JPS62170749A - 空燃比制御装置の故障検知方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃エンジンの排ガス中の酸素濃度検出器の出
力信号に基づいてエンジンへの二次空気量を調整する比
例制御弁を制御する内燃エンジンの空燃比制御装置の故
障検知方法に関する。

（従来技術及びその問題点） 内燃エンジンの排気系に設けられた酸素濃度検出器の出
力信号に基づいて、エンジンに供給される空気供給通路
に設けられ弁開度が供給電流の大きさに比例する二次空
気量調整用比例制御弁を制御する内燃エンジンの空燃比
制御装置は例えば特開昭５５−１１９９４１号により公
知である。

かかる従来の空燃比制御装置に依れば、所定電圧を供給
する電源とアース間に前記比例制御弁のソレノイド及び
駆動トランジスタを直列接続して成る直列回路を設け、
前記比例制御弁の弁開度、従ってエンジンに供給される
二次空気量は前記駆動トランジスタのデユーティ制御に
より制御される前記ソレノイドへの供給電流量に比例す
るように構成されている。

しかるに、前記駆動トランジスタの内部が短絡するか又
は該駆動トランジスタと前記ソレノイド間のハーネスが
噛み込み等によりアース側に短絡した場合には前記ソレ
ノイドは付勢状態に保持される、即ち実質的に１００％
のデユーティ比で付勢されるため比例制御弁が最大開度
に開放されてしまい、その結果大容量の二次空気がエン
ジンに供給されて混合気の空燃比が過度に希薄（オーバ
ーリーン）となりエンジンの燃焼状態の悪化を招く。

（発明の目的） 本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので
、内燃エンジンへの二次空気量を制御する比例制御弁を
用いた空燃比制御装置の故障を正確に検知し、かかる故
障時に生ずる混合気の空燃比のオーバーリーン化による
エンジンの燃焼状態の悪化を未然に防止するようにした
空燃比制御装置の故障検知方法を提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明に依れば、内燃エンジ
ンの排気系に設けられた酸素濃度検出器の出力信号に基
づいて、エンジンに供給される空気供給通路に設けられ
弁開度が供給電流の大きさに比例する比例制御弁を制御
する内燃エンジンの空燃比制御装置の故障検知方法にお
いて、所定電圧を供給する電源とアース間に、第１のト
ランジスタ、前記比例制御弁、及び第２のトランジスタ
をこの順序で直列接続して成り前記第１及び第２のトラ
ンジスタが共に導通状態にあるとき前記比例制御弁が付
勢されるようにされた直列回路を設け、前記第１のトラ
ンジスタを導通状態にすると同時に第２のトランジスタ
を非導通状態にして前記比例制御弁と第２のトランジス
タとの接続点の電圧値を検出し、該検出電圧値が所定値
以下のとき前記直列回路の前記比例制御弁より前記アー
ス側の部分に故障が発生したと判別することを特徴とす
る内燃エンジンの空燃比制御装置の故障検知方法が提供
される。

（発明の実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の方法を実施する空燃比制御装置を組み
込んだキャブレタ式内燃エンジンを示す全体構成図であ
る。

第１図において、符号５は例えば４気筒の内燃エンジン
であり、このエンジン５の吸気管４には大気吸入口１、
エアクリーナ２及びベンチュリ７を備える周知のキャブ
レタ３が設けである。吸気管４のベンチュリ７下流側に
はスロットル弁６が設けである。また、符号８は二次空
気供給通路であり、この二次空気供給通路８は一端がベ
ンチュリ７の上流側のエアクリーナ２に、他端が吸気管
４のスロットル弁６下流側に夫々連通し、その途中には
比例制御弁としてのりニアソレノイド型電磁弁９が介設
されている。電磁弁９のソレノイド９ａは制御回路（以
下ｒＥｃＵＪと云う）２０に接続されている。ソレノイ
ド９ａがＥＣＵ２０により付勢制御されることにより電
磁弁９は供給される電流量に比例して二次空気供給量を
制御するようになっている。一方、吸気管４のスロット
ル弁６下流側には絶対圧（ＰＢ）センサ１０が設けてあ
り、この絶対圧センサ１０により検出された絶対圧信号
はＥＣＵ２０に送られる。

エンジン本体５にはエンジン水温（Ｔｗ）センサ１２が
設けられ、このセンサ１２はサーミスタ等からなり、冷
却水が充満したエンジン気筒周壁内に装着されて、その
検出水温信号をＥＣＵ２０に供給する。

エンジン回転数センサ（以下ｒＮｅセンサ」と云う）１
１がエンジン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、エンジン回転数信号即ちエンジ
ンのクランク軸の１８０゜回転毎に所定クランク角度位
置で発生するパルス信号を出力するものであり、このパ
ルス信号はＥＣＵ２０に送られる。

エンジン５の排気管１５には三元触媒３３が配置され排
気ガス中のＨＣ，ＣＯ，及びＮＯｘ成分の浄化作用を行
なう。この三元触媒３３の上流側には酸素濃度検出器と
しての０２センサ１４が排気管１５に装着され、このセ
ンサ１４は排気中の酸素濃度を検出し、その検出信号を
ＥＣＵ２０に供給する。

更にＥＣＵ２０にはハソテリ等から成る所定電圧の作動
電圧を供給する電源１６が接続されている。

ＥＣｔＪ２０は上述の各種センサからのエンジンパラメ
ータ信号等に基づいてエンジン運転状態を判別し、判別
したエンジン運転状態に応じて図示しない気化器からヘ
ンチュリ７に供給される燃料量を制御すると共に、０２
センサ１４の出力信号に応じて電磁弁９のデユーティ比
を変えることにより二次空気供給量を制御し、もって空
燃比を所要値に制御する。

第２図は第１図のＥＣＵ２０内部の回路構成を示ず図で
、Ｎｅセンサ１１からのエンジン回転数信号は波形整形
回路２４で波形整形された後、Ｍｅカウンタ２５に供給
される。Ｍｅカウンタ２５は、Ｎｅセンサ１１からの前
回所定位置信号の入力時から今回所定位置信号の入力時
までの時間間隔を計数するもので、その計数値Ｍｅはエ
ンジン回転数Ｎｅの逆数に比例する。Ｍｅカウンタ２５
はこの計数値Ｍｅをデーテハス３２を介して中央処理装
置（以下ｒｃＰＵｊと云う）２９に供給する。

絶対圧（Ｐ　Ｂ　）センサ１０、エンジン水温センサ１
２．０２センサ１４等の各種センサからの夫々の出力信
号はレヘル修正回路２１で所定電圧レヘルに修正された
後、マルチプレクサ２２により順次Ａ／Ｄコンバータ２
３に供給される。Ａ／Ｄコンハーク２３は前述の各セン
サからの出力信号を順次デジタル信号に変換して該デジ
タル信号をデータバス３２を介してＣＰＵ２９に供給す
る。

ＣＰＵ２９は、更に、データバス３２を介してリードオ
ンリメモリ　（以下ｒＲＯＭｊと云う）３０、ランダム
アクセスメモリ　（以下ｒＲＡＭｊと云う）３１及び駆
動回路２８ａ、２８ｂに接続されており、ＲＡＭ３１は
ＣＰＵ２９での演算結果等を一時的に記憶し、ＲＯＭ３
０はＣＰＵ２９で実行される後述する空燃比制御装置の
故障検出プログラム等を記憶している。

ＣＰＵ２９は、前述したように各種エンジンパラメータ
センサからの出力信号に応じてエンジンの運転状態を判
別し、判別したエンジン運転状態に応じて図示しない気
化器の燃料量制御弁に制御信号を供給すると共に、０２
センサ１４の出力信号に応じて電磁弁９のデユーティ比
を演算し、この演算値に応じたデユーティ比制御信号Ｉ
　０ＬＩＴをデータバス３２を介して電磁弁９制御用駆
動回路２８ｂに供給する。駆動回路２８ｂは前記制御信
号ｌ０ＵＴに応じたデユーティ比で電磁弁９を付勢させ
る駆動信号を該電磁弁９に供給する。更に、ＣＰＵ２９
は、詳細は後述するように、故障検知用駆動回路２８ａ
に後述するその内部の駆動トランジスタを選択的に付勢
又は消勢する故障検知用信号を送る。

第３図は電磁弁９の制御回路、即ち上記駆動回路２８　
ａ、　　２８　ｂと電磁弁９との結線を示す回路図であ
る。同図に示すように、所定電圧子Ｖｃｃを供給する電
源１６とアースとの間には、故障検知用駆動回路２８ａ
の第１のトランジスタＴｒ１、電磁弁９のソレノイド９
ａ、電磁弁９制御用駆動回路２８ｂの第２のトランジス
タＴｒ２、及び抵抗Ｒが直列に接続されている。具体的
には、故障検知用駆動回路２８ａの第１のトランジスＴ
ｒ１はエミッタが電源１６に、コレクタが電磁弁９のソ
レノイド９ａの一端に接続されたハーネス３１に、ベー
スがＣＰＵ２９の故障検知用信号出力端子２９ａに夫々
接続されている。一方、電磁弁９制御用駆動回路２８ｂ
の第２のトランジスタＴｒ２はコレクタがソｌ／ノイド
９ａの他端に接続されたハーネス３２に、エミッタが一
端が接地された抵抗Ｒの他端に、ベースが増幅器ＡＭＰ
の出力側に夫々接続されている。該増幅器ＡＭＰは非反
転入力端子がＣＰＵ２９のデユーティ比制御信号ＴＯＵ
Ｔ出力端子２９ｂに、反転入力端子が第２のトランジス
タＴｒ２のエミッタと抵抗Ｒとの接続点に夫々接続され
ている。更に、電磁弁９と第２のトラ−１０＝ ンジスタＴｒ２との接続点、即ち第２のトランジスタＴ
ｒ２のコレクタには故障検出ポイントＡが設けられ、該
ポイントＡはＣＰＵ２９の故障検知信号入力端子２９ｃ
に接続されている。

上述した構成において、前述した通常の二次空気量制御
時はＣＰＵ２９は故障検知用駆動回路２８ａの第１のト
ランジスタＴｒ１に低レベルの信号を供給してこれを導
通状態に保持すると同時に電磁弁９制御用駆動回路２８
ｂの第２のトランジスタＴｒ２に０２センサ１４の出力
信号に応じて演算されたデユーティ比制御信号Ｔ　０Ｌ
ＪＴを供給して該信号のデユーティ比でトランジスタＴ
ｒ２を付勢する。一方、後述するように、上記デユーテ
ィ比制御信号１０ＬＩＴがデユーティ比Ｏを示すときに
は、ＣＰＵ２９はトランジスタＴｒｙ、Ｔｒ２を所定の
方法で導通又は非導通状態にして前述の故障検出ポイン
トＡでの電圧ＶＡにより故障検出を行なう。

第４図は本発明の故障検知方法の一実施例を示すプログ
ラムフローチャートである。本プログラムは電磁弁９の
デユーティ比制御信号１０ＵＴがデユーティ比Ｏを示す
ときに実行される。先ず、ステップ１で第３図の駆動回
路２８ａ、２８ｂの第１及び第２のトランジスタＴｒ１
．Ｔｒ２の双方が非導通状態（オフ）にされた後、ステ
ップ２で第３図の故障検知ポインｌ−Ａでの電圧ＶＡが
所定値ＶＡＲ（例えば１ポルト）より低いか否かを判別
する。上記ステップ１で第１．第２のトランジスタＴｒ
１．Ｔｒ２が共にオフにされると、第３図の制御回路が
正常状態にあれば故障検知ポイント八での電圧ＶＡは当
然０ボルトになるはずである。従って、ステップ２の答
が肯定（Ｙｅｓ）のときは第３図の制御回路が正常状態
であるとして直接ステップ４に進む。一方、ステップ２
の答が否定（ＮＯ）、即ち電圧■△が所定値ＶＡｎより
高いときは第３図の制御面路中電磁弁９より電源１６側
の部分に異常が発生した（例えば第１のトランジスタＴ
ｒ１の内部が短絡したか又は該トランジスタＴｒ１　と
ソレノイＹ９ａとの間のハーネス３１が電源１６側に噛
み込み等により短絡した）と考えられる。従ってこの場
合は前記回路部分に異常が発生したとしてステップ３で
当該回路部分の故障検知回数を示すカウント値Ｎ１に１
を加える。

ステップ４では該カウント値Ｎ１が所定回数３を超えた
か否かを判別し、答が肯定であれば当該異常の発生が最
終的に判定される。このように複数回に亘って故障判別
を繰り返した後最終的に異常の有無を判定するのでノイ
ズ等による誤診が回避できる。しかして、この場合カウ
ント値Ｎ１を０にリセットしくステップ５）　、ＬＥＤ
を点滅させる等の警報動作を行なう　（ステップ６）と
共に、第１．第２のトランジスタＴｒ１．Ｔｒ２の双方
を非導通状態（オフ）にしてソレノイド９ａを消勢する
等のフェイルセーフ動作を行ない（ステップ７）、本プ
ログラムを終了する。ステップ７でソレノイド９ａを消
勢することにより故障発生時の混合気の空燃比のオーバ
ーリーン化が防止される。

一方、ステップ４でカウント値Ｎ１が３を超えないとき
は、ステップ８で第１のトランジスタＴｒ１を導通状態
（オン）にし、次のステップ９で第３図の故障検知ポイ
ントＡでの電圧ＶＡが所定値ＶＡＲより低いか否かを判
別する。このとき前述のステップ１で第２のトランジス
タＴｒ２が非導通状態（オフ）にされているので、第３
図の制御回路が正常状態にあればポイン）Ａでの電圧Ｖ
Ａは当然所定値ＶＡＲを上進るはずである。従って、ス
テップ９の答が否定（Ｎｏ）のときは第３図の制御回路
が正常状態であるとして直接ステップ１１に進む。一方
、ステップ９の答が肯定（Ｙｅｓ）、即ち電圧ＶＡが所
定値ＶＡＲより低いときは第３図の制御面路中電磁弁９
よりアース側の部分に異常が発生したく例えば第２のト
ランジスタＴｒ２の内部が短絡したか又は該トランジス
タＴ　ｒ　２とソレノイド９ａとの間のハーネス３２が
アース側に噛み込み等により短絡した）と考えられ、こ
の場合は電磁弁９よりアース側の部分に異常が発生した
としてステップ１０で当該部分の故障検知回数を示す第
２のカウント値Ｎ２に１を加える。ステップ１１では該
第２のカウント値Ｎ２が所定回数３を超えたか否かを判
別し、該所定回数３を超えたとき当該異常の発生が最終
的に判定され第２のカウント値Ｎ２を０にリセットしく
ステップ１２）、以後前述の警報動作及びフェイルセー
フ動作を行なった（ステップ６．７）後、本プログラム
を終了する一方、ステップＩＩでカウント値Ｎ２が３を
超えないときは直ちに本プログラムを終了する。

上述した実施例に特有の効果としては、電磁弁９の制御
回路における単一ポイントでの電圧を検出するのみで該
制御回路の複数個所の故障が検出可能であり、従って故
障検出系統の構成を簡素化できることである。

尚、上述の実施例では警報動作としてのＬＥＤの点滅を
電磁弁９から電源側部分の異常発生時と電磁弁９からア
ース側部分の異常発生時の双方に兼用したが、これに代
えて各部分について夫々専用のＬＥＤ等の警報手段を設
けてもよく、この場合間々の異常個所が直ちに判別でき
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明に依れば、内燃エンジンの
排気系に設けられた酸素濃度検出器の出力信号に基づい
て、エンジンに供給される空気供給通路に設けられ弁開
度が供給電流の大きさに比例する比例制御弁を制御する
内燃エンジンの空燃比制御装置の故障検知方法において
、所定電圧を供給する電源とアース間に、第１のトラン
ジスタ、前記比例制御弁、及び第２のトランジスタをこ
の順序で直列接続して成り前記第１及び第２のトランジ
スタが共に導通状態にあるとき前記比例制御弁が付勢さ
れるようにされた直列回路を設け、前記第１のトランジ
スタを導通状態にすると同時に第２のトランジスタを非
導通状態にして前記比例制御弁と第２のトランジスタと
の接続点の電圧値を検出し、該検出電圧値が所定値以下
のとき前記直列回路の前記比例制御弁より前記アース側
の部分に故障が発生したと判別するようにしたので、内
燃エンジンに供給される二次空気量を制御する比例制御
弁を用いた空燃比制御装置の故障の発生を正確に検出す
ることができ、その結果例えばかかる故障時の比例制御
弁の誤動作を未然に防止して混合気の空燃比のオーバー
リー化によるエンジンの燃焼状態の悪化を回避すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法が適用される空燃比制御装置を装備
した内燃エンジンの全体構成図、第２図は第１図に示し
た制御回路（Ｅ　ＣＵ）の内部構成を示すブロック図、
第３図は制御回路と電磁弁９との結線を示す回路図、第
４図は本発明に係る故障検知方法の一実施例を示すプロ
グラムフローチャートである。 ４・・・吸気管、５・・・内燃エンジン、９・・・電磁
弁（比例制御弁）、９ａ・・・ソレノイド、１４・・・
０２センサ（酸素濃度検出器）、１５・・・排気管、１
６・・・電源、２０・・・制御回路、２８ａ、２８ｂ・
・・駆動回路、Ｔｒｌ・・・第１のトランジスタ、Ｔｒ
２・・・第２のトランジスタ、Ｒ・・・抵抗、Ａ・・・
故障検知ポイント。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内燃エンジンの排気系に設けられた酸素濃度検出器
   の出力信号に基づいて、エンジンに供給される空気供給
   通路に設けられ弁開度が供給電流の大きさに比例する比
   例制御弁を制御する内燃エンジンの空燃比制御装置の故
   障検知方法において、所定電圧を供給する電源とアース
   間に、第１のトランジスタ、前記比例制御弁、及び第２
   のトランジスタをこの順序で直列接続して成り前記第１
   及び第２のトランジスタが共に導通状態にあるとき前記
   比例制御弁が付勢されるようにされた直列回路を設け、
   前記第１のトランジスタを導通状態にすると同時に第２
   のトランジスタを非導通状態にして前記比例制御弁と第
   ２のトランジスタとの接続点の電圧値を検出し、該検出
   電圧値が所定値以下のとき前記直列回路の前記比例制御
   弁より前記アース側の部分に故障が発生したと判別する
   ことを特徴とする内燃エンジンの空燃比制御装置の故障
   検知方法。