JP2005207249A - Abnormality diagnosing device for oxygen sensor - Google Patents

Abnormality diagnosing device for oxygen sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2005207249A
JP2005207249A JP2004012133A JP2004012133A JP2005207249A JP 2005207249 A JP2005207249 A JP 2005207249A JP 2004012133 A JP2004012133 A JP 2004012133A JP 2004012133 A JP2004012133 A JP 2004012133A JP 2005207249 A JP2005207249 A JP 2005207249A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxygen sensor
value
amount
determination value
abnormality
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004012133A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4190430B2 (en
Inventor
Kenichiro Kumada
健一郎 熊田
Keita Nakanishi
啓太 中西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Yamaha Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Yamaha Motor Co Ltd filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2004012133A priority Critical patent/JP4190430B2/en
Publication of JP2005207249A publication Critical patent/JP2005207249A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4190430B2 publication Critical patent/JP4190430B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable to accurately determine whether abnormality due to deterioration with an oxygen sensor occurs. <P>SOLUTION: The abnormality diagnosing device is constituted such that a reversal period T of a rich signal and a lean signal from the oxygen sensor 14 and a determination value H used for determination of whether the reversal period T is lengthened due to deterioration of the oxygen sensor 14 are calculated a plurality of times, and the ratio T/H of the reversal period T to the determination value H is determined with every calculation. The ratio T/H is a value being the magnitude of an influence on the reversal period T due to deterioration of the oxygen sensor 14 or being in an operation region where an intake air amount is decreased or a value capable of being represented without being influenced by a difference between a rich skip amount RsR and a lean skip amount RsL of air-fuel ratio feedback control. When an integrated value S obtained by adding the ratio T/H is higher than a threshold set based on the number of calculating times of the reversal period T and the determination value H, it is decided that abnormality due to deterioration with the oxygen sensor 14 occurs. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、酸素センサの異常診断装置に関するものである。   The present invention relates to an abnormality diagnosis device for an oxygen sensor.

自動車用エンジン等の内燃機関において、空燃比を理論空燃比に制御する空燃比フィードバック制御を行う場合、同機関の排気中の酸素濃度に応じた検出信号を出力する酸素センサが設けられる。   In an internal combustion engine such as an automobile engine, when air-fuel ratio feedback control is performed to control the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio, an oxygen sensor that outputs a detection signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas of the engine is provided.

この酸素センサは、理論空燃比での混合気の燃焼が行われたときの排気中の酸素濃度を基準として、その濃度よりも排気中の酸素濃度が薄い場合にリッチ信号を出力し、濃い場合にはリーン信号を出力するものである。このため、理論空燃比よりもリッチな混合気の燃焼が行われると、そのときの排気中の酸素濃度が理論空燃比での燃焼時よりも薄くなって酸素センサからリッチ信号が出力される。また、理論空燃比よりもリーンな混合気の燃焼が行われると、そのときの排気中の酸素濃度が理論空燃比での燃焼時よりも濃くなって酸素センサからリーン信号が出力される。   This oxygen sensor outputs a rich signal when the oxygen concentration in the exhaust gas is lower than that concentration, based on the oxygen concentration in the exhaust gas when combustion of the air-fuel mixture is performed at the stoichiometric air-fuel ratio. Outputs a lean signal. For this reason, when combustion of the air-fuel mixture richer than the stoichiometric air-fuel ratio is performed, the oxygen concentration in the exhaust gas at that time becomes thinner than that at the time of combustion at the stoichiometric air-fuel ratio, and a rich signal is output from the oxygen sensor. When combustion of the air-fuel mixture leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is performed, the oxygen concentration in the exhaust gas at that time becomes higher than that at the time of combustion at the stoichiometric air-fuel ratio, and a lean signal is output from the oxygen sensor.

そして、上記空燃比フィードバック制御では、酸素センサからのリッチ信号出力に基づき燃料噴射量が減量補正されるとともに、酸素センサからのリーン信号出力に基づき燃料噴射量が増量補正され、内燃機関の空燃比が理論空燃比に近づけられることとなる。こうした空燃比フィードバック制御の実行中は、内燃機関の空燃比を理論空燃比に近づけるべく燃料噴射量が増減されるため、排気中の酸素濃度が周期的に変化して酸素センサからリッチ信号とリーン信号とが交互に出力されるようになる。   In the air-fuel ratio feedback control, the fuel injection amount is corrected to decrease based on the rich signal output from the oxygen sensor, and the fuel injection amount is corrected to increase based on the lean signal output from the oxygen sensor. Is brought close to the stoichiometric air-fuel ratio. During the execution of such air-fuel ratio feedback control, the fuel injection amount is increased or decreased to bring the air-fuel ratio of the internal combustion engine closer to the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the oxygen concentration in the exhaust gas changes periodically, and the rich signal and lean signal from the oxygen sensor. Signals are output alternately.

ただし、酸素センサにおいては排気の熱による劣化等によって内部抵抗、起電力、及び応答時間といった特性変化が生じ、この特性変化に伴い空燃比フィードバック制御によって混合気の空燃比を理論空燃比に制御する際の制御精度が悪化する。そこで、酸素センサに劣化による特性変化が生じると、空燃比フィードバック制御中における同センサからのリッチ信号とリーン信号との反転周期が長くなることに着目し、その反転周期に基づいて酸素センサの異常診断を行うことが提案されている。   However, in the oxygen sensor, characteristic changes such as internal resistance, electromotive force, and response time occur due to deterioration due to exhaust heat, etc., and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio by air-fuel ratio feedback control accompanying this characteristic change. The control accuracy at the time deteriorates. Therefore, paying attention to the fact that if the characteristic change due to deterioration occurs in the oxygen sensor, the inversion period of the rich signal and lean signal from the sensor during air-fuel ratio feedback control becomes longer, and the oxygen sensor malfunctions based on the inversion period It has been proposed to make a diagnosis.

例えば、特許文献1では、酸素センサからのリッチ信号とリーン信号との実際の反転周期が、吸入空気量に基づき算出される判定値よりも長いとき、酸素センサが劣化している旨判断する異常診断を行っている。なお、上記判定値については、吸入空気量が少なくなるほど反転周期が長くなる傾向を考慮し、例えば吸入空気量が小さくなるほど大きくなるように算出される。このような判定値及び反転周期を用いた異常診断により、酸素センサに劣化が生じているか否かを判断することができ、劣化が生じているときには当該劣化による空燃比フィードバック制御の精度悪化への対策を講じることができる。   For example, in Patent Document 1, when the actual inversion period between the rich signal and the lean signal from the oxygen sensor is longer than a determination value calculated based on the intake air amount, an abnormality that determines that the oxygen sensor has deteriorated is detected. I have a diagnosis. The determination value is calculated in consideration of the tendency that the inversion period becomes longer as the intake air amount decreases, for example, so as to increase as the intake air amount decreases. It is possible to determine whether or not the oxygen sensor has deteriorated by such an abnormality diagnosis using the determination value and the inversion cycle. When the deterioration has occurred, the accuracy of the air-fuel ratio feedback control is deteriorated due to the deterioration. Measures can be taken.

しかし、上記のような異常診断では、反転周期が判定値よりも長くなるという現象が一回生じるだけで酸素センサに劣化が生じている旨判断されるため、その旨の判断についての信頼性が問題になる。例えば、酸素センサの劣化以外の何らかの理由で反転周期が一回だけ判定値よりも長くなった場合、誤って酸素センサが劣化している旨判断されてしまうことから、その旨の判断についての信頼性は高いとは言い切れない。   However, in the abnormality diagnosis as described above, since it is determined that the oxygen sensor is deteriorated only by the phenomenon that the inversion period becomes longer than the determination value once, the reliability of the determination is reliable. It becomes a problem. For example, if the reversal cycle is longer than the judgment value only once for some reason other than the deterioration of the oxygen sensor, it is erroneously determined that the oxygen sensor has deteriorated. It cannot be said that the nature is high.

このため、反転周期及び判定値の算出を複数回行い、反転周期の総和が判定値の総和よりも大であるとき、酸素センサに劣化が生じている旨判断することも考えられる。この場合、何らかの理由により反転周期が一回だけ長くなったとしても、それだけで反転周期の総和が判定値の総和よりも大になるということは起こりにくい。従って、反転周期が一回だけ判定値よりも大きくなったときに直ちに酸素センサに劣化が生じている旨の判断がなされることはなく、酸素センサに劣化が生じているか否かの判断がなされたときの同判断についての信頼性を高めることができる。
特開平11−166438公報
For this reason, it is also conceivable to calculate that the oxygen sensor has deteriorated when the inversion period and the determination value are calculated a plurality of times and the sum of the inversion periods is larger than the sum of the determination values. In this case, even if the inversion period is increased only once for some reason, it is unlikely that the sum of the inversion periods is larger than the sum of the determination values. Therefore, when the inversion period becomes larger than the determination value only once, it is not immediately determined that the oxygen sensor has deteriorated, and it is determined whether or not the oxygen sensor has deteriorated. The reliability of the same judgment can be improved.
JP-A-11-166438

ところで、酸素センサからのリッチ信号とリーン信号との反転周期は、吸入空気量が一定であったとしても、常に一定となるわけではなく諸条件によって変動するものである。このため、反転周期の判定値も、上記変動を加味して、吸入空気量一定という条件下での酸素センサ正常時における反転周期の変動範囲の最大値に対し、所定の余裕代だけ大きい値となるよう算出することが考えられる。この場合、酸素センサ正常時における上記反転周期の変動に際して、当該反転周期が誤って判定値を越えて大きくならないようにすることができる。   Incidentally, the inversion cycle of the rich signal and the lean signal from the oxygen sensor is not always constant even if the intake air amount is constant, and varies depending on various conditions. For this reason, the reversal cycle determination value is also set to a value that is larger by a predetermined margin than the maximum value of the reversal cycle variation range when the oxygen sensor is normal under the condition that the intake air amount is constant in consideration of the above variation. It is conceivable to calculate such that In this case, when the reversal period varies when the oxygen sensor is normal, the reversal period can be prevented from erroneously exceeding the determination value.

そして、酸素センサの劣化が生じると、反転周期が長くなって同反転周期の変動範囲が全体的に判定値寄りに変化し、その変動範囲の最大値が判定値よりも大きい値をとるようになる。ただし、酸素センサ正常時の反転周期の長さ及び変動の大きさは機関運転状態に応じて異なるものとなり、例えば吸入空気量の少なくなる運転領域では、他の運転領域(以下、通常運転領域という)に比べて反転周期が長く且つ変動の大きいものとなる傾向がある。この反転周期の変動傾向のために、酸素センサでの劣化が生じている状態にあって反転周期が判定値を越えたときの同判定値に対する反転周期の増大量、及び反転周期が判定値未満であるときの同判定値に対する反転周期の減少量については、吸入空気量の少なくなる運転領域では、通常運転領域に比べて大きくなる。   When the deterioration of the oxygen sensor occurs, the inversion period becomes longer and the fluctuation range of the inversion period changes as a whole toward the judgment value, so that the maximum value of the fluctuation range takes a value larger than the judgment value. Become. However, the length of the reversal cycle and the magnitude of fluctuation when the oxygen sensor is normal differ depending on the engine operating state. For example, in the operating region where the intake air amount decreases, other operating regions (hereinafter referred to as normal operating regions). ) Has a longer inversion period and a larger fluctuation. Due to this tendency of fluctuation of the inversion period, when the oxygen sensor has deteriorated and the inversion period exceeds the judgment value, the amount of increase in the inversion period with respect to the judgment value, and the inversion period is less than the judgment value. The amount of decrease in the reversal period with respect to the same determination value is greater in the operation region where the intake air amount is smaller than in the normal operation region.

従って、上記酸素センサの異常診断を行う過程で、吸入空気量が少なくなる運転領域での反転周期の算出が行われた場合、そこで算出された反転周期の判定値に対する増大量や減少量が反転周期の総和に大きな影響を及ぼし、酸素センサにおける劣化の有無を判断する際の誤判断を招くおそれがある。   Therefore, in the process of performing the abnormality diagnosis of the oxygen sensor, when the inversion period is calculated in the operation region in which the intake air amount decreases, the increase amount or the decrease amount with respect to the calculated inversion period determination value is inverted. This greatly affects the total sum of the periods, and may cause erroneous determination when determining whether or not the oxygen sensor has deteriorated.

ここで、上記誤判断の生じる具体的な状況としては、例えば、複数回数の反転周期の算出のうち、一回の算出は吸入空気量の少なくなる運転領域で行われて上記増大量が非常に大きくなり、他の算出は通常運転領域で行われて反転周期がほとんど判定値よりも小さい値をとるような状況があげられる。この場合、複数回算出された反転周期のうちのほとんどが判定値よりも小さくなることから、酸素センサは劣化していない可能性が高い。しかし、反転周期の判定値に対する増大量が上記のように一回だけでも非常に大きくなると、その一回以外のほとんどで反転周期が判定値未満になるとしても、その際の判定値に対する反転周期の減少量は通常運転領域では極小さい値にしかならないことから、反転周期の総和が判定値の総和よりも大きくなる。その結果、酸素センサが劣化しているとの誤判断がなされることとなる。   Here, as a specific situation in which the misjudgment occurs, for example, out of a plurality of inversion cycle calculations, one calculation is performed in an operating region where the intake air amount is small, and the increase amount is very large. There are situations where the other calculation is performed in the normal operation region and the reversal period takes a value almost smaller than the judgment value. In this case, since most of the inversion periods calculated a plurality of times are smaller than the determination value, there is a high possibility that the oxygen sensor has not deteriorated. However, if the amount of increase with respect to the judgment value of the inversion period becomes very large even once, even if the inversion period becomes less than the judgment value in almost all other cases, the inversion period with respect to the judgment value at that time Since the amount of decrease in the normal operation region is only a very small value, the sum of the inversion periods is larger than the sum of the determination values. As a result, it is erroneously determined that the oxygen sensor has deteriorated.

また、誤判断の生じる別の具体的な状況としては、例えば、複数回の反転周期の算出のうち、一回の算出は吸入空気量の少なくなる運転領域で行われて上記減少量が非常に大きくなり、他の算出は通常運転領域で行われて反転周期がほとんど判定値よりも大きい値をとるような状況もあげられる。この場合、複数回算出された反転周期のうちのほとんどが判定値よりも大きくなることから、酸素センサが劣化している可能性が高い。しかし、反転周期の判定値に対する減少量が上記のように一回だけでも非常に大きくなると、その一回以外のほとんどで反転周期が判定値よりも大きくなるとしても、その際の判定値に対する反転周期の増大量は通常運転領域では極小さい値にしかならないことから、反転周期の総和が判定値の総和よりも小さくなる。その結果、酸素センサが劣化していないとの誤判断がなされることとなる。   In addition, another specific situation in which erroneous determination occurs is, for example, out of a plurality of inversion period calculations, one calculation is performed in an operating region where the intake air amount decreases, and the above reduction amount is very high. In other cases, the other calculation is performed in the normal operation region, and the reversal period takes a value almost larger than the determination value. In this case, since most of the inversion periods calculated a plurality of times are larger than the determination value, there is a high possibility that the oxygen sensor has deteriorated. However, if the amount of decrease with respect to the judgment value of the inversion period becomes very large even once, even if the inversion period becomes larger than the judgment value in almost all other cases, the inversion to the judgment value at that time Since the increase amount of the cycle is only a very small value in the normal operation region, the sum of the inversion cycles is smaller than the sum of the determination values. As a result, it is erroneously determined that the oxygen sensor has not deteriorated.

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、酸素センサの劣化に起因する同センサでの異常発生の有無を的確に判断することのできる酸素センサの異常診断装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an oxygen sensor abnormality diagnosis device that can accurately determine whether or not an abnormality has occurred in the sensor due to deterioration of the oxygen sensor. Is to provide.

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、内燃機関の排気中の酸素濃度に応じてリッチ信号又はリーン信号を出力する酸素センサに適用され、空燃比フィードバック制御により同機関の空燃比が理論空燃比に制御されているときの前記酸素センサからのリッチ信号とリーン信号との反転周期を機関運転状態に基づき算出される判定値と比較して前記酸素センサでの異常発生の有無を判断する酸素センサの異常診断装置において、前記反転周期と前記判定値とを所定間隔毎に算出するとともに、その算出毎の前記反転周期と前記判定値との比を計算し、この比を足し込むことで得られる積算値が前記反転周期及び前記判定値の算出回数から求められる閾値よりも大きいことに基づき、前記酸素センサで異常が発生している旨判断する判断手段を備えた。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is applied to an oxygen sensor that outputs a rich signal or a lean signal in accordance with the oxygen concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine, and the air-fuel ratio of the engine is controlled by air-fuel ratio feedback control. Comparing the inversion period of the rich signal and the lean signal from the oxygen sensor when the air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio with a determination value calculated based on the engine operating state, In the abnormality diagnosis device for the oxygen sensor to be determined, the inversion period and the determination value are calculated at predetermined intervals, and a ratio between the inversion period and the determination value for each calculation is calculated, and this ratio is added. It is determined that an abnormality has occurred in the oxygen sensor based on the fact that the integrated value obtained is greater than a threshold value obtained from the inversion period and the number of times the determination value is calculated. With a cross section.

空燃比フィードバック制御中の酸素センサからのリッチ信号とリーン信号との反転周期は、酸素センサの劣化が進むにつれて短くなる。また、この反転周期については、吸入空気量が少なくなるほど長くなり、且つ吸入空気量が少なくなる運転領域では他の運転領域よりも大きく変動する傾向がある。一方、機関運転状態に基づき算出される判定値は、例えば、吸入空気量が少なくなるほど長くなる反転周期に対応して、吸入空気量が少なくなるほど大きい値にされる。酸素センサの劣化により反転周期が長くなると、反転周期の変動範囲が判定値にさしかかり、その判定値の付近で反転周期が変動して判定値よりも大きくなったり判定値未満になったりする。このように反転周期が判定値よりも大きくなったときの同判定値に対する反転周期の増大量、及び、反転周期が判定値未満となったときの同判定値に対する反転周期の減少量については、吸入空気量が少なくなる運転領域では、その他の運転領域に比べて大きなものとなる。言い換えれば、酸素センサの劣化による反転周期の判定値に対する増大量や減少量への影響は、劣化度合いが同一の条件下において、吸入空気量の少ない運転領域では他の運転領域に比べて大きくなる。このことを考慮せず、単に判定値に対する反転周期の増大量及び減少量のみに基づき酸素センサの異常診断を行うと、酸素センサの劣化に起因する同センサでの異常発生の有無の判断に誤りが生じるおそれがある。しかし、上記構成によれば、酸素センサの異常診断に反転周期と判定値との比が用いられる。この比は、上記のように大きさが変化する判定値を基準として、当該判定値に対し反転周期がどの程度離れた値となっているかを示すものである。言い換えれば、反転周期と判定値との比は、酸素センサの劣化による反転周期への影響の大きさを、運転領域(吸入空気量)の違いに左右されずに表すことの可能な値である。従って、反転周期及び判定値の算出毎に反転周期と判定値との比を計算し、この比を足し込むことで得られる積算値が反転周期及び判定値の算出回数から求められる閾値よりも大きいか否かに基づき、酸素センサの劣化に起因する同センサでの異常発生の有無を的確に判断することができる。   The inversion period of the rich signal and the lean signal from the oxygen sensor during the air-fuel ratio feedback control becomes shorter as the deterioration of the oxygen sensor proceeds. Further, the inversion cycle becomes longer as the intake air amount decreases, and tends to fluctuate more greatly in the operation region where the intake air amount decreases than in other operation regions. On the other hand, the determination value calculated based on the engine operating state is set to a larger value as the intake air amount decreases, for example, corresponding to a reversal period that becomes longer as the intake air amount decreases. When the reversal cycle becomes longer due to the deterioration of the oxygen sensor, the fluctuation range of the reversal cycle approaches the determination value, and the reversal cycle fluctuates in the vicinity of the determination value and becomes larger than the determination value or less than the determination value. As described above, the amount of increase in the inversion period with respect to the determination value when the inversion period becomes larger than the determination value, and the amount of decrease in the inversion period with respect to the determination value when the inversion period becomes less than the determination value, In the operation region where the intake air amount decreases, the operation region becomes larger than other operation regions. In other words, the influence on the amount of increase or decrease with respect to the judgment value of the reversal period due to the deterioration of the oxygen sensor is larger in the operation region where the intake air amount is small and the other operation regions under the same deterioration degree. . Without taking this into account, if an oxygen sensor abnormality diagnosis is performed based solely on the amount of increase and decrease in the inversion period with respect to the judgment value, an error may occur in determining whether or not an abnormality has occurred in the sensor due to the deterioration of the oxygen sensor. May occur. However, according to the above configuration, the ratio between the inversion period and the determination value is used for diagnosis of abnormality of the oxygen sensor. This ratio indicates how far the inversion period is from the determination value with reference to the determination value whose magnitude changes as described above. In other words, the ratio between the reversal period and the determination value is a value that can represent the magnitude of the influence on the reversal period due to the deterioration of the oxygen sensor without being influenced by the difference in the operation region (intake air amount). . Therefore, every time the inversion period and the judgment value are calculated, the ratio between the inversion period and the judgment value is calculated, and the integrated value obtained by adding this ratio is larger than the threshold obtained from the number of times the inversion period and the judgment value are calculated. Whether or not an abnormality has occurred in the sensor due to the deterioration of the oxygen sensor can be determined accurately.

請求項2記載の発明では、請求項1記載の発明において、前記内燃機関には排気上流と排気下流とのそれぞれに酸素センサが設けられ、前記判断手段は前記排気上流の酸素センサについて異常発生の有無を判断するものとした。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the internal combustion engine is provided with oxygen sensors upstream and downstream of the exhaust gas, and the determination means detects an abnormality in the oxygen sensor upstream of the exhaust gas. The presence or absence was to be judged.

排気上流と排気下流とにそれぞれ酸素センサが設けられた内燃機関においては、例えば以下のように空燃比を理論空燃比に近づけるための空燃比フィードバック制御が行われる。即ち、触媒上流の酸素センサからのリッチ信号に基づき減少するとともに同センサからのリーン信号に基づき増加するフィードバック補正値に基づき燃料噴射量を補正するメインフィードバック制御が行われる。また、触媒下流の酸素センサからのリッチ信号に基づきメインフィードバック制御によるフィードバック補正値の減少量を大とするとともに、同センサからのリーン信号に基づきメインフィードバック制御によるフィードバック補正値の増加量を大とするサブフィードバック制御が行われる。こうした空燃比フィードバック制御が行われる場合、サブフィードバック制御に起因してフィードバック補正値の増加量と減少量との偏差が大きくなるほど、触媒上流の酸素センサからのリッチ信号とリーン信号との反転周期が長くなり、且つ同反転周期が大きく変動する傾向がある。このため、機関運転状態に基づき算出される判定値は、例えば、上記偏差が大きくなるほど長くなる反転周期に対応して、同偏差が大きくなるほど大きい値にされる。酸素センサの劣化により反転周期が長くなると、反転周期の変動範囲が判定値にさしかかり、その判定値の付近で反転周期が変動して判定値よりも大きくなったり判定値未満になったりする。このように反転周期が判定値よりも大きくなったときの同判定値に対する反転周期の増大量、及び、反転周期が判定値未満となったときの同判定値に対する反転周期の減少量については、上記偏差が大きくなった状態では、同偏差の小さい状態に比べて大きなものとなる。言い換えれば、酸素センサの劣化による反転周期の判定値に対する増大量や減少量への影響は、劣化度合いが同一の条件下において、上記偏差が大きい場合には同偏差の小さい場合に比べて大きくなる。このことを考慮せず、単に判定値に対する反転周期の増大量及び減少量のみ基づき酸素センサの異常診断を行うと、酸素センサの劣化に起因する同センサでの異常発生の有無の判断に誤りが生じるおそれがある。しかし、上記構成によれば、酸素センサの異常診断には反転周期と判定値との比が用いられる。この比は、上記のように大きさが変化する判定値を基準として、当該判定値に対し反転周期がどの程度離れた値となっているかを示すものである。言い換えれば、反転周期と判定値との比は、酸素センサの劣化による反転周期への影響の大きさを、上記偏差の大きさの違いに左右されずに表すことの可能な値である。従って、反転周期及び判定値の算出毎に反転周期と判定値との比を計算し、この比を足し込むことで得られる積算値が反転周期及び判定値の算出回数から求められる閾値よりも大きいか否かに基づき、酸素センサの劣化に起因する同センサでの異常発生の有無を的確に判断することができる。   In an internal combustion engine in which oxygen sensors are provided upstream and downstream of the exhaust, for example, air-fuel ratio feedback control for bringing the air-fuel ratio closer to the stoichiometric air-fuel ratio is performed as follows. That is, main feedback control is performed to correct the fuel injection amount based on a feedback correction value that decreases based on the rich signal from the oxygen sensor upstream of the catalyst and increases based on the lean signal from the sensor. Also, the amount of decrease in the feedback correction value by the main feedback control is increased based on the rich signal from the oxygen sensor downstream of the catalyst, and the amount of increase in the feedback correction value by the main feedback control is increased based on the lean signal from the sensor. Sub feedback control is performed. When such air-fuel ratio feedback control is performed, the inversion period between the rich signal and the lean signal from the oxygen sensor upstream of the catalyst increases as the deviation between the increase amount and the decrease amount of the feedback correction value due to the sub feedback control increases. There is a tendency that the inversion period becomes long and long. For this reason, the determination value calculated based on the engine operating state is set to a larger value as the deviation becomes larger, for example, corresponding to the inversion period that becomes longer as the deviation becomes larger. When the reversal cycle becomes longer due to the deterioration of the oxygen sensor, the fluctuation range of the reversal cycle approaches the determination value, and the reversal cycle fluctuates in the vicinity of the determination value and becomes larger than the determination value or less than the determination value. As described above, the amount of increase in the inversion period with respect to the determination value when the inversion period becomes larger than the determination value, and the amount of decrease in the inversion period with respect to the determination value when the inversion period becomes less than the determination value, When the deviation is large, the deviation is larger than that when the deviation is small. In other words, the influence on the amount of increase or decrease with respect to the judgment value of the reversal period due to the deterioration of the oxygen sensor is greater when the deviation is large than when the deviation is small under the same degree of deterioration. . Without taking this into account, if the abnormality diagnosis of the oxygen sensor is performed based solely on the amount of increase and decrease of the inversion period with respect to the determination value, an error will occur in determining whether or not an abnormality has occurred in the sensor due to the deterioration of the oxygen sensor. May occur. However, according to the above configuration, the ratio between the inversion period and the determination value is used for abnormality diagnosis of the oxygen sensor. This ratio indicates how far the inversion period is from the determination value with reference to the determination value whose magnitude changes as described above. In other words, the ratio between the inversion period and the determination value is a value that can represent the magnitude of the influence on the inversion period due to the deterioration of the oxygen sensor without being influenced by the difference in the magnitude of the deviation. Therefore, every time the inversion period and the judgment value are calculated, the ratio between the inversion period and the judgment value is calculated, and the integrated value obtained by adding this ratio is larger than the threshold obtained from the number of times the inversion period and the judgment value are calculated. Whether or not an abnormality has occurred in the sensor due to the deterioration of the oxygen sensor can be determined accurately.

以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図8に従って説明する。
図1に示されるエンジン1においては、吸気通路2に設けられたスロットルバルブ3の開度制御を通じて燃焼室4に吸入される空気の量が調整され、この空気と燃料噴射弁5から噴射された燃料との混合気が燃焼室4内にて燃焼させられる。そして、燃焼後の混合気は、排気として排気通路6に送られ、同通路6に設けられた触媒コンバータ7の三元触媒によって浄化される。
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
In the engine 1 shown in FIG. 1, the amount of air taken into the combustion chamber 4 is adjusted through opening control of the throttle valve 3 provided in the intake passage 2, and this air and the fuel injection valve 5 are injected. The fuel / air mixture is combusted in the combustion chamber 4. The combusted air-fuel mixture is sent to the exhaust passage 6 as exhaust gas and purified by the three-way catalyst of the catalytic converter 7 provided in the passage 6.

この三元触媒は、触媒雰囲気の酸素濃度が理論空燃比での混合気の燃焼時の値になるとき、排気中の有害成分(HC,CO,NOx )のすべてを最も効果的に除去できるものである。このため、触媒雰囲気の酸素濃度が理論空燃比での混合気の燃焼を行ったときの値を含む所定範囲内に保持されるよう、排気中の酸素濃度に応じて燃料噴射量を補正する空燃比フィードバック制御が実行される。   This three-way catalyst can most effectively remove all harmful components (HC, CO, NOx) in the exhaust when the oxygen concentration in the catalyst atmosphere becomes the value at the time of combustion of the air-fuel mixture at the stoichiometric air-fuel ratio It is. Therefore, the fuel injection amount is corrected according to the oxygen concentration in the exhaust gas so that the oxygen concentration in the catalyst atmosphere is maintained within a predetermined range including the value when the air-fuel mixture is burned at the stoichiometric air-fuel ratio. Fuel ratio feedback control is executed.

こうした空燃比フィードバック制御は、エンジン1を運転制御すべく自動車に搭載された電子制御装置8を通じて実行される。この電子制御装置8は、上記燃料噴射弁5を駆動制御するとともに、以下に示す各種センサからの検出信号を入力する。   Such air-fuel ratio feedback control is executed through an electronic control unit 8 mounted on the automobile to control the operation of the engine 1. The electronic control device 8 controls the fuel injection valve 5 and inputs detection signals from various sensors described below.

・自動車の運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダル9の踏み込み量(アクセル踏込量)を検出するアクセルポジションセンサ10。
・スロットルバルブ3の開度(スロットル開度)を検出するスロットルポジションセンサ11。
An accelerator position sensor 10 that detects the amount of depression (accelerator depression amount) of the accelerator pedal 9 that is depressed by the driver of the automobile.
A throttle position sensor 11 that detects the opening of the throttle valve 3 (throttle opening).

・吸気通路2を介して燃焼室4に吸入される空気の量(吸入空気量)を検出するエアフローメータ12。
・エンジン1の出力軸であるクランクシャフトの回転に対応する信号を出力するクランクポジションセンサ13。
An air flow meter 12 that detects the amount of air (intake air amount) taken into the combustion chamber 4 through the intake passage 2.
A crank position sensor 13 that outputs a signal corresponding to the rotation of the crankshaft that is the output shaft of the engine 1.

・触媒コンバータ7よりも上流に存在する排気中の酸素濃度に応じてリッチ信号又はリーン信号を出力する酸素センサ14。
・触媒コンバータ7よりも下流に存在する排気中の酸素濃度に応じてリッチ信号又はリーン信号を出力する酸素センサ15。
An oxygen sensor 14 that outputs a rich signal or a lean signal according to the oxygen concentration in the exhaust existing upstream from the catalytic converter 7.
An oxygen sensor 15 that outputs a rich signal or a lean signal according to the oxygen concentration in the exhaust gas existing downstream from the catalytic converter 7.

電子制御装置8は、エンジン運転状態に基づき、そのときに必要とされる理論上の燃料噴射量を噴射量指令値Qfin として算出し、当該噴射量指令値Qfin に対応する量の燃料噴射が行われるよう燃料噴射弁5を駆動する。なお、エンジン回転速度はクランクポジションセンサ13からの検出信号に基づき求められ、エンジン負荷は吸入空気量に対応するパラメータ及び上記エンジン回転速度に基づき求められる。この吸入空気量に関係するパラメータとしては、吸入空気量の実測値、スロットル開度、及びアクセル踏込量等が用いられる。   The electronic control unit 8 calculates the theoretical fuel injection amount required at that time as the injection amount command value Qfin based on the engine operating state, and performs fuel injection in an amount corresponding to the injection amount command value Qfin. The fuel injection valve 5 is driven. The engine speed is obtained based on a detection signal from the crank position sensor 13, and the engine load is obtained based on a parameter corresponding to the intake air amount and the engine speed. As the parameters related to the intake air amount, an actually measured value of the intake air amount, a throttle opening, an accelerator depression amount, and the like are used.

電子制御装置8による空燃比フィードバック制御は、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とによって実現される。ここで、メインフィードバック制御とは、触媒上流の酸素センサ14からのリッチ信号に基づきフィードバック補正値FAFを減少させるとともに、同センサ14からのリーン信号に基づきフィードバック補正値FAFを増加させ、当該補正値FAFを用いて燃料噴射量を補正するものである。また、サブフィードバック制御とは、触媒下流の酸素センサ15からのリッチ信号に基づきメインフィードバック制御によるフィードバック補正値FAFの減少量を大とするとともに、同センサ15からのリーン信号に基づきメインフィードバック制御によるフィードバック補正値FAFの増加量を大とするものである。   The air-fuel ratio feedback control by the electronic control unit 8 is realized by main feedback control and sub feedback control. Here, the main feedback control is to reduce the feedback correction value FAF based on the rich signal from the oxygen sensor 14 upstream of the catalyst, and to increase the feedback correction value FAF based on the lean signal from the sensor 14, so that the correction value The fuel injection amount is corrected using FAF. The sub-feedback control is based on the rich signal from the oxygen sensor 15 downstream of the catalyst and increases the amount of decrease in the feedback correction value FAF by the main feedback control, and is based on the main feedback control based on the lean signal from the sensor 15. The increase amount of the feedback correction value FAF is increased.

これらメインフィードバック制御及びサブフィードバック制御を通じて実現される空燃比フィードバック制御により、エンジン1の空燃比が理論空燃比に制御されるようになる。なお、上記サブフィードバック制御は、メインフィードバック制御に用いられる触媒上流の酸素センサ14の出力特性のばらつき等を補償し、そのばらつき等による空燃比フィードバック制御の制御精度低下を抑制するために行われる。   By the air / fuel ratio feedback control realized through the main feedback control and the sub feedback control, the air / fuel ratio of the engine 1 is controlled to the stoichiometric air / fuel ratio. The sub-feedback control is performed to compensate for variations in output characteristics of the oxygen sensor 14 upstream of the catalyst used for main feedback control, and to suppress a decrease in control accuracy of air-fuel ratio feedback control due to the variations.

次に、メインフィードバック制御について、噴射量指令値算出ルーチンを示す図3のフローチャートを参照して詳しく説明する。同ルーチンは、電子制御装置8を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。   Next, the main feedback control will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. 3 showing an injection amount command value calculation routine. This routine is executed through the electronic control unit 8 by, for example, a time interruption every predetermined time.

噴射量指令値算出ルーチンにおいては、まずエンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき、そのときの運転状態において必要とされる燃料噴射量の理論上の値である基本燃料噴射量Qbaseが算出される(S101)。続いて、メインフィードバック実行条件の成立(S102:YES)を前提として、メインフィードバック制御にかかるステップS103以降の処理が実行される。   In the injection amount command value calculation routine, first, based on the engine speed and the engine load, a basic fuel injection amount Qbase that is a theoretical value of the fuel injection amount required in the current operating state is calculated (S101). ). Subsequently, on the premise that the main feedback execution condition is satisfied (S102: YES), the processing after step S103 related to the main feedback control is executed.

この一連の処理では、まず触媒上流の酸素センサ14からの検出信号がリッチ信号とリーン信号との間で反転したか否かが判断される(S103)。酸素センサ14は、図2に示されるように、触媒上流の排気中の酸素濃度が理論空燃比での混合気の燃焼が行われたときの値(酸素濃度x)であるときには例えば「0.5v」を出力するものである。そして、リーン燃焼が行われること等に起因して触媒上流の排気中の酸素濃度が上述した酸素濃度xよりも濃くなると、酸素センサ14からは「0.5v」よりも小さい値がリーン信号として出力される。また、リッチ燃焼が行われること等に起因して触媒上流の排気中の酸素濃度が上述した酸素濃度xよりも薄くなると、酸素センサ14からは「0.5v」よりも大きい値がリッチ信号として出力される。   In this series of processing, it is first determined whether or not the detection signal from the oxygen sensor 14 upstream of the catalyst is inverted between the rich signal and the lean signal (S103). As shown in FIG. 2, when the oxygen concentration in the exhaust gas upstream of the catalyst is a value (oxygen concentration x) when the air-fuel mixture is burned at the stoichiometric air-fuel ratio, as shown in FIG. 5v "is output. When the oxygen concentration in the exhaust gas upstream of the catalyst becomes higher than the above-described oxygen concentration x due to the lean combustion or the like, a value smaller than “0.5 v” is obtained from the oxygen sensor 14 as the lean signal. Is output. Further, when the oxygen concentration in the exhaust gas upstream of the catalyst becomes thinner than the above-described oxygen concentration x due to rich combustion or the like, a value larger than “0.5 v” is output from the oxygen sensor 14 as a rich signal. Is output.

ステップS103でリッチ信号とリーン信号との反転が生じた旨判断されると、その反転時にフィードバック補正値FAFをスキップ量の分だけ増加又は減少させるスキップ制御が実行される。即ち、続くステップS104で酸素センサ14から現在リーン信号が出力されている旨判断される場合には、リッチ信号からリーン信号への反転が生じたことになり、フィードバック補正値FAFがリッチスキップ量RsR分だけ増量される(S105)。また、ステップS104で酸素センサ14から現在リーン信号が出力されていない旨判断される場合には、リーン信号からリッチ信号への反転が生じたことになり、フィードバック補正値FAFがリーンスキップ量RsL分だけ減量される(S106)。   If it is determined in step S103 that the inversion of the rich signal and the lean signal has occurred, skip control is performed to increase or decrease the feedback correction value FAF by the amount of skip at the time of the inversion. That is, if it is determined in step S104 that the lean signal is currently output from the oxygen sensor 14, the inversion from the rich signal to the lean signal has occurred, and the feedback correction value FAF has the rich skip amount RsR. The amount is increased by the amount (S105). If it is determined in step S104 that the lean signal is not currently output from the oxygen sensor 14, the lean signal has been inverted to the rich signal, and the feedback correction value FAF is equal to the lean skip amount RsL. The amount is reduced only by S106.

一方、ステップS103でリッチ信号とリーン信号との反転が生じていない旨判断されると、フィードバック補正値FAFを積分量の分だけ徐々に増加又は減少させる積分制御が実行される。即ち、続くステップS01で7現在リーン信号が出力されている旨判断される場合には、リーン信号出力が続いていることになり、フィードバック補正値FAFが上述したリッチスキップ量RsRよりも小さいリッチ積分量KiR分だけ増量される(S108)。このため、リーン信号が出力されている間は、所定時間毎にリッチ積分量KiRずつフィードバック補正値FAFが徐々に増量されることとなる。また、ステップS107で現在リーン信号が出力されていない旨判断される場合には、リッチ信号が続いていることになり、フィードバック補正値FAFが上述したリーンスキップ量RsLよりも小さいリーン積分量KiL分だけ減量される(S109)。このため、リッチ信号が出力されている間は、所定時間毎にリーン積分量KiLずつフィードバック補正値FAFが徐々に減量されることとなる。   On the other hand, if it is determined in step S103 that the inversion of the rich signal and the lean signal has not occurred, the integration control for gradually increasing or decreasing the feedback correction value FAF by the amount of integration is executed. That is, if it is determined in step S01 that the current lean signal is output, the lean signal is output, and the rich integration in which the feedback correction value FAF is smaller than the rich skip amount RsR described above. The amount is increased by the amount KiR (S108). For this reason, while the lean signal is output, the feedback correction value FAF is gradually increased by the rich integration amount KiR every predetermined time. If it is determined in step S107 that the lean signal is not currently output, the rich signal continues, and the feedback correction value FAF is the lean integral amount KiL smaller than the lean skip amount RsL described above. The amount is reduced only by S109. For this reason, while the rich signal is output, the feedback correction value FAF is gradually reduced by the lean integral amount KiL every predetermined time.

上記リッチスキップ量RsR及びリッチ積分量KiRは、フィードバック補正値FAFの増加に用いられ、当該補正値FAFのメインフィードバック制御での増加量を表す値となる。また、上記リーンスキップ量RsL及びリーン積分量KiLは、フィードバック補正値FAFの減少に用いられ、当該補正値FAFのメインフィードバック制御での減少量を表す値となる。そして、上記のように算出されたフィードバック補正値FAF及び基本燃料噴射量Qbase等に基づき、以下の式(1)を用いて噴射量指令値Qfin が算出される(S111)。   The rich skip amount RsR and the rich integral amount KiR are used to increase the feedback correction value FAF, and are values representing the increase amount of the correction value FAF in the main feedback control. Further, the lean skip amount RsL and the lean integral amount KiL are used to decrease the feedback correction value FAF, and are values representing the decrease amount of the correction value FAF in the main feedback control. Then, based on the feedback correction value FAF calculated as described above, the basic fuel injection amount Qbase, and the like, the injection amount command value Qfin is calculated using the following equation (1) (S111).

Qfin =Qbase ・FAF・A …(1)
Qfin :噴射量指令値
Qbase:基本燃料噴射量
FAF:フィードバック補正値
A :その他の補正値
このように算出された噴射量指令値Qfin は、フィードバック補正値FAFに基づき補正されることとなる。そして、フィードバック補正値FAFを触媒上流の酸素センサ14からの検出信号に基づき上記のように増減させることで、メインフィードバック制御による混合気の空燃比の理論空燃比への制御が行われることとなる。なお、ステップS102において、メインフィードバック実行条件が成立していない旨判断された場合には、フィードバック補正値FAFが「1.0」に設定されるため(S110)、メインフィードバック制御が実行されることはない。
Qfin = Qbase · FAF · A (1)
Qfin: Injection amount command value
Qbase: Basic fuel injection amount
FAF: Feedback correction value
A: Other correction value The injection amount command value Qfin calculated in this way is corrected based on the feedback correction value FAF. Then, by increasing or decreasing the feedback correction value FAF based on the detection signal from the oxygen sensor 14 upstream of the catalyst as described above, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio by main feedback control. . When it is determined in step S102 that the main feedback execution condition is not satisfied, the feedback correction value FAF is set to “1.0” (S110), so that the main feedback control is executed. There is no.

次に、サブフィードバック制御について、スキップ量・積分量算出ルーチンを示す図4及び図5のフローチャートを参照して説明する。同ルーチンは、電子制御装置8を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。   Next, the sub feedback control will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 4 and 5 showing the skip amount / integration amount calculation routine. This routine is executed through the electronic control unit 8 by, for example, a time interruption every predetermined time.

スキップ量・積分量算出ルーチンにおいては、サブフィードバック実行条件の成立(図4のS201:YES)を前提として、サブフィードバック制御にかかるステップS202〜S206の処理が実行される。この一連の処理では、まず触媒下流の酸素センサ15からの検出信号がリッチ信号とリーン信号との間で反転したか否かが判断される(S202)。酸素センサ15は、図2に示される酸素センサ14の出力特性と同様の出力特性を有するものである。従って、触媒下流の排気中の酸素濃度が上述した酸素濃度xよりも濃くなると、酸素センサ15からは「0.5v」よりも小さい値がリーン信号として出力される。また、触媒下流の排気中の酸素濃度が上述した酸素濃度xよりも薄くなると、酸素センサ15からは「0.5v」よりも大きい値がリッチ信号として出力される。   In the skip amount / integration amount calculation routine, the processing of steps S202 to S206 related to the sub feedback control is executed on the premise that the sub feedback execution condition is satisfied (S201: YES in FIG. 4). In this series of processing, it is first determined whether or not the detection signal from the oxygen sensor 15 downstream of the catalyst is inverted between the rich signal and the lean signal (S202). The oxygen sensor 15 has an output characteristic similar to that of the oxygen sensor 14 shown in FIG. Therefore, when the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the catalyst becomes higher than the oxygen concentration x described above, a value smaller than “0.5 v” is output from the oxygen sensor 15 as a lean signal. When the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the catalyst becomes lower than the oxygen concentration x described above, a value larger than “0.5 v” is output from the oxygen sensor 15 as a rich signal.

そして、ステップS202で酸素センサ15からのリッチ信号とリーン信号との反転が生じた旨判断されると、メインフィードバック制御(スキップ制御)で用いられるリッチスキップ量RsR、及びリーンスキップ量RsLを増減させるためのステップS203〜S206の処理が実行される。   When it is determined in step S202 that the inversion of the rich signal and the lean signal from the oxygen sensor 15 has occurred, the rich skip amount RsR and the lean skip amount RsL used in the main feedback control (skip control) are increased or decreased. Steps S203 to S206 are executed.

ステップS203で酸素センサ15から現在リーン信号が出力されている旨判断される場合には、リッチ信号からリーン信号への反転が生じたことになり、リッチスキップ量RsRが定数ΔRsR分だけ増量される(S204)。また、ステップS203で酸素センサ15から現在リーン信号が出力されていない旨判断される場合には、リーン信号からリッチ信号への反転が生じたことになり、リッチスキップ量RsRがΔRsRだけ減量される(S205)。なお、このように増減させられるリッチスキップ量RsRについては、例えば「2」〜「8」といった所定範囲内で変化すようガード処理が施される。   If it is determined in step S203 that the lean signal is currently output from the oxygen sensor 15, the rich signal is inverted to the lean signal, and the rich skip amount RsR is increased by the constant ΔRsR. (S204). If it is determined in step S203 that the lean signal is not currently output from the oxygen sensor 15, the lean signal has been inverted to the rich signal, and the rich skip amount RsR is reduced by ΔRsR. (S205). The rich skip amount RsR that is increased or decreased in this way is subjected to a guard process so as to change within a predetermined range such as “2” to “8”.

続いてステップS206では、「10」からリッチスキップ量RsRを減算することで、リーンスキップ量RsLが算出される。従って、リーンスキップ量RsLについては、リッチスキップ量RsRが大きくなるほど小さい値をとり、且つリッチスキップ量RsRと同じく「2」〜「8」といった所定範囲内で変化する値となる。   Subsequently, in step S206, the lean skip amount RsL is calculated by subtracting the rich skip amount RsR from “10”. Therefore, the lean skip amount RsL takes a smaller value as the rich skip amount RsR increases, and also changes within a predetermined range of “2” to “8”, similar to the rich skip amount RsR.

以上のようにリッチスキップ量RsR、及びリーンスキップ量RsLを、触媒下流の酸素センサ15からの検出信号に基づき増減させることで、触媒上流の酸素センサ14の出力特性のばらつきを補償するサブフィードバック制御が行われる。   As described above, the sub feedback control that compensates for variations in the output characteristics of the oxygen sensor 14 upstream of the catalyst by increasing or decreasing the rich skip amount RsR and the lean skip amount RsL based on the detection signal from the oxygen sensor 15 downstream of the catalyst. Is done.

一方、ステップS202でリッチ信号とリーン信号との反転が生じていない旨判断されると、メインフィードバック制御(積分制御)で用いられるリッチ積分量KiR及びリーン積分量KiLを算出する処理が実行される。   On the other hand, if it is determined in step S202 that the inversion of the rich signal and the lean signal has not occurred, processing for calculating the rich integration amount KiR and the lean integration amount KiL used in the main feedback control (integration control) is executed. .

即ち、続くステップS207(図5)で現在リーン信号が出力されている旨判断される場合には、リーン信号出力が続いていることになる。この場合、リッチ積分量KiRが吸入空気量に基づき、予め定められたリッチ用マップを参照して算出される(S208)。また、ステップS207で現在リーン信号が出力されていない旨判断される場合には、リッチ信号が続いていることになり、リーン積分量KiLが吸入空気量に基づき、予め定められたリーン用マップを参照して算出される(S209)。   That is, when it is determined in the subsequent step S207 (FIG. 5) that the lean signal is currently output, the lean signal output is continued. In this case, the rich integration amount KiR is calculated with reference to a predetermined rich map based on the intake air amount (S208). If it is determined in step S207 that the lean signal is not currently output, the rich signal continues, and the lean integral amount KiL is determined based on the intake air amount. It is calculated with reference to (S209).

ところで、上述したメインフィードバック制御及びサブフィードバック制御を含む空燃比フィードバック制御が行われると、触媒上流の酸素濃度は上述した酸素濃度xを中心として所定の周期で増減し、触媒上流の酸素センサ14からは所定の周期をもってリーン信号とリッチ信号とが交互に出力される。こうした触媒上流の酸素センサ14からのリッチ信号とリーン信号との反転周期Tは、同センサ14の劣化等による内部抵抗、起電力、及び応答時間といった特性の変化に伴い長くなる。ここで、酸素センサ14からのリッチ信号とリーン信号との反転周期Tとは、リッチ信号とリーン信号との反転が行われた時点から同反転が更に二回行われるまでの時間のことである。   By the way, when the air-fuel ratio feedback control including the above-described main feedback control and sub-feedback control is performed, the oxygen concentration upstream of the catalyst increases and decreases in a predetermined cycle centering on the oxygen concentration x described above, and from the oxygen sensor 14 upstream of the catalyst. Is output with a lean signal and a rich signal alternately with a predetermined period. The inversion period T between the rich signal and the lean signal from the oxygen sensor 14 upstream of the catalyst becomes longer with changes in characteristics such as internal resistance, electromotive force, and response time due to deterioration of the sensor 14. Here, the inversion period T between the rich signal and the lean signal from the oxygen sensor 14 is a time from when the rich signal and the lean signal are inverted to when the inversion is further performed twice. .

本実施形態では、触媒上流の酸素センサ14の劣化に伴い、空燃比フィードバック制御中の酸素センサ14からのリッチ信号とリーン信号との反転周期Tが長くなることを利用して、触媒上流の酸素センサ14における劣化等の異常診断が行われる。以下、当該酸素センサ14の異常診断手順について、異常診断ルーチンを示す図6のフローチャートを参照して説明する。この異常診断ルーチンは、電子制御装置8を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。   In the present embodiment, the oxygen upstream of the catalyst is utilized by utilizing the fact that the inversion period T between the rich signal and the lean signal from the oxygen sensor 14 during the air-fuel ratio feedback control becomes longer with the deterioration of the oxygen sensor 14 upstream of the catalyst. An abnormality diagnosis such as deterioration in the sensor 14 is performed. Hereinafter, the abnormality diagnosis procedure of the oxygen sensor 14 will be described with reference to the flowchart of FIG. 6 showing the abnormality diagnosis routine. This abnormality diagnosis routine is executed, for example, by interruption at predetermined intervals through the electronic control unit 8.

異常診断ルーチンにおいては、まず酸素センサ14の異常診断を行う上での前提条件が成立しているか否かが判断される(S301)。こうした前提条件が成立しているか否かの判断は、例えば以下の各条件が全て成立しているか否かに基づいて行われる。   In the abnormality diagnosis routine, first, it is determined whether or not a precondition for performing abnormality diagnosis of the oxygen sensor 14 is satisfied (S301). The determination as to whether or not these preconditions are satisfied is made based on whether or not all of the following conditions are satisfied, for example.

・メインフィードバック制御、及びサブフィードバック制御の実行中であること。
・アイドル中でないこと。
・エンジン1の吸入空気量が最小及び最大付近を除く所定範囲内の値であること。
-The main feedback control and the sub feedback control are being executed.
・ Do not be idle.
-The intake air amount of the engine 1 is within a predetermined range excluding near the minimum and maximum.

・エンジン回転速度が最低回転付近及び最高回転付近を除く所定範囲内の値であること。
・燃料カット中でないこと。
-The engine speed must be within a specified range excluding near the minimum speed and near the maximum speed.
・ Do not cut fuel.

これらの各条件が全て成立していることに基づき、上記前提条件が成立している旨判断されると、続いて異常診断を行う上での診断許可条件が成立しているか否かが判断される(S302)。こうした診断許可条件が成立しているか否かの判断は、例えば以下の各条件が全て成立しているか否かに基づき行われる。   When it is determined that the above preconditions are satisfied based on the fact that all these conditions are satisfied, it is determined whether or not the diagnosis permission conditions for subsequent abnormality diagnosis are satisfied. (S302). The determination as to whether or not such a diagnosis permission condition is satisfied is made based on whether or not all of the following conditions are satisfied, for example.

・酸素センサ14からのリッチ信号の出力期間とリーン信号の出力期間とが過度に大きくずれていないこと。
・酸素センサ14の一回のリッチ信号出力期間、または一回のリーン信号出力期間内の吸入空気量の変動量が小さいこと。
The rich signal output period from the oxygen sensor 14 and the lean signal output period are not excessively deviated.
The variation amount of the intake air amount within one rich signal output period or one lean signal output period of the oxygen sensor 14 is small.

これらの各条件が成立していることに基づき、上記診断許可条件が成立している旨判断されると、ステップS303に進む。続いて、ステップS303においては、診断許可条件成立後に酸素センサ14からのリッチ信号とリーン信号との反転が四回以上行われたか、即ち当該反転が安定して行われるようになったか否かが判断される。ここで肯定判定であれば、リッチ信号とリーン信号との反転が二回行われる毎に、反転周期T及び判定値Hの算出が行われる(S304)。   If it is determined that the diagnosis permission condition is satisfied based on the satisfaction of these conditions, the process proceeds to step S303. Subsequently, in step S303, whether or not the inversion of the rich signal and the lean signal from the oxygen sensor 14 has been performed four times or more after the diagnosis permission condition is satisfied, that is, whether or not the inversion has been performed stably. To be judged. If the determination is affirmative, the inversion period T and the determination value H are calculated every time the inversion of the rich signal and the lean signal is performed twice (S304).

この反転周期Tについては、酸素センサ14の劣化があろうとなかろうと、エンジン1の吸入空気量、及びリッチスキップ量RsRとリーンスキップ量RsLとの大きさの違い(以下、スキップ量差Xという)から影響を受ける。即ち、反転周期Tは、吸入空気量が少なくなるほど長くなり、且つ吸入空気量が少なくなる運転領域においては他の運転領域よりも大きく変動する傾向を有する。また、反転周期Tは、スキップ量差Xが大きくなるほど長くなり、且つ大きく変動する傾向を有する。   For this inversion period T, whether the oxygen sensor 14 is deteriorated or not, the intake air amount of the engine 1 and the difference in the size of the rich skip amount RsR and lean skip amount RsL (hereinafter referred to as skip amount difference X) Influenced by. That is, the inversion period T becomes longer as the intake air amount decreases, and tends to fluctuate more in the operation region where the intake air amount decreases than in other operation regions. Further, the inversion period T becomes longer as the skip amount difference X increases, and tends to vary greatly.

ここで、反転周期Tの上述した傾向を図7のタイミングチャートに示す。同図において、横軸は反転周期Tの算出タイミングを示しており、縦軸は反転周期Tの長さを表している。同図から分かるように、吸入空気量の少なくなる運転領域にあるとき、或いはスキップ量差Xが大きいときには、各算出タイミングで算出される反転周期Tが長く、且つ各反転周期T間の変動が大きなものとなる。一方、吸入空気量の少なくなる運転領域以外の運転領域(以下、通常運転領域という)にあるとき、或いはスキップ量差Xが小さいときには、各算出タイミングで算出される反転周期Tが短く、且つ各反転周期T間の変動が小さなものとなる。   Here, the above-described tendency of the inversion period T is shown in the timing chart of FIG. In the figure, the horizontal axis represents the calculation timing of the inversion period T, and the vertical axis represents the length of the inversion period T. As can be seen from the figure, when in the operating region where the intake air amount decreases, or when the skip amount difference X is large, the inversion period T calculated at each calculation timing is long, and the fluctuation between the inversion periods T is long. It will be big. On the other hand, when the vehicle is in an operation region other than the operation region where the intake air amount decreases (hereinafter referred to as a normal operation region), or when the skip amount difference X is small, the inversion period T calculated at each calculation timing is short, Variations between the inversion periods T are small.

更に、反転周期Tは、上述したように触媒上流の酸素センサ14の劣化が進むほど長くなるという傾向も有する。このため、酸素センサ14が劣化していないとき(正常時)には、各算出タイミングでの反転周期Tの算出により、反転周期Tとして例えば図7の領域Aに示される値が得られるようになる。これに対し、酸素センサ14の劣化が進むと、図7の領域Bに示されるように、各算出タイミングで算出される反転周期Tの値が酸素センサ14の正常時(領域A)よりも全体的に長い値となる。なお、酸素センサ14の劣化に対する反転周期の増大は、吸入空気量の少なくなる運転領域にあるとき、或いはスキップ量差Xが大きいときには、通常運転領域にあるとき、或いはスキップ量差Xが小さいときに比べて大きなものとなる。   Further, as described above, the inversion period T also tends to become longer as the deterioration of the oxygen sensor 14 upstream of the catalyst proceeds. For this reason, when the oxygen sensor 14 is not deteriorated (normal time), for example, a value shown in the region A of FIG. 7 is obtained as the inversion period T by calculating the inversion period T at each calculation timing. Become. On the other hand, when the deterioration of the oxygen sensor 14 progresses, as shown in the region B of FIG. Long value. The increase of the reversal period with respect to the deterioration of the oxygen sensor 14 is in the operation region where the intake air amount decreases, or when the skip amount difference X is large, when it is in the normal operation region, or when the skip amount difference X is small. Bigger than that.

ステップS304で算出される判定値Hは、酸素センサ14の劣化によって反転周期Tが普通以上に長くなっているか否かを判断するのに用いられる値であって、吸入空気量、及びスキップ量差Xといったパラメータで表されるエンジン運転状態に基づき算出されるものである。こうして算出される判定値Hは、酸素センサ14の正常時(領域A)における反転周期Tの通常の変動範囲Wの最大値Tmax に対し、所定の余裕代αだけ大きい値となる。なお、図7に示される判定値Hについては、吸入空気量、及びスキップ量差Xが各算出タイミングで常に一定に保持されている状態での値を示している。   The determination value H calculated in step S304 is a value used to determine whether or not the reversal period T is longer than usual due to deterioration of the oxygen sensor 14, and includes a difference between the intake air amount and the skip amount. It is calculated based on the engine operating state represented by a parameter such as X. The determination value H calculated in this way is a value that is larger by a predetermined margin α than the maximum value Tmax of the normal fluctuation range W of the reversal period T when the oxygen sensor 14 is normal (region A). Note that the determination value H shown in FIG. 7 is a value in a state where the intake air amount and the skip amount difference X are always held constant at each calculation timing.

ステップS304で反転周期T及び判定値Hの算出が行われた後、それら反転周期Tと判定値Hとの比T/Hが算出される(S305)。続いて、この比T/Hを足し込んで得られる積算値Sの算出が行われる(S306)。即ち、積算値Sに上記算出された比T/Hを加算した値が新たな積算値Sとされる。   After the inversion period T and the determination value H are calculated in step S304, the ratio T / H between the inversion period T and the determination value H is calculated (S305). Subsequently, the integrated value S obtained by adding the ratio T / H is calculated (S306). That is, a value obtained by adding the calculated ratio T / H to the integrated value S is set as a new integrated value S.

そして、積算値Sへの比T/Hの加算が開始されてからの反転周期T及び判定値Hの算出回数が十回以上になると(S307:YES)、即ち積算値Sに比T/Hが十回以上足し込まれると、積算値Sが上記算出回数に基づき設定される閾値(この場合は「10」)よりも大きいか否かが判断される(S308)。この閾値に対し積算値Sが大きい場合(S308:YES)には触媒上流の酸素センサ14に劣化による異常が発生している旨判断され(S309)、閾値に対し積算値Sが小さい場合(S308:NO)には酸素センサ14に上記異常が発生しておらず正常である旨判断される(S310)。酸素センサ14が正常である旨の判断、或いは異常である旨の判断がなされると、積算値Sは初期値である「0」にリセットされる(S311)。   Then, when the number of calculation of the inversion period T and the determination value H after the start of the addition of the ratio T / H to the integrated value S is 10 times or more (S307: YES), that is, the ratio T / H to the integrated value S. Is added ten times or more, it is determined whether or not the integrated value S is larger than a threshold value (in this case, “10”) set based on the number of calculations (S308). If the integrated value S is larger than this threshold (S308: YES), it is determined that an abnormality due to deterioration has occurred in the oxygen sensor 14 upstream of the catalyst (S309), and if the integrated value S is smaller than the threshold (S308). : NO), it is determined that the above-mentioned abnormality has not occurred in the oxygen sensor 14 and is normal (S310). When it is determined that the oxygen sensor 14 is normal or abnormal, the integrated value S is reset to the initial value “0” (S311).

酸素センサ14に劣化による異常が発生している旨判断された場合(S309:YES)には、例えばその判断結果が電子制御装置8のバックアップRAMに記憶されるとともに、異常ランプの点灯により酸素センサ14の異常が運転者に知らされることとなる。   When it is determined that an abnormality due to deterioration has occurred in the oxygen sensor 14 (S309: YES), for example, the determination result is stored in the backup RAM of the electronic control unit 8, and the oxygen sensor is turned on by lighting the abnormal lamp. 14 abnormalities will be notified to the driver.

次に、本実施形態での酸素センサ14の異常診断の利点について、従来の酸素センサの異常診断との比較のもとに詳しく説明する。
今、反転周期T及び判定値Hの算出が合計十回のタイミングt1,t2,t3,・・・・・t10でそれぞれ行われたとする。そして、図8に示されるように、各タイミングで算出された反転周期Tとしてa1、a2、a3・・・・・a10という値が得られ、各算出タイミングで算出された判定値Hとしてb1、b2、b3・・・・・b10という値が得られたと仮定する。
Next, advantages of the abnormality diagnosis of the oxygen sensor 14 in the present embodiment will be described in detail based on a comparison with the abnormality diagnosis of the conventional oxygen sensor.
Now, it is assumed that the inversion period T and the determination value H are calculated at a total of ten timings t1, t2, t3,. Then, as shown in FIG. 8, the values of a1, a2, a3... A10 are obtained as the inversion periods T calculated at each timing, and b1 as the determination value H calculated at each calculation timing. Assume that values b2, b3... b10 are obtained.

[従来の異常診断]
従来の異常診断では、各タイミングで算出された反転周期Tの総和「a1+a2+a3・・・・・+a10」が、各タイミングで算出された判定値Hの総和「b1+b2+b3・・・・・+b10」よりも大きいか否かに基づき、酸素センサ14で劣化による異常が発生しているか否かが判断される。言い換えれば、反転周期Tの総和と判定値Hの総和とが、以下の式(2)の関係を有するか否かに基づき、酸素センサ14で劣化による異常が発生しているか否かが判断される。
[Conventional diagnosis]
In the conventional abnormality diagnosis, the sum “a1 + a2 + a3... + A10” of the inversion period T calculated at each timing is more than the sum “b1 + b2 + b3. Based on whether it is large or not, it is determined whether or not an abnormality due to deterioration has occurred in the oxygen sensor 14. In other words, whether or not an abnormality due to deterioration has occurred in the oxygen sensor 14 is determined based on whether or not the sum of the inversion periods T and the sum of the determination values H have the relationship of the following equation (2). The

(a1+a2+a3・・・・・+a10)
>(b1+b2+b3・・・・・+b10) …(2)
この式(2)は以下の式(3)に示されるように変形することが可能である。
(A1 + a2 + a3 ... + a10)
> (B1 + b2 + b3... + B10) (2)
This equation (2) can be modified as shown in the following equation (3).

(a1−b1)+(a2−b2)+(a3−b3)・・・・・+(a10−b10)>0 …(3)
式(3)における「a1−b1」、「a2−b2」、「a3−b3」・・・・・「a10−b10」という各項は、同じタイミングで算出された反転周期Tと判定値Hとの差「T−H」を表している。この差「T−H」を表す上記各項をc1、c2、c3・・・・・c10という項に置き換えると、式(3)は以下の式(4)で表されるようになる。
(A1-b1) + (a2-b2) + (a3-b3)... + (A10-b10)> 0 (3)
The terms “a1-b1”, “a2-b2”, “a3-b3”... “A10-b10” in Expression (3) are the inversion period T and the determination value H calculated at the same timing. The difference “TH” is expressed. When the above terms representing the difference “T−H” are replaced with the terms c1, c2, c3... C10, the equation (3) is represented by the following equation (4).

c1+c2+c3・・・・・+c10>0 …(4)
ここで、酸素センサ14の劣化が進むと、反転周期Tが長くなることから、反転周期Tの変動範囲Wも増大側に変位し、図7の領域Bに示されるように判定値Hにさしかかり、その判定値Hの付近で反転周期Tが変動して判定値Hよりも大きくなったり判定値H未満になったりする。そして、各算出タイミング毎に反転周期Tとして算出されたa1、a2、a3、・・・・・a10という値が、その値と同時に判定値Hとして算出されるb1、b2、b3・・・・・b10という値よりも大きいか小さいかによって、式(4)の左辺に用いられるc1、c2、c3・・・・・c10という値の正負が決まる。そして、この左辺が正の値になって式(4)の関係が得られたとき、酸素センサ14で劣化による異常が発生している旨判断される。
c1 + c2 + c3... + c10> 0 (4)
Here, as the deterioration of the oxygen sensor 14 progresses, the reversal period T becomes longer, so the fluctuation range W of the reversal period T is also displaced to the increasing side, and approaches the determination value H as shown in region B in FIG. In the vicinity of the determination value H, the inversion period T varies and becomes larger than the determination value H or less than the determination value H. Then, the values a1, a2, a3,..., A10 calculated as the inversion period T at each calculation timing are calculated as determination values H at the same time as the values b1, b2, b3,. The sign of c1, c2, c3... C10 used for the left side of the equation (4) is determined depending on whether it is larger or smaller than the value b10. When the left side becomes a positive value and the relationship of Expression (4) is obtained, it is determined that an abnormality due to deterioration has occurred in the oxygen sensor 14.

ところで、吸入空気量の少なくなる運転領域であるとき及びスキップ量差Xの大きいときには、通常運転領域であるとき及びスキップ量差Xの小さいときに比べて、反転周期Tの変動範囲W(図7参照)が特に大きくなる。このため、酸素センサ14に劣化が生じているとき、反転周期Tが判定値Hよりも大きくなって上記差「T−H」が正の値になると、判定値Hに対する反転周期Tの増大量(差「T−H」の絶対値)が大きなものとなる。即ち、上記増大量については、吸入空気量の少なくなる運転領域であるとき及びスキップ量差Xの大きいときには、通常運転領域であるとき及びスキップ量差Xの小さいときに比べ、大きなものとなる。また、酸素センサ14に劣化が生じているとき、反転周期Tが判定値Hよりも小さくなって上記差「T−H」が負の値になると、判定値Hに対する反転周期の減少量(差「T−H」の絶対値)が大きなものとなる。即ち、上記減少量についても、上記増大量と同様の傾向を有する。   Incidentally, the fluctuation range W of the reversal period T (FIG. 7) is larger when the operating range is the intake air amount is smaller and when the skip amount difference X is larger than when the normal operating region is and when the skip amount difference X is small. See) is particularly large. For this reason, when the oxygen sensor 14 is deteriorated, if the inversion period T becomes larger than the determination value H and the difference “T−H” becomes a positive value, the increase amount of the inversion period T with respect to the determination value H (The absolute value of the difference “T−H”) becomes large. That is, the increase amount is larger when the operation range is such that the intake air amount is smaller and when the skip amount difference X is larger than when it is the normal operation region and when the skip amount difference X is small. Further, when the oxygen sensor 14 is deteriorated, if the inversion period T becomes smaller than the determination value H and the difference “T−H” becomes a negative value, the decrease amount (difference of the inversion period with respect to the determination value H) The absolute value of “TH” is large. That is, the decrease amount has the same tendency as the increase amount.

このことから、酸素センサ14の劣化による判定値Hに対する反転周期Tの増大量及び減少量(差「T−H」の絶対値)への影響は、劣化度合いが同一の条件下において、吸入空気量の少なくなる運転領域にあるときには、通常運転領域にあるときに比べて大きくなる。また、上記影響は、スキップ量差Xの大きい状態にあるときには、スキップ量差Xの小さい状態にあるときに比べて大きくなる。このため、吸入空気量の少なくなる運転領域での反転周期Tの算出や、スキップ量差Xの大きい状態での反転周期Tの算出が行われ、その算出結果に基づき求められる差「T−H」が式(4)に用いられると、式(4)の左辺に大きな影響を及ぼす。そして、そのことに起因して酸素センサ14の異常発生の有無を判断する際に誤判断を招くおそれがある。   From this, the influence on the increase amount and the decrease amount (the absolute value of the difference “T−H”) of the inversion period T with respect to the determination value H due to the deterioration of the oxygen sensor 14 is the intake air under the condition that the deterioration degree is the same. When it is in the operation region where the amount is small, it becomes larger than when it is in the normal operation region. In addition, the above-described influence is greater when the skip amount difference X is large than when the skip amount difference X is small. For this reason, the reversal period T is calculated in the operation region where the intake air amount is small, and the reversal period T is calculated in a state where the skip amount difference X is large, and the difference “T−H” obtained based on the calculation result is calculated. "Is used in the expression (4), it greatly affects the left side of the expression (4). And it may cause misjudgment when judging the presence or absence of abnormality of the oxygen sensor 14 resulting from that.

例えば、異常診断を行う過程としてタイミングt1〜t10での複数回の反転周期Tの算出が行われる際、タイミングt1での算出は吸入空気量の少なくなる運転領域で、或いはスキップ量差Xの大きい状態で行われ、差「T−H」であるc1が正の値になったとする。そして、その他のタイミングt2〜t10での反転周期Tの算出は、通常運転領域で、或いはスキップ量差Xの小さい状態で行われ、差「T−H」であるc2〜c10のうちの多くが負の値になったとする。この場合、c1〜c10のうちの多くが負の値になることから、酸素センサ14は劣化していない可能性が高い。   For example, when a plurality of reversal periods T are calculated at timings t1 to t10 as a process of performing an abnormality diagnosis, the calculation at timing t1 is performed in an operating region where the intake air amount decreases or the skip amount difference X is large. Suppose that c1 which is performed in the state and is the difference “TH” becomes a positive value. The calculation of the inversion period T at other timings t2 to t10 is performed in the normal operation region or in a state where the skip amount difference X is small, and many of c2 to c10 having the difference “T−H” are obtained. Suppose that it becomes negative. In this case, since many of c1-c10 become a negative value, possibility that the oxygen sensor 14 has not deteriorated is high.

しかし、c1は、反転周期Tの変動範囲Wが大きくなる状況、即ち吸入空気量の少なくなる運転領域で、或いはスキップ量差Xの大きい状態で正の値として算出されるため、以下の式(5)に示されるようにc2〜c10に比べて非常に大きくなる。   However, since c1 is calculated as a positive value in a situation where the fluctuation range W of the reversal period T becomes large, that is, in an operation region where the intake air amount decreases, or in a state where the skip amount difference X is large, the following formula ( As shown in 5), it is much larger than c2 to c10.

c1>>c2、c3、・・・・・、c10 …(5)
このようにc1が非常に大きくなると、c1〜c10のほとんどが負の値になるとしても、式(4)の左辺が「0」よりも大きい値となる。その結果、式(4)の関係が成立し、酸素センサ14で劣化による異常が発生しているとの誤判断がなされることとなる。
c1 >> c2, c3,..., c10 (5)
Thus, when c1 becomes very large, even if most of c1 to c10 have negative values, the left side of Expression (4) becomes a value larger than “0”. As a result, the relationship of Expression (4) is established, and an erroneous determination is made that an abnormality due to deterioration has occurred in the oxygen sensor 14.

一方、タイミングt〜t10での複数回の反転周期Tの算出が行われる際、タイミングt1での算出は吸入空気量の少なくなる運転領域で、或いはスキップ量差Xの大きい状態で行われ、差「T−H」であるc1が負の値になったとする。そして、その他のタイミングt2〜t10での反転周期Tの算出は、通常運転領域で、或いはスキップ量差Xの小さい状態で行われ、差「T−H」であるc2〜c10のうちの多くが正の値になったとする。この場合、c1〜c10のうちの多くが正の値になることから、酸素センサ14が劣化している可能性が高い。   On the other hand, when the reversal period T is calculated a plurality of times from timing t to t10, the calculation at timing t1 is performed in an operating region where the intake air amount decreases or in a state where the skip amount difference X is large. It is assumed that c1 which is “TH” becomes a negative value. The calculation of the inversion period T at other timings t2 to t10 is performed in the normal operation region or in a state where the skip amount difference X is small, and many of c2 to c10 having the difference “T−H” are obtained. Suppose that it becomes a positive value. In this case, since many of c1 to c10 have positive values, there is a high possibility that the oxygen sensor 14 has deteriorated.

しかし、c1は、反転周期Tの変動範囲Wが大きくなる状況、即ち吸入空気量の少なくなる運転領域で、或いはスキップ量差Xの大きい状態で負の値として算出されるため、以下の式(6)に示されるようにc2〜c10に比べて非常に小さくなる。   However, since c1 is calculated as a negative value in a situation where the fluctuation range W of the reversal period T is large, that is, in an operation region where the intake air amount is small, or in a state where the skip amount difference X is large, the following equation ( As shown in 6), it is much smaller than c2 to c10.

c1<<c2、c3、・・・・・、c10 …(6)
このようにc1が非常に小さくなると、c1〜c10のほとんどが正の値になるとしても、式(4)の左辺が「0」よりも小さい値となる。その結果、式(4)の関係が成立せず、酸素センサ14で劣化による異常が発生していないとの誤判断がなされることとなる。
c1 << c2, c3,..., c10 (6)
Thus, when c1 becomes very small, even if most of c1 to c10 are positive values, the left side of Equation (4) is a value smaller than “0”. As a result, the relationship of Expression (4) is not established, and an erroneous determination is made that no abnormality due to deterioration has occurred in the oxygen sensor 14.

[本実施形態の異常診断]
以上のような従来の異常診断に対し、本実施形態の異常診断では、図8に示される各タイミングt1〜t10での反転周期T及び判定値Hの算出毎に、反転周期Tと判定値Hとの比T/Hを算出する。この各タイミングt1〜t10毎に算出される比T/Hは、各々「a1/b1」、「a2/b2」、「a3/b3」、・・・・・「a10/b10」という値をとるようになる。そして、以下の式(7)に示されるように、これらの値を足し込んだものが積算値Sとされる。
[Abnormality diagnosis of this embodiment]
In contrast to the conventional abnormality diagnosis as described above, in the abnormality diagnosis of the present embodiment, the inversion period T and the determination value H are calculated every time the inversion period T and the determination value H are calculated at the timings t1 to t10 shown in FIG. The ratio T / H is calculated. The ratios T / H calculated at the respective timings t1 to t10 have values of “a1 / b1”, “a2 / b2”, “a3 / b3”,... “A10 / b10”, respectively. It becomes like this. Then, as shown in the following equation (7), the sum of these values is taken as the integrated value S.

S=(a1/b1)+(a2/b2)+(a3/b3)・・・・・+(a10/b10) …(7)
式(7)における「a1/b1」、「a2/b2」、「a3/b3」、・・・・・「a10/b10」という項を、d1、d2、d3・・・・・d10という項に置き換えると、式(7)は以下の式(8)で表されるようになる。
S = (a1 / b1) + (a2 / b2) + (a3 / b3) ... + (a10 / b10) (7)
The terms “a1 / b1”, “a2 / b2”, “a3 / b3”,... “A10 / b10” in the formula (7) are the terms d1, d2, d3. In other words, equation (7) is expressed by the following equation (8).

S=d1+d2+d3・・・・・+d10 …(8)
そして、積算値Sが、反転周期T及び判定値Hの算出回数(十回)に基づき設定される閾値(この場合は「10」)よりも大きいか否かに基づき、酸素センサ14で劣化による異常が発生しているか否かが判断される。言い換えれば、積算値Sと閾値とが、以下の式(9)に示される関係を有するか否かに基づき、酸素センサ14で劣化による異常が発生しているか否かが判断される。
S = d1 + d2 + d3 ... + d10 (8)
Based on whether or not the integrated value S is larger than a threshold value (in this case, “10”) set based on the number of calculations (ten times) of the inversion period T and the determination value H, the oxygen sensor 14 causes deterioration. It is determined whether an abnormality has occurred. In other words, based on whether or not the integrated value S and the threshold have a relationship represented by the following formula (9), it is determined whether or not an abnormality due to deterioration has occurred in the oxygen sensor 14.

S>10 …(9)
この式(9)の左辺に式(8)の右辺を代入することで、式(8)が以下の式(10)で表されるようになる。
S> 10 (9)
By substituting the right side of the equation (8) into the left side of the equation (9), the equation (8) is expressed by the following equation (10).

d1+d2+d3・・・・・+d10>10 …(10)
式(10)において、d1、d2、d3・・・・・d10という値は、各算出タイミングt1〜t10毎に算出される反転周期Tと判定値Hとの比T/Hを表すものである。この比T/Hは、吸入空気量、及びスキップ量差Xに応じて変化する判定値Hを基準として、当該判定値Hに対しそれと同時に算出された反転周期Tがどの程度離れた値となっているかを示すものである。言い換えれば、比T/Hは、酸素センサ14の劣化による反転周期Tへの影響の大きさを、吸入空気量、及びスキップ量差Xの違いに左右されずに表すことの可能な値である。
d1 + d2 + d3... + d10> 10 (10)
In equation (10), the values d1, d2, d3..., D10 represent the ratio T / H between the inversion period T calculated at each calculation timing t1 to t10 and the determination value H. . This ratio T / H is a value with which the reversal period T calculated simultaneously with the determination value H with respect to the determination value H that changes in accordance with the intake air amount and the skip amount difference X is a value. It indicates whether or not In other words, the ratio T / H is a value that can represent the magnitude of the influence on the inversion period T due to the deterioration of the oxygen sensor 14 without being influenced by the difference between the intake air amount and the skip amount difference X. .

従来の異常診断のように、同診断に差「T−H」を用いる場合、その差「T−H」は、酸素センサ14の劣化が一定であったとしても、吸入空気量、及びスキップ量差Xの違いによって異なる値をとるようになる。その結果、[従来の異常診断]の欄に例示された状況にあっては、タイミングt1で算出される差「T−H」の値であるc1が、タイミングt2〜t10で算出される差「T−H」の値であるc2〜c10に比べて式(5)で示されるように非常に大きい値、或いは式(6)で示されるように非常に小さい値となる。その結果、酸素センサ14での異常発生の有無に関して誤判断を招く。   When the difference “TH” is used for the diagnosis as in the case of the conventional abnormality diagnosis, the difference “TH” indicates that the intake air amount and the skip amount even if the deterioration of the oxygen sensor 14 is constant. Different values are taken depending on the difference X. As a result, in the situation illustrated in the column of [Conventional abnormality diagnosis], the difference “T−H” calculated at the timing t1 is c1, and the difference “T−H” calculated at the timing t2 to t10 is “ Compared with c2 to c10, which is the value of “TH”, the value is very large as shown by the equation (5) or very small value as shown by the equation (6). As a result, an erroneous determination is made regarding whether or not an abnormality has occurred in the oxygen sensor 14.

しかし、本実施形態の異常診断では、吸入空気量、及びスキップ量差Xの違いに左右されずに、酸素センサ14の劣化による反転周期Tへの影響の大きさを表すことの可能な比T/Hを用いて酸素センサ14の異常診断が行われる。このため、[従来の異常診断]で例示した状況であっても、タイミングt1で算出される比T/Hの値であるd1が、タイミングt2〜t10で算出される比T/Hの値であるd2〜d10に比べて過度に大きい値や小さい値となることはない。従って、d1〜d10を足し込んで得られる積算値Sが閾値よりも大きいか否かに基づき、酸素センサ14での劣化による異常発生の有無を的確に判断することができる。   However, in the abnormality diagnosis of the present embodiment, the ratio T that can represent the magnitude of the influence on the reversal period T due to the deterioration of the oxygen sensor 14 regardless of the difference between the intake air amount and the skip amount difference X. An abnormality diagnosis of the oxygen sensor 14 is performed using / H. For this reason, even in the situation exemplified in [Conventional abnormality diagnosis], d1 which is the value of the ratio T / H calculated at timing t1 is the value of the ratio T / H calculated at timings t2 to t10. It does not become an excessively large value or a small value as compared with certain d2 to d10. Therefore, it is possible to accurately determine whether or not an abnormality has occurred due to deterioration in the oxygen sensor 14 based on whether or not the integrated value S obtained by adding d1 to d10 is larger than the threshold value.

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
(1)反転周期T及び判定値Hを複数回算出し、その算出毎の反転周期Tと判定値Hとの比T/Hを足し込んで得られる積算値Sが、反転周期T及び判定値Hの算出回数に基づき設定される閾値よりも大きいとき、触媒上流の酸素センサ14で劣化による異常が発生している旨判断される。このように、酸素センサ14の異常診断に上記比T/Hを用いることで、同センサ14での異常発生の有無を的確に判断することができる。
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) The inversion period T and the determination value H are calculated a plurality of times, and the integrated value S obtained by adding the ratio T / H between the inversion period T and the determination value H for each calculation is the inversion period T and the determination value. When it is larger than the threshold value set based on the number of times H is calculated, it is determined that an abnormality due to deterioration has occurred in the oxygen sensor 14 upstream of the catalyst. Thus, by using the ratio T / H for abnormality diagnosis of the oxygen sensor 14, it is possible to accurately determine whether or not an abnormality has occurred in the sensor 14.

(2)上記積算値Sについては、酸素センサ14の劣化以外の何らかの理由で比T/Hが一回だけ大となったとしても、それだけで閾値よりも大きくなるということは起こりにくい。従って、上記のように一回だけ比T/Hが大きくなったときに直ちに酸素センサ14に劣化による異常が発生している旨の判断がなされることはなく、酸素センサ14に異常が生じているか否かの判断がなされたときの同判断についての信頼性を高めることができる。   (2) With respect to the integrated value S, even if the ratio T / H is increased only once for some reason other than the deterioration of the oxygen sensor 14, it is unlikely that the integrated value S is larger than the threshold value by itself. Therefore, when the ratio T / H increases only once as described above, it is not immediately determined that an abnormality due to deterioration has occurred in the oxygen sensor 14, and an abnormality has occurred in the oxygen sensor 14. It is possible to increase the reliability of the determination when the determination is made.

なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・閾値を反転周期T及び判定値Hの算出回数と等しい値に設定したが、その値よりも若干大きい値や小さい値に設定してもよい。
In addition, each said embodiment can also be changed as follows, for example.
Although the threshold value is set to a value equal to the number of times of calculation of the inversion period T and the determination value H, it may be set to a value slightly larger or smaller than that value.

・判定値Hを算出するためのパラメータとして、吸入空気量とスキップ量差Xとの両方を必ずしも用いる必要はない。
・触媒上流に酸素センサ14を設けるとともに、排気下流に酸素センサ15を設け、空燃比フィードバック制御としてメインフィードバック制御とサブフィードバック制御とを行うエンジン1に本発明を適用したが、触媒下流に酸素センサ15を設けないエンジンに本発明を適用してもよい。この場合、サブフィードバック制御によるリッチスキップ量RsR、及びリーンスキップ量RsLの可変が行われることはないため、判定値Hの算出に用いられるパラメータとしてスキップ量差Xは用いられなくなる。
As the parameter for calculating the determination value H, it is not always necessary to use both the intake air amount and the skip amount difference X.
Although the oxygen sensor 14 is provided upstream of the catalyst, the oxygen sensor 15 is provided downstream of the exhaust, and the present invention is applied to the engine 1 that performs main feedback control and sub feedback control as air-fuel ratio feedback control, the oxygen sensor downstream of the catalyst The present invention may be applied to an engine that does not include 15. In this case, since the rich skip amount RsR and the lean skip amount RsL are not changed by the sub feedback control, the skip amount difference X is not used as a parameter used for calculating the determination value H.

本実施形態の酸素センサの異常診断装置が適用されるエンジン全体を示す略図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Schematic which shows the whole engine with which the abnormality diagnosis apparatus of the oxygen sensor of this embodiment is applied. 酸素センサの出力特性を示すグラフ。The graph which shows the output characteristic of an oxygen sensor. 噴射量指令値の算出手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the calculation procedure of injection amount command value. リッチスキップ量、リーンスキップ量、リッチ積分量、及びリーン積分量の算出手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the calculation procedure of rich skip amount, lean skip amount, rich integral amount, and lean integral amount. リッチスキップ量、リーンスキップ量、リッチ積分量、及びリーン積分量の算出手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the calculation procedure of rich skip amount, lean skip amount, rich integral amount, and lean integral amount. 触媒上流の酸素センサの異常診断手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the abnormality diagnosis procedure of the oxygen sensor upstream of a catalyst. 複数回算出される反転周期の算出タイミング毎の変化を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the change for every calculation timing of the inversion period calculated several times. 各算出タイミングで算出される反転周期、判定値、並びに、それらの差及び比を示す表。The table | surface which shows the inversion period calculated at each calculation timing, the judgment value, and those differences and ratios.

符号の説明Explanation of symbols

1…エンジン、2…吸気通路、3…スロットルバルブ、4…燃焼室、5…燃料噴射弁、6…排気通路、7…触媒コンバータ、8…電子制御装置(判断手段)、9…アクセルペダル、10…アクセルポジションセンサ、11…スロットルポジションセンサ、12…エアフローメータ、13…クランクポジションセンサ、14…酸素センサ、15…酸素センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Intake passage, 3 ... Throttle valve, 4 ... Combustion chamber, 5 ... Fuel injection valve, 6 ... Exhaust passage, 7 ... Catalytic converter, 8 ... Electronic control unit (determination means), 9 ... Accelerator pedal, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Accelerator position sensor, 11 ... Throttle position sensor, 12 ... Air flow meter, 13 ... Crank position sensor, 14 ... Oxygen sensor, 15 ... Oxygen sensor

Claims (2)

内燃機関の排気中の酸素濃度に応じてリッチ信号又はリーン信号を出力する酸素センサに適用され、空燃比フィードバック制御により同機関の空燃比が理論空燃比に制御されているときの前記酸素センサからのリッチ信号とリーン信号との反転周期を機関運転状態に基づき算出される判定値と比較して前記酸素センサでの異常発生の有無を判断する酸素センサの異常診断装置において、
前記反転周期と前記判定値とを所定間隔毎に算出するとともに、その算出毎の前記反転周期と前記判定値との比を計算し、この比を足し込むことで得られる積算値が前記反転周期及び前記判定値の算出回数から求められる閾値よりも大きいことに基づき、前記酸素センサで異常が発生している旨判断する判断手段を備える
ことを特徴とする酸素センサの異常診断装置。
Applied to an oxygen sensor that outputs a rich signal or a lean signal according to the oxygen concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine, from the oxygen sensor when the air-fuel ratio of the engine is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio by air-fuel ratio feedback control In the oxygen sensor abnormality diagnosis device for comparing the inversion cycle of the rich signal and the lean signal with a determination value calculated based on the engine operating state to determine whether or not an abnormality has occurred in the oxygen sensor,
The reversal period and the determination value are calculated at predetermined intervals, a ratio between the reversal period and the determination value for each calculation is calculated, and an integrated value obtained by adding this ratio is the reversal period. And an oxygen sensor abnormality diagnosing device, comprising: a determination unit configured to determine that an abnormality has occurred in the oxygen sensor based on being larger than a threshold value obtained from the number of calculation of the determination value.
前記内燃機関には排気上流と排気下流とのそれぞれに酸素センサが設けられ、前記判断手段は前記排気上流の酸素センサについて異常発生の有無を判断するものである
請求項1記載の酸素センサの異常診断装置。
2. The oxygen sensor abnormality according to claim 1, wherein the internal combustion engine is provided with oxygen sensors respectively upstream and downstream of the exhaust gas, and the determination means determines whether or not an abnormality has occurred in the oxygen sensor upstream of the exhaust gas. Diagnostic device.
JP2004012133A 2004-01-20 2004-01-20 Oxygen sensor abnormality diagnosis device Expired - Fee Related JP4190430B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004012133A JP4190430B2 (en) 2004-01-20 2004-01-20 Oxygen sensor abnormality diagnosis device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004012133A JP4190430B2 (en) 2004-01-20 2004-01-20 Oxygen sensor abnormality diagnosis device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005207249A true JP2005207249A (en) 2005-08-04
JP4190430B2 JP4190430B2 (en) 2008-12-03

Family

ID=34898605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004012133A Expired - Fee Related JP4190430B2 (en) 2004-01-20 2004-01-20 Oxygen sensor abnormality diagnosis device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4190430B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008014234A (en) * 2006-07-06 2008-01-24 Toyota Motor Corp Abnormality diagnosing device for exhaust sensor
JP2010270678A (en) * 2009-05-21 2010-12-02 Hitachi Automotive Systems Ltd Oxygen sensor diagnostic device for internal combustion engine
CN114962033A (en) * 2022-06-08 2022-08-30 东风汽车集团股份有限公司 Engine wide-range oxygen sensor reasonable performance monitoring method
CN114962037A (en) * 2022-06-08 2022-08-30 东风汽车集团股份有限公司 Method for judging validity of wide-area oxygen sensor of hybrid vehicle engine
CN115111077A (en) * 2022-06-08 2022-09-27 东风汽车集团股份有限公司 Hybrid vehicle type engine wide-area oxygen sensor effectiveness judgment method

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008014234A (en) * 2006-07-06 2008-01-24 Toyota Motor Corp Abnormality diagnosing device for exhaust sensor
JP4561702B2 (en) * 2006-07-06 2010-10-13 トヨタ自動車株式会社 Exhaust sensor abnormality diagnosis device
JP2010270678A (en) * 2009-05-21 2010-12-02 Hitachi Automotive Systems Ltd Oxygen sensor diagnostic device for internal combustion engine
CN114962033A (en) * 2022-06-08 2022-08-30 东风汽车集团股份有限公司 Engine wide-range oxygen sensor reasonable performance monitoring method
CN114962037A (en) * 2022-06-08 2022-08-30 东风汽车集团股份有限公司 Method for judging validity of wide-area oxygen sensor of hybrid vehicle engine
CN115111077A (en) * 2022-06-08 2022-09-27 东风汽车集团股份有限公司 Hybrid vehicle type engine wide-area oxygen sensor effectiveness judgment method
CN114962037B (en) * 2022-06-08 2023-09-29 东风汽车集团股份有限公司 Method for judging effectiveness of wide-range oxygen sensor of hybrid vehicle type engine
CN114962033B (en) * 2022-06-08 2023-10-27 东风汽车集团股份有限公司 Reasonable performance monitoring method for wide-range oxygen sensor of engine
CN115111077B (en) * 2022-06-08 2023-11-03 东风汽车集团股份有限公司 Method for judging effectiveness of wide-range oxygen sensor of hybrid vehicle type engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP4190430B2 (en) 2008-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7574905B2 (en) Apparatus for diagnosing malfunctioning of oxygen sensor
US8899015B2 (en) Catalyst degradation detection device
JP5024405B2 (en) Catalyst degradation detector
US6539707B2 (en) Exhaust emission control system for internal combustion engine
JP2893308B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP4497132B2 (en) Catalyst degradation detector
JP5346989B2 (en) Air-fuel ratio sensor abnormality determination device
JP3855877B2 (en) Deterioration detection device for air-fuel ratio detection device
JP2006057587A (en) Malfunction diagnosing device for air/fuel ratio sensor
WO2015170449A1 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2010007561A (en) Air-fuel ratio control device and air-fuel ratio control method
JP5515967B2 (en) Diagnostic equipment
JP5407971B2 (en) Abnormality diagnosis device
JP4190430B2 (en) Oxygen sensor abnormality diagnosis device
US9109524B2 (en) Controller for internal combustion engine
JP4353070B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP6565432B2 (en) Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engine
US10612484B2 (en) Control apparatus for engine
JP2005042676A (en) Failure detecting device for oxygen concentration sensor
JP2006126218A (en) Deterioration detector for air-fuel ratio detection device
JP4395890B2 (en) Abnormality diagnosis device for secondary air supply system of internal combustion engine
JP2008019745A (en) Control device for internal combustion engine
JP2008144656A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
US6769422B2 (en) Apparatus and method for controlling air-fuel ratio of engine
JP4281747B2 (en) Deterioration detection device for air-fuel ratio detection device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20061120

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061226

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080630

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Effective date: 20080909

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080916

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 3

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110926

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees