JPS62250351A - 内燃エンジンの排気ガス濃度センサの異常検出方法 - 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】 （技術分野） 本発明は内燃エンジンの排気ガス濃度センサの出力信号
に応じて混合気の燃料量をフィードバック制御するよう
にした燃料供給制御装置の排気ガス濃度センサの異常検
出力法に関し、特に排気ガス濃度センサの出力信号の変
化から排気ガス濃度センサの異常を検出する異常検出力
法に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 一般に、電子制御式の燃料供給制御装置を備えた内燃エ
ンジンでは、内燃エンジンに供給される混合気の空燃比
が所望の値を中心としたある範囲内となるように制御す
るために、排気ガスに含まれている特定の成分濃度、例
えば酸素ガス濃度を検出し、該検出した酸素ガス濃度に
応じて空燃比補正係数値を設定し、この補正係数値を用
いて空燃比を補正している。内燃エンジンの排気ガスか
ら酸素ガス濃度を検出するための排気ガス濃度センサで
ある酸素ガス濃度センサ（以下０２センサという）は、
例えばジルコニア固体電解質（ＺｒＯ２）を備えた形式
のもので、その起電力が内燃エンジンの理論空燃比の前
後において急激に変化する特性を有し、０□センサの出
力信号は排気ガスのリッチ側において高レベルとなり、
リーン側において低レベルとなる。このような酸素ガス
濃度を検出する。２センサの断線や劣化が空燃比制御に
与える影響は大きい。このため、ｏ２センサ等の排気ガ
ス濃度センサを含む排気ガス濃度検出系を常時監視して
正常なセンサ信号によって空燃比制御系を正常に機能さ
せる必要がある。

そのための排気ガス濃度センサの異常検出力法として従
来、エンジンの排気ガス濃度に応じたフィードバック制
御運転状態において、補正係数値がステップ状に変化す
る時刻から次にステップ状に変化する時刻までの時間間
隔即ちリッチ側からリーン側へ又はその逆の反転時間間
隔を計測し、該計測した時間間隔が予め設定した時間以
上となったとき排気ガス濃度センサに異常があると判定
し、異常が検出された時点で補正係数値を所定値にセッ
トして排気ガス濃度センサの異常検出を行なうようにし
たものが特開昭５８−２２２９３９号により知られてい
る。

又、補正係数値がエンジンの排気ガス濃度に応じたフィ
ードバック制御運転状態における正常作動時にとり得る
値の上・下限値により定まる正常値範囲を、外れたとき
、正常値範囲を外れた時点からの経過時間を計測して、
該計測した経過時間が所定時間を超えたとき、タト気ガ
ス濃度センサが異常であると判定する異常判別方法が特
開昭５９−３１３７号により知られている。

しかし、このような従来の異常検出力法のいずれのもの
も、エンジンが排気ガス濃度に応じたフィードバック制
御運転状態とならなければ、排気ガス濃度センサの異常
検出を行なえないものである。即ち、排気ガス濃度を制
御パラメータとして用いないオープンループ制御運転状
態（例えば。

燃料供給の停止や減量等を行なっている状態）では、排
気ガス濃度センサの異常を検出できないので、該排気ガ
ス濃度センサの異常検出を確実に行なうことができない
という問題があった。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、排気ガス濃
度センサの異常の検出精度の向上を図った内燃エンジン
の排気ガス濃度センサの異常検出力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） 上述の問題点を解決するため本発明においては。

内燃エンジンの排気ガス濃度を検出する排気ガス濃度セ
ンサの出力信号に応じて前記内燃エンジンに供給する混
合気の燃料量をフィードバック制御する燃料供給制御装
置を備えた内燃エンジンの排気ガス濃度センサの異常検
出力法において、前記エンジンへの燃料の供給を停止又
は減量する所定の運転状態を検出し、該所定の運転状態
における前記排気ガス濃度センサの出力信号の大きさか
ら。

該排気ガス濃度センサの異常を検出することを特徴とす
る内燃エンジンの排気ガス濃度センサの異常検出力法が
提供される。

（発明の実施例） 以下１本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図は本発明の異常検出力法が適用される内燃エンジ
ンの燃料供給制御装置の全体構成を示すブロック図であ
る。符号１は例えば４気筒の内燃エンジンを示し、該エ
ンジン１には吸気管２が接続され、該吸気管２の途中に
はスロットル弁３が設けられている。該スロットル弁３
にはその弁開度ＯＴ　ＩＩを検出し、電気的な信号を出
力するスロットル弁開度センサ４が接続されており、該
検出されたスロットル弁開度信号は以下で説明するよう
に空燃比等を算出する演算処理及び排気ガス濃度センサ
の異常検出処理を実行する電子コントロールユニット（
以下ｒＥｃＵＪという）５に送られる。

前記エンジン１とスロットル弁３との間には燃料噴射弁
６が設けられている。該燃料噴射弁６は前記エンジン１
の各気筒毎に設けられており、図示しない燃料ポンプに
接続され、前記ＥＣＵ３から供給される駆動信号によっ
て燃料を噴射する開弁時間を制御している。

一方、１前記スロツトル弁３の下流の吸気管２には、管
７を介して該吸気管２内の絶対圧ＰＢＡを検出する吸気
管内絶対圧センサ８が接続されており、その検出信号は
ＥＣＵ３に送られる。

冷却水が充満されている前記エンジン１の気筒周壁には
、例えばサーミスタからなり、冷却水の温度（Ｔｗ）を
検出するエンジン冷却水温度センサ１０が設けられ、そ
の検出信号は前記ＥＣＵ３に送られる。エンジン回転数
センサ（以下、Ｎｅセンサという）１１及び気筒判別（
ＣＹＬ）センサ１２が前記エンジン１の図示していない
カム軸又はクランク軸周囲に取り付けられ、前者のＮｅ
センサ１１はクランク軸の１８０°回転毎に１パルスの
信号を出力し、後者の気筒判別センサ１２は気筒を判別
する信号をクランク軸の所定角度位置で１パルス出力し
、これらのパルス信号は前記ＥＣＵ３に送られる。

前記エンジン１の排気管１３には三元触媒１４が接続さ
れ、排気ガス中のＨＣ，Ｃ○、ＮＯｘ成分の浄化作用を
行う。この三元触媒１４の上流側の排気管１３には排気
ガス濃度センサである０２センサＩ５が装着され、該０
２センサ１５は排気ガス中のＮ１素ガス濃度を検出し、
その検出信号を前記ＥＣＵ３に供給している。

更に、前記ＥＣＵ３には、他のエンジン運転パラメータ
センサ、例えば大気圧センサ１６が接続され、該大気圧
センサ１６はその検出信号を前記ＥＣＵ３に供給してい
る。該ＥＣＵ３は上述の各種信号を人力し、前記燃料噴
射弁６の燃料噴射時間ＴｏｕＴを次式により演算する。

Ｔｏｕ〒＝’ｌ’１ＸＫｏ、ＸＫ、＋Ｋｚ　　・＝（１
）ここで、Ｔｊは前記燃料噴射弁６の基準噴射時間であ
り、前記Ｎｅセンサ１１から検出されたエンジン回転数
Ｎｅと吸気管内絶対圧センサ８からの絶対圧信号Ｐ［ｌ
Ａとに応じて演算される。ＫＯ２は空燃比補正係数で為
り、フィードバック制御時では前記ｏ２センサ１５の検
出信号により示される酸素ガス濃度に従って設定される
もので、オープンループ制御時ではフィードバック制御
時に設定された空燃比補正係数値Ｋｏ２の平均値ｘ大ａ
ｐに設定される。

Ｋ□及びに２は前述の各種センサ、即ち前記スロットル
弁開度センサ４、吸気管内絶対圧センサ８、エンジン冷
却水温度センサ１０、Ｎｅセンサ１１、気筒判別センサ
１２．０□センサ１５及び大気圧センサ１６からのエン
ジンパラメータ信号に応じて演算される補正係数又は補
正変数であって前記エンジン１の運転状態に応じ、始動
特性、排気ガス特性、燃費特性、エンジン加速特性等の
閉時性が最適なものとなるように所定の演算式に基づい
て演算される。

前記ＥＣＵ３は前記式（１）により求めた燃料噴射時間
ＴｏｕＴに基づく駆動制御信号を前記燃料噴射弁６に供
給し、その開弁時間を制御する。

第２図は第１図に示すＥＣＵ３の内部構成を示すブロッ
ク図である。第１図のＮａセンサ１１がらのエンジン回
転数信号は、波形整形回路５０１で波形整形された後、
上死点（ＴＤＣ）信号として中央処理装置（以下、ＣＰ
Ｕという）５０３に供給されると共に、Ｍｅカウンタ５
０２にも供給される。該Ｍｅカウンタ５０２は、ＴＤＣ
信号のＭ回のパルスと今回のパルスのパルス発生時間間
隔を計数するもので、その結果の計数値Ｍｅはエンジン
回転数Ｎｅの逆数に比例しており、該Ｍｅカウンタ５０
２はこの計数値Ｍｅをバス５１０を介して前記ＣＰＵ５
０３に供給する。

第１図のスロットル弁開度センサ４、吸気管内絶対圧セ
ンサ８、エンジン冷却水温度センサ１０．０□センサ１
５等からの夫々の出力信号はレベル修正回路５０４で所
定の電圧レベルに修正された後、マルチプレクサ５０５
により順次Ａ／Ｄコンバータ５０６に供給される。該Ａ
／Ｄコンバータ５０６は前述の各センサからの出力信号
を逐次デジタル信号に変換してこのデジタル信号を前記
バス５１０を介して前記ＣＰＵ５０３に供給する。

該ＣＰＵ５０３は、更に前記バス５１０を介してリード
オンリメモリ（以下、ＲＯＭという）５０７、ランダム
アクセスメモリ　（以下、ＲＡＭという）５０８及び駆
動回路５０９に接続している。該ＲＯＭ５０７は前記Ｃ
Ｉ）　Ｕ　５０３により実行される、後述する第３図の
排気ガス濃度センサの異常判別プログラム等各種のプロ
グラム、基準噴射時間Ｔ　ｉ及び後述する０２センサの
異常判別値Ｖｘ。

等の各種のデータ及びテーブルを記憶している。

前記ＲＡＭ５０８は前記ＣＰＵ５０３で実行される演算
の結果、前記Ｍｅカウンタ５０２及びＡ／Ｄコンバータ
５０６から読み込んだデータ等を一時記憶するときに用
いられる。前記駆動回路５０９は前記式（１）により算
出された燃料噴射時間Ｔｏｕｒを受は取り、これにより
示される時間だけ前記燃料噴射弁６を開弁させる駆動信
号を該燃料噴射弁６に供給する。

上記のように構成された内燃エンジンの燃料供給制御装
置においては、０□センサ１５が充分に活性化したとき
、その出力電圧Ｖｏ２は、排気ガス中の酸素濃度がリッ
チならば高レベルとなり、り一ンならば低レベルとなる
。ところが、燃料の供給停止（Ｔ　ｏ　ＩＩ　Ｔ　＝　
Ｏ）が行なわれると、インテークマニホールド内の付着
燃料がまったくなくなってしまえば、気筒内から空気が
排出されるだけになるので、０２センサ１５の出力電圧
ｖｏ２は略Ｏとなる（　Ｖ　ｏ　、　４０　）。また、
燃料の供給停止が長時間継続すると、０２センサ１５は
不活性となり、その出力電圧■０□が時間の経過と共に
上昇する。

このため１本発明の０２センサの異常検出力法において
は、０□センサ１５の活性化が充分となるエンジン１の
暖機状態が所定時間継続した後、燃料の供給停止又は載
承が行なわれた場合、所定時間継続して出力電圧Ｖｏ、
が所定値Ｖｘ１より高いとき、０２センサ１５が異常で
あると判定する。

これにより、燃料供給停止又は減量時に発生した０□セ
ンサ１５の異常を検知することができる。

第３図は本発明の一実施例に係る０２センサの異常検出
力法による異常検出処理のフローチャートである。この
処理はＣＰＵ５０３によりＴＤＣ信号パルスの発生に同
期して実行されるものである。まず、ステップ３０１乃
至３０３においてエンジンの状態が、０□センサの活性
化が充分となる暖機運転状態であるか否かを判別する。

即ち。

ステップ３０１では検出エンジン冷却水温Ｔｗが所定温
度Ｔ　ｗｐｓ（例えば７０’Ｃ）より高いが否かを、ス
テップ３０２では検出吸気管内絶対圧Ｐ８Ａが所定圧Ｐ
ｏｐｓ（例えば３６０ｍｍｌ１ｇ）より高いが否かをス
テップ３０３では検出エンジン回転数Ｎθが所定回転数
Ｎｅｐｓ　（例えば１５００ｒｐｍ）より高いか否かを
夫々判別する。これらの判別の答がすべて肯定（Ｙｅｓ
）であれば、エンジンが暖機運転状態であるので、この
状態が所定時間継続（ステップ３０１乃至３０３のすべ
ての判別結果が肯定（Ｙｅｓ）となってから所定時間経
過）したが否かを判別しくステップ３ｏ４）、この答が
肯定（Ｙｅｓ）のとき、次のステップ３０５へ進む、ス
テップ３０１乃至３０３のいずれかの答が否定（Ｎｏ）
のとき又はステップ３０４の答が否定（Ｎｏ）のときは
、後述するステップ３０６で用いるｆ−’Ｆ　Ｑ　ｔタ
イマ及び後述するステップ３０８で用いるｔＦＱｘタイ
マを夫々リセットしくステップ３１０，３１１）、本プ
ログラムを終了する。

ステップ３０５では、燃料供給停止（フューエルカット
）条件が成立したか否かを判別する。この判別は１例え
ばエンジン回転数Ｎｅ及びスロットル弁開度θＴＨに基
づいて行なうか、又はエンジン回転数Ｎｏ及び吸気管内
絶対圧ＰＢＡに基づいて行なう、この判別の答が否定（
Ｎｏ）であれば、前記ステップ３１０及び３１１を実行
した後１本プログラムを終了する。

ステップ３０５の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のときは、
ステップ３１０でリセットされたｔｐｃｘタイマにより
フューエルカット開始後所定時間ｔＦＯｔが経過したか
否かを判別する（ステップ３０６）。

この所定時間ｔｐ　Ｃｔは吸気管２のインテークマニホ
ールド内の付着燃料が略完全になくなる時間以後で且つ
０２センサ１５が不活性となる時間以内の時間値（例え
ば、　２０ｓｅｃ）に設定される。この答カ肯定（Ｙｅ
ｓ）であれば、フューエルカットが長時間継続し、０□
センサ１５が不活性となるので、ｔＦｃ２タイマのみを
リセットしくステップ３１１）、本プログラムを終了す
る。

ステップ３０６の判別結果が否定（Ｎｏ）のときは、０
□センサ１５の出力電圧Ｖｏ２が所定値Ｖｘ。

（例えば０．３Ｖ）より高いか否かを判別する（ステッ
プ３０７）。この答が否定（ＮＯ）であれば゛、０２セ
ンサ１５は正常であるので、前記ステップ３１１を実行
し、本プログラムを終了する。

ステップ３０７の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のときは、
ステップ３１１でリセットされたｆ、　Ｆ　Ｑ　２タイ
マの表示時間ｔが所定時間ｔｖｃ−（例えば、１０ｓｅ
ｃ）より大きいか否かを判別することによりフューエル
カット後、所定時間ｔｖｃ−（例えば。

１０ｓｅｃ）に亘りＶ　ｏ　ｚ　＞　Ｖ　ｘ　１の状態
が継続したか否かを判別する（ステップ３０８）。この
答が肯定（Ｙｅｓ）であれば、０２センサ１５が異常で
あると判定し、当該エンジンを搭載した車輌の運転席に
備えられた警告用のＬＥＤの表示を行なう等による０２
センサ１５のフェイルセーフ（Ｆ／Ｓ）処理を行い（ス
テップ３０９）、本プログラムを終了する。ステップ３
０８の答が否定（Ｎｏ）であれば、即ちＶ　ｏ　２＞　
Ｖ　ｘ□の状態が所定時間ｔｐ　Ｏｘ経過しないときは
出力電圧■０．が一時的に高くなっただけであるので、
０□センサＩＳは異常とみなさず、直ちに本プログラム
を終了する。

（発明の効果） 以上詳述したように２本発明の内燃エンジンの排気ガス
濃度センサの異常検出力法によれば、内燃エンジンの排
気ガス濃度を検出する排気ガス濃度センサの出力信号に
応して前記内燃エンジンに供給する混合気の燃料量をフ
ィードバック制御する燃料供給制御装置を備えた内燃エ
ンジンの排気ガス濃度センサの異常検出力法において、
前記エンジンへの燃料の供給を停止又は減量する所定の
運転状態を検出し、該所定の運転状態における前記排気
ガス濃度センサの出力信号の大きさから。

該排気ガス濃度センサの異常を検出するようにしたので
、フィードバック制御運転状態以外の状態においても、
排気ガス濃度センサの異常を検出でき、排気ガス濃度セ
ンサの異常検出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による排気ガス濃度センサの異常検出力
法が実施される内燃エンジンの燃料供給制御装置の全体
構成を示すブロック図、第２図は第１図に示す電子コン
トロールユニット（ＥＣＵ）の構成を示すブロック図、
第３図は本発明の排気ガス濃度センサの異常検出手順を
示すフローチャートである。 １・・・内燃エンジン、２・・・吸気管、５・・・電子
コントロールユニット（ＥＣＵ）、６・・・燃料噴射弁
。 １１・・・エンジン回転数センサ、１２・・・気筒判別
センサ、１３・・・排気管、１５・・・酸素（ｏ２）セ
ンサ（排気ガス濃度センサ）、５０３・・・ＣＰＵ、５
０７・・・ＲＯＭ、５０８・・・ＲＡＭ、５０９・・・
駆動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃エンジンの排気ガス濃度を検出する排気ガス濃
   度センサの出力信号に応じて前記内燃エンジンに供給す
   る混合気の燃料量をフィードバック制御する燃料供給制
   御装置を備えた内燃エンジンの排気ガス濃度センサの異
   常検出方法において、前記エンジンへの燃料の供給を停
   止又は減量する所定の運転状態を検出し、該所定の運転
   状態における前記排気ガス濃度センサの出力信号の大き
   さから、該排気ガス濃度センサの異常を検出することを
   特徴とする内燃エンジンの排気ガス濃度センサの異常検
   出方法。 ２、前記所定の運転状態における前記排気ガス濃度セン
   サの出力電圧が所定時間に亘り継続して所定値以上であ
   るとき、該排気ガス濃度センサが異常であると判定する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃エン
   ジンの排気ガス濃度センサの異常検出方法。