】請求項1記載の発明によると、目標空燃
比の切り換えに伴う出力値の変化速度を線形領域で判断
するので、応答速度の低下を精度良く判定することがで
きるという効果がある。請求項2記載の発明によると、
空燃比の変化方向による応答速度の違いに対応でき、目
標空燃比のリッチ→リーン切り換え時及びリーン→リッ
チ切り換え時のいずれにおいても、高い精度で応答劣化
を診断できるという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, the change speed of the output value due to the switching of the target air-fuel ratio is judged in the linear region, so that there is an effect that the decrease in the response speed can be judged with high accuracy. . According to the invention of claim 2,
There is an effect that it is possible to cope with the difference in response speed depending on the changing direction of the air-fuel ratio, and it is possible to diagnose the response deterioration with high accuracy in both the rich-lean switching and the lean-rich switching of the target air-fuel ratio.

【0012】請求項3記載の発明によると、線形領域の
略全域に渡る空燃比変化に対する出力値の変化速度を検
出させることが可能で、高い分解能で出力値の変化速度
を検出させることができるという効果がある。
According to the third aspect of the present invention, it is possible to detect the changing speed of the output value with respect to the change of the air-fuel ratio over substantially the entire linear region, and it is possible to detect the changing speed of the output value with high resolution. There is an effect.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図1は実施の形態におけるエンジンのシステム構
成図である。この図1において、車両に搭載されるエン
ジン1の各気筒の燃焼室には、エアクリーナ2,吸気通
路3,モータで開閉駆動される電子制御式スロットル弁
4を介して空気が吸入される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a system configuration diagram of an engine in the embodiment. In FIG. 1, air is sucked into a combustion chamber of each cylinder of an engine 1 mounted on a vehicle through an air cleaner 2, an intake passage 3, and an electronically controlled throttle valve 4 which is driven to open and close by a motor.

【0014】各気筒の燃焼室内に燃料(ガソリン)を直
接噴射する電磁式の燃料噴射弁5が設けられており、該
燃料噴射弁5から噴射される燃料と前記吸入される空気
によって燃焼室内に混合気が形成される。燃料噴射弁5
は、コントロールユニット20から出力される噴射パル
ス信号によりソレノイドに通電されて開弁し、所定圧力
に調圧された燃料を噴射する。
An electromagnetic fuel injection valve 5 for directly injecting fuel (gasoline) is provided in the combustion chamber of each cylinder, and the fuel injected by the fuel injection valve 5 and the sucked air are introduced into the combustion chamber. A mixture is formed. Fuel injection valve 5
Is energized by the injection pulse signal output from the control unit 20 to open the valve, and injects the fuel whose pressure is adjusted to a predetermined pressure.

【0015】燃焼室内に形成される混合気は、点火栓6
により着火燃焼する。但し、エンジン1を上記の直接噴
射式ガソリンエンジンに限定するものではなく、吸気ポ
ートに燃料を噴射する構成のエンジンであっても良い。
エンジン1からの排気は排気通路7より排出され、前記
排気通路7には排気浄化用の触媒8が介装されている。
The mixture formed in the combustion chamber is ignited by the spark plug 6.
Is ignited and burned. However, the engine 1 is not limited to the above direct injection gasoline engine, and may be an engine configured to inject fuel into the intake port.
Exhaust gas from the engine 1 is discharged from an exhaust passage 7, and an exhaust purification catalyst 8 is provided in the exhaust passage 7.

【0016】前記触媒8は、三元触媒であって、排気中
の有害3成分である一酸化炭素CO及び炭化水素HCを
酸化すると共に、酸化窒素NOxを還元して、無害な二
酸化炭素、水蒸気及び窒素に変換させるものである。ま
た、燃料タンク9にて発生した蒸発燃料を燃焼処理する
蒸発燃料処理装置が設けられている。
The catalyst 8 is a three-way catalyst which oxidizes carbon monoxide CO and hydrocarbon HC which are harmful three components in the exhaust gas, and reduces nitrogen oxide NOx to produce harmless carbon dioxide and water vapor. And nitrogen. Further, an evaporative fuel processing device for combusting the evaporative fuel generated in the fuel tank 9 is provided.

【0017】キャニスタ10は、密閉容器内に活性炭な
どの吸着剤11を充填したもので、燃料タンク9から延
設される蒸発燃料導入管12が接続されている。従っ
て、燃料タンク9にて発生した蒸発燃料は、前記蒸発燃
料導入管12を通って、キャニスタ10に導かれ吸着捕
集される。また、キャニスタ10には、新気導入口13
が形成されると共に、パージ配管14が導出され、前記
パージ配管14には、コントロールユニット20からの
制御信号によって開閉が制御されるパージ制御弁15が
介装される。
The canister 10 is an airtight container filled with an adsorbent 11 such as activated carbon, and an evaporative fuel introduction pipe 12 extending from the fuel tank 9 is connected to the canister 10. Therefore, the evaporated fuel generated in the fuel tank 9 is guided to the canister 10 through the evaporated fuel introducing pipe 12 and adsorbed and collected. Further, the canister 10 has a fresh air introduction port 13
And the purge pipe 14 is led out, and a purge control valve 15 whose opening and closing is controlled by a control signal from the control unit 20 is interposed in the purge pipe 14.

【0018】上記構成において、パージ制御弁15が開
制御されると、エンジン1の吸入負圧がキャニスタ10
に作用する結果、新気導入口13から導入される空気に
よってキャニスタ10の吸着剤11に吸着されていた蒸
発燃料がパージされ、パージエアがパージ配管14を通
って吸気通路3のスロットル弁4下流に吸入され、その
後、エンジン1の燃焼室内で燃焼処理される。
In the above structure, when the purge control valve 15 is controlled to open, the suction negative pressure of the engine 1 is changed to the canister 10.
As a result, the evaporated fuel adsorbed by the adsorbent 11 of the canister 10 is purged by the air introduced from the fresh air introduction port 13, and the purge air passes through the purge pipe 14 to the downstream side of the throttle valve 4 of the intake passage 3. It is taken in, and then burned in the combustion chamber of the engine 1.

【0019】コントロールユニット20は、CPU,R
OM,RAM,A/D変換器及び入出力インターフェイ
ス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、
各種センサからの入力信号を受け、これらに基づいて演
算処理して、スロットル弁4,燃料噴射弁5,点火栓6
及びパージ制御弁15などの作動を制御する。前記各種
センサとして、エンジン1のクランク角を検出するクラ
ンク角センサ21、カム軸から気筒判別信号を取り出す
カムセンサ22が設けられており、前記クランク角セン
サ21からの信号に基づきエンジン1の回転速度が算出
される。
The control unit 20 includes a CPU and R
A microcomputer including an OM, a RAM, an A / D converter, an input / output interface, etc.,
Input signals from various sensors are received, arithmetic processing is performed based on these signals, and the throttle valve 4, fuel injection valve 5, spark plug 6
And controlling the operation of the purge control valve 15 and the like. As the various sensors, a crank angle sensor 21 for detecting a crank angle of the engine 1 and a cam sensor 22 for extracting a cylinder discrimination signal from a cam shaft are provided, and the rotation speed of the engine 1 is determined based on the signal from the crank angle sensor 21. It is calculated.

【0020】この他、吸気通路3のスロットル弁4上流
で吸入空気流量Qaを検出するエアフローメータ23、
アクセルペダルの踏込み量(アクセル開度)APSを検
出するアクセルセンサ24、スロットル弁4の開度TV
Oを検出するスロットルセンサ25、エンジン1の冷却
水温Twを検出する水温センサ26、排気中の酸素濃度
に感応して出力値が変化する酸素センサ27、車速VS
Pを検出する車速センサ28などが設けられている。
In addition, an air flow meter 23 for detecting the intake air flow rate Qa upstream of the throttle valve 4 in the intake passage 3,
Accelerator sensor 24 for detecting the accelerator pedal depression amount (accelerator opening) APS, throttle valve 4 opening TV
A throttle sensor 25 that detects O, a water temperature sensor 26 that detects the cooling water temperature Tw of the engine 1, an oxygen sensor 27 that changes its output value in response to the oxygen concentration in exhaust gas, a vehicle speed VS
A vehicle speed sensor 28 for detecting P is provided.

【0021】前記酸素センサ27は、特開平11−32
6266号公報に開示されるように、排気管内に突出し
て設けられるジルコニアチューブを有してなり、このジ
ルコニアチューブ外側の排気中の酸素濃度と、内側の大
気中の酸素濃度との比に応じた起電力を発生する酸素濃
淡電池型の酸素センサである。前記酸素センサ27の出
力値Es(起電力)は、図2に示すように、理論空燃比
を中心に変化し、理論空燃比よりもリッチ側では起電力
が高く、理論空燃比よりもリーン側では起電力が低くな
る特性を有するが、理論空燃比相当値を含む所定範囲
(0.3(V)≦出力値Es≦0.8(V))におい
て、出力値Esが空燃比に対して略線形性を有するよう
に、出力特性が設定されている。
The oxygen sensor 27 is the same as that disclosed in JP-A-11-32.
As disclosed in Japanese Patent No. 6266, a zirconia tube is provided so as to project into an exhaust pipe, and the zirconia tube has a ratio of the oxygen concentration in the exhaust outside the zirconia tube to the oxygen concentration in the atmosphere inside. It is an oxygen concentration cell type oxygen sensor that generates electromotive force. As shown in FIG. 2, the output value Es (electromotive force) of the oxygen sensor 27 changes around the theoretical air-fuel ratio, and the electromotive force is high on the rich side of the theoretical air-fuel ratio and lean on the lean side of the theoretical air-fuel ratio. Has a characteristic that the electromotive force becomes low, but in a predetermined range (0.3 (V) ≤ output value Es ≤ 0.8 (V)) including the theoretical air-fuel ratio equivalent value, the output value Es is relative to the air-fuel ratio. The output characteristics are set so as to have substantially linearity.

【0022】前記コントロールユニット20は、所定の
空燃比フィードバック制御条件が成立したときに、前記
酸素センサ27の出力値Esから検出される実空燃比が
目標空燃比に一致するように、燃料噴射量を補正するた
めの空燃比フィードバック補正係数を演算するようにな
っており、係る空燃比フィードバック制御の詳細を、図
3のフローチャートに従って説明する。
The control unit 20 controls the fuel injection amount so that the actual air-fuel ratio detected from the output value Es of the oxygen sensor 27 matches the target air-fuel ratio when a predetermined air-fuel ratio feedback control condition is satisfied. The air-fuel ratio feedback correction coefficient for correcting the above is calculated, and the details of the air-fuel ratio feedback control will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0023】ステップS1では、前記酸素センサ27の
出力値Esが、空燃比に対して略線形性を有する所定範
囲内(0.3(V)≦出力値Es≦0.8(V))であ
るか否かを判別する。前記ステップS1で、前記酸素セ
ンサ27の出力値Esが、空燃比に対して略線形性を有
する所定範囲内であると判別されると、ステップS2へ
進み、前記酸素センサ27の出力値Esを空燃比のデー
タに変換する処理を行う。
In step S1, the output value Es of the oxygen sensor 27 is within a predetermined range (0.3 (V) ≤output value Es≤0.8 (V)) having a substantially linear relationship with the air-fuel ratio. It is determined whether or not there is. When it is determined in step S1 that the output value Es of the oxygen sensor 27 is within the predetermined range having substantially linearity with respect to the air-fuel ratio, the process proceeds to step S2, and the output value Es of the oxygen sensor 27 is changed. A process of converting to air-fuel ratio data is performed.

【0024】前記変換は、前記出力値Esと空燃比との
相関を示すテーブルに基づき行わせても良いが、より分
解能を上げるべく、前記出力値Esを予め設定された計
算式に基づき別の変数に置き換えた後、前記変数から空
燃比のデータを求めるようにしても良い。次のステップ
S3では、前記出力値Esから求めた実空燃比と、目標
空燃比(理論空燃比)との偏差err(偏差err=実空燃比
−目標空燃比)を求める。
The conversion may be performed based on a table showing the correlation between the output value Es and the air-fuel ratio, but in order to further improve the resolution, the conversion of the output value Es based on a preset calculation formula is performed. After substituting the variables, the data of the air-fuel ratio may be obtained from the variables. In step S3, a deviation err (deviation err = actual air-fuel ratio-target air-fuel ratio) between the actual air-fuel ratio obtained from the output value Es and the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio) is obtained.

【0025】ステップS4では、前記偏差errに比例定
数Kpを乗算して比例操作量P(P=err×Kp)を演
算する。ステップS5では、前記偏差errの正負を判別
することで、実空燃比の目標空燃比(理論空燃比)に対
するリッチ・リーンを判別する。ステップS5で、前記
偏差errが負で実空燃比が目標空燃比(理論空燃比)よ
りもリッチであると判別されると、ステップS6へ進
む。
In step S4, the deviation err is multiplied by a proportional constant Kp to calculate a proportional manipulated variable P (P = err × Kp). In step S5, the lean / lean of the actual air-fuel ratio with respect to the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio) is determined by determining whether the deviation err is positive or negative. When it is determined in step S5 that the deviation err is negative and the actual air-fuel ratio is richer than the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio), the process proceeds to step S6.

【0026】ステップS6では、積分操作量Iの前回値
から所定値ΔIだけ減算した結果を今回の積分操作量I
とする。また、ステップS5で、前記偏差errが正で実
空燃比が目標空燃比(理論空燃比)よりもリーンである
と判別されたときには、ステップS7へ進み、積分操作
量Iの前回値に所定値ΔIを加算した結果を今回の積分
操作量Iとする。
In step S6, the result obtained by subtracting the predetermined value ΔI from the previous value of the integrated operation amount I is calculated as the integrated operation amount I of this time.
And When it is determined in step S5 that the deviation err is positive and the actual air-fuel ratio is leaner than the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio), the process proceeds to step S7, and the previous value of the integrated operation amount I is set to a predetermined value. The result of adding ΔI is set as the current integrated operation amount I.

【0027】更に、ステップS5で、偏差errが略0で
実空燃比が目標空燃比(理論空燃比)に略一致している
と判別されたときには、ステップS6,ステップS7を
迂回してステップS12へ進むことで、積分操作量Iを
前回値に保持する。ステップS12では、空燃比フィー
ドバック補正係数αを、 α=P+I+1.0 として算出する。
Further, when it is determined in step S5 that the deviation err is substantially 0 and the actual air-fuel ratio substantially matches the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio), steps S6 and S7 are bypassed to step S12. By advancing to, the integral operation amount I is held at the previous value. In step S12, the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is calculated as α = P + I + 1.0.

【0028】一方、ステップS1で、前記酸素センサ2
7の出力値Esが線形範囲外である(0.3(V)>Es
又はEs>0.8(V))と判別されると、ステップS8
へ進む。ステップS8では、前記酸素センサ27の出力
値Esが、前記所定範囲よりも高い側に外れているか否
か、具体的には、Es>0.8(V)であるか否かを判別
することで、実空燃比が理論空燃比よりもリッチである
か否かを判別する。
On the other hand, in step S1, the oxygen sensor 2
The output value Es of 7 is outside the linear range (0.3 (V)> Es
Or, if it is determined that Es> 0.8 (V)), step S8
Go to. In step S8, it is determined whether the output value Es of the oxygen sensor 27 is out of the range higher than the predetermined range, specifically, whether Es> 0.8 (V). It is determined whether the actual air-fuel ratio is richer than the theoretical air-fuel ratio.

【0029】ステップS8で、Es>0.8(V)である
と判別され、実空燃比が理論空燃比よりもリッチである
ときには、ステップS9へ進み、積分操作量Iの前回値
から所定値ΔIだけ減算した結果を今回の積分操作量I
とする。一方、ステップS8でEs>0.8(V)ではな
いと判別されたときには、0.3(V)>Esであるため
にステップS1からステップS8へ進んだ状態であっ
て、実空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判断さ
れる。
In step S8, when it is determined that Es> 0.8 (V) and the actual air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the process proceeds to step S9, and a predetermined value ΔI from the previous value of the integrated operation amount I. The result of the subtraction is the integral manipulated variable I
And On the other hand, when it is determined in step S8 that Es> 0.8 (V) is not satisfied, it means that 0.3 (V)> Es is satisfied, so that the process proceeds from step S1 to step S8, and the actual air-fuel ratio is higher than the theoretical air-fuel ratio. Is also judged to be lean.

【0030】この場合には、ステップ10へ進み、積分
操作量Iの前回値に所定値ΔIを加算した結果を今回の
積分操作量Iとする。ステップS9,ステップS10で
積分操作量Iの設定を行うと、次のステップS11で
は、比例操作量Pに0をセットする。酸素センサ27の
出力値Esが前記所定範囲内(0.3(V)≦Es≦0.8
(V))であるときには、出力値Esが空燃比に対して
略線形性を有することから、出力値Esを空燃比のデー
タに精度良く変換できるが、前記所定範囲を外れると空
燃比を正しく求めることができないため、空燃比偏差に
基づく比例制御を禁止し、誤った空燃比偏差の情報に基
づいて空燃比が制御されることを回避する。
In this case, the process proceeds to step 10 and the result obtained by adding the predetermined value ΔI to the previous value of the integrated operation amount I is set as the current integrated operation amount I. When the integral operation amount I is set in steps S9 and S10, the proportional operation amount P is set to 0 in the next step S11. The output value Es of the oxygen sensor 27 is within the predetermined range (0.3 (V) ≦ Es ≦ 0.8
(V)), the output value Es has substantially linearity with respect to the air-fuel ratio, and therefore the output value Es can be accurately converted into the air-fuel ratio data. However, if the output value Es is out of the predetermined range, the air-fuel ratio becomes correct. Since it cannot be obtained, the proportional control based on the air-fuel ratio deviation is prohibited, and the air-fuel ratio is prevented from being controlled based on incorrect air-fuel ratio deviation information.

【0031】但し、前記所定範囲を外れる領域であって
も、理論空燃比に対するリッチ・リーンの判別は行える
ので、出力値Esが所定範囲内であるときと同様に、リ
ッチ・リーン判別に基づく積分制御を行わせる。従っ
て、出力値Esが所定範囲外であるときに、ステップS
12へ進んだ場合は、実質的には、α=I+1.0として
空燃比フィードバック補正係数αが算出される。
However, since the rich / lean determination with respect to the stoichiometric air-fuel ratio can be performed even in a region outside the predetermined range, the integration based on the rich / lean determination is performed as when the output value Es is within the predetermined range. Control. Therefore, when the output value Es is out of the predetermined range, step S
When the process proceeds to 12, the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is substantially calculated with α = I + 1.0.

【0032】上記空燃比フィードバック補正係数αを、
目標空燃比相当の基本燃料噴射量Tpに乗算すること
で、最終的な燃料噴射量Tiが求められ、この燃料噴射
量Tiに相当するパルス幅の噴射パルス信号が各気筒の
燃料噴射弁5に出力される。次に、上記酸素センサ27
の故障診断(応答劣化診断)を、図4のフローチャート
に従って説明する。
The air-fuel ratio feedback correction coefficient α is
The final fuel injection amount Ti is obtained by multiplying the basic fuel injection amount Tp corresponding to the target air-fuel ratio, and an injection pulse signal having a pulse width corresponding to this fuel injection amount Ti is supplied to the fuel injection valve 5 of each cylinder. Is output. Next, the oxygen sensor 27
The failure diagnosis (response deterioration diagnosis) will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0033】図4のフローチャートにおいて、ステップ
S21では、酸素センサ27の故障診断の実行許可条件
が成立しているか否かを判別する。前記実行許可条件と
しては、後述する目標空燃比の強制的な切り換えによる
影響が少ない所定の運転条件であること、酸素センサ2
7の断線・ショートなどが検出されていないことなどを
判別させる。
In the flowchart of FIG. 4, in step S21, it is determined whether or not the conditions for permitting execution of the failure diagnosis of the oxygen sensor 27 are satisfied. The execution permission condition is a predetermined operating condition that is less affected by the forcible switching of the target air-fuel ratio, which will be described later, and the oxygen sensor 2
Makes it possible to determine that disconnection / short-circuit of 7 has not been detected.

【0034】実行許可条件が成立している場合には、ス
テップS22へ進み、目標空燃比を予め記憶されたリッ
チ空燃比(又はリーン空燃比)に切り換える。ステップ
S23では、ステップS22における目標空燃比の切り
換えから所定時間以上経過し、酸素センサ27が前記切
り換え後の空燃比を検出する状態になっているか否かを
判別する。
If the execution permission condition is satisfied, the routine proceeds to step S22, where the target air-fuel ratio is switched to the rich air-fuel ratio (or lean air-fuel ratio) stored in advance. In step S23, it is determined whether or not a predetermined time or more has elapsed from the switching of the target air-fuel ratio in step S22 and the oxygen sensor 27 is in a state of detecting the air-fuel ratio after the switching.

【0035】そして、所定時間が経過すると、ステップ
S24へ進み、逆に、目標空燃比を予め記憶されたリー
ン空燃比(又はリッチ空燃比)に切り換える。前記リッ
チ空燃比・リーン空燃比は、酸素センサ27の線形範囲
を外れた領域の空燃比であり、上記処理によって、酸素
センサ27の線形範囲を横断するように目標空燃比が切
り換えられることになる。
When the predetermined time has elapsed, the routine proceeds to step S24, and conversely, the target air-fuel ratio is switched to the lean air-fuel ratio (or rich air-fuel ratio) stored in advance. The rich air-fuel ratio / lean air-fuel ratio is an air-fuel ratio in a region outside the linear range of the oxygen sensor 27, and the target air-fuel ratio is switched so as to cross the linear range of the oxygen sensor 27 by the above processing. .

【0036】尚、目標空燃比の切り換え方向を、リッチ
→リーン又はリーン→リッチのいずれか一方に限定して
も良いが、空燃比の変化方向毎に応答性を診断すること
が好ましく、例えば、最初リッチ→リーンに目標空燃比
を切り換えて応答診断を行なったら、次にリーン→リッ
チに目標空燃比を切り換えて応答診断を行なうなど、双
方向について応答診断を行なわせると良い。
The switching direction of the target air-fuel ratio may be limited to either rich → lean or lean → rich, but it is preferable to diagnose the responsiveness for each changing direction of the air-fuel ratio. It is advisable to perform response diagnosis bidirectionally, for example, after first switching the target air-fuel ratio from rich to lean to perform response diagnosis, and then switching the target air-fuel ratio from lean to rich to perform response diagnosis.

【0037】ステップS25では、目標空燃比の切り換
え方向を判別する。目標空燃比をリッチ→リーンに切り
換えたと判別されると、ステップS26へ進み、酸素セ
ンサ27の出力値Esが、前記目標空燃比の切り換えに
伴って所定値(1)から所定値(2)まで変化するのに
要した時間t1を計測する。前記所定値(1)は、前記
線形範囲のリッチ側の境界値(0.8(V))よりも僅か
に小さい値(例えば0.7(V))であり、また、前記所
定値(2)は、前記線形範囲のリーン側の境界値(0.3
(V))である。
In step S25, the switching direction of the target air-fuel ratio is determined. When it is determined that the target air-fuel ratio has been switched from rich to lean, the process proceeds to step S26, and the output value Es of the oxygen sensor 27 changes from a predetermined value (1) to a predetermined value (2) with the switching of the target air-fuel ratio. The time t1 required to change is measured. The predetermined value (1) is a value (for example, 0.7 (V)) slightly smaller than the boundary value (0.8 (V)) on the rich side of the linear range, and the predetermined value (2) is Boundary value on the lean side of the linear range (0.3
(V)).

【0038】従って、前記時間t1は、目標空燃比の切
り換えに伴って、出力値Esが、線形範囲に入った直後
の所定値(1)から前記線形範囲を抜け出すまでの時間
に相当する(図2参照)。ステップS27では、前記ス
テップS26で計測した時間t1が所定時間(1)より
も大きいか否かを判別する。
Therefore, the time t1 corresponds to the time until the output value Es exits the linear range from the predetermined value (1) immediately after entering the linear range due to the switching of the target air-fuel ratio (Fig. 2). In step S27, it is determined whether or not the time t1 measured in step S26 is longer than the predetermined time (1).

【0039】尚、前記判定値としての所定時間(1)
は、例えば850ms程度の時間とする。前記時間t1が
所定時間(1)よりも大きい場合には、目標空燃比の変
化に対応する出力値Esの変化速度が正常時よりも遅い
と判断し、ステップS28へ進み、酸素センサ27の応
答劣化(故障)を判定する。
A predetermined time (1) as the judgment value
Is, for example, about 850 ms. When the time t1 is longer than the predetermined time (1), it is determined that the changing speed of the output value Es corresponding to the change of the target air-fuel ratio is slower than the normal time, the process proceeds to step S28, and the response of the oxygen sensor 27 is returned. Determine deterioration (fault).

【0040】一方、前記時間t1が所定時間(1)以下
であれば、目標空燃比の変化に対応する出力値Esの変
化速度が正常であると判断し、ステップS29へ進み、
酸素センサ27の正常判定を行なう。また、ステップS
25で目標空燃比をリーン→リッチに切り換えたと判別
されると、ステップS30へ進み、酸素センサ27の出
力値Esが、前記目標空燃比の切り換えに伴って所定値
(3)から所定値(4)まで変化するのに要した時間t
2を計測する。
On the other hand, if the time t1 is less than the predetermined time (1), it is judged that the changing speed of the output value Es corresponding to the change of the target air-fuel ratio is normal, and the routine proceeds to step S29,
The normality of the oxygen sensor 27 is determined. Also, step S
When it is determined in 25 that the target air-fuel ratio has been switched from lean to rich, the routine proceeds to step S30, where the output value Es of the oxygen sensor 27 changes from the predetermined value (3) to the predetermined value (4) with the switching of the target air-fuel ratio. ) The time t required to change to
Measure 2.

【0041】前記所定値(3)は、前記線形範囲のリー
ン側の境界値(0.3(V))よりも僅かに大きい値(例
えば0.4(V))であり、また、前記所定値(4)は、
前記線形範囲のリッチ側の境界値(0.8(V))であ
る。従って、前記時間t2は、目標空燃比の切り換えに
伴って、出力値Esが、線形範囲に入った直後の所定値
(3)から前記線形範囲を抜け出すまでの時間に相当す
る(図2参照)。
The predetermined value (3) is a value (for example, 0.4 (V)) slightly larger than the lean side boundary value (0.3 (V)) of the linear range, and the predetermined value (4). Is
It is a boundary value (0.8 (V)) on the rich side of the linear range. Therefore, the time t2 corresponds to the time until the output value Es exits the linear range from the predetermined value (3) immediately after entering the linear range due to the switching of the target air-fuel ratio (see FIG. 2). .

【0042】ステップS31では、前記ステップS30
で計測した時間t2が所定時間(2)よりも大きいか否
かを判別する。尚、前記判定値としての所定時間(2)
は、例えば700ms程度の時間とする。前記時間t2が
所定時間(2)よりも大きい場合には、目標空燃比の変
化に対応する出力値Esの変化速度が正常時よりも遅い
と判断し、ステップS32へ進み、酸素センサ27の応
答劣化(故障)を判定する。
At step S31, the step S30 is performed.
It is determined whether or not the time t2 measured in step 3 is longer than the predetermined time (2). A predetermined time (2) as the judgment value
Is, for example, about 700 ms. When the time t2 is longer than the predetermined time (2), it is determined that the changing speed of the output value Es corresponding to the change of the target air-fuel ratio is slower than the normal time, the process proceeds to step S32 and the response of the oxygen sensor 27 is returned. Determine deterioration (fault).

【0043】一方、前記時間t2が所定時間(2)以下
であれば、目標空燃比の変化に対応する出力値Esの変
化速度が正常であると判断し、ステップS33へ進み、
酸素センサ27の正常判定を行なう。酸素センサ27の
応答劣化(故障)が診断されたときには、酸素センサ2
7の出力値Esに基づく空燃比フィードバック制御を停
止させ、また、応答劣化(故障)の判定がなされたこと
を、警告灯などを用いて警告する。
On the other hand, if the time t2 is less than or equal to the predetermined time (2), it is judged that the changing speed of the output value Es corresponding to the change of the target air-fuel ratio is normal, and the routine proceeds to step S33,
The normality of the oxygen sensor 27 is determined. When the response deterioration (fault) of the oxygen sensor 27 is diagnosed, the oxygen sensor 2
The air-fuel ratio feedback control based on the output value Es of 7 is stopped, and a warning lamp is used to warn that the response deterioration (failure) is determined.

【0044】上記の線形領域では、目標空燃比の変化に
対応する出力変化速度を精度良く判定することができ、
高い精度で応答劣化を診断することができる。また、目
標空燃比の切り換え方向によって出力変化速度の判定値
として異なる値を用いるので、空燃比の変化方向の違い
による応答速度の違いに対応して、精度良く応答速度を
判定できる。
In the above linear region, the output change speed corresponding to the change in the target air-fuel ratio can be accurately determined,
The response deterioration can be diagnosed with high accuracy. Further, since a different value is used as the determination value of the output change speed depending on the target air-fuel ratio switching direction, it is possible to accurately determine the response speed in response to the difference in response speed due to the difference in the change direction of the air-fuel ratio.

【0045】更に、線形領域の略全域を横切る時間を計
測させることで、応答劣化による時間の違いを分解能良
く検出でき、かつ、線形領域に入った直後を計測対象か
ら外すことで、出力が変化し始めた直後の不安定状態で
時間計測が行なわれることがなく、より診断精度を向上
させることができる。尚、前記時間t1,t2を複数の
所定時間と比較させることで、応答劣化の進行度合いを
判定させ、軽度の応答劣化であるときには、フィードバ
ックゲインを調整しつつフィードバック制御を継続させ
るようにしても良い。
Further, by measuring the time that crosses almost the entire linear region, the time difference due to response deterioration can be detected with good resolution, and the output changes when the linear region is excluded immediately after being measured. Since the time measurement is not performed in the unstable state immediately after the start of the diagnosis, the diagnostic accuracy can be further improved. By comparing the times t1 and t2 with a plurality of predetermined times, the degree of progress of response deterioration is determined, and when the response deterioration is slight, the feedback gain may be adjusted and the feedback control may be continued. good.

【0046】また、上記実施形態では、目標空燃比を強
制的に切り換える構成としたが、同様な目標空燃比の切
り換えが、運転条件に応じて行なわれる場合には、この
運転条件により目標空燃比が切り換えられたときに、応
答診断を行なわせることもできる。
In the above embodiment, the target air-fuel ratio is forcibly switched. However, when similar target air-fuel ratio switching is performed according to the operating condition, the target air-fuel ratio is changed by this operating condition. It is also possible to perform response diagnosis when is switched.

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

【図1】実施形態におけるエンジンのシステム構成図。FIG. 1 is a system configuration diagram of an engine according to an embodiment.

【図2】実施形態における酸素センサの出力特性図。FIG. 2 is an output characteristic diagram of the oxygen sensor according to the embodiment.

【図3】実施形態における空燃比フィードバック制御を
示すフローチャート。
FIG. 3 is a flowchart showing air-fuel ratio feedback control in the embodiment.

【図4】実施形態における酸素センサの故障診断を示す
フローチャート。
FIG. 4 is a flowchart showing failure diagnosis of the oxygen sensor in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン 4…スロットル弁 5…燃料噴射弁 6…点火栓 8…触媒 20…コントロールユニット 21…クランク角センサ 23…エアフローメータ 27…酸素センサ 1 ... engine 4 ... Throttle valve 5 ... Fuel injection valve 6 ... Spark plug 8 ... Catalyst 20 ... Control unit 21 ... Crank angle sensor 23 ... Air flow meter 27 ... Oxygen sensor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エンジン排気中の酸素濃度に感応して出力
値が変化する酸素センサであって、センサ出力値が、理
論空燃比相当値を含む所定範囲内であるときに、空燃比
に対して略線形性を有する酸素センサの診断装置であっ
て、 目標空燃比の切り換えに対応する前記所定範囲内におけ
る前記出力値の変化速度を検出し、該変化速度が判定値
よりも小さいときに前記酸素センサの故障判定を行なう
ことを特徴とする酸素センサの故障診断装置。
Claim: What is claimed is: 1. An oxygen sensor, the output value of which changes in response to the oxygen concentration in engine exhaust, wherein the sensor output value is within the predetermined range including the stoichiometric air-fuel ratio equivalent value. And a substantially linear oxygen sensor diagnosing device, which detects a changing speed of the output value within the predetermined range corresponding to the switching of the target air-fuel ratio, and when the changing speed is smaller than a judgment value, An oxygen sensor failure diagnosis device characterized by making a failure determination of an oxygen sensor.
【請求項2】目標空燃比の切り換え方向に応じて前記判
定値を異なる値に設定することを特徴とする請求項1記
載の酸素センサの故障診断装置。
2. The oxygen sensor failure diagnosis device according to claim 1, wherein the determination value is set to a different value depending on the switching direction of the target air-fuel ratio.
【請求項3】前記目標空燃比の切り換えが、前記所定範
囲よりもリッチ側の空燃比と前記所定範囲よりもリーン
側の空燃比との間での切り換えであり、前記出力値が前
記所定範囲を略横断するのに要する時間を、前記変化速
度を示すパラメータとして計測することを特徴とする請
求項1又は2記載の酸素センサの故障診断装置。
3. The target air-fuel ratio is switched between an air-fuel ratio richer than the predetermined range and an air-fuel ratio leaner than the predetermined range, and the output value is in the predetermined range. The oxygen sensor failure diagnosis device according to claim 1 or 2, wherein a time required for substantially crossing is measured as a parameter indicating the changing speed.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3199603A1 (en) 2016-01-28 2017-08-02 Seiko Epson Corporation Ink jet printing penetrant, ink jet printing method, and ink jet printing apparatus
JP2018145943A (en) * 2017-03-08 2018-09-20 株式会社デンソー Engine control device
US11869287B2 (en) 2020-08-07 2024-01-09 Kawasaki Motors, Ltd. Abnormality detection device for exhaust gas sensor

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