JP2016121591A - 酸素濃度センサの故障判定装置 - Google Patents

酸素濃度センサの故障判定装置 Download PDF

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Abstract

【課題】故障の誤判定を防止し、酸素濃度センサの故障を精度よく検出する酸素濃度センサの故障判定装置を提供する。【解決手段】内燃機関の排気系に設けられた触媒の下流側に配置された酸素濃度センサの故障判定装置であって、内燃機関の燃料カットモードの解除後のリッチ化制御中の前記酸素濃度センサの出力が所定の出力区間を通過する期間の大きさ又は前記解除後のリッチ化制御中の前記酸素濃度センサの出力が所定出力になるまでの期間の大きさに基づいて当該酸素濃度センサの故障判定をする故障判定手段と、前記リッチ化制御中の実際の燃料供給量から、ストイキオ燃焼に必要な燃料供給量に対するリッチ分の燃料供給量の時間平均を算出するリッチ燃料供給量算出手段と、前記リッチ燃料供給量に基づいて前記故障判定手段の故障判定を制限する故障判定制限手段と、を備えた。【選択図】 図1

Description

本発明は、内燃機関の排気系に設けられた触媒の下流側に配置した酸素濃度センサの故障判定を行う酸素濃度センサの故障判定装置に関する。
エンジン(内燃機関)の排気系には、排気を浄化するために、通常、三元触媒やNOx吸蔵触媒等の触媒が備えられている。そして、これらの触媒の下流に、空燃比制御を行うために、酸素濃度センサが備えられているものがある。
また、内燃機関の燃料噴射モードを負荷等に応じて切り換える技術も知られている。燃料噴射モードは、例えば排気の空燃比をフィードバックしながらストイキオやリーン状態で運転を行う通常運転モードや、負荷の大きい場合等にリッチ化するように空燃比をオープンループ制御するエンリッチ運転モード、減速時等のような無負荷時に燃料噴射を停止する燃料カットモードがある。
そして、燃料カットモードの解除後のリッチ化を利用して酸素濃度センサの劣化を検出する故障判定において、排ガス流量積算値が所定量に満たない場合にはモニタを禁止する方法が提案されている(特許文献1)。
また、走行中の目標空燃比をリーンからリッチに制御した際の酸素センサの出力から故障を検出する方法が提案されている(特許文献2)。
特許第3676641号公報 特許第4548443号公報
しかしながら、上述した技術では、実際の空燃比は燃料補正量の学習や、過渡的な吸入空気量の変動によって目標通りにリッチとならない場合があり、その場合、流量が大きくても、酸素濃度センサの応答が遅れ、故障と誤判定する可能性がある。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、故障の誤判定を防止し、酸素濃度センサの故障を精度よく検出する酸素濃度センサの故障判定装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成する本発明の第1の態様は、内燃機関の排気系に設けられた触媒の下流側に配置された酸素濃度センサの故障判定装置であって、内燃機関の燃料カットモードの解除後のリッチ化制御中の前記酸素濃度センサの出力が所定の出力区間を通過する期間の大きさ又は前記解除後のリッチ化制御中の前記酸素濃度センサの出力が所定出力になるまでの期間の大きさに基づいて当該酸素濃度センサの故障判定をする故障判定手段と、前記リッチ化制御中の実際の燃料供給量から、ストイキオ燃焼に必要な燃料供給量に対するリッチ分の燃料供給量の時間平均を算出するリッチ燃料供給量算出手段と、前記リッチ燃料供給量に基づいて前記故障判定手段の故障判定を制限する故障判定制限手段と、を備えたことを特徴とする酸素濃度センサの故障判定装置にある。
かかる態様では、リッチ化制御中の実際の燃料供給量から、ストイキオ燃焼に必要な燃料供給量に対するリッチ分の燃料供給量の時間平均に基づいて、故障判定手段の故障判定を制限することにより、酸素濃度センサの故障の誤判定を防止することができる。
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の酸素濃度センサの故障判定装置において、前記故障判定制限手段は、前記リッチ燃料供給量が所定値以下の場合に前記故障判定手段の故障判定を制限することを特徴とする酸素濃度センサの故障判定装置にある。
かかる態様では、リッチ燃料供給量が所定値以下の場合に、故障判定手段の故障判定を制限することにより、酸素濃度センサの故障の誤判定を防止する。
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様に記載の酸素濃度センサの故障判定装置において、前記故障判定手段は、前記リッチ化制御中の前記酸素濃度センサの出力が所定の出力区間を通過する期間の大きさが所定の故障判定値より大きい場合に故障判定をすることを特徴とする酸素濃度センサの故障判定装置にある。
かかる態様では、リッチ化制御中の酸素濃度センサの出力が所定の出力区間を通過する期間の大きさが所定の故障判定値より大きい場合に故障判定をするので、故障を精度よく判定できる。
本発明の第4の態様は、第3の態様に記載の酸素濃度センサの故障判定装置において、前記故障判定制限手段は、前記リッチ燃料供給量が所定値以下の場合に、前記故障判定手段の前記故障判定値を大きく設定することを特徴とする酸素濃度センサの故障判定装置にある。
かかる態様では、リッチ燃料供給量が所定値以下の場合に、故障判定手段の故障判定値を大きく設定して故障判定手段の故障判定を制限することにより、酸素濃度センサの故障の誤判定を防止する。
本発明によれば、リッチ化制御中の実際の燃料供給量から、ストイキオ燃焼に必要な燃料供給量に対するリッチ分の燃料供給量の時間平均に基づいて、故障判定手段の故障判定を制限することにより、酸素濃度センサの故障の誤判定を防止することができる。
本発明の故障判定装置が適用されたエンジンの吸排気系の概略構成図である。 実施形態1を示すタイムチャートである。 実施形態1のフローチャートである。 実施形態2を示すタイムチャートである。 実施形態2のフローチャートである。
以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。
(実施形態1)
本発明の故障判定装置が適用されたエンジン1(内燃機関)の吸排気系の概略構成図である。
エンジン1は、車両に搭載され、例えば燃料を噴射弁から筒内に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射式のガソリンエンジンである。
図1に示すように、エンジン1の吸気通路2には、吸入空気流量を調節する電子制御式のスロットルバルブ10が設けられている。スロットルバルブ10には、スロットルバルブ10の開き度合を検出するスロットルポジションセンサ11が備えられている。
また、スロットルバルブ10の上流側の吸気通路2には、吸気流量を検出するエアフローセンサ12が設けられている。
更にエンジン1には、クランク角を検出するクランク角センサ20、図示しないカム角センサや水温センサや等のエンジン1の運転状況を検出するセンサが設けられている。
エンジン1の排気通路3には、三元触媒等の排気浄化触媒30が介装されている。
排気浄化触媒30の上流側には排気浄化触媒30に流入する排気中の酸素濃度を検出する上流側酸素濃度センサ31と、下流側には排気浄化触媒30通過後の排気中の酸素濃度を検出する下流側酸素濃度センサ(空燃比検出装置)32とが設けられている。
ECU40は、エンジン1の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央処理装置(CPU)等を含んで構成されている。
ECU40の入力側には、上記スロットルポジションセンサ11、エアフローセンサ12、クランク角センサ20、上流側酸素濃度センサ31、下流側酸素濃度センサ32、及び図示しない水温センサ、アクセルの開度を検出するアクセルポジションセンサ、車速センサ、その他エンジン1及び車両の運転状態を検出するセンサ類からの検出情報が入力される。
ECU40の出力側には、上記スロットルバルブ10や燃料噴射弁4、点火プラグ5等の各種出力デバイスが接続されている。ECU40は、各種センサ類からの検出情報に基づいて目標スロットル開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期等を演算し、各種出力デバイスにそれぞれ出力することで、スロットルバルブ10、燃料噴射弁4等を制御する。
特に、ECU40は、エンジン1の燃料噴射モードを負荷等に応じて切り換える。燃料噴射モードは、例えばストイキオ状態あるいはリーン状態となるように排気の空燃比をフィードバックしながら運転を行う通常運転モード(第2の運転モード)や、負荷の大きい場合等に空燃比をリッチ化するようにオープンループ制御するエンリッチ運転モード(第1の運転モード)、減速時等のような無負荷時に燃料噴射を停止する燃料カットモード(第3の運転モード)がある。なお、通常運転モードでは上流側酸素濃度センサ31及び下流側酸素濃度センサ32からの出力に基づいてフィードバック運転を行い、エンリッチ運転モード及び燃料カットモードでは、オープンループ運転を行う。
また、ECU40は、下流側酸素濃度センサ32の故障判定機能を有している。
下流側酸素濃度センサ32の故障判定は、エンジン運転中に燃料カットモードに移行して燃料噴射を停止(燃料カット)した際に、下流側酸素濃度センサ32により検出した排気の空燃比の変化に基づいて下流側酸素濃度センサ32の故障判定を行う(故障判定手段)。
具体的には、故障判定手段は、エンジン1の燃料カットモードの解除後のリッチ化制御中の下流側酸素濃度センサ32の出力が所定の出力区間を通過する期間、例えば、0.3Vから0.5Vになるまでの期間を求め、期間が所定値より大きい場合に、下流側酸素濃度センサ32が故障だと判定する。
故障判定はこれに限定されず、エンジン1の燃料カットモードの解除後のリッチ化制御中の下流側酸素濃度センサ32の出力が所定出力になるまでの期間に基づいて判断してもよい。例えば、燃料カットモードの解除後、出力が0.3V又は0.5Vになるまでの期間の大きさが所定値より大きい場合は故障と判定してもよい。又は、所定期間、例えば、解除後、150回程度の所定点火回数を経過する際の下流側酸素濃度センサ32の出力が所定値に到達したか否かを判断し、到達していない場合には、故障と判定してもよい。
図2は、燃料カットモード解除後のリッチ化制御モードにおける下流側酸素濃度センサ32の出力値Vの推移並びにストイキオ燃焼に必要な燃料供給量に対するリッチ分の燃料供給量ΔF及びその時間平均ΔFaveの推移の一例を示すタイムチャートである。図中実線はリッチ化が正常に行われた場合、破線は、燃料補正量の学習や過渡的な空気吸入量の変動により目標値通りにリッチとならない場合を示している。
通常運転モードによる空燃比のフィードバック運転から燃料カット(F/C)すると、下流側酸素濃度センサ32の出力値Vは、燃料カット開始からタイムラグをおいて下がり始め、出力が0Vとなるが、図2中実線で示すように、燃料カットモードが解除され、リッチ化制御モード(A/F制御(リッチ化))になると、出力値Vは、タイムラグをおいて上昇し、リッチ化制御が終了する。そして、このときの下流側酸素濃度センサ32の出力値の上昇度合い、具体的には下流側酸素濃度センサ32の出力値Vが所定範囲A−B(例えば、0.3Vから0.5Vまで)変化する際の所要時間Tslopeは略一定の値となる。また、燃料カットモード解除から下流側酸素濃度センサ32の出力値Vが所定値、例えば、0.3V又は0.5Vまで上昇するまでの期間、すなわち、所要時間も略一定の値となる。
ECU40の故障判定手段は、この所要時間Tslopeを測定し、この値があらかじめ設定された所定の閾値以下である場合には下流側酸素濃度センサ32が正常であると判定し、閾値を超えた場合には下流側酸素濃度センサ32が故障であると判定する。また、所要時間Tslopeの代わりに、例えば、0.3V又は0.5Vまで上昇するまでの所要時間を測定し、所要時間があらかじめ設定された閾値以下である場合には下流側酸素濃度センサ32が正常であると判定し、閾値を超える場合には下流側酸素濃度センサ32が故障であると判定してもよい。また、燃料カットモード解除後、あらかじめ設定された所要時間の間に、例えば、0.5Vまで上昇した場合には、下流側酸素濃度センサ32が正常であると判定し、0.5Vまで上昇しなかった場合には下流側酸素濃度センサ32が正常であると判定し、閾値を超える場合には下流側酸素濃度センサ32が故障であると判定してもよい。
更に、本実施形態では、燃料カットモード解除後のリッチ化制御モードにおいてリッチ化が不十分であった場合、上記下流側酸素濃度センサ32の故障判定を制限する機能を有する。
図2中破線で示すように、燃料カットモードが解除されてリッチ化制御となっても、リッチ化が不十分であった場合、下流側酸素濃度センサ32の出力値の上昇が遅延し、上昇の度合いが小さくなる。具体的には下流側酸素濃度センサ32の出力値Vが所定範囲A−B(例えば、0.3Vから0.5Vまで)変化する際の所要時間Tslopeが大きくなる。また、燃料カットモード解除から下流側酸素濃度センサ32の出力値Vが所定値、例えば、0.3V又は0.5Vまで上昇するまでの所要時間も大きくなる。したがって、下流側酸素濃度センサ32が故障していると誤判定する虞がある。
そこで、ECU40は、燃料カットモード解除後のリッチ化制御中の実際の燃料供給量から、ストイキオ燃焼に必要な燃料供給量に対するリッチ分の燃料供給量の時間平均であるリッチ燃料供給量の時間平均(ΔFave)を算出し(リッチ燃料供給量算出手段)、当該リッチ燃料供給量の時間平均があらかじめ設定した閾値より小さい場合には、上記下流側酸素濃度センサ32の故障判定を禁止する(故障判定禁止手段)。なお、実際の燃料供給量は、燃料のインジェクタの駆動時間とエンジン回転数から単位時間あたりの燃料噴射量を演算し、この燃料噴射量と空燃比A/Fとによってストイキオ燃焼に対する単位時間当たり余剰な燃料量、すなわち、リッチ燃料供給量ΔFとしている。
かかるリッチ燃料供給量ΔFは、図2に実線で示すように、リッチ化制御の際に大きくなり、リッチ化制御が終了すると、0となり、時間平均ΔFaveはリッチ化が終了すると、一定値をとる。
一方、図2に破線で示すように、リッチ化が不十分であった場合、リッチ燃料供給量ΔFはリッチ化が十分な場合と比較して小さく、時間平均ΔFaveも小さくなる。これは燃料の補正量の学習や過渡的な吸入空気量の変動によるものである。よって、リッチ燃料供給量の時間平均ΔFaveが、リッチ化が正常だった場合のΔFaveの値よりも低く設定された閾値である故障判定許可設定値より小さい場合に、故障判定を禁止する(故障判定禁止手段)。なお、リッチ化が十分な場合には、ΔFaveは故障判定許可設定値より大きくなり、故障判定は許可される。
本実施形態の故障判定のフローを図3を参照しながら説明する。図3に示すように、ステップS1で故障判定条件が成立すると、ステップS2で空燃比A/Fがリッチかどうかを判断する。A/Fがリッチの場合(ステップS2;Yes)では、ステップS3でΔFを演算する。ΔFは、上述したとおり、燃料のインジェクタの駆動時間とエンジン回転数から単位時間あたりの燃料噴射量を演算し、この燃料噴射量と空燃比A/Fとによってストイキオ燃焼に対する単位時間当たり余剰な燃料量である。なお、A/Fがリッチでない場合(ステップS2;No)では、そのまま終了する。
次に、ステップS4で、ΣΔF(n)を求める。ΣΔF(n)は、ΔFの積算値であり、ΣΔF(n)=ΣΔF(n−1)+ΔFである。次に、ステップS5で下流側酸素濃度センサ32の出力RrO2Sが所定値AV、例えば、0.3V以上か否かを判断し、所定値AV以上の場合(ステップS5;Yes)の場合、ステップS6でTslopeをカウントアップし、ステップS7でTslopeが所定値より大きいか否かを判断する。ステップS5で下流側酸素濃度センサ32の出力RrO2Sが所定値AV未満の(ステップS5;No)の場合、そのままステップS7でTslopeが所定値より大きいか否かを判断する。
Tslopeが所定値より大きい場合には(ステップS7;Yes)、ステップS8でΔFの時間当たりの平均値ΔFaveを演算する。ΔFの演算開始からTslopeが0.5secを超えるまでの所要時間をTLRとすると、ΔFave=ΣΔF(n)/TLRとなる。
ステップS9でΔFaveが故障判定許可値より大きい場合(ステップS9;Yes)、ステップS10でTslope故障判定カウントをカウントアップし、ステップS11で故障判定カウントが3以上か否かを判断し、故障判定カウントが3以上の場合には(ステップS11;Yes)、ステップS12で下流側酸素濃度センサ32を故障と判定し、終了する。なお、故障判定カウントが3より小さい場合には(ステップS11;No)、下流側酸素濃度センサ32を故障とは判定せず、そのまま終了する。
Tslopeが所定値以下の場合には(ステップS7;No)、ステップS13で下流側酸素濃度センサ32の出力RrO2Sが所定値BV、例えば、0.5V以上か否かを判断し、所定値BV以上の場合には(ステップS13;Yes)、ステップS14で下流側酸素濃度センサ32を正常と判定し、終了する。ステップS13で所定値BV未満の場合には(ステップS13;No)、そのまま終了する。
ステップS9でΔFaveが故障判定許可値以下の場合(ステップS9;No)、故障判定が禁止され、そのまま終了する。
以上説明したフローにより、Tslopeが所定値より大きい場合でも、ΔFaveが故障許可値以上でないと、故障判定の許可がされず、ΔFaveが故障許可値より小さい場合には、故障との判定が禁止される。
以上説明したように、故障判定禁止手段による故障判定禁止により、燃料カットモード解除後のリッチ化制御においてリッチ化が不十分な場合に、下流側酸素濃度センサ32の故障と判定する誤判定を防止することができる。
(実施形態2)
図4には実施形態2に係る故障判定禁止を説明するタイムチャートを示す。
図4は、図2と同様に、燃料カットモード解除後のリッチ化制御モードにおける下流側酸素濃度センサ32の出力値Vの推移並びにストイキオ燃焼に必要な燃料供給量に対するリッチ分の燃料供給量ΔF及びその時間平均ΔFaveの推移の一例を示すタイムチャートであり、図2と同一部分については重複する説明は省略する。
本実施形態では、故障判定禁止手段が、故障判定を許可される範囲は、故障判定禁止手段が禁止しない範囲を決定する故障判定許可設定値を、リッチ化が十分な場合には小さくし、リッチ化が不十分な場合には大きくする。これにより、実際の故障以外の場合の故障判定をより確実に防止することができる。
本実施形態の故障判定のフローを図5を参照しながら説明する。図5に示すように、ステップS21で故障判定条件が成立すると、ステップS22で空燃比A/Fがリッチかどうかを判断する。A/Fがリッチの場合(ステップS22;Yes)では、ステップS23でΔFを演算する。なお、A/Fがリッチでない場合(ステップS22;No)では、そのまま終了する。
次に、ステップS24で、ΣΔF(n)を求める。次に、ステップS25で下流側酸素濃度センサ32の出力RrO2Sが所定値A、例えば、0.3V以上か否かを判断し、所定値AV以上の場合(ステップS25;Yes)の場合、ステップS26でTslopeをカウントアップし、ステップS27で下流側酸素濃度センサ32の出力RrO2Sが所定値B、例えば、0.5V以上か否かを判断する。
ステップS27で所定値BV以上の場合には、ステップS28でTslope計測を完了し、ステップS29でΔFの時間当たりの平均値ΔFaveを演算し、ステップS30でTslope故障判定値を決定する。ここで、Tslope故障判定値は、ΔFaveの値で決定されるマップ値であり、ΔFaveが小さいほど、Tslope故障判定値が大きくなるように設定されている。
そして、ステップS31で、TslopeがステップS30で設定したTslope故障判定値より大きいか否かを判断する。ステップS31でTslopeがTslope故障判定値より大きい場合(ステップS31;Yes)、ステップS32で下流側酸素濃度センサ32であるRrO2Sを正常判定しているか否かを判断する。
ステップS32でRrO2Sを正常判定していない場合(ステップS32;Yes)、ステップS33でTslope故障判定カウントをカウントアップし、ステップS34で故障判定カウントが3以上か否かを判断し、故障判定カウントが3以上の場合には(ステップS34;Yes)、ステップS35で下流側酸素濃度センサ32を故障と判定し、終了する。なお、故障判定カウントが3より小さい場合には(ステップS34;No)、下流側酸素濃度センサ32を故障とは判定せず、そのまま終了する。
ステップ31でTslopeがTslope故障判定値より小さい場合には(ステップS31;No)、ステップS36で下流側酸素濃度センサ32であるRrO2Sを正常と判定し、終了する。ステップS32でRrO2Sを正常と判定している場合には(ステップS32;No)、そのまま終了する。
以上説明したフローにより、Tslope故障判定値を可変とし、ΔFaveが小さいほど、Tslope故障判定値を大きくして判断するようにしているので、ΔFaveが故障許可値以上でないと、故障判定の許可がされず、ΔTslopeがTslope故障判定値より小さい場合には、故障との判定がされないことになる。
本発明は上記実施形態のように筒内燃料噴射式のガソリンエンジンだけでなく、各種内燃機関に適用可能であり、その排気系に設けられた各種触媒の下流側に配置された空燃比検出装置の故障判定に広く適用することができる。
1 エンジン
2 吸気通路
3 排気通路
4 燃料噴射弁
10 スロットルバルブ
11 スロットルポジションセンサ
12 エアフローセンサ
20 クランク角センサ
30 排気浄化触媒
31 上流側酸素濃度センサ
32 下流側酸素濃度センサ
40 ECU

Claims (4)

  1. 内燃機関の排気系に設けられた触媒の下流側に配置された酸素濃度センサの故障判定装置であって、内燃機関の燃料カットモードの解除後のリッチ化制御中の前記酸素濃度センサの出力が所定の出力区間を通過する期間の大きさ又は前記解除後のリッチ化制御中の前記酸素濃度センサの出力が所定出力になるまでの期間の大きさに基づいて当該酸素濃度センサの故障判定をする故障判定手段と、前記リッチ化制御中の実際の燃料供給量から、ストイキオ燃焼に必要な燃料供給量に対するリッチ分の燃料供給量の時間平均を算出するリッチ燃料供給量算出手段と、前記リッチ燃料供給量に基づいて前記故障判定手段の故障判定を制限する故障判定制限手段と、を備えたことを特徴とする酸素濃度センサの故障判定装置。
  2. 請求項1に記載の酸素濃度センサの故障判定装置において、前記故障判定制限手段は、前記リッチ燃料供給量が所定値以下の場合に前記故障判定手段の故障判定を制限することを特徴とする酸素濃度センサの故障判定装置。
  3. 請求項1又は2に記載の酸素濃度センサの故障判定装置において、前記故障判定手段は、前記リッチ化制御中の前記酸素濃度センサの出力が所定の出力区間を通過する期間の大きさが所定の故障判定値より大きい場合に故障判定をすることを特徴とする酸素濃度センサの故障判定装置。
  4. 請求項3に記載の酸素濃度センサの故障判定装置において、前記故障判定制限手段は、前記リッチ燃料供給量が所定値以下の場合に、前記故障判定手段の前記故障判定値を大きく設定することを特徴とする酸素濃度センサの故障判定装置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11435332B2 (en) * 2020-09-25 2022-09-06 GM Global Technology Operations LLC Sensor offset diagnostic in idle and after-run
CN114704362A (zh) * 2021-04-26 2022-07-05 长城汽车股份有限公司 稀燃nox捕集器故障检测方法、装置、车辆、介质及设备

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02157636A (ja) * 1988-12-12 1990-06-18 Hitachi Ltd 酸素センサ劣化判定装置及びこの装置を備えるエンジン制御装置と表示パネル装置
JPH0719101A (ja) * 1993-06-30 1995-01-20 Fuji Heavy Ind Ltd 多気筒エンジンの燃料噴射制御方法
JPH11218045A (ja) * 1998-01-30 1999-08-10 Mazda Motor Corp 空燃比検出装置の故障検出装置
JP2003148203A (ja) * 2001-11-12 2003-05-21 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2005337089A (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Hitachi Ltd エンジンの排気系診断装置及び排気系診断方法
JP2006017078A (ja) * 2004-07-05 2006-01-19 Toyota Industries Corp 内燃機関における触媒の劣化判定装置
JP2006077659A (ja) * 2004-09-09 2006-03-23 Denso Corp 排出ガスセンサの異常診断装置
JP2007077961A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気臭抑制装置
JP2009108681A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Denso Corp 排出ガスセンサの異常診断装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5154055A (en) * 1990-01-22 1992-10-13 Nippondenso Co., Ltd. Apparatus for detecting purification factor of catalyst
US5743082A (en) * 1994-09-30 1998-04-28 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for detecting reduction of purifying capacity of catalyst for purifying exhaust gas from internal combustion engine and method thereof
JP2001075527A (ja) * 1999-09-01 2001-03-23 Sharp Corp 表示装置
JP3676641B2 (ja) 2000-01-31 2005-07-27 本田技研工業株式会社 酸素濃度センサの故障判定装置
JP3860981B2 (ja) * 2001-08-28 2006-12-20 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6804951B2 (en) * 2002-11-06 2004-10-19 Ford Global Technologies, Llc On-board diagnostic catalyst monitoring system
US6874313B2 (en) * 2003-02-18 2005-04-05 General Motors Corporation Automotive catalyst oxygen storage capacity diagnostic
KR100905811B1 (ko) * 2006-03-15 2009-07-02 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 내연 기관의 배기 정화 장치의 고장 진단 장치
JP2008121533A (ja) * 2006-11-10 2008-05-29 Denso Corp 内燃機関の制御装置
JP4548443B2 (ja) 2007-04-27 2010-09-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の酸素センサ故障診断装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02157636A (ja) * 1988-12-12 1990-06-18 Hitachi Ltd 酸素センサ劣化判定装置及びこの装置を備えるエンジン制御装置と表示パネル装置
JPH0719101A (ja) * 1993-06-30 1995-01-20 Fuji Heavy Ind Ltd 多気筒エンジンの燃料噴射制御方法
JPH11218045A (ja) * 1998-01-30 1999-08-10 Mazda Motor Corp 空燃比検出装置の故障検出装置
JP2003148203A (ja) * 2001-11-12 2003-05-21 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2005337089A (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Hitachi Ltd エンジンの排気系診断装置及び排気系診断方法
JP2006017078A (ja) * 2004-07-05 2006-01-19 Toyota Industries Corp 内燃機関における触媒の劣化判定装置
JP2006077659A (ja) * 2004-09-09 2006-03-23 Denso Corp 排出ガスセンサの異常診断装置
JP2007077961A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気臭抑制装置
JP2009108681A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Denso Corp 排出ガスセンサの異常診断装置

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