JPH0114528B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、空燃比制御装置の自己診断装置に係
り、特にエンジンの制御毎に設けられたチエツク
プログラムにより、特定のエンジン制御における
空燃比制御装置の故障診断を実行する自己診断装
置に関する。 〔従来の技術及びその課題〕 近年、自動車台数の増大に伴ない、環境汚染が
問題となり、その公害対策の一環として排気ガス
対策が講じられており、それと同時に省エネルギ
ーの要請から燃費向上の対策が講じられている。
このように対策を講ずることはエンジンの総合効
率という面から考えれば、エンジン効率の低下を
来たしている。ところで、上述した排気ガス対策
には各種の方策が提案されており、その１つの対
策として三元触媒を使用したものが多く提供され
ている。この三元触媒は混合気の空燃比が理論空
燃比の時に最高の転化率を示す。したがつて、三
元触媒を有効に働かせるためには、自動車のエン
ジン回転数が暖機運転状態の600回転付近から最
高6000回転付近と非常に広い範囲にわたり、しか
もその速度が急変する中で常に空燃比を理論空燃
比付近で、しかも極くせまい範囲で制御する必要
がある。ところが、従来の機械式制御方法にあつ
ては、このような複雑多岐にわたる自動車の運転
条件に対して自動車の総合効率を向上させると共
に、自動車の排気ガス対策をも行なわせること
は、その制御精度、応答性の点で困難なものであ
つた。 一方、マイクロコンピユータの出現に伴ない、
マイクロコンピユータを用いてエンジンの総合的
制御を行なうことが提案されている。空燃比制御
においても当然の事ながらエンジンの総合的制御
の一環としてマイクロコンピユータによるデイジ
タル制御に移行しつつある。 しかし、自動車の制御系が電子化、コンピユー
タ化されるに伴なつてシステムが複雑化し、サー
ビス性も多岐に渡り、又サービスデイーラに於い
ては、これに応じた設備が必要となつている。従
来のデイジタル制御による空燃比制御装置は、制
御精度、応答性の点で非常に優れているものの、
回路やその構成が複雑な上、プログラムによる動
作であるため自動車のデイーラー、ユーザーにと
つて保守管理をすることが極めて困難なものであ
つた。 従来、カーメーカからデイーラに対し、サービ
ス解析書等のトラブルシユーテイングを発行し、
それに基づいて車輌トラブル毎の故障部位を確認
する方法が採られていた。 そのため、関係アクチユエータ、センサ類の故
障摘出及び判断には高度技術者の養成が必要であ
り、かつメンテナンスに多くの時間と費用を要し
ていた。 一般的に、データ処理装置の診断を行なう装置
としては、例えば特開昭49−112548号公報に見ら
れるようにデータ処理を実行するためのプログラ
ムと、診断を実行するためのプログラムをそれぞ
れ備え、両者のプログラムが共通のアドレスレジ
スタ及びデータレジスタを有するように構成し、
モード指定レジスタの指定によりデータ処理プロ
グラムへアクセスするか診断プログラムにアクセ
スするかを指定して切り換えて実行させることに
より、データ処理及び診断を行なうものが提案さ
れている。 ところで、従来の技術によると診断プログラム
へのアクセスとデータ処理プログラムへのアクセ
スは、モード指定レジスタの指定によつて切り換
えられる。そのために、診断プログラムを実行し
ているときにはデータ処理のプログラムを実行す
ることができなかつた。そのために、故障診断の
プログラムを実行しているときは制御プログラム
の実行をすることができない。しかし、自動車用
の空燃比制御はエンジンが実際に運転していると
きに行なわれるものであり、空燃比制御が適格に
行なわれているかどうかを故障診断するために
は、空燃比制御のプログラムを実際に実行させな
がら故障診断を行なう必要があつた。 またエンジン制御には、燃料供給、点火時期、
アイドル回転数などがあり、これらの制御を適正
に行なうためには空燃比制御装置が仕様どおりに
動作することが前提となる。したがつて空燃比制
御装置は上記エンジン制御に対応したハード面を
チエツクする必要があつた。 一方、コンピユータ化された制御系は各種のエ
ンジン運転情報を入力し、それら入力情報から関
係アクチユエータを付勢して自動車の適性制御を
行なつているので、この保守を容易に且つ適格に
行ない得るようにするための装置等が望まれてい
たが、空燃比制御に内蔵された故障診断を行なう
装置等は提案されていなかつた。 本発明の目的は、エンジンの制御毎に設けられ
たチエツクプログラムの中から選ばれたチエツク
プログラムを、エンジン冷却時から始動後又は暖
機走行完了後、アイドル運転状態（以下、エンジ
ンの特定の運転条件下という）における空燃比制
御装置の故障判定を実行する自己診断装置を提供
することである。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明はエンジンの
運転状態を検出する各種センサと、空燃比制御を
行なうための制御プログラムが格納された記憶手
段と、前記各種センサの検出出力を取り込んで前
記制御プログラムに基づき供給空燃比を理論空燃
比近傍に補正制御する演算処理を行なう手段とを
備える制御回路と、該制御回路の出力信号により
駆動され、燃料または空気供給量を制御するアク
チユエータと、からなる空燃比制御装置であつ
て、エンジンの特定の運転条件下において空燃比
制御装置をエンジンの制御毎に異なる故障判定を
行なう複数種類のチエツクプログラムが格納され
た記憶手段と、故障診断のチエツク項目が記憶さ
れ、該チエツク項目毎の診断データを記憶すると
共に、前記チエツク項目及び診断データの読出し
書換え可能な記憶手段と、チエツクプログラムを
起動するテスト信号入力手段と、前記複数種類の
チエツクプログラムの中からエンジンの制御毎に
対応してチエツクプログラムを選択するモード切
換手段と、選択されたチエツクプログラムを実行
し、チエツク項目毎の診断データを前記読出し書
換え可能な記憶手段に出力するチエツクプログラ
ム実行手段と、前記記憶手段から取り出されるチ
エツク項目毎の診断データを基に故障箇所を検索
する手段と、故障箇所を予め定められた報知パタ
ーンにより表示する手段と、からなるものであ
る。 〔作用〕 制御回路は、エンジンの特定の運転条件下にお
ける空燃比制御動作中に記憶手段に格納された複
数種類のチエツクプログラムの中からモード選択
手段により選択されたチエツクプログラムをテス
ト信号入力手段からのテスト信号により起動し、
空燃比制御装置のエンジンの制御毎の診断をプロ
グラム実行手段により実行すると共に、得られた
診断データを故障箇所検索手段により検索して、
故障箇所の特定を行ない、その結果を予め定めた
報知パターンに従つて表示する。 〔実施例〕 以下、本発明を図面に示した実施例に基づき詳
細に説明する。まず、本発明が対象とする空燃比
制御装置の基本構成を第１図及び第２図を参照し
て説明する。 第２図は気化器を備えたエンジン系統の全体構
成図を示す。図において、１はエンジンであり、
２は気化器、４は吸気管、５は排気管である。図
示しないアクセルペダルを操作することによつて
気化器２に設けられているスロツトルバルブ１８
の開度が制御され、それによりエアクリーナ２７
からエンジンの各シリンダへ供給される供給空気
量が制御される。そして上記スロツトルバルブ１
８にはその開度に応じた信号を出力するスロツト
ル開度センサ２４が設けられ、この信号は制御回
路３に入力される。 このようにしてスロツトルバルブ１８の開閉で
制御される空気流量は吸気管４に設けられている
圧力センサ１９により吸入負圧量として検出さ
れ、この吸入負圧検出信号は制御回路３に入力さ
れる。そして、この吸気負圧検出信号と後述する
各種センサからの出力信号に基づいて気化器２に
設けられている空燃比制御を行なうアクチユエー
タとしてのソレノイドバルブ１０，１１の開弁時
間が制御される。 また、図示しない燃料ポンプから供給される燃
料は燃料管７を介して燃料室１２に蓄えられ、メ
インオリフイス２１を経てスモールベンチユリ１
７内に設けられた噴射ノズル２０より気化器２に
供給される。 更に燃料は上記供給系とは別にメインソレノイ
ドバルブ１１を通つて、メインオリフイス２１を
迂回するようにして噴射ノズル２０より気化器２
に供給される。それ故、噴射ノズル２０から供給
される燃料供給量はメインソレノイドバルブ１１
の開弁時間により制御することができる。 一方、気化器２内への供給空気量はスローソレ
ノイドバルブ１０の開弁時間を制御し、それによ
つて空気取入口からの空気流入量を制御すること
により修正される。 また２２はクランク角センサであり、エンジン
の回転数に応じて基準クランク角毎（例えば180
度）及び一定角度（例えば0.5度）毎に基準角信
号及びポジシヨン信号を出力する。更に１５は冷
却水温センサであり、この検出出力はエンジン始
動直後のエンジン温度を急速に上昇させるために
供給燃料量を増大させるための補正信号として用
いられ、制御回路３に取り込まれる。すなわち、
冷却水温センサ１５はエンジン温度が所定値に達
した時点で動作し、また、この検出信号は暖機運
転完了時点を検出し、O₂フイードバツク制御を
開始させるための制御信号としても使用される。
１６はO₂センサであり、これは排気ガス中の酸
素濃度を検出して最適な空燃比制御を行なうため
のものである。 次に第１図には、燃料供給制御、点火時期制
御、アイドル回転数制御などのエンジン制御を行
なうエンジン制御装置のうちの気筒内の供給空燃
比を制御する制御回路３のブロツク図が示されて
いる。図において、空燃比演算手段３００はセン
サ１００から取り込まれた検出データに基づき記
憶手段５０Ａに格納された制御プログラムを実行
し、現在のエンジン運転状況における最適な空燃
比を求め、この空燃比になるようにアクチユエー
タ８，９を駆動する制御信号を出力する。 テスト信号入力手段９０は、デイーラ側の外部
操作によりテスト信号を出力し、この信号を受け
て空燃比制御装置の診断が開始される。 モード切換手段８０は、複数種のチエツクプロ
グラムの中から１つを特定するための選択信号を
出力する。 なお、チエツクプログラムは、燃料供給制御、
点火時期制御、アイドル回転数制御などに必要な
制御部、センサ、アクチユエータなどの診断対象
物をエンジンの特定の運転条件下において診断
し、この診断結果に基づいて故障判定を行なうた
めのもので、例えば上記制御毎に対応して用意さ
れている。ここで、エンジンの特定の運転条件下
とは、前記したように、エンジン冷却時から始動
後又は暖機走行完了後、アイドル運転状態であ
る。 チエツクプログラム実行手段３１０は、モード
切換手段１２０からの選択信号に基づいて記憶手
段５０Ｂから特定のチエツクプログラムを起動す
る。チエツクプログラムが起動されると、記憶手
段６０に格納されたチエツク項目に応じて空燃比
演算手段３００により空燃比制御が行なわれてい
るエンジンの運転状態におけるセンサ100及びア
クチユエータ８，９の現実の状態を表わすデー
タ、及び診断に必要な状態を取り出し、そのとき
のデータなどを前記空燃比演算手段３００を介し
て取り込み、診断対象となつているセンサ、アク
チユエータなどの診断が実行される。そして、こ
れらのデータは故障箇所を検索するための診断デ
ータとして記憶手段６０に一旦格納される。 故障箇所検索手段３２０は、記憶手段６０内の
診断データを基に診断対象となる装置要素の故障
判定が行なわれる。その結果故障箇所が特定され
ると、この故障箇所に対応した表示のための制御
信号を表示手段３０に出力する。 次に、本発明の動作を第１図により説明する。
エンジン１を始動した後、制御回路３はセンサ１
００からの検出信号を空燃比演算手段３００に取
り込み、この検出信号に基づいて最適な空燃比が
演算され、この空燃比に対応したアクチユエータ
８，９の制御量を予め格納された空燃比データか
ら求め、この制御量を基に各アクチユエータを駆
動する。 エンジンが空燃比制御されている運転状態にお
いて、テスト信号入力手段９０からテスト信号が
発せられると、まず、空燃比制御装置の複数の診
断の中から特定の診断をモード切換手段８０によ
り指定する。選定された診断に対応した選択信号
がチエツクプログラム実行手段に入力されると、
テスト信号の入力を条件として、上記選定された
診断に対応したチエツクプログラムを記憶手段５
０Ｂから呼び出して起動する。すなわち、モード
切換手段８０により指定された特定のチエツクプ
ログラムは、デイーラがテスト信号入力手段９０
を外部操作することによつて発せられるテスト信
号を受けて起動される。 チエツクプログラムの起動により空燃比制御装
置の診断が実行される。診断は主にセンサ、アク
チユエータ類を中心に実行され、その結果を記憶
手段６０にチエツク項目毎の診断データとして格
納される。その後、診断が終了すると、記憶手段
６０内のチエツク項毎の診断データが故障箇所検
索手段３２０に入力され、該診断データに基づい
て故障箇所を割り出すと共に、この故障箇所は予
め定められたチエツク項目に対応した報知パター
ンにより表示手段３０に出力される。 次に、制御回路３がマイクロコンピユータ
（CPU）４０により構成された空燃比制御装置に
ついて説明する。 第３図は、全体構成を示すもので、CPU４０
は空燃比制御に関する各種データのデイジタル演
算処理を行なうセントラルプロセツシングユニツ
トであり、ROM（リードオンリメモリ）５０は
空燃比制御プログラム等の制御プログラム及び固
定データを格納するための記憶素子であり、更に
RAM（ランダムアクセスメモリ）６０は、故障
箇所の特定に必要な診断データ及び空燃比制御に
必要な各種センサ等の検出データを格納する読出
し書換え可能な記憶素子である。 入出力インターフエイス回路（以下、Ｉ／Ｏ回
路と記す。）７０は各種センサからの信号を受け、
これをバスライン２８を介してCPU４０に送出
すると共に、CPU４０でROM５０に格納されて
いる制御プログラムに基づき演算処理した後にス
ローソレノイドバルブ１０を駆動するスローソレ
ノイド８、メインソレノイドバルブ１１を駆動す
るメインソレノイド９に制御信号を送出する。 各種センサとして、第３図には、スロツトル開
度センサ２４、冷却水温センサ１５、O₂センサ
１６のみが示されているが、実際には既述したク
ランク角センサ２２及び圧力センサ１９の検出出
力もＩ／Ｏ回路７０に取り込まれるが、便宜上省
略する。 また上記スロツトル開度センサ２４はスロツト
ルバルブ１８が全閉状態にあるか否かを検出する
ものであり、スロツトル開度がある値（全開状態
ではない）に達した時点でON状態からOFF状態
に切り換わり、冷却水温センサ１５も通常（エン
ジン冷却時）はON状態にあり、エンジン温度が
上昇し冷却水温が所定の値に達した時点でOFF
状態となる。 更にO₂センサ１６の出力は増幅器２５を介し
てＩ／Ｏ回路７０の入力端I₃に取り込まれる。こ
こでO₂センサ１６は電源Ｓより抵抗R₁、ダイオ
ードＤ、抵抗R₂を介してバイアス電圧が供給さ
れている。そしてこのバイアス電圧の供給はＩ／
Ｏ回路７０の出力端O₃からの制御信号により
ON、OFFするトランジスタQ₁で制御される。 一方、空燃比を制御するスローソレノイド８，
メインソレノイド９は夫々、出力端O₁，O₂から
出力される制御信号でON、OFF動作するトラン
ジスタQ₃，Q₄によりその通電が規制される。 モードスイツチ８０は、これら２つのスイツチ
Ｘ，Ｙの入力状態（ON、OFFの２つの状態）の
組合せ（以下、これをスイツチパターンと称す。）
により、Ｉ／Ｏ回路７０を介してROM５０に格
納されている複数種のチエツクプログラムのうち
の特定のチエツクプログラムを選択し、実行させ
るためのもので、手動により操作される。 複数個のチエツクプログラムＡ、Ｂ、Ｃ…の選
択は、既述の如くモードスイツチＸ、Ｙ（本実施
例では２つ）のスイツチパターンにより１対１の
対応関係にあるが、その関係を表１に示す。

【表】 表１において、モードスイツチがONの場合は
“１”、OFFの場合は“０”で示されている。例
えばチエツクプログラムＢを選択し、実行させた
い場合にモードスイツチＸをOFFに、モードス
イツチＹをONに夫々設定すればよい。モードス
イツチが２つの場合は表１の如く、４つのスイツ
チパターンを表示することができ、それ故４種類
のチエツクプログラムを選択し、実行させること
ができるが、更に多くのチエツクプログラムの選
択、実行をさせるためには表２に示す如くモード
スイツチの数を増加すればよい。 またチエツクプログラムは、Ｉ／Ｏ回路７０の
端子Ｐにテスト信号を入力することにより起動さ
れる。 次に、空燃比制御装置の動作を説明する。クラ
ンク角センサ２２、圧力センサ１９により夫々、
エンジン回転数及び吸入負圧を検出する一方、予
めエンジン回転数及び吸入負圧に対応した空燃デ
ータをROM５０に記憶させておき、実測したエ
ンジン回転数及び吸入負圧からROM５０に記憶
されている空燃比データを検索し、このデータに
基づいてスローソレノイド８、メインソレノイド
９を駆動して空燃比制御を行なうと共に運転状態
に応じて、O₂センサ１６からの検出出力により
更に補正制御O₂フイードバツク制御を行なうも
のである。 尚、本発明では空燃比制御方法自体を主旨とす
るものではないのでその詳細は省略する。 次に、空燃比制御装置の自己診断に適用される
具体例について説明する。 第３図において、ROM５０には、空燃比を制
御する制御プログラムの他に、空燃比制御装置の
故障判定を行なう複数種のチエツクプログラムが
格納されており、またRAM６０には故障箇所を
判定するためにチエツク項目数に相当するビツト
数のフラグが設けられている。 Ｉ／Ｏ回路７０には、O₂センサ１６の故障判
定を行なうための回路が設けられている。この回
路はトランジスタQ₂からなり、Ｉ／Ｏ回路の出
力端Q₄からの制御信号によりON、OFF動作し、
O₂センサ１６に強制的に電流を流したり、遮断
したりすることにより故障判定が行なわれる。 また空燃比を制御するスローソレノイド８、メ
インソレノイド９を制御するトランジスタQ₃，
Q₄は、そのコレクタをＩ／Ｏ回路７０の入力端
I₄，I₅に夫々接続されており、Ｉ／Ｏ回路の出力
端O₁，O₂からチエツク信号を送出して得られる
該トランジスタのコレクタ電圧レベルから故障判
定が行なわれる。 次にチエツクプログラムによる自己診断におけ
るチエツクコードとチエツク項目及び故障状況と
の対応関係の一例を表２に示す。尚、表２は燃料
系の診断項目であり、これら全ての診断項目は一
つのチエツクプログラムにより故障判定される。
また、RAM６０内に設けた10ビツトのフラグの
各々のビツトはチエツクコードに対応させてあ
る。

【表】

〔発明の効果〕

本発明によれば、モード切換手段で特定のチエ
ツクプログラムを選択し、外部入力されるテスト
信号によりチエツクプログラムを起動させ、診断
結果を読み出し、書き換え可能な記憶手段に記憶
させ、故障箇所検索手段によりチエツク結果を検
索し、表示部により表示するように構成している
ため以下の効果を有している。 エンジンの制御系全体の中でチエツクプログラ
ムを内蔵しているために従来のように車種に応じ
た特別な故障診断のための装置が必要でなくなつ
た。 エンジンを停止させることなく運転させながら
故障診断ができるために、空燃比制御プログラム
を実行しながらでなくては故障診断ができない
O₂センサなどの診断ができる。 修理工場では診断項目に応じたチエツクプログ
ラムを選択して故障診断ができ、従来方法に比べ
て作業性が向上される。 エンジンの制御毎に対応したチエツクプログラ
ムが設けられているので、チエツクプログラム自
体の保守が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成を示すブロツク図、
第２図は気化器を備えたエンジン系統の全体構成
図、第３図は空燃比制御装置の制御回路のブロツ
ク図、第４図はO₂センサの出力特性を示す図、
第５図はO₂センサの診断を示すフローチヤート、
第６図はチエツクプログラムの一例を示すフロー
チヤートである。 ２……気化器、３……制御回路、８，９……ア
クチユエータ、３０……表示部、４０……CPU、
５０……ROM、６０……RAM、７０……Ｉ／
Ｏ回路、８０……モードイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの運転状態を検出する各種センサ
   と、空燃比制御を行なうための制御プログラムが
   格納された記憶手段と、前記各種センサの検出出
   力を取り込んで前記制御プログラムに基づき供給
   空燃比を理論空燃比近傍に補正制御する演算処理
   を行なう手段とを備える制御回路と、該制御回路
   の出力信号により駆動され、燃料または空気供給
   量を制御するアクチユエータと、からなる空燃比
   制御装置であつて、エンジンの特定の運転条件下
   において空燃比制御装置をエンジンの制御毎に異
   なる故障判定を行なう複数種類のチエツクプログ
   ラムが格納された記憶手段と、故障診断のチエツ
   ク項目が記憶され、該チエツク項目毎の診断デー
   タを記憶すると共に、前記チエツク項目及び診断
   データの読出し書換え可能な記憶手段と、チエツ
   クプログラムを起動するテスト信号入力手段と、
   前記複数種類のチエツクプログラムの中からエン
   ジンの制御毎に対応してチエツクプログラムを選
   択するモード切換手段と、選択されたチエツクプ
   ログラムを実行し、チエツク項目毎の診断データ
   を前記読出し書換え可能な記憶手段に出力するチ
   エツクプログラム実行手段と、前記記憶手段から
   取り出されるチエツク項目毎の診断データを基に
   故障箇所を検索する手段と、故障箇所を予め定め
   られた報知パターンにより表示する手段と、から
   なる空燃比制御装置の自己診断装置。