JPS60192849A - Deterioration detecting device for limit current type oxygen density sensor - Google Patents

Deterioration detecting device for limit current type oxygen density sensor

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JPS60192849A
JPS60192849A JP5059884A JP5059884A JPS60192849A JP S60192849 A JPS60192849 A JP S60192849A JP 5059884 A JP5059884 A JP 5059884A JP 5059884 A JP5059884 A JP 5059884A JP S60192849 A JPS60192849 A JP S60192849A
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type oxygen
sensor
limiting current
oxygen concentration
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Hiroaki Kuraoka
宏明 倉岡
Katsuhiro Oba
大羽 勝広
Katsumasa Matsui
松井 克雅
Kenjiro Tsujimura
辻村 健治郎
Takao Akatsuka
赤塚 隆夫
Mamoru Takada
守 高田
Masao Kawaguchi
川口 政雄
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Toyota Motor Corp
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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
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
    • F02D41/1476Biasing of the sensor

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Abstract

PURPOSE:To detect deterioration of the captioned sensor without break with a proper applying voltage by increasing sensor applying voltage at a predetermined speed while an internal-combustion engine is interrupt in fuel supply and comparing output current when increase amount of the sensor output current of each time becomes almost zero with a reference value. CONSTITUTION:Deterioration detection is performed every predetermined time or every predetermined revolution number of an engine. Fuel supply to internal-combustion engine 1 is interrupted by utilizing a property in which output current of a density sensor 5 becomes almost constant regardless of the change in applying voltage at a certain current value in proportion to the oxygen density to apply optimum applying voltage while replacing the gas in an exhaust manifold 4 from exhaust gas to the atmosphere, and to obtain output current In in the atmosphere. The changing ratio of the In to a reference output current IB at the time of detecting oxygen density before deterioration is obtained to detect deterioration. Even if change of temperature is generated in the density sensor 5, or applying voltage is changed, output current value does not almost change. The only thing to do is to reduce applying voltage proportionally with density.

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は内燃機関の排気系に装着され、排気ガス中の酸
素11度を検出する限界電流型酸素81度センサの劣化
を検出する限界電流型酸素瀧廓センサの劣化検出装置に
関する。
Detailed Description of the Invention [Technical Field] The present invention relates to a limiting current type oxygen sensor that is installed in the exhaust system of an internal combustion engine and detects deterioration of a limiting current type oxygen sensor that detects 11 degrees of oxygen in exhaust gas. The present invention relates to a deterioration detection device for a street sensor.

[従来技術] 従来、内燃機関を最適状態で作動させるため、その排気
系に限界電流型酸素濃度センサを装着し、内燃機関の排
気ガス中に含有される残存酸素量を検出して内燃機関の
点火時期、空燃比及び燃料噴射時期等をフィードバック
制御する方法が広く採用されている。これらの方法によ
り内燃機関を最適作動条件下で運転することが可能とな
るのであるが、そのためには常に限界電流型酸素濃度セ
ンサが正常に作動することが絶対条件である。
[Prior art] Conventionally, in order to operate an internal combustion engine in an optimal state, a limiting current type oxygen concentration sensor is installed in the exhaust system to detect the amount of residual oxygen contained in the exhaust gas of the internal combustion engine. A method of feedback controlling ignition timing, air-fuel ratio, fuel injection timing, etc. is widely used. These methods make it possible to operate the internal combustion engine under optimal operating conditions, but for this purpose it is an absolute prerequisite that the limiting current type oxygen concentration sensor always operates normally.

しかし、限界電流型酸素濃度センサが装着されるのは内
燃機関の排気系であるため、内燃II関の作動状態に応
じて限界電流型酸素濃度センサの雰囲気温庇は広範囲に
変化し、また排気ガス中に含まれる未燃焼物や燃料中に
含まれている各種不純物等により、限界電流型酸素m度
センサの熱疲労や検出面の汚染に起因する劣化が生じる
。これらの劣化を防止するため、限界電流型酸素濃度セ
ンサの温度変化を押さえるためにヒータを着設し、内燃
機関運転状態に応じて該ヒータへの通電を制御する装置
(実開昭58−112958)が提案されているが、ヒ
ータ部の劣化やヒータ部での消費電力が多大になる等そ
れに付随づ゛る新たな問題点がある。この新たな問題解
決のためとして種々の提案(特開昭58−83241、
特開昭58−83251)がなされてはいるが、これら
によっても限界電流型酸素11度レセンの温度変化が零
になるのではなく、熱疲労は存在し、かつ検出面の汚染
等の劣化原因についての対策は何ら示唆されていない。
However, because the limiting current type oxygen concentration sensor is installed in the exhaust system of an internal combustion engine, the atmospheric temperature of the limiting current type oxygen concentration sensor changes over a wide range depending on the operating status of the internal combustion II system, and Unburnt substances contained in the gas and various impurities contained in the fuel cause deterioration of the limiting current type oxygen m degree sensor due to thermal fatigue and contamination of the detection surface. In order to prevent these deteriorations, a heater is installed to suppress temperature changes in the limiting current type oxygen concentration sensor, and a device (Utility Model Application Publication No. 58-112958 ) has been proposed, but there are new problems associated with it, such as deterioration of the heater section and increased power consumption in the heater section. Various proposals have been made to solve this new problem (Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-83241,
JP-A No. 58-83251) has been made, but these do not reduce the temperature change of the limiting current type oxygen 11 degree sensor to zero, but thermal fatigue still exists, and causes of deterioration such as contamination of the detection surface. No countermeasures have been suggested.

限界電流型酸素濃度センサが劣化すると、限界電流型酸
素濃度センサ正常時と比較してその検出出力は低下し、
従って該検出出力に基づいて内燃機関をフィードバック
制御すると必要以上に燃料供給を制限する等の不当な内
燃機関の制御につながり、限界電流型酸素濃度センサを
装着した目的が充分に達成できなくなる可能性がある。
When the limiting current type oxygen concentration sensor deteriorates, its detection output decreases compared to when the limiting current type oxygen concentration sensor is normal.
Therefore, feedback control of the internal combustion engine based on the detection output may lead to inappropriate internal combustion engine control such as restricting fuel supply more than necessary, and the purpose of installing the limiting current type oxygen concentration sensor may not be fully achieved. There is.

そこで、限界電流型酸素濃度センサの劣化状態を検出す
るために予め酸素濃度の知られている大気を利用し、大
気の酸素濃度測定時の限界電流型酸素81度センサ出力
を知ることによりその劣化状況を検出することが提案さ
れている。しかしながら、限界電流型酸素濃度センサは
複雑な特性を有するものであり、同一酸素濃度を検出す
るにも、そのセンサ自身のmff1によって印加すべき
電圧値を変更せねばならず、更には同一温度状態の検出
にあってもその検出する酸素濃度にほぼ比例して印加電
圧を増加せねばならない。例えば、同一温度下に不当に
高い電圧を印加すると素子の破壊を招くおそれがあり、
また逆に電圧が低すぎると正確な酸素濃度を知ることが
できない特性を有するものである。
Therefore, in order to detect the deterioration state of the limiting current type oxygen concentration sensor, we use the atmosphere whose oxygen concentration is known in advance, and by knowing the output of the limiting current type oxygen 81 degree sensor when measuring the oxygen concentration in the atmosphere, we can detect the deterioration. It is proposed to detect the situation. However, the limiting current type oxygen concentration sensor has complicated characteristics, and even in order to detect the same oxygen concentration, the voltage value to be applied must be changed depending on the mff1 of the sensor itself, and furthermore, it is necessary to change the voltage value to be applied depending on the mff1 of the sensor itself. Even when detecting oxygen, the applied voltage must be increased approximately in proportion to the oxygen concentration to be detected. For example, applying an unreasonably high voltage at the same temperature may lead to element destruction.
On the other hand, if the voltage is too low, the oxygen concentration cannot be determined accurately.

このため、内燃機関の排気ガス中の残存酸素を検出する
、即ち低濃度検出時には低電圧で、かつ排気ガスの温度
に適合するべき電圧を印加し、限界電流型酸素濃度セン
サの雰囲気が大気と同一になりその濃度を検出する、即
ち高濃度検出時には高電圧で、かつそのときの限界電流
型酸素濃度センサの温度にも適合する電圧を印加する必
要があり、この電圧制御が簡単に、かつ正確に実行され
る限界電流型酸素濃度センサの劣化検出装置が必要であ
る。
For this reason, when detecting residual oxygen in the exhaust gas of an internal combustion engine, that is, when detecting a low concentration, a low voltage is applied, and a voltage that matches the temperature of the exhaust gas is applied, so that the atmosphere of the limiting current type oxygen concentration sensor is similar to the atmosphere. In other words, when detecting a high concentration, it is necessary to apply a high voltage that also matches the temperature of the limiting current type oxygen concentration sensor at that time.This voltage control is simple and easy. There is a need for a deterioration detection device for a limiting current type oxygen concentration sensor that performs accurately.

[発明の目的] 本発明は上記要望に答えるべくなされたもので、限界電
流型酸素濃度センサの劣化状態を簡単に、かつ正確に検
出する限界電流型酸素濃度センサの劣化検出装置を提供
することを目的としている。
[Object of the Invention] The present invention has been made in response to the above-mentioned needs, and it is an object of the present invention to provide a deterioration detection device for a limiting current type oxygen concentration sensor that easily and accurately detects the deterioration state of a limiting current type oxygen concentration sensor. It is an object.

[発明の構成] 上記目的を達成するために本発明の構成は、第1図の基
本的構成図に示すごとく 内燃機関Aの排気系A1に装着される限界電流型酸素濃
度センサエと、 前記内燃機関Aの作動条件を検出し、該検出結果に応じ
て前記内燃機関Aへの燃料供給を停止する燃料″aI!
yi手段■と、 該燃料遮断手段により燃料供給が停止される時点から前
記限界電流型酸素濃度センサエに所定速さで増加する電
圧を印加する電圧印加手段■と、該電圧印加手段■によ
り電圧が印加される限界電流型酸素濃度センサ■の出力
を検出し、その増加量を算出する増加量検出手段IVと
、該増加量算出手段により算出された増加量が所定値以
下となったときの前記限界電流型酸素濃度センサ出力と
予め設定された基準値とを比較する比較手段Vとを備え
ることを特徴とする限界電流型酸素aar*センサの劣
化検出装置をその要旨としている。
[Configuration of the Invention] In order to achieve the above object, the configuration of the present invention includes: a limiting current type oxygen concentration sensor installed in the exhaust system A1 of the internal combustion engine A as shown in the basic configuration diagram of FIG. 1; The fuel "aI!" that detects the operating condition of the engine A and stops the fuel supply to the internal combustion engine A according to the detection result.
yi means (2); voltage application means (2) for applying a voltage that increases at a predetermined speed to the limiting current type oxygen concentration sensor from the time when the fuel supply is stopped by the fuel cutoff means; an increase amount detection means IV that detects the output of the limiting current type oxygen concentration sensor ■ to which is applied and calculates the increase amount, and an increase amount detection means IV that detects the output of the limiting current type oxygen concentration sensor The gist of the present invention is a deterioration detection device for a limiting current type oxygen AAR* sensor, characterized by comprising a comparison means V for comparing the output of the limiting current type oxygen concentration sensor with a preset reference value.

[実施例] 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳述
する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず第2図は本発明の実施例である限界電流型酸素11
1センサの劣化検出装置が装着される内燃機関及びその
周辺装置を表わず説明図である。
First, FIG. 2 shows a limiting current type oxygen 11 which is an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram that does not show an internal combustion engine and its peripheral devices to which a one-sensor deterioration detection device is installed.

1は内燃t!!1IllQ本体、2はピストン、3は点
火プラグ、4は排気マニホールド、5は排気マニホール
ド4に備えられ、排ガス中の残存酸素濃度を検出する限
界電流型酸素濃度センサ、6は内燃機関本体1の吸入空
気中に燃料を噴射する燃料噴射弁、7は吸気マニホール
ド、8は内燃機関本体1に送られる吸入空気の温度を検
出する吸気温センサ、9は内燃機関冷却水の水温を検出
する水温センサ、10はスロットルバルブ、11はスロ
ットルバルブ10に連動し、スロットルバルブ10の開
度を検出して信号を出力するスロットル開度センサ、1
4は吸入空気量を測定するエア70−メータ、15は吸
入空気の脈動を吸収するサージタンクをそれぞれ表わし
ている。
1 is internal combustion! ! 1IllQ main body, 2 is a piston, 3 is a spark plug, 4 is an exhaust manifold, 5 is a limit current type oxygen concentration sensor provided in the exhaust manifold 4 and detects the residual oxygen concentration in the exhaust gas, 6 is an intake of the internal combustion engine main body 1 a fuel injection valve that injects fuel into the air; 7 an intake manifold; 8 an intake temperature sensor that detects the temperature of intake air sent to the internal combustion engine body 1; 9 a water temperature sensor that detects the temperature of internal combustion engine cooling water; 10 is a throttle valve; 11 is a throttle opening sensor that is linked to the throttle valve 10, detects the opening of the throttle valve 10, and outputs a signal;
Reference numeral 4 represents an air meter 70 for measuring the amount of intake air, and reference numeral 15 represents a surge tank that absorbs pulsation of the intake air.

そして16は点火に必要な高電圧を出力するイグナイタ
、17は図示していないクランク軸に連動し上記イグナ
イタ16で発生した高電圧を各気筒の点火プラグ3に分
配供給するディストリビュータ、18はディストリビュ
ータ17内に取り付けられ、ディストリビュータ17の
1回転、即ちクランク軸2回転に24発のパルス信号を
出力する回転角センサ、19はディストリビュータ17
の1回転に1発のパルス信号を出力する気筒判別センサ
、20は電子制御回路、21はキースイッチ、22はス
タータモータをそれぞれ表わしている。26は車軸に連
動し、車速に応じたパルス信号を発信する車速センサを
表わす。
16 is an igniter that outputs the high voltage necessary for ignition; 17 is a distributor that is linked to a crankshaft (not shown) and distributes the high voltage generated by the igniter 16 to the spark plugs 3 of each cylinder; and 18 is a distributor 17 A rotation angle sensor 19 is attached to the distributor 17 and outputs 24 pulse signals for one revolution of the distributor 17, that is, two revolutions of the crankshaft.
20 is an electronic control circuit, 21 is a key switch, and 22 is a starter motor. 26 represents a vehicle speed sensor that is linked to the axle and transmits a pulse signal according to the vehicle speed.

次に第3図は電子制御回路20例とその関連部分とのブ
ロック図を表わしている。
Next, FIG. 3 shows a block diagram of 20 examples of electronic control circuits and their related parts.

30は各センサより出力されるデータを制御プログラム
に従って入力及び演算すると共に、各秒装置を作動制御
等するための処理を行うセントラルプロセシングユニッ
ト(以下単にCPUと呼ぶ)、31は制御プログラム及
び初期データが格納されるリードオンリメモリ(以下単
にROMと呼ぶ)、32は電子制御回路20に入力され
るデータや演算制御に必要なデータが一時的に読み書き
されるランダムアクセスメモリ(以下単にRAMと呼ぶ
)、33はキースイッチ21がオフされても以後の内燃
機関作動に必要なデータを保持するよう、バッテリによ
ってバックアップされた不揮発性メモリとしてのバック
アップランダムアクセスメモリ(以下単にバックアップ
RAMと呼ぶ)、34〜37は各センサの出力信号のバ
ッフ1.38は各センサの出力信号をCPU30に選択
的に出力−するマルチプレクサ、39はアナログ信号を
デジタル信号に変換するA/D変換器、40はバッファ
を介しであるいはバッファ、マルチプレクサ38及びA
/Dll:換器39を介して各センサ信号をCPU30
に送ると共にCPU30からのマルチプレクサ38、A
/D変換器39のコントロール信号を出力する人出ノコ
ポートを表わしている。
30 is a central processing unit (hereinafter simply referred to as CPU) that inputs and calculates data output from each sensor according to a control program and performs processing for controlling the operation of each second device; 31 is a control program and initial data; A read-only memory (hereinafter simply referred to as ROM) is stored, and 32 is a random access memory (hereinafter simply referred to as RAM) in which data input to the electronic control circuit 20 and data required for arithmetic control are temporarily read and written. , 33 are backup random access memories (hereinafter simply referred to as backup RAM) 34 to 33 as nonvolatile memory backed up by a battery so as to retain data necessary for subsequent operation of the internal combustion engine even when the key switch 21 is turned off. 37 is a buffer 1 for the output signal of each sensor; 38 is a multiplexer that selectively outputs the output signal of each sensor to the CPU 30; 39 is an A/D converter that converts an analog signal into a digital signal; 40 is a buffer that outputs the output signal of each sensor to the CPU 30; or buffer, multiplexer 38 and A
/Dll: sends each sensor signal to the CPU 30 via the converter 39
multiplexer 38, A from the CPU 30
It represents a manual saw port that outputs a control signal for the /D converter 39.

モして41は限界電流型酸素濃度センサ5の出力信号を
一時記憶するバッファ、41Aはバッファ41からのア
ナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換器、
42は限界電流型酸素S*センサ5の駆動電圧を発生し
、印加する電圧印加回路、43は回転角センサ18及び
気筒判別センサ19の出力信号の波形を整形する整形回
路を表わし、スロットル開度センサ11等の各センサ信
号は直接に、あるいはバッファ41等を介して入出力ボ
ート46によりCPLJ30に送られる。
41 is a buffer that temporarily stores the output signal of the limiting current type oxygen concentration sensor 5; 41A is an A/D converter that converts the analog signal from the buffer 41 into a digital signal;
42 represents a voltage application circuit that generates and applies a driving voltage to the limiting current type oxygen S* sensor 5; 43 represents a shaping circuit that shapes the waveforms of the output signals of the rotation angle sensor 18 and the cylinder discrimination sensor 19; Each sensor signal from the sensor 11 or the like is sent to the CPLJ 30 by the input/output port 46 directly or via the buffer 41 or the like.

更に、47.48は出力ポート49.50を介してCP
U30からの信号によって燃料噴射弁6、イグナイタ1
6を駆動する駆動回路をそれぞれ表わしている。また5
1は信号やデータの通路となるパスライン、52はCP
U30を始めROM31、RAM32等へ所定の間隔で
制御タイミングとなるクロック信号を送るクロック回路
を表わしている。
Additionally, 47.48 connects to CP via output port 49.50.
Fuel injection valve 6 and igniter 1 are activated by the signal from U30.
6 respectively represent the drive circuits that drive 6. Also 5
1 is a path line for signals and data, 52 is a CP
It represents a clock circuit that sends a clock signal serving as a control timing to U30, ROM 31, RAM 32, etc. at predetermined intervals.

次に本実施例の要部となる制御プログラムについて説明
する。
Next, a control program which is a main part of this embodiment will be explained.

第4図は第1実施例のフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart of the first embodiment.

図示するような制御手順が電子制御回路20にて実行さ
れるように予めROM31にプログラムとして格納され
ており、CPU30がクロック52によって与えられる
タイミングに従って処理を行うのである。本劣化検出ル
ーチンは、例えば所定時間fOの割込みにより、または
内燃機関1の所定回転数毎に実行される。
The illustrated control procedure is stored in advance as a program in the ROM 31 so as to be executed by the electronic control circuit 20, and the CPU 30 performs the process according to the timing given by the clock 52. This deterioration detection routine is executed, for example, by interruption at a predetermined time fO or at every predetermined rotation speed of the internal combustion engine 1.

本ルーチンにCPU30の処理が移行するとまずステッ
プ100が実行される。本ステップでは以後本ルーチン
の実行により使用されるRAM32の記憶領域をクリア
し、また演棹上必要とするデータの設定等を行い以下の
処理に備える。
When the processing of the CPU 30 shifts to this routine, step 100 is first executed. In this step, the storage area of the RAM 32 that will be used from now on by executing this routine is cleared, and data required for the calculation is set, etc., in preparation for the following processing.

次にステップ110が実行され、本ルーチンの処理条件
が成立しているか否か、即ち内燃機関1が燃料遮断制御
中であるか否かが判断される。
Next, step 110 is executed, and it is determined whether the processing conditions of this routine are satisfied, that is, whether the internal combustion engine 1 is under fuel cutoff control.

燃料遮断制御とは、例えば中速センサ26の出力により
内燃機関1が減速運転中であり、かつスロットル開度セ
ンサ11の出力が全閉状態を示すものであれば内燃機関
1がいわゆるエンジンブレーキとして作動しているもの
であるため燃料を更に内燃機関1へ供給する必翌がない
と判断して燃料噴射弁6への駆動信号出力を停止するも
のである。従って、燃料遮断制御が実行中であれば内燃
機関1の燃焼室内では燃料の燃焼は行われず、単にピス
トン2が負荷となり上下動するのである。
Fuel cutoff control means that, for example, if the internal combustion engine 1 is in deceleration operation according to the output of the medium speed sensor 26, and the output of the throttle opening sensor 11 indicates a fully closed state, the internal combustion engine 1 is operated as a so-called engine brake. Since it is operating, it is determined that there is no necessity to further supply fuel to the internal combustion engine 1, and the output of the drive signal to the fuel injection valve 6 is stopped. Therefore, if the fuel cutoff control is being executed, no fuel is burned in the combustion chamber of the internal combustion engine 1, and the piston 2 simply acts as a load and moves up and down.

本ステップにて燃料遮断制御中であると判断されると次
のステップ120が実行され、そうでなければもはや本
ルーチンの処理は行われず、他のルーチンの処理が実行
される。
If it is determined in this step that fuel cutoff control is being performed, the next step 120 is executed; otherwise, the process of this routine is no longer performed, and the process of another routine is executed.

ステップ120は現時点において限界電流型酸素maセ
ンサ5に印加している電圧VMを所定の微少電圧値ΔV
だけ増加させ、限界電流型酸素瀧麿センサ5に印加する
。そして、新たに電圧VMを印加されlc限界電流型酸
素瀧度センサ5の出力)nが次のステップ130を実行
することにより入出力ポート46を介してRAM32へ
取り込まれる。
Step 120 converts the voltage VM currently applied to the limiting current type oxygen ma sensor 5 to a predetermined minute voltage value ΔV.
is increased and applied to the limiting current type oxygen Takimaro sensor 5. Then, the output (n) of the lc limit current type oxygen level sensor 5 to which the voltage VM is newly applied is taken into the RAM 32 via the input/output port 46 by executing the next step 130.

ステップ140では、このRAM32内へ取り込まれた
限界電流型酸素濃度センサ5の出力電流値)nから前回
にffJ述同様にしてRAM32内へ取り込まれた限界
電流型酸素濃度センサ5の出力電流値I n−’1を減
算し、限界電流型酸素濃度センサ5への印加電圧VMが
ステップ120により△Vだ番プ増加したことにより限
界電流型酸素濃度センサ5の出力がどれだけ増したかを
算出する。本ステップの処理が最初に実行されるときに
は、電流値I n−+の値は内燃機PA1が燃料遮断制
御される直前に限界電流型酸素濃度センサ5が排気ガス
中残存酸素vlA度を検出していた時点の出力電流値が
RAM32内に格納されるように通常の排気ガス中残存
酸素濃痕検出の処理中で実行されるようにしている。
In step 140, from the output current value ()n of the limiting current type oxygen concentration sensor 5 taken into this RAM 32, the output current value I of the limiting current type oxygen concentration sensor 5 taken into the RAM 32 in the same manner as described previously in ffJ. By subtracting n-'1, calculate how much the output of the limiting current type oxygen concentration sensor 5 has increased because the voltage VM applied to the limiting current type oxygen concentration sensor 5 has increased by △V in step 120. . When the process of this step is executed for the first time, the value of the current value I n-+ is determined by the limit current type oxygen concentration sensor 5 detecting the residual oxygen vlA degree in the exhaust gas immediately before the fuel cutoff control of the internal combustion engine PA1 is performed. The output current value at the point in time is stored in the RAM 32, so that the process is executed during the normal process of detecting concentrated traces of oxygen remaining in the exhaust gas.

次のステップ150は、前述のようにして得られた限界
電流型酸素濃度センサ5の出力電流inの増加量Δ■が
ROM31内に格納している所定11Aと比較して大小
どのような関係にあるかの判定がされる。限界電流型酸
素濃度センサ5の印加電圧■と出力電流Iとのグラフ(
限界電流型酸素濃度センサ5の温度は一定〉を第5図に
示J°。
The next step 150 is to determine how the increase amount Δ■ in the output current in of the limiting current type oxygen concentration sensor 5 obtained as described above is compared with the predetermined value of 11 A stored in the ROM 31. It is determined whether there is. Graph of applied voltage ■ and output current I of limiting current type oxygen concentration sensor 5 (
The temperature of the limiting current type oxygen concentration sensor 5 is constant as shown in FIG.

図において実線のグラフは排気ガス中の酸素濃度が極め
て低い場合、即ち燃料の供給が多い場合を、一点鎖線は
同じく内燃機関1が作動中であるがその排気ガス中の酸
素濃度が極めて^い場合の限界電流型酸素m度センサ5
の出力を表わしている。
In the figure, the solid line indicates when the oxygen concentration in the exhaust gas is extremely low, that is, when there is a large supply of fuel, and the dashed-dotted line indicates when the internal combustion engine 1 is operating, but the oxygen concentration in the exhaust gas is extremely low. Limiting current type oxygen m degree sensor 5
represents the output of

また、2点鎖線は限界電流型酸素濃度センサ5が大気の
酸素1度を検出するときの出力である。このように限界
電流型酸素濃度センサ5の出力電流■は酸素m度に比例
した成型流値で印加電圧Vの変化とは関係なくほぼ一定
値となることから、本ステップで用いられる所定ff1
lAとはほぼrOJに近い値を取る。これによって、現
在限界電流型酸素濃度センサ5から出力されている電流
値(nが第5図中のΔ【に示すような増加状態の途中に
あるのか、あるいは、検出中の酸素濃度と比例した一定
出力を与えているのかを正確に判断することができるの
である。また、このような特性を限界電流型酸素11度
センサ5が有することから、内燃機関1が燃料遮断制御
され、排気マニホールド4中の気体が排気ガスから大気
へ置換される過程においての限界電流型酸素濃度センサ
5の特性曲線は図中の矢印の方向へ徐々に推移していく
ことになる。従って、本ステップでΔl>IAと判定さ
れると再びステップ110へ戻り以下同様の処理を実行
し、Δ■≦IAと判定されると次のステップ160へ移
行する。ここで、Δr>rAと判断されステップ110
へ戻る場合の処理時間と第5図に示す矢印方向へ限界電
流型酸素濃酸センサ5の特性が推移していく時間とを考
慮して、例えば特性推移時間の方が長く、処理時間が速
い場合には、特性推移を処理が追い抜くことのないよう
に必要に応じてステップ150からステップ110へ戻
る間に遅延ステップ等を設りてもよいし、また他のルー
チンへ移行して所定時間経過後に再度本ルーチンへ戻る
などの技術を用いてもよい。
Moreover, the two-dot chain line is the output when the limiting current type oxygen concentration sensor 5 detects 1 degree of oxygen in the atmosphere. In this way, the output current () of the limiting current type oxygen concentration sensor 5 is a forming flow value proportional to m degrees of oxygen, and is approximately constant regardless of changes in the applied voltage V. Therefore, the predetermined value ff1 used in this step is
lA takes a value approximately close to rOJ. This determines whether the current value (n) currently output from the limiting current type oxygen concentration sensor 5 is in the middle of an increasing state as shown by Δ in FIG. It is possible to accurately judge whether a constant output is being provided.Furthermore, since the limiting current type oxygen 11 degree sensor 5 has such characteristics, the internal combustion engine 1 is controlled to cut off fuel, and the exhaust manifold 4 The characteristic curve of the limiting current type oxygen concentration sensor 5 during the process in which the gas inside is replaced from the exhaust gas to the atmosphere gradually changes in the direction of the arrow in the figure.Therefore, in this step, Δl> If it is determined that IA, the process returns to step 110 again and the same process is executed, and if it is determined that Δ■≦IA, the process proceeds to the next step 160.Here, it is determined that Δr>rA, and step 110
Taking into account the processing time for returning to the previous step and the time for the characteristics of the limiting current type oxygen-concentrated acid sensor 5 to change in the direction of the arrow shown in FIG. In such cases, a delay step may be set as necessary between returning from step 150 to step 110 so that the process does not overtake the characteristic transition, or a delay step may be provided between returning from step 150 to step 110, or when a predetermined period of time has elapsed after moving to another routine. Techniques such as returning to this routine again later may be used.

次のステップ160は、ステップ120にて限界電流型
酸素濃度センサ5に印加された高電圧■Mの印加を終了
させ、再び排気ガス中の酸素11度を検出するに適した
低い電圧値に再設定を行うステップである。本ステップ
にて限界電流型酸素濃度センサ5の制御を終了し、次の
ステップ170へ移る。
In the next step 160, the application of the high voltage ■M applied to the limiting current type oxygen concentration sensor 5 in step 120 is terminated, and the voltage is again set to a low voltage value suitable for detecting 11 degrees of oxygen in the exhaust gas. This is a step to perform settings. In this step, the control of the limiting current type oxygen concentration sensor 5 is ended, and the process moves to the next step 170.

ステップ170は、前ステップ160までの処理で最終
的にRAM32内に得られた印加電圧7M時の限界電流
型酸素濃度センサ5の出力電流値II′1と予めROM
31内に格納している基準となる電流値IBとを用いて
限界電流型酸素濃度センサ5の劣化状態を演算するステ
ップである。基準電流値IBは、例えば限界電流型酸素
amセンサ5に劣化が生じる以前に測定した大気の酸素
濃度検出時の出力電流値を表わすものであり、この基準
電流値1Bと比較して今回取り込まれた測定電流値In
がどれだけ変化しているかを百分率等で算出して限界電
流型酸素濃度センサ5の劣化を数量化し、その値を変数
にとしてバックアップRAM33へ記憶するのである。
In step 170, the output current value II'1 of the limiting current type oxygen concentration sensor 5 at the time of the applied voltage of 7M, which was finally obtained in the RAM 32 through the processing up to the previous step 160, is stored in advance in the ROM.
In this step, the deterioration state of the limiting current type oxygen concentration sensor 5 is calculated using the reference current value IB stored in the sensor 31. The reference current value IB represents, for example, the output current value when detecting the atmospheric oxygen concentration measured before deterioration occurred in the limiting current type oxygen am sensor 5, and is compared with this reference current value 1B. Measured current value In
The deterioration of the limiting current type oxygen concentration sensor 5 is quantified by calculating the amount of change in percentage, etc., and the value is stored as a variable in the backup RAM 33.

この変数にはその後の限界電流型酸素濃度センサの出力
処理に用いられ、実際のセンサ出力に変数Kを積算等す
ることで、出力の補正値を簡単にめることができる。
This variable is used in subsequent output processing of the limiting current type oxygen concentration sensor, and a correction value for the output can be easily set by integrating the variable K with the actual sensor output.

本ステップにて本ルーチンの全ての処理を終え、CPU
30は他のルーチンの処理へ移行する。
At this step, all the processing of this routine is finished, and the CPU
Step 30 moves to other routine processing.

次に、上記のごとく限界電流型酸素濃度センサ5の劣化
が検出される過程を限界電流型酸素濃度センサ5に温度
変化がある場合について説明する。
Next, a process in which deterioration of the limiting current type oxygen concentration sensor 5 is detected as described above will be described in the case where there is a temperature change in the limiting current type oxygen concentration sensor 5.

第6図は限界電流型酸素濃度センサ5の印加電圧と出力
電流との関係を同一酸素濃度の下で、温度の相違する場
合を表わした図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the applied voltage and the output current of the limiting current type oxygen concentration sensor 5 under the same oxygen concentration but at different temperatures.

このように限界電流型酸素濃度センサ5は同−酸素濃度
下では印加電圧の変化に対して出力電流値がほとんど変
化しない特性を示す出力電流値は一定である。従って温
度変化に対しても安定して酸素lI麿の検出を行うこと
ができるものの、その検出のために印加する電圧Vは温
度にほぼ比例して小さな値としなければならない。限界
電流型酸素満痕センサ5が装着される場所は第2図に示
すように内燃機関1の排気マニホールド4内であり、従
ってその雰囲気温度は気温から排気ガス温の800℃ま
での広範囲に渡って変化する。
As described above, the limiting current type oxygen concentration sensor 5 exhibits a characteristic that the output current value hardly changes with respect to changes in the applied voltage under the same oxygen concentration, and the output current value is constant. Therefore, although it is possible to stably detect oxygen lI even when the temperature changes, the voltage V applied for the detection must be set to a small value almost in proportion to the temperature. The limiting current type oxygen fullness sensor 5 is installed in the exhaust manifold 4 of the internal combustion engine 1, as shown in FIG. and change.

しかし、このような濃度変化に対しても、本ルーチンの
ステップ120で用いる印加電圧VMの微少増加量ΔV
湿温度反比例させて設定することにより印加電圧VMを
徐々に上昇させ、出力電流Iがほぼ一定値となるまで前
述同様の処理を行うことで簡単に対処できるものである
However, even for such concentration changes, the slight increase ΔV of the applied voltage VM used in step 120 of this routine
This can be easily handled by gradually increasing the applied voltage VM by setting it inversely proportional to the humidity and temperature, and performing the same process as described above until the output current I reaches a substantially constant value.

なお、第6図に示した温度特性を考慮して限界電流型酸
素濃度センサにヒータを取り付け、その電力供給を断続
することで限界電流型酸素濃度センサの温度をほぼ一定
値にする技術が提案されているがこのような限界電流型
酸素濃度センサに本発明を適用するには上記のような配
慮は必要でない。
In addition, considering the temperature characteristics shown in Figure 6, a technology has been proposed in which a heater is attached to the limiting current type oxygen concentration sensor and the power supply is interrupted to maintain the temperature of the limiting current type oxygen concentration sensor at a nearly constant value. However, in order to apply the present invention to such a limiting current type oxygen concentration sensor, the above considerations are not necessary.

以上、説明した劣化検出ルーチンにおいて、ステップ1
20が電圧印加手段の処理に、ステップ130及び14
0が増加量線用手段の処理に、ステップ170が比較手
段の処理に相当している。
In the deterioration detection routine described above, step 1
20 processes the voltage applying means, steps 130 and 14
0 corresponds to the processing of the increasing dose line means, and step 170 corresponds to the processing of the comparison means.

このように、本実施例の限界電流型酸素′m度センサの
劣化検出装置は、燃料遮断手段である内燃機関1への燃
料供給を停止するための燃料噴射弁6の駆動信号の停止
を起点として印加電圧VMのΔVづつの増加を実行し、
排気マニホールド4が徐々に大気に置換されるのを追従
しつつ、センサ出力を監視しながら、その最適の印加電
圧VMを限界電流型酸素濃度センサ5に印加するもので
ある。従って、限界電流型酸素濃度センサ5の破壊を生
じさせることなく正確に大気の酸素濃度を測定すること
が可能であり、その測定結果Inを基準となる電流値1
Bと大小関係を比較することにより簡単に限界電流型酸
素濃度センサ5の劣化を検出できるのである。
As described above, the deterioration detection device of the limiting current type oxygen temperature sensor of this embodiment starts from the stop of the drive signal of the fuel injection valve 6 for stopping the fuel supply to the internal combustion engine 1, which is the fuel cutoff means. Increase the applied voltage VM by ΔV as
The optimal applied voltage VM is applied to the limiting current type oxygen concentration sensor 5 while monitoring the sensor output while following the gradual replacement of the exhaust manifold 4 with the atmosphere. Therefore, it is possible to accurately measure the atmospheric oxygen concentration without causing damage to the limiting current type oxygen concentration sensor 5, and the measurement result In is used as the reference current value 1.
By comparing the magnitude relationship with B, deterioration of the limiting current type oxygen concentration sensor 5 can be easily detected.

次に本発明の第2の実施例について説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.

第7図は、第1の実施例と同様の第2図、第3図に示し
た内燃機関及びその周辺装置を用いて限界電流型酸素濃
度センサの劣化を検出する本実施例のフローチャートで
ある。図において、ステップ200、ステップ210及
びステップ220〜ステツプ270は、第1の実施例の
フローチャート、第4図のステップ100〜ステツプ1
10及びステップ120〜ステツプ170と同一の処理
を行うものである。本実施例は、第1の実施例において
示した印加電圧VMを所定電圧Δ■づつ増加させて限界
電流型酸素濃度センサ5に印加していたものを、印加電
圧VMの増加を内燃機関1の回転数に応じ゛【変化させ
るステップ211、及び212を付加したものである。
FIG. 7 is a flowchart of this embodiment for detecting deterioration of a limiting current type oxygen concentration sensor using the internal combustion engine and its peripheral devices shown in FIGS. 2 and 3, which are similar to the first embodiment. . In the figure, steps 200, 210, and steps 220 to 270 are the flowchart of the first embodiment, and steps 100 to 1 in FIG.
10 and steps 120 to 170 are performed. In this embodiment, the applied voltage VM shown in the first embodiment is increased by a predetermined voltage Δ■ and applied to the limiting current type oxygen concentration sensor 5, but the applied voltage VM is increased by a predetermined voltage Δ■ and applied to the internal combustion engine 1. Steps 211 and 212 are added to change the rotation speed according to the rotation speed.

即ち、第1の実施例においては印加電圧VMの増加量Δ
Vは予めROM31内に格納されていた定数であり、印
加電圧VMの増加の速さは固定であったが、本実施例で
はステップ220では該所定電圧をΔV(N)とし、内
燃1jlll11の回転数Nの関数として可変なものと
しているのである。従って、ステップ210で燃料遮断
制御中であると判断されると、ステップ211にて回転
角センサ18により内燃機関1の回転数Nが取り込まれ
、次にステップ212によりこの回転数Nにより定まる
電圧増加量Δ■(N>が、例えばROM31内に予め用
意されたマツプ等からめられ以下のステップ220以後
の処理に際して用いられるのである。
That is, in the first embodiment, the amount of increase Δ in the applied voltage VM
V is a constant stored in the ROM 31 in advance, and the rate of increase of the applied voltage VM is fixed, but in this embodiment, in step 220, the predetermined voltage is set to ΔV(N), and the rotation of the internal combustion 1jllll11 is It is made variable as a function of the number N. Therefore, when it is determined in step 210 that fuel cutoff control is being performed, the rotational speed N of the internal combustion engine 1 is taken in by the rotational angle sensor 18 in step 211, and then in step 212 the voltage is increased determined by this rotational speed N. The amount Δ■(N>) is determined from a map prepared in advance in the ROM 31, for example, and is used in the processing from step 220 onward.

このような限界電流型酸素11度センサの劣化検出装置
は、内燃機関1の回転数Nが高く排気マニホールド4内
の気体の入れ替えが早く行われるときにはΔV(N>を
大きな値とし、回転数Nが低く排気マニホールド4内の
気体入れ替えが遅い時にΔV (N)小さくすることが
できる。従って、燃料遮断制御期間が必要最低成行われ
ると迅速に限界電流型酸素濃度センサ5への印加電圧V
Mが大気の酸素*瓜を測定するのに適した値となり、早
い時点で劣化検出の目的が達せられる効果がある。
Such a deterioration detection device for a limiting current type oxygen 11 degree sensor uses a large value ΔV (N> ΔV (N) can be reduced when the voltage is low and the gas exchange in the exhaust manifold 4 is slow. Therefore, when the minimum fuel cutoff control period is completed, the voltage V applied to the limiting current type oxygen concentration sensor 5 is quickly reduced.
This has the effect that M becomes a value suitable for measuring atmospheric oxygen*melon, and the purpose of detecting deterioration can be achieved at an early stage.

[発明の効12] 以上、詳述したごとく、本発明の限界電流型酸素11f
flセンサの劣化検出装置は限界電流型酸素濃度センサ
の劣化状態を燃料遮断手段により内燃機関が燃料遮断制
御されている間にセンサ印加電圧を所定速さで増加させ
、そのつどのセンサ出力電流の増加量を判断し、その出
力増加量がほぼrOJとなつたときに得られる出力電流
と基準値とを比較して検出するものである。従って、そ
の印加電圧値によっては正確な濃度測定ができず、更に
は破壊を生じる限界電流型酸素11度センサに、温度に
よる特性変化の影響も受けずに常に適正な電圧を印加す
ることができ、簡単に劣化状態の検出を行うことができ
るものである。
[Effect 12 of the Invention] As detailed above, the limiting current type oxygen 11f of the present invention
The fl sensor deterioration detection device detects the deterioration state of the limiting current type oxygen concentration sensor by increasing the sensor applied voltage at a predetermined speed while the internal combustion engine is under fuel cutoff control by the fuel cutoff means, and detecting the sensor output current in each case. The amount of increase in output is determined, and the output current obtained when the amount of increase in output becomes approximately rOJ is compared with a reference value for detection. Therefore, it is possible to always apply an appropriate voltage to the limiting current type oxygen 11 degree sensor, which cannot perform accurate concentration measurements or may even be destroyed depending on the applied voltage value, without being affected by changes in characteristics due to temperature. , it is possible to easily detect the deterioration state.

また限界電流型酸素11度センサの劣化検出が適宜行わ
れることは、該限界電流型酸素amセンサの出力に基づ
いて実行されている各種のフィードバック処理系に常に
正確な情報を送ることにつながり内燃機関を所望の作動
条件のもとで正確に運転することが可能になる等、省エ
ネルギ、排気ガスの抑制等その副次的効果には大きなも
のがある。
In addition, detecting deterioration of the limiting current type oxygen 11 degree sensor as appropriate means that accurate information is always sent to various feedback processing systems that are executed based on the output of the limiting current type oxygen am sensor. The secondary effects are significant, such as enabling the engine to be operated accurately under desired operating conditions, saving energy, and suppressing exhaust gas.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の基本的構成図、第2図は実施例が適用
される内燃機関及びその周辺機器の概略図、第3図は電
子制御回路のブロック図、第4図は第1の実施例のフロ
ーチャート、第5図、第6図は限界電流型酸素濃度セン
サの出力特性図、第7図は第2の実施例のフローチャー
トをそれぞれ示す。 1・・・内燃機関 2・・・ピストン 5・・・限界電流型酸素濃度センサ 6・・・燃料噴射ポンプ 18・・・回転角センサ 20・・・電子制御回路 代理人 弁理士 定立 勉 他1名 ≧ 七譬豐候ト ヨζ智東N
Fig. 1 is a basic configuration diagram of the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram of an internal combustion engine and its peripheral equipment to which the embodiment is applied, Fig. 3 is a block diagram of an electronic control circuit, and Fig. 4 is a diagram of the first embodiment. A flowchart of the embodiment, FIGS. 5 and 6 are output characteristic diagrams of the limiting current type oxygen concentration sensor, and FIG. 7 is a flowchart of the second embodiment. 1...Internal combustion engine 2...Piston 5...Limiting current type oxygen concentration sensor 6...Fuel injection pump 18...Rotation angle sensor 20...Electronic control circuit agent Patent attorney Tsutomu Sadatsu et al. 1 Name ≧ Seven parables

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、内燃機関の排気系に装着される限界電流型酸素濃度
センサと、 前記内燃機関の作動条件を検出し、該検出結果に応じて
前記内燃機関への燃料供給を停止する燃料遮断手段と、 該燃料遮断手段により燃料供給が停止される時点から前
記限界電流型酸素11度センサに所定速さで増加1′る
電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段により
電圧が印加される限界電流型酸素濃度センサの出力を検
出し、そのj曽加聞を算出する増加量算出手段と、 該増加量算出手段により算出された増加量が所定値以下
となったときの前記限界電流型酸素濃度センサ出力と予
め設定された基準伯とを比較する比較手段とを備えるこ
とを特徴とする限界電流型酸素濃度センサの劣化検出装
置。 2、前記電圧印加手段における電圧増加の所定速さが、
前記内燃機関の回転数に基づいて設定される特許請求の
範囲第1項記載の限界電流型酸素濃度センサの劣化検出
装置。
[Claims] 1. A limiting current type oxygen concentration sensor installed in an exhaust system of an internal combustion engine; detecting operating conditions of the internal combustion engine; and stopping fuel supply to the internal combustion engine in accordance with the detection result; a voltage applying means for applying a voltage that increases by 1' at a predetermined speed to the limiting current type oxygen 11 degree sensor from the time when the fuel supply is stopped by the fuel cutting means; and the voltage applying means an increase amount calculation means for detecting the output of a limiting current type oxygen concentration sensor to which a voltage is applied, and calculating the output thereof; and an increase amount calculation means for detecting the output of a limiting current type oxygen concentration sensor to which a voltage is applied; A deterioration detection device for a limiting current type oxygen concentration sensor, characterized in that it comprises a comparison means for comparing the output of the limiting current type oxygen concentration sensor with a preset standard value. 2. The predetermined rate of voltage increase in the voltage applying means is
The deterioration detection device for a limiting current type oxygen concentration sensor according to claim 1, wherein the deterioration detection device is set based on the rotation speed of the internal combustion engine.
JP5059884A 1984-03-15 1984-03-15 Deterioration detecting device for limit current type oxygen density sensor Granted JPS60192849A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5672817A (en) * 1994-12-28 1997-09-30 Nippondenso Co., Ltd. Self-diagnostic apparatus of air-fuel ratio control system of internal combustion engine
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KR100828797B1 (en) 2006-12-08 2008-05-09 현대자동차주식회사 Checking method for disorder of lambda sensor built in diesel vehicle

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