JP2009167998A - Diagnostic device for oxygen sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸素センサの出力と閾値との比較に基づいて異常診断を行う酸素センサの診断装置に関する。 The present invention relates to a diagnostic apparatus for an oxygen sensor that performs an abnormality diagnosis based on a comparison between an output of an oxygen sensor and a threshold value.
特許文献１には、酸素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、酸素センサの異常を判断する診断装置が開示されている。
前記酸素センサとして、基準気体（大気）における酸素濃度と内燃機関の排気中の酸素濃度の差に応じて起電力を発生する酸素濃淡電池が知られている。
前記酸素濃淡電池型の酸素センサでは、前記基準気体（大気）と排気との隔てる検出素子にヒートショックなどによって割れが生じると、通常の運転時には、濃度差が小さくなって大きな起電力が発生しないのに、燃料カットから燃料噴射を再開させた直後に一時的に大きな起電力が発生することで、酸素センサの出力（リッチ側出力）が正常であると誤診断される場合があった。
As the oxygen sensor, an oxygen concentration cell that generates an electromotive force according to a difference between an oxygen concentration in a reference gas (atmosphere) and an oxygen concentration in exhaust gas from an internal combustion engine is known.
In the oxygen concentration cell type oxygen sensor, if the detection element separating the reference gas (atmosphere) and the exhaust gas is cracked by a heat shock or the like, the concentration difference becomes small during normal operation and no large electromotive force is generated. However, since a large electromotive force is temporarily generated immediately after the fuel injection is restarted after the fuel cut, the oxygen sensor output (rich side output) may be erroneously diagnosed.
前記素子割れが発生すると、割れが発生した部分から基準気体（大気）側に排気が流れ込んで、酸素濃度の差が小さくなってしまうため、酸素センサは大きな起電力を発生しなくなり、これによって、酸素センサの異常（リッチ側出力の異常）が判定されることになる。
しかし、燃料カット中は基準気体（大気）側が本来の高い酸素濃度状態に戻り、燃料カット状態から燃料の噴射が再開された直後も、排気が流れ込むまでは高い酸素濃度を保つため、基準気体（大気）側の酸素濃度と機関排気の酸素濃度との差が大きくなって大きな起電力を発生し、これによって、リッチ側出力が正常に出力されていると誤診断されてしまうという問題があった。
When the element crack occurs, exhaust flows into the reference gas (atmosphere) side from the portion where the crack occurs, and the difference in oxygen concentration becomes small, so the oxygen sensor does not generate a large electromotive force, An abnormality of the oxygen sensor (abnormality of the rich side output) is determined.
However, during the fuel cut, the reference gas (atmosphere) side returns to the original high oxygen concentration state, and immediately after the fuel injection is resumed from the fuel cut state, the reference gas (in order to maintain a high oxygen concentration until exhaust flows) The difference between the oxygen concentration on the atmosphere) side and the oxygen concentration in the engine exhaust increases, generating a large electromotive force, which causes a problem that the rich side output is erroneously diagnosed as being output normally. .
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、酸素センサに素子割れが発生している状態で燃料カットが行われても、リッチ側出力が正常であると誤診断されてしまうことを回避できる診断装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and avoids misdiagnosis that the rich-side output is normal even if fuel cut is performed in a state where an element crack has occurred in the oxygen sensor. An object of the present invention is to provide a diagnostic apparatus that can perform such a process.
そのため、本発明では、燃料カット状態から燃料噴射を再開した直後のマスク期間における酸素センサの出力を、診断に用いないようにした。 Therefore, in the present invention, the output of the oxygen sensor in the mask period immediately after restarting fuel injection from the fuel cut state is not used for diagnosis.
上記発明によると、酸素センサに素子割れが発生している状態で、燃料カット状態からの燃料噴射の再開によって一時的に大きな出力（リッチ側出力）が発生したとしても、係る出力を用いて酸素センサの診断がなれることがないから、素子割れの状態で、リッチ側出力が正常に出力されていると誤診断されてしまうことを防止できる。 According to the above invention, even if a large output (rich side output) is temporarily generated due to resumption of fuel injection from the fuel cut state in a state where an element crack has occurred in the oxygen sensor, Since the sensor cannot be diagnosed, it is possible to prevent erroneous diagnosis that the rich output is normally output in a broken element state.
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム図である。
図１において、内燃機関１の吸気通路２には、機関１の吸入空気量を制御する電子制御式のスロットルバルブ３が設けられており、該スロットルバルブ３を通過した吸入空気は、吸気バルブ４を介して燃焼室５内に吸引される。
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a system diagram of an internal combustion engine for a vehicle according to an embodiment.
In FIG. 1, an electronically controlled
一方、前記吸気バルブ４上流側には燃料噴射弁６が設けられており、該燃料噴射弁６から噴射された燃料は、前記吸入空気と共に燃焼室５内に吸引されて、燃焼室５内に混合気を形成する。
尚、燃料噴射弁６が燃焼室５内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射式内燃機関であっても良い。
On the other hand, a
The
前記燃焼室５内に吸引された燃料は、点火プラグ７による火花点火によって着火燃焼し、燃焼室５内の燃焼後のガスは、排気バルブ８を介して排気通路９に排出され、排気通路９に介装される排気浄化触媒１０で浄化される。
また、前記燃料噴射弁６から噴射させる燃料が入れられる燃料タンク１１にて発生した燃料蒸気を吸着捕集するキャニスタ１２が設けられており、該キャニスタ１２は、パージ通路１３によって前記スロットルバルブ３下流側の吸気通路２と接続されている。
The fuel sucked into the
Further, a
そして、前記パージ通路１３に介装されるパージ制御弁１４を開いて、機関１の吸入負圧を前記キャニスタ１２に作用させると、新気導入路１５を介してキャニスタ１２内に導入される新気と共に、キャニスタ１２から脱離された燃料蒸気が機関１に供給される。
前記燃料噴射弁６による燃料噴射、前記点火プラグ７による点火、前記パージ制御弁１４の開閉は、マイクロコンピュータを内蔵する電子コントロールユニット２０によって制御される。
When the
Fuel injection by the
前記電子コントロールユニット２０には、各種センサ・スイッチからの信号が入力され、予め記憶されたプログラムに従って前記入力信号を演算処理して、燃料噴射制御信号，点火制御信号，パージ制御信号などを算出して出力する。
前記各種センサ・スイッチとしては、機関１の吸入空気流量ＱＡを検出するエアフローセンサ２１、前記スロットルバルブ３の開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ２２、機関１の冷却水温度ＴＷ（機関温度）を検出する水温センサ２３、クランクシャフト１６の回転角を検出するクランク角センサ２４、前記排気浄化触媒１０の上流側の排気通路９に設けられ、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を広域に検出するフロント空燃比センサ２５、前記排気浄化触媒１０の下流側の排気通路９に設けられ、排気中の酸素濃度に基づいて理論空燃比に対するリッチ・リーンを検出するリア酸素センサ２６、図示省略したアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ２７、外気温度を検出する外気温センサ２８、機関１が搭載される車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ２９、運転者によって操作されるエンジンスイッチ（イグニッションスイッチ）３０などが設けられている。
The
The various sensors and switches include an
前記リア酸素センサ２６は、大気（基準気体）中の酸素濃度と排気中の酸素濃度との差に応じて起電力を発生する酸素濃淡電池であり、図２に示すような構造のものである。
図２に示す排気通路９は、前記排気浄化触媒１０の下流側の部分であり、酸素センサ２６を取付けるためのねじ穴９Ａが穿設されている。
筒状のケーシング５１は、酸素センサ２６の外殻を構成し、該ケーシング５１は、段付筒状のホルダ５２を有し、該ホルダ５２の一端側外周には取付部としてのおねじ部５２Ａが形成されている。
The
The
The
そして、酸素センサ２６は、ホルダ５２のおねじ部５２Ａを排気通路９のねじ穴９Ａ内にワッシャ５５等を介して螺着させることにより排気通路９に取付けられ、このときに酸素濃度検出素子を構成するジルコニアチューブ５６は、排気通路９内に向けて突出した状態に保持される。
前記ジルコニアチューブ５６は、酸化ジルコニウム等のセラミックス材料を用いて、軸方向一側が閉塞され他側が開口した有底筒状体として形成され、内周面には内側電極が外周面には外側電極が設けられている。
The
The
そして、ジルコニアチューブ５６は、外側の排気と内側の大気（基準気体）との間で酸素濃度に差が生じると、前記内側電極と外側電極との間に起電力を発生させ、この起電力を酸素濃度の検出信号として後述のコンタクトプレート６１側に出力するものである。
セラミックスヒータ５７は、ジルコニアチューブ５６を内側から加熱することにより、ジルコニアチューブ５６を活性化するために設けられている。
The
The
このヒータ５７は、例えば高い耐熱特性等を有する窒化珪素等のセラミックス材料によって小径のロッド状に成形され、その軸方向一側外周にはタングステン、白金等の材料からなるヒータパターン（図示せず）が形成されている。
そして、ヒータ５７は、軸方向一側をジルコニアチューブ５６内に挿入した状態でジルコニアチューブ５６と一緒にケーシング５１内に収容され、絶縁筒体５８等を用いてケーシング５１内に位置決めされている。
The
The
前記ヒータ５７への給電は、ケーシング５１内に設けた一対の給電端子５９（一方のみ図示）によって行われる。
前記給電端子５９は、ばね性を有する細長の金属板を、図２に示すように折曲げることにより形成され、略Ｕ字状に屈曲した一端側がヒータ５７の突出端側にそれぞれロー付け等の手段を用いて接続されている。
Power supply to the
The
また、給電端子５９の他端側は絶縁カバー６０内から後述のキャップ６２側ヘと突出し、外部の各リード線６４を通じてヒータ５７に給電を行うものである。
ジルコニアチューブ５６から出力される酸素濃度の検出信号は、コンタクトプレート６１を介して外部に導出され、前記コンタクトプレート６１は、絶縁筒体５８内に挿入した状態でケーシング５１内に取付けられ、一端側が絶縁筒体５８とジルコニアチューブ５６の開口端との間で挟持されることにより、前記内側電極に接続される。
Further, the other end side of the
The oxygen concentration detection signal output from the
また、コンタクトプレート６１の他端側は絶縁カバー６０を通して外部に突出し、その突出端側は後述のリード線６５に接続されている。
段付筒状のキャップ６２は、ケーシング５１の他端側にカシメ等の手段を用いて固着され、該キャップ６２内には、絶縁性のシール体６３が設けられている。前記シール体６３は、例えば耐熱性を有するフッ素系樹脂材料等により形成され、リード線６４，６５をキャップ６２内で液密にシールする。
Further, the other end side of the
The stepped
ホルダ５４の軸方向一側には筒状のプロテクタ６６が設けられ、該プロテクタ６６は、ジルコニアチューブ５６と共に排気通路９内へと突出し、排気通路９内でジルコニアチューブ５６を外側から保護する。
前記電子コントロールユニット２０は、前記クランク角センサ２４からの信号に基づいて機関回転速度ＮＥを算出し、エアフローセンサ２１からの信号に基づいて算出される吸入空気流量ＱＡと前記機関回転速度ＮＥとから、理論空燃比相当の基本燃料噴射パルス幅（基本燃料噴射量）ＴＰを算出する。
A
The
更に、水温センサ２３からの信号に基づいて算出される冷却水温度ＴＷに基づき設定され、冷機時に燃料噴射量を理論空燃比相当量よりも増量するための水温増量係数や、スロットル開度などに基づき設定され、加速時に燃料噴射量を理論空燃比相当量よりも増量するための加速増量係数などを含む各種補正係数ＣＯを演算し、また、前記フロント空燃比センサ２５及びリア酸素センサ２６の出力に基づいて、実空燃比を目標空燃比に近づけるための空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを算出する。
Further, it is set based on the coolant temperature TW calculated based on the signal from the
そして、前記基本燃料噴射パルス幅ＴＰを、前記各種補正係数ＣＯ，空燃比フィードバック補正係数LAMBDAなどで補正して、その結果を最終的な燃料噴射パルス幅（燃料噴射量）ＴＩとし、該燃料噴射パルス幅ＴＩの噴射パルス信号を、各燃料噴射弁６に対して各気筒の行程にタイミングを合わせて出力し、前記燃料噴射パルス幅ＴＩに比例する量の燃料を各気筒に噴射する。
Then, the basic fuel injection pulse width TP is corrected by the various correction coefficients CO, the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA, etc., and the result is set as the final fuel injection pulse width (fuel injection amount) TI. An injection pulse signal with a pulse width TI is output to each
前記空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの演算は、例えば、フロント空燃比センサ２５で検出される実空燃比と目標空燃比（理論空燃比）との偏差に基づく比例・積分・微分動作によって空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを算出させる一方、前記リア酸素センサ２６の出力に基づき検出される目標空燃比（理論空燃比）に対するリッチ・リーンが解消される方向に、前記フロント空燃比センサ２５の出力に基づく空燃比フィードバック制御の制御中心が修正されるようになっている。
The air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is calculated by, for example, air-fuel ratio feedback correction by proportional / integral / derivative operation based on the deviation between the actual air-fuel ratio detected by the front air-
また、前記電子コントロールユニット２０は、前記アクセル開度センサ２７で検出されるアクセル開度が全閉で、かつ、機関回転速度ＮＥが閾値以上である減速運転時に、前記燃料噴射弁６による燃料噴射を停止させる、減速時燃料カット制御を実行する。
即ち、機関１の燃料噴射量は、運転条件に応じて、理論空燃比を目標として制御される状態、理論空燃比よりもリッチを目標として制御される状態、更に、燃料カットが実行される状態とに切り換えられる。
Further, the
That is, the fuel injection amount of the
更に、前記電子コントロールユニット２０は、前記リア酸素センサ２６の診断機能を有している。
前記診断においては、前記リア酸素センサ２６の出力電圧の最大値Ｍａｘ（最大出力値）と最小値Ｍｉｎ（最小出力値）とをそれぞれに求め、前記最大値Ｍａｘがリッチ側閾値よりも大きい場合にはリッチ側出力が正常であると判定し、前記最大値Ｍａｘがリッチ側閾値以下の場合にはリッチ側出力が異常であると判定し、また、前記最小値Ｍｉｎがリーン側閾値を下回る場合にはリーン側出力が正常であると判定し、前記最小値Ｍｉｎがリーン側閾値以上の場合にはリーン側出力が異常であると判定する。
Further, the
In the diagnosis, the maximum value Max (maximum output value) and the minimum value Min (minimum output value) of the output voltage of the
図３のフローチャートに示すルーチンは、前記酸素センサ２６の診断処理を示し、所定微小時間毎に実行されるようになっている。
ステップＳ１０１では、前記酸素センサ２６の出力値（出力電圧）のサンプリング（Ａ／Ｄ変換値の読込み）を行う。
ステップＳ１０２では、内燃機関１が、通常に燃料噴射が行われている状態であるか、燃料カット中であるかを判定する。
The routine shown in the flowchart of FIG. 3 shows the diagnostic process of the
In step S101, the output value (output voltage) of the
In step S102, it is determined whether the
通常に燃料噴射が行われている状態であるときには、ステップＳ１０３へ進み、後述するように、燃料カット状態において１がセットされる燃料カットフラグＦに１がセットされているか否かを判断する。
前記燃料カットフラグＦに０がセットされていれば、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５を迂回してステップＳ１０７以降へ進み、最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎの更新処理及び最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎに基づく診断処理を実行する。
When the fuel injection is normally performed, the process proceeds to step S103, and as will be described later, it is determined whether or not 1 is set in a fuel cut flag F that is set to 1 in the fuel cut state.
If the fuel cut flag F is set to 0, the process bypasses step S104 and step S105 and proceeds to step S107 and subsequent steps, and the update process of the maximum value Max and minimum value Min and the diagnosis based on the maximum value Max and minimum value Min. Execute the process.
一方、通常に燃料噴射が行われている状態から燃料カットが開始されると、ステップＳ１０２からステップＳ１０６へ進み、前記燃料カットフラグＦに１をセットし、その後、ステップＳ１０７以降へ進み、最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎの更新処理及び最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎに基づく診断処理を実行する。
燃料カット状態から燃料噴射を再開させると、前記ステップＳ１０３で燃料カットフラグ＝１であると判定されることで、ステップＳ１０４へ進む。
On the other hand, when the fuel cut is started from the state in which fuel injection is normally performed, the process proceeds from step S102 to step S106, the fuel cut flag F is set to 1, and then the process proceeds to step S107 and the subsequent steps. Update processing of Max and minimum value Min and diagnosis processing based on maximum value Max and minimum value Min are executed.
When the fuel injection is restarted from the fuel cut state, it is determined in step S103 that the fuel cut flag = 1, and the process proceeds to step S104.
ステップＳ１０４では、燃料カット状態から燃料噴射を再開させた直後に設定されるマスク期間内であるか否かを判定する。
前記マスク期間は、燃料噴射を再開させた時点から既定時間Ｔが経過するまでの期間とする。
現時点が前記マスク期間内（燃料噴射を再開させた時点から既定時間Ｔ内）であれば、そのまま本ルーチンを終了させ、ステップＳ１０７以降における最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎの更新処理及び最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎに基づく診断処理を禁止する。
In step S104, it is determined whether or not it is within the mask period set immediately after the fuel injection is restarted from the fuel cut state.
The mask period is a period from when the fuel injection is restarted until the predetermined time T elapses.
If the present time is within the mask period (within the predetermined time T from the time when the fuel injection is resumed), this routine is terminated as it is, and the update process of the maximum value Max and the minimum value Min and the maximum value Max, after step S107. Diagnosis processing based on the minimum value Min is prohibited.
一方、前記マスク期間（燃料噴射を再開させた時点から既定時間Ｔ）が経過すると、ステップＳ１０５へ進んで、燃料カットフラグＦを０にリセットした後、ステップＳ１０７以降へ進み、最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎの更新処理及び最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎに基づく診断処理を実行する。
前記燃料カットフラグが０にリセットされた後の通常に燃料噴射が行われる状態では、ステップＳ１０３で燃料カットフラグ＝０と判定されることで、ステップＳ１０７以降へ進み、最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎの更新処理及び最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎに基づく診断処理を実行する。
On the other hand, when the mask period (predetermined time T from when fuel injection is resumed) has elapsed, the process proceeds to step S105, the fuel cut flag F is reset to 0, and then the process proceeds to step S107 and subsequent steps, where the maximum value Max, minimum Update processing of the value Min and diagnosis processing based on the maximum value Max and the minimum value Min are executed.
In a state in which fuel injection is normally performed after the fuel cut flag is reset to 0, it is determined in step S103 that the fuel cut flag = 0, and the process proceeds to step S107 and subsequent steps, and the maximum value Max and the minimum value Min. Update processing and diagnostic processing based on the maximum value Max and the minimum value Min are executed.
上記のように、燃料カット状態から燃料噴射を再開させた直後に設定されるマスク期間内では、ステップＳ１０７以降に進まずに、最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎの更新処理及び最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎに基づく診断処理を禁止する一方、前記マスク期間以外では、ステップＳ１０７以降へ進み、最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎの更新処理及び最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎに基づく診断処理を実行する。 As described above, within the mask period set immediately after the fuel injection is restarted from the fuel cut state, the update process of the maximum value Max and the minimum value Min and the maximum value Max and the minimum value are not performed after step S107. While prohibiting the diagnosis process based on Min, the process proceeds to step S107 and subsequent steps except for the mask period, and the update process of the maximum value Max and the minimum value Min and the diagnosis process based on the maximum value Max and the minimum value Min are executed.
従って、マスク期間内であれば、たとえそのときの酸素センサ２６の出力が最大値Ｍａｘよりも大きく、また、最小値Ｍｉｎよりも小さくなっても、最大値Ｍａｘ・最小値Ｍｉｎの更新は行われず、また、マスク期間内での酸素センサ２６の出力は診断に用いられることがない。
ステップＳ１０７では、酸素センサ２６の出力のモニタ条件が成立しているか否かを判断する。
Therefore, even if the output of the
In step S107, it is determined whether the monitor condition for the output of the
前記モニタ条件としては、前記酸素センサ２６の出力ラインにおいて断線・ショートが発生していないこと、前記酸素センサ２６の出力値（出力電圧）を読み込むためのＡ／Ｄ変換器に故障がないこと、ヒータ故障がないことなどを判断する。
モニタ条件が成立していれば、ステップＳ１０８へ進み、現在記憶している最大値Ｍａｘよりも、そのときの酸素センサ２６の出力が大きいか否かを判断する。
As the monitoring condition, there is no disconnection / short circuit in the output line of the
If the monitor condition is satisfied, the process proceeds to step S108, and it is determined whether or not the output of the
そして、現在記憶している最大値Ｍａｘよりも、そのときの酸素センサ２６の出力が大きい場合には、ステップＳ１０９へ進み、そのときの酸素センサ２６の出力を最大値Ｍａｘにセットする。
前記最大値Ｍａｘは、機関１の始動時において正常出力範囲の中間値付近に初期化されており、機関１が始動された後における酸素センサ２６の出力のうちで最も大きな値が、最大値Ｍａｘにセットされるようにしてある。
When the output of the
The maximum value Max is initialized in the vicinity of an intermediate value in the normal output range when the
一方、そのときの酸素センサ２６の出力が、現在記憶している最大値Ｍａｘ以下であれば、ステップＳ１０９を迂回してステップＳ１１０へ進むことで、最大値Ｍａｘを更新することなく前回までの値に保持させる。
ステップＳ１１０では、現在記憶している最小値Ｍｉｎよりも、そのときの酸素センサ２６の出力が小さいか否かを判断する。
On the other hand, if the output of the
In step S110, it is determined whether or not the output of the
そして、現在記憶している最小値Ｍｉｎよりも、そのときの酸素センサ２６の出力が小さい場合には、ステップＳ１１１へ進み、そのときの酸素センサ２６の出力を最小値Ｍｉｎにセットする。
前記最小値Ｍｉｎは、機関１の始動時において正常出力範囲の中間値付近に初期化されており、機関１が始動された後における酸素センサ２６の出力のうちで最も小さい値が、最小値Ｍｉｎにセットされるようにしてある。
If the output of the
The minimum value Min is initialized to an intermediate value in the normal output range when the
前記最大値Ｍａｘ・最小値Ｍｉｎに基づく診断は、ステップＳ１１２〜ステップＳ１１４において行われ、まず、ステップＳ１１２では、出力異常の診断タイミングであるか否かを判定する。
例えば、酸素センサ２６の活性後に、リッチ状態及びリーン状態をそれぞれに所定時間以上経験している場合に、診断タイミングの成立を判定する。
The diagnosis based on the maximum value Max and the minimum value Min is performed in steps S112 to S114. First, in step S112, it is determined whether or not it is the diagnosis timing of the output abnormality.
For example, after the activation of the
診断タイミングになると、ステップＳ１１３へ進み、現在記憶されている最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎを読み出す。
ステップＳ１１４では、前記最大値Ｍａｘが予め記憶されているリッチ側閾値以上であれば、リッチ側出力が正常であると判定し、前記最大値Ｍａｘが前記リッチ側閾値未満であれば、リッチ側出力が異常であると判定する。
When the diagnosis timing comes, the process proceeds to step S113, and the currently stored maximum value Max and minimum value Min are read.
In step S114, if the maximum value Max is greater than or equal to the pre-stored rich side threshold, it is determined that the rich side output is normal, and if the maximum value Max is less than the rich side threshold, the rich side output is determined. Is determined to be abnormal.
また、ステップＳ１１４では、前記最小値Ｍｉｎが予め記憶されているリーン側閾値以下であれば、リーン側出力が正常であると判定し、前記最小値Ｍｉｎが前記リーン側閾値を越える場合には、リーン側出力が異常であると判定する。
リッチ側出力の異常及び／又はリーン側出力の異常が判定されると、酸素センサ２６の出力に基づく空燃比制御は停止され、また、酸素センサ２６の出力に基づく空燃比制御の学習値はデフォルト値にリセットされる。
In step S114, if the minimum value Min is less than or equal to the pre-stored lean side threshold value, it is determined that the lean side output is normal, and if the minimum value Min exceeds the lean side threshold value, It is determined that the lean output is abnormal.
When the rich-side output abnormality and / or the lean-side output abnormality is determined, the air-fuel ratio control based on the output of the
上記のように、リッチ側閾値及びリーン側閾値で挟まれる領域を超える出力範囲を示す場合に、酸素センサ２６は正常であると判断されることになる。
これに対し、例えば、酸素センサ２６の検出素子であるジルコニアチューブ５６に割れが発生すると、割れた部分から排気が内部に流入することで、ジルコニアチューブ５６内外での酸素濃度差が小さくなって、出力電圧が高くならないため、前記最大値Ｍａｘが前記リッチ側閾値を超えずにリッチ側出力が異常であると診断されることになる。
As described above, the
On the other hand, for example, when a crack occurs in the
しかし、上記のような素子割れ状態であっても、燃料カットから燃料噴射を再開させた直後は、酸素センサ２６の出力電圧が一時的に高くなり、このときの出力に基づいて最大値Ｍａｘが更新されると、リッチ側出力が正常であると誤診断される（図４参照）。
そこで、上記のように、燃料カットから燃料噴射を再開させた直後の既定時間Ｔ内をマスク期間とし、このマスク期間内での酸素センサ２６の出力に基づいて最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎが更新されないようにして（マスク期間内での酸素センサ２６の出力が診断に用いられないようにして）、前記誤診断の発生を防止できるようにしてある。
However, even if the element is broken as described above, immediately after the fuel injection is restarted from the fuel cut, the output voltage of the
Therefore, as described above, the predetermined time T immediately after the fuel injection is restarted from the fuel cut is set as the mask period, and the maximum value Max and the minimum value Min are updated based on the output of the
酸素センサ２６の検出素子であるジルコニアチューブ５６に割れが発生すると、前述のように、割れた部分から排気が内部の基準気体側に流入することになるが、燃料カット状態では、排気通路９内を大気が流れるために、ジルコニアチューブ５６内が本来の大気状態になる。
その後、燃料噴射が再開されて排気通路９内を燃焼排気が流れるようになっても、ジルコニアチューブ５６内は直ぐには燃焼排気に入れ替わらないので、ジルコニアチューブ５６内が大気と略同じ高い酸素濃度で、ジルコニアチューブ５６外側の燃焼排気との間で大きな酸素濃度差を示す状態となり、このときに大きな起電力が発生する。
When cracks occur in the
After that, even if the fuel injection is resumed and the combustion exhaust gas flows in the
但し、燃料噴射再開後、ジルコニアチューブ５６内に徐々に燃焼排気が流入し、ジルコニアチューブ５６内外の酸素濃度差は小さくなるため、一時的に大きな起電力が発生しても直ぐに起電力は低下して、低い出力を保持するようになる（図４参照）。
そこで、素子割れの発生状態で、前記燃料噴射再開後からジルコニアチューブ５６内外の酸素濃度差が充分に小さくなるまでの時間を実験的に求めて、該時間に基づいて前記既定時間Ｔを予め決定してある。
However, after resuming fuel injection, the combustion exhaust gradually flows into the
In view of this, in a state in which element cracking occurs, the time from when the fuel injection is resumed until the difference in oxygen concentration inside and outside the
換言すれば、素子割れが発生していた場合に、燃料噴射の再開から既定時間Ｔが経過していれば、ジルコニアチューブ５６内外の酸素濃度差が充分に小さくなっているものと推定でき、素子割れによってジルコニアチューブ５６内外の酸素濃度差が小さくなっていれば、最大値Ｍａｘが高い値に更新されずに、リッチ側出力の異常を判定させることができる。
In other words, when the element crack has occurred, if the predetermined time T has elapsed since the resumption of fuel injection, it can be estimated that the difference in oxygen concentration inside and outside the
従って、素子割れ状態で燃料カット・噴射再開が行われても、リッチ側出力が正常であると誤診断されてしまうことを回避でき、素子割れ状態の酸素センサ２６の出力に基づいて空燃比が誤制御されてしまうことを防止できる。
尚、素子割れが発生していない場合には、前記マスク期間内での最大値Ｍａｘ・最小値Ｍｉｎの更新を禁止する必要はないが、マスク期間は限定された短い期間であるため、素子割れが発生していない状態での診断に悪影響を与えることはない。
Therefore, even if fuel cut / injection restart is performed when the element is broken, it is possible to avoid erroneously diagnosing that the rich side output is normal, and the air-fuel ratio is determined based on the output of the
If no element cracking occurs, it is not necessary to prohibit the updating of the maximum value Max / minimum value Min within the mask period. However, since the mask period is a limited short period, the element cracking is not necessary. It does not adversely affect the diagnosis in the state where no occurrence has occurred.
尚、上記では、ステップＳ１０４で判定させるマスク期間を、燃料噴射を再開させた時点から既定時間Ｔが経過するまでの期間としたが、酸素センサ２６の出力に基づくリッチ・リーン判定の反転回数に基づいてマスク期間の終期を判定させることができる。
前述のように、素子割れが発生している場合には、燃料カット状態から燃料噴射を再開させた直後に、酸素センサ２６は一時的にリッチ出力を発生するが、割れが発生した部分から排気がジルコニアチューブ５６内に流入することで、酸素センサ２６の出力は低下し、その後低い状態を維持することになり、燃料噴射再開後、１回だけリッチ状態を示す。
In the above description, the mask period determined in step S104 is the period from when the fuel injection is restarted until the predetermined time T elapses. However, the mask period determined in step S104 is the number of inversions of rich / lean determination based on the output of the
As described above, when element cracking occurs, immediately after the fuel injection is restarted from the fuel cut state, the
換言すれば、燃料噴射再開後、ジルコニアチューブ５６の外側が排気に晒されて酸素濃度が内側よりも低下して発生するリーンからリッチへの反転と、ジルコニアチューブ５６の内側に排気が流入して内外の酸素濃度差が低下して発生するリッチからリーンへの反転との２回のリッチ・リーン反転が起こり、その後は、リーン状態を保持する。
従って、燃料噴射再開後、リッチ・リーンの反転回数が２回に達した以降の出力は、一時的なリッチ出力が収束した後の状態であって、酸素センサ２６は、素子割れ状態に見合う低い出力を示し、診断に用いることができる出力であるが、リッチ・リーンの反転回数が２回に達する以前は、燃料カットに伴う一時的なリッチ出力を示し、これに基づいて最大値Ｍａｘを更新すると、リッチ側出力が正常であると誤診断することになってしまう。
In other words, after resuming the fuel injection, the outside of the
Therefore, after the fuel injection is resumed, the output after the number of rich / lean reversals reaches 2 is the state after the temporary rich output has converged, and the
そこで、燃料噴射再開後、リーンからリッチへの反転と、リッチからリーンへの反転との２回を経験するまでを前記マスク期間として、その間の酸素センサ２６の出力に基づいて最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎを更新しないようにすれば（診断に用いないようにすれば）、素子割れ状態であるにも関わらずにリッチ側出力が正常であると誤診断されることを防止できる。
Therefore, after resuming the fuel injection, the mask period is a period from when the reversal from lean to rich and the reversal from rich to lean is experienced, and the maximum value Max, minimum is determined based on the output of the
燃料噴射再開後、リーンからリッチへの反転と、リッチからリーンへの反転との２回のリッチ・リーン反転を経験するまでは、燃料噴射再開後に初めてリッチからリーンへの反転を経験するまでと同義であり、燃料噴射再開後に初めてリッチからリーンへの反転を経験したか否かを判断させることができる。
また、燃料噴射を再開した時点から既定時間Ｔが経過するまでのマスク期間において、酸素センサ２６の出力がリッチ側閾値を超えて大きくなり、前記マスク期間以外では前記酸素センサの出力がリーン側閾値を下回る状態を保持する場合に、前記酸素センサ２６の素子割れを判定することが可能である。
Until the first reversal from rich to lean after resuming fuel injection, until the first two rich / lean reversals of reversal from lean to rich and reversal from rich to lean It is synonymous, and it can be determined whether or not the reversal from rich to lean has been experienced for the first time after resuming fuel injection.
Further, in the mask period from when the fuel injection is restarted until the predetermined time T elapses, the output of the
また、上記実施形態では、酸素センサ２６が排気浄化触媒１０の下流側に設けられるものとしたが、排気浄化触媒１０の上流側に設けられるものであっても、同様に、診断を行わせることができる。
また、酸素センサ２６は、大気（基準気体）側の酸素濃度と排気中の酸素濃度との濃度差によって起電力を発生するタイプのものであれば良く、図２に示したチューブ型の他、公知のプレート型のものであってもよく、更に、ヒータを備えることを要件とするものではない。
In the above embodiment, the
Further, the
更に、燃料カットは、減速運転時に実行される燃料カットに限定されず、高車速時の燃料カット、高機関回転時の燃料カットにおいても、同様にして、噴射再開直後のマスク期間において最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎを更新しないようにすることで、誤診断の発生を防止できる。
また、マスク期間での出力に基づく診断を回避できればよいので、最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎの更新を禁止する代わりに、マスク期間内での更新を許可する一方で、マスク期間が経過した時点で最大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎをリセット（初期化）させることができる。
Further, the fuel cut is not limited to the fuel cut executed at the time of the deceleration operation, and similarly in the fuel cut at the time of high vehicle speed and the fuel cut at the time of high engine rotation, similarly, the maximum value Max in the mask period immediately after the restart of injection. , By not updating the minimum value Min, it is possible to prevent the occurrence of misdiagnosis.
Moreover, since it is only necessary to avoid the diagnosis based on the output in the mask period, instead of prohibiting the update of the maximum value Max and the minimum value Min, the update within the mask period is permitted, while the mask period has elapsed. The maximum value Max and the minimum value Min can be reset (initialized).
また、前記マスク期間内で、最大値Ｍａｘの更新のみを禁止し、最小値Ｍｉｎの更新を許可することができる。 Further, only the update of the maximum value Max can be prohibited and the update of the minimum value Min can be permitted within the mask period.
１…内燃機関、２…吸気通路、３…スロットルバルブ、４…吸気バルブ、５…燃焼室、６…燃料噴射弁、７…点火プラグ、８…排気バルブ、９…排気通路、１０…排気浄化触媒、１６…クランクシャフト、２０…電子コントロールユニット、２１…エアフローセンサ、２２…スロットル開度センサ、２３…水温センサ、２４…クランク角センサ、２５…フロント空燃比センサ、２６…リア酸素センサ、２７…アクセル開度センサ、２９…車速センサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記酸素センサの出力と閾値との比較に基づいて前記酸素センサの異常を診断する一方、前記内燃機関の燃料カット状態から燃料噴射が再開された直後のマスク期間における前記酸素センサの出力を、前記診断に用いないことを特徴とする酸素センサの診断装置。 A diagnostic device for an oxygen sensor provided in an exhaust passage of an internal combustion engine,
While diagnosing an abnormality of the oxygen sensor based on the comparison between the output of the oxygen sensor and a threshold value, the output of the oxygen sensor in the mask period immediately after the fuel injection is resumed from the fuel cut state of the internal combustion engine, A diagnostic apparatus for an oxygen sensor, which is not used for diagnosis.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2022202613A1 (en) * | 2021-03-26 | 2022-09-29 | いすゞ自動車株式会社 | Failure diagnosis method |
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2008
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