JP2005042676A - Failure detecting device for oxygen concentration sensor - Google Patents

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治 滝沢
Toru Kimura
木村  亨
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately preform failure detection of an oxygen concentration sensor. <P>SOLUTION: This failure detecting device for the oxygen concentration sensor intentionally varies a combustion air-fuel ratio to a rich side, when a state where output of the oxygen concentration sensor is below a predetermined threshold is continued for a first predetermined period; monitors the output of the oxygen concentration sensor at the time of passing of a second predetermined period when the output would be fully changed if the oxygen concentration sensor operates normally; and determines that the oxygen concentration sensor fails to operate normally if the output change is not identified. Accordingly, since this detection is stopped in a range where an exhaust gas flow rate is small, detection accuracy can be enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の酸素センサの故障検知に関する。   The present invention relates to failure detection of an oxygen sensor of an internal combustion engine.

内燃機関の排ガス浄化装置の下流に設置された酸素センサの故障を検知する技術として、特許文献1が知られている。この技術によると、排ガス浄化装置下流のセカンダリ酸素センサが所定期間リーンの空燃比を出力した場合、空燃比をリッチにする制御を開始し、その後排ガス浄化装置の上流に設置されたプライマリ酸素センサがリッチの空燃比を示しているにもかかわらず、セカンダリ酸素センサがリーンを出力するとき、セカンダリ酸素センサが故障していると判断する。
特許第3009668号公報
Patent Document 1 is known as a technique for detecting a failure of an oxygen sensor installed downstream of an exhaust gas purification device of an internal combustion engine. According to this technology, when the secondary oxygen sensor downstream of the exhaust gas purification device outputs a lean air-fuel ratio for a predetermined period, the control to make the air-fuel ratio rich is started, and then the primary oxygen sensor installed upstream of the exhaust gas purification device When the secondary oxygen sensor outputs lean despite the rich air-fuel ratio, it is determined that the secondary oxygen sensor has failed.
Japanese Patent No. 3009668

酸素センサが短絡、断線等の故障をしている場合、酸素センサの出力が所定期間変動を示さなかったり、または変動幅が小さかったりする状況が起こりうる。しかし、このような状況は酸素センサの故障ではなく、実際に空燃比が安定している状態とも考えられる。後者の場合、上述の手法では、酸素センサの故障を正確に検知することができない。   When the oxygen sensor has a failure such as a short circuit or disconnection, a situation may occur in which the output of the oxygen sensor does not show fluctuation for a predetermined period or the fluctuation range is small. However, such a situation is not a failure of the oxygen sensor, but is considered to be a state in which the air-fuel ratio is actually stable. In the latter case, the above-described method cannot accurately detect a failure of the oxygen sensor.

従って、酸素濃度センサの故障検知をより正確に行う手法が必要とされている。   Therefore, there is a need for a technique for more accurately detecting failure of the oxygen concentration sensor.

本発明の一形態は、内燃機関の排気系に配置され、排気中の酸素濃度を出力する酸素濃度センサと、前記酸素濃度センサの出力と所定のしきい値とを比較する比較手段と、前記比較手段により酸素濃度が前記しきい値より低いと判定されてから第1の所定期間の経過後に、内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチにする空燃比制御手段と、空燃比をリッチにしてから第2の所定期間の経過後において、前記酸素濃度センサの出力が前記しきい値より低い場合、該酸素濃度センサが故障していると判定する故障判定手段と、前記排気系における排気の流量が少ない場合、故障の判定を中止する中止手段と、を備える酸素濃度センサの故障検知装置である。   One aspect of the present invention is an oxygen concentration sensor that is disposed in an exhaust system of an internal combustion engine and outputs an oxygen concentration in exhaust gas, a comparison unit that compares an output of the oxygen concentration sensor with a predetermined threshold value, An air-fuel ratio control means for making the air-fuel ratio of the internal combustion engine richer than the stoichiometric air-fuel ratio after the elapse of the first predetermined period after the comparison means determines that the oxygen concentration is lower than the threshold value; After a lapse of a second predetermined period from the start, when the output of the oxygen concentration sensor is lower than the threshold value, failure determination means for determining that the oxygen concentration sensor has failed, exhaust gas in the exhaust system, and A failure detection device for an oxygen concentration sensor, comprising: a canceling unit that cancels the determination of failure when the flow rate is small.

この形態によると、酸素濃度センサの出力が所定のしきい値より低い状態が第1の所定期間継続した場合に、燃焼空燃比を故意にリッチ側に変動させて、正常な酸素濃度センサであれば十分に出力変化が起こる第2の所定期間経過したときの酸素濃度センサの出力を監視し、出力の変化がなければ故障と判断する故障検知装置において、排気流量の少ない領域ではこの検知を中止するようにしたので、故障検知精度を高めることができる。   According to this aspect, when the state in which the output of the oxygen concentration sensor is lower than the predetermined threshold value continues for the first predetermined period, the combustion air-fuel ratio is intentionally changed to the rich side so that the normal oxygen concentration sensor can be used. In the failure detection device that monitors the output of the oxygen concentration sensor when the second predetermined period when the output change sufficiently occurs and determines that there is no change in output, this detection is stopped in the region where the exhaust flow rate is low As a result, failure detection accuracy can be increased.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態に係る酸素濃度センサの故障検知装置を含む、内燃機関(以下「エンジン」という)と電子制御装置(以下「ECU」という)の概略構成を示す図である。エンジン1は、例えば直列4気筒エンジンである。エンジン1へ通ずる吸気管2の途中にはスロットル弁3が配設されている。スロットル弁3にはスロットル弁開度(THA)センサ4が連結されており、スロットル弁3の開度に応じた電気信号を出力してECU5に供給する。ECU5の構成については後述する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) and an electronic control device (hereinafter referred to as “ECU”) including a failure detection device for an oxygen concentration sensor according to an embodiment of the present invention. The engine 1 is, for example, an in-line four cylinder engine. A throttle valve 3 is disposed in the middle of the intake pipe 2 that communicates with the engine 1. A throttle valve opening (THA) sensor 4 is connected to the throttle valve 3, and an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 3 is output and supplied to the ECU 5. The configuration of the ECU 5 will be described later.

燃料噴射弁6は、エンジン1の吸気弁(図示せず)の少し上流側に各気筒毎に設けられている。燃料噴射弁6は燃料ポンプを介して燃料タンク(図示せず)に接続されている。また、燃料噴射弁6はECU5に電気的に接続されており、ECU5からの信号により燃料噴射の開弁時間が制御される。噴射された燃料は吸気管2からの空気と混合され混合気となり、エンジン1に供給される。   The fuel injection valve 6 is provided for each cylinder slightly upstream of the intake valve (not shown) of the engine 1. The fuel injection valve 6 is connected to a fuel tank (not shown) via a fuel pump. The fuel injection valve 6 is electrically connected to the ECU 5, and the fuel injection valve opening time is controlled by a signal from the ECU 5. The injected fuel is mixed with the air from the intake pipe 2 to become an air-fuel mixture and supplied to the engine 1.

吸気管2には吸気管内絶対圧(PBA)センサ8および吸気温(TA)センサ9が取り付けられており、それぞれ絶対圧、吸気温を検出してECU5に電気信号として供給する。   An intake pipe absolute pressure (PBA) sensor 8 and an intake air temperature (TA) sensor 9 are attached to the intake pipe 2, and the absolute pressure and the intake air temperature are detected and supplied to the ECU 5 as electrical signals.

エンジン1の本体に装着されたエンジン水温(TW)センサ10はサーミスタ等からなり、エンジン水温(冷却水温)TWを検出して対応する温度信号ECU5に供給する。   An engine water temperature (TW) sensor 10 mounted on the main body of the engine 1 includes a thermistor and the like, detects the engine water temperature (cooling water temperature) TW, and supplies it to the corresponding temperature signal ECU 5.

エンジン1の図示しないカム軸周囲またはクランク軸周囲には、エンジン回転数(NE)センサ11が取り付けられている。エンジン回転数センサ11は、エンジン1の各気筒の吸入行程開始時の上死点(TDC)毎にパルス(以下「TDC信号パルス」という)を出力する。このTDCパルスはECU5に供給される。   An engine speed (NE) sensor 11 is attached around the camshaft or crankshaft (not shown) of the engine 1. The engine speed sensor 11 outputs a pulse (hereinafter referred to as “TDC signal pulse”) at each top dead center (TDC) at the start of the intake stroke of each cylinder of the engine 1. This TDC pulse is supplied to the ECU 5.

排気管13には、三元触媒を備える排気浄化装置14が設けられている。三元触媒は、エンジン1に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され排気中のO2濃度が比較的高い排気リーン状態では、排気中のO2を蓄積し、逆にエンジン1に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気中のO2濃度が低くHC、CO成分が多い排気リッチ状態では、蓄積したO2により排気中のHC、COを酸化する機能を有する。排気浄化装置14の下流側に、さらにNOx浄化装置を設けても良い。   The exhaust pipe 13 is provided with an exhaust purification device 14 including a three-way catalyst. The three-way catalyst accumulates O2 in the exhaust when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 1 is set leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and the O2 concentration in the exhaust is relatively high. In an exhaust rich state in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 1 is set to a richer side than the stoichiometric air-fuel ratio and the O2 concentration in the exhaust gas is low and the HC and CO components are large, the accumulated O2 causes the HC and CO in the exhaust gas to accumulate. It has a function of oxidizing. A NOx purification device may be further provided on the downstream side of the exhaust purification device 14.

排気浄化装置14の上流には、比例型酸素濃度センサ17(以下「LAFセンサ」という)が配設されている。このLAFセンサ17は排気中の酸素濃度(空燃比)にほぼ比例した電気信号を出力し、ECU5に供給する。   A proportional oxygen concentration sensor 17 (hereinafter referred to as “LAF sensor”) is disposed upstream of the exhaust purification device 14. The LAF sensor 17 outputs an electric signal that is substantially proportional to the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas and supplies it to the ECU 5.

排気浄化装置14の下流には、二値型酸素濃度センサ(以下「下流側酸素センサ」という)18が配設されており、これらのセンサの検出信号はECU5に供給される。下流側酸素センサ18は、出力が理論空燃比の前後において急激に変化する特性を有しており、理論空燃比よりリッチ側では出力が高レベルとなり、リーン側では出力が低レベルとなる。   A binary oxygen concentration sensor (hereinafter referred to as “downstream oxygen sensor”) 18 is disposed downstream of the exhaust purification device 14, and detection signals from these sensors are supplied to the ECU 5. The downstream oxygen sensor 18 has a characteristic that the output changes abruptly before and after the stoichiometric air-fuel ratio. The output is high on the rich side of the stoichiometric air-fuel ratio, and the output is low on the lean side.

ECU5はコンピュータで構成されており、各種センサからの入力信号を処理する入力インターフェース5a、各種制御プログラムを実行するCPU5b、プログラム及びデータを格納するROMや実行時に必要なプログラム及びデータを一時記憶して演算作業領域を提供するRAMからなるメモリ5c、及び各部に制御信号を送る出力インターフェース5dを備えている。上記各センサからの信号は入力インターフェースにより受信され、ROMに格納されたプログラムに従って処理される。   The ECU 5 is configured by a computer, and temporarily stores an input interface 5a for processing input signals from various sensors, a CPU 5b for executing various control programs, a ROM for storing programs and data, and programs and data necessary for execution. A memory 5c including a RAM for providing a calculation work area, and an output interface 5d for sending a control signal to each unit are provided. Signals from the sensors are received by the input interface and processed according to a program stored in the ROM.

ECU5は、エンジン回転速度やアクセル開度といった運転条件を検出し、予め定められているマップを検索して要求トルクを算出する。続いて、要求トルクに対応した基本燃料噴射量を算出し、さらに燃料を噴射する時期を決定する。   The ECU 5 detects operating conditions such as the engine speed and the accelerator opening, and searches a predetermined map to calculate the required torque. Subsequently, a basic fuel injection amount corresponding to the required torque is calculated, and further a timing for injecting fuel is determined.

またECU5は、各センサの入力に基づいて、エンジン1の運転状態を判別する。そして、ROMに記憶された制御プログラム等に従って種々の演算を実行し、出力インターフェース5dを介して演算結果に応じた駆動信号を出力して、吸気絞り弁3、燃料噴射弁6等を制御する。   Moreover, ECU5 discriminate | determines the driving | running state of the engine 1 based on the input of each sensor. Then, various calculations are executed according to a control program stored in the ROM, and a drive signal corresponding to the calculation result is output via the output interface 5d to control the intake throttle valve 3, the fuel injection valve 6, and the like.

次に、ECU5における下流側酸素センサの故障判定について説明する。   Next, the failure determination of the downstream oxygen sensor in the ECU 5 will be described.

下流側酸素センサの故障形態は、センサ内部または外部の回路が断線または短絡した場合に、出力がそれぞれ5V付近(断線)、0V付近(短絡)で停滞しているものと考えることができる。そのため、下流側センサ出力を監視し、所定期間内に変動が無いかあるいは少ない場合はセンサ出力の異常と考えることができる。   The failure mode of the downstream oxygen sensor can be considered that the output is stagnating around 5 V (disconnection) and around 0 V (short circuit) when a circuit inside or outside the sensor is disconnected or short-circuited. Therefore, the downstream sensor output is monitored, and if there is no or little fluctuation within a predetermined period, it can be considered that the sensor output is abnormal.

但し、空燃比がリーンに制御されているときにも下流側センサ出力は0V近傍を出力するので、これを区別すべく、センサ出力が0V付近で所定期間内に変動が無いかあるいは変動が少ない場合に、燃焼空燃比を故意にリッチ側に変動させ、正常なセンサであれば十分に出力変化が起こる時間だけ経過させたときの下流側酸素センサの出力挙動を監視し、変動がなければ故障と判断するのである。   However, even when the air-fuel ratio is controlled to be lean, the downstream sensor output is output in the vicinity of 0 V. Therefore, in order to distinguish this, the sensor output is in the vicinity of 0 V, or there is no fluctuation within a predetermined period, or the fluctuation is small. In this case, the combustion air-fuel ratio is deliberately changed to the rich side, and if it is a normal sensor, the output behavior of the downstream oxygen sensor is monitored when sufficient output change has elapsed. It is judged.

図2を参照して、下流側酸素センサの短絡故障を検知するルーチンについて説明する。   A routine for detecting a short-circuit failure of the downstream oxygen sensor will be described with reference to FIG.

まず、下流側酸素センサの出力SVO2が所定の電圧Low故障判定値より小さいか否かを判定する(S30)。電圧Low故障判定値は、下流側酸素センサが短絡した場合に示すと考えられる値(例えば、0.3V)に設定される。SVO2が故障判定値以上の場合は短絡の可能性はないので、ダウンタイマに初期値をセットし(S35)、排ガス流量SV(これについては後述する)の積算値をクリアして(S36)このルーチンを終了する。   First, it is determined whether or not the output SVO2 of the downstream oxygen sensor is smaller than a predetermined voltage Low failure determination value (S30). The voltage low failure determination value is set to a value (for example, 0.3 V) that is considered to be shown when the downstream oxygen sensor is short-circuited. If SVO2 is equal to or greater than the failure determination value, there is no possibility of a short circuit, so an initial value is set in the down timer (S35), and the integrated value of the exhaust gas flow SV (which will be described later) is cleared (S36). End the routine.

SVO2が故障判定値未満の場合は、以下のようにして実際に短絡しているか否かを判断する。まず、検知実施条件が成立しているかの判断を行う(S32)。ここで、図3を参照して、下流側酸素センサの故障検知の実施条件を判断するルーチンについて説明する。   When SVO2 is less than the failure determination value, it is determined whether or not an actual short circuit is made as follows. First, it is determined whether the detection execution condition is satisfied (S32). Here, with reference to FIG. 3, a routine for determining the conditions for detecting the failure of the downstream oxygen sensor will be described.

まず、燃料カットの実行中か否かを判定する(S50)。燃料カット実行中は適切な実施条件の判断ができないので、S52に進み、S55でセットされるタイマfct1が所定時間だけ経過したか否かを判定する(S52)。これは、燃料カットが所定期間以上継続した場合には、酸素センサの応答性が低下し正確な検知ができないことがあるので、これを判定するものである。タイマfct1が所定期間だけ経過していない場合は、故障検知の実施条件が不成立とされる(S68)。タイマfct1が所定期間だけ経過していた場合は、さらにタイマfct2をセットする(S54)。このタイマfct2は、燃料カットからの復帰後も所定期間は、故障検知を停止するためのものである(S58参照)。   First, it is determined whether or not a fuel cut is being executed (S50). Since an appropriate execution condition cannot be determined while the fuel cut is being executed, the process proceeds to S52, and it is determined whether or not the timer fct1 set in S55 has elapsed for a predetermined time (S52). This is to determine if the fuel cut continues for a predetermined period or longer, because the responsiveness of the oxygen sensor is lowered and accurate detection may not be possible. If the timer fct1 has not elapsed for a predetermined period, the failure detection execution condition is not satisfied (S68). If the timer fct1 has elapsed for a predetermined period, the timer fct2 is further set (S54). The timer fct2 is for stopping the failure detection for a predetermined period after returning from the fuel cut (see S58).

燃料カットの実行中でない場合は、タイマfct1をセットした後(S55)、所定の条件が成立しているかを判定する(S56)。この条件は、具体的には以下のようなものである。   When the fuel cut is not being executed, after setting the timer fct1 (S55), it is determined whether a predetermined condition is satisfied (S56). This condition is specifically as follows.

・目標空燃比が理論空燃比(ストイキ)に制御されていること(目標空燃比がリーンの時にはSO2出力はリーン張り付きとなるため)
・LAFフィードバックの実行中であること(フィードバック停止中は実際の空燃比は不定となるため)
・フィードバックリミットに張り付いていないこと(フィードバックリミット張り付き時は、ストイキ空燃比が実現されていない可能性があるため)
・酸素センサの温度がフィードバック開始水温以上であること(低温時には酸素センサが活性していないため)
である。
-The target air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) (because the SO2 output is lean attached when the target air-fuel ratio is lean).
-LAF feedback is being executed (because the actual air-fuel ratio is indefinite while feedback is stopped)
-The feedback limit is not attached (because the stoichiometric air-fuel ratio may not be realized when the feedback limit is attached)
・ The temperature of the oxygen sensor is equal to or higher than the feedback start water temperature (because the oxygen sensor is not active at low temperatures).
It is.

1つでも成立していないときは、故障検知条件は不成立とされる(S68)。すべて成立しているときは、続いてS54でセットされたタイマfct2が経過しているかを判定する(S58)。経過していなければ故障検知の実施条件は不成立となり(S68)、経過しているときは、排ガス流量SVを算出する(S60)。排ガス流量は、エアフローメータ出力、エンジン回転数、エンジン負荷、燃料噴射量設定値などエンジン吸入空気量と相関のあるパラメータを用いて算出する。そして、前回までに算出された排ガス流量SVの積算値に今回算出された排ガス流量SVを加えたSV積算値を算出し(S62)、このSV積算値が所定値より小さいか否かを判定する(S64)。所定値に達していないときは、故障検知の実施条件は不成立となり(S68)、所定値に達しているときに初めて故障検知の実施条件は成立する(S66)。排ガス流量が少ないと、下流側酸素センサが排気の空燃比の変化を検知するまでの時間が長くなる。すると、空燃比を変動させた状態が長時間となって、排ガス浄化性能が低下するおそれがあるので、これを防止するために、SV積算値が所定値に達していないときは故障検知を行わないようにするのである。   If even one is not satisfied, the failure detection condition is not satisfied (S68). If all are satisfied, it is subsequently determined whether the timer fct2 set in S54 has elapsed (S58). If it has not elapsed, the failure detection execution condition is not satisfied (S68), and if it has elapsed, the exhaust gas flow rate SV is calculated (S60). The exhaust gas flow rate is calculated using parameters correlated with the engine intake air amount, such as the air flow meter output, the engine speed, the engine load, and the fuel injection amount setting value. Then, an SV integrated value obtained by adding the exhaust gas flow rate SV calculated this time to the integrated value of the exhaust gas flow rate SV calculated up to the previous time is calculated (S62), and it is determined whether or not the SV integrated value is smaller than a predetermined value. (S64). When the predetermined value has not been reached, the failure detection condition is not satisfied (S68), and the failure detection condition is satisfied only when the predetermined value is reached (S66). If the exhaust gas flow rate is small, the time until the downstream oxygen sensor detects a change in the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes longer. Then, the state in which the air-fuel ratio is changed becomes a long time and the exhaust gas purification performance may be deteriorated. To prevent this, failure detection is performed when the SV integrated value does not reach the predetermined value. To avoid it.

図2に戻り、図3で説明した故障検知の実施条件が成立したかを判定し(S34)、条件が成立していないときは、タイマに初期値を設定し(S35)、さらに排ガス流量SVの積算値をクリアする(S36)。故障検知の実施条件が成立したときは、第1の所定期間が経過したか否かを判定する(S38)。所定期間が経過していないときは、このルーチンを終了する。第1の所定期間が経過しているときは、S60で算出される排ガス流量SVの積算値が所定値未満であるか否かを判定する(S40)。排ガス流量SVの積算値が所定値未満であるときは、以降の処理を行わずにこのルーチンを終了する。排ガスの流量が少ない場合には、酸素センサが空燃比の変化を検知するまでの時間が長くなり、第一の所定期間内には正確な空燃比の変化を検知できない場合があるので、検知実施条件成立後の排ガス流量SVの積算値が所定値を超えるまで検知時間を延長することで、検知精度を高めることができる。   Returning to FIG. 2, it is determined whether or not the failure detection execution condition described in FIG. 3 is satisfied (S34). If the condition is not satisfied, an initial value is set in the timer (S35), and the exhaust gas flow rate SV is further set. Is cleared (S36). When the failure detection execution condition is satisfied, it is determined whether or not the first predetermined period has elapsed (S38). When the predetermined period has not elapsed, this routine is terminated. When the first predetermined period has elapsed, it is determined whether or not the integrated value of the exhaust gas flow rate SV calculated in S60 is less than a predetermined value (S40). When the integrated value of the exhaust gas flow rate SV is less than the predetermined value, this routine is terminated without performing the subsequent processing. When the flow rate of exhaust gas is small, the time until the oxygen sensor detects the change of the air-fuel ratio becomes long, and the change of the air-fuel ratio may not be detected accurately within the first predetermined period. The detection accuracy can be increased by extending the detection time until the integrated value of the exhaust gas flow rate SV after the condition is satisfied exceeds a predetermined value.

排ガス流量SVの積算値が所定値以上のときは、このような可能性がないので、下流側酸素センサが故障しているか否かを検知するために、空燃比切替制御を実行する(S42)。そして、タイマが第2の所定期間を経過したか、つまり、空燃比切替を行った後に、通常であればリッチになると予想される時間だけ経過したかを判定する(S44)。第2の所定期間が経過していないときは、このルーチンを終了する。この場合、下流側酸素センサは正常であり、出力SVO2が低出力に停滞していたのは故障以外の理由があったものと考えられる。第2の所定期間が経過したときは、下流側酸素センサが故障していることが確定する(S46)。   When the integrated value of the exhaust gas flow rate SV is greater than or equal to a predetermined value, there is no such possibility, so air-fuel ratio switching control is executed to detect whether or not the downstream oxygen sensor has failed (S42). . Then, it is determined whether or not the timer has passed the second predetermined period, that is, after the air-fuel ratio switching has been completed, a period of time that is normally expected to become rich has elapsed (S44). When the second predetermined period has not elapsed, this routine is terminated. In this case, the downstream oxygen sensor is normal, and the output SVO2 is stagnant at a low output. When the second predetermined period has elapsed, it is determined that the downstream oxygen sensor has failed (S46).

以上説明したように、下流側酸素センサ出力が第1の所定期間内の変動がないかあるいは少ない状態を検知したときに、空燃比切替制御を行い、燃焼空燃比を故意に変動させて、正常なセンサであれば十分に出力変化が起こる第2の所定期間経過させたときの下流側酸素センサの出力挙動を監視し、変動がなければ故障と判断するようにしたので、故障検知精度を高めることができる。   As described above, when the downstream oxygen sensor output detects that there is no or little fluctuation within the first predetermined period, the air-fuel ratio switching control is performed, and the combustion air-fuel ratio is intentionally changed to normal. If the sensor is a simple sensor, the output behavior of the downstream oxygen sensor is monitored when the second predetermined period in which the output changes sufficiently, and if there is no fluctuation, it is determined that there is a failure, so the failure detection accuracy is improved. be able to.

図4は、具体的な故障検知の一例のタイミングチャートである。   FIG. 4 is a timing chart of an example of specific failure detection.

時刻t1で、図3で説明した検知条件が成立したものとし、これを示すように検知条件のフラグは1を示す(72)。下流側酸素センサの出力であるSVO2(70)が時刻t2において所定値である0.3Vを下回ると、ダウンタイマ(74)が初期値から所定値ずつ減分されていく。時刻t3において、タイマが第1の所定期間だけ経過すると(S38参照)、SV積算値が所定値以上であることを条件に(S40参照)、空燃比切替制御が開始され、空燃比を徐々にリッチにするような制御信号が出力される(76)。そして、時刻t4においてタイマが第2の所定期間だけ経過すると、下流側酸素センサ出力SVO2の値をチェックし、この時点でしきい値である0.3Vを超えていたらセンサは正常と判断され(80)、依然として0.3V未満であればセンサは故障と判断されるのである(82)。   It is assumed that the detection condition described with reference to FIG. 3 is satisfied at time t1, and the detection condition flag indicates 1 as shown (72). When SVO2 (70), which is the output of the downstream oxygen sensor, falls below a predetermined value of 0.3 V at time t2, the down timer (74) is decremented by a predetermined value from the initial value. When the timer elapses for a first predetermined period at time t3 (see S38), the air-fuel ratio switching control is started on condition that the SV integrated value is equal to or greater than the predetermined value (see S40), and the air-fuel ratio is gradually decreased. A rich control signal is output (76). When the timer elapses for a second predetermined period at time t4, the value of the downstream oxygen sensor output SVO2 is checked. If the value exceeds the threshold value of 0.3 V at this time, the sensor is determined to be normal ( 80) If it is still less than 0.3 V, the sensor is judged to be faulty (82).

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor having a vertical crankshaft.

本発明によれば、酸素濃度センサの出力が所定のしきい値より低い状態が第1の所定期間継続した場合に、燃焼空燃比を故意にリッチ側に変動させて、正常な酸素濃度センサであれば十分に出力変化が起こる第2の所定期間経過したときの酸素濃度センサの出力を監視し、出力の変化がなければ故障と判断する故障検知装置において、排気流量の少ない領域ではこの検知を中止するようにしたので、故障検知精度を高めることができる。   According to the present invention, when the state in which the output of the oxygen concentration sensor is lower than the predetermined threshold value continues for the first predetermined period, the combustion air-fuel ratio is intentionally changed to the rich side so that the normal oxygen concentration sensor If there is a change in the output, the output of the oxygen concentration sensor is monitored when the second predetermined period of time in which the output changes sufficiently, and if there is no change in output, it is determined that there is a failure. Since it was canceled, the accuracy of failure detection can be increased.

本発明の故障検知装置を備える内燃機関の概略図である。It is the schematic of an internal combustion engine provided with the failure detection apparatus of this invention. 酸素濃度センサの故障検知のフローチャートである。It is a flowchart of a failure detection of an oxygen concentration sensor. 故障検知実施条件判断のフローチャートである。It is a flowchart of failure detection execution condition judgment. 本発明による故障検知の一例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of failure detection by the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関(エンジン)
2 吸気管
5 電子制御装置(ECU)
6 燃料噴射弁
13 排気管
14 排気浄化装置
17 比例型酸素濃度センサ(LAFセンサ)
18 二値型酸素濃度センサ(下流側酸素センサ)
1 Internal combustion engine
2 Intake pipe 5 Electronic control unit (ECU)
6 Fuel injection valve 13 Exhaust pipe 14 Exhaust gas purification device 17 Proportional oxygen concentration sensor (LAF sensor)
18 Binary oxygen concentration sensor (downstream oxygen sensor)

Claims (1)

内燃機関の排気系に配置され、排気中の酸素濃度を出力する酸素濃度センサと、
前記酸素濃度センサの出力と所定のしきい値とを比較する比較手段と、
前記比較手段により酸素濃度が前記しきい値より低いと判定されてから第1の所定期間の経過後に、内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチにする空燃比制御手段と、
空燃比をリッチにしてから第2の所定期間の経過後において、前記酸素濃度センサの出力が前記しきい値より低い場合、該酸素濃度センサが故障していると判定する故障判定手段と、
前記排気系における排気の流量が少ない場合、故障の判定を中止する中止手段と、
を備える酸素濃度センサの故障検知装置。
An oxygen concentration sensor arranged in an exhaust system of an internal combustion engine and outputting an oxygen concentration in the exhaust;
Comparison means for comparing the output of the oxygen concentration sensor with a predetermined threshold;
Air-fuel ratio control means for making the air-fuel ratio of the internal combustion engine richer than the stoichiometric air-fuel ratio after elapse of a first predetermined period after the comparison means determines that the oxygen concentration is lower than the threshold value;
Failure determination means for determining that the oxygen concentration sensor has failed when the output of the oxygen concentration sensor is lower than the threshold value after the elapse of the second predetermined period since the air-fuel ratio is made rich;
When the flow rate of the exhaust gas in the exhaust system is small, stop means for stopping the determination of failure,
An oxygen concentration sensor failure detection apparatus comprising:
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