JPH08177575A - 内燃機関の空燃比制御装置の自己診断装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置の自己診断装置

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JPH08177575A
JPH08177575A JP6328086A JP32808694A JPH08177575A JP H08177575 A JPH08177575 A JP H08177575A JP 6328086 A JP6328086 A JP 6328086A JP 32808694 A JP32808694 A JP 32808694A JP H08177575 A JPH08177575 A JP H08177575A
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Japan
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sensor
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air
fuel
fuel ratio
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JP6328086A
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English (en)
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Yasuo Kosaka
匂坂  康夫
Masaaki Nakayama
中山  昌昭
Yasuo Mukai
向井  弥寿夫
Yukihiro Yamashita
山下  幸宏
Hisashi Iida
飯田  寿
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
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    • F02D41/123Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration the fuel injection being cut-off
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    • F02D41/1495Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 診断開始前の空燃比に影響されずに異常の診
断を可能にする。 【構成】 燃料カット開始により診断処理を開始し(ス
テップ101)、燃料カット開始時のセンサ出力I1 を
読み込んで記憶すると共に、タイマを作動させて燃料カ
ット開始後の経過時間をカウントする(ステップ10
2)。次いで、燃料カット開始からセンサ出力がI2 に
上昇するまでの時間T1 を上記タイマのカウント値から
読み取り(ステップ103,104)、センサ出力の変
化率ΔI=(I2 −I1 )/T1 を算出する(ステップ
105)。この後、算出したセンサ出力の変化率ΔIを
異常判定値Ifcと比較し(ステップ106)、ΔI≧I
fcであれば、センサの応答性は正常であるが、ΔI<I
fcの場合には、センサの応答性に異常(劣化)が認めら
れるので、メモリにセンサ異常を記憶すると共に、警告
ランプ39を点灯してセンサ異常を運転者に知らせる
(ステップ107)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関(以下「エン
ジン」という)に供給する混合気の空燃比をフィードバ
ック制御する空燃比制御装置の異常を自己診断する内燃
機関の空燃比制御装置の自己診断装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】自動車のエンジンに供給する混合気の空
燃比をフィードバック制御する空燃比制御装置では、排
気管に、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサを
取り付け、この酸素センサの出力電圧を理論空燃比に相
当する基準電圧と比較して、空燃比フィードバック補正
係数を増減することで、空燃比を理論空燃比近傍に制御
するようにしている。このような空燃比フィードバック
制御システムでは、酸素センサの出力が特性劣化や故障
により正常値からずれると、空燃比の制御性が悪くな
る。そこで、酸素センサの故障を検出するため、特開昭
60−233343号公報に示すように、燃料カット開
始から一定時間経過した後に酸素センサの出力電流を故
障判定レベルと比較することで、酸素センサの故障の有
無を診断するようにしたものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の自己診断方法では、燃料カット開始から一定時間経
過後のセンサ電流を故障判定レベルと比較するようにし
ているが、燃料カット直前の空燃比の状態によっては、
同じ酸素センサでも燃料カット開始時のセンサ電流が異
なり、それによって燃料カット開始からセンサ電流が故
障判定レベルに到達するまでの時間も異なる。従って、
燃料カット開始から一定時間経過後のセンサ電流で故障
を診断したのでは、燃料カット直前の空燃比の状態によ
って故障診断が大きく影響されてしまい、酸素センサの
故障又は劣化を正確に診断できないことがあり、診断精
度が低いという欠点がある。
【0004】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、診断開始前の空燃比
の状態に影響されずにセンサの異常の有無を診断するこ
とができて、診断精度を向上することができる内燃機関
の空燃比制御装置の自己診断装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1の内燃機関の空燃比制御装置の自
己診断装置は、内燃機関の排気ガス中の空燃比(A/
F)又は酸素濃度を検出するセンサの出力によって内燃
機関に供給する混合気の空燃比をフィードバック制御す
る空燃比制御装置の異常を自己診断するものにおいて、
前記内燃機関への燃料供給量の変化を検出する検出手段
と、この検出手段により前記燃料供給量の変化を検出し
た後の前記センサの出力の変化率を求める変化率判定手
段と、この変化率判定手段により求めた前記センサの出
力の変化率に基づいて前記センサの異常の有無を判定す
る異常判定手段とを備えた構成としたものである。
【0006】この場合、請求項2のように、前記検出手
段は、燃料カット開始又は燃料カット復帰を燃料供給量
の変化として検出するようにしても良い。また、請求項
3のように、前記変化率判定手段は、前記センサの出力
の変化率として単位時間当たりの変化量を求めるように
しても良い。
【0007】或は、請求項4のように、前記変化率判定
手段は、前記燃料供給量が変化した後に前記センサの出
力が所定量変化するまでの時間を計測し、その計測時間
の長短によって前記センサの出力の変化率を判定するよ
うにしても良い。
【0008】或は、請求項5のように、前記変化率判定
手段は、前記燃料供給量が変化した後の所定時間内に変
化する前記センサの出力の変化量を求め、その変化量の
大小によって前記センサの出力の変化率を判定するよう
にしても良い。また、請求項6のように、前記異常判定
手段が前記センサの異常有りと判定したときにそれを警
告する警告手段を設けても良い。
【0009】また、請求項7のように、上述した変化率
判定手段に代えて、燃料供給量が変化した後にセンサの
出力が変化し始めるまでの応答遅れ時間を計測する計時
手段を設け、この計時手段により測定した応答遅れ時間
に基づいて前記センサの異常の有無を判定する異常判定
手段を設けた構成としても良い。
【0010】
【作用】本発明の請求項1の構成によれば、内燃機関
(以下「エンジン」という)への燃料供給量の変化を検
出手段により検出した時点で、診断処理を開始し、燃料
供給量の変化を検出した後のセンサ出力の変化率を変化
率判定手段により求める。そして、変化率判定手段によ
り求めたセンサ出力の変化率に基づいてセンサの異常の
有無を異常判定手段により判定する。この場合、診断開
始前(燃料供給量変化検出前)の空燃比の状態によって
診断開始当初(燃料供給量変化検出当初)のセンサ出力
が変化するという事情があっても、診断開始後のセンサ
出力の変化率は、診断開始前の空燃比の影響をほとんど
受けずに済む。従って、センサ出力の変化率に基づいて
センサの異常の有無を診断することで、診断開始前の空
燃比の状態に影響されずにセンサの異常の有無を診断す
ることが可能となる。
【0011】ところで、燃料供給量が変化する原因とし
て、例えば燃料カット開始・燃料カット復帰があり、燃
料カット開始により燃料供給が停止され、燃料カット復
帰により燃料供給が再開されるため、燃料カット開始・
燃料カット復帰により燃料供給量に大きな変化が起こ
る。
【0012】そこで、請求項2では、検出手段により燃
料カット開始又は燃料カット復帰を検出し、それによっ
て燃料供給量の変化を間接的に検出する。燃料カット開
始・燃料カット復帰のタイミングは、エンジン制御装置
が制御するものであり、正確に分かる。
【0013】また、請求項3では、変化率判定手段によ
りセンサ出力の変化率として単位時間当たりの変化量を
求める。ここで、単位時間当たりの変化量は、所定時間
内の変化量を当該所定時間で割り算して求めたり、所定
変化量を、その変化に要した時間で割り算して求めた
り、或は、センサ出力の変化率(傾き)をハード的に検
出する検出回路を設けるようにしても良い。
【0014】また、請求項4では、変化率判定手段は、
燃料供給量が変化した後にセンサ出力が所定量変化する
までの時間を計測し、その計測時間の長短によってセン
サ出力の変化率を間接的に判定する。つまり、計測時間
が長ければ、センサ出力の変化率が小さく、計測時間が
短くなるほど、センサ出力の変化率が大きくなるという
関係を利用するものである。この場合には、センサ出力
の変化量を計測時間で割り算する必要はない。
【0015】一方、請求項5では、変化率判定手段は、
燃料供給量が変化した後の所定時間内に変化するセンサ
出力の変化量を求め、その変化量の大小によってセンサ
の出力の変化率を間接的に判定する。つまり、所定時間
内の変化量が大きくなれば、センサ出力の変化率が大き
くなり、所定時間内の変化量が小さくなるほど、センサ
出力の変化率が小さくなるという関係を利用するもので
ある。この場合も、請求項4の場合と同じく、変化量を
時間で割り算する必要はない。
【0016】更に、請求項6では、異常判定手段がセン
サの異常有りと判定したときに警告手段を作動させて、
運転者にセンサの異常を知らせる。これにより、センサ
が異常のまま放置されることが防がれる。
【0017】ところで、センサの特性が劣化すると、セ
ンサの応答性が悪くなり、燃料供給量が変化した後にセ
ンサの出力が変化し始めるまでの応答遅れ時間が長くな
る傾向がある。そこで、請求項7では、上述したセンサ
出力の変化率に代えて、燃料供給量が変化した後にセン
サの出力が変化し始めるまでの応答遅れ時間を計時手段
により測定し、この計時手段により測定した応答遅れ時
間に基づいてセンサの異常の有無を異常判定手段により
判定する。このように、応答遅れ時間に基づいて診断し
ても、診断開始前の空燃比の状態に影響されずにセンサ
の異常の有無を診断することが可能となる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の第1実施例を図1乃至図7に
基づいて説明する。まず、図1に基づいてエンジン制御
系システム全体の概略構成を説明する。エンジン10
(内燃機関)の吸気ポート11に接続された吸気管12
の最上流部にはエアクリーナ13が設けられ、このエア
クリーナ13の下流に吸気温センサ14が設けられてい
る。また、吸気管12の途中部には、スロットルバルブ
15が設けられ、このスロットルバルブ15をバイパス
するバイパス路16にはアイドルスピードコントロール
バルブ17が設けられている。上記スロットルバルブ1
5の開度は、スロットル開度センサ18によって検出さ
れ、スロットルバルブ15の下流側の吸気管圧力は、吸
気管圧力センサ19によって検出される。
【0019】また、吸気ポート12の近傍には、燃料タ
ンク21から供給される燃料を噴射する燃料噴射弁20
が設けられている。燃料タンク21内の燃料は燃料ポン
プ22→燃料フィルタ23→プレッシャレギュレータ2
4の経路を経て燃料噴射弁20に供給され、プレッシャ
レギュレータ24により燃料圧力が吸気管圧力に対して
一定圧力に保たれると共に、余分な燃料がリターン配管
25を通して燃料タンク21内に戻される。
【0020】一方、エンジン10の排気ポート26に接
続された排気管27には、排出ガス中の空燃比(A/
F)に応じて連続的に出力電流が変化する空燃比センサ
28や排出ガス浄化用の三元触媒(図示せず)が設けら
れている。エンジン10を冷却するウォータジャケット
29には、冷却水温を検出する水温センサ30が取り付
けられている。また、エンジン10の各シリンダの点火
プラグ31に高圧電流を配給するディストリビュータ3
2には、特定気筒のクランク角基準位置を判別するため
の気筒判別センサ33と、エンジン回転数に応じた周波
数のパルス信号を出力するクランク角センサ34とが設
けられている。上記ディストリビュータ32にはイグナ
イタ35の高圧二次電流が供給される。
【0021】上述した各種センサの出力信号は、エンジ
ン制御回路(以下「ECU」という)36に入力され、
エンジン制御データとして用いられる。ECU36は、
バッテリ37を電源として動作し、イグニッションスイ
ッチ38のオン信号によりエンジン10を始動させると
共に、エンジン10の運転中は、空燃比センサ28の出
力信号に基づいて図5に示すように空燃比フィードバッ
ク補正係数を増減することで、空燃比を理論空燃比近傍
にフィードバック制御する。
【0022】また、ECU36は、図2に示すセンサ異
常診断ルーチンによって空燃比センサ28の異常の有無
を診断し、異常時には警告ランプ39(警告手段)を点
灯して運転者に知らせる。このセンサ異常診断ルーチン
は、メインルーチン実行毎(例えば8ms毎)に処理さ
れ、減速時の燃料カット開始後の空燃比センサ28の出
力電流の変化率ΔIを求め、その変化率ΔIが異常判定
値Ifcより小さいときにセンサ異常と判定する。このセ
ンサ異常診断ルーチンを実行した場合の処理の流れを示
すタイムチャートが図3に示されている。
【0023】このセンサ異常診断ルーチンでは、まず、
ステップ101で、燃料カット開始か否かを判定する。
ここで、燃料カットの実行時期は、図6に示す燃料カッ
ト判定ルーチンによって制御され、その処理の流れを示
すタイムチャートが図7に示されている。この燃料カッ
ト判定ルーチンも、メインルーチン実行毎(例えば8m
s毎)に処理され、処理が開始されると、まず、ステッ
プ121で、減速時の燃料カットによるショックを低減
するために、スロットル全閉状態(図示しないスロット
ル全閉スイッチのオン状態)が所定時間To 経過したか
否かを判定し、所定時間To 経過していれば、ステップ
122に進んで、エンジン回転数NEが燃料カット開始
回転数NFCより高いか否かを判定する。もし、NE>
NFCであれば、ステップ126に進んで、燃料カット
実行フラグXFCを“1”にセットし、燃料カットを実
行する。尚、燃料カット開始回転数NFCは、アイドル
状態で燃料カットに入らないように冷却水温が低いほど
高く設定される。
【0024】一方、ステップ121,122のいずれか
で「No」と判定された場合、つまり、スロットル全閉
状態が所定時間To 経過していない場合、又は、エンジ
ン回転数NEが燃料カット開始回転数NFC以下の場合
には、ステップ123に進んで、前回の処理で燃料カッ
トが実行されたか否かを判定し、前回の処理で燃料カッ
トが実行されていれば、ステップ124に進んで、エン
ジン回転数NEが燃料カット復帰回転数NRT以下に低
下したかか否かを判定し、燃料カット復帰回転数NRT
以下に低下していれば、ステップ125に進んで、燃料
カット実行フラグXFCを“0”にセットして燃料カッ
トから復帰し、燃料噴射を再開する。上記ステップ12
4で、エンジン回転数NEが燃料カット復帰回転数NR
T以下に低下していないと判定されれば、ステップ12
6に進み、引き続き燃料カットを継続する。尚、ステッ
プ123で「No」の場合、つまり、前回の処理で燃料
カットが実行されていない場合には、ステップ125に
済み、引き続き燃料噴射を実行する。
【0025】前述したように、図2に示すセンサ異常診
断ルーチンでは、まず、ステップ101で、燃料カット
を開始したか否かを判定し、燃料カットが開始されてい
なければ、以降の処理を行わずに、センサ異常診断ルー
チンを終了する。このステップ101の処理がエンジン
10への燃料供給量の変化を検出する検出手段に相当す
る。前記燃料カット判定ルーチンの処理により燃料カッ
トが開始された時点でステップ101で「Yes」と判
定され、ステップ102に進んで、燃料カット開始時の
空燃比センサ28の出力(以下「センサ出力」という)
I1 を読み込んで記憶すると共に、タイマを作動させて
燃料カット開始後の経過時間をカウントする。次いで、
ステップ103で、センサ出力がI2 まで上昇したか否
かを判定し、センサ出力がI2 に上昇するまで待機す
る。
【0026】その後、センサ出力がI2 まで上昇する
と、ステップ104に進み、燃料カット開始からセンサ
出力がI2 に上昇するまでの時間T1 を前述したタイマ
のカウント値から読み取って記憶した後、ステップ10
5に進んで、センサ出力の変化率ΔIを次式により算出
する。 ΔI=(I2 −I1 )/T1 このステップ105の処理が特許請求の範囲でいう変化
率判定手段として機能する。
【0027】続くステップ106で、上式により算出し
たセンサ出力の変化率ΔIを異常判定値Ifcと比較し、
センサ出力の変化率ΔIが異常判定値Ifc以上であれ
ば、空燃比センサ28の応答性は劣化しておらず、セン
サ出力は正常であるので、本ルーチンを終了する。しか
し、空燃比センサ28の応答性が劣化するに従って、セ
ンサ出力の変化率ΔIが小さくなることから、センサ出
力の変化率ΔIが異常判定値Ifcに満たない場合には、
空燃比センサ28の異常(劣化)有りと判定される。こ
の場合には、ステップ107に進んで、ECU36のメ
モリにセンサ異常を記憶すると共に、警告ランプ39を
点灯して運転者に知らせる。上記ステップ106の処理
が特許請求の範囲でいう異常判定手段として機能する。
【0028】更に、本実施例では、センサ異常(劣化)
時の空燃比の発散やハンチングを防ぐために、図4に空
燃比フィードバックゲイン切替ルーチンによりセンサ正
常/異常に応じて空燃比フィードバックゲインを切り替
える。即ち、ステップ111で、図2のセンサ異常診断
ルーチンの診断結果がセンサ異常か否かを判定し、セン
サ正常時には、ステップ113に進んで、空燃比フィー
ドバックゲイン(積分定数,スキップ値等)を通常値と
するが、センサ異常(劣化)時には、ステップ112に
進んで、空燃比フィードバックゲインを通常値よりも小
さくする。これにより、図5に示すように、センサ異常
(劣化)時には空燃比フィードバック補正係数の振幅が
センサ正常時よりも小さくなり、空燃比の発散やハンチ
ングが抑えられる。
【0029】以上説明した第1実施例のように、燃料カ
ット開始後(燃料供給量変化検出後)のセンサ出力の変
化率ΔIを求め、その変化率ΔIが異常判定値Ifcより
小さいか否かによってセンサ異常の有無を判定するよう
にすれば、診断開始前(燃料カット開始前)の空燃比の
状態によって診断開始当初(燃料カット開始当初)のセ
ンサ出力が変化するという事情があっても、診断開始後
のセンサ出力の変化率ΔIは、診断開始前の空燃比の影
響をほとんど受けないので、診断開始前の空燃比の状態
に影響されずにセンサの異常の有無を診断することがで
き、診断開始前の空燃比の影響を受けやすい従来の診断
方法と比較して、わずかなセンサ異常(特性劣化)も検
出することができて、診断精度を向上することができ
る。これにより、センサ異常(特性劣化)によるドライ
ビリティ低下やエミッション悪化を未然に防ぐことがで
きる。
【0030】上記第1実施例では、診断開始条件となる
燃料供給量の変化として燃料カット開始を検出したが、
これとは反対に、燃料カット復帰を条件に診断処理(セ
ンサ出力の変化率の判定)を開始するようにしても良
い。以下、これを具体化した本発明の第2実施例を図8
及び図9に基づいて説明する。図8に示すセンサ異常診
断ルーチンは、メインルーチン実行毎(例えば8ms
毎)に処理され、燃料カット復帰後のセンサ出力の変化
率ΔIを求め、その変化率ΔIを異常判定値Ifrと比較
してセンサ異常の有無を判定する。このセンサ異常診断
ルーチンを実行した場合の処理の流れを示すタイムチャ
ートが図9に示されている。
【0031】この第2実施例のセンサ異常診断ルーチン
では、まず、ステップ201で、燃料カット復帰(燃料
噴射再開)か否かを判定し、燃料カット復帰でなけれ
ば、以降の処理を行わずに、センサ異常診断ルーチンを
終了する。その後、燃料カット復帰が行われた時点で、
ステップ101で「Yes」と判定され、ステップ20
2に進んで、燃料カット復帰時のセンサ出力I3 を読み
込んで記憶すると共に、タイマを作動させて燃料カット
復帰後の経過時間をカウントする。続くステップ203
で、センサ出力がI4 まで低下したか否かを判定し、セ
ンサ出力がI4 に低下するまで待機する。
【0032】その後、センサ出力がI4 まで低下する
と、ステップ204に進み、燃料カット開始からセンサ
出力がI4 に低下するまでの時間T2 を前述したタイマ
のカウント値から読み取って記憶した後、ステップ20
5に進んで、センサ出力の変化率ΔIを次式により算出
する。 ΔI=(I4 −I3 )/T2 続くステップ206で、上式により算出したセンサ出力
の変化率ΔIを異常判定値Ifrと比較し、センサ出力の
変化率ΔIが異常判定値Ifr以下の場合(絶対値の比較
では|ΔI|≧|Ifr|の場合)には、空燃比センサ2
8の応答性は劣化しておらず、センサ出力は正常である
ので、本ルーチンを終了する。しかし、空燃比センサ2
8の応答性が劣化するに従って、センサ出力の変化率Δ
Iの絶対値が小さくなることから、センサ出力の変化率
ΔIが異常判定値Ifcより大きくなった場合(絶対値の
比較では|ΔI|<|Ifr|となった場合)には、空燃
比センサ28の異常(劣化)有りと判定される。この場
合には、ステップ107に進んで、ECU36のメモリ
にセンサ異常を記憶すると共に、警告ランプ39を点灯
して運転者に知らせる。
【0033】以上説明した第1及び第2実施例では、診
断開始条件となる燃料供給量の変化として燃料カット開
始又は燃料カット復帰を検出するようにしたが、燃料供
給量の変化をもたらす目標空燃比の変化又は燃料増量値
・燃料減量値の変化を診断開始条件とするようにしても
良い。
【0034】また、第1及び第2実施例では、センサ出
力が所定値I2 ,I4 に変化するまでの時間T1 ,T2
を計測して、センサ出力の所定変化量を時間T1 ,T2
で割り算してセンサ出力の変化率ΔIを求めるようにし
たが、所定時間内の変化量を計測して、この変化量を当
該所定時間で割り算してセンサ出力の変化率ΔIを求め
るようにしても良い。これを具体化したのが図10及び
図11に示す本発明の第3実施例と図12及び図13に
示す本発明の第4実施例である。
【0035】図10及び図11に示す本発明の第3実施
例は、燃料カット開始後のセンサ出力の変化率ΔIを求
める第1実施例に対応する実施例であり、ステップ30
3,304の処理が第1実施例と異なるのみであり、こ
れ以外の処理は第1実施例と実質的に同じである。この
第3実施例では、燃料カット開始時のセンサ出力I5を
読み込んで記憶し(ステップ302)、その後、所定時
間T3 経過した時点のセンサ出力I6 を読み込んで記憶
し(ステップ303,304)、センサ出力の変化率Δ
Iを次式により算出する(ステップ305)。
【0036】ΔI=(I6 −I5 )/T3 一方、図12及び図13に示す本発明の第4実施例は、
燃料カット復帰後のセンサ出力の変化率ΔIを求める第
2実施例に対応する実施例であり、ステップ403,4
04の処理が第2実施例と異なるのみであり、これ以外
の処理は第2実施例と実質的に同じである。この第4実
施例では、燃料カット復帰時のセンサ出力I7 を読み込
んで記憶し(ステップ402)、その後、所定時間T4
経過した時点のセンサ出力I8 を読み込んで記憶し(ス
テップ403,404)、センサ出力の変化率ΔIを次
式により算出する(ステップ405)。 ΔI=(I8 −I7 )/T4 ところで、図3に示すように、燃料カット開始からセン
サ出力が変化し始めるまでに応答遅れ時間T5 がある。
空燃比センサ28の特性が劣化すると、応答性が遅くな
り、応答遅れ時間T5 が長くなる傾向がある。
【0037】そこで、図14及び図15に示す本発明の
第5実施例では、燃料カット開始からセンサ出力が変化
し始めるまでの応答遅れ時間T9 を測定し、この応答遅
れ時間T9 を異常判定値Tfcと比較してセンサ異常の有
無を判定する。具体的には、ステップ501,502
で、燃料カット開始時のセンサ出力I9 を読み込んで記
憶すると共に、タイマを作動させて燃料カット開始後の
経過時間をカウントする。次いで、ステップ503に
て、センサ出力がI9 +Δi(ここでΔiは出力上昇と
認められる変化幅)に上昇するまで待機し、センサ出力
がI9 +Δiに上昇した時点で、ステップ504に進ん
で、燃料カット開始からセンサ出力がI9 +Δiに上昇
するまでの応答遅れ時間T5 を前述したタイマのカウン
ト値から読み取る。この後、ステップ505で、応答遅
れ時間T9 を異常判定値Tfcと比較し、T9 ≦Tfcであ
れば、空燃比センサ28の応答性は劣化しておらず、セ
ンサ出力は正常であるので、本ルーチンを終了する。し
かし、T9 >Tfcであれば、空燃比センサ28の応答性
が劣化しているので、空燃比センサ28の異常(劣化)
有りと判定され、ステップ506に進んで、ECU36
のメモリにセンサ異常を記憶すると共に、警告ランプ3
9を点灯して運転者に知らせる。この場合、ステップ5
03,504の処理が特許請求の範囲でいう計時手段と
して機能する。
【0038】一方、図16及び図17に示す本発明の第
6実施例では、燃料カット開始後、応答遅れ時間T10経
過後にセンサ出力の変化率ΔIの測定を開始すること
で、変化率ΔIの測定精度を高めるものである。この第
6実施例は、所定時間内のセンサ出力の変化量を当該所
定時間で割り算して変化率ΔIを求める第3実施例(図
10,図11)に対応するものであり、以下、図17の
タイムチャート中の符号を引用しながら図16のフロー
チャートを説明する。
【0039】ステップ601〜604の処理は、図14
のステップ501〜504の処理と同じであり、燃料カ
ット開始時のセンサ出力I10を求めて記憶すると共に、
燃料カット開始からセンサ出力がI10+Δiに上昇する
までの応答遅れ時間T10を測定して記憶する。続くステ
ップ605で、センサ出力がI10+Δiに上昇してから
所定時間Δt経過するまで待機し、所定時間Δt経過後
にセンサ出力I11を読み込んで記憶する(ステップ60
6)。続くステップ607で、センサ出力の変化率ΔI
を次式により算出する。
【0040】ΔI={I11−(I10+Δi)}/Δt この後、ステップ608で、センサ出力の変化率ΔIを
異常判定値Icf2 と比較し、ΔI<Icf2 であれば、空
燃比センサ28の異常(劣化)有りと判定され、ステッ
プ609に進んで、ECU36のメモリにセンサ異常を
記憶すると共に、警告ランプ39を点灯して運転者に知
らせる。
【0041】尚、第1実施例についても、燃料カット開
始後、応答遅れ時間T10の経過後にセンサ出力の変化率
ΔIの測定を開始するようにしても良い。また、第5及
び第6の各実施例の考え方は、燃料カット開始時に限ら
ず、燃料カット復帰時等、他の燃料供給量変化を検出す
る場合にも適用可能である。
【0042】また、第5実施例を除く各実施例では、い
ずれもセンサ出力の変化量を時間で割り算して単位時間
当たりの変化量をセンサ出力の変化率ΔIとして求める
ようにしたが、センサ出力の変化率ΔIを直接算出せず
に、次のようにして間接的にセンサ出力の変化率を判定
するようにしても良い。
【0043】(1)燃料供給量が変化した後にセンサ出
力が所定量変化するまでの時間を計測し、その計測時間
の長短によってセンサ出力の変化率を間接的に判定す
る。つまり、計測時間が長ければ、センサ出力の変化率
が小さく、計測時間が短くなるほど、センサ出力の変化
率が大きくなるという関係を利用するものである。この
場合には、センサ出力の変化量を計測時間で割り算する
必要はない。
【0044】(2)燃料供給量が変化した後の所定時間
内に変化するセンサ出力の変化量を求め、その変化量の
大小によってセンサの出力の変化率を間接的に判定す
る。つまり、所定時間内の変化量が大きくなれば、セン
サ出力の変化率が大きくなり、所定時間内の変化量が小
さくなるほど、センサ出力の変化率が小さくなるという
関係を利用するものである。この場合も、上述の場合と
同じく、変化量を時間で割り算する必要はない。
【0045】上記(1)又は(2)の方法を用いれば、
センサ出力の変化量を時間で割り算する必要が無いの
で、演算負荷が少なくて済む利点がある。また、センサ
出力の変化率(傾き)をハード的に検出する検出回路を
設けるようにしても良い。
【0046】尚、燃料供給量の変化の判定やセンサ出力
の変化率の判定は、前記した各例を適宜組み合わせて実
施するようにしても良く、例えば燃料カット開始時と燃
料カット復帰時の双方でセンサ異常の判定を行うように
しても良い。
【0047】また、前記実施例では、排気ガス中の空燃
比に応じて連続的に出力が変化する空燃比センサ28を
用いたが、排気ガス中の酸素濃度に応じて出力がステッ
プ的に変化する酸素センサを用いるようにしても良い。
【0048】また、前記実施例では、センサ異常時に運
転者に警告する警告手段として警告ランプ39を用いた
が、ブザー等、音で警告したり、燃料供給又は点火時期
を周期的に変化させてエンジン回転数をラフにすること
で運転者にセンサ異常を警告するようにしても良い。
【0049】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項1の構成によれば、燃料供給量の変化後のセン
サ出力の変化率を求め、このセンサ出力の変化率に基づ
いてセンサの異常の有無を判定するようにしたので、診
断開始前(燃料供給量変化検出前)の空燃比の状態によ
って診断開始当初(燃料供給量変化検出当初)のセンサ
出力が変化するという事情があっても、診断開始前の空
燃比の状態に影響されずにセンサの異常の有無を診断す
ることができて、診断精度を向上することができる。
【0050】しかも、請求項2では、燃料カット開始又
は燃料カット復帰を検出し、それによって燃料供給量の
変化を間接的に検出するようにしたので、燃料供給量が
大きく変化する時期を正確に検出することができる。ま
た、請求項3では、センサ出力の変化率として単位時間
当たりの変化量を求めるようにしたので、センサ出力の
変化率を直接検出したセンサ異常の判定が可能となる。
【0051】また、請求項4では、燃料供給量が変化し
た後にセンサ出力が所定量変化するまでの時間を計測
し、その計測時間の長短によってセンサ出力の変化率を
間接的に判定するようにしたので、センサ出力の変化量
を計測時間で割り算する必要が無く、演算負荷を軽減で
きる。
【0052】一方、請求項5では、燃料供給量が変化し
た後の所定時間内に変化するセンサ出力の変化量を求
め、その変化量の大小によってセンサの出力の変化率を
間接的に判定するようにしたので、請求項4の場合と同
じく、変化量を時間で割り算する必要が無く、演算負荷
を軽減できる。
【0053】更に、請求項6では、異常判定手段がセン
サの異常有りと判定したときに警告手段を作動させるよ
うにしたので、運転者にセンサの異常を知らせることが
できて、センサが異常のまま放置されることを未然に防
止することができる。
【0054】また、請求項7では、上述したセンサ出力
の変化率に代えて、燃料供給量が変化した後にセンサの
出力が変化し始めるまでの応答遅れ時間を測定し、その
応答遅れ時間に基づいてセンサの異常の有無を判定する
ようにしたので、上述したセンサ出力の変化率を求める
場合と同じく、診断開始前の空燃比の状態に影響されず
にセンサの異常の有無を診断することができて、診断精
度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すエンジン制御システ
ム全体の概略構成図
【図2】第1実施例のセンサ異常診断ルーチンの処理の
流れを示すフローチャート
【図3】第1実施例の異常診断処理の流れを示すタイム
チャート
【図4】空燃比フィードバックゲイン切替ルーチンの流
れを示すフローチャート
【図5】空燃比フィードバック補正係数の経時的変化を
示す図
【図6】燃料カット判定ルーチンの処理の流れを示すフ
ローチャート
【図7】燃料カットの作動を示すフローチャート
【図8】本発明の第2実施例のセンサ異常診断ルーチン
の処理の流れを示すフローチャート
【図9】第2実施例の異常診断処理の流れを示すタイム
チャート
【図10】本発明の第3実施例のセンサ異常診断ルーチ
ンの処理の流れを示すフローチャート
【図11】第3実施例の異常診断処理の流れを示すタイ
ムチャート
【図12】本発明の第4実施例のセンサ異常診断ルーチ
ンの処理の流れを示すフローチャート
【図13】第4実施例の異常診断処理の流れを示すタイ
ムチャート
【図14】本発明の第5実施例のセンサ異常診断ルーチ
ンの処理の流れを示すフローチャート
【図15】第5実施例の異常診断処理の流れを示すタイ
ムチャート
【図16】本発明の第6実施例のセンサ異常診断ルーチ
ンの処理の流れを示すフローチャート
【図17】第5実施例の異常診断処理の流れを示すタイ
ムチャート
【符号の説明】
10…エンジン(内燃機関)、20…燃料噴射弁、27
…排気管、28…空燃比センサ、36…エンジン制御回
路(検出手段,変化率判定手段,異常判定手段)、39
…警告ランプ(警告手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 幸宏 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 飯田 寿 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気ガス中の空燃比又は酸素
    濃度を検出するセンサの出力によって内燃機関に供給す
    る混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御
    装置の異常を自己診断するものにおいて、 前記内燃機関への燃料供給量の変化を検出する検出手段
    と、 この検出手段により前記燃料供給量の変化を検出した後
    の前記センサの出力の変化率を求める変化率判定手段
    と、 この変化率判定手段により求めた前記センサの出力の変
    化率に基づいて前記センサの異常の有無を判定する異常
    判定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比
    制御装置の自己診断装置。
  2. 【請求項2】 前記検出手段は、燃料カット開始又は燃
    料カット復帰を燃料供給量の変化として検出することを
    特徴とする請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置
    の自己診断装置。
  3. 【請求項3】 前記変化率判定手段は、前記センサの出
    力の変化率として単位時間当たりの変化量を求めること
    を特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の空燃比
    制御装置の自己診断装置。
  4. 【請求項4】 前記変化率判定手段は、前記燃料供給量
    が変化した後に前記センサの出力が所定量変化するまで
    の時間を計測し、その計測時間の長短によって前記セン
    サの出力の変化率を判定することを特徴とする請求項1
    又は2に記載の内燃機関の空燃比制御装置の自己診断装
    置。
  5. 【請求項5】 前記変化率判定手段は、前記燃料供給量
    が変化した後の所定時間内に変化する前記センサの出力
    の変化量を求め、その変化量の大小によって前記センサ
    の出力の変化率を判定することを特徴とする請求項1又
    は2に記載の内燃機関の空燃比制御装置の自己診断装
    置。
  6. 【請求項6】 前記異常判定手段が前記センサの異常有
    りと判定したときにそれを警告する警告手段を備えてい
    ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の
    内燃機関の空燃比制御装置の自己診断装置。
  7. 【請求項7】 内燃機関の排気系の空燃比又は酸素濃度
    を検出するセンサの出力によって内燃機関に供給する混
    合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御装置
    の異常を自己診断するものにおいて、 前記内燃機関への燃料供給量の変化を検出する検出手段
    と、 この検出手段により前記燃料供給量の変化を検出した後
    に前記センサの出力が変化し始めるまでの応答遅れ時間
    を計測する計時手段と、 この計時手段により測定した応答遅れ時間に基づいて前
    記センサの異常の有無を判定する異常判定手段とを備え
    たことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置の自己診
    断装置。
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