JP2006307746A - Diagnostic device of air-fuel ratio sensor - Google Patents

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Takehiko Terada
岳彦 寺田
Naoki Yoshiume
直樹 吉梅
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To more precisely diagnose whether an air-fuel sensor is abnormal or not. <P>SOLUTION: Since an output of a λ sensor at a time t1 is moved from a lean condition into a rich condition, after an air fuel ratio feedback correction efficient FAF is skip controlled by a skip amount Kp, a rich counter TimeLR is incremented followed by an integral control between times t1 and t2. After the output of the λ sensor 34 is moved into the lean condition at the time t2, and the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF is skip controlled by the skip amount Kp, the lean counter TimeRL is incremented accompanied by the integral control upto an time t3. When the ratio Rate of both the counters is approximated to 1, it is judged that the control of the air-fuel ratio is normal, and it is diagnosed whether the λ sensor is abnormal or not. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、空燃比センサの異常の有無を診断する空燃比センサの診断装置に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus for diagnosing the presence or absence of an abnormality in an air-fuel ratio sensor.

この種の診断装置としては、例えば下記特許文献1に見られるように、実際の空燃比が理論空燃比に対してリーンであるときとリッチであるときとで大きくその出力が変化するタイプの空燃比センサであるいわゆる酸素センサの異常の有無を検出するものも提案されている。この診断装置では、空燃比センサの出力がリーンを示す期間や、リッチを示す期間についての累積値が所定値以上であるときに酸素センサが異常である旨判断している。   As this type of diagnostic device, for example, as shown in Patent Document 1 below, a type of air conditioner whose output greatly changes depending on whether the actual air-fuel ratio is lean or rich with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. A sensor that detects the presence or absence of a so-called oxygen sensor that is a fuel ratio sensor has also been proposed. In this diagnostic apparatus, it is determined that the oxygen sensor is abnormal when the accumulated value for a period when the output of the air-fuel ratio sensor shows lean or a period when the output shows rich is equal to or greater than a predetermined value.

上記リーンを示す期間やリッチを示す期間の累積値に基づいた酸素センサの異常の有無の検出は、内燃機関の運転状態が定常であるときにする必要がある。このため、上記診断装置では、内燃機関の回転速度や、吸気通路内の圧力、吸入空気量等に基づき、内燃機関の運転状態が定常であるか否かを判断している。   The detection of the presence or absence of abnormality of the oxygen sensor based on the cumulative value of the period indicating lean or the period indicating rich needs to be performed when the operating state of the internal combustion engine is steady. For this reason, the diagnostic device determines whether or not the operating state of the internal combustion engine is steady based on the rotational speed of the internal combustion engine, the pressure in the intake passage, the intake air amount, and the like.

ところで、上記態様にて内燃機関の運転状態が定常状態であるか否かの判断を行なうことは、空燃比センサの異常の有無を精度よく診断する上では不十分なものであることが発明者らによって見出されている。すなわち、例えば、上記態様にて内燃機関の運転状態が定常であると判断されるときであっても、非常に緩やかに吸入空気量が増加している場合には、リーン状態の空燃比が検出され続けることとなる。このため、上記リーンを示す期間の累積値についてもこれが所定値以上となり、空燃比センサが正常であるにもかかわらず、異常である旨の誤判断がなされることとなる。
特開平7−234199号公報
By the way, it is the inventor that determining whether or not the operating state of the internal combustion engine is a steady state in the above-described aspect is insufficient for accurately diagnosing the presence or absence of abnormality of the air-fuel ratio sensor. Have been found. That is, for example, even when the operation state of the internal combustion engine is determined to be steady in the above-described mode, if the intake air amount increases very slowly, the lean air-fuel ratio is detected. It will continue to be done. For this reason, the cumulative value of the period indicating lean becomes equal to or greater than a predetermined value, and an erroneous determination is made that the air-fuel ratio sensor is abnormal although the air-fuel ratio sensor is normal.
JP 7-234199 A

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、空燃比センサの異常の有無をより精度よく診断することのできる空燃比センサの診断装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus capable of more accurately diagnosing the presence or absence of an abnormality of the air-fuel ratio sensor.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.

手段1は、内燃機関の空燃比を検出する空燃比センサにより前記空燃比のリーン状態が検出されているときに燃料噴射量を段階的に増加させ、リッチ状態が検出されているときに前記燃料噴射量を段階的に減少させる空燃比制御を行う空燃比制御手段と、前記空燃比センサによりリーン状態が検出されている期間を計測するリーン期間計測手段と、前記空燃比センサによりリッチ状態が検出されている期間を計測するリッチ期間計測手段と、前記リーン期間計測手段によって計測される期間と前記リッチ期間計測手段によって計測される期間とが近似しているときに、前記空燃比の制御が定常状態であると判断する判断手段と、該判断手段により前記定常状態にあると判断されるとき、前記空燃比センサの異常の有無を診断する診断手段とを備えることを特徴とする。   Means 1 increases the fuel injection amount stepwise when the air-fuel ratio lean state is detected by the air-fuel ratio sensor for detecting the air-fuel ratio of the internal combustion engine, and when the rich state is detected, the fuel An air-fuel ratio control means for performing air-fuel ratio control for gradually reducing the injection amount, a lean period measuring means for measuring a period during which a lean state is detected by the air-fuel ratio sensor, and a rich state detected by the air-fuel ratio sensor The air-fuel ratio control is steady when the rich period measuring means for measuring the measured period, the period measured by the lean period measuring means, and the period measured by the rich period measuring means are approximate. Determining means for determining that there is a state; and diagnostic means for diagnosing the presence or absence of abnormality of the air-fuel ratio sensor when the determining means determines that it is in the steady state. Characterized in that it obtain.

上記構成において、リーン期間計測手段によって計測される期間とリッチ期間計測手段によって計測される期間とが近似しているときには、空燃比の制御が定常であると判断できる。特に、内燃機関の回転速度や負荷等が定常であったとしても、必ずしもこの条件を満たすとは限らないため、上記態様によれば、空燃比の制御が定常である旨を精度良く判断できる。そして、上記態様にて空燃比の制御が定常であると判断されるときに空燃比センサの異常の有無が診断されるため、上記構成によれば、空燃比センサの異常の有無をより精度よく診断することができる。   In the above configuration, when the period measured by the lean period measuring unit and the period measured by the rich period measuring unit are approximate, it can be determined that the control of the air-fuel ratio is steady. In particular, even if the rotational speed, load, etc. of the internal combustion engine are steady, this condition is not always satisfied. Therefore, according to the above aspect, it can be accurately determined that the control of the air-fuel ratio is steady. Then, since it is diagnosed whether or not the air-fuel ratio sensor is abnormal when it is determined that the control of the air-fuel ratio is steady in the above aspect, according to the above configuration, the presence or absence of the abnormality of the air-fuel ratio sensor can be more accurately determined. Can be diagnosed.

手段2は、手段1において、前記判断手段は、前記リーン状態と前記リッチ状態との一周期において、前記リーン期間計測手段によって計測される期間と前記リッチ期間計測手段によって計測される期間との比が「1」に近似するときに、前記空燃比の制御が定常であると判断することを特徴とする。   The means 2 is the means 1, wherein the determining means is a ratio of a period measured by the lean period measuring means and a period measured by the rich period measuring means in one cycle of the lean state and the rich state. Is approximately "1", it is determined that the control of the air-fuel ratio is steady.

上記構成では、リーン状態とリッチ状態との一周期における各期間の比が「1」に近似するときに空燃比の制御が定常であると判断されるため、空燃比の制御が定常であるか否かを精度良く且つ迅速に判断することができる。   In the above configuration, since the control of the air-fuel ratio is determined to be steady when the ratio of each period in one cycle between the lean state and the rich state approximates “1”, is the air-fuel ratio control steady? Whether or not can be determined accurately and quickly.

手段3は、手段1又は2において、前記空燃比制御手段は、前記リーン状態から前記リッチ状態への移行が検出されるときに前記燃料噴射量を大きく減少させるスキップ制御を行った後、前記リッチ状態が検出される間、前記燃料噴射量を段階的に減少させる積分制御を行い、前記リッチ状態から前記リーン状態への移行が検出されるときに前記燃料噴射量を大きく増加させるスキップ制御を行った後、前記リーン状態が検出される間、前記燃料噴射量を段階的に増加させる積分制御を行うものであることを特徴とする。   In means 1 or 2, the air / fuel ratio control means performs skip control for greatly reducing the fuel injection amount when a shift from the lean state to the rich state is detected, and then the rich air is controlled. While the state is detected, integral control for gradually decreasing the fuel injection amount is performed, and when the transition from the rich state to the lean state is detected, skip control for greatly increasing the fuel injection amount is performed. After that, while the lean state is detected, integral control for increasing the fuel injection amount in stages is performed.

上記構成では、リーンからリッチへの移行時にスキップ制御を行うことで、積分制御のみを用いる場合と比較して、リッチからリーンへ速やかに移行させることができる。また、リッチからリーンへの移行時にスキップ制御を行うことで、積分制御のみを用いる場合と比較して、リーンからリッチへ速やかに移行させることができる。   In the above configuration, by performing skip control when shifting from lean to rich, it is possible to quickly shift from rich to lean as compared with the case where only integral control is used. Further, by performing skip control at the time of shifting from rich to lean, it is possible to quickly shift from lean to rich as compared to the case of using only integral control.

手段4は、手段1〜3のいずれかにおいて、前記空燃比センサは、前記内燃機関の空燃比に応じてリニアにその出力を増減させるセンサであることを特徴とすることを特徴とする。   Means 4 is characterized in that, in any one of means 1 to 3, the air-fuel ratio sensor is a sensor that linearly increases or decreases its output in accordance with the air-fuel ratio of the internal combustion engine.

上記構成では、空燃比に応じてリニアにその出力を増減させるセンサを用いる。このセンサの異常の有無の診断には、燃料噴射量が急激に変化してから空燃比が変化し始めるまでの時間であるムダ時間や、空燃比の変化の度合いを示す時定数が許容範囲内か否かを診断するもの等、非常に高い診断精度が望まれるものがある。そして、高精度の診断を行なうためには、空燃比の制御が定常であることを高精度で判断することが要求される。この点、上記構成によれば、手段1〜3の作用効果を好適に奏することができる。   In the above configuration, a sensor that linearly increases or decreases the output according to the air-fuel ratio is used. In the diagnosis of the presence or absence of abnormality of this sensor, the waste time, which is the time from when the fuel injection amount changes suddenly until the air-fuel ratio starts to change, and the time constant indicating the degree of change of the air-fuel ratio are within an allowable range. Some of them require a very high diagnostic accuracy, such as those for diagnosing whether or not. In order to perform highly accurate diagnosis, it is required to determine with high accuracy that the control of the air-fuel ratio is steady. In this regard, according to the above configuration, the effects of the means 1 to 3 can be suitably achieved.

なお、上記構成において、空燃比センサの異常の有無の診断として、上記ムダ時間や時定数が許容範囲内にあるか否かを診断する際には、手段3によるように、スキップ制御と積分制御とを行なうことが特に有効である。   In the above configuration, when diagnosing whether the waste time or the time constant is within an allowable range as a diagnosis of the presence / absence of an abnormality of the air-fuel ratio sensor, as in the case of the means 3, the skip control and the integral control are performed. Is particularly effective.

手段5は、手段4において、前記内燃機関の回転速度及び負荷の少なくとも一方が定常であるか否かを判断する運転状態判断手段を更に備え、前記燃料噴射量の段階的な増加及び段階的な減少の制御は、前記運転状態判断手段により定常である旨の判断がなされるときに行なわれる請求項前記内燃機関の回転速度及び負荷の少なくとも一方が定常であるか否かを判断する運転状態判断手段を更に備え、前記燃料噴射量の段階的な増加及び段階的な減少の制御は、前記運転状態判断手段により定常である旨の判断がなされるときに行なわれることを特徴とする。   The means 5 further comprises operating state judging means for judging whether or not at least one of the rotational speed and the load of the internal combustion engine is steady in the means 4, and the fuel injection amount is increased stepwise and stepwise. The reduction control is performed when the operation state determination means determines that the engine is steady. The operation state determination for determining whether at least one of the rotational speed and the load of the internal combustion engine is steady. And a stepwise increase and a stepwise decrease control of the fuel injection amount is performed when the operation state determination unit determines that the fuel injection amount is steady.

上記構成では、手段4の構成を前提としているため、空燃比センサは、実際の空燃比に応じてリニアに出力を増減させるものである。このため、空燃比を目標とする空燃比に制御するに際して、検出される空燃比と目標とする空燃比との偏差に基づくPID制御等のフィードバック制御を行うことで、実際の空燃比を目標とする空燃比に好適に追従させることができる。   Since the above configuration is based on the configuration of the means 4, the air-fuel ratio sensor linearly increases or decreases the output according to the actual air-fuel ratio. For this reason, when controlling the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio, feedback control such as PID control based on the deviation between the detected air-fuel ratio and the target air-fuel ratio is performed, so that the actual air-fuel ratio becomes the target. The air / fuel ratio can be suitably followed.

一方、内燃機関の回転速度や負荷が定常であることは、空燃比の制御が定常となるための必要条件である。このため、上記構成では、空燃比の制御が定常となるための必要条件が成立するときに燃料噴射量の段階的な増加制御及び減少制御を行うことで、空燃比の制御が定常とならないときには、これ以外の手法による制御を行う設定も可能となる。すなわち、空燃比の制御が定常とならないときには、上記PID制御等、実際の空燃比を目標とする空燃比により精度良く追従させるためのフィードバック制御を極力行うことができる。   On the other hand, steady rotation speed and load of the internal combustion engine are necessary conditions for steady control of the air-fuel ratio. For this reason, in the above configuration, when the necessary condition for the air-fuel ratio control to be steady is satisfied, the step-by-step increase control and decrease control of the fuel injection amount are performed, so that the air-fuel ratio control is not steady. Also, it is possible to set to perform control by other methods. That is, when the air-fuel ratio control is not steady, feedback control for accurately following the actual air-fuel ratio, such as the PID control, can be performed as much as possible.

手段6は、手段1〜5のいずれかにおいて、前記診断手段は、前記判断手段により前記定常状態にある旨判断されるときに前記空燃比センサの出力が予め定められた基準を満たすか否かを診断する診断機能と、該診断機能により前記基準を満たさないと判断される数をカウントするカウンタ機能と、該カウンタ機能によるカウンタ値に基づき前記空燃比センサの異常の有無を診断する機能とを備えることを特徴とする。   The means 6 is any one of the means 1 to 5, wherein the diagnosis means determines whether the output of the air-fuel ratio sensor satisfies a predetermined standard when the determination means determines that the steady state is present. A diagnostic function for diagnosing the above, a counter function for counting the number determined as not satisfying the standard by the diagnostic function, and a function for diagnosing whether the air-fuel ratio sensor is abnormal based on a counter value by the counter function It is characterized by providing.

上記構成では、空燃比センサの出力が予め定められた基準を満たさないと判断される数に基づき、空燃比センサの異常の有無を適切に診断することができる。特に、上記構成が手段2の構成を備える場合には、リーン及びリッチの周期毎に、空燃比センサの出力が予め定められた基準を満たすか否かを判断し、同基準を満たさないと判断される数に基づき空燃比センサの異常の有無を診断することとなる。このため、この場合には、特に診断を迅速に行なうことができるとともに、その診断の精度をいっそう向上させることもできる。   In the above configuration, it is possible to appropriately diagnose the presence or absence of abnormality of the air-fuel ratio sensor based on the number determined that the output of the air-fuel ratio sensor does not satisfy a predetermined standard. In particular, when the above configuration includes the configuration of the means 2, it is determined whether the output of the air-fuel ratio sensor satisfies a predetermined criterion for each lean and rich cycle, and it is determined that the criterion is not satisfied. The presence / absence of an abnormality in the air-fuel ratio sensor is diagnosed on the basis of the number obtained. Therefore, in this case, the diagnosis can be performed particularly quickly and the accuracy of the diagnosis can be further improved.

以下、本発明にかかる空燃比センサの診断装置の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, an embodiment of a diagnostic apparatus for an air-fuel ratio sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態にかかる空燃比センサの診断装置等の構成を示す。図示されるように、内燃機関2の吸気通路4には、吸入空気量を検出するエアフローメータ6が設けられている。また、その下流には、モータ8によって駆動される電子制御式のスロットルバルブ10が設けられている。このスロットルバルブ10の近傍には、同スロットルバルブ10の開度を検出するスロットルセンサ12が設けられている。更に、スロットルバルブ10の下流には、燃料噴射弁14が設けられている。燃料噴射弁14は、フューエルポンプ18によって燃料タンク16から汲み上げられた燃料を吸気通路4内に噴射する。   FIG. 1 shows a configuration of an air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus according to the present embodiment. As shown in the figure, an air flow meter 6 for detecting the intake air amount is provided in the intake passage 4 of the internal combustion engine 2. Further, an electronically controlled throttle valve 10 driven by a motor 8 is provided downstream thereof. A throttle sensor 12 for detecting the opening degree of the throttle valve 10 is provided in the vicinity of the throttle valve 10. Further, a fuel injection valve 14 is provided downstream of the throttle valve 10. The fuel injection valve 14 injects the fuel pumped up from the fuel tank 16 by the fuel pump 18 into the intake passage 4.

吸気通路4と燃焼室20とは、吸気バルブ22の開閉動作により連通及び遮断される。吸気バルブ22の開動作に伴って燃焼室20に導入される混合気は、点火プラグ24の火花放電により着火、燃焼する。   The intake passage 4 and the combustion chamber 20 are communicated and blocked by the opening / closing operation of the intake valve 22. The air-fuel mixture introduced into the combustion chamber 20 with the opening operation of the intake valve 22 is ignited and burned by the spark discharge of the spark plug 24.

燃焼室20と排気通路30とは、排気バルブ28の開閉動作により連通及び遮断される。燃焼室20内で燃焼に供された混合気は、排気バルブ28の開動作に伴って排気通路30に排気として排出される。   The combustion chamber 20 and the exhaust passage 30 are communicated and blocked by the opening / closing operation of the exhaust valve 28. The air-fuel mixture subjected to combustion in the combustion chamber 20 is discharged as exhaust into the exhaust passage 30 as the exhaust valve 28 is opened.

排気通路30には、排気を浄化する触媒32が設けられている。更に、排気通路30のうち触媒32の上流には、内燃機関2の空燃比に応じてリニアに出力を増減させるタイプの空燃比センサであるいわゆるλセンサ34が設けられている。   A catalyst 32 that purifies the exhaust gas is provided in the exhaust passage 30. Further, a so-called λ sensor 34 that is an air-fuel ratio sensor of a type that linearly increases or decreases the output in accordance with the air-fuel ratio of the internal combustion engine 2 is provided upstream of the catalyst 32 in the exhaust passage 30.

ECU(電子制御装置)40は、中央処理装置や適宜のメモリを備えて構成されている。ECU40は、内燃機関2の出力軸の回転角度を検出するクランク角センサ42の出力をはじめ、上記各センサの出力等を取り込む。そして、ECU40は、各センサの出力に基づき、内燃機関2の出力を制御する。   The ECU (electronic control unit) 40 includes a central processing unit and an appropriate memory. The ECU 40 takes in the output of each of the above-described sensors as well as the output of the crank angle sensor 42 that detects the rotation angle of the output shaft of the internal combustion engine 2. The ECU 40 controls the output of the internal combustion engine 2 based on the output of each sensor.

特に、ECU40は、λセンサ34の出力に基づき、内燃機関2の空燃比を目標とする空燃比(例えば理論空燃比)に制御する。すなわち、λセンサ34の出力に基づき、実際の空燃比が目標とする空燃比に追従するように、例えばPID制御等を行う。   In particular, the ECU 40 controls the air-fuel ratio of the internal combustion engine 2 to a target air-fuel ratio (for example, the theoretical air-fuel ratio) based on the output of the λ sensor 34. That is, based on the output of the λ sensor 34, for example, PID control is performed so that the actual air-fuel ratio follows the target air-fuel ratio.

また、ECU40は、λセンサ34の異常の有無の診断を行なう。この異常の有無の診断を行なうに際しては、図2に示す態様にて空燃比制御を行なう。   Further, the ECU 40 diagnoses whether the λ sensor 34 is abnormal. When diagnosing the presence or absence of this abnormality, air-fuel ratio control is performed in the manner shown in FIG.

図2(a)に、λセンサ34の出力の推移を、図2(b)に、空燃比制御にかかる燃料噴射量の補正係数である空燃比フィードバック補正係数の推移をそれぞれ示す。ちなみに、図2(a)では、目標とする空燃比を「1.0」とし、それよりもリーンな状態及びリッチな状態を定義している。また、空燃比フィードバック補正係数は、内燃機関2の回転速度や吸入空気量等に基づき設定される基本となる燃料噴射量に乗算する係数である。   FIG. 2 (a) shows the transition of the output of the λ sensor 34, and FIG. 2 (b) shows the transition of the air-fuel ratio feedback correction coefficient, which is a correction coefficient for the fuel injection amount related to the air-fuel ratio control. Incidentally, in FIG. 2A, the target air-fuel ratio is set to “1.0”, and a leaner state and a richer state are defined. The air-fuel ratio feedback correction coefficient is a coefficient that is multiplied by the basic fuel injection amount set based on the rotational speed of the internal combustion engine 2 and the intake air amount.

図示されるように、本実施形態では、リーン状態からリッチ状態への移行が検出されるときに燃料噴射量を大きく減少させるスキップ制御を行った後、リッチ状態が検出される間、燃料噴射量を段階的に減少させる積分制御を行う。また、リッチ状態からリーン状態への移行が検出されるときに燃料噴射量を大きく増加させるスキップ制御を行った後、リーン状態が検出される間、燃料噴射量を段階的に増加させる積分制御を行う。   As shown in the figure, in the present embodiment, after performing the skip control for greatly reducing the fuel injection amount when the transition from the lean state to the rich state is detected, the fuel injection amount is detected while the rich state is detected. Integral control is performed to gradually decrease. In addition, after performing the skip control that greatly increases the fuel injection amount when the transition from the rich state to the lean state is detected, the integral control that gradually increases the fuel injection amount is performed while the lean state is detected. Do.

上記態様にて空燃比制御を行うことで、λセンサ34の応答性の劣化等を適切に検出することができる。すなわち、スキップ制御のスキップ量や積分制御にかかる燃料噴射量の段階的な増加量、減少量が予め設定されていることから、λセンサ34によりリーン状態が検出される期間と、λセンサ34によりリッチ状態が検出される期間とについて、λセンサ34が正常であるときにとり得る基準を設定することができる。このため、λセンサ34の出力が予め設定された基準から外れるときにλセンサ34の応答性の劣化等の異常があることを判断することができる。   By performing the air-fuel ratio control in the above-described manner, it is possible to appropriately detect deterioration of the response of the λ sensor 34 or the like. That is, since the stepwise increase amount and decrease amount of the skip amount of the skip control and the fuel injection amount related to the integral control are set in advance, the period during which the lean state is detected by the λ sensor 34 and the λ sensor 34 The reference that can be taken when the λ sensor 34 is normal can be set for the period during which the rich state is detected. For this reason, when the output of the λ sensor 34 deviates from a preset reference, it can be determined that there is an abnormality such as a deterioration in the response of the λ sensor 34.

図2(c)、図2(d)に、λセンサ34の応答性が劣化したときの例を示す。詳しくは、図2(c)は、λセンサ34の出力の推移を、図2(d)は、空燃比フィードバック補正係数の推移をそれぞれ示す。図2(c)及び図2(d)に示す例では、図2(a)及び図2(b)に示す例と比較して、λセンサ34によりリーン状態が検出される期間と、リッチ状態が検出される期間とが長くなっている。しかし、積分制御にかかる燃料噴射量の段階的な変化量や、スキップ制御のスキップ量は予め設定されているため、λセンサ34が正常ならその出力はある一定範囲内の振る舞いをするはずである。このため、図2(c)及び図2(d)に示す例については、これを異常と判断することができる。   2C and 2D show examples when the responsiveness of the λ sensor 34 is deteriorated. Specifically, FIG. 2C shows the transition of the output of the λ sensor 34, and FIG. 2D shows the transition of the air-fuel ratio feedback correction coefficient. In the example shown in FIGS. 2C and 2D, compared to the example shown in FIGS. 2A and 2B, the period during which the lean state is detected by the λ sensor 34 and the rich state are detected. The period during which is detected is longer. However, since the stepwise change amount of the fuel injection amount related to the integral control and the skip amount of the skip control are set in advance, if the λ sensor 34 is normal, its output should behave within a certain range. . For this reason, about the example shown in FIG.2 (c) and FIG.2 (d), this can be judged to be abnormal.

ただし、こうした比較ができるのは、空燃比の制御が定常となっているときに限られる。すなわち、上記スキップ制御及び積分制御により、リーン状態と検出される期間(TimeRL1,TimeRL2)と、リッチ状態と検出される期間(TimeLR1,TimeLR2)とが略等しいときに限られる。   However, such a comparison can be made only when the control of the air-fuel ratio is steady. That is, it is limited to the time when the lean state is detected (TimeRL1, TimeRL2) and the time period when the rich state is detected (TimeLR1, TimeLR2) by the skip control and the integration control.

図2(e)及び図2(f)に、空燃比の制御が定常状態にない例を示す。詳しくは、図2(e)は、λセンサ34の出力の推移を、図2(f)は、空燃比フィードバック補正係数の推移をそれぞれ示す。ここでは、リーン状態に偏った空燃比が、上記スキップ制御及び積分制御により徐々に定常状態に制御される例を示している。このため、図中破線にて示すλセンサ34の出力の振幅中心は、リーン側から目標とする空燃比へと収束していく。この場合、制御の初期において、λセンサ34によりリーン状態が検出されている期間(TimeRL3)は、λセンサ34によりリッチ状態が検出されている期間(TimeLR3)よりも長くなる。このため、例えばλセンサ34によりリーン状態が検出されている期間(TimeRL3)に基づきλセンサ34の異常の有無を診断すると、λセンサ34が正常であるにもかかわらず、異常であると誤判断するおそれがある。   FIGS. 2E and 2F show an example in which the air-fuel ratio control is not in a steady state. Specifically, FIG. 2 (e) shows the transition of the output of the λ sensor 34, and FIG. 2 (f) shows the transition of the air-fuel ratio feedback correction coefficient. Here, an example is shown in which the air-fuel ratio biased toward the lean state is gradually controlled to a steady state by the skip control and the integration control. For this reason, the amplitude center of the output of the λ sensor 34 indicated by the broken line in the figure converges from the lean side to the target air-fuel ratio. In this case, in the initial stage of control, the period during which the lean state is detected by the λ sensor 34 (TimeRL3) is longer than the period during which the rich state is detected by the λ sensor 34 (TimeLR3). For this reason, for example, when the presence or absence of abnormality of the λ sensor 34 is diagnosed based on the period during which the lean state is detected by the λ sensor 34 (TimeRL3), it is erroneously determined that the λ sensor 34 is abnormal although it is normal. There is a risk.

そこで本実施形態では、リーン状態とリッチ状態との一周期において、リーン状態と検出される期間とリッチ状態と検出される期間との比が「1」に近似するときに、空燃比の制御が定常であると判断し、このときにλセンサ34の異常の有無を診断する。ここでは、まず空燃比制御が定常であるか否かの判断にかかる処理について説明する。   Therefore, in this embodiment, when the ratio of the period in which the lean state is detected and the period in which the rich state is detected approximates “1” in one cycle of the lean state and the rich state, the air-fuel ratio control is performed. It is determined that it is steady, and at this time, the presence or absence of abnormality of the λ sensor 34 is diagnosed. Here, first, a process for determining whether the air-fuel ratio control is steady will be described.

図3に、上記判断にかかる処理の手順を示す。この処理は、ECU40により例えば所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 3 shows the procedure of the processing relating to the above determination. This process is repeatedly executed by the ECU 40 at a predetermined cycle, for example.

この一連の処理においては、まずステップS10において、上記スキップ制御及び積分制御による空燃比フィードバック制御の実行条件が成立しているか否かを判断する。この条件は、内燃機関2の回転速度及び吸入空気量が定常状態であることとする。このステップS10において成立の有無の判断がなされるのは、診断用の空燃比フィードバック制御の実行条件である。すなわち、本実施形態では、内燃機関2の回転速度及び吸入空気量が定常であると判断されるときにのみ上記スキップ制御及び積分制御を用いた空燃比フィードバック制御を行い、それ以外のときには、例えばPID等によって、λセンサ34によって検出される空燃比と目標とする空燃比との偏差に基づき、これをゼロとする制御を行う。   In this series of processes, first, in step S10, it is determined whether or not an execution condition for the air-fuel ratio feedback control by the skip control and the integral control is satisfied. This condition is that the rotational speed of the internal combustion engine 2 and the intake air amount are in a steady state. In step S10, whether or not it is established is determined based on the execution condition of the diagnostic air-fuel ratio feedback control. That is, in the present embodiment, the air-fuel ratio feedback control using the skip control and the integral control is performed only when it is determined that the rotation speed and the intake air amount of the internal combustion engine 2 are steady, and at other times, for example, Based on the deviation between the air-fuel ratio detected by the λ sensor 34 and the target air-fuel ratio by PID or the like, control is performed to make this zero.

ステップS10において、上記実行条件が成立していると判断されると、ステップS12において、空燃比が目標とする空燃比に対してリーンであるか否かを判断する。そして、ステップS12において、空燃比が目標とする空燃比に対してリーンであると判断されるか、リッチであると判断されるかに応じて、ステップS14以降の処理か、ステップS28以降の処理を行なうこととなる。   If it is determined in step S10 that the execution condition is satisfied, it is determined in step S12 whether the air-fuel ratio is lean with respect to the target air-fuel ratio. Then, in step S12, depending on whether it is determined that the air-fuel ratio is lean or rich with respect to the target air-fuel ratio, the processing after step S14 or the processing after step S28 is performed. Will be performed.

ステップS14〜ステップS26の処理は、スキップ制御及び積分制御と、リーン状態が検出されている期間の計測とにかかる処理である。まず、ステップS14では、リーン状態を検出したことを表すフラグであるリーン検出フラグxLeanをオンとし、リッチ状態を検出したことを表すフラグであるリッチ検出フラグxRichをオフとする。   The processes in steps S14 to S26 are processes related to skip control and integration control and measurement of a period during which a lean state is detected. First, in step S14, a lean detection flag xLean, which is a flag indicating that a lean state is detected, is turned on, and a rich detection flag xRich, which is a flag indicating that a rich state is detected, is turned off.

続くステップS16では、λセンサ34による空燃比の前回の検出値がリッチであったか否かを判断する。換言すれば、今回、λセンサ34の検出値が、リッチ状態からリーン状態へ移行したところであるか否かを判断する。そして、ステップS16においてリッチ状態からリーン状態へと移行したところであると判断されると、ステップS18において、リーン状態においてスキップ制御を行う旨を示すフラグであるリーン時スキップフラグxSkipRLをオンとする。続くステップS20では、空燃比フィードバック補正係数FAFを、前回の値FAF[i−1]に対しスキップ量Kpだけ増加させる。   In a succeeding step S16, it is determined whether or not the previous detected value of the air-fuel ratio by the λ sensor 34 is rich. In other words, this time, it is determined whether or not the detection value of the λ sensor 34 has shifted from the rich state to the lean state. If it is determined in step S16 that the vehicle has shifted from the rich state to the lean state, a lean skip flag xSkipRL, which is a flag indicating that skip control is performed in the lean state, is turned on in step S18. In the subsequent step S20, the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF is increased by the skip amount Kp with respect to the previous value FAF [i−1].

一方、ステップS16においてリッチ状態からリーン状態へ移行したところでないと判断されると、ステップS22においてリーン時スキップフラグxSkipRLをオフとする。続くステップS24では、空燃比フィードバック補正係数FAFを、前回の値FAF[i−1]に対し所定量Kiだけ増加させる。この所定量Kiは、スキップ量Kpよりも小さな値となっている。   On the other hand, if it is determined in step S16 that the vehicle has not shifted from the rich state to the lean state, the lean skip flag xSkipRL is turned off in step S22. In subsequent step S24, the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF is increased by a predetermined amount Ki with respect to the previous value FAF [i-1]. This predetermined amount Ki is smaller than the skip amount Kp.

続くステップS26では、リーン状態となった期間を計測するリーンカウンタTimeRLをインクリメントする。   In the subsequent step S26, a lean counter TimeRL that measures the period in which the lean state has been reached is incremented.

ステップS28〜ステップS40の処理は、スキップ制御及び積分制御と、リッチ状態が検出されている期間の計測とにかかる処理である。まず、ステップS28では、リーン状態を検出したことを表すフラグであるリーン検出フラグxLeanをオフとし、リッチ状態を検出したことを表すフラグであるリッチ検出フラグxRichをオンとする。   The processes in steps S28 to S40 are processes related to skip control and integration control and measurement of a period during which the rich state is detected. First, in step S28, the lean detection flag xLean, which is a flag indicating that a lean state is detected, is turned off, and the rich detection flag xRich, which is a flag indicating that a rich state is detected, is turned on.

続くステップS30では、λセンサ34による空燃比の前回の検出値がリーンであったか否かを判断する。換言すれば、今回、λセンサ34の検出値が、リーン状態からリッチ状態へ移行したところであるか否かを判断する。そして、ステップS30においてリーン状態からリッチ状態へと移行したところであると判断されると、ステップS32において、リッチ状態においてスキップ制御を行う旨を示すフラグであるリッチ時スキップフラグxSkipLRをオンとする。続くステップS34では、空燃比フィードバック補正係数FAFを、前回の値FAF[i−1]に対しスキップ量Kpだけ減少させる。ちなみに、このスキップ量Kpは、上記ステップS20におけるスキップ量Kpと等しく設定されている。   In the subsequent step S30, it is determined whether or not the previous detected value of the air-fuel ratio by the λ sensor 34 was lean. In other words, this time, it is determined whether or not the detection value of the λ sensor 34 has shifted from the lean state to the rich state. When it is determined in step S30 that the vehicle has shifted from the lean state to the rich state, in step S32, the rich-time skip flag xSkipLR, which is a flag indicating that skip control is performed in the rich state, is turned on. In the subsequent step S34, the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF is decreased by the skip amount Kp with respect to the previous value FAF [i−1]. Incidentally, the skip amount Kp is set equal to the skip amount Kp in step S20.

一方、ステップS30においてリッチ状態からリーン状態へ移行したところでないと判断されると、ステップS36においてリッチ時スキップフラグxSkipLRをオフとする。続くステップS38では、空燃比フィードバック補正係数FAFを、前回の値FAF[i−1]に対し所定量Kiだけ減少させる。ちなみに、この所定量Kiは、上記ステップS24における所定量Kiと等しく設定されている。   On the other hand, if it is determined in step S30 that the vehicle has not shifted from the rich state to the lean state, the rich-time skip flag xSkipLR is turned off in step S36. In the subsequent step S38, the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF is decreased by a predetermined amount Ki with respect to the previous value FAF [i−1]. Incidentally, the predetermined amount Ki is set equal to the predetermined amount Ki in step S24.

続くステップS40では、リッチ状態となった期間を計測するリッチカウンタTimeLRをインクリメントする。   In the subsequent step S40, the rich counter TimeLR that measures the period in which the rich state has been reached is incremented.

上記ステップS16においてリッチ状態からリーン状態に移行したと判断されるときや、ステップS30においてリーン状態からリッチ状態に移行したと判断されるときは、上記リーン状態である期間とリッチ状態である期間との比を算出する処理を行なうタイミングとなる。   When it is determined in step S16 that the state has shifted from the rich state to the lean state, or in step S30, it has been determined that the state has shifted from the lean state to the rich state. This is the timing for performing the process of calculating the ratio.

すなわち、ステップS20の処理が完了すると、ステップS42において、リーンカウンタTimeRLがゼロであるか否かを判断し、ステップS44においては、リッチカウンタTimeLRがゼロであるか否かを判断する。そして、これらがともにゼロでないと判断されると、ステップS46において、リッチ状態となった期間に対するリーン状態となった期間の比Rateを算出する。続くステップS48では、リッチカウンタTimeLRを初期化する。   That is, when the processing of step S20 is completed, it is determined whether the lean counter TimeRL is zero in step S42, and in step S44, it is determined whether the rich counter TimeLR is zero. If it is determined that both of them are not zero, in step S46, the ratio Rate of the period in which the lean state is set to the period in which the rich state is set is calculated. In the subsequent step S48, the rich counter TimeLR is initialized.

また、ステップS34の処理が完了すると、ステップS50において、リッチカウンタTimeLRがゼロであるか否かを判断し、ステップS52においては、リーンカウンタTimeRLがゼロであるか否かを判断する。そして、これらがともにゼロでないと判断されると、ステップS54において、リッチ状態となった期間に対するリーン状態となった期間の比Rateを算出する。続くステップS26では、リーンカウンタTimeRLを初期化する。   When the process of step S34 is completed, it is determined in step S50 whether the rich counter TimeLR is zero, and in step S52, it is determined whether the lean counter TimeRL is zero. If it is determined that both of them are not zero, in step S54, the ratio Rate of the period in which the lean state is set to the period in which the rich state is set is calculated. In the subsequent step S26, the lean counter TimeRL is initialized.

ステップS48の処理や、ステップS56の処理が完了すると、ステップS58において、上記比Rateが「1」に近似しているか否かを判断する。そしてステップS58において上記比Rateが「1」に近似していると判断されると、ステップS60において空燃比制御が定常状態であることを示すフラグである定常フラグxStableをオンとする。一方、ステップS58において上記比Rateが「1」に近似していないと判断されると、ステップS62において定常フラグxStableをオフとする。   When the process of step S48 and the process of step S56 are completed, it is determined in step S58 whether or not the ratio Rate is close to “1”. If it is determined in step S58 that the ratio Rate is close to “1”, in step S60, the steady flag xTable, which is a flag indicating that the air-fuel ratio control is in a steady state, is turned on. On the other hand, when it is determined in step S58 that the ratio Rate is not close to “1”, the steady flag xStable is turned off in step S62.

上記ステップS10において上記実行条件が成立していないと判断されると、ステップS64において、リーンカウンタTimeRLやリッチカウンタTimeLR、定常フラグxStableを初期化する。   If it is determined in step S10 that the execution condition is not satisfied, a lean counter TimeRL, a rich counter TimeLR, and a steady flag xStable are initialized in step S64.

なお、上記ステップS42,S52でリーンカウンタTimeRLがゼロであると判断されるときや、ステップS44,S50でリッチカウンタTimeLRがゼロであると判断されるとき、ステップS26,S40,S60〜S64の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。   When it is determined in steps S42 and S52 that the lean counter TimeRL is zero, or when the rich counter TimeLR is determined to be zero in steps S44 and S50, the processes in steps S26, S40, and S60 to S64 are performed. When is completed, this series of processing is once ended.

ここで、図3に示した処理による各種パラメータの推移例について図4に基づき説明する。   Here, transition examples of various parameters by the process shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG.

図4(a)は、診断時のフィードバック制御の実行条件の成立の有無を示す。図4(b)は、λセンサ34の出力の推移を示す。図4(c)は、上記リーン検出フラグの推移を、図4(d)は、上記リッチ検出フラグの推移をそれぞれ示す。図4(e)は、リーン時スキップフラグxSkipRLの推移を示し、図4(f)は、リッチ時スキップフラグxSkipLRの推移を示す。図4(g)は、空燃比フィードバック補正係数FAFの推移を示す。図4(h)は、リーンカウンタTimeRLの推移を示し、図4(i)は、リッチカウンタTimeLRの推移を示す。図4(j)は、上記比Rateの推移を示し、図4(k)は、定常フラグxStableの推移を示す。   FIG. 4A shows whether or not the execution condition of the feedback control at the time of diagnosis is satisfied. FIG. 4B shows the transition of the output of the λ sensor 34. FIG. 4C shows the transition of the lean detection flag, and FIG. 4D shows the transition of the rich detection flag. FIG. 4E shows the transition of the lean skip flag xSkipRL, and FIG. 4F shows the transition of the rich skip flag xSkipLR. FIG. 4G shows the transition of the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF. FIG. 4H shows the transition of the lean counter TimeRL, and FIG. 4I shows the transition of the rich counter TimeLR. FIG. 4 (j) shows the transition of the ratio Rate, and FIG. 4 (k) shows the transition of the steady flag xStable.

この例では、時刻t5以前には、空燃比制御が定常となっておらず、λセンサ34の出力はリーン状態に偏っている。換言すれば、図4(b)に破線にて示すλセンサ34の出力の中心である振幅中心が、目標とする空燃比よりもリーンとなっている。   In this example, the air-fuel ratio control is not steady before time t5, and the output of the λ sensor 34 is biased to a lean state. In other words, the amplitude center that is the center of the output of the λ sensor 34 shown by the broken line in FIG. 4B is leaner than the target air-fuel ratio.

さて、今、時刻t1に先の図3のステップS10に示した実行条件が成立したとすると、この時点では、リーンカウンタTimeRL及びリッチカウンタTimeLRが共に初期化されている。そして、時刻t1においてλセンサ34の出力がリーンからリッチへ移行したために、空燃比フィードバック補正係数FAFをスキップ量Kpだけ減少させるスキップ制御を行った後、時刻t1〜t2までの間、先の図3のステップS38の積分制御に伴い、リッチカウンタTimeLRがインクリメントされていく。そして、時刻t2においてλセンサ34の出力がリーンへと移行すると、空燃比フィードバック補正係数FAFをスキップ量Kpだけ増加させるスキップ制御を行った後、時刻t3まで先の図3のステップS24の積分制御に伴い、リーンカウンタTimeRLがインクリメントされていく。   Now, assuming that the execution condition shown in step S10 of FIG. 3 is satisfied at time t1, the lean counter TimeRL and the rich counter TimeLR are both initialized at this time. Then, since the output of the λ sensor 34 shifts from lean to rich at time t1, skip control is performed to decrease the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF by the skip amount Kp, and then the previous diagram from time t1 to t2. The rich counter TimeLR is incremented with the integration control in step S38 of step 3. When the output of the λ sensor 34 shifts to lean at time t2, after performing skip control for increasing the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF by the skip amount Kp, the integration control in step S24 of FIG. 3 is performed until time t3. Accordingly, the lean counter TimeRL is incremented.

時刻t3では、λセンサ34の出力が再度リーンからリッチへ移行するために、空燃比フィードバック補正係数FAFをスキップ量Kpだけ減少させるスキップ制御を行う。更に、このとき、リッチカウンタTimeLRとリーンカウンタTimeRLとの双方がゼロでないことから、先の図3のステップS54においてこれらの比Rateが算出される。そして、その後ステップS56においてリーンカウンタRLが初期化される。更に、その後、先の図3のステップS58において、比Rateが「1」に近似しているか否かを判断する。   At time t3, skip control is performed to decrease the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF by the skip amount Kp in order to shift the output of the λ sensor 34 from lean to rich again. Further, at this time, since both the rich counter TimeLR and the lean counter TimeRL are not zero, the ratio Rate is calculated in step S54 of FIG. Thereafter, in step S56, the lean counter RL is initialized. Further, thereafter, in step S58 of FIG. 3, it is determined whether or not the ratio Rate is close to “1”.

このようにスキップ制御及び積分制御に伴いリーンカウンタTimeRLやリッチカウンタTimeLRの初期化、インクリメントを行い、これらカウンタの比Rateが「1」に近似すると判断される時刻t7において定常フラグxStableがオンとされる。   As described above, the lean counter TimeRL and the rich counter TimeLR are initialized and incremented in accordance with the skip control and the integration control, and the steady state flag xStable is turned on at time t7 when it is determined that the ratio Rate of these counters approximates “1”. The

次に、上記定常フラグxStableがオンとされているときに行なわれるλセンサ34の異常の有無の診断にかかる処理について説明する。   Next, a process for diagnosing whether there is an abnormality in the λ sensor 34 performed when the steady flag xStable is turned on will be described.

図5に、λセンサ34の異常の有無の診断にかかる処理の手順を示す。この処理は、ECU40により例えば所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 5 shows a processing procedure for diagnosis of whether the λ sensor 34 is abnormal. This process is repeatedly executed by the ECU 40 at a predetermined cycle, for example.

この一連の処理では、まずステップS70において定常フラグxStableがオンとされているか否かを判断する。そして、ステップS70において定常フラグxStableがオンとされていると判断されると、ステップS72においてλセンサ34の出力が基準を満たすか否かを判断する。ここで、基準とは、空燃比制御が定常状態であって且つλセンサ34の出力が正常であるときに想定されるλセンサ34の出力である。勿論、各λセンサ34の個体間のばらつきを許容すべく、上記基準は所定の範囲を有している。   In this series of processing, first, in step S70, it is determined whether or not the steady flag xStable is turned on. If it is determined in step S70 that the steady flag xStable is on, it is determined in step S72 whether or not the output of the λ sensor 34 satisfies the standard. Here, the reference is an output of the λ sensor 34 assumed when the air-fuel ratio control is in a steady state and the output of the λ sensor 34 is normal. Of course, the above-mentioned standard has a predetermined range in order to allow variation among individuals of each λ sensor 34.

詳しくは、図6(a)に示すように空燃比フィードバック補正係数FAFを急激に増加(又は減少)させることに伴ってλセンサ34の出力に変化が現れ始めるまでの時間であるムダ時間と、変化が現れてからの出力の変化度合いによって定義される時定数とが許容範囲内にあるか否かを判断する。具体的には、例えば、図7(a)に示すようにスキップ制御を行ってから、λセンサ34の出力がスキップ制御を行ったときの値に戻るまでに要する時間T(図7(b))に基づいてムダ時間を計測するようにすればよい。また、この間のλセンサ34の出力の微分値等に基づき時定数を計測すればよい。   Specifically, as shown in FIG. 6 (a), a waste time which is a time until a change starts to appear in the output of the λ sensor 34 due to a rapid increase (or decrease) in the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF, It is determined whether or not the time constant defined by the degree of change in output after the change appears is within an allowable range. Specifically, for example, as shown in FIG. 7A, the time T required for the output of the λ sensor 34 to return to the value when the skip control is performed (FIG. 7B). ) To measure the waste time. Further, the time constant may be measured based on the differential value of the output of the λ sensor 34 during this period.

ステップS72においてλセンサ34の出力が基準を満たさないと判断されると、ステップS74において異常累積カウンタをインクリメントする。このカウンタは、ステップS72においてλセンサ34の出力が基準を満たさないと判断される回数をカウントするカウンタである。   If it is determined in step S72 that the output of the λ sensor 34 does not satisfy the standard, the abnormal accumulation counter is incremented in step S74. This counter is a counter that counts the number of times it is determined in step S72 that the output of the λ sensor 34 does not satisfy the standard.

続くステップS76では、異常累積カウンタが所定値α以上であるか否かを判断する。ここで、所定値αは、λセンサ34の異常の有無を診断するためのものである。すなわち、ノイズ等の影響でステップS72においてλセンサ34の出力が基準を満たさないと判断されることを回避するための値に設定されている。   In a succeeding step S76, it is determined whether or not the abnormality accumulation counter is equal to or larger than a predetermined value α. Here, the predetermined value α is for diagnosing whether the λ sensor 34 is abnormal. That is, the value is set to avoid the determination that the output of the λ sensor 34 does not satisfy the standard in step S72 due to the influence of noise or the like.

ステップS76において異常累積カウンタが所定値α未満であると判断されると、ステップS78において正常判定を行なう。これに対し、ステップS76にて異常累積カウンタが所定値α以上であると判断されると、ステップS80においてλセンサ34の応答性が劣化したと判定する。   If it is determined in step S76 that the abnormal accumulation counter is less than the predetermined value α, normality is determined in step S78. On the other hand, if it is determined in step S76 that the abnormality accumulation counter is greater than or equal to the predetermined value α, it is determined in step S80 that the responsiveness of the λ sensor 34 has deteriorated.

なお、ステップS70においてxStableがオフであると判断されるときや、ステップS72においてλセンサ34の出力が基準を満たすと判断されるとき、ステップS78,S80の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。   When it is determined in step S70 that xStable is OFF, or when it is determined in step S72 that the output of the λ sensor 34 satisfies the standard, the processing in steps S78 and S80 is completed. Is temporarily terminated.

ちなみに、異常累積カウンタがノイズ等の影響により所定値α以上となることを回避すべく、例えばイグニッションスイッチがオフとされる等、所定の条件で異常累積カウンタが初期化されるようにしてもよい。   Incidentally, the abnormality accumulation counter may be initialized under a predetermined condition, for example, the ignition switch is turned off, in order to avoid the abnormality accumulation counter from exceeding the predetermined value α due to the influence of noise or the like. .

このように、本実施形態では、空燃比制御が定常であるときにλセンサ34の異常の有無の診断を行なった。これに対し、このλセンサ34の異常の有無の診断を回転速度や負荷が定常であると判断されるときに行なうと、λセンサ34が個体差として許容されるばらつきの範囲内にあり、λセンサ34が正常であるにもかかわらず、これを異常と判断するおそれがある。特に、λセンサ34についての許容される出力特性として、上記ムダ時間や時定数を許容範囲内とすることが含まれる場合、上記診断には、極めて高い精度が要求される。この点、本実施形態では、空燃比の制御が定常であると判断されるときに異常の有無の診断を行なうことで、λセンサ34の異常の有無を精度良く判断することができる。   As described above, in the present embodiment, when the air-fuel ratio control is steady, the presence / absence of abnormality of the λ sensor 34 is diagnosed. On the other hand, if the diagnosis of the presence / absence of the abnormality of the λ sensor 34 is performed when it is determined that the rotation speed and the load are steady, the λ sensor 34 is within a range of variation allowed as an individual difference, and λ Even though the sensor 34 is normal, there is a risk of determining this as abnormal. In particular, when the allowable output characteristic for the λ sensor 34 includes setting the waste time and time constant within allowable ranges, the diagnosis requires extremely high accuracy. In this regard, in the present embodiment, the presence / absence of abnormality of the λ sensor 34 can be accurately determined by diagnosing the presence / absence of abnormality when it is determined that the control of the air-fuel ratio is steady.

また、本実施形態では、リーン状態とリッチ状態との一周期における上記比Rateが「1」に近似するときに空燃比制御が定常であると判断し、λセンサ34の出力が基準を満たすか否かを判断した。これに対し、例えば2周期におけるリーン状態の期間とリッチ状態の期間との比に基づき空燃比制御の定常状態を判断する場合には、例えば先の図4の時刻t4〜t7までの2周期において定常と判断できないおそれがある。このため、空燃比制御が定常であるとの判断が遅れることとなる。更に、空燃比制御が定常である期間が短い場合には、λセンサ34の異常の有無の診断が所望される期間内に診断を行なうことができなくなるおそれもある。   Further, in the present embodiment, it is determined that the air-fuel ratio control is steady when the ratio Rate in one cycle between the lean state and the rich state is close to “1”, and whether the output of the λ sensor 34 satisfies the standard. Judged whether or not. On the other hand, for example, when determining the steady state of the air-fuel ratio control based on the ratio between the lean state period and the rich state period in two cycles, for example, in the two cycles from time t4 to t7 in FIG. There is a possibility that it cannot be determined as steady. For this reason, the determination that the air-fuel ratio control is steady is delayed. Furthermore, when the period during which the air-fuel ratio control is steady is short, there is a possibility that the diagnosis cannot be performed within a period in which it is desired to diagnose whether the λ sensor 34 is abnormal.

特に、内燃機関2の異常の有無の診断の中には、例えば触媒32の異常の有無の診断のように、λセンサ34が正常であると判断されることを条件として行なわれるものもある。このため、これら全ての異常の有無の診断を所定期間内に完了すべく、λセンサ34の異常の有無の診断が所望される期間は比較的短期間となっている。この点、本実施形態によれば、リーン状態とリッチ状態との任意の一周期において空燃比制御が定常であるか否かを判断するために、λセンサ34の異常の有無の診断を行なう機会を増やすことができる。   In particular, some diagnosis of whether or not the internal combustion engine 2 is abnormal may be performed on the condition that the λ sensor 34 is determined to be normal, such as a diagnosis of whether or not the catalyst 32 is abnormal. For this reason, in order to complete the diagnosis of the presence / absence of all these abnormalities within a predetermined period, the period during which the diagnosis of the presence / absence of the abnormality of the λ sensor 34 is desired is relatively short. In this regard, according to the present embodiment, an opportunity for diagnosing the presence or absence of abnormality of the λ sensor 34 in order to determine whether the air-fuel ratio control is steady in any one cycle of the lean state and the rich state. Can be increased.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。   According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

(1)空燃比の制御が定常状態であると判断されるとき、λセンサ34の異常の有無を診断した。これにより、λセンサ34の異常の有無をより精度よく診断することができる。   (1) When it is determined that the control of the air-fuel ratio is in a steady state, the presence or absence of an abnormality in the λ sensor 34 is diagnosed. Thereby, the presence or absence of abnormality of the λ sensor 34 can be diagnosed more accurately.

(2)リーン状態とリッチ状態との一周期において、これらの期間の比Rateが「1」に近似するときに、空燃比の制御が定常であると判断した。これにより、空燃比の制御が定常であるか否かを精度良く且つ迅速に判断することができる。   (2) It is determined that the control of the air-fuel ratio is steady when the ratio Rate of these periods approximates “1” in one cycle of the lean state and the rich state. As a result, it is possible to accurately and quickly determine whether the air-fuel ratio control is steady.

(3)リーン状態からリッチ状態への移行が検出されるときに燃料噴射量を大きく減少させるスキップ制御を行った後、燃料噴射量を段階的に減少させる積分制御を行い、リッチ状態からリーン状態への移行が検出されるときに燃料噴射量を大きく増加させるスキップ制御を行った後、燃料噴射量を段階的に増加させる積分制御を行った。これにより、積分制御のみを用いる場合と比較して、リッチからリーンへの移行や、リーンからリッチへの移行を速やかに行なうことができる。   (3) After performing the skip control for greatly reducing the fuel injection amount when the transition from the lean state to the rich state is detected, the integration control for decreasing the fuel injection amount in stages is performed, and the lean state to the lean state is performed. After performing the skip control that greatly increases the fuel injection amount when the shift to is detected, integral control that increases the fuel injection amount stepwise is performed. Thereby, compared with the case where only integral control is used, the shift from rich to lean and the shift from lean to rich can be performed quickly.

(4)空燃比センサとして、内燃機関2の空燃比に応じてリニアにその出力を増減させるλセンサ34を用いた。このλセンサ34の異常の有無の診断には、空燃比の制御が定常であることを高精度で判断することが要求されるため、上記(1)〜(3)の作用効果を好適に奏することができる。   (4) As the air-fuel ratio sensor, a λ sensor 34 that linearly increases or decreases the output according to the air-fuel ratio of the internal combustion engine 2 is used. The diagnosis of the presence / absence of the abnormality of the λ sensor 34 requires that the air-fuel ratio control is determined with high accuracy, so that the effects (1) to (3) are preferably achieved. be able to.

(5)空燃比制御が定常であるための必要条件である内燃機関2の回転速度及び吸入空気量が定常であるとの判断がなされるときに、スキップ制御及び積分制御を行った。これにより、空燃比の制御が定常とならないときには、実際の空燃比と目標とする空燃比との差に基づいたフィードバック制御等を極力行うことができる。   (5) When it is determined that the rotational speed of the internal combustion engine 2 and the intake air amount, which are necessary conditions for the air-fuel ratio control being steady, are steady, the skip control and the integral control are performed. Thereby, when the control of the air-fuel ratio is not steady, feedback control based on the difference between the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio can be performed as much as possible.

(6)異常累積カウンタが所定値α以上となるときにλセンサ34が異常と判断した。これにより、診断の精度をいっそう向上させることができる。   (6) The λ sensor 34 determines that an abnormality has occurred when the abnormality accumulation counter becomes equal to or greater than the predetermined value α. Thereby, the accuracy of diagnosis can be further improved.

(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.

・異常累積カウンタが所定値α以上であるか否かの判断を除いても、先の実施形態の上記(1)〜(5)の効果を得ることはできる。   The effects (1) to (5) of the previous embodiment can be obtained even if the determination whether or not the abnormal accumulation counter is equal to or greater than the predetermined value α is excluded.

・上記実施形態では、内燃機関2の回転速度及び吸入空気量が定常であるときに、スキップ制御及び積分制御を行ったが、これに限らず、回転速度及び負荷の少なくとも一方が定常であるときであればよい。   In the above embodiment, the skip control and the integral control are performed when the rotational speed and the intake air amount of the internal combustion engine 2 are steady. However, the present invention is not limited thereto, and at least one of the rotational speed and the load is steady. If it is.

・回転速度及び負荷が定常でないときでも、スキップ制御や積分制御を用いた空燃比フィードバック制御を行うことはできる。   -Air-fuel ratio feedback control using skip control or integral control can be performed even when the rotational speed and load are not steady.

・スキップ制御及び積分制御を行う代わりに、積分制御のみを行っても、このときのリーン状態の期間とリッチ状態の期間とに基づき、空燃比制御が定常であるか否かを判断することはできる。   Even if only integral control is performed instead of skip control and integral control, it is not possible to determine whether the air-fuel ratio control is steady based on the lean state period and the rich state period at this time. it can.

・リーン状態の期間とリッチ状態の機関とが近似しているときに空燃比の制御が定常であると判断する手法としては、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば2周期内におけるリーン状態の期間とリッチ状態の期間との比を用いても、先の第1の実施形態の上記(1)、(3)〜(6)の効果を得ることはできる。   The method for determining that the control of the air-fuel ratio is steady when the lean period and the rich engine are approximate is not limited to that exemplified in the above embodiment. For example, even if the ratio between the lean state period and the rich state period in two cycles is used, the effects (1) and (3) to (6) of the first embodiment can be obtained.

・内燃機関の空燃比を検出するセンサとしては、λセンサ34に限らず、実際の空燃比が所定の空燃比に対してリーンであるときとリッチであるときとで大きくその出力が変化するいわゆる酸素センサであってもよい。   The sensor for detecting the air-fuel ratio of the internal combustion engine is not limited to the λ sensor 34, and the output varies greatly depending on whether the actual air-fuel ratio is lean or rich with respect to a predetermined air-fuel ratio. It may be an oxygen sensor.

本発明にかかる空燃比センサの診断装置の一実施形態における内燃機関等の構成を示す図。The figure which shows the structure of the internal combustion engine etc. in one Embodiment of the diagnostic apparatus of the air fuel ratio sensor concerning this invention. λセンサの出力と空燃比フィードバック補正係数との推移を示すタイムチャート。The time chart which shows transition of the output of a lambda sensor, and an air fuel ratio feedback correction coefficient. 空燃比制御が定常であるか否かを判断する処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence which judges whether air-fuel ratio control is steady. 上記処理にかかる各種パラメータの推移を示すタイムチャート。The time chart which shows transition of the various parameters concerning the said process. λセンサの異常の有無を診断する処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the process which diagnoses the presence or absence of abnormality of (lambda) sensor. λセンサの出力の基準の定義の仕方を示すタイムチャート。The time chart which shows how to define the reference | standard of the output of (lambda) sensor. λセンサの異常の有無の診断手法の一例を示すタイムチャート。The time chart which shows an example of the diagnostic method of the presence or absence of abnormality of (lambda) sensor.

符号の説明Explanation of symbols

2…内燃機関、6…エアフローメータ、32…触媒、34…λセンサ、40…ECU(電子制御装置)、42…クランク角センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Internal combustion engine, 6 ... Air flow meter, 32 ... Catalyst, 34 ... Lambda sensor, 40 ... ECU (electronic control unit), 42 ... Crank angle sensor.

Claims (6)

内燃機関の空燃比を検出する空燃比センサにより前記空燃比のリーン状態が検出されているときに燃料噴射量を段階的に増加させ、リッチ状態が検出されているときに前記燃料噴射量を段階的に減少させる空燃比制御を行う空燃比制御手段と、
前記空燃比センサによりリーン状態が検出されている期間を計測するリーン期間計測手段と、
前記空燃比センサによりリッチ状態が検出されている期間を計測するリッチ期間計測手段と、
前記リーン期間計測手段によって計測される期間と前記リッチ期間計測手段によって計測される期間とが近似しているときに、前記空燃比の制御が定常状態であると判断する判断手段と、
該判断手段により前記定常状態にあると判断されるとき、前記空燃比センサの異常の有無を診断する診断手段とを備えることを特徴とする空燃比センサの診断装置。
The fuel injection amount is increased stepwise when the air-fuel ratio lean state is detected by an air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio of the internal combustion engine, and the fuel injection amount is stepped when the rich state is detected An air-fuel ratio control means for performing air-fuel ratio control to reduce automatically,
Lean period measuring means for measuring a period during which a lean state is detected by the air-fuel ratio sensor;
Rich period measuring means for measuring a period during which a rich state is detected by the air-fuel ratio sensor;
Determining means for determining that the control of the air-fuel ratio is in a steady state when the period measured by the lean period measuring means approximates the period measured by the rich period measuring means;
A diagnostic device for an air-fuel ratio sensor, comprising: a diagnostic means for diagnosing whether or not the air-fuel ratio sensor is abnormal when it is judged by the judging means to be in the steady state.
前記判断手段は、前記リーン状態と前記リッチ状態との一周期において、前記リーン期間計測手段によって計測される期間と前記リッチ期間計測手段によって計測される期間との比が「1」に近似するときに、前記空燃比の制御が定常であると判断することを特徴とする請求項1記載の空燃比センサの診断装置。   When the ratio of the period measured by the lean period measuring unit and the period measured by the rich period measuring unit approximates “1” in one cycle of the lean state and the rich state 2. The diagnostic apparatus for an air-fuel ratio sensor according to claim 1, wherein the control of the air-fuel ratio is determined to be steady. 前記空燃比制御手段は、前記リーン状態から前記リッチ状態への移行が検出されるときに前記燃料噴射量を大きく減少させるスキップ制御を行った後、前記リッチ状態が検出される間、前記燃料噴射量を段階的に減少させる積分制御を行い、前記リッチ状態から前記リーン状態への移行が検出されるときに前記燃料噴射量を大きく増加させるスキップ制御を行った後、前記リーン状態が検出される間、前記燃料噴射量を段階的に増加させる積分制御を行うものであることを特徴とする請求項1又は2記載の空燃比センサの診断装置。   The air-fuel ratio control unit performs skip control for greatly reducing the fuel injection amount when the transition from the lean state to the rich state is detected, and then performs the fuel injection while the rich state is detected. Integral control that gradually decreases the amount is performed, and when the shift from the rich state to the lean state is detected, skip control that greatly increases the fuel injection amount is performed, and then the lean state is detected 3. The air-fuel ratio sensor diagnostic apparatus according to claim 1, wherein integral control for increasing the fuel injection amount in a stepwise manner is performed. 前記空燃比センサは、前記内燃機関の空燃比に応じてリニアにその出力を増減させるセンサであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の空燃比センサの診断装置。   The air-fuel ratio sensor diagnosis apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the air-fuel ratio sensor is a sensor that linearly increases or decreases its output in accordance with an air-fuel ratio of the internal combustion engine. 前記内燃機関の回転速度及び負荷の少なくとも一方が定常であるか否かを判断する運転状態判断手段を更に備え、
前記燃料噴射量の段階的な増加及び段階的な減少の制御は、前記運転状態判断手段により定常である旨の判断がなされるときに行なわれることを特徴とする請求項4記載の空燃比センサの診断装置。
An operating state determining means for determining whether at least one of the rotational speed and the load of the internal combustion engine is steady;
5. The air-fuel ratio sensor according to claim 4, wherein the stepwise increase and stepwise decrease control of the fuel injection amount is performed when the operation state determining means determines that the fuel injection amount is steady. Diagnostic equipment.
前記診断手段は、前記判断手段により前記定常状態にある旨判断されるときに前記空燃比センサの出力が予め定められた基準を満たすか否かを診断する診断機能と、該診断機能により前記基準を満たさないと判断される数をカウントするカウンタ機能と、該カウンタ機能によるカウンタ値に基づき前記空燃比センサの異常の有無を診断する機能とを備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の空燃比センサの診断装置。   The diagnostic means diagnoses whether the output of the air-fuel ratio sensor satisfies a predetermined standard when the determination means determines that the steady state is present; and 6. A counter function for counting a number determined to not satisfy the condition, and a function for diagnosing whether the air-fuel ratio sensor is abnormal based on a counter value obtained by the counter function. A diagnostic apparatus for an air-fuel ratio sensor according to claim 1.
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