JPH04292546A - 空燃比センサ劣化診断装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の空燃比センサ
劣化診断に関わり、特に空燃比フィードバック係数より
、理論空燃比を得、その近傍で空燃比を動かし、空燃比
センサの劣化診断を行う装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は、特公昭６３−２９５８３
５号に記載の様に、触媒コンバータの上流および下流側
に空燃比センサを設け、両方の出力特性を比較すること
により、上流側の空燃比センサ劣化診断を行い、ユーザ
に部品交換を促し、部品劣化によるエミッション悪化を
防止するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、上流
側と下流側の空燃比センサ出力を比較しているため、触
媒の前後での排ガス成分の違い、時間差等のファクター
を考慮する必要が生じ、必ずしも正確な判定を行ってい
るとはいえない。また、比較ロジックも複雑となってい
る。

【０００４】本発明は、空燃比フィードバック係数より
、理論空燃比を演算し、その前後に空燃比を振って、空
燃比センサ劣化診断を行うので、正確にかつ、安価なコ
ストで劣化診断を行うことができる装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為に
、空燃比センサ出力を保持するバッファ、及び空燃比セ
ンサ出力を比較する比較装置，空燃比フィードバック係
数を保持するメモリ，理論空燃比を計算する演算装置，
空燃比フィードバック係数により燃料噴射量を計算する
演算装置，エンジンパラメータの入出力制御を行う制御
装置とセンサ，空燃比センサ、これらをシステムとして
構築したものである。

【０００６】

【作用】上記の手段は、空燃比フィードバック係数を変
更して、燃料噴射量を空燃比が理論空燃比の前後に変更
する動作を行うので、空燃比フィードバック係数の単位
が、異常な燃料量計算できる程大きく設定しないので、
運転状態の異常動作は起きない。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図を用いて説明す
る。

【０００８】図１は、本発明の全体の構成図である。エ
ンジン本体１には、エンジン冷却水温センサ５，吸気通
路２のエアフロセンサ３，スロットルセンサ４、また、
排気通路６には、空燃比センサ７が配設されている。ま
た、１２はコントロールユニットで前述の各センサ出力
信号情報により、燃料噴射量点火時期，アイドルスピー
ドコントロールバルブパルス幅等が演算され、それぞれ
インジェクタ８，昇圧及び分配装置９，アイドルスピー
ドコントロールバルブ１１に制御信号を出力する。

【０００９】図２は、空燃比フィードバック係数αの平
均値αの演算を説明した図である。以下、空燃比フィー
ドバック係数αを、αと略する。空燃比クローズドルー
プ制御中のαのピーク値をｎ個サンプリングし、その平
均値α＝Σαピーク／ｎを求める。この演算値α（平均
値）は、その運転領域における理論空燃比の補正係数値
に近似できる。

【００１０】図３は、図２で説明した、αの平均値αの
補正演算について説明した図である。図２は、空燃比ク
ローズドループ制御中にαが全体的に移動する運転領域
を示している。この領域でαのピーク値をサンプルした
場合、図２に示した様に、α１，α２と比較し、α４，
α５が大きく離れている。この場合、αピーク値の単純
平均値αは、必ずしも理論空燃比の補正係数値を近似し
ているとはいえない。そこで、αのピーク値のサンプリ
ング数ｎ個の平均値α＝Σαピーク／ｎの計算と同時に
、αのサンプリング値個数の後半部分の平均値αｎ／２
＝Σαピーク／ｎ／２、つまり、ｎ／２個目のαのピー
ク値からｎ個目までの平均値 αｎ／２を求める。（ｎ＝ｎ／２，ｎ／２＋１…ｎ）次
にそれらの偏差σ（平均値）＝｜α（平均値）−αｎ／
２（平均値）｜の計算を行う。偏差σ（平均値）が、基
準値ｌより大きい場合（σ（平均値）＞ｌ）は、今の領
域での機関運転状態が安定していないとして、この診断
制御を終了する。偏差σ（平均値）が、基準値ｌより小
さい場合（σ（平均値）≦ｌ）は、今の領域での運転状
態が安定しているとし、更に、平均値αを計算したサン
プリング値の個々の偏差計算、σｎ＝｜α（平均値）−
αｎ｜を行う。次に、それらの偏差σｎ　において、基
準値ｍより大きものσｎ　＞ｍに相当するサンプリング
ピーク値αｘ　（ｘ個）を削除し、αのサンプリングピ
ーク値の補正後平均値α０　を計算する。α０（平均値
）　＝Σα−Σαｘ　／ｎ−ｘ。

【００１１】また、前述の理論空燃比を与えフィードバ
ック係数の平均値の計算は、図３より以下の様にも行う
ことができる。

【００１２】フィードバック係数αのピーク値αをｉ番
目よりｎ個サンプリングし、そのｎ個中のαの最大値を
与えるαｍａｘ　と最小値を与えるαｍｉｎ　の比較を
行う。例えば｜αｍａｘ−αｍｉｎ｜＝Δ（デルタ）と
し、Δが所定の値より大きいときは、フィードバック係
数が大きく変化している最中であり、これらのαによる
平均値は、理論空燃比を与える値とはならない。この場
合、ｉ＋１番目のαよりｎ個サンプリングし、同様の処
理を行う。こうして、順次、αのサンプリングして行き
、もし、Δが所定の値の値より小さい時は、ｎ個のαの
サンプリング値の平均値α′の計算、

【００１３】

【数１】

【００１４】を行う。この方法により、理論空燃比を与
えるフィードバック係数値α（平均値）の演算が、機関
の運転状態が安定し、フィードバック係数値が安定次第
、所定の時間以内に、迅速に行なえる。

【００１５】以上の補正を加えたα０（平均値）及びα
′（平均値）により、図４に示す様単純平均値αの診断
時の理論空燃比相当係数値からのずれが補正される。 ここで、サンプリング個数ｎ，基準値ｌ及びｍは、エン
ジンの制御システムにより決定される定数または、変数
とする。

【００１６】図５，図６は、空燃比センサの劣化診断時
、空燃比センサ出力応答波形を得るための、空燃比フィ
ードバック係数の操作例を示した図である。図５は、α
０（平均値）を演算後αを理論空燃比相当係数値α０（
平均値）　の値一定にクランプし、図に示すα０（平均
値）　をまたぐ様、αの値をステップ状に変化させるこ
とにより、空燃比を理論空燃比の近傍で確実に変化させ
ることで、空燃比センサの出力起電力を急変させ、図７
に示す様、その応答波形を得る。

【００１７】その、空燃比センサ出力応答波形の劣化判
定方法を図８に示す。図では、空燃比係数により燃料量
をｌｅａｎからｒｉｃｈにステップ状に変化させた時の
空燃比センサの正常出力応答波形（実線）と、劣化時出
力応答波形（点線）を示す。この劣化判定はまず、空燃
比センサ出力にｒｉｃｈ側出力電圧劣化判定レベルｖ１
　、及びｌｅａｎ側出力電圧劣化判定レベルｖ２　をそ
れぞれ下限値，上限値として出力値比較判定を行う。次
に、空燃比センサ出力応答波形の出力立ち上がり時の傾
き（微分値ｄｖ／ｄｔ）をみて、劣化判定行う。また、
この他に、例えば空燃比フィードバック係数をｌｅａｎ
からｒｉｃｈに動かした時の、センサ出力応答がｌｅａ
ｎからｒｉｃｈになる時間を計測して劣化判定をする方
法もある。また、図５に示す、ａもしくはｂは可変した
ときの応答波形を利用した劣化判定方法も考えられる。 図５に示すａ，ｂは、ａ，ｂを可変した劣化判定の場合
を除いては、ａ及びｂは、確実に理論空燃比を横断でき
る値に設定する。これは、エンジンの制御システムと運
転領域により決まる定数または、変数とする。また、ａ
及びｂは、α０（平均値）　にクランプする場合、（ｉ
）のｌｅａｎ側運転からクランプするのと、（ｉｉ）の
ｒｉｃｈ側運転からクランプするのとでは、クランプ位
置に偏差を生ずることがあるので、エンジン制御システ
ムや運転領域により、考慮する必要がある。

【００１８】図６は、図５とは違い、α０（平均値）　
またはαに、ランダムな周波数を持つステップ状波形を
空燃比フィードバック係数に入力し、その結果、空燃比
センサ出力応答波形を得、それらの相関とり空燃比セン
サの劣化判定を行う例を示した図である。

【００１９】図９は、本発明の一実施例についてのフロ
ーチャートを示した図である。まず、空燃比センサ活性
化か否かの判定を行う。活性化でない場合は終了する。 活性化している場合は、空燃比クローズドループ制御中
か否かの判定を行う。クローズドループ制御中でなけれ
ば、終了する。クローズドループ制御中ならば、定常運
転領域であるか否かの判定に移る。定常運転領域か否か
の判定は、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ　，エンジン回転
数，スロットル開度等のエンジン制御パラメータの変化
量または、大きさで行う。定常運転状態でなければ、終
了する。定常運転ならば、以下前述の図１から図８の説
明に従って、空燃比センサの劣化診断を行っていく。

【００２０】図１０は、図９で説明した本発明の一実施
例についてのフローチャートにおいて、理論空燃比を与
えるフィードバック係数の求め方のもう一つの方法での
実施例を示したもので、図３の説明に従う。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、空燃比センサの劣化診
断を正確に行なうことができるので以下に記載されるよ
うな効果を奏する。

【００２２】空燃比センサの劣化を診断することにより
、劣化センサの交換を、メーカ，ユーザ等に促し、排気
ガス清浄効果が高められ、環境問題を克服できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施例の全体概念図である。

【図２】フィードバック係数αの平均値の演算を説明し
た図である。

【図３】平均値αの補正演算を説明した図である。

【図４】平均値αの補正演算を説明した図である。

【図５】空燃比センサ出力応答を得るための空燃比フィ
ードバック係数の操作例を説明した図である。

【図６】空燃比センサ出力応答を得るための空燃比フィ
ードバック係数の操作例を説明した図である。

【図７】空燃比センサ出力応答を説明した図である。

【図８】空燃比センサ出力応答の劣化判定方法を示した
一実施例を説明した図である。

【図９】本発明の一実施例を説明したフローチャートを
示した図である。

【図１０】本発明の一実施例を説明したフローチャート
を示した図である。

【符号の説明】

１…エンジン本体、２…吸気通路、３…エアフローセン
サ、４…スロットルバルブ、５…水温センサ、６…排気
通路、７…空燃比センサ、８…インジェクタ、９…配電
装置、１０…コントロールユニット、１１…アイドルス
ピードコントロールバルブ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の排気系路に配設された少なくと
   も１つの空燃比検出手段、前記空燃比検出値を基に空燃
   比を変更する手段、前記空燃比を変更することにより、
   空燃比フィードバック制御を行う手段、エンジン運転状
   態を示すパラメータを検出する手段、とを有する内燃機
   関において、空燃比のフィードバック係数より、理論空
   燃比を与えるフィードバック係数値を求める手段を有す
   ることを特徴とする空燃比センサ劣化診断装置。
2. 【請求項２】定常運転状態を判断し、理論空燃比の近傍
   で、空燃比フィードバック係数を変化させて、その時の
   空燃比センサ出力応答特性により空燃比センサの劣化診
   断を行うことを特徴とする請求項１記載の空燃比センサ
   劣化診断装置。
3. 【請求項３】空燃比フィードバック係数をランダム信号
   に基づいて、理論空燃比の近傍で変化させ、その時の空
   燃比センサ応答波形との相関をみることで、空燃比セン
   サの劣化診断を行うことを特徴とする請求項１記載の空
   燃比センサ劣化診断装置。
4. 【請求項４】請求項２又は３において、空燃比センサ劣
   化と診断した場合、報知手段をもって、運転者又は、整
   備者に異常を報知することを特徴とする空燃比センサ劣
   化診断装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の理論空燃比を与えるフィー
   ドバック係数値は、フィードバック係数のピーク値を複
   数個サンプリングを行い、その平均値を求めることによ
   り決定することを特徴とする空燃比センサ劣化診断装置
   。
6. 【請求項６】請求項５記載のフィードバック係数のピー
   ク値の平均値計算の際、平均値計算において、平均値よ
   り値が大きくかけはなれたピーク値は、計算に含めない
   ことで、より正確な理論空燃比を与えるフィードバック
   係数値を求めることを特徴とする空燃比センサの劣化診
   断装置。
7. 【請求項７】請求項５記載のフィードバック係数ピーク
   複数個サンプリング値の平均値計算は、複数個サンプリ
   ング値の最大値と最小値の比較を行い、その差が所定の
   値より大きな値であれば、順次にサンプリングを移動し
   て、複数個サンプリング値の最大値と最小値との比較を
   逐次行い、差が所定の値以内であれば所定の時間以内に
   複数個サンプリング値の平均値計算を行うことを特徴と
   する空燃比センサの劣化診断装置。
8. 【請求項８】請求項７記載のサンプリングの順次移動及
   び平均値計算により、フィードバック係数の大きく変化
   する最中における複数個フィードバック係数ピーク値サ
   ンプリングによる理論空燃比を与えるフィードバック係
   数値を求める計算値の誤差を所定の値以下にするととも
   に、最大値と最小値の逐次比較をすることで、フィード
   バック係数の大きな変化が安定次第、理論空燃比を与え
   るフィードバック係数値を所定の時間以内に求めること
   を特徴とする空燃比センサの劣化診断装置。