JPS62258146A - 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
出方法に関し、特に排気ガス濃度センサの出力信号の変
化がら排気ガス濃度センサの異常を検出する異常検出方
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偉えた内燃エ
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１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が
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、０２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０２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、０２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、排気ガス濃度センサの異常検出方法として従
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、）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１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ｉ１＋１１
して、該計測した経過時間が所定時間を超えたとき、排
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方法のいずれのもの
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、エンジンの加速時に燃料供給増量を行なっ
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の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方法
において、前記エンジンへの燃料の供給を増量すべき所
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値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が提供される。

（実施例） 以下、本発明の一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。

ベンチュリ７には固定絞り１０を有する燃料通路９の一
端がノズル８として開口し、燃料通路９の他端はフロー
ト室を介して燃料ポンプに接続されている（共に図示せ
ず）。前記燃料通路９の固定絞り１０より上流側には管
路１１の一端が、下流側には該管路１１の他端がそれぞ
れ接続され、該管路の途中にはパワーバルブ１２が介設
されている。パワーバルブ１２は制御回路（以下ｒＥＣ
Ｕ」という）２１に電気的に接続され、該ＥＣＵ２１か
ら供給される信号によってバルブを開閉することにより
供給燃料量を制御するものである。

即ち、エンジンの加速時はパワーバルブ１２はＥＣＵ２
１により開弁され、これにより供給燃料量が増加される
。

また、符号１３は二次空気供給通路であり、この二次空
気供給通路１３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のスコツ１−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１４が介設されている。電磁弁１４
のソレノイド１４ａはＥＣＵ２１に接続されている。ソ
レノイドＬ４ａがＥＣＵ２］により付勢制御されること
により電磁弁１４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（Ｐａ）センサ１５
が設けてあり、この絶対圧センサ１５により検出された
絶対圧信号はＥＣＵ２１に送られる。

ニンジン本体５にはエンジン水ｉｌ！ｌ（Ｔｗ）センサ
１６が設けられ、このセンサ１６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九て
、その検出水温信号をＥＣＵ２１に供給する。

また、エンジン回転数センサ（以下ｒ　Ｎ　ｅセンサ」
という）１７がエンジンの図示しないカム軸周囲又はク
ランク軸周囲に取り付けられており。

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
（以下ｒ　Ｔ　Ｄ　Ｃ信号」という）を出力するもので
あり、このＴＤＣ信号はＥＣＵ２１に送られる。

エンジン５の排気管２０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１９が排気管２０に装着され、この０２
センサ１９は排気中の酸素濃度を検出し、その検出信号
をＥＣＵ２１に供給する。

ＥＣＵ２１は、上述の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１判
別した運転状態が加速状態か等に応じてパワーバルブ１
２を開弁さぜる駆動信号をパワーバルブ１２に供給する
。

更に、ＥＣＵ２１は、前記判別したエンジン運転状態に
応じて前記ＴＤＣ信号に同期して電磁弁１４の開弁デユ
ーティ比Ｉｏｕ〒を次式に基づいて演算する。

Ｉ　ｏｕ　ｒ＝Ｑｉ　ｊ　ＸＫｏ、−（１）ここに、Ｑ
ｉｊは電磁弁１４の開弁デユーティ比の基僧値であり、
エンジン回転数Ｎｅと吸気管内絶対圧Ｐａとに応じて決
定される。Ｋｏ、は空燃比補正係数であって、前記判別
した運転状態がフィードバック制御運転領域にあるとき
にはｏ２センサ１９の出力信号に応じて加減算すること
によって求められ、更にフィードバック制御運転領域以
外の運転領域にあるときにはそれぞれの運転領域に応じ
た値に設定される係数である５ ＥＣＵ２１は上述のようにして求めた電磁弁１４の開弁
デユーティ比ＩｏｕＴに基づいて電磁弁１４を開弁させ
る駆動信号を電磁弁１４に供給する。

第２図は第１図のＥＣＵ２１内部の回路構成を示す図で
、Ｎｅセンサ１７からのエンジン回転数信号は波形整形
回路２６で波形整形された後、Ｍｅカウンタ２７に供給
される。Ｍｅカウンタ２７は、Ｎｅセンサ１７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ｓＭｅカウンタ２７
はこの計数値Ｍｅをデータバス３２を介して中央演算処
理装置（以下「ＣＰＵ」という）２９に供給する。

絶対圧（Ｐａ）センサ１５、エンジン冷却水温センサ１
６．０２センサ１９等の各種センサからの夫々の出力信
号はレベル修正回路２３で所定電圧レベルに修正された
後、マルチプレクサ２４により順次Ａ　／　Ｄコンバー
タ２５に供給される。　Ａ／Ｄコンバータ２５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　という）３０、ランダム
アクセスメモリ（以下ｒＲＡＭ」という）３１及び駆動
回路２８ａ、２８ｂに接続されており、ＲＡＭ３１はＣ
ＰＵ２９での演算結果等を一時的に記憶し、ＲＯＭ３０
はＣＰＵ２９で実行される制御プログラム、０□センサ
１９の異常検出処理プログラム、吸気管内絶対圧Ｐｅと
エンジン回転数Ｎｅとに基づいて電磁弁１４の基本デユ
ーティ比Ｑｉｊを読み出すためのＱｉｊマツプ等を記憶
している。

ＣＰＵ２９は前述したようにＲＯＭ３０に記憶されてい
る制御プログラムに従って、各種エンジンパラメータセ
ンサ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パワーバルブ１２の
制御信号をデータバス３２を介してパワ−バルブ１２制
御用駆動回路２８ｂに供給し、駆動回路２８ｂはこの制
御信号に応じてパワーバルブ１２を開弁させる駆動信号
をパワーバルブ１２に供給する。

更に、ＣＰＵ２９はＲＯＭ３０に記憶されている制御プ
ログラムに従って、前述の各種エンジンパラメータ信号
に応じた電磁弁１４の開弁デユーティ比Ｉｏｕｒを演算
して、該演算値をデータバス３２を介して電磁弁１４制
御用駆動回路２８ａに供給する。駆動回路２８ａは前記
演算値に応じて′、Ｉ！、磁弁１４全弁１４せる駆動信
号を電磁弁１４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、０２センサ１９が充分に活性化したとき
、その出力電圧Ｖｏ、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。

リーンならば低レベルとなる。この状態から、パワーバ
ルブ１２が開弁され、混合気の空燃比が非常にリッチに
なると、０２センサ１９の出力電圧Ｖｏ２は高電圧（約
ＩＶ）となる。

このため、本発明のＯ，センサの異常検出方法において
は、エンジン５の暖機が完了し、０２センサ１９の活性
化が充分に行われた後、パワーバルブ１２の開弁開始後
、所定時間に亘り継続して。

出力電圧Ｖｏ、が所定電圧値Ｖｘ２より低いとき、Ｏ２
センサ１９が異常であると判定する。これにより、パワ
ーバルブ１２の開弁による燃料供給増量時に発生した０
□センサ１９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
方法による異常検出処理プログラムのフローチャートで
ある。この処理はＣＰＵ２９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において検出エンジン冷却水＠度Ｔｗが所定値Ｔ
ＷＦ８（例えば７５℃）より高いか否かを判別する。こ
の判別によりエンジン温度が０２センサ１９の活性かが
充分となる程度の温度であるか否かが判別される。

ステップ３０１の判別の答が否定（ＮＯ）であれば、Ｏ
２センサ１９の活性化が不充分であると推定され、この
場合は０２センサ１９の異常検出が行なえないので、後
述するステップ３０５で用いるｔｐｓタイマをリセット
しくステップ３０７）、本プログラムを終了する。

ステップ３０１の判別の答が肯定（Ｙｅｓ）のときは、
気化器３が燃料供給増量を行なっているか否か、即ち、
ＥＣＵ２１からの指令によりパワーバルブ１２が開き、
管路１１を介して気化器３の燃料通路９に増量分の燃料
を供給しているか否かを判別する。この判別は１本プロ
グラムとは別のパワーバルブ制御用のプログラムにより
パワージェット（ＰＪ）フラグがオンであるか否かを判
別することにより行なう（ステップ３０２）。

ステップ３０２の判別の答が否定（ＮＯ）のときは、本
プログラムにおいては０２センサ１９の異常検出は行す
ず、前記ステップ３０７を実行した後、本プログラムを
終了する。

ステップ３０２の判別の答が肯定（Ｙｅｓ）のときは、
０２センサ１９の出力電圧Ｖｏ２が所定電圧値Ｖｘ、（
例えば０．５Ｖ）より低いか否かを判５ｉ’Ｌ　（ステ
ップ３０３）、この答が否定（Ｎｏ）であれば、０２セ
ンサ１９は正常であるので、前記ステップ３０７を実行
した後１本プログラムを終了する。

ステップ３０３の判別の答が肯定（Ｙｅｓ）のときは、
ｔｐｓタイマを作動させ、次のステップ３０５へ進む。

ステップ３０５ではｔｐｓタイマがステップ３０３の判
別の答が初めて肯定（Ｙｑｓ）となったときから所定時
間ｔｐｓ　（例えば５５ｅｃ）以上経過していることを
示しているか否かを判別し、この答が肯定（Ｙｅｓ）の
ときに０２センサ１９が異常であるとみなして、警告用
のＬＥＤにより異常表示を行い、本プログラムを終了す
る（ステップ３０６）。ステップ３０５の判別の答が否
定（ＮＯ）のときは、出力電圧ｖＯ□の低下は０２セン
サ１９の異常によるものではないものとして。

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、内燃エンジンの排気ガス濃度セン
サの異常検出方法は、内燃エンジンの排気ガス１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
の燃料の供給を増にすへき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１度センサの出力
信号の値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１度センサの異常検出方
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、農度センサの異常検出手順
を示すフローチャー１−である。 １・・・内燃エンジン、２・・・吸気管、５・・・電子
コントロールユニント（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・・・酸景（０２）セン
サ（排気ガス濃度センサ）、５０３・・・ＣＰＵ、５０
７・・ＲＯＭ、５０８・・・ＲＡ〜１．５０９・・・駆
動回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 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増
   量すべき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値から該排
   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. 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下であ
   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。