JP3619199B2 - Ｏ２センサの故障診断装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に用いられるＯ２センサの故障診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃料噴射制御装置に、内燃機関の排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段として、Ｏ２センサが用いられている。このＯ２センサが正常に動作していることを判定するために、Ｏ２センサの出力電圧が理論空燃比近傍で変化することを利用して判定が行われている。具体的には、排気ガスがリッチ状態になるような燃焼条件でエンジンを作動させることで、Ｏ２センサの出力がリーン状態からリッチ状態に変化した場合、正常であるとの判断を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例によるＯ２センサの故障診断では、実際にエンジンを運転させることが必要であり、且つ理論空燃比よりもリッチ状態になる条件で運転させることが必要である。このため、内燃機関の製造過程にて排気ガスを発生させることになり、環境への悪影響がある。
【０００４】
この発明は上述した点に鑑みてなされたもので、エンジンを作動させることなく、Ｏ２センサの故障診断を行うことができるＯ２センサの故障診断装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＯ２センサの故障診断装置は、内燃機関の排気ガスの空燃比を検出するＯ２センサと、前記Ｏ２センサを加熱するためのヒータを駆動するヒータ駆動手段と、前記ヒータ駆動手段を制御して前記ヒータを加熱し、前記Ｏ２センサの出力に基づきＯ ２ センサの故障診断を行う診断手段とを備えたＯ２センサの故障診断装置において、前記診断手段は、前記内燃機関を始動させることなしに、前記ヒータを加熱する時間を計測する時間計測手段と、前記Ｏ ２ センサの出力に基づくＯ ２ センサの活性を判定する活性判定手段と、前記時間計測手段と前記活性判定手段の出力に基づき、所定時間ヒータ駆動後の空燃費状態がリッチ状態からリーン状態への移行による活性判定がなかった場合、前記Ｏ ２ センサのセンサ異常を判定する故障判定手段とにより構成されたものである。
【０００８】
また、前記診断手段からセンサ異常と判定した場合に故障を通知する故障通知手段をさらに備えたものである。
【０００９】
さらに、前記診断手段は、ＣＰＵで構成され、前記ＣＰＵの入力段にＩ／Ｆ回路が設けられると共に、前記Ｉ／Ｆ回路と前記Ｏ２センサの間にプルアップするためのプルアップ抵抗が設けられ、前記プルアップ抵抗と前記Ｏ２センサの温度に対して負の係数を持った内部インピーダンスとの分圧値が前記Ｉ／Ｆ回路を介して前記ＣＰＵに前記Ｏ２センサの出力として入力されるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施の形態に係るＯ２センサの故障診断装置の構成を示すブロック図である。図１において、１はＯ２センサ、２はＯ２センサ１を加熱するためのヒータを駆動する後述するヒータ駆動手段を制御してヒータを加熱し、所定時間加熱後、Ｏ２センサ１の出力に基づくＯ２センサの活性判定に基づいてＯ２センサ１の故障診断を行う診断手段を示し、この診断手段２は、Ｏ２センサ１の発生状態を検出する活性判定手段３と、後述するヒータ駆動手段を制御するヒータ制御手段４と、ヒータ制御手段４へのヒータ通電時間の計測、センサ異常の判定に用いる時間を計測する時間計測手段５と、時間計測手段５及び活性判定手段３の出力に基づいてセンサ異常を判定する故障判定手段６とを備えている。
【００１１】
また、７はＯ２センサ１を加熱するためのヒータを駆動するヒータ駆動手段、８は、診断手段２からセンサ異常と判定した場合に故障を通知する故障通知手段を示し、ここで、活性判定手段３は、Ｏ２センサ１の出力信号に基づいて空燃比がリーン状態からリッチ状態若しくはリッチ状態からリーン状態に移行することを判定するようになされており、ヒータ制御手段４は、Ｏ２センサ１の活性に必要な温度までＯ２センサ１を昇温させるために取り付けられたヒータ駆動手段７への通電信号を制御する。
【００１２】
さらに、故障判定手段６で故障と判定された場合、故障通知手段８によりセンサの故障が通知される。故障通知手段８とは、ランプ、ブザー等直接通知を行うものの他に、通信を用いて他の表示機器若しくは故障診断装置などへ故障信号を送信することも含まれる。
【００１３】
図２は、本実施の形態に係る診断手段２の回路構成の概略を示した図である。図２に示すように、診断手段２としては、ＣＰＵ２ａを備え、ＣＰＵ２ａの入力段にＩ／Ｆ回路２ｂが設けられると共に、Ｉ／Ｆ回路２ｂとＯ２センサ１の間にＣＰＵ２ａと同一電源電圧でプルアップするためのプルアップ抵抗２ｃが設けられ、プルアップ抵抗２ｃとＯ２センサ１の負の係数を持った内部インピーダンスとの分圧値がＩ／Ｆ回路２ｂを介してＣＰＵ２ａにＯ２センサ１の出力として入力される。ＣＰＵ２ａは、故障診断及びＯ２センサ１のためのヒータ９を駆動するためにヒータ駆動手段７ヘヒータ制御信号を出力しＯ２センサ１を昇温する。また、ＣＰＵ２ａにて故障と判断された場合には、トランジスタ２ｄへ故障時の出力信号を出力し、故障通知手段８へ出力する。本実施の形態では、故障通知手段８はランプである。また、ヒータ駆動手段７は、２つのトランジスタと抵抗で構成される。
【００１４】
図３は、本実施の形態におけるＯ２センサ１の出力電圧のタイムチャートである。一般に、Ｏ２センサ１の出力電圧はリーン側で約０．２Ｖ程度であり、リッチ側で約１Ｖの起電力を発生する。このＯ２センサ１の内部インピーダンスは、温度に対して負の係数を持ったインピーダンス特性を持つ。電源投入時、内部インピーダンスが大きいため、プルアップ抵抗２ｃとの間で分圧された電圧はほぼプルアップの電圧となる。その後、ヒータ９により昇温され活性化されたＯ２センサ１の内部インピーダンスは低下する。その結果、Ｏ２センサ１自身の発生する起電力が端子に出力される。
【００１５】
図６は、従来例に係る活性判定を行う際のＯ２センサの出力電圧のタイムチャートである。この例では、電源を投入し、Ｏ２センサがヒータにより十分昇温されてセンサが正常に作動すると考えられる時間が経過した後に、エンジンを始動、且つリッチ側となるような状態でエンジンを駆動する必要がある。正常な場合は、図６のように、センサの出力電圧はリッチ側を示す電圧を出力するので、正常であると判断できる。
【００１６】
図４は、本実施の形態による診断手段２の主要部となるＣＰＵ２ａの制御内容を示すフローチャートである。ステップＳ１では、Ｏ２センサ１を加熱するためのヒータ９を駆動する。ステップＳ２では、昇温に必要な時間待ちを行う。ステップＳ３では、センサ出力がリーン状態であることを判断する。そして、リーン状態を検出した場合はステップＳ４へ進み、リッチ状態を検出した場合はステップＳ５へ進む。
【００１７】
ステップＳ４では、活性したことを示すフラグセットし、ステップＳ５では、時間判定を行う。設定時間未経過の場合はステップＳ３へリターンし、時間経過した場合はステップＳ６へ進み、異常を示すフラグをセットする。
【００１８】
図４に示す実施の形態に係るフローチャートを、図５に示す従来例によるフローチャートと比較すると、活性判定のためのエンジンを駆動するステップＳ７が削減される。
【００１９】
従って、上記実施の形態によれば、エンジンを作動させずにＯ２センサの活性判定を行うことが可能となるため、Ｏ２センサを具備する内燃機関の製造過程における排出ガスの低減ができるので、環境への有害物質の排出を抑えることができる。
【００２０】
また、Ｏ２センサを単体で活性化させた時のセンサ内部インピーダンスの変化を制御装置の検出回路に付加したプルアップ抵抗により分圧されたセンサ信号を検知することによってエンジンを作動させることを必要とせずに、Ｏ２センサが正常に動作していることを判別することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、エンジンを作動させずにＯ２センサの活性判定を行うことが可能となるため、Ｏ２センサを具備する内燃機関の製造過程における排出ガスの低減ができるので、環境への有害物質の排出を抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るＯ２センサの故障診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る診断手段２の回路構成の概略を示した図である。
【図３】この発明の実施の形態におけるＯ２センサ１の出力電圧のタイムチャートである。
【図４】この発明の実施の形態による診断手段２の主要部となるＣＰＵ２ａの制御内容を示すフローチャートである。
【図５】図４と比較して示す従来例によるフローチャートである。
【図６】従来例に係る活性判定を行う際のＯ２センサの出力電圧のタイムチャートである。
【符号の説明】
１ Ｏ２センサ、２ 診断手段、２ａ ＣＰＵ、２ｂ Ｉ／Ｆ回路、２ｃ プルアップ抵抗、２ｄ トランジスタ、３ 活性判定手段、４ ヒータ制御手段、５ 時間計測手段、６ 故障判定手段、７ ヒータ駆動手段、８ 故障通知手段、９ ヒータ。

Claims (3)

  1. 内燃機関の排気ガスの空燃比を検出するＯ２センサと、
    前記Ｏ２センサを加熱するためのヒータを駆動するヒータ駆動手段と、
    前記ヒータ駆動手段を制御して前記ヒータを加熱し、前記Ｏ２センサの出力に基づきＯ ２ センサの故障診断を行う診断手段と
    を備えたＯ２センサの故障診断装置において、
    前記診断手段は、
    前記内燃機関を始動させることなしに、前記ヒータを加熱する時間を計測する時間計測手段と、
    前記Ｏ ２ センサの出力に基づくＯ ２ センサの活性を判定する活性判定手段と、
    前記時間計測手段と前記活性判定手段の出力に基づき、所定時間ヒータ駆動後の空燃費状態がリッチ状態からリーン状態への移行による活性判定がなかった場合、前記Ｏ ２ センサのセンサ異常を判定する故障判定手段と
    により構成されたことを特徴とするＯ ２ センサの故障診断装置。
  2. 請求項１に記載のＯ２センサの故障診断装置において、
    前記診断手段からセンサ異常と判定した場合に故障を通知する故障通知手段をさらに備えた
    ことを特徴とするＯ２センサの故障診断装置。
  3. 請求項１または２に記載のＯ２センサの故障診断装置において、
    前記診断手段は、ＣＰＵで構成され、
    前記ＣＰＵの入力段にＩ／Ｆ回路が設けられると共に、前記Ｉ／Ｆ回路と前記Ｏ２センサの間にプルアップするためのプルアップ抵抗が設けられ、
    前記プルアップ抵抗と前記Ｏ２センサの温度に対して負の係数を持った内部インピーダンスとの分圧値が前記Ｉ／Ｆ回路を介して前記ＣＰＵに前記Ｏ２センサの出力として入力される
    ことを特徴とするＯ２センサの故障診断装置。
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