JPH07259612A

JPH07259612A - 内燃エンジンの排気ガス濃度センサ異常検出装置

Info

Publication number: JPH07259612A
Application number: JP6073913A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Seki; 康成関; Masataka Chikamatsu; 正孝近松
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1995-10-09
Also published as: US5513522A

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジン始動時の環境条件により排気ガス濃
度センサの異常が誤検知されるのを回避する。【構成】モニタ間隔制御タイマのタイマ値ｔｍＣＣが
「０」になると（Ｓ１７）チェッカーサーキットをオン
し（Ｓ１９）、次いで前記異常検知タイマのタイマ値ｔ
ｍＦＳＩＣが「０」になったときは始動後経過タイマの
タイマ値ｔｍＳＯ２ＣＨＫが「０」になったか否かを判
別する（Ｓ２１）。そして、その判別結果が否定（Ｎ
ｏ）のときはフラグｎＯ２を「３」に設定すると共にフ
ラグＦＯ２ＮＧを「１」に設定し（Ｓ２２）、エンジン
始動後所定時間内にＯ₂センサは異常状態になったとき
はＯ₂センサを不活性とみなす。一方、ステップＳ２１
の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のときはフラグＦＦＳＤを
「１」に設定すると共にフラグＦＯＫを「０」に設定し
て（Ｓ２３）Ｏ₂センサの異常を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃エンジンの排気ガス
濃度センサ異常検出装置、より詳しくは内燃エンジンの
排気系に配設された排気ガス濃度センサの異常を検出す
る内燃エンジンの排気ガス濃度センサ異常検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃エンジンの排気系に配設
された排気ガス濃度センサの異常を診断する手法として
は、前記排気ガス濃度センサに微弱電流を流し、その時
の排気ガス濃度センサの出力値の変動量に基づいて前記
排気ガス濃度センサの断線や短絡等の故障、更には経時
劣化等による異常を検出する排気濃度センサの劣化検出
方法が既に本願出願人等によって提案されている（例え
ば、特開平４−２３３４４７号公報）。

【０００３】ところで、上記排気ガス濃度センサは、図
１６に示すように、ジルコニア固体電解質（ＺｒＯ₂）
からなる検出素子５１が素子カバー５２の内部に装着さ
れている。すなわち、該検出素子５１の内外面には電極
としての白金がコーティングされており、その外面側の
空間部５３には排気ガスが導入され、内面側の空間部５
４には基準ガスとしての大気が導入される。そして、該
排気ガス濃度センサは、その起電力が理論空燃比の前後
において急激に変化する特性を有し、理論空燃比におい
てその出力信号はリーン信号からリッチ信号又はリッチ
信号からリーン信号に反転する。すなわち、排気ガス濃
度センサの出力信号は空燃比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り、その電気
信号を出力する。

【０００４】また、前記内面側の空間部５４にはヒータ
５５が配設されており、該ヒータ５５により排気ガス濃
度センサの早期活性化が可能となるように構成されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記排
気ガス濃度センサにおいては、エンジンの冷間始動時や
外気温度が低い時或いは高湿度時等排気系や排気ガス濃
度センサが冷間状態にあるときは排気ガス中の水蒸気が
結露するため、図１６のＸ部に示すように、排気ガス濃
度センサ内に結露した凝縮水が検出素子５１と保護カバ
ー５２との間にブリッジ状に滞留する。したがって、こ
の状態で検出素子５１に微弱電流を流した場合、電気抵
抗が低下し見かけ上短絡して電圧変化が生じなくなり、
このため排気ガス濃度センサの異常を検出する。すなわ
ち、エンジン暖機完了後においては、凝縮水が蒸発して
見かけ上の短絡状態が解除され、その結果排気ガス濃度
センサは正常な電圧値を出力するにも拘わらず、上述し
た環境条件により排気ガス濃度センサは異常を検出して
しまうという問題点があった。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであって、エンジン始動時の環境条件により排気ガ
ス濃度センサが誤検知されるのを回避することができる
内燃エンジンの排気ガス濃度センサ異常検出装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、内燃エンジンの排気系に配設されて該内燃
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
と、該排気ガス濃度センサに所定電圧を印加したときの
出力値の変動量に基づいて前記排気ガス濃度の異常を検
出する異常検出手段とを備えた内燃エンジンの排気ガス
濃度センサ異常検出装置において、前記異常検出手段
が、前記変動量が所定値以上のときは前記排気ガス濃度
センサを正常と判定する正常判定手段と、前記内燃エン
ジンが始動してから所定の運転状態に到達するまでの間
に前記変動量が前記所定値以下のときは前記排気ガス濃
度センサの異常判定を保留する異常判定保留手段とを有
していることを特徴としている。

【０００８】また、前記異常判定保留手段は、異常判定
が保留されている間は前記排気ガス濃度センサが不活性
状態にあるとみなすことを特徴としている。

【０００９】具体的には、本発明は前記内燃エンジンが
始動してからの運転時間を計測する計測手段を有し、前
記所定の運転状態は、前記運転時間に基づいて決定され
ることを特徴としている。

【００１０】また、前記所定の運転状態は、前記内燃エ
ンジンの排気系に配設された触媒装置の触媒床温度が所
定温度以上であることを特徴とするのも好ましく、かか
る場合において、本発明は前記内燃エンジンの回転数を
検出する回転数検出手段と、前記内燃エンジンの負荷状
態を検出する負荷状態検出手段と、前記負荷状態検出手
段及び前記回転数検出手段の検出結果に基づいて負荷領
域を算出する負荷領域算出手段と、前記負荷領域に応じ
た温度積算値に基づいて前記触媒床温度を推定する触媒
床温度推定手段とを有するのも好ましい。

【００１１】また、前記所定の運転状態は、前記内燃エ
ンジンの排気温度が所定温度以上であることを特徴とし
てもよく、かかる場合において、前記内燃エンジンの回
転数を検出する回転数検出手段と、前記内燃エンジンの
負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、前記負荷状態
検出手段及び前記回転数検出手段の検出結果に基づいて
負荷領域を算出する負荷領域算出手段と、前記負荷領域
に応じた温度積算値に基づいて前記排気温度を推定する
排気温度推定手段とを有するのも好ましい。

【００１２】また、本発明は前記内燃エンジンの冷却水
温を検出する水温検出手段を有し、前記所定の運転状態
は、前記冷却水温が所定温度以上であることを特徴とす
るのも好ましい。

【００１３】

【作用】上記構成によれば、排気ガス濃度センサに所定
電圧が印加されたときの出力値の変動量が所定値以上の
ときは常に継続して排気ガス濃度センサの正常を判定す
る一方、内燃エンジンが始動してから所定の運転状態に
到達するまでの間に排気ガス濃度センサの異常が検出さ
れても、排気ガス濃度センサが異常と判定されるのが保
留される。

【００１４】また、前記所定の運転状態は、エンジン始
動後からの運転時間、触媒床温度、排気温度、エンジン
冷却水温により決定される。

【００１５】また、前記触媒床温度又は排気温度は、エ
ンジンの負荷領域に応じた積算値に基づいて推定され
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳説す
る。

【００１７】図１は本発明に係る内燃エンジンの排気ガ
ス濃度センサ異常検出装置の一実施例を示す全体構成図
である。

【００１８】図中、１は例えば４気筒を有する内燃エン
ジン（以下、単に「エンジン」という）であって、該エ
ンジン１の吸気管２の途中にはスロットルボディ３が設
けられ、その内部にはスロットル弁３′が配されてい
る。また、スロットル弁３′にはスロットル弁開度（θ
ＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁
３′の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロー
ルユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。

【００１９】燃料噴射弁６は、吸気管２の途中であって
エンジン１とスロットル弁３′との間の図示しない吸気
弁の少し上流側に各気筒毎に設けられている。各燃料噴
射弁６は図示しない燃料ポンプに接続されると共にＥＣ
Ｕ５に電気的に接続され、該ＥＣＵ５からの信号により
燃料噴射の開弁時期が制御される。

【００２０】吸気管２のスロットル弁３′の下流側には
分岐管７が設けられ、該分岐管７の先端には絶対圧（Ｐ
ＢＡ）センサ８が配設されている。また、ＰＢＡセンサ
８はＥＣＵ５に電気的に接続され、ＰＢＡセンサ８によ
り検出された吸気管２内の絶対圧ＰＢＡは電気信号に変
換されてＥＣＵ５に供給される。

【００２１】また、分岐管７の下流側の吸気管２には吸
気温（ＴＡ）センサ９が装着され、該ＴＡセンサ９によ
り検出された吸気温ＴＡは電気信号に変換され、ＥＣＵ
５に供給される。

【００２２】エンジン１のシリンダブロックの冷却水が
充満した気筒周壁にはサーミスタ等からなるエンジン水
温（ＴＷ）センサ１０が挿着され、該ＴＷセンサ１０に
より検出されたエンジン冷却水温ＴＷは電気信号に変換
されてＥＣＵ５に供給される。

【００２３】エンジン１の図示しないカム軸周囲または
クランク軸周囲にはエンジン回転数（ＮＥ）センサ１１
が取り付けられている。

【００２４】ＮＥセンサ１１はエンジン１のクランク軸
の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置で信号パル
ス（以下、「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力し、該
ＴＤＣ信号パルスはＥＣＵ５に供給される。

【００２５】エンジン１の各気筒の点火プラグ１２は、
ＥＣＵ５に電気的に接続され、ＥＣＵ５により点火時期
が制御される。

【００２６】また、エンジン１の排気管１３の途中には
触媒装置（三元触媒）１４が介装されており、該触媒装
置１４により排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯx 等の有害
成分の浄化が行われる。

【００２７】また、排気管１３の途中であって触媒装置
１４の上流側及び下流側には夫々排気ガス濃度センサと
しての酸素濃度センサ１６、１７（以下、夫々「上流側
Ｏ₂センサ１６」、「下流側Ｏ₂センサ１７」という）が
設けられている。これらのＯ₂センサ１６、１７は、そ
の検出素子がジルコニア固体電解質（ＺｒＯ₂）からな
り、その起電力が理論空燃比の前後において急激に変化
する特性を有し、理論空燃比においてその出力信号はリ
ーン信号からリッチ信号又はリッチ信号からリーン信号
に反転する。すなわち、Ｏ₂センサ１６、１７の出力信
号は空燃比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り、その出力信号をＥＣＵ５に
供給する。また、Ｏ₂センサ１６、１７にはヒータ１６
ａ、１７ａが内有されている。これらヒータ１６ａ、１
７ａはＯ₂センサ１６、１７を早期活性化するためのも
のであって、ＥＣＵ５に接続されてそのオン・オフ信号
がＥＣＵ５により制御される。

【００２８】ＥＣＵ５は、上述の各種センサからの入力
信号波形を整形して電圧レベルを所定レベルに修正し、
アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を
有する入力回路５ａと、中央演算処理回路（以下「ＣＰ
Ｕ」という）５ｂと、該ＣＰＵ５ｂで実行する演算プロ
グラムや演算結果等を記憶する記憶手段５ｃと、前記燃
料噴射弁６や点火プラグ１２更にはＯ₂センサ１６、１
７のヒータ１６ａ、１７ａに駆動信号を供給する出力回
路５ｄとを備えている。

【００２９】ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィ
ードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域
等の種々のエンジン運転状態を判別するとともに、エン
ジン運転状態に応じ、数式（１）に基づき、前記ＴＤＣ
信号パルスに同期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間Ｔｏ
ｕｔを演算する。

【００３０】Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×ＫＯ２×ＫＬＳ×Ｋ１＋Ｋ２ …（１) ここに、Ｔｉは基本燃料噴射時間、具体的にはエンジン
回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡとに応じて決定され
る基本燃料噴射時間であり、このＴｉ値を決定するため
のＴｉマップが記憶手段５ｃに記憶されている。

【００３１】ＫＯ２は、Ｏ₂センサ１６、１７に基づい
て算出される空燃比補正係数であって、空燃比フィード
バック制御中は上流側Ｏ₂センサ１６によって検出され
る空燃比（酸素濃度）が目標空燃比に一致するように設
定され、オープンループ制御中はエンジンの運転状態に
応じた所定値に設定される。

【００３２】ＫＬＳはリーン化補正係数であって、混合
気の空燃比がリーン化状態又はフューエルカット状態に
あるとき、すなわち所定の減速運転状態にあるときはこ
れらの運転状態に応じた所定値（＜１）に設定され、そ
れ以外のときは「１．０」に設定される。

【００３３】Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメー
タ信号に応じて演算される他の補正係数及び補正変数で
あり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加
速特性等の諸特性の最適化が図られるような値に設定さ
れる。

【００３４】図２は、Ｏ₂センサの異常検出のためのチ
ェッカーサーキットを含むＥＣＵ５内部におけるＯ₂セ
ンサの入力回路部分の回路構成図である。

【００３５】同図に示す如く、素子内部インピーダンス
ｒと電池１８とで表されるＯ₂センサ１７（１６）の一
端は排気管壁に接地され、他端が信号ラインｌを通して
ＥＣＵ５に接続されている。ＥＣＵ５内部には、２つの
コンデンサＣ１，Ｃ２及び抵抗Ｒ１から成るローパスフ
ィルタとオペレーショナルアンプ１９が設けられ、Ｏ₂
センサ１７の出力電圧ＳＶＯ２（上流側Ｏ₂センサ１６
の場合はＰＶＯ２）は該ローパスフィルタを介してオペ
レーショナルアンプ１９の非反転入力端子に印加され、
該オペレーショナルアンプ１９で増幅されてＥＣＵ５内
部のマルチプレクサ、Ａ／Ｄコンバータ（図示せず）に
供給される。

【００３６】上記コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１との接続点
と、所定電源電圧Ｖｃｃが供給される端子との間には、
チェッカーサーキットとしての切換制御可能なスイッチ
２０と抵抗Ｒ２との直列回路が接続されており、該スイ
ッチ２０が出力回路５ｄからの制御信号によりオン、オ
フ制御される。尚、スイッチ２０は、適宜のスイッチ素
子であってよい。

【００３７】上記スイッチ２０によるチェッカーサーキ
ットでは、Ｏ₂センサ１７の出力電圧ＳＶＯ２が所定時
間変化しない場合、例えばフューエルカット時やスロッ
トル弁３′の全開時等の出力電圧安定状態において、ス
イッチ２０をオンすることによりＯ₂センサ１７に流れ
込む電流を増大させ、Ｏ₂センサ１７の出力電圧をチェ
ックすることによってＯ₂センサ１７の劣化検出を行
う。

【００３８】しかして、本排気ガス濃度センサ異常検出
装置においては、前記出力電圧の変動量が所定値以上の
ときはＯ₂センサ１６、１７を正常と判定する正常判定
手段と、エンジン１が始動してから所定の運転状態に到
達するまでの間に排気ガス濃度の異常が検出されたとき
は、Ｏ₂センサ１６、１７の異常判定を保留する異常判
定保留手段を有している。

【００３９】以下、下流側Ｏ₂センサ１７についての異
常検出処理について詳述するが、上流側Ｏ₂センサ１６
についても同様である。

【００４０】図３及び図４は異常検出処理ルーチンの第
１の実施例を示すフローチャートであって、本プログラ
ムはバックグラウンド処理される。

【００４１】図３のステップＳ１ではエンジン１が始動
モードにあるか否かを判別する。ここで、エンジン１が
始動モードにあるか否かは、例えば、図示しないエンジ
ン１のスタータスイッチがオンで且つエンジン回転数が
所定の始動回転数（クランキング回転数）以下か否かに
より判断する。そして、その判別結果が肯定（Ｙｅ
ｓ）、すなわちエンジン１が始動モードにあるときは始
動後タイマのタイマ値ｔｍＳＯ２ＣＨＫを所定時間に設
定し（ステップＳ２）、次いで異常検知用タイマのタイ
マ値ｔｍＦＳＩＣを所定時間に設定する（ステップＳ
３）。ここで、前記タイマ値ｔｍＳＯ２ＣＨＫは、エン
ジン冷間時等結露による凝縮水がＯ₂センサ１７内部に
生じてもエンジンの運転により前記凝縮水が蒸発してＯ
₂センサ１７内部がドライな状態になるのに十分な所定
時間、例えば、１５minに設定される。また、前記タイ
マ値ｔｍＦＳＩＣは後述するスイッチ２０（チェッカー
サーキット）がオンしてから異常を検出するのに十分な
時間、例えば、２．５secに設定される。

【００４２】次に、ステップＳ４に進み、スイッチ（チ
ェッカーサーキット）２０をオフ状態に設定し、さらに
後述する変動基準値が初期化したか否かを示すフラグＦ
ＶＯＺＩＮＩを「０」に設定し（ステップＳ５）、さら
にモニタ間隔制御タイマのタイマ値ｔｍＣＣを所定時間
Ｔ３（例えば、２．５sec) に設定して（ステップＳ
６）本プログラムを終了する（図４参照）。

【００４３】一方、ステップＳ１の判別結果が否定（Ｎ
ｏ）、すなわちエンジン１が基本モードになったときは
ステップＳ７に進み、フラグＦＧＯが「１」か否かを判
別する。フラグＦＧＯはＯ₂センサ１７のモニタ実行が
許可されているときに「１」に設定されるフラグであっ
て、ステップＳ７の判別結果が否定（Ｎｏ）のときはモ
ニタの実行が許可されていない場合であり、上記したス
テップＳ３〜ステップＳ６を実行して本プログラムを終
了する。また、ステップＳ７の判別結果が肯定（Ｙｅ
ｓ）のときはフラグｎＯ２が「１」か否かを判別する
（ステップＳ８）。ここで、フラグｎＯ２は、Ｏ₂セン
サ１７が不活性のときに「０」に設定され、Ｏ₂センサ
１７の活性化が完了したときに「１」に設定される。ま
た、Ｏ₂センサ１７が一度活性化された後不活性状態と
なったときは、フラグｎＯ２は「２」に設定され、さら
に始動後所定時間内においてＯ₂センサが不活性のとき
はフラグｎＯ２は「３」に設定される。

【００４４】ステップＳ８の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）
のとき、すなわち、Ｏ₂センサ１７が活性化状態にある
ときはステップＳ１０に進む一方、ステップＳ８の判別
結果が否定（Ｎｏ）のときはステップＳ９に進んでＯ₂
センサ１７のヒータ１７ａの通電時間を示すタイマ値ｔ
ｍＳＨＴＲＯＮが「０」か否かを判別する。該通電タイ
マはＯ₂センサ１７のヒータ１７ａの通電開始と同時に
所定値（例えば、６０sec) に設定されるタイマであっ
て、ステップＳ９では斯かるタイマ値ｔｍＳＨＴＲＯＮ
が「０」となったか否かを判別する。そして、その判別
結果が否定（Ｎｏ）、すなわち前記タイマ値ｔｍＳＨＴ
ＲＯＮがタイムアップしていないときは上記したステッ
プＳ３〜ステップＳ６を実行して本プログラムを終了す
る。

【００４５】一方、ステップＳ９の判別結果が肯定（Ｙ
ｅｓ）のときはステップＳ１０に進み触媒装置１４の異
常検出をモニタ中か否か判別する。そして、その判別結
果が肯定（Ｙｅｓ）、すなわち触媒装置１４の異常検出
をモニタ中のときは上記したステップＳ３〜ステップＳ
６を実行してＯ₂センサ１７の異常検出を行うことなく
本プログラムを終了する。

【００４６】また、ステップＳ１０の判別結果が否定
（Ｎｏ）のときはステップＳ１１に進んでＯ₂センサ１
７の出力電圧ＳＶＯ２が所定下限値ＶＯ２Ｌ（例えば、
０．０８Ｖ）と所定上限値ＶＯ２Ｈ（例えば、１Ｖ）と
の間にあるか否かを判別する。そして、その判別結果が
肯定（Ｙｅｓ）のときは、Ｏ₂センサ１７の出力電圧Ｓ
ＶＯ２は正常であると判断してフラグＦＯＫを「１」に
設定すると共にフラグＦＳＯ２ＮＧを「０」に設定して
エンジン始動後所定時間内ではＯ₂センサ１７の異常は
検出されなかったことを表示する（ステップＳ１２）。
すなわち、フラグＦＯＫはＯ₂センサ１７の劣化等異常
が生じていないときに「１」に設定されるフラグであっ
て、ステップＳ１１によりＯ₂センサの出力電圧ＳＶＯ
２がＶＯ２Ｌ＜ＳＶＯ２＜ＶＯ２Ｈの所定範囲内にある
ためフラグＦＯＫは「１」に設定される。また、フラグ
ＦＳＯ２ＮＧはエンジン始動後所定時間内にＯ₂センサ
１７の異常が検出されたときに「１」に設定されるフラ
グであって、上述したように今回Ｏ₂センサ１７の異常
は検出されていないためフラグＦＳＯ２ＮＧは「０」に
設定される。そして、このようにステップＳ１２で所定
のフラグ設定をした後、上記したステップＳ３〜ステッ
プＳ６を実行して本プログラムを終了する。

【００４７】また、ステップＳ１１の判別結果が否定
（Ｎｏ）のとき、すなわちＯ₂センサ１７の出力電圧値
が所定範囲外にあるときは、ステップＳ１３以降の処理
ステップを実行してＯ₂センサ１７の異常判定を行う。

【００４８】すなわち、ステップＳ１３ではフラグＦＳ
ＶＯ２ＩＮＩが「１」か否かを判別する。ここで、フラ
グＦＳＶＯ２ＩＮＩは、Ｏ₂センサ１７の出力電圧ＳＶ
Ｏ２の変動基準値ＳＶＯ２ＬＶＬが初期化されていると
きに「１」に設定されるフラグである。したがって最初
は「０」に設定されているためステップＳ１３の判別結
果が否定（Ｎｏ）となり、ステップＳ１４に進んで今回
検出されたＯ₂センサ１７の出力電圧ＳＶＯ２を変動基
準値ＳＶＯ２ＬＶＬに設定して初期化し、次いで変動基
準値ＳＶＯ２ＬＶＬの初期化が完了したことを示すべく
フラグＦＳＶＯ２ＩＮＩを「１」に設定し、ステップＳ
１５に進む。一方、その後のループで既に変動基準値の
初期化がなされていると判別されたときは、ステップＳ
１３の判別結果は肯定（Ｙｅｓ）となってステップＳ１
５に進む。

【００４９】しかして、ステップＳ１５ではＯ₂センサ
１７の出力電圧ＳＶＯ２の変動量、すなわち出力電圧Ｓ
ＶＯ２と前記変動基準値ＳＶＯ２ＬＶＬとの偏差の絶対
値（絶対値偏差）ΔＳＶＯ２を算出し、続くステップＳ
１６では該絶対値偏差ΔＳＶＯ２が限界変動値ＳＶＯ２
ＬＭＴ（例えば、０．０４Ｖ）以下か否かを判別する。
そしてその判別結果が否定（Ｎｏ）のとき、すなわち絶
対値偏差ΔＳＶＯ２が限界変動値ＳＶＯ２ＬＭＴより大
きいときはＯ₂センサ１７は正常であると判断し、上述
したステップＳ１２を経てステップＳ３〜ステップＳ６
を実行し本プログラムを終了する。

【００５０】一方、ステップＳ１６の判別結果が肯定
（Ｙｅｓ）のときは絶対値偏差ΔＳＶＯ２（変動量）が
小さい場合であり、したがって、すなわち、Ｏ₂センサ
１７には異常が発生している虞があり、図４のステップ
Ｓ１７に進む。

【００５１】すなわち、ステップＳ１７ではステップＳ
６で設定されたモニタ間隔制御タイマのタイマ値ｔｍＣ
Ｃが「０」になったか否かを判別する。そして、該タイ
マ値ｔｍＣＣが「０」になっていないときはステップＳ
１８に進んで異常検知タイマのタイマ値ｔｍＦＳＩＣを
所定時間Ｔ２（例えば、２．５sec) に設定し本プログ
ラムを終了する一方、その判別結果が肯定（Ｙｅｓ）の
とき、すなわち一定時間が経過したときはスイッチ２０
（チェッカーサーキット）をオンし（ステップＳ１
９）、次いで前記異常検知タイマのタイマ値ｔｍＦＳＩ
Ｃが「０」になったか否かを判別する（ステップＳ２
０）。そしてその判別結果が否定（Ｎｏ）のときはその
まま本プログラムを終了する一方、その判別結果が肯定
（Ｙｅｓ）のときは前記ステップＳ２で設定された始動
後経過タイマのタイマ値ｔｍＳＯ２ＣＨＫが「０」にな
ったか否かを判別する。そして、その判別結果が否定
（Ｎｏ）のときはフラグｎＯ２を「３」に設定すると共
にフラグＦＳＯ２ＮＧを「１」に設定し（ステップＳ２
２）、ステップＳ２４に進む。すなわち、この場合は始
動後所定時間（始動後経過タイマにより設定されたタイ
マ値ｔｍＳＯ２ＣＨＫに相当する時間）が経過する迄は
Ｏ₂センサ１７は不活性とみなして異常判定を保留すべ
くフラグｎＯ２を「３」に設定すると共にフラグＦＳＯ
２ＮＧを「１」に設定する。

【００５２】一方、ステップＳ２１の判別結果が肯定
（Ｙｅｓ）のときはフラグＦＦＳＤを「１」に設定する
と共にフラグＦＯＫを「０」に設定して（ステップＳ２
３）ステップＳ２４に進む。すなわち、フラグＦＦＳＤ
はＯ₂センサ１７の異常が検出されたときに「１」に設
定されるフラグであり、ステップＳ２１の判別結果が肯
定（Ｙｅｓ）のときは始動後所定時間が経過してもＯ₂
センサ１７には異常があると判断された場合であり、フ
ラグＦＦＳＤを「１」に設定すると共にフラグＦＯＫを
「０」に設定してＯ₂センサ１７の異常を判定する。

【００５３】次いで、ステップＳ２４ではスイッチ（チ
ェッカーサーキット）２０をオフし、ステップＳ２５で
はフラグＦＳＶＯ２ＩＮＩを「０」に設定して変動基準
値ＳＶＯ２ＬＶＬをリセットし、次いでステップＳ２６
でモニタ間隔制御タイマのタイマ値ｔｍＣＣを再度所定
時間Ｔ３に設定して本プログラムを終了する。

【００５４】これにより、Ｏ₂センサ１７の出力変動量
が小さくＯ₂センサの異常が検出された場合であっても
始動後所定時間が経過するまではＯ₂センサ１７の異常
判定が保留されるので、エンジン始動後、例えばＯ₂セ
ンサ内部に結露した凝縮水が蒸発するまでの間、異常判
定を保留することが可能となり、Ｏ₂センサ１７の異常
判定誤検知を防止することができる。また、異常判定を
保留している間にも異常診断が継続されるので、異常診
断精度の大幅な向上を図ることができる。さらに、Ｏ₂
センサ１７の異常判定を保留しているときにＯ₂センサ
１７を不活性とみなしているので、当該Ｏ₂センサ１７
を利用する他の空燃比制御や異常診断の使用を中止する
ことにより、運転性の悪化や他の異常診断の誤検知等を
未然に防止することができる。

【００５５】図５及び図６は異常検出ルーチンの第２の
実施例であって、異常検出の保留期間を始動後経過タイ
マのタイマ値ｔｍＳＯ２ＣＨＫにより決定する代わり
に、触媒装置１４の触媒床温度ＴＣＡＴを、エンジンの
運転パラメータに応じた積算カウンタに基づいて触媒床
温度を推定し、かかる触媒温度積算カウンタＣＴＣＡＴ
（推定触媒温度）の値により異常検出の保留期間を決定
している。

【００５６】すなわち、図６のステップＳ３１で触媒温
度積算カウンタＣＴＣＡＴが所定カウンタ値ＣＴＴＨ以
上か否かを判別し、その判別結果が否定（Ｎｏ）のとき
は第１の実施例と同様、ステップＳ２２で異常判定を保
留し、その後触媒温度積算カウンタＣＴＣＡＴが増加し
て所定カウンタ値ＣＴＴＨを超えたときにＯ₂センサ１
７の異常を判定している。

【００５７】以下、積算温度カウンタＣＴＣＡＴによる
触媒床温度の推定手順について詳述する。

【００５８】図７は触媒温度推定ルーチンのフローチャ
ートであって、本プログラムはＥＣＵ５に内蔵されたタ
イマにより、例えば１００ｍsec毎に発生する疑似信号
パルスに同期して実行される。

【００５９】ステップＳ４１では触媒床温度の推定を実
行すべきか否かの実行条件判定処理ルーチンを実行し、
次いでステップＳ４２では実行条件が成立したか否かを
判別する。そしてその判別結果が否定（Ｎｏ）のときは
ステップＳ４５に進む一方、ステップＳ４２の判別結果
が肯定（Ｙｅｓ）のときは負荷領域判定処理ルーチンを
実行し、エンジンの運転状態の負荷領域を決定する。次
いで、ステップＳ４４では加減算処理ルーチンを実行し
て積算温度カウンタの加減算処理を行い、ステップＳ４
５に進む。すなわち、ステップＳ４５では推定温度領域
判定ルーチンを実行して積算温度カウンタに応じた触媒
装置１４の推定温度領域を算出する。

【００６０】図８は前記ステップＳ４１で実行される実
行条件判定処理ルーチンのフローチャートである。

【００６１】すなわち、ステップＳ５１では所定のフェ
ールセーフアクションを実行しているか否かを判別す
る。そして、その判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のときは積
算温度カウンタのカウンタ値ＣＴＣＡＴを「０」にリセ
ットして（ステップＳ５２）図７のプログラムに戻る一
方、その判別結果が否定（Ｎｏ）のときはステップＳ５
３に進んで上流側Ｏ₂センサ１６が活性化しているか否
かを判別する。そして、その判別結果が肯定（Ｙｅｓ）
のときはエンジン冷却水温ＴＷが所定温度（例えば、３
０℃）より高いか否かを判別する（ステップＳ５３）。
そして、その判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のときはフィー
ドバック制御条件が成立して触媒床温度を推定するため
の実行条件が成立したと判定し（ステップＳ５５）図７
のプログラムに戻る。一方、ステップＳ５３及びステッ
プＳ５４のうちの少なくとも一方の判別結果が否定（Ｎ
ｏ）となったときは積算温度カウンタのカウンタ値ＣＴ
ＣＡＴを「０」に設定して（ステップＳ５２）図７のプ
ログラムを終了する。

【００６２】図９は前記ステップＳ４３（図７）で実行
される負荷領域判定処理ルーチンのフローチャートであ
る。

【００６３】ステップＳ６１ではリーン化補正係数ＫＬ
Ｓが１．０より小さいか否かを判別する。そして、その
判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のときはステップＳ６２に進
みエンジンはリーン領域に応じた負荷領域にあると判定
して図７のプログラムに戻る。

【００６４】また、ステップＳ６１の判別結果が否定
（Ｎｏ）のときはステップＳ６３に進み、エンジンがフ
ューエルカット（燃料供給遮断）されているか否かを判
別する。ここで、エンジンがフューエルカット状態にあ
るか否かは、エンジン回転数ＮＥやスロットル弁３′の
弁開度θＴＨに基づいて判断され、具体的にはフューエ
ルカット判別ルーチン（図示せず）の実行により判断さ
れる。そして、ステップＳ６３の判別結果が肯定（Ｙｅ
ｓ）のときはステップＳ６４に進み、エンジンがフュー
エルカット状態に応じた負荷領域にあると判定して図７
のプログラムに戻る。

【００６５】また、ステップＳ６３の判別結果が否定
（Ｎｏ）のときはステップＳ６５に進み、エンジンがア
イドル運転状態にあるか否かを判別する。ここで、アイ
ドル運転状態にあるか否かは、エンジン回転数ＮＥが低
回転数（例えば、９００ｒｐｍ以下）であってスロット
ル弁３′の弁開度θＴＨがアイドル時の所定弁開度θｉ
ｄｌ以下にあるか、或いはエンジン回転数ＮＥが前記低
回転数であって吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定値よりも低
負荷側にあるか否かにより判断される。そして、ステッ
プＳ６５の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のときはステップ
Ｓ６６に進み、エンジンがアイドル運転状態に応じた負
荷領域にあると判定して図７のプログラムに戻る。

【００６６】一方、ステップＳ６５の判別結果が否定
（Ｎｏ）のときはステップＳ６７に進み負荷領域マップ
を検索してエンジンの運転状態に応じた負荷領域を算出
する。負荷領域マップは、具体的には図１０に示すよう
に、エンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡ及び触
媒床温度ＴＣＡＴに応じて負荷領域Ａ〜Ｄが与えられて
いる。すなわち、図１０において、エンジン回転数ＮＥ
４０〜ＮＥ４４及び吸気管内絶対圧ＰＢＡＴＣＡＴ０〜
ＰＢＡＴＣＡＴ４に対してＴＣＡＴ４特性（例えば、触
媒床温度ＴＣＡＴが４００℃に相当する特性）が与えら
れ、エンジン回転数ＮＥ５０〜ＮＥ５４及び吸気管内絶
対圧ＰＢＡＴＣＡＴ０〜ＰＢＡＴＣＡＴ４に対してＴＣ
ＡＴ５特性（例えば、触媒床温度ＴＣＡＴが５００℃に
相当する特性）が与えられ、エンジン回転数ＮＥ６０〜
ＮＥ６４及び吸気管内絶対圧ＰＢＡＴＣＡＴ０〜ＰＢＡ
ＴＣＡＴ４に対してＴＣＡＴ６特性（例えば、触媒床温
度ＴＣＡＴが６００℃に相当する特性）が与えられてい
る。そして、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧Ｐ
ＢＡに応じて負荷領域Ａ〜Ｄが決定される。

【００６７】すなわち、ステップＳ６７で負荷領域マッ
プの検索がなされた後、ステップＳ６８ではエンジン回
転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡが負荷領域Ａにある
か否かを判別し、その判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のとき
はエンジンは負荷領域Ａにあると判定して（ステップＳ
６９）図７のプログラムに戻る。

【００６８】一方、ステップＳ６８の判別結果が否定
（Ｎｏ）のときはステップＳ７０に進んでエンジン回転
数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡが負荷領域Ｂにあるか
否かを判別し、その判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のときは
エンジンは負荷領域Ｂにあると判定して（ステップＳ７
１）図７のプログラムに戻る。

【００６９】また、ステップＳ７０の判別結果が否定
（Ｎｏ）のときはステップＳ７２に進んでエンジン回転
数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡが負荷領域Ｃにあるか
否かを判別し、その判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のときは
エンジンは負荷領域Ｃにあると判定して（ステップＳ７
３）図７のプログラムに戻る。

【００７０】一方、ステップＳ７２の判別結果が否定
（Ｎｏ）のときはエンジンは負荷領域Ｄにあると判定し
て（ステップＳ７４）図７のプログラムに戻る。

【００７１】図１１は前記ステップＳ４４（図７）で実
行される加減算処理ルーチンのフローチャートである。

【００７２】ステップＳ８１では加減算値選定マップを
検索して加減算値ＤＴを算出する。加減算値マップは、
具体的には図１２に示すように、今回の負荷領域Ａ〜Ｄ
と前回の推定温度領域Ｉ（例えば、４００℃以下）、II
（例えば、４００〜５００℃）及びIII（例えば、５０
０℃以上）に対して加算値、減算値及びホールド条件が
マトリックス状に与えられており、加減算値ＤＴは該加
減算値マップを検索することにより読み出される。

【００７３】そして、続くステップＳ８２では上述した
加減算値マップにより読み出された選定値を加減算値Ｄ
Ｔに設定し、次いでステップＳ８３では加減算値ＤＴが
ホールド条件か否かを判別する。そしてその判別結果が
肯定（Ｙｅｓ）のときは図７のプログラムに戻る一方、
その判別結果が否定（Ｎｏ）のときは積算温度カウンタ
のカウンタ値ＣＴＣＡＴにＤＴ値を加えて新たなカウン
タ値ＣＴＣＡＴを算出し（ステップＳ８４）図７のプロ
グラムに戻る。

【００７４】図１３はステップＳ４５（図７）で実行さ
れる推定温度領域判定処理ルーチンのフローチャートで
ある。

【００７５】ステップＳ９１では積算温度カウンタのカ
ウンタ値ＣＴＣＡＴが第１の積算カウンタ値ＣＴ０（例
えば、積算推定温度４００℃）より小さいか否かを判別
する。そして、その判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のとき、
すなわち、例えば、上述した実行条件が成立せずカウン
タ値ＣＴＣＡＴが「０」に設定されているときは推定温
度領域Ｉ（例えば、４００℃以下）にあるとして（ステ
ップＳ９２）本プログラムを終了する。

【００７６】一方、ステップＳ９１の判別結果が否定
（Ｎｏ）のときはステップＳ９３に進み、積算温度カウ
ンタのカウンタ値ＣＴＣＡＴが第２の積算カウンタ値Ｃ
Ｔ１（例えば、積算推定温度５００℃）より小さいか否
かを判別する。そして、その判別結果が肯定（Ｙｅｓ）
のとき、すなわち、例えば、その後のループで上述した
選定値ＤＴによる加減算処理がなされた結果（図１１参
照）、前記カウンタ値ＣＴＣＡＴは第１の積算カウンタ
値ＣＴ０よりも大きいが第２の積算カウンタ値ＣＴ１よ
りも小さいときは、推定温度領域II（例えば、４００〜
５００℃）にあるとして（ステップＳ９２）本プログラ
ムを終了する。また、ステップＳ９３の判別結果が否定
（Ｎｏ）のとき、すなわち、積算カウンタのカウンタ値
ＣＴＣＡＴが第２の積算カウンタ値ＣＴ１を超えたとき
は、推定温度領域III（例えば、５００℃以上）にある
として（ステップＳ９４）本プログラムを終了する。

【００７７】そして、このようにして決定された推定温
度領域Ｉ〜IIIが次回ループにおける積算カウンタＣＴ
ＣＡＴのカウンタ値算出に反映される（図１１参照）。
すなわち、触媒床温度ＴＣＡＴは上述した積算カウンタ
ＣＴＣＡＴの積算値により推定される。

【００７８】図１４は異常検出ルーチンの第３の実施例
を示す要部フローチャートであって、エンジンの排気温
度ＴＥＸを上記第２の実施例と同様、エンジンの運転パ
ラメータに応じた積算カウンタに基づいて推定し、かか
る推定温度積算カウンタ（推定排気温度）ＣＴＴＥＸに
より異常検出の保留期間を決定している。

【００７９】すなわち、ステップＳ１０１においてエン
ジンの推定温度積算カウンタ（推定排気温度）ＣＴＴＥ
Ｘと所定値ＣＴＴＥＨとを比較し、エンジンの推定温度
積算カウンタＣＴＴＥＸが所定値ＣＴＴＥＨより小さい
ときはエンジン始動後短時間であると判断して異常判定
を保留し（ステップＳ２２）、推定温度積算カウンタＣ
ＴＴＥＸが所定値ＣＴＴＥＨ以上のときはエンジン始動
後から十分に時間が経ってＯ₂センサ１７が暖機してい
るにもかかわらずＯ₂センサ１７の出力電圧の変動量が
小さい場合であり、Ｏ₂センサ１７の異常を判定する。
尚、推定排気温度の推定手順は第２の実施例と同様であ
るので省略する。

【００８０】図１５は異常検出ルーチンの第４の実施例
を示す要部フローチャートであって、エンジン冷却水温
ＴＷによってもＯ₂センサ１７の暖機状態を推定するこ
とができるため、ステップＳ１１１においてエンジン冷
却水温ＴＷと所定水温ＴＷＨ（例えば、６０℃）とを比
較し、エンジン冷却水温ＴＷが所定水温ＴＷＨより低い
ときは異常判定を保留し（ステップＳ２２）、エンジン
冷却水温ＴＷが所定水温ＴＷＨ以上になってもＯ₂セン
サ１７の出力電圧の変動が小さいときに異常と判定して
いる。

【００８１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る内燃エ
ンジンの排気ガス濃度センサ異常検出装置は、排気ガス
濃度センサの変動量が所定値以上のときは前記排気ガス
濃度センサが正常と判定する一方、前記変動量が前記所
定値以下のときは前記排気ガス濃度センサの異常判定を
保留する異常判定保留手段を有しているので、たとえ、
排気ガス濃度センサ内部に凝縮水が滞留しても該凝縮水
が蒸発するまでの期間、排気ガス濃度センサの異常判定
を保留することが可能となり、排気ガス濃度センサの異
常判定が誤検知するのを防止することができる。また、
異常判定を保留している場合であっても排気ガス濃度の
正常判断は継続して行われるので、異常診断精度を大幅
に向上させることができる。

【００８２】また、前記異常判定保留手段は、異常判定
が保留されている間は前記排気ガス濃度センサが不活性
状態にあるとみなすことにより、排気ガス濃度センサを
利用する他の空燃比制御や異常診断に使用するのを停止
することができ、運転性の悪化や他の異常診断の誤検知
等を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃エンジンの排気ガス濃度セン
サ異常検出装置の一実施例を示す全体構成図である。

【図２】ＥＣＵ内部のチェッカーサーキットを含むＯ₂
センサ入力回路部分の回路構成図である。

【図３】異常検出ルーチンの第１の実施例のフローチャ
ート（１／２）である。

【図４】異常検出ルーチンの第１の実施例のフローチャ
ート（２／２）である。

【図５】異常検出ルーチンの第２の実施例のフローチャ
ート（１／２）である。

【図６】異常検出ルーチンの第２の実施例のフローチャ
ート（２／２）である。

【図７】触媒温度推定ルーチンのフローチャートであ
る。

【図８】図６で実施される実行条件判定処理ルーチンの
フローチャートである。

【図９】図６で実施される負荷領域判定処理ルーチンの
フローチャートである。

【図１０】エンジン回転数、吸気管内絶対圧及び推定触
媒温度に応じて設定された負荷領域マップである。

【図１１】図６で実施される加減算処理ルーチンのフロ
ーチャートである。

【図１２】今回の負荷領域と前回の推定温度領域に応じ
て設定された加減算値選定マップである。

【図１３】図６で実施される推定温度領域処理ルーチン
のフローチャートである。

【図１４】異常検出ルーチンの第３の実施例の要部フロ
ーチャートである。

【図１５】異常検出ルーチンの第４の実施例の要部フロ
ーチャートである。

【図１６】本発明の解決課題を説明するためのＯ₂セン
サの要部破断断面図である。

【符号の説明】

１内燃エンジン５ＥＣＵ（異常検出手段、異常判定保留手段、計測手
段、触媒床温度推定手段、排気温度推定手段）８ＰＢＡセンサ（負荷状態検出手段）１１ＮＥセンサ（回転数検出手段）１０ＴＷセンサ（水温検出手段）１４触媒装置１６上流側Ｏ₂センサ（排気ガス濃度センサ）１７下流側Ｏ₂センサ（排気ガス濃度センサ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃エンジンの排気系に配設されて該内
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
サと、該排気ガス濃度センサに所定電圧を印加したとき
の出力値の変動量に基づいて前記排気ガス濃度の異常を
検出する異常検出手段とを備えた内燃エンジンの排気ガ
ス濃度センサ異常検出装置において、前記異常検出手段が、前記変動量が所定値以上のときは
前記排気ガス濃度センサを正常と判定する正常判定手段
と、前記内燃エンジンが始動してから所定の運転状態に
到達するまでの間に前記変動量が前記所定値以下のとき
は前記排気ガス濃度センサの異常判定を保留する異常判
定保留手段とを有してい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異常検出装置。
【請求項２】前記異常判定保留手段は、異常判定が保
留されている間は前記排気ガス濃度センサが不活性状態
にあるとみなすことを特徴とする請求項１記載の内燃エ
ンジンの排気ガス濃度センサ異常検出装置。
【請求項３】前記内燃エンジンが始動してからの運転
時間を計測する計測手段を有し、前記所定の運転状態
は、前記運転時間に基づいて決定されることを特徴とす
る請求項１又は請求項２記載の内燃エンジンの排気ガス
濃度センサ異常検出装置。
【請求項４】前記所定の運転状態は、前記内燃エンジ
ンの排気系に配設された触媒装置の触媒床温度が所定温
度以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２記
載の内燃エンジンの排気ガス濃度センサ異常検出装置。
【請求項５】前記内燃エンジンの回転数を検出する回
転数検出手段と、前記内燃エンジンの負荷状態を検出す
る負荷状態検出手段と、前記負荷状態検出手段及び前記
回転数検出手段の検出結果に基づいて負荷領域を算出す
る負荷領域算出手段と、前記負荷領域に応じた温度積算
値に基づいて前記触媒床温度を推定する触媒床温度推定
手段とを有していることを特徴とする請求項４記載の内
燃エンジンの排気ガス濃度センサ異常検出装置。
【請求項６】前記所定の運転状態は、前記内燃エンジ
ンの排気温度が所定温度以上であることを特徴とする請
求項１又は請求項２記載の内燃エンジンの排気ガス濃度
センサ異常検出装置。
【請求項７】前記内燃エンジンの回転数を検出する回
転数検出手段と、前記内燃エンジンの負荷状態を検出す
る負荷状態検出手段と、前記負荷状態検出手段及び前記
回転数検出手段の検出結果に基づいて負荷領域を算出す
る負荷領域算出手段と、前記負荷領域に応じた温度積算
値に基づいて前記排気温度を推定する排気温度推定手段
とを有していることを特徴とする請求項６記載の内燃エ
ンジンの排気ガス濃度センサ異常検出装置。
【請求項８】前記内燃エンジンの冷却水温を検出する
水温検出手段を有し、前記所定の運転状態は、前記冷却
水温が所定温度以上であることを特徴とする請求項１又
は請求項２記載の内燃エンジンの排気ガス濃度センサ異
常検出装置。