JPH0634597A - O2 センサの故障判定方法 - Google Patents
O2 センサの故障判定方法Info
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Abstract
燃比A/Fを理論空燃比よりも一定量リーン又はリッチ
に所定時間保持してO2 センサ5の周囲の排気ガス濃度
を初期化した後、空燃比を理論空燃比に対して所定量だ
け所定期間に亘り所定周期で強制加振させ、このときの
O2 センサの出力電圧の変化によりO2 センサの異常を
判定する。
Description
方法に関する。
中に含まれるCO、HC、NOX 等の有害物質を除去す
る有効な手段として三元触媒コンバータがある。この三
元触媒コンバータは、空燃比(A/F)を理論空燃比
(14.7)近傍に制御することによりCO、HC、NOX
の三成分を同時に浄化することができるという利点を有
している。そこで、排気通路に設けられた三元触媒コン
バータの上流側にO2 センサを設けて排気ガス中の酸素
濃度を検出し、当該検出値に応じて燃料噴射量を制御
し、空燃比を理論空燃比近傍に制御するようにしてい
る。
り或いは故障すると空燃比を理論空燃比近傍に制御する
ことが困難となり、三元触媒コンバータの機能を有効に
発揮させることができなくなり、排気ガスを良好に浄化
することが出来なくなる。そこで、O2 センサの熱に起
因する劣化や断線或いは絶縁不良等に起因する故障を判
定することが必要である。
化や故障を判定する方法として、O2 センサの出力電圧
或いは空燃比をリーンからリッチ、リッチからリーンに
繰り返して変化させたときの出力が反転するまでの応答
時間等を検出することにより判定する方法が知られてい
る。しかしながら、この判定方法は、精度が悪いために
誤判定をすることが多いという問題がある。
で、O2 センサの熱による劣化及び断線等の故障を正確
に判定することが可能なO2 センサの故障判定方法を提
供することを目的とする。
に本発明によれば、排気ガス中の酸素濃度を検出するO
2 センサの故障判定方法において、エンジンが所定の運
転領域にあるときに空燃比を理論空燃比よりも一定量リ
ーン又はリッチに所定時間保持して前記O2 センサの周
囲のガス濃度を初期化し、前記空燃比を前記理論空燃比
に対して所定量だけ所定期間強制加振させ、このときの
前記O2 センサの出力電圧の変化により当該O2 センサ
の異常を判定するものである。
ドル近傍とし、前記空燃比の強制加振の量は、理論空燃
比に対して約±10〜15%程度の範囲とし、前記空燃
比を強制加振する所定周期は、数ヘルツとする。更に、
前記O2 センサの異常は、前記空燃比の強制加振開始時
の当該O2 センサの出力電圧の振幅値、又は前記空燃比
の強制加振開始から当該O2 センサの出力が所定電圧を
超えるまでの時間により判定する。
に、空燃比を理論空燃比よりも一定量リーン又はリッチ
に所定時間保持して前記O2 センサの周囲の排気ガス濃
度を初期化して、O2 センサの故障判別時の排気ガス濃
度条件を一体に設定する。次いで、前記空燃比を前記理
論空燃比に対して所定量例えば、±10〜15%程度の
範囲で、所定周期例えば、数ヘルツ強制加振させる。そ
して、このときの前記O2 センサの出力電圧変化により
異常を判定する。第1の判定方法は、前記空燃比の強制
加振開始時のO2 センサの出力電圧の振幅値が所定電圧
よりも小さいときにO2 センサが異常である(劣化して
いる)と判定する。第2の判定方法は、前記空燃比の強
制加振開始からO2 センサの出力が所定電圧を超えるま
での時間が所定時間よりも長いときにO2 センサが異常
である(劣化している)と判定する。
詳述する。図1は、本発明方法を実施するエンジンの空
燃比制御装置の概略構成を示し、エンジン1の排気通路
2の途中には三元触媒コンバータ4が介在されており、
当該三元触媒コンバータ4の上流側にはO2 センサ5が
設けられている。このO2センサ5は、精度を確保する
ために出来る限りエンジン1近傍の各気筒の排気ガスの
合流部に排気ガス流に対して直角をなして装着され、泥
水等による急冷や電気絶縁度の低下を来さない箇所に取
付られている。また、エンジン1の吸気通路3には燃料
噴射弁6が設けられている。これらのO2 センサ5及び
燃料噴射弁6は、電子燃料制御装置(以下「ECU」と
いう)7に接続されている。
検出して三元触媒コンバータ4が有効に浄化能力を発揮
する領域(ウインド領域)内に空燃比(A/F)をフィ
ードバック制御するための電気信号を得るもので、内側
に酸素濃度の高い大気を、外側には排気管2内の酸素濃
度の低い排気ガスを導入するようになっている。大気中
の酸素濃度は一定しているために排気ガス中の酸素濃度
により濃度の比が変化し、酸素不足の濃混合気(リッ
チ)側では酸素濃度の比が大きくなり、O2 センサ5
は、起電力を発生し、反対に酸素過剰な希薄混合気(リ
ーン)側では酸素濃度の比が小さく、O2 センサ5は、
起電力を発生しない。
他、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転セン
サ、エンジン水温Twを検出する水温センサ、スロット
ルバルブの開度θtを検出するスロットルセンサ、吸入
空気流量Qを検出するエアフローセンサ(何れも図示せ
ず)からの信号を入力し、エンジン1の空燃比(A/
F)が理論空燃比となるように燃料噴射量を演算し、燃
料噴射弁6を開弁制御する。更に、ECU7は、O2 セ
ンサ5の劣化、故障の判定を行う。
障の判定方法の概要を説明する。先ず、エンジン1が、
O2 センサ5をチェックする領域で運転されるまで待機
する。このチェック領域は、例えば、1000 rpm以下のア
イドル近傍に設定し、空気量の少ない領域で空燃比A/
Fを変調させてドライバビリティの悪化及び排気ガス悪
化を防止する。これは、アイドル領域のように絶対トル
クの小さい領域では変動トルクが少なく、空気量も少な
い。また、空気量が少ない領域の方が排気ガスに対して
も影響が少ないためである。次に、排気管2内のO2 セ
ンサ周囲の排気ガス濃度を初期化し、(出力電圧/応答
性)を精度良く計測するために空燃比A/Fの前条件を
設定する。即ち、図2(a)に示すように空燃比A/F
を一定量リーン(例えば、理論空燃比に対して+12.5
%)に所定時間例えば、1sec(初期化時間)保持す
る。尚、空燃比A/Fを理論空燃比に対して一定量リッ
チにさせても良い。
燃比(ストイキオ)に対して例えば、±10%の範囲で
強制的に数ヘルツの周期で所定期間に亘り加振させて変
調させる。これに伴いO2 センサ5の出力電圧Vが変化
する。O2 センサ5が正常である場合には、出力電圧V
は、図2(b)に実線で示すように直ぐに応答する。し
かしながら、O2 センサ5が劣化している場合には例え
ば、2点鎖線で示すように応答性が悪く、出力電圧Vが
徐々に高くなる。そこで、このときのO2 センサ5の出
力電圧Vの変化により当該O2 センサ5が劣化している
か否かを判定する。この判定方法として2つの判定方法
がある。
振時におけるO2 センサ5の出力電圧Vの振幅値により
判定する。例えば、O2 センサ5の強制加振開始から3
回目までの出力電圧の振幅値V1 、V2 、V3 の相加平
均(V1 +V2 +V3 )/3が所定電圧Vsよりも小さ
い[{(V1 +V2 +V3 )/3}<Vs]ときにはO
2 センサ5が劣化していると判定する。
振開始からO2 センサ5の出力電圧Vが所定電圧例え
ば、0.5 Vを超えるまでの所要時間により判定する。即
ち、所要時間T’が所定時間Tsよりも長い(T’>T
s)ときにO2 センサ5が劣化していると判定する。次
に、O2 センサ5の劣化、故障判定方法について説明す
る。
5の劣化判定ロジックにおいてフローセンサからの信号
によりエンジンの吸入空気流量Qが所定値Q0 よりも少
ないか否かを判別(ステップ1)し、その判別答が否定
(NO)のとき即ち、エンジンがアイドル領域にないと
きにはO2 センサのチェックフラグFCHK 及びイニシャ
ル(初期化)フラグFINITを夫々0にセット(ステップ
2)し、通常の空燃比制御(ステップ3)を行なう。
S)のとき即ち、吸入空気流量Qが所定値Q0 よりも少
ないときにはチェックフラグFCHK が1であるか否かを
判別(ステップ4)し、判別答が否定(NO)のときに
はイニシャルフラグFINITが1であるか否かを判別(ス
テップ5)し、当該ステップ5の判別答が否定(NO)
のときにはイニシャルフラグFINITを1にセット(ステ
ップ6)して空燃比A/Fをリーンに所定時間保持する
イニシャライズ制御(初期化)を行ない(ステップ
7)、タイマ1をリセットしてスタート(ステップ8)
させてステップ1に戻る。タイマ1は、空燃比A/Fの
初期化(図2(a))時間(1sec )をセットする。
きにはタイマ1のセット時間が所定時間T1 に達したか
否かを判別(ステップ9)し、その判別答が否定(N
O)のときには当該判別を繰り返して行ない、肯定(Y
ES)のときにはイニシャルフラグFINITを0にセット
(ステップ10)して空燃比A/Fのイニシャライズ
(初期化)が終了したことを表示すると共にチェックフ
ラグFCHK を1にしてO2センサ5のチェック(故障判
定)を可能にしてステップ1に戻る。
き即ち、吸入空気量Qが所定値Q0よりも少なくアイド
ル領域にあると判断され、チェックフラグFCHK が1と
されてO2 センサ5の故障判定チェックが可能な状態に
あるときには、空燃比A/Fを強制加振制御(ステップ
11)して故障判定ルーチン(ステップ12)に移行し
てO2 センサ5の故障判定を行なう。この故障判定は、
図4又は図5に示す手順で行なう。
る。図4においてECU7は、タイマフラグFTIM が1
であるか否かを判別(ステップ20)する。このタイマ
フラグFTIM は、最初は1にセットされており、従っ
て、判別答は肯定(YES)となり、タイマ2をリセッ
トしてスタート(ステップ21)させる。このタイマ2
は、空燃比A/Fを強制加振させる時間を設定する。次
に、このタイマ2のタイマ時間が設定時間T2 よりも短
いか否かを判別(ステップ22)し、判別答が肯定(Y
ES)のときにはO2 センサ5の出力電圧を計測して記
憶装置に記憶する(ステップ23)。このステップ23
を繰り返して実行し、O2 センサ5の出力電圧を順次検
出することによりO2 センサ5の空燃比A/Fの強制加
振開始時からの出力電圧振幅値V1 、V2 、V3 を計測
することができる。ステップ24では、3回目の出力電
圧V3 の計測が終了したか否かを判別する。
き即ち、O2 センサ5の3回目の出力電圧V3 の計測が
終了しないときには、タイマフラグFTIM を0にセット
(ステップ25)してステップ20に戻り、再びタイマ
フラグFTIM が1か否かを判別する。このときにはタイ
マフラグFTIM は、既に0とされており、その判別答が
否定(NO)となり、ステップ22に進み、当該ステッ
プ22の判別答が否定(NO)になるまで前述のステッ
プ23、24、25が繰り返し実行されることになる。
ES)即ち、O2 センサ5の3回目の出力電圧V3 の計
測が終了すると、前回までに計測記憶したO2 センサ5
の出力電圧V1 、V2 と今回計測した出力電圧V3 の相
加平均(V1 +V2 +V3 )/3が所定電圧Vsよりも
小さいか否かを判別(ステップ26)し、その判別答が
否定(NO)のときには、O2 センサ5のが正常である
と判定して警報ランプを消灯(ステップ27)させ、空
燃比A/Fを通常制御(ステップ29)し、チェックフ
ラグFCHK を0に、タイマフラグFTIM を1にセット
(ステップ30)して初期状態に戻し、当該故障判定を
終了する。
S)のとき即ち、O2 センサ5の出力電圧V1 、V2 、
V3 の相加平均(V1 +V2 +V3 )/3が所定電圧V
sよりも小さいときには、O2 センサ5が故障と判定
し、警報ランプを点灯(ステップ28)させて運転者に
警告した後、空燃比A/Fを通常制御(ステップ29)
し、チェックフラグFCHK を0に、タイマフラグFTIM
を1にセット(ステップ30)して初期状態に戻して当
該故障判定を終了する。
O)即ち、タイマ2のタイマ時間が所定時間T2 を超え
たときには、当該所定時間T2 の間にO2 センサ5の出
力の相加平均値が所定値Vsに達しなかったものとして
当該O2 センサ5が故障と判定し、ステップ28に進み
警告ランプを点灯して運転者に警告した後、前述と同様
に空燃比A/Fを通常制御(ステップ29)し、チェッ
クフラグFCHK を0に、タイマフラグFTIM を1にセッ
ト(ステップ30)して初期状態に戻し、当該判定を終
了する。
る。図5においてECU7は、タイマフラグFTIM が1
であるか否かを判別(ステップ40)する。このタイマ
フラグFTIM は、最初は1にセットされており、従っ
て、判別答は肯定(YES)となり、タイマ2をリセッ
トしてスタート(ステップ41)させる。このタイマ2
は、空燃比A/Fを強制加振させる時間を設定する。次
に、このタイマ2のタイマ時間が設定時間T2 よりも短
いか否かを判別(ステップ42)し、判別答が否定(N
O)のときにはO2 センサ5の出力電圧Vを計測し(ス
テップ43)、この出力電圧Vが所定電圧Vs(例え
ば、0.5 V)以上(V≧Vs)になったか否かを判別
(ステップ44)する。
きにはタイマフラグFTIM を0にセットしてステップ4
0に戻り、当該判別を繰り返す。そして、ステップ44
の判別答が肯定(YES)のとき即ち、O2 センサ5の
出力電圧Vが所定値Vs以上(V≧Vs)になったとき
には当該O2 センサ5が正常であると判定して警告ラン
プを消灯(ステップ45)したまま空燃比A/Fを通常
制御(ステップ48)し、チェックフラグFCHK を0
に、タイマフラグFTIM を1にセット(ステップ49)
して初期状態に戻り、当該故障判定を終了する。
2 以上になりステップ42の判別答が肯定(YES)の
ときにはO2 センサ5が故障であると判定して警告ラン
プを点灯(ステップ47)させて運転者に警告した後ス
テップ48に進み空燃比A/Fを通常制御し、チェック
フラグFCHK を0に、タイマフラグFTIM を1にセット
(ステップ49)して初期状態に戻り、当該故障判定を
終了する。
ンジンのトルク変動を抑え、ドライバビリティの悪化及
び排気ガスの悪化を防止しつつO2 センサの劣化・故障
等の判定を精度良く行なうことが可能となり、三元触媒
コンバータの機能を有効に発揮させることが出来、これ
に伴い排気ガスを良好に浄化することが可能となるとい
う効果がある。
置の一実施例を示す構成図である。
を示す説明図である。
チャートである。
1の故障判定方法の手順を示すフローチャートである。
2の故障判定方法の手順を示すフローチャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 内燃エンジンの排気ガス中の酸素濃度を
検出するO2 センサの故障判定方法において、エンジン
が所定の運転領域にあるときに空燃比を理論空燃比より
も一定量リーン又はリッチに所定時間保持して前記O2
センサの周囲のガス濃度を初期化し、前記空燃比を前記
理論空燃比に対して所定量だけ所定期間に亘り所定周期
で強制加振させ、このときの前記O2 センサの出力電圧
の変化により当該O2 センサの異常を判定することを特
徴とするO2 センサの故障判定方法。 - 【請求項2】 前記エンジンの運転領域は、アイドル近
傍であることを特徴とする請求項1記載のO2 センサの
故障判定方法。 - 【請求項3】 前記O2 センサの異常は、前記空燃比の
強制加振開始時の当該O 2 センサの出力電圧の振幅値に
より判定することを特徴とする請求項1記載のO 2 セン
サの故障判定方法。 - 【請求項4】 前記O2 センサの異常は、前記空燃比の
強制加振開始から当該O 2 センサの出力が所定電圧を超
えるまでの時間により判定することを特徴とする請求項
1記載のO2 センサの故障判定方法。
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Family Applications (1)
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