JP4779835B2 - 排気ガスセンサの異常診断装置 - Google Patents
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Description
内燃機関の排気通路に配置され、外部空気と排気ガスとの間に介設されるセンサ素子を備え、前記外部空気と前記排気ガスとの酸素分圧の差と相関を有する出力信号を発する排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号に基づいて、前記排気ガスセンサの素子割れの異常診断を行う異常診断手段と、
前記異常診断の診断条件が成立した場合に、前記異常診断手段による異常診断の実行を許可する許可手段と、を備え、
前記異常診断手段は、前記許可手段による許可の後にのみ前記異常診断を実行可能であり、
前記排気ガスがリーンであるリーン期間中は、前記許可手段による許可を禁止する禁止手段を更に備えることを特徴とする。
前記リーン期間には、前記内燃機関の燃料カットが実行されている期間が含まれることを特徴とする。
内燃機関の排気通路に配置され、外部空気と排気ガスとの間に介設されるセンサ素子を備え、前記外部空気と前記排気ガスとの酸素分圧の差と相関を有する出力信号を発する排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号に基づいて、前記排気ガスセンサの素子割れの異常診断を行う異常診断手段と、
前記異常診断の診断条件が成立した場合に、前記異常診断手段による異常診断の実行を許可する許可手段と、
前記内燃機関の吸入空気量の積算値を取得する吸入空気量積算値取得手段と、を備え、
前記異常診断手段は、前記許可手段による許可の後にのみ前記異常診断を実行可能であり、
前記許可手段は、
前記吸入空気量の積算値が所定値以上である場合に、前記異常診断手段による異常診断の実行を許可することを特徴とする。
内燃機関の排気通路に配置され、外部空気と排気ガスとの間に介設されるセンサ素子を備え、前記外部空気と前記排気ガスとの酸素分圧の差と相関を有する出力信号を発する排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号に基づいて、前記排気ガスセンサの素子割れの異常診断を行う異常診断手段と、
前記異常診断の診断条件が成立した場合に、前記異常診断手段による異常診断の実行を許可する許可手段と、
前記内燃機関の吸入空気量を取得する吸入空気量検出取得手段と、を備え、
前記異常診断手段は、前記許可手段による許可の後にのみ前記異常診断を実行可能であり、
前記許可手段による許可の後に、前記吸入空気量が所定値以下となる状態が所定時間継続した場合に、前記許可手段による許可を取り消す取り消し手段を更に備えることを特徴とする。
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1のハードウェア構成を説明するための図である。図1に示すとおり、本実施形態のシステムは内燃機関10を備えている。内燃機関10には、吸気通路12および排気通路14が連通している。吸気通路12には、吸入空気量を検出するエアフロメータ16が配置されている。エアフロメータ16の下流には、スロットルバルブ18が配置されている。スロットルバルブ18の近傍には、スロットル開度を検出するスロットルセンサ20が配置されている。
図2は、本発明の実施の形態1において用いられる酸素センサ40の構成を説明するための図である。図2に示す酸素センサ40は、上述したとおり、内燃機関10の排気通路14に配置され、触媒28下流の排気ガスの空燃比を検出するために用いられるセンサである。酸素センサ40は、カバー42を備えており、このカバー42が排気ガスに晒されるように排気通路14に組み付けられる。
次に、図3を参照して、酸素センサ40の異常検出原理について説明する。図3(A)は、内燃機関10の排気通路14に配置されている酸素センサ40の周囲環境の状態を説明するための図である。上述したとおり、酸素センサ40には、センサ素子44の大気層54側と排気通路14側の酸素濃度差に応じたセンサ出力が発生する。ここで、図3(A)に示すとおり、酸素センサ40が正常な状態、すなわちセンサ素子44に欠損が発生していない状態においては、排気通路14内を流通する排気ガスが大気層54に混入することはない。このため、酸素濃度は常に排気通路14側が大気層54側より低い状態となり、正常な酸素センサ40の出力は常に正の電圧値が発生することとなる。
次に、図4または5を参照して、本実施の形態の特徴的動作について説明する。上述したとおり、酸素センサ40の出力が負の値となれば、確実に酸素センサ40の素子割れ異常が発生していると判断することができる。しかしながら、素子割れ異常が発生した場合であっても、内燃機関の運転状態によっては、センサ出力が負の値とならず、正常時と同様の出力パターンを示すことがある。そこで、本実施の形態においては、酸素センサ40の素子割れ異常の検出精度を高めるために、以下に示す条件を更に考慮した酸素センサの異常診断を行うこととする。
図4は、センサに素子割れが発生した後に、ある吸入空気量Gaでの定常運転を実行した場合の、センサ出力低下に要する時間との関係を示している。ここで「センサ出力低下」とは、センサ出力値が、その後の燃料カットの実行により負電圧が検出される程度まで低下したことを意味する。この図に示すとおり、吸入空気量Gaが大きいほど、短時間でセンサ出力が低下していることが分かる。吸入空気量Gaが多いほど、多量の排気ガスが排気通路14を流通するため排気圧力が上昇する。このため、吸入空気量Gaが大きいほど、センサの素子割れ部分から排気ガスが大気層54に多量に流入することとなる。
上述したとおり、吸入空気量Gaの積算値SUM_Gaが所定値以上である場合には、大気層54に確実に排気ガスが侵入している判断することができる。しかしながら、その後に吸入空気量Gaが低い低Ga状態が長時間継続されると、再び排気ガスが欠損部から排気通路14側に抜けてしまう可能性がある。
上述したとおり、センサ素子44の欠損部から排気ガスが大気層54内部に流入した後に燃料カットが実行されると、センサ素子44の大気層54側と排気通路14側の酸素濃度差が逆転し負電圧が発生する。このため、かかる負のセンサ出力値が検出された場合に素子割れが発生していると診断することができる。
次に、図6を参照して、本実施の形態の装置が、酸素センサ40の素子割れ異常を診断する処理の具体的内容について説明する。図6はECU70が、酸素センサ40の素子割れ異常を診断するルーチンのフローチャートである。図6に示すルーチンでは、先ず、前提条件が成立しているか否かが判断される(ステップ100)。ここでは、具体的には、内燃機関10の暖機状態、車速、機関回転数NE、酸素センサ40の活性状態などが当該異常診断を実行するための前提条件を充足しているか否かが判断される。その結果、前提条件の成立が認められない場合には、後述するステップ108で算出された積算Gaがゼロにリセットされ(ステップ102)、再度本ルーチンが初めから実行される。
12 吸気通路
14 排気通路
16 エアフロメータ
18 スロットルバルブ
20 スロットルセンサ
22 インジェクタ
24 クランク軸
26 クランク角センサ
28 触媒
30 空燃比センサ
40 酸素センサ
42 カバー
44 センサ素子
46 拡散抵抗層
48 排気側電極
50 固体電解質層
52 大気側電極
54 大気層
56 ヒータ
60 素子割れ部
Claims (4)
- 内燃機関の排気通路に配置され、外部空気と排気ガスとの間に介設されるセンサ素子を備え、前記外部空気と前記排気ガスとの酸素分圧の差と相関を有する出力信号を発する排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号に基づいて、前記排気ガスセンサの素子割れの異常診断を行う異常診断手段と、
前記異常診断の診断条件が成立した場合に、前記異常診断手段による異常診断の実行を許可する許可手段と、を備え、
前記異常診断手段は、前記許可手段による許可の後にのみ前記異常診断を実行可能であり、
前記排気ガスがリーンであるリーン期間中は、前記許可手段による許可を禁止する禁止手段を更に備えることを特徴とする排気ガスセンサの異常診断装置。 - 前記リーン期間には、前記内燃機関の燃料カットが実行されている期間が含まれることを特徴とする請求項1に記載の排気ガスセンサの異常診断装置。
- 内燃機関の排気通路に配置され、外部空気と排気ガスとの間に介設されるセンサ素子を備え、前記外部空気と前記排気ガスとの酸素分圧の差と相関を有する出力信号を発する排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号に基づいて、前記排気ガスセンサの素子割れの異常診断を行う異常診断手段と、
前記異常診断の診断条件が成立した場合に、前記異常診断手段による異常診断の実行を許可する許可手段と、
前記内燃機関の吸入空気量の積算値を取得する吸入空気量積算値取得手段と、を備え、
前記異常診断手段は、前記許可手段による許可の後にのみ前記異常診断を実行可能であり、
前記許可手段は、
前記吸入空気量の積算値が所定値以上である場合に、前記異常診断手段による異常診断の実行を許可することを特徴とする排気ガスセンサの異常診断装置。 - 内燃機関の排気通路に配置され、外部空気と排気ガスとの間に介設されるセンサ素子を備え、前記外部空気と前記排気ガスとの酸素分圧の差と相関を有する出力信号を発する排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号に基づいて、前記排気ガスセンサの素子割れの異常診断を行う異常診断手段と、
前記異常診断の診断条件が成立した場合に、前記異常診断手段による異常診断の実行を許可する許可手段と、
前記内燃機関の吸入空気量を取得する吸入空気量検出取得手段と、を備え、
前記異常診断手段は、前記許可手段による許可の後にのみ前記異常診断を実行可能であり、
前記許可手段による許可の後に、前記吸入空気量が所定値以下となる状態が所定時間継続した場合に、前記許可手段による許可を取り消す取り消し手段を更に備えることを特徴とする排気ガスセンサの異常診断装置。
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