JPH10141122A - エンジンにおける酸素センサの劣化診断装置 - Google Patents

エンジンにおける酸素センサの劣化診断装置

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JPH10141122A
JPH10141122A JP8300386A JP30038696A JPH10141122A JP H10141122 A JPH10141122 A JP H10141122A JP 8300386 A JP8300386 A JP 8300386A JP 30038696 A JP30038696 A JP 30038696A JP H10141122 A JPH10141122 A JP H10141122A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ヒータを備えた酸素センサの劣化診断を、活性
状態の的確な判断の下に高頻度に実行させる。 【解決手段】予め設定された診断領域内であり（Ｓ
１）、かつ、ヒータへの通電を開始してからの経過時間
が所定のディレー時間以上になっているときに（Ｓ
４）、酸素センサの劣化診断を実行する（Ｓ５）。前記
ディレー時間は、ヒータへの通電を開始した時点におい
てエンジンが冷機状態であるか完暖状態であるかによっ
て異なる時間としてセットし、更に、完暖状態のときに
は、エンジン負荷とエンジン回転速度によって異なる時
間にセットする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンにおける酸
素センサの劣化診断装置に関し、詳しくは、ヒータを備
えた酸素センサにおいて、活性状態で劣化診断を行わせ
るための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、エンジンの燃焼混合気の空燃
比と密接な関係にある排気中の酸素濃度を酸素センサに
よって検出し、該酸素センサからの検出信号に基づいて
検出される実際の空燃比を目標空燃比に近づけるよう
に、エンジンへの燃料供給量を補正する空燃比フィード
バック制御が知られている。
【０００３】また、前記空燃比フィードバック制御が行
われているときの酸素センサの検出信号の周波数に基づ
き、酸素センサの応答劣化を診断する方法が知られてい
る（特開昭６１−１９２８３２号公報等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記酸素セ
ンサにセンサ素子を加熱するためのヒータが備えられる
場合には、エンジンの始動時に前記ヒータへの通電を開
始してから飽和温度に達するまでの加熱途中において
は、センサが非活性状態であるために応答劣化を精度良
く診断できない。このため、ヒータへの通電開始から所
定時間が経過してから劣化診断を行わせる構成としてい
た。
【０００５】しかしながら、前記ヒータへの通電が、例
えば排気温度の高い高回転領域や高負荷領域において遮
断される構成の場合（図５参照）、通電が遮断される領
域から通電が行われる診断領域へ移行した場合にも、始
動時と同じ通電時間の経過（ディレイ時間）を待って劣
化診断を行うことになっていた。従って、酸素センサの
温度が十分に高く活性していて診断可能でありながら、
冷機時と同様に設定されるディレイ時間により、診断領
域に入っても前記ディレイ時間の経過が診断の条件とさ
れるため、前記ディレイ時間の経過を待っている間に診
断領域から外れ、劣化診断の機会が失われてしまうこと
があった。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、ヒータを備えた酸素センサの劣化診断において、
診断条件として不当な通電時間の要求がなされて診断頻
度が低くなることを回避できるようにすることを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明は、エンジンの排気通路に設けられて排気中の酸素
濃度に感応して出力が変化するセンサであって、センサ
素子を加熱するためのヒータが付設された酸素センサの
劣化診断装置であって、図１に示すように構成される。
【０００８】図１において、劣化診断手段は、前記ヒー
タへの通電開始後の経過時間が所定のディレー時間以上
になっていることを条件として、前記酸素センサの劣化
診断を行う。一方、冷機・完暖判別手段は、エンジンの
温度状態を冷機状態と完暖状態とのいずれかに判別す
る。
【０００９】そして、冷機時用ディレー時間設定手段
は、冷機・完暖判別手段によりエンジンの冷機状態が判
別されたときに、前記劣化診断手段におけるディレー時
間として、予め冷機状態に適合して設定されたディレー
時間をセットする。また、完暖時用ディレー時間設定手
段は、冷機・完暖判別手段によりエンジンの完暖状態が
判別されたときに、前記劣化診断手段におけるディレー
時間として、予め完暖状態に適合して設定されたディレ
ー時間をセットする。
【００１０】かかる構成によると、酸素センサのヒータ
への通電が開始されてから所定のディレー時間が経過す
るまでは劣化診断が行われないが、前記ディレー時間と
して、冷機状態と完暖状態とで異なる時間が設定され
る。請求項２記載の発明では、前記完暖時用ディレー時
間設定手段が、エンジン負荷とエンジン回転速度とによ
って複数に区分される運転領域毎に前記劣化診断手段に
おけるディレー時間を記憶したマップを備え、該マップ
を参照して前記劣化診断手段におけるディレー時間をセ
ットする構成とした。
【００１１】かかる構成によると、完暖状態（暖機の終
了状態）では、エンジン負荷とエンジン回転速度とによ
って異なるディレー時間が設定される。
【００１２】
【発明の効果】請求項１記載の発明によると、エンジン
が冷機状態であるか完暖状態であるかによって、酸素セ
ンサの劣化診断におけるヒータ通電時間の条件を異なら
せるようにしたので、酸素センサの温度が十分に高い条
件下で、不要に通電時間の経過を待って劣化診断が行わ
れることを回避でき、以て、劣化診断の頻度を増大させ
ることができるという効果がある。
【００１３】請求項２記載の発明によると、エンジン負
荷とエンジン回転速度による酸素センサの温度の違いに
対応して、適切なヒータ通電時間が経過してから劣化診
断を行わせることができるという効果がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図２は、実施の形態におけるエンジンのシステム
構成を示す図であり、図示しない車両に搭載されたエン
ジン１には、エアクリーナ２から吸気ダクト３，スロッ
トル弁４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入さ
れる。
【００１５】吸気マニホールド５のブランチ部には各気
筒毎に燃料噴射弁６が設けられている。前記燃料噴射弁
６は、ソレノイドに通電されて開弁し、通電停止されて
閉弁する電磁式燃料噴射弁であって、後述するコントロ
ールユニット12からの噴射パルス信号により通電されて
開弁し、図示しない燃料ポンプから圧送されプレッシャ
レギュレータにより所定の圧力に調整された燃料を吸気
マニホールド５内に噴射供給する。
【００１６】尚、前記燃料噴射弁６は燃焼室内に直接に
燃料を噴射する構成のものであっても良い。エンジン１
の燃焼室にはそれぞれ点火栓７が設けられていて、これ
により火花点火して混合気を着火燃焼させる。そして、
エンジン１からは、排気マニホールド８，排気ダクト
９，触媒10及びマフラー11を介して排気が排出される。
【００１７】コントロールユニット12は、ＣＰＵ，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスを
含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種の
センサから入力した検出信号に基づいて燃料噴射量Ｔｉ
を演算し、該燃料噴射量Ｔｉに基づいて燃料噴射弁６を
間欠的に開駆動する。前記各種のセンサとしては、エン
ジン１の吸入空気量Ｑに応じた検出信号を出力するエア
フローメータ13、エンジン１の回転信号を出力するクラ
ンク角センサ14、エンジン１のウォータジャケット内の
冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ15などが設けられ
ている。
【００１８】更に、前記触媒10の上流側となる排気マニ
ホールド８の集合部に酸素センサ16が設けられている。
前記酸素センサ16は、燃焼混合気の空燃比と密接な関係
にある排気中の酸素濃度に感応して出力値が変化する公
知のセンサであり、本実施の形態においては、センサ素
子を加熱するためのヒータが付設されている。前記ヒー
タはエンジンの始動時に通電開始される一方、所定の高
回転領域及び高負荷領域においては、通電遮断されるよ
うになっている（図５参照）。
【００１９】また、エンジン１が搭載された車両の走行
速度（車速）ＶＳＰを検出する車速センサ17が設けられ
ている。ここにおいて、コントロールユニット12に内蔵
されたマイクロコンピュータのＣＰＵは、吸入空気量Ｑ
及びエンジン回転速度Ｎｅに基づいて基本燃料噴射量Ｔ
ｐを演算すると共に、所定のフィードバック制御条件が
成立しているときに、前記酸素センサ16の出力が目標空
燃比に相当する値に近づくように、前記基本燃料噴射量
Ｔｐを補正するための空燃比フィードバック補正係数α
を設定し、前記基本燃料噴射量Ｔｐを前記空燃比フィー
ドバック補正係数αで補正して最終的な燃料噴射量Ｔｉ
を演算する。
【００２０】また、コントロールユニット12は、前記空
燃比フィードバック制御中における前記酸素センサ16の
検出信号の周波数に基づいて酸素センサ16の劣化診断を
行うよう構成されており（劣化診断手段）、図３及び図
４のフローチャートに前記劣化診断の様子を示す。図３
において、まず、ステップ１（図中ではＳ１と記してあ
る。以下同様）では、現在の運転条件が予め設定されて
いる診断領域内であるか否かを判別する。前記診断領域
は、エンジン負荷を代表する基本燃料噴射量Ｔｐ及びエ
ンジン回転速度Ｎｅがそれぞれ所定範囲内の領域として
予め設定されており、かつ、前記診断領域は前記酸素セ
ンサ16のヒータへの通電が行われる領域内に設定されて
いる（図５参照）。
【００２１】尚、前記ステップ１における診断領域の判
定に、車速ＶＳＰの条件を加えても良い。診断領域内で
あるときには、ステップ２へ進み、後述する図４のフロ
ーチャートで設定されるディレー時間ｔｄを読み込み、
次のステップ３では、やはり後述する図４のフローチャ
ートでカウントアップされるタイマーの値を読み込む。
【００２２】前記タイマーは、酸素センサ16のヒータへ
の通電開始からの経過時間を示すものであり、ステップ
４では、前記タイマーの値と前記ディレー時間ｔｄとを
比較することで、酸素センサ16のヒータへの通電開始か
らの経過時間が、前記ディレー時間以上になっているか
否かを判別する。そして、酸素センサ16のヒータへの通
電開始からの経過時間が、前記ディレー時間以上になっ
ているとき、即ち、酸素センサ16の活性状態が見込まれ
るときには、ステップ５へ進み、酸素センサ16の検出信
号の周波数と、エンジン負荷，エンジン回転速度に応じ
た基準周波数とを比較することで、酸素センサ16におけ
る応答劣化の有無を診断する（劣化診断手段）。
【００２３】但し、応答劣化の診断方法を上記のものに
限定するものではない。図４のフローチャートでは、ま
ず、ステップ11で酸素センサ16のヒータに対する通電の
有無を判別し、ヒータへの通電が遮断されているときに
は、ステップ12へ進んでタイマーをゼロリセットし、次
のステップ13では、フラグに０をセットする。
【００２４】一方、ステップ11でヒータへの通電が行わ
れていると判別されたときには、ステップ14へ進み、前
記フラグの判別を行う。ステップ14でフラグに０がセッ
トされていると判別されたときには、ヒータへの通電開
始時点であり、このときには、ステップ15へ進んで、そ
のときに水温センサ15で検出されている冷却水温度Ｔｗ
と予め設定された基準温度Ｔｗｓとを比較することで、
エンジン１が冷機状態であるか完暖状態であるかを判別
する（冷機・完暖判別手段）。
【００２５】ステップ15で、冷却水温度Ｔｗが基準温度
Ｔｗｓ以下であって、エンジンが冷機状態であると判別
されたときには、ステップ16へ進み、予め冷機状態に適
合させて設定・記憶させておいたディレー時間ｔａを、
前記ステップ４における診断条件の判定に用いるディレ
ー時間ｔｄにセットする（冷機時用ディレー時間設定手
段）。
【００２６】また、ステップ15で、冷却水温度Ｔｗが基
準温度Ｔｗｓを越えていて、エンジンが完暖状態である
と判別されたときには、ステップ17へ進み、予めエンジ
ン負荷を代表する基本燃料噴射量Ｔｐとエンジン回転速
度Ｎｅとによって複数に区分される運転領域毎に完暖状
態に適合させた設定・記憶させておいたディレー時間ｔ
ｂを、前記ステップ４における診断条件の判定に用いる
ディレー時間ｔｄにセットする（完暖時用ディレー時間
設定手段）。
【００２７】冷機始動時にヒータへの通電を開始したと
きには、ヒータへの通電を開始してから比較的長い時間
が経過しないと酸素センサ16が活性温度に達しないが、
完暖状態になっていれば、一旦ヒータへの通電が遮断さ
れても比較的短い時間で活性温度に達することになり、
かつ、活性温度に達する時間は、そのときの運転条件に
よって異なる。そこで、まず、エンジンが冷機状態であ
るか完暖状態であるかによって前記ディレー時間ｔｄを
異ならせる一方、同じ完暖状態であってもそのときのエ
ンジン負荷，エンジン回転速度によって前記ディレー時
間ｔｄを変化させる構成とした。
【００２８】かかる構成とすれば、暖機終了後に一時的
にヒータへの通電が遮断されたときに、冷機始動時と同
様な不要に長いディレー時間の経過を待って劣化診断が
行われることを回避でき、診断の機会を増大させること
ができる。ステップ16又はステップ17でディレー時間ｔ
ｄの設定を行うと、ステップ18では、前記フラグに１を
セットする。そして、継続的にヒータへの通電が行われ
る場合には、次回からはステップ14からステップ19へ進
んでタイマーをカウントアップさせることで、ヒータへ
の通電開始からの経過時間がタイマーによって計測され
るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載の発明にかかる劣化診断装置の基
本構成図。
【図２】実施の形態におけるエンジンのシステム構成
図。
【図３】実施の形態における酸素センサの劣化診断の様
子を示すフローチャート。
【図４】実施の形態におけるヒータ通電時間の計測及び
ディレー時間の設定の様子を示すフローチャート。
【図５】実施の形態におけるヒータ通電領域及び診断領
域を示す図。
【符号の説明】
１ エンジン 12 コントロールユニット 13 エアーフローメータ 14 クランク角センサ 16 酸素センサ 17 車速センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｚ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンの排気通路に設けられて排気中の
    酸素濃度に感応して出力が変化するセンサであって、セ
    ンサ素子を加熱するためのヒータが付設された酸素セン
    サの劣化診断装置であって、 前記ヒータへの通電開始後の経過時間が所定のディレー
    時間以上になっていることを条件として、前記酸素セン
    サの劣化診断を行う劣化診断手段と、 エンジンの温度状態を冷機状態と完暖状態とのいずれか
    に判別する冷機・完暖判別手段と、 該冷機・完暖判別手段によりエンジンの冷機状態が判別
    されたときに、前記劣化診断手段におけるディレー時間
    として、予め冷機状態に適合して設定されたディレー時
    間をセットする冷機時用ディレー時間設定手段と、 前記冷機・完暖判別手段によりエンジンの完暖状態が判
    別されたときに、前記劣化診断手段におけるディレー時
    間として、予め完暖状態に適合して設定されたディレー
    時間をセットする完暖時用ディレー時間設定手段と、 を含んで構成されたことを特徴とするエンジンにおける
    酸素センサの劣化診断装置。
  2. 【請求項２】前記完暖時用ディレー時間設定手段が、エ
    ンジン負荷とエンジン回転速度とによって複数に区分さ
    れる運転領域毎に前記劣化診断手段におけるディレー時
    間を記憶したマップを備え、該マップを参照して前記劣
    化診断手段におけるディレー時間をセットすることを特
    徴とする請求項１記載のエンジンにおける酸素センサの
    劣化診断装置。
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