JPH0318653A - 内燃エンジン制御装置の故障検知方法 - Google Patents

内燃エンジン制御装置の故障検知方法

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JPH0318653A
JPH0318653A JP18509089A JP18509089A JPH0318653A JP H0318653 A JPH0318653 A JP H0318653A JP 18509089 A JP18509089 A JP 18509089A JP 18509089 A JP18509089 A JP 18509089A JP H0318653 A JPH0318653 A JP H0318653A
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combustion engine
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関 康成
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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) 本発明は内燃エンジン制御装置の故障を確実に検知する
方法に関する。
(従来技術) 内燃エンジンの燃料供給制御方法としては、エンジンの
燃料噴射装置の開弁時間をエンジン回転数と吸気管内の
絶対圧とに応じた基準値にエンジンの作動状態を表す諸
元、例えば、エンジン回転数、吸気管内絶対圧、エンジ
ン水温、スロットル弁開度、排気濃度(酸素濃度)等に
応じた変数及び/又は係数を電子的手段により加算及び
/又は乗算することにより決定して燃料噴射量を制御し
、以てエンジンに供給される混合気の空燃比を制御する
ようにした燃料供給制御方法(例えば特開昭63−18
9639号)が一般に使用されている。
かかる燃料供給制御方法によれば、エンジンの通常の運
転状態ではエンジンの排気系に配置された排気濃度検出
器(02センサ)の出力に応じて係数を変化させて理論
空燃比又はそれに近似した空燃比を得るように燃料噴射
装置の開弁時間を制御する空燃比のフィードバック制御
(クローズドループ制g1l)を行う一力、エンジンの
特定の運転領域(例えば混合気リーン化域、スロットル
弁全開域、フユーエルカット域〉では、領域により夫々
固有の前記係数と共に、フィードバック制ml域で算出
した前記係数の平均値を併せて適用して、各特定の運転
領域にMも適合した所定の空燃比を夫々得るようにした
オーブンルーブ制御を行い、これによりエンジンの燃費
の改善や運転性能の向上を図っている。又、上記係数の
平均値は各特定の運転領域から空燃比のフィードバック
制御領域に移行したときにmI記係数の初期値としても
用いられる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、かかる従来方法を適用した場合、燃料噴
射装置に異常が生じた場合、例えば燃料噴射ブtが故障
して過剰量又は過少量の燃料が噴射されたり或は全く噴
射が行われない場合には、混合気の空燃比がオーバリッ
チ、又はオーバリーンになり、エンジンの運転状態に適
した所望の空燃比が得られず、エンジン運転性の低下等
を引き起こす。
本発明は上記の不具合を解消するために為されたもので
、上述した異常発生時には空燃比フィードバック制御に
用いられる排気濃度検出器のIB力に応じた係数の値が
異常な値を示すことに着目したもので、該係数値に基づ
いて内燃エンジンの制御装置の異常を確実に検出するこ
とを目的とする。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達或するために、本発明は内燃エンジンの排
気系に配置される排気ガス濃度検出器の出力に応じて変
化する係数を用いてエンジンに供給される混合気の空燃
比を所望値にフィードバック制御する内燃エンジン制御
装置の故障検知方法において、前記フィードバック制御
中に得られたhit記係数の学習値を求め、077記係
数の値と該求めた学習値とを比較し該比較結果に基づい
て内燃エンジンの切換制御装置の故障を検知する方法を
提供する。
本願第2の発明は、内燃エンジンの排気系に配置される
排気ガス濃度検出器の出力に応じて変化する係数を用い
てエンジンに供給される混合気の空燃比を所望値にフィ
ードバック制御する内燃エンジン制御装置の故障検知方
法において、前記エンジンの複数の気筒の各々に対して
目;1記排気ガス濃度検出器を設け、前記各排気濃度検
出器の出力に応じて求められた前記係数の値が前記気筒
間の特性のばらつきに基づいた所定範囲外にあるとき当
該排気ガス濃度検出器に対応する気筒の内燃エンジン制
御装置において故障が発生していると判別する方法を提
供する。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して説明する
第1図は本発明方法が適用される内燃エンジン制御装置
としての燃料供給制御装置(以下単に「エンジン制御装
置Jと云う)の全体の構威図であり、図中1は各気筒に
吸気弁と排気弁とが各1対設けられた例えば4気筒(#
l〜#4を有する)内燃エンジンである。吸気管2の途
中に設けられたスロットル弁3にはスロットル弁開度(
On)センサ4が連結されており、当該スロットル弁3
の開度Onに応じた電気信号を出力して電子コントロー
ルユニット(以下ECUという)5に供給する。
燃料噴射ブr6は吸気管2のエンジン1とスロットル弁
3との間の吸気マニホルドの各通路2内の図示しない吸
気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射
弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にEC
U5に電気的に接続されて当該ECU5からの信号によ
り燃料噴射の開弁時間が制御される。
一力、スロットル弁3の直ぐ下流には管7を介して絶対
圧(PB^)センサ8が設けられており、この絶対圧セ
ンサ8からの絶対圧Pa^を表わす電気信号は前記EC
U5に供給される。又、その下流には吸気温センサ9が
取付けられており、吸気温度を検出して対応する電気信
号を出力してECU5に供給する。
エンジンlの本体に装着された水温センサlOはサーミ
スタ等から威り、エンジン冷却水温度を検出して対応す
る温度信号を出力してECU5に供給する.エンジン回
転数(Ne)センサ1l及び気筒判別センサl2はエン
ジン1の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取
付けられており、エンジン回転数センサ11はエンジン
のクランク軸の180度回転毎に所定のクランク角度位
置でパルス信号(以下TDC信号という)を出力し、気
筒判別センサl2は特定の気筒の所定のクランク角度位
置でパルス信号を出力するものであり、これらの各パル
ス信号はECU5に供給される.気筒#l〜#4にはそ
れぞれ排気管l3の排気マニホルドの各通路13+〜1
34が接続されており、該排気マニホルドの下流側の排
気管l3の集合部内には三元触媒l4が配置されており
、排気ガス中の+lC,Go,NOx等の成分の浄化を
行う。排気ガス濃度検出器である4(l1の02センサ
15z〜154がそれぞれ排気マニホルドの各通路13
l−134内に装着されており、各通路131〜l’3
4内の排気ガス中の酸素a度を検出してその検出イ直に
応じた信号を出力しECU5に供給する。
ECU5には大気圧センサ等の他のエンジン運転パラメ
ータセンサl6が接続され該センサl6の検出信号がE
C:U 5に供給される。
ECU5は、各種センサからの一部入力信号波形を整形
し、他の入力信号の電圧レベルを所定レベルに修正し、
アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を
有する入力回路5a、中央演算処理回路(以下CPUと
いう)5b,CPU5bで実行される各種演算プログラ
ム、及び演算結果等を記憶する記憶手段5C及びがI記
燃料噴射弁6に駆動信号を供給する出力回路5d等から
構成される。
ECU5は上述の各種エンジンパラメータ信号に基づい
て空燃比のフィードバック制御領域やオープンルーブ制
御領域等のエンジン運転状態を判別すると共に、判別し
たエンジン運転状態に応じて前記TDC信号に同期して
噴射弁6を開弁すべき燃料噴射時間TouTを次式に基
づいて演算する。
Tour=TiXKotXKx+K2−(1)ここに、
値Tiはエンジン回転数,吸気管内絶対圧に応じて決定
される噴射時間の基車値、KO2は空燃比補正係数であ
ってフィードバック制御時、排気ガス中の酸素濃度に応
じて求められ、更にフィードバック制御を行わない複数
の特定運転領域では各運転領域に応じてフィードバック
制御時に得られた当該係数KO2の平均[K+vp (
第1の学習値)が適用される.また、この平均値KRI
:Pはエンジンが特定運転領域からフィードバック制御
領域に移行したときは前記係数KO2の初期値として用
いられる6値Kl,K2はエンジン冷却水温度、スロッ
トル弁開度、吸気温、その他のエンジン運転状態を表わ
すパラメータイ1引こよって設定される他の補正係数及
び補正変数であって、始動特性、排気ガス特性、加速特
性等が最適となるように設定される。
ECU5は上述のようにして求めた燃料噴射時間Too
rに基づいて燃料噴射弁6を開ブトさせる駆動信号を各
燃料噴射弁6に供給する. 以下、第2図乃至第5図を参照して本発明の故障検知方
法の一実施例を説明する。
本実施例の故障検知方法は各気筒にo2センサを設け、
各気筒毎に排気ガス濃度を検出した場合、例えば燃料噴
射弁6が故障して過剰量又は過少量の燃料が噴射された
り又は全く噴射が行われない等燃料噴射装置に異柑が生
じた場合、混合気の空燃比がオーバリッチ又はオーバリ
ーンになるため、各気筒で得られる補正係数KO2の値
が正常な値から大きく異なる値を執ることに着目したも
のであり、各気筒のKOZ値に基づいてエンジン制御装
置の故障を判別する。
第2図は木発明の空燃比フィードバック制御を利用した
エンジン制御装置の故障検知方法の手順を示すプログラ
ムであ゛る。本プログラムはTDC信号パルスの発生毎
にこれと同期して実行される。
まず、ステップ201で各気筒#I〜#4の空燃比補正
係数KO2の値を比較する処理(A処理)を行う。この
A処理は、第3図に示すA処理サブルーチンによって行
われ、ステップ301では排気マニホルドの各通路13
+〜134に装着された02センサ15+−154が故
障しているか否かを判別する。02センサの故障検知は
、例えば補正係数KO2の値が02センサの正常な作動
時に執り得る範囲の上、下限値を外れた状態が所定時間
以上継続したか否かによって行われる。
ステップ301の答がけ定(Yes)の場合、即ち02
センサ15l〜154の少なくとも1つが故障している
と判別した場合、直ちに本サブルーチンを終了する。ま
た、ステップ301の答が否定(No)の場合、即ち0
2センサ15s 〜154のいずれも正常であると判別
した場合、各気筒の補正係数KO2の値を各々相対的に
比較し、これらの比較されたKO2値に基いて決定され
る基rIIl値に対する各KOZ値の比である相対比δ
を各KO2値のバラツキとして算出する(ステップ30
2)。
次にステップ303で、ステップ302で算出したバラ
ツキδが所定値A+(例えば8%)より大きくなる気筒
があるか否かを判別する。
上記A+は各気筒の燃料噴射ブr6間の噴射量特性のバ
ラツキや吸・排気ブr問のタベットクリアランスのバラ
ツキを考慮して決定される。
上記ステップ303で全ての気筒のバラツキδがA1以
下であると判別した場合、ダウンカウンタ1’ p s
 1のカウント値を所定値にリセットし(ステップ30
4) 、A処理の結果、エンジン制御装置が正常の可能
仙があるとみなし(ステップ305) 、本サブルーチ
ンを終了する。
ステップ303の答で各気筒のバラツキδの何れかが所
定値A1より大きくなり、当該気筒のエンジン制御装置
が故障している可能性があると判断した場合、ダウンカ
ウンタのカウント値Tps1がOであるか否かを判別す
る(ステップ306)。
ステップ306の答えが否定(No)となり、各気筒で
バラツキδがA+を超えてから未だ所定時間を経過して
いないと判断した場合、ステップ305へ進みエンジン
制御装置が正常であるとみなし、本サブルーチンを終了
する。
ステップ306の答が肯定(Yes)の場合、即ちバラ
ツキδがA1を超えてから所定時間を経過したと判断し
た場合、エンジン制御装置が異常の可能性があるとみな
し(ステップ307) 、各気筒#l〜#4の内のいず
れに異常が発生していると判定し(ステップ308) 
、本サブルーチンを終了する。
第2図に戻り、ステップ20lで上述したA処理が行わ
れると、次にステップ202へ進み、各気筒別に得られ
る補正係数1<02と当該気筒のエンジン制御装置の故
障を判定するための基単値となる補正係数Kt+epp
sとを比較する処理(B処理)を行う。補正係数Kgε
ppsは、各気筒のフィードバック制御中に得られる補
正係数KO2値の平均値であり、その算出速度(即ちK
O2の変化に追従する度合)が該フィードバック制御自
体に用いられる前述したKO2値の平均値の補正係数K
l!EPのそれよりも遅くなるように設定される。
上述したように、例えば燃料噴射弁6が故障して所望の
燃料噴射−暇が得られない等の場合、空燃比が異常とな
り、これに伴い対応する気筒の02センサ15+x+の
出力により決定される補正係数KO2の値は異常値を執
る。例えば、前記燃料噴射弁6が故障してECU5から
送られる燃料噴射時間TOUTよりも実際の噴射時間が
小さくなるときは、空燃比がリーン化し、補正係数KO
2の値は急上昇する。また、反対に実際の噴射時間が大
きくなるときは空燃比がリッチ化して補正係数KO2の
値は急低下する。
よって、補正係数KREFPSを設け、該KRεFFS
と補正係数KO2とを比較することにより各気筒の異常
を知ることができる。
まず補正係数Ky;.pは次式に基づいて算出される。
KREF=KO2P ′(CRεp/A)+KRεp’
   (A−C*IBp) /A  ・・・(2)ここ
に、値KO2Fは比例項(P項)動作直前または直後の
KO2の値、Aは定数、CRεFは実験的に設定される
変数で、1〜Aのうち適当な値に設定され、KRεF′
は前回までに得られたKO2の平均値である。
変数C REFの値によって各P項動作時のKO2Pの
KREFに対する割合が変化するので、このCREF値
を、対象とされる空燃比フィードバック制御装置、エン
ジン等の仕様に応じて1〜Aの範囲で適当な値に設定す
ることにより最適なKREFが得られる。
補正係数KREFFSは上記式(2)におけるC *+
t+11 の値より小さい値(例えばC u:pの2−4 倍)で
ある変数Cu:ppsを用いて算出される。下記式(3
)゛により Kgipps=Kotr ′(CREFFS/A)+K
REFF8’  −(A−Cu:pps) /A  =
43)ここに、値Kgiprs’は前回までに得られた
KotのKR針psli1!である。
木B処理(気筒別Ko2・KtεFFS比較処理)は、
第4図に示すB処理サブルーチンによって行われ,る。
まず、ステップ401で、前述第3図のステップ301
と同様の手法で各02センサが故障しているが否かを判
別する。答が肖定(Yes)の場合、即ち各04センサ
の少なくとも1つは故障していると判断した場合、直ち
に本サブルーチンを終了する。
一方、ステップ401で各02センサがいずれも正常と
判断した場合、ステップ402へ進み、後述するステッ
プ406及び409で設定されるフラグF KFSの値
がlの場合、ステップ403へ進み前記式(3)により
補正係数KREFFSを算出し、ステップ404へ進む
ステップ404では、補正係数KO2とKREFFSの
11!!とを比較する値KFSを次式により算出する。
したKFSの{aが所定値A2(例えば8%)より大き
いか否かを判別する。所定値A2は、前記所定faAt
と同様の理由で設定されている。
ステップ405の答が否定(NO)の場合即ちKFSの
値がA2以下であると判断した場合、フラグFKFSを
lに設定して(ステップ406) 、ダウンカウンタT
FS2を所定値にタイマリセットして(ステップ407
)、エンジン制御装置が正常の可能性があるとみなし(
ステップ408) 、本サブルーチンを終了する。
一力、ステップ405の答が肯定(Yes)の場合、即
ちKFSの値がA2より大きいと判断した場合、フラグ
F KpsをOに設定し(ステップ409)、ステップ
410へ進む。ステップ410ではダウンカウンタのカ
ウント値がOであるか否かを判断する。
ステップ410の答が否定(NO)の場合、即ちKFS
値がA2より大きくなってから所定時間が経過していな
いと判断した場合、エンジン制御装置が正常の可能性が
あるとみなし(ステップ40B) ,本サブルーチンを
終了する。
ステップ410の答が肯定(Yes)の場合、即ちKF
Sの値がA2より大きくなってから所定時間が経過した
と判断した場合、エンジン制御装置が異常であると判断
し(ステップ411) 、本サブルーチンを終了する。
第2図に戻り、ステップ202におけるB処理終了後ス
テップ203へ進み、ステップ201で行ったA処理の
結果がエンジン制御装置の異常を示すか否かを判別する
ステップ203の答が肯定(Ye s )の場合、即ち
何れかの気筒におけるKO2の値が金気筒のKO2値の
平均ff1よりAt以上ずれている場合、当該気筒のエ
ンジン制御装置が、B処理においても異常であると判定
されたか否かを判別する(ステップ204)。
ステップ204の答が肯定(Yes)の場合、即ちA処
理とB処理の結果が井にエンジン制御装置の異常を示す
と判定された気筒がある場合、当該気筒のエンジン1j
1御装置に故障が発生したものと判定し(ステップ20
5) 、本プログラムを終了する。
また、ステップ203の答が否定(No)の場合、即ち
いずれの気筒においても、そのKQ2の値が前記平均値
よりAI以上ずれていない場合、ステップ206へ進み
、B処理の結果全ての気筒のエンジン制御装置が異常で
あるか否かを判別する。ここで、ステップ206を実行
するのは、金気筒のエンジン制御装置に異常がある場合
、A処理を行うと、バラツキδがA1以下になり、正常
であると誤診される場合が多いからである。
ステップ206の答がけ定(Yes)の場合、即ちB処
理の結果金気筒のエンジン制御装置の異常を示した場合
、全気筒のエンジン制御装置に故障があると判定し(ス
テップ205) 、本プログラムを終了する。
この場合、適当なフェイルセーフ処理が行われ、例えば
本願出願人の特願+1fl63−255291号に提案
されるように空燃比を制御する。
ステップ204の答が否定(No)の場合、即ちA処理
の結果のみが異常を示すと判別した場合、確実に故障が
あるとは判定できないので、ステップ207へ進み各気
筒のエンジン制御装置が正常であると判定し、本プログ
ラムを終了する.ステップ206の答が否定(No)の
場合、即ちA処理に続きB処理の結果も全気筒のエンジ
ン制御装置に異常がないことを示した場合、ステップ2
07へ進み本プログラムを終了する。
第5図は上述した実施例に依る制御によって空燃比がリ
ッチ化する場合の補正係数値の変化を一例として示す。
同図に示すように、時刻1+でエンジン制御装置に異常
が生じた場合、E.CU5が空燃比のリッチ化を検知し
た時刻L2からKO2の値が急激に減少する。そして時
刻L3でKpsの{aが前記所定値A2より大きくなり
、その状態が所定時間(t.3〜U4)以上継続した場
合エンジン制御装置に異常が生じていると判断する。
尚、本実施例では、複数の02センサを排気マニホルド
の各気筒に通じる通路内にそれぞれ設けエンジン制御装
置の異常を各気筒毎に検出したが、本発明はこれに限ら
ず、エンジン制御装置の一部を成す各稲エンジンパラメ
ータセンサやスロットル弁等のエンジンの少なくとも1
個所における異常を検出するように構成することも可能
である。
更に、単一の02センサをマニホルド下流側の排気管の
集合部のみに設け、第4図のB処理のみを行ってエンジ
ン制御装置等の異常を検出してもよい。
(発明の効果) 木兜明によれば、内燃エンジンの排気系に配置される排
気ガス濃度検出器の出力に応じて変化する係数を用いて
エンジンに供給される混合気の空燃比を所望値にフィー
ドバック制御する内燃エンジン制御装置の故障検知方法
において、前記フィードバック制御中に得られた前記係
数の所定値(学習値)を求め、前記係数の値と該求めた
所定植とを比較し該比較結果に基づいて内燃エンジン制
御装置の故障を検知するようにしたので、簡単な手法で
且つ、確実に内燃エンジン制御装置の故障を検知するこ
とができると云う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の内燃エンジン制御装置の故障検知方法
が適用される燃料供給制御装置の全体構威を示すブロッ
ク図、第211!lは本発明のエンジン制御装置故障検
知方法を示すフローチャート、第3図は気筒比較処理を
行うサブルーチンを示すフローチャート、第4図は気筒
別にKO2位とKREFFS値と比較するサブルーチン
を示すフローチャート、第5図はエンジン制御装置の故
障時のKO2, KI1!1:pps,KREFの関係
を示す図である。 1・・・内燃エンジン、5・・・ECU、6・・・燃料
噴射弁、l3・・・排気管、131〜134・・・排気
マニホルド、15+〜154・・・02センサ、Koz
・・・空燃比補正係数、KRεpps・・・故障検知用
のKO2の平均値、KIIEF・・・空燃比フィードバ
ック制御用KO2の平均値。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、内燃エンジンの排気系に配置される排気ガス濃度検
    出器の出力に応じて変化する係数を用いてエンジンに供
    給される混合気の空燃比を所望値にフィードバック制御
    する内燃エンジン制御装置の故障検知方法において、前
    記フィードバック制御中に得られた前記係数の所定値を
    求め、前記係数の値と該求めた所定値とを比較し該比較
    結果に基づいて内燃エンジン制御装置の故障を検知する
    ことを特徴とする内燃エンジン制御装置の故障検知方法
    。 2、前記係数の値と所定値との差が所定値以上であると
    き前記内燃エンジン制御装置に故障が発生していると判
    別することを特徴とする請求項1記載の内燃エンジン制
    御装置の故障検知方法。 3、内燃エンジンの排気系に配置される排気ガス濃度検
    出器の出力に応じて変化する係数を用いてエンジンに供
    給される混合気の空燃比を所望値にフィードバック制御
    すると共に、前記フィードバック制御中に得られた前記
    係数の第1の学習値を算出し、該算出した第1の学習値
    を前記係数の初期値として前記フィードバック制御を開
    始する内燃エンジン制御装置の故障検知方法において、
    前記フィードバック制御中に得られた前記係数の第2の
    学習値を算出し、該算出した第2の学習値と前記係数の
    値との差に基づいて前記内燃エンジン制御装置の故障を
    検出すると共に、前記第2の学習値の算出速度と前記第
    1の学習値の算出速度とを異らせたことを特徴とする内
    燃エンジン制御装置の故障検知方法。 4、内燃エンジンの排気系に配置される排気ガス濃度検
    出器の出力に応じて変化する係数を用いてエンジンに供
    給される混合気の空燃比を所望値にフィードバック制御
    する内燃エンジン制御装置の故障検知方法において、前
    記エンジンの複数の気筒の各々に対して前記排気ガス濃
    度検出器を設け、前記各排気濃度検出器の出力に応じて
    求められた前記係数の値が前記気筒間の特性のばらつき
    に基づいた所定範囲外にあるとき当該排気ガス濃度検出
    器に対応する気筒の前記内燃エンジン制御装置において
    故障が発生していると判別することを特徴とする内燃エ
    ンジン制御装置の故障検知方法。
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