JPH02157636A - 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 - Google Patents

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

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JPH02157636A
JPH02157636A JP63311891A JP31189188A JPH02157636A JP H02157636 A JPH02157636 A JP H02157636A JP 63311891 A JP63311891 A JP 63311891A JP 31189188 A JP31189188 A JP 31189188A JP H02157636 A JPH02157636 A JP H02157636A
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oxygen sensor
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秀明 石川
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、酸素センサを使用して空燃比フィードバック
制御を行うエンジン制御装置を搭載した車両に設ける酸
素センサ劣化判定装置と、この装置を備えるエンジン制
御装置及び表示パネル装置に関する。
〔従来の技術〕
空燃比フィードバック制御に使用する酸素センサが故障
すると、排気ガス中の酸素濃度の検出が不可能となり、
適正な空燃比を維持できなくなって排気ガス中の有害成
分が増加し、環境を汚染することになる。このため、従
来は、雑誌「自動車工学」臨時増刊号ニューチクノロシ
イ1985〜1986Vo1.35 &7 p、271
〜p、274に記載されているように、酸素センサの出
力電圧を監視し、出力電圧がゼロになったとき故障ある
いは断線と判定している。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、酸素センサの故障や断線の有無を検出
するだけであり、その特性の経時的劣化については配慮
がなされていない、−船釣に、酸素センサは、長時間使
用しているとその最大出力電圧が低下していき、排気ガ
ス中の酸素濃度を正確に検出できなくなっていく、この
ように特性が劣化した酸素センサを使用して空燃比フィ
ードバック制御を行うと、空燃比を理論空燃比に維持す
ることができなくなり、排気ガス中の有害成分が増加し
、環境を汚染するという問題がある。
本発明の目的は、酸素センサの特性劣化を検出する酸素
センサ劣化判定装置とこの装置を備えるエンジン制御装
置及び表示パネル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段〕
上記目的は、電源を遮断した後も累積データを保持可能
なメモリを設け、このメモリに累積所定走行距離を格納
し、車両が所定距離走行する毎に酸素センサの最大出力
値と最小出力値の差を求め、あるいはこの差の変化率を
求め、差あるいは変化率を所定値と比較して劣化の有無
を判定することで、達成される。
累積走行距離の代わりに、累積走行時間や累積スタータ
回数や累積点火回数を使用することでも。
上記目的を達成できる。
〔作 用〕
酸素センサは、例えばtooobや100001m単位
で計測した走行距離に応じて特性が劣化する。酸素セン
サが劣化すると、燃料リッチ時の最大出力値と燃料リー
ン時の最小出力値との差が狭くなるが。
この差を検出するには1例えばtooob走行する毎に
酸素センサの出力電圧値をチエツクする必要がある。し
かし、車両の電気制御系に使用されているメモリの内容
は、通常はイグニッションスイッチをオフするときやバ
ッテリの配線を外したときに消失してしまう。従って、
普通のメモリに累積走行距離等の累積データを保持する
ことはできない、そこで、本発明では、EEP−ROM
やバックアップ電池を備えるRAM等の記憶内容を保持
できるメモリを使用して、このメモリに累積データを格
納保持する。これにより、所定走行距離毎の酸素センサ
の劣化をチエツク可能となる。
酸素センサの特性劣化により最大出力値と最小出力値と
の差は徐々に狭まっていく。そこで、この差がある所定
値以下になったとき、その酸素センサは使用負荷と判定
する。しかし、この差が所定値以上の場合でも、何かの
原因で急速に劣化が進み1次の測定時には使用不可にな
ると予測できる場合がある。そこで、前記差の変化率を
チエツクし、変化が大きい場合には差の値が所定値以上
でも酸素センサ使用不可と判定する。
尚、累積走行距離の代わりに、累積走行時間や累積スタ
ータ回数、累積点火回数を使用しても同様の判定ができ
る。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面の簡単な説明する。
第2図は本発明の一実施例に係るエンジン制御装置を搭
載した制御システムの構成図である。内燃エンジン1に
吸入される空気量は空気流量センサ2により計測され、
この計測値はエンジンコントロールユニット(以下、E
CUという。)3に取り込まれる。クランク軸に同期し
て回転するロータフの対向位置にはクランク角センサ4
が設けられ、クランク角の所定角位置を示す検出パルス
がECTJ3に送出される。ECU3は、この検出パル
スを計数することで、エンジン回転数Nを求める。更に
ECU3は、吸入空気量(Q^)とエンジン回転数Nの
値を使用し1次の演算式(1)により、エンジン1の要
求する燃料量に応じた基本パルス幅TPを求める。
TP = k X QA/ N           
・・・”(1)k:定数 排気管に取り付けられた酸素センサ5は、排気ガス中の
酸素濃度に応じた信号をECU3に送出し、ECU3は
この酸素濃度値に基づく補正を次式(2)に従って施し
パルス幅T、を求め、このパルス幅T、の燃料噴射パル
スで燃料噴射弁6を駆動する。これにより、空燃比が理
論空燃比となるようにフィードバック制御される。
’ri=’rpxα ・・・・・(2) この式(2)で使用するフィードバック補正係数αは、
第3図に示す様に、比例積分制御を行う。
つまり、混合比が薄い燃料リーンの状態から濃い燃料リ
ッチの状態に切り替わったときは、比例分PRを減じ、
その後に積分分IRを徐々に減じる。
また、燃料リッチから燃料リーンに切り替わったときは
、比例分PLを加え、その後に積分分ILを徐々に加え
る。
酸素センサ5が正常の場合は、フィードバック補正係数
αにより空燃比の最適制御がなされるが。
経時的に酸素センサ5の特性が劣化して燃料り−ン時や
燃料リッチ時での出力電圧値が変化すると。
フィードバック補正係数αによる制御を行っても。
空燃比が正常時よりずれて制御されてしまい、運転性に
悪影響を与える。そこで1本実施例では酸素センサ5の
劣化状態を検出し、劣化がある程度進んだときに酸素セ
ンサ5の交換を警告表示し、上記空燃比制御のずれを事
前に回避できるようにする。
第4図は、車両走行中の酸素センサ出力電圧の変化の一
部を示すグラフである。車両走行中において、アクセル
ペダルを踏んで加速する場合には、絞り弁開度が大きく
なって吸入空気量が増大し、このため第(1)式で求め
る基本パルス幅TPが増大して多量の燃料がエンジンに
噴射供給され、燃料リッチになる。この状態における酸
素センサ5の出力電圧値は最大値v2をとる。一方、例
えば急減速する場合には、絞り弁が閉じられて吸入空気
量が減少し、これにより第(1)式で演算される基本パ
ルス幅TPも小さくなる。通常、噴射パルス幅TIがあ
る値より小さくなるような急減速時には、噴射パルス幅
Tiをゼロにして、無駄な燃料供給を停止する。この燃
料供給停止時には燃料リーンとなり、酸素センサ5の出
力電圧値は最小値Vlをとる。この最小値Viと最大値
v2の差Vt(=V2Vl)は、酸素センサ5が劣化す
るに従って小さくなっていく。しかし、正常な酸素セン
サ5のVt値の変化量は小さく、数10キロ程度の一走
行中にその変化量を検出することは難しい。
そこで、例えば110000k毎に差Vtをチエツクす
る必要が生じる。このため、累積走行距離をEC1J3
が処理できるデータとして保持する必要がある。
次に、第6@により、走行距離の累積データを累積する
方法について説明する。
第61@は、第2図に示したECUa内の要部構成図で
ある。本実施例では、ECUa内に、CPU9その他の
図示しないRAM、ROM、A/D変換器等の他に、E
EP−ROM (不揮発性メモリ)8を設けている。C
PU9は、車速センサ11で検出した車速信号を積分し
て走行距離を求める。
そして、イグニッションスイッチlOがオフされたとき
、バッテリ電源VBがEGIリレー12を介してECU
9に所定時間供給され続け、CPU9が求めた走行距離
データがこのとき不揮発性メモリ8の内容に加算されて
格納される。そして、この格納操作の後、トランジスタ
13がオフされて、バッテリ電源とECU9との接続が
遮断される。このようにして、イグニッションスイッチ
10のオフ毎に、走行距離データがメモリ8に格納され
、メモリ8には累積走行距離データが累積される。
第1図は、本発明の一実施例に係る酸素センサ劣化判定
処理プログラムの手順を示すフローチャートである。こ
のプログラムは、所定走行距離毎に起動される。例えば
、メモリ8内の累積データがtoooobに達したとき
CPU9が図示しないROMから本プログラムを読み出
し、差の値Vtを求めて以下の様に判定処理を行った後
、メモリ8内のデータをクリアする。
先ずステップ1で、エンジン回転数Nが所定高回転数N
1より高いか否かを判定する。エンジンが高回転域にな
い場合にはステップ2に進み、燃料供給停止状態にある
か否かを判定する。燃料供給停止状態にない場合には、
最小出力値Vlのデータをとることができないので、ス
テップ1に戻る。燃料供給停止状態の場合には、ステッ
プ3に進んで、酸素センサの出力電圧値をA/D変換器
を介して取り込み、この値をVlとしてRAMに格納し
、ステップ5に進む。
ステップ5では、 Vlのデータとv2のデータの両方
を取り込んだか否かを判定し、両データを取り込んでい
ない場合にはステップ1に戻る。ステップ1により、エ
ンジンが高回転域にあると判定された場合には、ステッ
プ4に進み、酸素センサの出力電圧値をA/D変換器を
介して取り込み、この値を■2としてRAMに格納し、
ステップ5に進む。
両データVI+V2を取り込んだ場合にはステップ5か
らステップ6に進み、RAMから両データVltV2を
読み出し、差Vt(=V2−V+)を求めてこれをメモ
リ8に格納する。次のステップ7では、この差Vtが第
1所定値R,以下であるか否かを判定する。この判定結
果が工程の場合、つまり差Vtが第1所定値R1以下の
場合には、第5図に示す様に、酸素センサの劣化が進ん
で、最小出力値v1と最大出力値V2どの差が狭くなり
、正確な酸素濃度の検出ができない。このため、ステッ
プ10に進んで警報ランプ17(第2図)を点灯し。
ユーザに酸素センサ5の交換を促す。
差Vtが所定値R1より大きい場合には、酸素センサは
正常に動作すると判断できる。しかし、前述した様に、
急速に劣化が進行している場合もあるので、Vt>R+
のときはステップ7からステップ8に進み、前回の本プ
ログラム実行時に求めメモリ8に格納しておいた値Vt
−+を読み出し、変化率ΔR= (Vt−+−Vt)/
Vt−+を算出する。
そして、次のステップ9で、この変化率ΔRが第2所定
値R2より大きいか否かを判定する。変化率ΔRが小さ
な値をとる場合には、酸素センサ5の劣化は進んでいな
いと判断できるので、警報表示はせずに本プログラムを
終了する。変化率ΔRが大きい場合は、劣化が急速に進
んでいる状態にあり、故障する可能性があるので、ステ
ップ10に進んで警告表示を行い、本プログラムを終了
する。
尚、上述したステップ7では、Vt値が所定値R1より
大きいか否かで判定したが、例えば初回の判定処理で求
めたVQ値で除した値Vt/Voを他の所定値と比較し
てもよいことはいうまでもない、これは、ステップ9の
判定においても同様である。
また、所定走行距離毎に判定処理を行う代わりに、累積
走行時間、累積スタータ回数、累積点火回数を使用して
も、上記実施例と同様の判定処理ができる。この場合に
は、走行時間、スタータ回数9煮火回数をメモリ8に格
納することになる。
更にまた、V l * V 2のデータを複数回とって
そのうちから最適なデータを求めて判定処理を実行して
も、また複数のデータの平均値を使用して、測定精度を
向上させるようにしてもよい。
上記実施例では、酸素センサ劣化判定装置をECUa内
に組み込み、エンジンの空燃比をフィードバック制御す
るCPU9で判定処理を行ったが。
車載の他の電装品を制御するCPUで判定処理を行うこ
ともできる。第7図は、速度メータやタコメータ等の表
示を行う表示パネル装!114を制御する図示しないC
PUで上述と同様の判定処理を実行するものである。こ
の様な場合は、特にスタータ回数や点火回数を使用する
場合は、エンジン制御装置のコントロールユニットであ
るECU3からデータを取得する必要があるので、EC
U3と相互通信可能な通信ケーブル15で接続する。ま
た。
走行距離をデジタル表示する表示パネル装置では。
その表示データをEEP−ROM8’に取り込むことで
、累積走行距離を求めることができる。走行距離計が機
械的な回転式表示の場合は、表示された走行距離データ
を・CPUが処理できる信号に変換する装置を設ければ
よい。これは、酸素センサ劣化判定装置をエンジン制御
装置や、その他の電装品制御装置に設けた場合も同様で
ある。
尚、上記実施例では、走行距離データを格納するメモリ
としてEEP−ROM&使用したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、電源断の状態になってもその記
憶内容を保持できるメモリであればよい。例えば、通常
のRAMにバックアップ電池を付けたものでもよい。
(発明の効果〕 本発明によれば、酸素センサの劣化を判定できるので、
酸素センサの劣化が進行して運転性能に悪影響を及ぼす
前に交換が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る酸素センサ劣化判定処
理手順を示すフローチャート、第2図は酸素センサ劣化
判定装置を組み込んだエンジン制御装置のシステム構成
図、第3図はフィードバック補正係数の説明図、第4図
は酸素センサ出力の説明図、第5図は酸素センサの最小
出力値と最大出力値の差Vtと走行距離との関係説明図
、第6図は第2図に示すECUの要部構成図、第7図は
酸素センサ劣化判定装置を表示/にネル装置に設けた場
合のECUとの接続構成図である。 1・・・エンジン、2・・・空気護葉センサ、3・・・
ECU、4・・・クランク角センサ、5・・・酸素セン
サ、6・・・燃料噴射弁、8.8′・・EEP−ROM
、9・・・CPU、14・・・表示パネル装置、 17
・・・警報ランプ。 第1図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.排気ガス中の酸素濃度を酸素センサで検出し、該検
    出値を使用して空燃比をフィードバック制御するエンジ
    ン制御装置を搭載した車両に設ける酸素センサ劣化判定
    装置において、書き込まれる累積走行距離の値を保持す
    るメモリと、走行中の酸素センサの最大出力値と最小出
    力値の差を所定値と比較し差が所定値以下のとき酸素セ
    ンサの劣化と判定して警告する判定処理手段と、該判定
    処理手段による判定処理を所定走行距離毎に行う手段と
    を備えることを特徴とする酸素センサ劣化判定装置。
  2. 2.排気ガス中の酸素濃度を酸素センサで検出し、該検
    出値を使用して空燃比をフィードバック制御するエンジ
    ン制御装置を搭載した車両に設ける酸素センサ劣化判定
    装置において、書き込まれる累積走行距離の値を保持す
    るメモリと、走行中の酸素センサの最大出力値と最小出
    力値の差を求め前回に求めた差との変化率が所定量を越
    えて変化したとき酸素センサの劣化と判定して警告する
    判定処理手段と、該判定処理手段による判定処理を所定
    走行距離毎に行う手段とを備えることを特徴とする酸素
    センサ劣化判定装置。
  3. 3.請求項1または請求項2において、累積走行距離の
    代わりに累積走行時間あるいは累積スタータ回数あるい
    は累積点火回数をメモリに格納保持し、判定処理を所定
    走行時間毎あるいは所定スタータ回数毎あるいは所定点
    火回数毎に行うことを特徴とする酸素センサ劣化判定装
    置。
  4. 4.請求項1または請求項2において、メモリに格納保
    持された累積走行距離の値に代え、車両の表示パネル装
    置にある走行距離計から累積走行距離の値を取り込んで
    使用することを特徴とする酸素センサ劣化判定装置。
  5. 5.請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の酸素セン
    サ劣化判定装置を備えることを特徴とするエンジン制御
    装置。
  6. 6.請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の酸素セン
    サ劣化判定装置を備えることを特徴とする表示パネル装
    置。
JP63311891A 1988-12-12 1988-12-12 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 Expired - Lifetime JP2777386B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5423203A (en) * 1992-07-16 1995-06-13 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Failure determination method for O2 sensor
JP2016121591A (ja) * 2014-12-24 2016-07-07 三菱自動車工業株式会社 酸素濃度センサの故障判定装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5423203A (en) * 1992-07-16 1995-06-13 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Failure determination method for O2 sensor
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