JPH05296088A - 内燃機関の異常検出装置 - Google Patents

内燃機関の異常検出装置

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JPH05296088A
JPH05296088A JP4096673A JP9667392A JPH05296088A JP H05296088 A JPH05296088 A JP H05296088A JP 4096673 A JP4096673 A JP 4096673A JP 9667392 A JP9667392 A JP 9667392A JP H05296088 A JPH05296088 A JP H05296088A
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JP
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fuel ratio
catalytic converter
air
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Satoshi Koike
聡 小池
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NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 O2 センサの誤検出をなくし、確実な異常検
出を行うことができる異常検出装置を提供する。 【構成】 排気通路9には、排気ガス中の3つの有害成
分HC,CO,NOX を同時に浄化する三元触媒を収容
する触媒コンバータ10が配設されている。触媒コンバ
ータ10には、触媒の温度を検出するための触媒温セン
サ11が配設されている。触媒コンバータ10の上流側
及び下流側の排気通路9には、上流側O2センサ12及
び下流側O2 センサ13が設けられている。O2 センサ
12,13には、O2 センサ12,13の活性化を促進
するためのヒータ12a,13aが設けられている。従
って、ヒータ12a,13aを通電加熱することによっ
て、O2 センサ12,13を活性化することができ、こ
の状態で異常検出が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の異常検出
装置に関するものであり、詳しくは、触媒コンバータの
上流側及び下流側に配設された空燃比センサの異常を検
出する異常検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、内燃機関の排気系には、エミッ
ションの排出を抑制するための触媒コンバータと、エミ
ッションの排出を監視するためのO2 センサとが設けら
れている。又、近年では、エミッション規制が強化さ
れ、それに伴って、触媒コンバータやO2 センサ等の構
成部品の異常を検出しなければならないという要求があ
る。
【0003】そこで、実開平3−87949号公報に
は、O2 センサの異常検出装置が開示されている。この
異常検出装置では、排気系に介装された触媒コンバータ
の上流側及び下流側に各々O2 センサが配設されてい
る。そして、触媒コンバータが不活性状態であるときに
下流側O2 センサの出力応答時間が検出され、その出力
応答時間からO2 センサの劣化等の異常が判定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、一般に、触
媒コンバータが不活性状態である場合には、同コンバー
タ及びその周辺が昇温されていないために、O2 センサ
も不活性状態である場合が多い。そして、O2 センサが
不活性状態であると、O2 センサが正常であるにもかか
わらず、異常であるように異常検出装置が誤検出してし
まうことがある。このような理由から、従来の異常検出
装置では異常検出精度において問題を抱えていた。
【0005】この発明は、上記問題に着目してなされた
ものであって、その目的とするところは、O2 センサの
誤検出をなくし、確実な異常検出を行うことができる異
常検出装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の異常検出装置は、内燃機関の排気系に配
設される触媒コンバータと、前記触媒コンバータの上流
側及び下流側に配設され、空燃比を検出するための空燃
比センサと、前記空燃比センサを活性化するためのヒー
タと、前記触媒コンバータの活性状態を判別する触媒コ
ンバータ活性状態判別手段と、前記空燃比センサの活性
状態を判別する空燃比センサ活性状態判別手段と、前記
ヒータの発熱動作を制御する発熱動作制御手段と、前記
触媒コンバータ活性状態判別手段により触媒コンバータ
が不活性状態であると判別され、かつ、前記空燃比セン
サ活性状態判別手段により空燃比センサが活性状態であ
ると判別されたときに、上流側の空燃比センサの出力と
下流側の空燃比センサの出力とを比較して、その比較結
果から空燃比センサの異常を検出する異常検出手段とを
備えたことを要旨とする。
【0007】
【作用】上記構成によれば、コールドスタート時のよう
に触媒コンバータが不活性状態であり、かつ、ヒータの
発熱動作により空燃比センサが活性状態であるときに、
異常検出装置によって上流側の空燃比センサの出力と下
流側の空燃比センサの出力とが比較され、その比較結果
から空燃比センサの異常が検出される。
【0008】
【実施例】以下、この発明を具体化した実施例について
図面に従って説明する。図1は、本発明に係る実施例の
構成を示す図である。図1において、機関本体1の吸気
通路2の上流側には図示しないアクセルペダルの操作に
連動して開閉されるスロットルバルブ3が設けられてい
る。又、吸気通路2の下流側には燃料供給系から機関本
体1に加圧燃料を供給するための燃料噴射弁4が設けら
れている。
【0009】ピストン5は機関本体1のシリンダブロッ
ク6に往復動可能に配設されている。シリンダブロック
6のウォータジャケット7には、冷却水の温度を検出す
るための水温センサ8が設けられている。水温センサ8
は冷却水の温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生
する。
【0010】排気通路9には、排気ガス中の3つの有害
成分HC,CO,NOX を同時に浄化する三元触媒を収
容した触媒コンバータ10が配設されている。触媒コン
バータ10には、触媒の温度を検出するための触媒温セ
ンサ11が配設されている。そして、この触媒温センサ
11による触媒温に基づいて、触媒コンバータ10が活
性状態であるか不活性状態であるかが判別される。つま
り、この実施例では、活性・不活性の判別基準が100
℃に設定されると、触媒温が100℃以下であれば、触
媒コンバータ10は不活性状態であると判別される。
【0011】触媒コンバータ10の上流側及び下流側の
排気通路9には、空燃比センサとしての上流側O2 セン
サ12及び下流側O2 センサ13がそれぞれ設けられて
いる。同O2 センサ12,13は排気ガス中の酸素成分
濃度の応じた電圧信号を出力する。そして、この出力値
に応じて空燃比が制御される。
【0012】又、O2 センサ12,13には、O2 セン
サ12,13の活性化を促進するためのヒータ12a,
13aが設けられている。このヒータ12a,13aは
後述する制御回路による通電信号に応じて通電されて、
発熱する。
【0013】アラーム23は、下流側O2 センサ13の
異常が検出された場合に、異常検出信号を受けて警告を
表示するものである。触媒コンバータ活性状態判別手
段,空燃比センサ活性状態判別手段,発熱動作制御手
段,異常検出手段を構成する制御回路15は、CPU1
6、ROM17、RAM18、バックアップRAM1
9、基準クロック発生回路20、A/D変換器21、及
びI/Oポート22を備えている。制御回路15には水
温センサ8,触媒温センサ11,上流側及び下流側O2
センサ12,13からの検出信号が入力され、そのデー
タがRAM18に一時記憶される。RAM18は後述す
るヒータ通電フラグ、O2 センサ活性状態フラグ、異常
検出条件成立フラグ、及び各種カウンタを内蔵してい
る。ROM17は後述の図2〜図5に示すプログラムを
格納している。
【0014】次に、本実施例の異常検出装置の作用を説
明する。初めに、図6のタイミングチャートを用いて、
異常検出動作について説明する。以下、異常検出動作が
開始されるタイミングをt0 、異常検出動作開始から異
常検出動作時間αが経過したタイミングをt1 、触媒温
が100℃を越えるタイミングをt2 とする。
【0015】先ず、タイミングt0 では、前記ヒータ1
2a,13aが発熱を開始し、RAM18内の異常検出
条件成立フラグXDOXが「1」にセットされるととも
に、同じくRAM18内の状態カウンタCTM,CFR
RRがいずれも「0」にセットされる。
【0016】そして、異常検出動作が開始されると、上
流側及び下流側のO2 センサ12,13の出力電圧が読
み込まれ、出力電圧が0.45Vを越えるときのみ、R
AM18内の継続カウンタCFR,CRRにカウント値がプ
ラスされる。なお、下流側O 2 センサ13の出力電圧を
示すチャートには、センサ正常時の出力電圧を実線で、
センサ異常時の出力電圧を二点鎖線で示している。これ
から分かるように、センサ異常時には、出力電圧が小さ
く、継続カウンタCRRの値も小さくなる。これは、セン
サ異常時には下流側O2 センサ13の出力応答性が悪化
することに起因する。
【0017】そして、タイミングt1 では、上流側O2
センサ12と下流側O2 センサ13との継続カウンタの
値の差(CFR−CRR)が所定値βと比較され、この差が
大きいと、センサ異常と判別される。すなわち、二点鎖
線で示す異常時には、継続カウンタの値の差(CFR−C
RR)が大きくなる。この異常に伴い前記アラーム23が
作動される。
【0018】次いで、触媒温が100℃を越えるタイミ
ングt2 では、異常検出条件成立フラグXDOXが
「0」にリセットされるとともに、カウンタCTM,C
FR,CRRがいずれも「0」にクリアされる。
【0019】次いで、異常検出装置の詳細な作用を図2
〜図5のフローチャートに基づいて説明する。なお、図
2〜図5の各ルーチンは、所定時間毎、例えば64ms
毎に起動されるものである。
【0020】さて、内燃機関が始動すると、制御回路1
5は図2に示すルーチン、すなわち、O2 センサ12,
13のヒータ通電ルーチンを起動する。該ルーチンが起
動されると、制御回路15は、先ずステップ201〜2
04までの各諸条件が成立しているか否かを判別する。
詳しくは、ステップ201では内燃機関の始動後から所
定時間(例えば、3秒)が経過しているか否かを判別す
る。ステップ202では水温センサ8により検出された
水温が所定水温(10℃)以上であるか否かを判別す
る。ステップ203ではバッテリ電圧が所定電圧(12
V)以上であるか否かを判別する。さらに、ステップ2
04では内燃機関にかかる負荷が所定値以内であるか否
かを判別する。
【0021】以上の判別により、内燃機関が始動直後の
通常の安定領域内にあるか否かが判別される。そして、
制御回路15はステップ201〜204の判別条件がい
ずれも成立している場合には、ステップ205に移行
し、いずれかが成立していない場合には、ステップ20
6に移行する。
【0022】制御回路15はステップ205に移行する
と、ヒータ12a,13aの通電条件が成立したものと
して、ヒータ通電フラグXHTをセットして「1」とす
る。このフラグXHTがセットされると同時に、ヒータ
12a,13aの発熱動作が開始され、O2 センサ1
2,13の活性化促進動作が開始される。
【0023】又、制御回路15はステップ206に移行
すると、前回のヒータ通電フラグXHTが「1」である
か否かを判別する。そして、すでにヒータ通電フラグX
HTが「1」にセットされている場合には、ステップ2
07に移行し、ヒータ通電フラグXHTが「0」の場合
には、ステップ208に移行する。
【0024】制御回路15はステップ207に移行する
と、最初にステップ206に移行してからの経過時間が
5秒以内であるか否かを判別する。そして、制御回路1
5は経過時間が5秒超過であれば、ステップ208に移
行し、ヒータ通電フラグXHTを「0」とするととも
に、ヒータ12a,13aの発熱動作を停止する。すな
わち、ステップ206,207の処理によって、ステッ
プ201〜204の条件が不成立の場合に、すぐにヒー
タ12a,13aを非通電にするのではなく、5秒間の
余裕を持たせた後に、非通電とすることができる。
【0025】次いで、制御回路15は図3に示すO2
ンサ活性状態判別ルーチンを起動する。なお、このルー
チンは下流側O2 センサ13に限定して判定されるもの
である。
【0026】このルーチンにおいて、制御回路15は、
ステップ301で前述した図2のルーチンにおけるヒー
タ通電フラグXHTが「1」であるか否かを判別する。
そして、制御回路15はヒータ通電フラグXHTが
「1」であれば、ステップ302に移行し、「1」でな
ければ、ステップ307に移行する。制御回路15はス
テップ307に移行すると、O2 センサ活性状態フラグ
XOXPを「0」とする。すなわち、ヒータ通電が行わ
れていないために、下流側O2 センサ13は不活性状態
であると判別される。
【0027】一方、制御回路15は、ステップ301か
らステップ302に移行すると、下流側O2 センサ13
の出力電圧を読み込み、次のステップ303で下流側O
2 センサ13の出力電圧が0.45V以上であるか否か
を判別する。すなわち、制御回路15はステップ303
で下流側O2 センサ13の出力電圧0.45Vを境にし
て、下流側O2 センサ13が活性状態であるか不活性状
態であるかを判別する。
【0028】そして、制御回路15は、下流側O2 セン
サ13の出力電圧が0.45V以上、すなわち活性状態
の場合にはステップ304に移行し、下流側O2 センサ
13の継続カウンタCOXRを1だけカウントし、ステ
ップ305へ移行する。又、制御回路15は、ステップ
303において下流側O2 センサ13の出力電圧が0.
45V未満、すなわち不活性状態の場合には、ステップ
304をバイパスして、ステップ305へ移行する。
【0029】その後、制御回路15はステップ305で
継続カウンタCOXRのカウント値が所定値COXDを
越えるか否かを判別する。そして、越える場合にはステ
ップ306へ移行し、越えない場合にはステップ307
に移行する。制御回路15はステップ306でO2 セン
サ活性状態フラグXOXPをセットして「1」とする。
又、制御回路15はステップ307でO2 センサ活性状
態フラグXOXPを「0」とする。なお、ステップ30
5の処理は、複数回の判別処理を繰り返すことによっ
て、O2 センサ活性状態を判別する精度を向上させるも
のである。
【0030】続いて、制御回路15は、図4に示す異常
検出条件判別ルーチンを起動する。このルーチンは、下
流側O2 センサ13が活性状態であり、かつ、触媒コン
バータ10が不活性状態であることを検出し、それによ
って、異常検出条件が成立するか否かを判別するもので
ある。
【0031】このルーチンにおいて、制御回路15はス
テップ401で前述した図3におけるO2 センサ活性状
態フラグXOXPが「1」であるか否かを判別する。そ
して、制御回路15はO2 センサ活性状態フラグXOX
Pが「1」であれば、ステップ402に移行し、「0」
であれば、ステップ404に移行する。
【0032】制御回路15はステップ402で触媒温セ
ンサ11により検出された触媒温が100℃以下である
か否かを判別する。そして、制御回路15は触媒温が1
00℃以下、すなわち触媒コンバータ10が不活性状態
であると判別した場合には、ステップ403に移行す
る。制御回路15はステップ403で異常検出条件成立
フラグXDOXをセットして「1」とする。
【0033】一方、制御回路15はステップ401でO
2 センサ活性状態フラグXOXPが「1」でないと判別
された場合、あるいは、ステップ402で触媒コンバー
タ10が活性状態であると判別された場合には、ステッ
プ404に移行する。制御回路15はステップ404で
異常検出条件成立フラグXDOXを「0」とする。
【0034】次いで、制御回路15は、図5に示す異常
検出ルーチンを起動する。このルーチンにおいて、制御
回路15はステップ501で異常検出条件成立フラグX
DOXが「1」であるか否かを判別し、「0」の場合に
はステップ503に移行し、「1」の場合にはステップ
502に移行する。
【0035】制御回路15はステップ503に移行する
と、各状態カウンタ、すなわち、継続カウンタCRR,C
FR、及び条件カウンタCTMをクリアする。又、制御回
路15はステップ502に移行すると、本ルーチンの異
常検出が1回目であるか否かを判別する。そして、制御
回路15は1回目であればステップ504に移行し、1
回目でなければステップ506に移行する。
【0036】制御回路15はステップ504で各状態カ
ウンタCRR,CFR,CTMをクリアし、初期設定を行
う。さらに、制御回路15はステップ505で下流側O
2 センサ13の異常検出動作時間αを設定する。この検
出動作時間αは図7により求められるものであり、触媒
の種類(例えば、マニバータタイプ,アンダーフロアタ
イプ)により変化する。なお、本実施例の触媒はマニバ
ータタイプであり、比較的早く触媒温が上昇するため異
常検出動作時間αは短くなる。
【0037】制御回路15はステップ506に移行する
と、上流側O2 センサ12の出力電圧が0.45V以上
であるか否かを判別する。そして、0.45V以上であ
れば、ステップ507で継続カウンタCFRを1だけカウ
ントした後、ステップ508に移行し、又、0.45V
未満であれば、カウントせずにステップ508に移行す
る。
【0038】続いて、制御回路15はステップ508で
下流側O2 センサ13の出力電圧が0.45V以上であ
るか否かを判別する。そして、0.45V以上であれ
ば、ステップ509で継続カウンタCRRを1だけカウン
トした後、ステップ510に移行し、又、0.45V未
満であれば、カウントせずにステップ510に移行す
る。
【0039】制御回路15はステップ510では、異常
検出動作が開始されると同時にカウントされるカウンタ
CTMと、ステップ505における異常検出動作時間α
とを比較する。そして、カウンタCTMの値が異常検出
動作時間αを越えた場合には、ステップ511に移行
し、上流側O2 センサ12と下流側O2 センサ13との
継続カウンタの値の差(CFR−CRR)が所定値βより大
きいか否かを判別する。そして、制御回路15は、(C
FR−CRR)が所定値βよりも小さい場合にはステップ5
12で下流側O2 センサ13が正常であると判別して、
ルーチンを終了する。又、制御回路15は、(CFR−C
RR)が所定値βよりも大きい場合にはステップ513で
下流側O2 センサ13が異常であると判別して、ルーチ
ンを終了する。
【0040】以上のように、本実施例の異常検出装置に
おいては、触媒コンバータ10の上流側及び下流側に配
設されるO2 センサ12,13にヒータ12a,13a
を設けた。そして、触媒コンバータ10が不活性状態で
あり、かつ、下流側O2 センサ13が活性状態であると
きに、上流側O2 センサ12の出力電圧と下流側O2
ンサ13の出力電圧とを比較して、その比較結果から下
流側O2 センサ13の異常を検出するように構成した。
【0041】従って、異常検出動作時には、常に触媒コ
ンバータ10は不活性状態となり、かつ、O2 センサ1
2,13は活性状態となる。そのため、従来の異常検出
装置とは異なり、O2 センサ12,13が不活性状態で
あるために生じる誤検出を招くことなく、確実な異常検
出を行うことができる。
【0042】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、次の様態にて具体化することができる。 (1)触媒コンバータ10の不活性状態を判別する手段
として、触媒温センサ11の代わりに水温センサ8を用
いること。このとき、触媒コンバータ10が不活性状態
であることを判別する条件は水温が30℃以下である。 (2)図5のフローチャートにおいて、上流側O2 セン
サ12の異常判別基準を設け、上流側O2 センサ12の
異常検出ができるようにすること。
【0043】
【発明の効果】この発明によれば、異常検出時には、常
に空燃比センサを活性状態に保つことが可能となり、誤
検出を招くことなく、確実な異常検出を実施することが
できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の構成を示す図である。
【図2】ヒータ通電ルーチンを示すフローチャートであ
る。
【図3】O2 センサ活性状態判別ルーチンを示すフロー
チャートである。
【図4】異常検出条件判別ルーチンを示すフローチャー
トである。
【図5】異常検出ルーチンを示すフローチャートであ
る。
【図6】作用説明のためのタイミングチャートである。
【図7】異常検出動作時間を設定するための図である。
【符号の説明】
10…触媒コンバータ、12…空燃比センサとしての上
流側O2 センサ、12a…ヒータ、13…空燃比センサ
としての下流側O2 センサ、13a…ヒータ、15…触
媒コンバータ活性状態判別手段,空燃比センサ活性状態
判別手段,発熱動作制御手段,異常検出手段としての制
御回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気系に配設される触媒コン
    バータと、 前記触媒コンバータの上流側及び下流側に配設され、空
    燃比を検出するための空燃比センサと、 前記空燃比センサを活性化するためのヒータと、 前記触媒コンバータの活性状態を判別する触媒コンバー
    タ活性状態判別手段と、 前記空燃比センサの活性状態を判別する空燃比センサ活
    性状態判別手段と、 前記ヒータの発熱動作を制御する発熱動作制御手段と、 前記触媒コンバータ活性状態判別手段により触媒コンバ
    ータが不活性状態であると判別され、かつ、前記空燃比
    センサ活性状態判別手段により空燃比センサが活性状態
    であると判別されたときに、上流側の空燃比センサの出
    力と下流側の空燃比センサの出力とを比較して、その比
    較結果から空燃比センサの異常を検出する異常検出手段
    とを備えたことを特徴とする内燃機関の異常検出装置。
JP4096673A 1992-04-16 1992-04-16 内燃機関の異常検出装置 Pending JPH05296088A (ja)

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