JPH10331700A - 排気ガスセンサの診断方法及び装置 - Google Patents

排気ガスセンサの診断方法及び装置

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JPH10331700A
JPH10331700A JP10145623A JP14562398A JPH10331700A JP H10331700 A JPH10331700 A JP H10331700A JP 10145623 A JP10145623 A JP 10145623A JP 14562398 A JP14562398 A JP 14562398A JP H10331700 A JPH10331700 A JP H10331700A
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JP
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exhaust gas
gas sensor
sensor
signal
diagnosing
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JP10145623A
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Eberhard Schnaibel
エーバーハルト・シュナイベル
Lothar Raff
ロター・ラフ
Claus-Peter Pflieger
クラオス−ペーター・プフリーガー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 劣化した排気ガスセンサを確実に検出可能に
する。 【解決手段】 排気ガス成分を感知する排気ガスセンサ
５が内燃機関の排気ガス２内で触媒３の後方に配置され
る。排気ガスセンサが少なくとも１つの排気ガス成分の
濃度の変化に応答する変化速度が判定基準として使用さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
ス経路内で触媒の後方に配置された排気ガスセンサの診
断に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】触媒の後方に配置された排気ガスセンサ
は実質的に２つの目的を有している。触媒の後方に配置
された排気ガスセンサは実質的に触媒の手前に配置され
た排気ガスセンサの信号に基づいてλ制御を補足するた
めに使用される。更に、触媒の後方に配置されたセンサ
は触媒の変換能力のモニタリングを可能にする。両方の
機能がドイツ特許公開第３５００５９４号に記載されて
いる。
【０００３】触媒のモニタリングの結果が触媒の後方の
排気ガスセンサの劣化状態により影響を受けることは明
らかである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この背景から、劣化し
た排気ガスセンサを確実に検出可能な、後方排気ガスセ
ンサに対する診断方法を提供することが本発明の課題で
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、内燃機関の
排気ガス内で触媒の後方に配置され且つ少なくとも１つ
の排気ガス成分を感知する排気ガスセンサの診断方法に
おいて、前記排気ガスセンサが少なくとも１つの排気ガ
ス成分の濃度の変化に応答する変化速度が判定基準とし
て使用されることを特徴とする本発明の排気ガスセンサ
の診断方法により解決される。
【０００６】また、上記課題は、内燃機関の排気ガス内
で触媒の後方に配置された排気ガスセンサの診断装置に
おいて、前記内燃機関への燃料供給を制御する手段と、
燃料供給の遮断又は再投入とを組み合わせてセンサ信号
勾配を測定し且つ評価する手段と、前記排気ガスセンサ
のエラーを表示し又は記憶しあるいはこれら双方を行う
手段とを備え、前記行う手段が、極めて平らに経過する
勾配をエラーとして表示又は記憶する本発明の排気ガス
センサの診断装置により解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図面により詳細に
説明する。
【０００８】図１において参照番号１は内燃機関を示
す。参照番号２は内燃機関の排気系統を示し、該排気系
統は触媒３及び触媒の前後に配置された排気ガスセンサ
４ないし５を備えている。両方のセンサの信号は制御装
置６に供給され、該制御装置６は、これらの信号及びそ
の他の信号から負荷及び回転速度のような機関のその他
の運転パラメータを介して例えば機関の混合物形成及び
点火を制御するための信号を形成する。エラーランプ７
は、機関又は機関の排気ガス洗浄要素の排気ガス関連の
エラー機能を表示及び／又は記憶する手段を示す。触媒
の手前に配置されたセンサ４は燃料／空気混合物の組成
に関する迅速情報を提供する。従って、センサ４の信号
は制御の目的のために通常目標値と比較される。後方セ
ンサ５は、機関からかなり離れ且つ中間に触媒が存在し
ているので混合物の変化に遅れて応答するが、より正確
な情報を提供する。従って、後方センサの信号は、特に
前方センサの信号に対する目標値の調節による混合物制
御のガイドのために使用される。ガイド機能に基づき、
制御された運転においては、量論比に対して酸素がやや
リーンな排気ガスに対応して触媒の後方に配置されたセ
ンサに対し約６００ｍＶのセンサ信号レベルが設定され
る。これは図２の左側半分に示されている。機関への燃
料供給を遮断して惰行運転に移行した後、強制的に排気
ガス内の酸素成分が上昇する。触媒の酸素蓄積能力によ
り規定されるある遅れＴＶを有して、触媒の後方に配置
されたセンサは酸素含有量の上昇に応答してセンサ信号
レベルを低下させる。これが３つの異なるセンサに対し
て図２の右側半分に示されている。線３及び４内の段は
燃料を遮断した惰行運転の開始を示している。この時点
以降、触媒の手前の排気ガス内においては酸素が過剰と
なっている。この過剰酸素はまず触媒により受け取られ
るので、この酸素過剰はｄｅｌｔａ ｔ ｋａｔの時間
内には後方センサの信号内にはまだ示されていない。こ
の時間長さは触媒の関数であり、従って３つの異なる後
方センサに対しては同じである。後方センサの酸素含有
量の上昇に対するその後の応答は個々のセンサごとに異
なってくる。線２．１の急な低下は新しい状態のセンサ
を特徴づけ、一方、信号２．２及び２．３のやや平らな
信号線図は既に劣化したセンサに対して典型的である。
【０００９】これらの異なる信号線図から、触媒の変換
能力のモニタリングにおいてエラーを推定することがで
きる。変換能力のモニタリングは酸素を受け取り且つ排
出するのに十分に活性がある触媒の能力に基づいてい
る。制御により周期的に変動する触媒の手前の排気ガス
内の酸素含有量は触媒によりある程度平均化される。言
い換えると、排気ガス内の酸素含有量に関しては、機能
能力を有する触媒は低域通過フィルタ特性を示してい
る。機能能力を有する触媒の後方においては酸素含有量
内の制御変動は更に著しく減衰された形で現れてくる。
既知の変換モニタリングにおいては、触媒の前後の排気
ガスセンサの信号振幅の商が、排気ガス内の酸素含有量
の変動の減衰に対する尺度として使用される。
【００１０】この商が所定のしきい値を超えた場合、こ
れは触媒の酸素蓄積能力の不足を示し、この酸素蓄積能
力の不足は既知のように変換能力の低下を伴っている。
この場合、触媒は法律上の要求をもはや満たしてはいな
いが、ある種の触媒は劣化はしているが機能性を有して
いると判断されることは明らかである。
【００１１】これは、触媒の後方に配置された劣化した
排気ガスセンサのこのような特性によるものと説明する
ことができる。劣化しているセンサの時間遅れが信号レ
ベルにおける切り換えを遅らせる。このような遅れは触
媒の酸素蓄積能力によっても生じる。酸素蓄積能力が大
きければ大きいほどこのような遅れは大きくなる。従っ
て、センサ信号の時間遅れの劣化に伴う増大は測定技術
上において触媒のより大きな酸素蓄積能力として作用す
ることがある。従って、劣化したセンサにより触媒が検
査されたとき、劣化した触媒がまだ良好であると判断さ
れることがある。
【００１２】従って、本発明により排気ガスセンサの診
断のためにセンサ信号の異なる勾配ないし異なる変化速
度が使用される。本発明の第１の実施形態は、惰行運転
における上部電圧しきい値（ＳＷＯ）と下部電圧しきい
値（ＳＷＵ）との間の後方センサの信号における下降時
間の評価を考慮に入れる。図２から明らかなように、勾
配ないし変化速度に反比例するこの下降時間は新しいセ
ンサ（信号２．１）に対しては比較的小さく、劣化した
センサ（２．２、２．３）に対しては比較的大きい。そ
れに応じて、この実施形態による排気ガスセンサは、測
定された下降時間が所定のしきい値を超えたときにエラ
ーを有していると判定される。従って、この方法はある
程度（ＳＷＯ−ＳＷＵ）／下降時間として形成された差
の商の評価に対応する。
【００１３】この方法の推定の信頼度は、勾配の反復測
定及び平均化により増大され、この場合、勾配平均値又
は平均化された下降時間が判定基準として使用されるこ
とは好ましい。
【００１４】第２の実施形態はそれに続く統計的評価と
組み合わせてより多数の差の商を形成している。より多
数の量は、例えばセンサ信号走査の時間ラスタ内でそれ
ぞれ２つの相前後するセンサ信号値の差を形成し且つそ
れらの測定の時間間隔により割算されることから得られ
る。走査周期は通常ミリ秒の大きさである。このように
形成された多数の量から続いて特性値例えばセンサ信号
勾配の最大値、平均値又は中央値が決定され且つ判定基
準としてしきい値との比較が行われる。この場合、しき
い値は、まだ良好なセンサからの勾配値がしきい値の上
方に存在するように決定されなければならない。差の商
の値は、センサ信号レベルの切換範囲内、即ち上部限界
値と下部限界値との間に形成されることが有利である。
燃料を遮断した惰行運転過程の開始時にセンサ信号レベ
ル低下を評価する代わりに、燃料供給を再投入したとき
のセンサ信号レベルの上昇を評価してもよい。この場合
においても、センサ信号レベルの切換の極めて平らな線
図がエラー基準として使用されることがあることは重要
である。
【００１５】エラーの発生は例えばエラーランプ７の点
灯により表示してもよい。
【００１６】第１の実施形態の利点は簡単なソフトウェ
ア技術で実行可能であることである。第２の実施形態の
利点として、より改善された解像度が得られ、即ちまだ
良好なセンサと既に劣化したセンサとが第２の方法によ
り更に確実に区別される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の技術的周辺のブロック回路図である。
【図２】触媒の後方に配置された劣化程度の異なる排気
ガスセンサの信号線図である。
【符号の説明】 １ 内燃機関 ２ 排気系統 ３ 触媒 ４ 前方排気ガスセンサ ５ 後方排気ガスセンサ ６ 制御装置 ７ エラーランプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロター・ラフ ドイツ連邦共和国 71686 レムゼック, ヴンネンシュタインシュトラーセ 24 (72)発明者 クラオス−ペーター・プフリーガー ドイツ連邦共和国 71665 ヴァイヒンゲ ン，イム・タイクトロク ６

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気ガス内で触媒の後方に配
    置され且つ少なくとも１つの排気ガス成分を感知する排
    気ガスセンサの診断方法において、 前記排気ガスセンサが少なくとも１つの排気ガス成分の
    濃度の変化に応答する変化速度が判定基準として使用さ
    れることを特徴とする排気ガスセンサの診断方法。
  2. 【請求項２】 排気ガスセンサとしてネルンスト特性を
    有する酸素感知センサが使用されることを特徴とする請
    求項１記載の排気ガスセンサの診断方法。
  3. 【請求項３】 排気ガス内の酸素含有量の変化に対する
    前記排気ガスセンサの応答が燃料供給が遮断された惰行
    運転過程の開始後に評価されることを特徴とする請求項
    ２記載の排気ガスセンサの診断方法。
  4. 【請求項４】 ネルンスト特性を有するセンサにおいて
    惰行運転中に発生するセンサ信号レベルの切換の勾配が
    評価されることを特徴とする請求項３記載の排気ガスセ
    ンサの診断方法。
  5. 【請求項５】 上部限界値と下部限界値との間のセンサ
    信号の勾配が測定されることを特徴とする請求項４記載
    の排気ガスセンサの診断方法。
  6. 【請求項６】 勾配が、前記限界値の差と限界値間を経
    過するのに必要な時間間隔との商として形成されること
    を特徴とする請求項５記載の排気ガスセンサの診断方
    法。
  7. 【請求項７】 反復して測定された勾配又は下降時間の
    平均値が判定基準として使用されることを特徴とする請
    求項５又は６記載の排気ガスセンサの診断方法。
  8. 【請求項８】 第１及び第２の設定値の間を経過する間
    に存在する時間間隔内にセンサ信号が反復して走査さ
    れ、 信号差の走査時間間隔に対する商が反復して形成され、 このように形成された差の商の値から統計的評価により
    勾配値が判定基準として得られる、 ことを特徴とする請求項５記載の排気ガスセンサの診断
    方法。
  9. 【請求項９】 差の商の最小値、最大値、平均値又は中
    央値が判定基準として使用されることを特徴とする請求
    項８記載の排気ガスセンサの診断方法。
  10. 【請求項１０】 内燃機関の排気ガス内で触媒の後方に
    配置された排気ガスセンサの診断装置において、 前記内燃機関への燃料供給を制御する手段と、 燃料供給の遮断又は再投入とを組み合わせてセンサ信号
    勾配を測定し且つ評価する手段と、 前記排気ガスセンサのエラーを表示し又は記憶しあるい
    はこれら双方を行う手段とを備え、 前記行う手段が、極めて平らに経過する勾配をエラーと
    して表示又は記憶する排気ガスセンサの診断装置。
JP10145623A 1997-05-28 1998-05-27 排気ガスセンサの診断方法及び装置 Pending JPH10331700A (ja)

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