JP3619199B2 - O2センサの故障診断装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に用いられるO2センサの故障診断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の燃料噴射制御装置に、内燃機関の排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段として、O2センサが用いられている。このO2センサが正常に動作していることを判定するために、O2センサの出力電圧が理論空燃比近傍で変化することを利用して判定が行われている。具体的には、排気ガスがリッチ状態になるような燃焼条件でエンジンを作動させることで、O2センサの出力がリーン状態からリッチ状態に変化した場合、正常であるとの判断を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例によるO2センサの故障診断では、実際にエンジンを運転させることが必要であり、且つ理論空燃比よりもリッチ状態になる条件で運転させることが必要である。このため、内燃機関の製造過程にて排気ガスを発生させることになり、環境への悪影響がある。
【0004】
この発明は上述した点に鑑みてなされたもので、エンジンを作動させることなく、O2センサの故障診断を行うことができるO2センサの故障診断装置を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るO2センサの故障診断装置は、内燃機関の排気ガスの空燃比を検出するO2センサと、前記O2センサを加熱するためのヒータを駆動するヒータ駆動手段と、前記ヒータ駆動手段を制御して前記ヒータを加熱し、前記O2センサの出力に基づきO 2 センサの故障診断を行う診断手段とを備えたO2センサの故障診断装置において、前記診断手段は、前記内燃機関を始動させることなしに、前記ヒータを加熱する時間を計測する時間計測手段と、前記O 2 センサの出力に基づくO 2 センサの活性を判定する活性判定手段と、前記時間計測手段と前記活性判定手段の出力に基づき、所定時間ヒータ駆動後の空燃費状態がリッチ状態からリーン状態への移行による活性判定がなかった場合、前記O 2 センサのセンサ異常を判定する故障判定手段とにより構成されたものである。
【0008】
また、前記診断手段からセンサ異常と判定した場合に故障を通知する故障通知手段をさらに備えたものである。
【0009】
さらに、前記診断手段は、CPUで構成され、前記CPUの入力段にI/F回路が設けられると共に、前記I/F回路と前記O2センサの間にプルアップするためのプルアップ抵抗が設けられ、前記プルアップ抵抗と前記O2センサの温度に対して負の係数を持った内部インピーダンスとの分圧値が前記I/F回路を介して前記CPUに前記O2センサの出力として入力されるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の実施の形態に係るO2センサの故障診断装置の構成を示すブロック図である。図1において、1はO2センサ、2はO2センサ1を加熱するためのヒータを駆動する後述するヒータ駆動手段を制御してヒータを加熱し、所定時間加熱後、O2センサ1の出力に基づくO2センサの活性判定に基づいてO2センサ1の故障診断を行う診断手段を示し、この診断手段2は、O2センサ1の発生状態を検出する活性判定手段3と、後述するヒータ駆動手段を制御するヒータ制御手段4と、ヒータ制御手段4へのヒータ通電時間の計測、センサ異常の判定に用いる時間を計測する時間計測手段5と、時間計測手段5及び活性判定手段3の出力に基づいてセンサ異常を判定する故障判定手段6とを備えている。
【0011】
また、7はO2センサ1を加熱するためのヒータを駆動するヒータ駆動手段、8は、診断手段2からセンサ異常と判定した場合に故障を通知する故障通知手段を示し、ここで、活性判定手段3は、O2センサ1の出力信号に基づいて空燃比がリーン状態からリッチ状態若しくはリッチ状態からリーン状態に移行することを判定するようになされており、ヒータ制御手段4は、O2センサ1の活性に必要な温度までO2センサ1を昇温させるために取り付けられたヒータ駆動手段7への通電信号を制御する。
【0012】
さらに、故障判定手段6で故障と判定された場合、故障通知手段8によりセンサの故障が通知される。故障通知手段8とは、ランプ、ブザー等直接通知を行うものの他に、通信を用いて他の表示機器若しくは故障診断装置などへ故障信号を送信することも含まれる。
【0013】
図2は、本実施の形態に係る診断手段2の回路構成の概略を示した図である。図2に示すように、診断手段2としては、CPU2aを備え、CPU2aの入力段にI/F回路2bが設けられると共に、I/F回路2bとO2センサ1の間にCPU2aと同一電源電圧でプルアップするためのプルアップ抵抗2cが設けられ、プルアップ抵抗2cとO2センサ1の負の係数を持った内部インピーダンスとの分圧値がI/F回路2bを介してCPU2aにO2センサ1の出力として入力される。CPU2aは、故障診断及びO2センサ1のためのヒータ9を駆動するためにヒータ駆動手段7ヘヒータ制御信号を出力しO2センサ1を昇温する。また、CPU2aにて故障と判断された場合には、トランジスタ2dへ故障時の出力信号を出力し、故障通知手段8へ出力する。本実施の形態では、故障通知手段8はランプである。また、ヒータ駆動手段7は、2つのトランジスタと抵抗で構成される。
【0014】
図3は、本実施の形態におけるO2センサ1の出力電圧のタイムチャートである。一般に、O2センサ1の出力電圧はリーン側で約0.2V程度であり、リッチ側で約1Vの起電力を発生する。このO2センサ1の内部インピーダンスは、温度に対して負の係数を持ったインピーダンス特性を持つ。電源投入時、内部インピーダンスが大きいため、プルアップ抵抗2cとの間で分圧された電圧はほぼプルアップの電圧となる。その後、ヒータ9により昇温され活性化されたO2センサ1の内部インピーダンスは低下する。その結果、O2センサ1自身の発生する起電力が端子に出力される。
【0015】
図6は、従来例に係る活性判定を行う際のO2センサの出力電圧のタイムチャートである。この例では、電源を投入し、O2センサがヒータにより十分昇温されてセンサが正常に作動すると考えられる時間が経過した後に、エンジンを始動、且つリッチ側となるような状態でエンジンを駆動する必要がある。正常な場合は、図6のように、センサの出力電圧はリッチ側を示す電圧を出力するので、正常であると判断できる。
【0016】
図4は、本実施の形態による診断手段2の主要部となるCPU2aの制御内容を示すフローチャートである。ステップS1では、O2センサ1を加熱するためのヒータ9を駆動する。ステップS2では、昇温に必要な時間待ちを行う。ステップS3では、センサ出力がリーン状態であることを判断する。そして、リーン状態を検出した場合はステップS4へ進み、リッチ状態を検出した場合はステップS5へ進む。
【0017】
ステップS4では、活性したことを示すフラグセットし、ステップS5では、時間判定を行う。設定時間未経過の場合はステップS3へリターンし、時間経過した場合はステップS6へ進み、異常を示すフラグをセットする。
【0018】
図4に示す実施の形態に係るフローチャートを、図5に示す従来例によるフローチャートと比較すると、活性判定のためのエンジンを駆動するステップS7が削減される。
【0019】
従って、上記実施の形態によれば、エンジンを作動させずにO2センサの活性判定を行うことが可能となるため、O2センサを具備する内燃機関の製造過程における排出ガスの低減ができるので、環境への有害物質の排出を抑えることができる。
【0020】
また、O2センサを単体で活性化させた時のセンサ内部インピーダンスの変化を制御装置の検出回路に付加したプルアップ抵抗により分圧されたセンサ信号を検知することによってエンジンを作動させることを必要とせずに、O2センサが正常に動作していることを判別することができる。
【0021】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、エンジンを作動させずにO2センサの活性判定を行うことが可能となるため、O2センサを具備する内燃機関の製造過程における排出ガスの低減ができるので、環境への有害物質の排出を抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係るO2センサの故障診断装置の構成を示すブロック図である。
【図2】この発明の実施の形態に係る診断手段2の回路構成の概略を示した図である。
【図3】この発明の実施の形態におけるO2センサ1の出力電圧のタイムチャートである。
【図4】この発明の実施の形態による診断手段2の主要部となるCPU2aの制御内容を示すフローチャートである。
【図5】図4と比較して示す従来例によるフローチャートである。
【図6】従来例に係る活性判定を行う際のO2センサの出力電圧のタイムチャートである。
【符号の説明】
1 O2センサ、2 診断手段、2a CPU、2b I/F回路、2c プルアップ抵抗、2d トランジスタ、3 活性判定手段、4 ヒータ制御手段、5 時間計測手段、6 故障判定手段、7 ヒータ駆動手段、8 故障通知手段、9 ヒータ。
Claims (3)
- 内燃機関の排気ガスの空燃比を検出するO2センサと、
前記O2センサを加熱するためのヒータを駆動するヒータ駆動手段と、
前記ヒータ駆動手段を制御して前記ヒータを加熱し、前記O2センサの出力に基づきO 2 センサの故障診断を行う診断手段と
を備えたO2センサの故障診断装置において、
前記診断手段は、
前記内燃機関を始動させることなしに、前記ヒータを加熱する時間を計測する時間計測手段と、
前記O 2 センサの出力に基づくO 2 センサの活性を判定する活性判定手段と、
前記時間計測手段と前記活性判定手段の出力に基づき、所定時間ヒータ駆動後の空燃費状態がリッチ状態からリーン状態への移行による活性判定がなかった場合、前記O 2 センサのセンサ異常を判定する故障判定手段と
により構成されたことを特徴とするO 2 センサの故障診断装置。 - 請求項1に記載のO2センサの故障診断装置において、
前記診断手段からセンサ異常と判定した場合に故障を通知する故障通知手段をさらに備えた
ことを特徴とするO2センサの故障診断装置。 - 請求項1または2に記載のO2センサの故障診断装置において、
前記診断手段は、CPUで構成され、
前記CPUの入力段にI/F回路が設けられると共に、前記I/F回路と前記O2センサの間にプルアップするためのプルアップ抵抗が設けられ、
前記プルアップ抵抗と前記O2センサの温度に対して負の係数を持った内部インピーダンスとの分圧値が前記I/F回路を介して前記CPUに前記O2センサの出力として入力される
ことを特徴とするO2センサの故障診断装置。
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