JP3498397B2 - エンジンの空燃比制御装置における自己診断装置 - Google Patents

エンジンの空燃比制御装置における自己診断装置

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JP3498397B2 JP00245995A JP245995A JP3498397B2 JP 3498397 B2 JP3498397 B2 JP 3498397B2 JP 00245995 A JP00245995 A JP 00245995A JP 245995 A JP245995 A JP 245995A JP 3498397 B2 JP3498397 B2 JP 3498397B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの空燃比制御
装置における自己診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、自動車用の燃料噴射式エンジン
においては、エミッション性能及び燃費性能を高めるた
めに、空燃比が所定の目標値(目標空燃比)に保持される
ようになっている。すなわち、基本的には、空燃比が目
標空燃比と一致するよう吸入空気量に応じて燃料噴射弁
から燃料が噴射されるようになっている。しかしなが
ら、燃料噴射弁の噴射量コントロールの精度には限度が
あり、また燃料噴射弁から噴射された燃料の一部は吸気
通路壁に付着するなどしてすぐには燃焼室に入らない。
また、燃料噴射弁の噴射特性は経時的に変化することが
ある。このため、単に吸入空気量に応じて燃料を噴射す
るだけでは、高精度で空燃比を目標空燃比に保持するこ
とはむずかしい。
【０００３】そこで、通常、燃料噴射式エンジンにおい
ては、マイクロコンピュータを備えたエンジンコントロ
ールユニット(以下、これをＥＣＵという)を用いて、所
定の運転領域(フィードバック領域)では、リニアＯ2セ
ンサ(空燃比センサ)で排気ガス中のＯ2濃度を検出して
該Ｏ2濃度から空燃比を算出し、この空燃比の目標空燃
比に対する偏差(空燃比偏差)に応じて該空燃比偏差をな
くす方向に燃料噴射量を補正して空燃比を目標値に追従
させるといった空燃比制御、すなわち空燃比のフィード
バック制御を行うようにしている。
【０００４】そして、かかる燃料噴射式エンジンにおい
て、リニアＯ2センサが所定の活性化温度(例えば、３５
０℃)以上になっていないときには、Ｏ2濃度が正確には
検出されず、したがって精密な空燃比のフィードバック
制御を行うことができない。したがって、排気ガス温度
が高い通常運転時においてはリニアＯ2センサが十分に
高温となり何ら問題は生じないが、エンジン始動時(と
くに冷間始動時)においては排気ガス温度がすぐには高
まらないのでリニアＯ2センサはなかなか活性化温度に
達しない。このため、エンジン始動時にはしばらくの間
空燃比のフィードバック制御を行うことができないの
で、エミッション性能が悪くなるといった問題がある。
【０００５】そこで、リニアＯ2センサに電気式のセン
サヒータを付設し、エンジン始動時(とくに冷間始動時)
には該センサヒータに通電することによって、リニアＯ
2センサを迅速に活性化温度まで昇温させるようにした
エンジンが提案されている(例えば、特開昭６１−１１
６０４３号公報参照)。さらに、かかるセンサヒータに
おいては断線等の故障が生じる場合があるので、センサ
ヒータの故障診断を自動的に行う故障診断装置を備えた
エンジンも提案されている(例えば、特開平４−１９１
４４０号公報参照)。
【０００６】そして、このようなセンサヒータの故障診
断手法の１つとして、例えばＥＣＵを構成する１つの制
御ＣＰＵによってセンサヒータの故障診断を行うといっ
たものが知られている。具体的には、例えば、センサヒ
ータの一端を電源(バッテリ側)に接続し、他端をスイッ
チとして用いられるnpn型パワートランジスタのコレク
タに接続し、該パワートランジスタのエミッタをアース
し、さらにパワートランジスタのベースを制御ＣＰＵの
出力端子に接続した普通のセンサヒータ回路(図２参照)
においては、制御ＣＰＵからベースへ出力された制御信
号と、コレクタにかかる電圧(コレクタ電圧)とを比較す
ることによって、センサヒータの故障診断が行われる。
すなわち、かかるセンサヒータ回路において、正常時に
は、制御ＣＰＵからベースにオン信号が印加されればパ
ワートランジスタがスイッチオン状態となり、したがっ
てコレクタ電圧はグランド電圧(ほぼ０Ｖ)となる。他
方、制御ＣＰＵからベースにオフ信号が印加されればパ
ワートランジスタがスイッチオフ状態となり、したがっ
てコレクタ電圧はバッテリ電圧(ほぼ１２Ｖ)となる。し
たがって、制御ＣＰＵから出力された制御信号がオンで
ありかつコレクタ電圧がバッテリ電圧である場合、又は
制御ＣＰＵから出力された制御信号がオフでありかつコ
レクタ電圧がグランド電圧である場合は、センサヒータ
が故障しているものと判定されることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般にＥＣ
Ｕは、これを構成する制御ＣＰＵが電圧低下等に起因し
てリセットされたときには、レジスタセット、メモリチ
ェック等を行うために所定のフェイル期間(例えば、１
００ms)だけフェイル状態(ＬＩＭＰ−ＨＯＭＥ状態)と
される。そして、このようにＥＣＵがフェイル状態にあ
るときには、そのバックアップ機構により制御ＣＰＵの
出力にかかわりなく被制御機器(センサヒータを含む)へ
の出力信号が設定(固定)されることになる。そして、一
般には、ＥＣＵのフェイル時には、センサヒータ用のパ
ワートランジスタのベースにはオフ信号が印加され、セ
ンサヒータへの通電は停止されるようになっている。
【０００８】かくして、上記のような故障診断手法を用
いたエンジンにおいては、バッテリ起電力の低下あるい
は冷機による始動抵抗の増加等に起因してＥＣＵに供給
される電圧が大幅に低下し、このため制御ＣＰＵがリセ
ットされたときには、ＥＣＵがフェイル状態となり、し
たがってセンサヒータは通電されない。他方、制御ＣＰ
Ｕは、ＥＣＵのフェイル期間中であってもリセット後は
速やかにその機能を回復し、パワートランジスタのベー
スに対してオン信号を印加しはじめる。
【０００９】しかしながら、前記したとおり、フェイル
期間中はバックアップ機構によってパワートランジスタ
のベースにはオフ信号が印加され、このためセンサヒー
タは通電されず、したがってコレクタ電圧はバッテリ電
圧となる。したがって、この場合、制御ＣＰＵから出力
された制御信号がオンでありかつコレクタ電圧がバッテ
リ電圧であるので、制御ＣＰＵによってセンサヒータが
故障しているものと誤判定されるといった問題が生じ
る。
【００１０】かかる不具合を回避するため、エンジン始
動時において、電圧低下を起こしやすいクランキングが
終了してからセンサヒータへの通電を開始するといった
対応が考えられるが、このようにするとリニアＯ2セン
サを早期に活性化温度まで昇温させることができなくな
り、エミッション性能が悪くなるといった問題が生じ
る。
【００１１】本発明は上記従来の問題を解決するために
なされたものであって、エンジン始動時(とくに冷間始
動時)等において、バッテリ電圧の低下等によって制御
ＣＰＵがリセットされたときに、センサヒータの故障診
断に誤判定を生じさせることなく、センサヒータでリニ
アＯ2センサ(空燃比センサ)を早期に活性化温度まで昇
温させてエミッション性能を高めることができる有効な
手段を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、本発明の第１の態様は、空燃比を検出する空燃比セ
ンサと、空燃比センサを活性化させる電気式のセンサヒ
ータと、センサヒータへの通電を制御する通電制御手段
と、センサヒータの故障診断を行う制御ＣＰＵとが設け
られ、制御ＣＰＵはエンジンコントロールユニットの一
部をなし、該制御ＣＰＵがリセットされたときにはエン
ジンコントロールユニットが所定時間フェイル状態とさ
れるようになっているエンジンの空燃比制御装置におけ
る自己診断装置において、エンジンコントロールユニッ
トが所定時間フェイル状態とされているときは、バック
アップ機構を介してセンサヒータの通電をオン・オフす
る通電制御用スイッチにオフ信号を印加し、該スイッチ
をオフ状態にしてセンサヒータの通電を停止させ、制御
ＣＰＵ及びセンサヒータの通電制御用スイッチが通電制
御手段の一部をなし、制御ＣＰＵは、イグニッションス
イッチがオンされた時点以降において遅くともエンジン
始動開始時点にはセンサヒータに通電するように、通電
制御用スイッチ側へオン信号を出力し、エンジン始動開
始時点以降においてバッテリ電圧が所定の保証電圧より
も低下したときにはリセットされて、リセット中は通電
制御用スイッチ側へオフ信号を出力し、リセット終了後
は速やかにその機能を回復してエンジンコントロールユ
ニットのフェイル期間が終了する前に正常状態に復帰
し、通電制御用スイッチ側へオン信号を出力する一方、
制御ＣＰＵによるセンサヒータの故障診断は、該制御Ｃ
ＰＵの通電制御用スイッチ側への出力信号と、通電制御
用スイッチのオン・オフ状態に基づくセンサヒータ出力
の該制御ＣＰＵへの入力信号との間に不整合状態が生じ
たときに、センサヒータが故障しているものと診断する
ようになっていて、制御ＣＰＵから通電制御用スイッチ
側へオン信号が出力されているときでも、エンジンコン
トロールユニットのフェイル状態が終了するまでの時間
は、該制御ＣＰＵによるセンサヒータの故障診断を禁止
する故障診断禁止手段が設けられていることを特徴とす
るものである。
【００１３】本発明の第２の態様は、本発明の第１の態
様にかかるエンジンの空燃比制御装置における自己診断
装置において、故障診断禁止手段によって故障診断の実
施が禁止される診断禁止期間が、電圧低下により制御Ｃ
ＰＵがリセットされた時点からエンジンコントロールユ
ニットのフェイル状態が終了するまでの所定時間とされ
ていることを特徴とするものである。
【００１４】本発明の第３の態様は、本発明の第１の態
様にかかるエンジンの空燃比制御装置における自己診断
装置において、故障診断禁止手段によって故障診断の実
施が禁止される診断禁止期間が、エンジン回転数が、ク
ランキング回転数からアイドリング回転数までの間の所
定の回転数に上昇するまでの期間とされていることを特
徴とするものである。
【００１５】本発明の第４の態様は、本発明の第１の態
様にかかるエンジンの空燃比制御装置における自己診断
装置において、制御ＣＰＵによるセンサヒータの故障判
定期間が、電圧低下により制御ＣＰＵがリセットされた
時点からエンジンコントロールユニットのフェイル状態
が終了するまでに要する時間よりも長く設定されている
ことを特徴とするものである。
【００１６】本発明の第５の態様は、本発明の第１の態
様にかかるエンジンの空燃比制御装置における自己診断
装置において、エンジンコントロールユニットには、通
電制御用スイッチとして機能するパワートランジスタ
と、制御ＣＰＵと、バックアップ機構とが設けられ、パ
ワートランジスタの、コレクタ側にはセンサヒータとバ
ッテリとが、ベース側には制御ＣＰＵが、エミッタ側に
はアースがそれぞれ接続され、制御ＣＰＵから出力され
るオン・オフの制御信号によってセンサヒータの電気的
な導通が制御されるとともに、エンジンコントロールユ
ニットがフェイル状態にあるときには制御ＣＰＵから出
力される制御信号のいかんに関わらず、バックアップ機
構を介してパワートランジスタのベースにオフ信号が印
加される構成とされ、制御ＣＰＵにはパワートランジス
タのコレクタ側電圧が入力されるようになっており、制
御ＣＰＵからベース側へ出力する制御信号と、制御ＣＰ
Ｕに入力されるコレクタ側の電圧との間に不整合状態が
生じたときにセンサヒータが故障しているものと判断す
ることを特徴とするものである。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【作用】本発明の第１の態様によれば、上記構成によ
り、イグニッションスイッチがオンされた後においてエ
ンジン始動開始以前にセンサヒータを作動させた場合、
この後のクランキングによって電圧が低下して制御ＣＰ
Ｕがリセットされてもセンサヒータが故障しているとの
誤判定が生じない。
【００２０】本発明の第２の態様によれば、基本的に
は、本発明の第１の態様の場合と同様の作用が生じる。
さらに、上記構成により、制御ＣＰＵのリセットに伴っ
てエンジンコントロールユニットがフェイルした場合、
制御ＣＰＵによってセンサヒータが故障していると誤判
定されるのが確実に防止される。
【００２１】本発明の第３の態様によれば、基本的に
は、本発明の第１の態様の場合と同様の作用が生じる。
さらに、上記構成により、エンジン始動に一度失敗して
再度エンジンを始動させる場合でも、制御ＣＰＵによっ
てセンサヒータが故障していると誤判定されるのが防止
される。
【００２２】本発明の第４の態様によれば、基本的に
は、本発明の第１の態様の場合と同様の作用が生じる。
さらに、上記構成により、イグニッションスイッチがオ
ンされた後においてエンジン始動開始以前にセンサヒー
タを作動させた場合、この後のクランキングによりバッ
テリ電圧が低下して制御ＣＰＵがリセットされてもセン
サヒータが故障しているとの誤判定が生じない。
【００２３】本発明の第５の態様によれば、基本的に
は、本発明の第１の態様の場合と同様の作用が生じる。
さらに、上記構成により、誤判定がより生じにくくな
る。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図１に示すように、燃料噴射式のガソリンエンジンＣＥ
は、吸気弁１が開かれたときに吸気ポート２から燃焼室
３内に混合気を吸入し、この混合気をピストン４で圧縮
して点火プラグ５で着火・燃焼させ、排気弁６が開かれ
たときに燃焼ガス(排気ガス)を排気ポート７を介して排
気通路８に排出するようになっている。排気通路８に
は、排気ガスを浄化する触媒コンバータ９が設けられて
いる。
【００２７】点火プラグ５へは、ディストリビュータ１
０と点火制御装置１１とによって、エンジンコントロー
ルユニット１２(以下、これをＥＣＵ１２という)により
設定される所定のタイミングで高電圧の点火用電力が供
給されるようになっている。なお、ディストリビュータ
１０ではクランク角(エンジン回転数)を検出できるよう
になっている。
【００２８】そして、エンジンＣＥ(燃焼室３)に燃料燃
焼用の空気を供給するために、上流端が大気に開放され
下流端が吸気ポート２と連通する吸気通路１４が設けら
れ、この吸気通路１４には、上流側から順に、吸入空気
中のダストを除去するエアクリーナ(図示せず)と、吸入
空気量を検出するエアフローセンサ１５と、アクセルペ
ダル(図示せず)と連動して開閉されるスロットル弁１６
と、吸入空気の流れを安定させるサージタンク１７とが
設けられている。また、吸気ポート２近傍において、吸
気通路１４(吸気ポート２)内に燃料を噴射する燃料噴射
弁１８が、噴射口が吸気ポート２方向に向くようにして
設けられている。ここで、燃料噴射弁１８の燃料噴射量
及び噴射タイミングはＥＣＵ１２によって制御されるよ
うになっている。
【００２９】排気ガス流れ方向にみて、触媒コンバータ
９のやや上流の排気通路８には、排気ガス中のＯ2濃度
(空燃比)を検出するリニアＯ2センサ１９(空燃比セン
サ)が設けられ、このリニアＯ2センサ１９には、これを
加熱して活性化させる電気式のセンサヒータ２０が付設
されている。また、触媒コンバータ９のやや下流の排気
通路８には、センサヒータを備えていない第２のリニア
Ｏ2センサ２１が設けられている。なお、リニアＯ2セン
サ１９によって検出される排気ガス中のＯ2濃度からは
一義的にかつ容易に混合気の空燃比が求められるので、
該Ｏ2濃度は実質的には空燃比と同義である。かくし
て、リニアＯ2センサ１９は実質的には空燃比を検出す
るセンサであり、したがって特許請求の範囲に記載され
た「空燃比センサ」に相当する。
【００３０】図２に示すように、リニアＯ2センサ１９
を活性化させるためのセンサヒータ２０の一端は、バッ
テリ電圧(１２Ｖ)がかけられているメイン導線２３から
分岐する分岐導線２４に接続され、他端はＥＣＵ１２の
１つの出力端子２５に接続されている。そして、センサ
ヒータ２０は通電されたときには発熱してリニアＯ2セ
ンサ１９を加熱し、該リニアＯ2センサ１９を迅速に活
性化温度以上に昇温させることができるようになってい
る。
【００３１】ＥＣＵ１２には、スイッチとして機能する
npn型のパワートランジスタ２７が設けられ、このパワ
ートランジスタ２７のコレクタは第１導線２６を介して
出力端子２５に接続されている。また、パワートランジ
スタ２７のベースは第２導線２８を介してマイクロコン
ピュータからなる制御ＣＰＵ２９に接続され、パワート
ランジスタ２７のエミッタは第３導線３０を介してアー
ス部３１(車体)に接続されている。このパワートランジ
スタ２７は、そのベースに第２導線２８を介してオン信
号(正電圧)が印加されたときにはコレクタとエミッタと
を電気的に導通させ(スイッチオン状態)、センサヒータ
２０に通電させるようになっている。他方、パワートラ
ンジスタ２７のベースにオフ信号(無電圧ないしは負電
圧)が印加されたときには、コレクタとエミッタとを電
気的に遮断し(スイッチオフ状態)、センサヒータ２０へ
の通電を停止させるようになっている。なお、パワート
ランジスタ２７は、特許請求の範囲に記載された「通電
制御手段」の一部をなす。また、制御ＣＰＵ２９も特許
請求の範囲に記載された「通電制御手段」の一部をなす。
【００３２】そして、第１導線２６から分岐する第４導
線３２が設けられ、この第４導線３２の他端は制御ＣＰ
Ｕ２９に接続されている。なお、この第４導線３２には
バッファアンプ３３が介設されている。したがって、制
御ＣＰＵ２９には、パワートランジスタ２７のコレクタ
電圧(センサヒータ出力)が入力されることになる。
【００３３】制御ＣＰＵ２９は、運転状態に応じて、パ
ワートランジスタ２７のベースにオン信号又はオフ信号
を印加して、パワートランジスタ２７をスイッチオン状
態又はスイッチオフ状態にする(通電制御を行う)ように
なっている。さらに、制御ＣＰＵ２９は、センサヒータ
２０の故障診断を行うようになっている。すなわち、制
御ＣＰＵ２９は、該制御ＣＰＵ２９からパワートランジ
スタ２７のベースに(センサヒータ側に)出力された制御
信号と、パワートランジスタ２７のコレクタ電圧(セン
サヒータ出力)との間に不整合状態が生じたときには、
センサヒータ２０が故障しているものと診断するように
なっている。
【００３４】具体的には、制御ＣＰＵ２９は、該制御Ｃ
ＰＵ２９からパワートランジスタ２７のべースにオン信
号が出力されかつパワートランジスタ２７のコレクタ電
圧がバッテリ電圧(ほぼ１２Ｖ)である場合(不整合)、又
は該制御ＣＰＵ２９からパワートランジスタ２７のベー
スにオフ信号が出力されかつパワートランジスタ２７の
コレクタ電圧がグランド電圧(ほぼ０Ｖ)である場合(不
整合)には、前記の段落番号[０００６]で説明したのと
同様の理由により、センサヒータ２０が故障しているも
のと診断するようになっている。
【００３５】また、ＥＣＵ１２には、バッテリ(図示せ
ず)から該ＥＣＵ１２に供給される電圧(バッテリ電圧)
が所定の保証電圧(例えば、６Ｖ)より低下したときに
は、制御ＣＰＵ２９をリセットさせるリセット回路３４
が設けられている。ここで、リセット回路３４によって
制御ＣＰＵ２９がリセットさせられたときには、ＥＣＵ
１２はレジスタセット、メモリチェック等を行うために
所定のフェイル期間だけフェイル状態(ＬＩＭＰ−ＨＯ
ＭＥ状態)とされるようになっている。
【００３６】そして、第２導線２８にはバックアップＩ
Ｃ３５が介設され、このバックアップＩＣ３５は、ＥＣ
Ｕ１２がフェイル状態にあるときには、制御ＣＰＵ２９
からパワートランジスタ側に出力される制御信号のいか
んにかかわらず、パワートランジスタ２７のベースにオ
フ信号を印加してパワートランジスタ２７をスイッチオ
フ状態にし、センサヒータ２０への通電を強制的に停止
させるようになっている。なお、バックアップＩＣ３５
は、ＥＣＵ１２がフェイル状態でないときにはとくには
作用を及ぼさず、したがってこの場合は制御ＣＰＵ２９
から出力された制御信号がそのままパワートランジスタ
２７のベースに印加される。
【００３７】さらに、ＥＣＵ１２には、制御ＣＰＵ２９
に対して故障診断の実施を任意に禁止することができる
故障診断禁止回路３６が設けられている。この故障診断
禁止回路３６が、いかなる場合に制御ＣＰＵ２９による
故障診断の実施を禁止するかは後で説明するとおりであ
る。なお、故障診断禁止回路３６は、特許請求の範囲に
記載された「故障診断禁止手段」に相当する。
【００３８】ＥＣＵ１２はエンジンＣＥの総合的な制御
装置であって、リニアＯ2センサ１９、２１によって検
出される排気ガス中のＯ2濃度(空燃比)、ディストリビ
ュータ１０から出力されるクランク角信号(エンジン回
転数)、エアフローセンサ１５によって検出される吸入
空気量等を制御情報としてエンジンＣＥの空燃比制御等
の各種制御を行うようになっている。しかしながら、エ
ンジンＣＥの一般的な空燃比制御等はよく知られた普通
の制御手法で行われ、またかかる一般的な空燃比制御等
は本願発明の要旨とするところでもないのでその説明を
省略する。
【００３９】そして、ＥＣＵ１２は、制御ＣＰＵ２９及
びパワートランジスタ２７によりセンサヒータ２０への
通電制御を行うようになっているとともに、制御ＣＰＵ
２９によりセンサヒータ２０の故障診断を行うようにな
っている。さらに、ＥＣＵ１２は、故障診断禁止回路３
６により、制御ＣＰＵ２９によるセンサヒータ２０の故
障診断に誤判定が生じるおそれがある場合には制御ＣＰ
Ｕ２９に対して故障診断を禁止するといった故障診断禁
止制御を行うようになっている。以下、ＥＣＵ１２によ
る通電制御、故障診断及び故障診断禁止制御の具体的な
手法について説明する。
【００４０】通電制御においては、制御ＣＰＵ２９及び
パワートランジスタ２７は、エンジン始動時にイグニッ
ションスイッチ(図示せず)がオンされた時点以降におい
て遅くともエンジン始動開始時点ではセンサヒータ２０
に通電するようになっている。具体的には、例えばエン
ジン始動時(とくに冷間始動時)において、イグニッショ
ンスイッチがオンされた時点でセンサヒータ２０に通電
を開始してもよく、あるいはエンジン始動開始時点以前
の任意の時期に通電を開始してもよい。このように、エ
ンジン始動時において早期にセンサヒータ２０に通電す
るようにしているので、リニアＯ2センサ１９が早期に
活性化温度以上に昇温されてエミッション性能が高めら
れる。
【００４１】故障診断においては、前記したとおり、制
御ＣＰＵ２９からパワートランジスタ２７のべースにオ
ン信号が出力されかつパワートランジスタ２７のコレク
タ電圧がバッテリ電圧である場合、又は該制御ＣＰＵ２
９からパワートランジスタ２７のベースにオフ信号が出
力されかつパワートランジスタ２７のコレクタ電圧がグ
ランド電圧である場合にセンサヒータ２０が故障してい
るものと診断される。このように、ＥＣＵ１２の一部を
構成する制御ＣＰＵ２９を用いてセンサヒータ２０の故
障診断を容易にかつ迅速に行うようにしているので、格
別のセンサヒータ用故障診断装置を設ける必要がなく、
空燃比制御機構ないしは故障診断機構が簡素化される。
【００４２】なお、制御ＣＰＵ２９からパワートランジ
スタ２７のベースに出力された制御信号と、パワートラ
ンジスタ２７のコレクタ電圧との間の上記不整合状態が
所定の故障判定期間以上に継続されたときにセンサヒー
タ２０が故障しているものと診断するようにしてもよ
い。このようにすれば、ノイズの発生等による瞬間的な
異常によってセンサヒータの故障診断に誤判定が生じる
ことが防止される。
【００４３】故障診断禁止制御においては、エンジン始
動時にイグニッションスイッチがオンされた時点以降に
おいて、遅くともエンジン始動開始時点からスタータ
(図示せず)への電力供給開始後(クランキング開始後)に
わたって所定の診断禁止期間は、制御ＣＰＵ２９による
故障診断が禁止される。より好ましくは、上記診断禁止
期間は、クランキングによる電圧低下により制御ＣＰＵ
２９がリセットされ、これに伴ってＥＣＵ１２がフェイ
ル状態となった場合において、制御ＣＰＵ２９がリセッ
トされた時点からＥＣＵ１２のフェイル状態が終了する
までの時間、あるいはこれよりもやや長い時間とされ
る。
【００４４】以下、図３に示すフローチャートに従っ
て、かかる故障診断禁止制御の具体的な制御手法の一例
について説明する。図３に示すように、この故障診断禁
止制御は、エンジン始動時(とくに冷間始動時)において
イグニッションスイッチがオンされたときに制御が開始
される。そして、制御が開始されるとまずステップＳ１
で、制御ＣＰＵ２９がリセットされたか否かが判定され
る。ここで、制御ＣＰＵ２９がリセットされていないと
判定された場合は(ＮＯ)、ステップＳ５にスキップして
故障診断が実施される。すなわち、この場合は、ＥＣＵ
１２はフェイル状態(ＬＩＭＰ−ＨＯＭＥ状態)にはな
く、制御ＣＰＵ２９から出力された制御信号がそのまま
(バックアップＩＣ３５によって変更されずに)パワート
ランジスタ２７のベースに印加されるので、センサヒー
タ２０が本当に故障していない限り、上記制御信号とコ
レクタ電圧との間に不整合が生じることはなく、したが
って制御ＣＰＵ２９が故障診断において誤判定を行うお
それはないからである。なお、エンジン始動時におい
て、バッテリ起電力が低下している場合、あるいはエン
ジンＣＥが冷機状態にあって始動抵抗が大きい場合に
は、クランキングによるバッテリ電圧の低下が大きくな
り、このようなときにバッテリ電圧が所定の保証電圧
(例えば、６Ｖ)よりも低下したときにはリセット回路３
４によって制御ＣＰＵ２９がリセットされる。そして、
前記したとおり、制御ＣＰＵ２９がリセットされたとき
には、ＥＣＵ１２は所定のフェイル期間フェイル状態と
される。
【００４５】他方、ステップＳ１で制御ＣＰＵ２９がリ
セットされたと判定された場合は、制御ＣＰＵ２９が故
障診断において誤判定を行うおそれがあるので、ステッ
プＳ２〜ステップＳ４が実行され、所定の診断禁止期間
だけ制御ＣＰＵ２９にる故障診断が禁止される。具体的
には、ステップＳ２でカウンタに０がセットされ、次に
ステップＳ３でカウンタが所定の増分でインクリメント
され、続いてステップＳ４でカウンタがカウントアップ
したか否か、すなわちカウンタのカウント値が上記診断
禁止期間に相応する比較値に達したか否かが判定され
る。そして、ステップＳ４でカウンタがカウントアップ
していないと判定された場合は(ＮＯ)、ステップＳ３〜
ステップＳ４が繰り返し実行され、カウンタがカウント
アップした場合(ＹＥＳ)、すなわち診断禁止期間を経過
したときには、ステップＳ５で制御ＣＰＵ２９による故
障診断が実施される。ここで、診断禁止期間は、制御Ｃ
ＰＵ２９がリセットされた時点からＥＣＵ１２のフェイ
ル状態が終了するまでの時間よりもやや長い所定の時間
とされている。
【００４６】このように、エンジン始動時において、バ
ッテリ起電力の低下あるいは冷機による抵抗増等に起因
してＥＣＵ１２に供給される電圧が保証電圧以下に低下
し、制御ＣＰＵ２９がリセットされたときに、制御ＣＰ
Ｕ２９によるセンサヒータ２０の故障診断に誤判定が生
じる理由はおよそ次のとおりである。図４は、エンジン
始動時(とくに冷間始動時)における、クランク角センサ
信号(グラフＧ1)、スタータ信号(グラフＧ2)、バッテリ
電圧(グラフＧ3)、制御ＣＰＵ２９へのリセット信号(グ
ラフＧ4)、ＥＣＵ１２のフェイル信号(グラフＧ5)、制
御ＣＰＵ２９からパワートランジスタ側に出力される制
御信号(グラフＧ6)及びバックアップＩＣ３５からパワ
ートランジスタ側に出力される制御信号(グラフＧ7)の
経時変化の一例を示している。なお、図４中において、
グラフＧ8とグラフＧ9とは、夫々、従来の故障診断にお
ける故障判定タイマのカウント値と故障判定結果とを示
している。
【００４７】図４に示す例では、時刻t1でスタータがオ
ンされ、時刻t2でスタータへの電力供給が開始されてい
る(クランキング開始されている)。そして、時刻t2にお
いては、スタータで消費される電力が非常に大きいの
で、バッテリ電圧が大幅に低下し、保証電圧Ｅ1よりも
低くなっている。このため、時刻t2〜時刻t3でリセット
回路３４から制御ＣＰＵ２９にリセット信号が印加さ
れ、制御ＣＰＵ２９がリセットされている。これに伴っ
て、時刻t3でＥＣＵ１２がフェイル状態となり、このフ
ェイル状態は所定のフェイル期間Ａ1(例えば、１００m
s)が経過するまで(時刻t5まで)継続される。
【００４８】したがって、時刻t3〜時刻t5では、バック
アップＩＣ３５からパワートランジスタ２７のベースに
オフ信号が印加され、パワートランジスタ２７はスイッ
チオフ状態となって、センサヒータ２０への通電は停止
される。他方、制御ＣＰＵ２９はリセット中はパワート
ランジスタ側にオフ信号を出力しているが、リセット終
了後は速やかに正常状態に復帰し、図４に示す例ではリ
セットの終了とほぼ同時にすなわち時刻t3で正常状態に
復帰してパワートランジスタ側にオン信号を出力しはじ
めている。
【００４９】このため、時刻t3〜時刻t5では、制御ＣＰ
Ｕ２９からパワートランジスタ側にオン信号が出力され
るものの、バックアップＩＣ３５によってパワートラン
ジスタ２７がスイッチオフ状態とされる(センサヒータ
２０への通電が停止される)のでコレクタ電圧がバッテ
リ電圧となり、したがって制御ＣＰＵ２９から出力され
た制御信号とコレクタ電圧とが不整合状態となる。した
がって、この間に制御ＣＰＵ２９が故障診断を行った場
合はセンサヒータ２０が故障していると診断されること
になる。
【００５０】かくして、従来の故障診断においては、上
記不整合状態が発生した時刻t3の後、若干の時間遅れd
を伴って時刻t4で故障診断が実施され、センサヒータ２
０が故障しているものと誤判定されてしまうことにな
る。
【００５１】これに対して、本発明にかかる故障診断禁
止制御においては、エンジン始動時に制御ＣＰＵ２９が
リセットされた場合は、ステップＳ２〜ステップＳ４が
実行され、少なくとも時刻t5までは制御ＣＰＵ２９によ
る故障診断が禁止されるので、制御ＣＰＵ２９による故
障診断の誤判定が生じない。
【００５２】かかる故障診断禁止制御により、クランキ
ングによる電圧低下に起因して制御ＣＰＵ２９がリセッ
トされ、これに伴ってＥＣＵ１２がフェイル状態となっ
た場合でも、制御ＣＰＵ２９によってセンサヒータ２０
が故障していると誤判定されるのが確実に防止される。
【００５３】なお、上記の故障診断禁止制御のほか、次
のような故障診断禁止制御を行うようにしてもよい。す
なわち、故障診断禁止回路３６によって故障診断の実施
が禁止される診断禁止期間を、エンジン回転数がクラン
キング回転数からアイドリング回転数までの間の所定の
回転数に上昇するまでの期間としてもよい。このように
した場合は、エンジン始動に一度失敗して再度エンジン
を始動させる場合でも、制御ＣＰＵ２９によってセンサ
ヒータ２０が故障していると誤判定されるのが防止さ
れ、エンジンＣＥの信頼性が高められる。
【００５４】また、制御ＣＰＵ２９からパワートタンジ
スタ側に出力された制御信号とコレクタ電圧との間の不
整合状態が所定の故障判定期間以上に継続されたとき
に、センサヒータ２０が故障しているものと診断するよ
うにした上で、上記故障判定期間を、電圧低下により制
御ＣＰＵ２９がリセットされた時点からＥＣＵ１２のフ
ェイル状態が終了するまでに要する時間よりもやや長い
所定の時間に設定するようにしてもよい。このようにす
れば、クランキング時においてバッテリ電圧が低下して
ＥＣＵ１２がフェイル状態となった場合、ＥＣＵ１２の
フェイル状態が回復されるまでは制御ＣＰＵ２９による
故障診断が実施されず、したがって制御ＣＰＵ２９によ
ってセンサヒータ２０が故障していると誤判定されるの
が防止される。
【００５５】
【発明の効果】本発明の第１の態様によれば、上記構成
により、制御ＣＰＵがリセットされたときには、この後
所定の診断禁止期間、制御ＣＰＵによる故障診断の実施
が禁止される。したがって、イグニッションスイッチが
オンされた後においてエンジン始動開始以前にセンサヒ
ータを作動させた場合、この後のクランキングによって
電圧が低下して制御ＣＰＵがリセットされてもセンサヒ
ータが故障しているとの誤判定が生じない。したがっ
て、エンジン始動時(とくに冷間始動時)において、セン
サヒータの故障診断に誤判定を生じさせることなく、空
燃比センサを早期に活性化温度まで昇温させてエミッシ
ョン性能を高めることができる。
【００５６】本発明の第２の態様によれば、基本的に
は、本発明の第１の態様の場合と同様の効果が得られ
る。さらに、上記構成により、制御ＣＰＵのリセットに
伴ってエンジンコントロールユニットがフェイルした場
合、制御ＣＰＵによってセンサヒータが故障していると
誤判定されるのが確実に防止され、エンジンの信頼性が
高められる。
【００５７】本発明の第３の態様によれば、基本的に
は、本発明の第１の態様の場合と同様の効果が得られ
る。さらに、上記構成により、エンジン始動に一度失敗
して再度エンジンを始動させる場合でも、制御ＣＰＵに
よってセンサヒータが故障していると誤判定されるのが
防止され、エンジンの信頼性が高められる。
【００５８】本発明の第４の態様によれば、基本的に
は、本発明の第１の態様の場合と同様の効果が得られ
る。さらに、上記構成により、エンジンの冷間始動時に
おいて、センサヒータの故障診断に誤判定を生じさせる
ことなく、空燃比センサを早期に活性化温度まで昇温さ
せてエミッション性能を高めることができる。
【００５９】本発明の第４の態様によれば、基本的に
は、本発明の第１の態様の場合と同様の効果が得られ
る。さらに、上記構成により、エミッション性能をより
高めることができる。
【００６０】
【００６１】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる空燃比制御装置における自己
診断装置を備えたエンジンのシステム構成図である。
【図２】 図１に示すエンジンのＥＣＵ及びセンサヒー
タの回路構成を示す模式図である。
【図３】 故障診断禁止制御の制御方法を示すフローチ
ャートである。
【図４】 エンジン始動時における各種運転特性の経時
変化を示す図である。
【符号の説明】
ＣＥ…エンジン ８…排気通路 １２…エンジンコントロールユニット(ＥＣＵ) １８…燃料噴射弁 １９…リニアＯ2センサ ２０…センサヒータ ２７…パワートタンジスタ ２９…制御ＣＰＵ ３４…リセット回路 ３５…バックアップＩＣ ３６…故障診断禁止回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田端 伸章 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−353237（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−191440（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−37151（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−199247（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−244148（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 45/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空燃比を検出する空燃比センサと、 空燃比センサを活性化させる電気式のセンサヒータと、センサヒータへの通電を制御する通電制御手段と、 センサヒータの故障診断を行う制御ＣＰＵとが設けら
    れ、 制御ＣＰＵはエンジンコントロールユニットの一部をな
    し、該制御ＣＰＵがリセットされたときにはエンジンコ
    ントロールユニットが所定時間フェイル状態とされるよ
    うになっ ているエンジンの空燃比制御装置における自己
    診断装置において、エンジンコントロールユニットが所定時間フェイル状態
    とされているときは、バックアップ機構を介してセンサ
    ヒータの通電をオン・オフする通電制御用スイッチにオ
    フ信号を印加し、該スイッチをオフ状態にしてセンサヒ
    ータの通電を停止させ、 制御ＣＰＵ及びセンサヒータの通電制御用スイッチが通
    電制御手段の一部をなし、 制御ＣＰＵは、イグニッションスイッチがオンされた時
    点以降において遅くともエンジン始動開始時点にはセン
    サヒータに通電するように、通電制御用スイッチ側へオ
    ン信号を出力し、 エンジン始動開始時点以降においてバッテリ電圧が所定
    の保証電圧よりも低下したときにはリセットされて、リ
    セット中は通電制御用スイッチ側へオフ信号を出力し、
    リセット終了後は速やかにその機能を回復してエンジン
    コントロールユニットのフェイル期間が終了する前に正
    常状態に復帰し、通電制御用スイッチ側へオン信号を出
    力する一方、 制御ＣＰＵによるセンサヒータの故障診断は、該制御Ｃ
    ＰＵの通電制御用スイッチ側への出力信号と、通電制御
    用スイッチのオン・オフ状態に基づくセンサヒータ出力
    の該制御ＣＰＵへの入力信号との間に不整合状態が生じ
    たときに、センサヒータが故障しているものと診断する
    ようになっていて、 制御ＣＰＵから通電制御用スイッチ側へオン信号が出力
    されているときでも、エンジンコントロールユニットの
    フェイル状態が終了するまでの時間は、該制御 ＣＰＵに
    よるセンサヒータの故障診断 を禁止する故障診断禁止手
    段が設けられていることを特徴とするエンジンの空燃比
    制御装置における自己診断装置。
  2. 【請求項２】 故障診断禁止手段によって故障診断の実
    施が禁止される診断禁止期間が、電圧低下により制御Ｃ
    ＰＵがリセットされた時点からエンジンコントロールユ
    ニットのフェイル状態が終了するまでの所定時間とされ
    ていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの空
    燃比制御装置における自己診断装置。
  3. 【請求項３】 故障診断禁止手段によって故障診断の実
    施が禁止される診断禁止期間が、エンジン回転数が、ク
    ランキング回転数からアイドリング回転数までの間の所
    定の回転数に上昇するまでの期間とされていることを特
    徴とする請求項１に記載のエンジンの空燃比制御装置に
    おける自己診断装置。
  4. 【請求項４】 制御ＣＰＵによるセンサヒータの故障判
    定期間が、電圧低下により制御ＣＰＵがリセットされた
    時点からエンジンコントロールユニットのフェイル状態
    が終了するまでに要する時間よりも長く設定されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの空燃比制
    御装置における自己診断装置。
  5. 【請求項５】 エンジンコントロールユニットには、通
    電制御用スイッチとして機能するパワートランジスタ
    と、制御ＣＰＵと、バックアップ機構とが設けられ、パ
    ワートランジスタの、コレクタ側にはセンサヒータとバ
    ッテリとが、ベース側には制御ＣＰＵが、エミッタ側に
    はアースがそれぞれ接続され、制御ＣＰＵから出力され
    るオン・オフの制御信号によってセンサヒータの電気的
    な導通が制御されるとともに、エンジンコントロールユ
    ニットがフェイル状態にあるときには制御ＣＰＵから出
    力される制御信号のいかんに関わらず、バックアップ機
    構を介してパワートランジスタのベースにオフ信号が印
    加される構成とされ、制御ＣＰＵにはパワートランジス
    タのコレクタ側電圧が入力されるようになっており、制
    御ＣＰＵからベース側へ出力する制御信号と、制御ＣＰ
    Ｕに入力されるコレクタ側の電圧との間に不整合状態が
    生じたときにセンサヒータが故障しているものと判断す
    ることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの空燃比
    制御装置における自己診断装置。
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