JP2009156227A - 下流側酸素センサ故障診断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の排気浄化触媒上流側における酸素濃度や空燃比の検出がリッチ状態である期間に限定することなく下流側の酸素センサの故障検出を実行できるようにする。
【解決手段】故障判定前提条件が成立していると判定された場合に(S100でYES)、下流側酸素センサの出力値Vo2が上流側基準出力値よりもリーン側に存在するか否かを判定している(S102)。そしてこの低電圧状態が待機時間継続すると(S104でYES)、下流側酸素センサが故障であると判定している(S106)。前記故障判定前提条件には上流側酸素センサの出力値Vo1がストイキ又はリーンに設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含んでいる。したがって上流側酸素センサの検出がリッチ状態にある期間に限定することなく下流側酸素センサの故障検出を実行できる。このため早期の故障検出につながり早期に内燃機関を保護できる。
【選択図】図3
【解決手段】故障判定前提条件が成立していると判定された場合に(S100でYES)、下流側酸素センサの出力値Vo2が上流側基準出力値よりもリーン側に存在するか否かを判定している(S102)。そしてこの低電圧状態が待機時間継続すると(S104でYES)、下流側酸素センサが故障であると判定している(S106)。前記故障判定前提条件には上流側酸素センサの出力値Vo1がストイキ又はリーンに設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含んでいる。したがって上流側酸素センサの検出がリッチ状態にある期間に限定することなく下流側酸素センサの故障検出を実行できる。このため早期の故障検出につながり早期に内燃機関を保護できる。
【選択図】図3
Description
本発明は、排気通路に配置した排気浄化触媒の上流側に酸素センサ又は空燃比センサを、下流側に酸素センサを備えた内燃機関において、下流側の酸素センサの故障診断を実行する下流側酸素センサ故障診断装置に関する。
内燃機関の排気系に酸素センサを設け、このセンサ出力により空燃比を理論空燃比にフィードバック制御することにより、排気系に設けられた排気浄化触媒の浄化能力を有効活用してエミッション特性を改善する技術が知られている。そして、最近では、上流側の酸素センサの特性の経時変化等を精度良く補償するために、排気浄化触媒の下流にも酸素センサを設けてフィードバック制御に利用する、所謂、ダブルO2センサシステムが開発されている。
このようなダブルO2センサシステムにおいて、下流側酸素センサの故障を診断する装置が知られている(例えば特許文献1−4参照)。
この内の特許文献2,3では、下流側酸素センサの出力変動に基づいて下流側酸素センサの故障を診断している。
この内の特許文献2,3では、下流側酸素センサの出力変動に基づいて下流側酸素センサの故障を診断している。
特許文献1,4では、更に故障診断精度を高めるために、上流側酸素センサがリッチである場合に下流側酸素センサの出力を判定している。すなわち上流側酸素センサのリッチ状態と下流側酸素センサのリッチでない状態との両方の状態が同時に生じた場合に、下流側酸素センサは故障であると判定している。
特開平05−272384号公報(第6−7頁、図9)
特開平07−259613号公報(第5−6頁、図5−6)
特開平09−004496号公報(第3−4頁、図6−7)
特開平06−074074号公報(第8−9頁、図13−14)
特許文献1,4にて行われる故障診断は、内燃機関にて実際に行われる燃焼状態において、上流側酸素センサが排気成分からリッチ状態を検出している場合に有効である。
しかし下流側酸素センサの故障判定自体は、リッチ状態のみでなく、なるべく広い範囲で実行することが、早期の故障検出につながり内燃機関保護の上で好ましい。
しかし下流側酸素センサの故障判定自体は、リッチ状態のみでなく、なるべく広い範囲で実行することが、早期の故障検出につながり内燃機関保護の上で好ましい。
本発明は、上流側における酸素濃度や空燃比の検出がリッチ状態である期間に限定することなく下流側の酸素センサの故障検出を実行できるようにすることを目的とするものである。
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。
請求項1に記載の下流側酸素センサ故障診断装置は、排気通路に配置した排気浄化触媒の上流側に上流側酸素センサを、下流側に下流側酸素センサを備えた内燃機関において、下流側酸素センサの故障診断を実行する下流側酸素センサ故障診断装置であって、上流側酸素センサの出力値がストイキ又はリーン領域に設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含む故障判定前提条件が成立しているか否かを判定する前提条件判定手段と、前記前提条件判定手段にて前記故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、下流側酸素センサの出力値が前記上流側基準出力値よりもリーン側に存在する場合には下流側酸素センサが故障であると判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする。
請求項1に記載の下流側酸素センサ故障診断装置は、排気通路に配置した排気浄化触媒の上流側に上流側酸素センサを、下流側に下流側酸素センサを備えた内燃機関において、下流側酸素センサの故障診断を実行する下流側酸素センサ故障診断装置であって、上流側酸素センサの出力値がストイキ又はリーン領域に設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含む故障判定前提条件が成立しているか否かを判定する前提条件判定手段と、前記前提条件判定手段にて前記故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、下流側酸素センサの出力値が前記上流側基準出力値よりもリーン側に存在する場合には下流側酸素センサが故障であると判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする。
このように故障判定手段は、前提条件判定手段にて故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、下流側酸素センサの出力値が上流側基準出力値よりもリーン側に存在する場合には下流側酸素センサが故障であると判定している。
故障判定前提条件には、上流側酸素センサの出力値がストイキ又はリーン領域に設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含んでいる。このように故障判定前提条件は上流側酸素センサの出力値がリッチのみでなく、ストイキあるいはリーンまで含む領域にある場合にも、下流側酸素センサの故障判定を可能としている。
このため、上流側酸素センサの出力値が、リッチ状態であろうとストイキ状態であろうと関係なく、あるいはリッチ状態であろうとストイキ状態であろうとリーン状態であろうと関係なく、下流側酸素センサの出力値が上流側基準出力値よりもリーン側に存在するか否かにより、故障か否かを判定できることになる。
したがって上流側酸素センサの検出がリッチ状態である期間に限定することなく下流側酸素センサの故障検出を実行できることになる。
請求項2に記載の下流側酸素センサ故障診断装置は、排気通路に配置した排気浄化触媒の上流側に上流側酸素センサを、下流側に下流側酸素センサを備えた内燃機関において、下流側酸素センサの故障診断を実行する下流側酸素センサ故障診断装置であって、上流側酸素センサの出力値がストイキ又はリーン領域に設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含む故障判定前提条件が成立しているか否かを判定する前提条件判定手段と、前記前提条件判定手段にて前記故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、下流側酸素センサの出力値が、前記上流側基準出力値よりもリーン側に設定した下流側基準出力値からリーン側に存在する場合には下流側酸素センサが故障であると判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする。
請求項2に記載の下流側酸素センサ故障診断装置は、排気通路に配置した排気浄化触媒の上流側に上流側酸素センサを、下流側に下流側酸素センサを備えた内燃機関において、下流側酸素センサの故障診断を実行する下流側酸素センサ故障診断装置であって、上流側酸素センサの出力値がストイキ又はリーン領域に設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含む故障判定前提条件が成立しているか否かを判定する前提条件判定手段と、前記前提条件判定手段にて前記故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、下流側酸素センサの出力値が、前記上流側基準出力値よりもリーン側に設定した下流側基準出力値からリーン側に存在する場合には下流側酸素センサが故障であると判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする。
このように故障判定手段は、前提条件判定手段にて故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、下流側酸素センサの出力値が、上流側基準出力値よりもリーン側に設定した下流側基準出力値からリーン側に存在する場合には、下流側酸素センサが故障であると判定している。
したがって前記請求項1にて述べたごとく、上流側酸素センサの出力が、リッチ状態であろうとストイキ状態であろうと関係なく、あるいはリッチ状態であろうとストイキ状態であろうとリーン状態であろうと関係なく、下流側酸素センサの出力値が下流側基準出力値からリーン側に存在するか否かにより、故障か否かを判定できることになる。
このため上流側酸素センサの検出がリッチ状態である期間に限定することなく下流側酸素センサの故障検出を実行できると共に、更に、上流側基準出力値よりもリーン側に設定した下流側基準出力値にて故障か否かを判定しているので、より明確に下流側酸素センサが故障であるか否かを判別できる。
請求項3に記載の下流側酸素センサ故障診断装置では、請求項1又は2において、前記上流側酸素センサ及び前記下流側酸素センサは、リッチ側ではリーン側よりも高電圧を出力するセンサであることを特徴とする。
このような構成の上流側酸素センサ及び下流側酸素センサに対して、上述のごとく構成することにより、上流側酸素センサの検出がリッチ状態である期間に限定することなく下流側酸素センサの故障検出を実行できる。
請求項4に記載の下流側酸素センサ故障診断装置は、排気通路に配置した排気浄化触媒の上流側に空燃比センサを、下流側に酸素センサを備えた内燃機関において、下流側の酸素センサの故障診断を実行する下流側酸素センサ故障診断装置であって、空燃比センサの出力値がストイキ又はリーン領域に設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含む故障判定前提条件が成立しているか否かを判定する前提条件判定手段と、前記前提条件判定手段にて前記故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、酸素センサの出力値が前記上流側基準出力値に相当する空燃比よりもリーン側に存在する場合には酸素センサが故障であると判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする。
このように故障判定手段は、前提条件判定手段にて故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、下流側の酸素センサの出力値が上流側基準出力値に相当する空燃比よりもリーン側に存在する場合には、この酸素センサが故障であると判定している。
故障判定前提条件には、空燃比センサの出力値がストイキ又はリーン領域に設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含んでいる。
このように故障判定前提条件は空燃比センサの出力値がリッチのみでなく、ストイキあるいはリーンまで含む領域にある場合にも、下流側の酸素センサの故障判定を可能としている。
このように故障判定前提条件は空燃比センサの出力値がリッチのみでなく、ストイキあるいはリーンまで含む領域にある場合にも、下流側の酸素センサの故障判定を可能としている。
このため上流側が空燃比センサである場合も、空燃比センサの出力値が、リッチ状態であろうとストイキ状態であろうと関係なく、あるいはリッチ状態であろうとストイキ状態であろうとリーン状態であろうと関係なく、酸素センサの出力値が上流側基準出力値に相当する空燃比よりもリーン側に存在するか否かにより故障か否かを判定できる。
したがって上流側の空燃比センサの検出がリッチ状態である期間に限定することなく下流側の酸素センサの故障検出を実行できることになる。
請求項5に記載の下流側酸素センサ故障診断装置は、排気通路に配置した排気浄化触媒の上流側に空燃比センサを、下流側に酸素センサを備えた内燃機関において、下流側の酸素センサの故障診断を実行する下流側酸素センサ故障診断装置であって、空燃比センサの出力値がストイキ又はリーン領域に設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含む故障判定前提条件が成立しているか否かを判定する前提条件判定手段と、前記前提条件判定手段にて前記故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、酸素センサの出力値が、前記上流側基準出力値に相当する空燃比よりもリーン側に設定した下流側基準出力値からリーン側に存在する場合には酸素センサが故障であると判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする。
請求項5に記載の下流側酸素センサ故障診断装置は、排気通路に配置した排気浄化触媒の上流側に空燃比センサを、下流側に酸素センサを備えた内燃機関において、下流側の酸素センサの故障診断を実行する下流側酸素センサ故障診断装置であって、空燃比センサの出力値がストイキ又はリーン領域に設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含む故障判定前提条件が成立しているか否かを判定する前提条件判定手段と、前記前提条件判定手段にて前記故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、酸素センサの出力値が、前記上流側基準出力値に相当する空燃比よりもリーン側に設定した下流側基準出力値からリーン側に存在する場合には酸素センサが故障であると判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする。
このように故障判定手段は、前提条件判定手段にて故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、下流側の酸素センサの出力値が、上流側基準出力値に相当する空燃比よりもリーン側に設定した下流側基準出力値からリーン側に存在する場合には、酸素センサが故障であると判定している。
したがって前記請求項4にて述べたごとく、上流側の空燃比センサの出力が、リッチ状態であろうとストイキ状態であろうと関係なく、あるいはリッチ状態であろうとストイキ状態であろうとリーン状態であろうと関係なく、下流側の酸素センサの出力値が下流側基準出力値からリーン側に存在するか否かにより、故障か否かを判定できることになる。
このため空燃比センサの検出がリッチ状態である期間に限定することなく酸素センサの故障検出を実行できると共に、更に上流側基準出力値に相当する空燃比よりもリーン側に設定した下流側基準出力値にて故障か否かを判定しているので、より明確に下流側の酸素センサが故障であるか否かを判別できる。
請求項6に記載の下流側酸素センサ故障診断装置では、請求項4又は5において、前記空燃比センサは排気成分に現れる空燃比が高いほど高電圧を出力するセンサであり、前記酸素センサはリッチ側ではリーン側よりも高電圧を出力するセンサであることを特徴とする。
このような構成の空燃比センサ及び酸素センサに対して、上述のごとくの構成により、上流側の空燃比センサの検出がリッチ状態である期間に限定することなく下流側の酸素センサの故障検出を実行できる。
請求項7に記載の下流側酸素センサ故障診断装置では、請求項1〜6のいずれかにおいて、前記故障判定手段は、前記故障判定前提条件が成立し、かつ下流側の酸素センサにおける前記リーン側での出力値が待機時間継続した場合に、下流側の酸素センサが故障であると判定することを特徴とする。
このように故障判定手段において、更に待機時間の条件を付加することにより、より高精度に酸素センサの故障判定が可能となる。
[実施の形態1]
図1は、車両に搭載された内燃機関としてのガソリンエンジン(以下「エンジン」と略す)2、及び下流側酸素センサ故障診断装置を兼ねた内燃機関制御装置としての電子制御ユニット(以下、「ECU」と称す)4による制御系統の概略構成図を示している。エンジン2は、ここでは4気筒エンジンであるが、図1では1気筒のみ縦断面図にて示している。尚、気筒数は他の気筒数、例えば3気筒、6気筒、あるいは8気筒などでも良い。又、図では各気筒には吸気バルブ2aと排気バルブ2bとはそれぞれ1つ示されているが、4バルブエンジンでも5バルブエンジンでも良い。
図1は、車両に搭載された内燃機関としてのガソリンエンジン(以下「エンジン」と略す)2、及び下流側酸素センサ故障診断装置を兼ねた内燃機関制御装置としての電子制御ユニット(以下、「ECU」と称す)4による制御系統の概略構成図を示している。エンジン2は、ここでは4気筒エンジンであるが、図1では1気筒のみ縦断面図にて示している。尚、気筒数は他の気筒数、例えば3気筒、6気筒、あるいは8気筒などでも良い。又、図では各気筒には吸気バルブ2aと排気バルブ2bとはそれぞれ1つ示されているが、4バルブエンジンでも5バルブエンジンでも良い。
エンジン2の出力は変速機を介して最終的に車輪に走行駆動力として伝達される。エンジン2には、燃焼室10内の混合気に点火する点火プラグ14が設けられている。この燃焼室10には吸気バルブ2aにより開閉される吸気ポート16が設けられ、この吸気ポート16に接続された各吸気通路20の途中には吸気ポート16に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁12が気筒毎に設けられている。そして吸気通路20はサージタンク22に接続され、サージタンク22の上流側にはモータ24によって開度が調節されるスロットルバルブ26が設けられている。このスロットルバルブ26の開度(スロットル開度TA)により吸入空気量GAが調節される。スロットル開度TAはスロットル開度センサ28により検出されてECU4に読み込まれている。吸入空気量GAはスロットルバルブ26の上流側に設けられた吸入空気量センサ30により検出されてECU4に読み込まれている。尚、燃料噴射弁12が直接、燃焼室10内に燃料を噴射する筒内噴射タイプのガソリンエンジンであっても良い。
更に、燃焼室10には排気バルブ2bにより開閉される排気ポート32が設けられ、排気ポート32に接続された排気通路36の途中には触媒コンバータ38が配置されている。触媒コンバータ38内には排気浄化触媒としての三元触媒が配置されている。尚、図では触媒コンバータ38は1つ示しているが、排気の上流と下流とで2つ設けても良い。この場合、上流側の触媒コンバータ内にはスタートキャタリストとしての三元触媒が、エンジン始動時の触媒暖機を短時間で行えるように比較的小量にて配置される。そして下流側の触媒コンバータ内にはメインキャタリストとしての三元触媒が、主触媒として十分な量で配置される。
排気通路36において触媒コンバータ38の上流側及び下流側にはそれぞれ、図2に示すごとく排気の空燃比に対応して理論空燃比を中心として急激に変化する電圧信号(Vo1,Vo2)を出力する上流側酸素センサ40及び下流側酸素センサ42が配置されている。ここで「0.45V」が理論空燃比相当出力値に相当し、各酸素センサ40,42はリッチ側ではリーン側よりも高電圧を出力している。尚、各酸素センサ40,42には内部にヒータが設けられて、ECU4の指示あるいはドライバーの操作により昇温が可能とされている。
ECU4はデジタルコンピュータを中心として構成されている内燃機関制御装置である。このECU4は、上述したスロットル開度センサ28、吸入空気量センサ30、酸素センサ40,42以外にもエンジン2の運転状態を検出するセンサ類から信号を入力している。すなわちアクセルペダル46の踏み込み量(アクセル開度ACCP)を検出するアクセル開度センサ48、クランクシャフトの回転からエンジン回転数NEを検出するエンジン回転数センサ50、及び吸気カムシャフトの回転位相から基準クランク角を決定する基準クランク角センサ52から信号を入力している。更にエンジン冷却水温THWを検出する冷却水温センサ54からも信号を入力している。尚、このようなセンサ以外にも各種のセンサが必要に応じて設けられる。
ECU4は、上述した各センサからの検出内容に基づいて、燃料噴射弁12、点火プラグ14、あるいはスロットルバルブ用モータ24に対する制御信号によりエンジン2の燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期及びスロットル開度TA等を制御する。そして前記燃料噴射量は目標空燃比、ここでは理論空燃比を達成するように酸素センサ40,42の出力によりフィードバック制御されている。
次にECU4により実行される制御の内、下流側酸素センサ故障診断装置として機能するための下流側酸素センサ故障診断処理について説明する。本処理のフローチャートを図3に示す。本処理はクランクシャフトの一定回転毎(4気筒エンジンであれば、180°毎)に繰り返し実行される処理である。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「S〜」で表す。
下流側酸素センサ故障診断処理(図3)が開始されると、まず故障判定前提条件が成立しているか否かが判定される(S100)。この故障判定前提条件は次のごとくである。
(a).エンジン2の運転状態から推定されている下流側酸素センサ42の素子温度推定値が所定温度以上である。
(a).エンジン2の運転状態から推定されている下流側酸素センサ42の素子温度推定値が所定温度以上である。
この所定温度としては下流側酸素センサ42の活性化状態を示す温度であり、例えば450℃に設定されている。
(b).サブフィードバック実行中である。
(b).サブフィードバック実行中である。
上流側酸素センサ40による空燃比フィードバックに対して、下流側酸素センサ42はこれを補助するようにサブフィードバック処理を実行するために設けられているが、この本来の処理が実行されている状態を条件としている。
(c).下流側酸素センサ42に対するヒータが強制駆動中でない。
下流側酸素センサ42には始動時に早期に活性化させるためにヒータが設けられているが、これがドライバーによるスイッチ操作により強制的に駆動操作されていないことを条件にしている。
下流側酸素センサ42には始動時に早期に活性化させるためにヒータが設けられているが、これがドライバーによるスイッチ操作により強制的に駆動操作されていないことを条件にしている。
(d).ヒータ投入電力が所定値以上である。
ECU4の昇温処理により下流側酸素センサ42が十分な活性化状態にあることを示す条件であるが、(a)の条件が満足されれば、特にこの(d)は条件に加えなくても良い。
ECU4の昇温処理により下流側酸素センサ42が十分な活性化状態にあることを示す条件であるが、(a)の条件が満足されれば、特にこの(d)は条件に加えなくても良い。
(e).フューエルカットから復帰後から所定時間(例えば30秒)経過している。
これはフューエルカットによる空燃比への影響を避けて判定するためである。
(f).上流側酸素センサ40の出力値Vo1が上流側基準出力値(ここでは0.05V)以上である。
これはフューエルカットによる空燃比への影響を避けて判定するためである。
(f).上流側酸素センサ40の出力値Vo1が上流側基準出力値(ここでは0.05V)以上である。
この上流側基準出力値はストイキ又はリーン領域に設定したものであり、本実施の形態における上流側基準出力値である「0.0.5V」は、図2に示すごとく、リーン領域に設定したことを示している。尚、上流側基準出力値はストイキである「0.45V」からリーン側の値に設定されていれば良い。
上記条件(a)〜(f)の1つでも条件が不成立の場合には、故障判定前提条件が不成立であるとして(S100でNO)、このまま一旦本処理を出る。
上記条件(a)〜(f)の全ての条件が成立した場合には、故障判定前提条件が成立したので(S100でYES)、次に下流側酸素センサ42の出力値Vo2が下流側基準出力値(ここでは0.03V)未満であるか否かが判定される(S102)。この下流側基準出力値は故障判定前提条件の(f)にて説明した上流側基準出力値(0.05V)よりも更にリーン側の値に設定されている。
上記条件(a)〜(f)の全ての条件が成立した場合には、故障判定前提条件が成立したので(S100でYES)、次に下流側酸素センサ42の出力値Vo2が下流側基準出力値(ここでは0.03V)未満であるか否かが判定される(S102)。この下流側基準出力値は故障判定前提条件の(f)にて説明した上流側基準出力値(0.05V)よりも更にリーン側の値に設定されている。
ここでVo2≧下流側基準出力値であれば(S102でNO)、故障判定前提条件の(f)を満足している上流側酸素センサ40の出力値Vo1の範囲に対して十分にリーン側に離れていないとして、このまま一旦本処理を出る。
Vo2<下流側基準出力値であれば(S102でYES)、故障判定前提条件の(f)を満足している上流側酸素センサ40の出力値Vo1の範囲に対して十分にリーン側に離れており、異常な低出力であることが判る。例えば断線やセンサ割れであることが推定される。
このため、まずVo2<下流側基準出力値の状態が待機時間(例えば130ms)継続したか否かが判定される(S104)。待機時間経過前であれば(S104でNO)、このまま一旦本処理を出る。
そして、Vo2<下流側基準出力値の状態が待機時間継続すれば(S104でYES)、下流側酸素センサ42が、断線やセンサ割れなどの故障であるとの判定がなされる(S106)。こうして本処理を出る。
上述した構成において、請求項との関係は、ECU4が実行する下流側酸素センサ故障診断処理(図3)の内で、ステップS100が前提条件判定手段としての処理に、ステップS102〜S106が故障判定手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態1によれば、以下の効果が得られる。
(イ).下流側酸素センサ故障診断処理(図3)では、故障判定前提条件が成立していると判定された場合に(S100でYES)、下流側酸素センサ42の出力値Vo2が上流側基準出力値よりもリーン側に存在するか否かを判定している。ここでは上流側基準出力値よりもリーン側を表す下流側基準出力値を設けてこの下流側基準出力値よりリーン側(低電圧側)であるか否かを判定している(S102)。そしてこの低電圧状態が待機時間継続すると(S104でYES)、下流側酸素センサ42が故障であると判定している(S106)。
(イ).下流側酸素センサ故障診断処理(図3)では、故障判定前提条件が成立していると判定された場合に(S100でYES)、下流側酸素センサ42の出力値Vo2が上流側基準出力値よりもリーン側に存在するか否かを判定している。ここでは上流側基準出力値よりもリーン側を表す下流側基準出力値を設けてこの下流側基準出力値よりリーン側(低電圧側)であるか否かを判定している(S102)。そしてこの低電圧状態が待機時間継続すると(S104でYES)、下流側酸素センサ42が故障であると判定している(S106)。
前述したごとく故障判定前提条件には、上流側酸素センサ40の出力値Vo1がストイキ又はリーンに設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件(f)を含んでいる。
このように故障判定前提条件は上流側酸素センサ40の出力がリッチのみでなく、ストイキあるいはリーンまで含む領域にある場合にも、下流側酸素センサ42の故障判定を可能としている。このため上流側酸素センサ40の出力値Vo1が、リッチ状態であろうとストイキ状態であろうと関係なく、あるいはリッチ状態であろうとストイキ状態であろうとリーン状態であろうと関係なく、下流側酸素センサ42の出力が下流側基準出力値よりもリーン側に存在するか否かにより、故障か否かを判定できることになる。
したがって上流側酸素センサ40の検出がリッチ状態にある期間に限定することなく下流側酸素センサ42の故障検出を実行できると共に、更に上流側基準出力値よりもリーン側に設定した下流側基準出力値にて故障か否かを判定しているので、より明確に下流側酸素センサ42が故障であるか否かを判別できる。
このため早期の故障検出につながり早期に確実にエンジン2を保護できる。
(ロ).特に下流側酸素センサ42の出力値Vo2が下流側基準出力値よりリーン側の態で待機時間継続した場合に、下流側酸素センサ42が故障であると判定しているので、より高精度に下流側酸素センサ42の故障判定が可能となる。
(ロ).特に下流側酸素センサ42の出力値Vo2が下流側基準出力値よりリーン側の態で待機時間継続した場合に、下流側酸素センサ42が故障であると判定しているので、より高精度に下流側酸素センサ42の故障判定が可能となる。
[実施の形態2]
本実施の形態では、図1に示した上流側酸素センサ40の代わりに図4に表すごとくの出力を示す空燃比センサを用いている。図1に示した他の構成については前記実施の形態1と同じである。
本実施の形態では、図1に示した上流側酸素センサ40の代わりに図4に表すごとくの出力を示す空燃比センサを用いている。図1に示した他の構成については前記実施の形態1と同じである。
更に本実施の形態のECU4では、図3の代わりに図5に示す下流側酸素センサ故障診断処理を実行する。この下流側酸素センサ故障診断処理(図5)が前記図3と異なるのは、故障判定前提条件の内の、条件(f)が、「空燃比センサの出力値Vafが上流側基準出力値(ここでは4V)以下である。」とされている点である。故障判定前提条件の(a)〜(e)までは前記実施の形態1と同じある。又、ステップS202〜S206の処理は図3のステップS102〜S106と同じ内容である。
したがって故障判定前提条件の(a)〜(f)の全ての条件が成立した場合には、故障判定前提条件が成立したとされ(S200でYES)、次に下流側酸素センサ42の出力値Vo2が下流側基準出力値(ここでは0.03V)未満であるか否かが判定される(S202)。この下流側基準出力値は故障判定前提条件の(f)にて説明した空燃比センサの上流側基準出力値(ここでは4V)に相当する空燃比よりも更にリーン側に設定されている値である。
ここでVo2≧下流側基準出力値であれば(S202でNO)、故障判定前提条件の(f)を満足している空燃比センサの出力値Vafの検出空燃比範囲に対して十分にリーン側に離れていないとして、このまま一旦本処理を出る。
Vo2<下流側基準出力値であれば(S202でYES)、故障判定前提条件の(f)を満足している空燃比センサの出力値Vafの検出空燃比範囲に対して十分にリーン側に離れており、異常な低出力であることが判る。すなわち断線やセンサ割れであることが推定される。
このため、まずVo2<下流側基準出力値の状態が待機時間(例えば130ms)継続したか否かが判定される(S204)。待機時間経過前であれば(S204でNO)、このまま一旦本処理を出る。そして、Vo2<下流側基準出力値の状態が待機時間継続すれば(S204でYES)、下流側酸素センサ42が故障であるとの判定がなされる(S206)。こうして本処理を出る。
上述した構成において、請求項との関係は、ECU4が実行する下流側酸素センサ故障診断処理(図5)の内で、ステップS200が前提条件判定手段としての処理に、ステップS202〜S206が故障判定手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態2によれば、以下の効果が得られる。
(イ).上流側に酸素センサの代わりに空燃比センサを設けた場合にも、前記実施の形態1と同様な効果を生じさせることができる。
(イ).上流側に酸素センサの代わりに空燃比センサを設けた場合にも、前記実施の形態1と同様な効果を生じさせることができる。
[その他の実施の形態]
(a).前記実施の形態1において、下流側基準出力値を用いずに、下流側酸素センサ42の出力値Vo2が上流側基準出力よりリーン側であることにより、下流側酸素センサ42の故障判定をしても良い。すなわち下流側酸素センサ故障診断処理(図3)のステップS102において、「Vo2<上流側基準出力値」を判定しても良い。
(a).前記実施の形態1において、下流側基準出力値を用いずに、下流側酸素センサ42の出力値Vo2が上流側基準出力よりリーン側であることにより、下流側酸素センサ42の故障判定をしても良い。すなわち下流側酸素センサ故障診断処理(図3)のステップS102において、「Vo2<上流側基準出力値」を判定しても良い。
前記実施の形態2において、下流側酸素センサ42の出力値Vo2が上流側基準出力に対応する空燃比よりリーン側であることにより、下流側酸素センサ42の故障判定をしても良い。すなわち下流側酸素センサ故障診断処理(図5)のステップS202において、下流側基準出力値として上流側基準出力値の空燃比に相当する値を用いて、「Vo2<上流側基準出力値の空燃比に相当する下流側基準出力値」を判定しても良い。
(b).前記各実施の形態では、ステップS102,S202が満足されても、待機時間継続しないと故障との判定はしていないが、待機時間の経過を待たずに故障との判定をしても良い。すなわちステップS104,S204は設けなくても良い。
2…エンジン、2a…吸気バルブ、2b…排気バルブ、4…ECU、10…燃焼室、12…燃料噴射弁、14…点火プラグ、16…吸気ポート、20…吸気通路、22…サージタンク、24…モータ、26…スロットルバルブ、28…スロットル開度センサ、30…吸入空気量センサ、32…排気ポート、36…排気通路、38…触媒コンバータ、40…上流側酸素センサ、42…下流側酸素センサ、46…アクセルペダル、48…アクセル開度センサ、50…エンジン回転数センサ、52…基準クランク角センサ、54…冷却水温センサ。
Claims (7)
- 排気通路に配置した排気浄化触媒の上流側に上流側酸素センサを、下流側に下流側酸素センサを備えた内燃機関において、下流側酸素センサの故障診断を実行する下流側酸素センサ故障診断装置であって、
上流側酸素センサの出力値がストイキ又はリーン領域に設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含む故障判定前提条件が成立しているか否かを判定する前提条件判定手段と、
前記前提条件判定手段にて前記故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、下流側酸素センサの出力値が前記上流側基準出力値よりもリーン側に存在する場合には下流側酸素センサが故障であると判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする下流側酸素センサ故障診断装置。 - 排気通路に配置した排気浄化触媒の上流側に上流側酸素センサを、下流側に下流側酸素センサを備えた内燃機関において、下流側酸素センサの故障診断を実行する下流側酸素センサ故障診断装置であって、
上流側酸素センサの出力値がストイキ又はリーン領域に設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含む故障判定前提条件が成立しているか否かを判定する前提条件判定手段と、
前記前提条件判定手段にて前記故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、下流側酸素センサの出力値が、前記上流側基準出力値よりもリーン側に設定した下流側基準出力値からリーン側に存在する場合には下流側酸素センサが故障であると判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする下流側酸素センサ故障診断装置。 - 請求項1又は2において、前記上流側酸素センサ及び前記下流側酸素センサは、リッチ側ではリーン側よりも高電圧を出力するセンサであることを特徴とする下流側酸素センサ故障診断装置。
- 排気通路に配置した排気浄化触媒の上流側に空燃比センサを、下流側に酸素センサを備えた内燃機関において、下流側の酸素センサの故障診断を実行する下流側酸素センサ故障診断装置であって、
空燃比センサの出力値がストイキ又はリーン領域に設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含む故障判定前提条件が成立しているか否かを判定する前提条件判定手段と、
前記前提条件判定手段にて前記故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、酸素センサの出力値が前記上流側基準出力値に相当する空燃比よりもリーン側に存在する場合には酸素センサが故障であると判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする下流側酸素センサ故障診断装置。 - 排気通路に配置した排気浄化触媒の上流側に空燃比センサを、下流側に酸素センサを備えた内燃機関において、下流側の酸素センサの故障診断を実行する下流側酸素センサ故障診断装置であって、
空燃比センサの出力値がストイキ又はリーン領域に設定した上流側基準出力値からリッチ側に存在する条件を含む故障判定前提条件が成立しているか否かを判定する前提条件判定手段と、
前記前提条件判定手段にて前記故障判定前提条件が成立していると判定された場合に、酸素センサの出力値が、前記上流側基準出力値に相当する空燃比よりもリーン側に設定した下流側基準出力値からリーン側に存在する場合には酸素センサが故障であると判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする下流側酸素センサ故障診断装置。 - 請求項4又は5において、前記空燃比センサは排気成分に現れる空燃比が高いほど高電圧を出力するセンサであり、前記酸素センサはリッチ側ではリーン側よりも高電圧を出力するセンサであることを特徴とする下流側酸素センサ故障診断装置。
- 請求項1〜6のいずれかにおいて、前記故障判定手段は、前記故障判定前提条件が成立し、かつ下流側の酸素センサにおける前記リーン側での出力値が待機時間継続した場合に、下流側の酸素センサが故障であると判定することを特徴とする下流側酸素センサ故障診断装置。
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