JPS6385237A - 空燃比制御システムの故障診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の空燃比制御システムの故障診断方法
に関する。

〔従来の技術〕

排気ガス中の有害成分ＨＣ、Ｃｏ及びＮＯｘを同時に低
減できる三元触媒は、機関シリンダ内に供給される混合
気の空燃比が理論空燃比となったときに最も浄化率が高
くなる。従ってこの三元触媒を用いた場合、機関シリン
ダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比に一致さ
せる必要がある。

このために混合気の空燃比を制御するための補助空気供
給制御弁を有し、排気通路内に設けられた排気ガスセン
サの出力信号に基いて補助空気供給制御弁をフィードバ
ック制御することにより補助空気量を制御し、これによ
り混合気の空燃比を理論空燃比に一致させるようにした
空燃比制御装置が公知である。

一方、主に燃料タンク内の蒸発燃料が大気に放出される
の°を阻止するために蒸発燃料を一度薄発燃料吸着装置
内に吸着させ、次いで機関運転時にこの蒸発燃料を大気
と共に吸気通路内に供給するようにした蒸発燃料吸着装
置が公知である。

さて、空燃比制御装置と蒸発燃料吸着装置を同時に設け
た内燃機関において、空燃比制御システムが正常で１あ
っても、機関運転条件によっては蒸発燃料゛咬着装置が
蒸発燃料を吸気通路内に放出し、これにより空燃比がリ
ッチ状態になって空燃比制御システムにおけるフィード
バック量が上限値をとり続けることとなり、混合気を理
論空燃比に制御できな（なる場合がある。この状態にお
いて空燃比制御システムの故障診断を行なうと、フィー
ドバック量が上限値を維持するために誤診断をしてしま
う。

蒸発燃料の影響を受けることなく空燃比制御システムの
故障診断を行なう方法として、本出願人は特願昭６１−
１４４７８２号において、空燃比のフィードバック量が
実質的に上限値に達した時、蒸発燃料吸着装置のパージ
制御用開閉弁を所定時間閉弁し、その後、フィードバッ
ク量が実質的に上限値に達していれば空燃比制御システ
ムが故障していると判断する故障診断方法を提案した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この提案方法において、燃料蒸気の蒸発量が多い時故障
診断のためにパージ制御用開閉弁を閉弁すると、空燃比
がリーン状態になるのでフィードバック量が叙少してい
くが、この減少の速さがそれほど大きくないため、空燃
比は一時的にオーバーリーン状態になり、機関の運転性
が一時的に悪化するという問題がある。

また頻繁にパージ制御用開閉弁を閉弁すると、蒸発燃料
吸着装置から燃料蒸気が大気中へ放出される可能性が高
くなり、エバポエミッションが悪化するおそれを生じる
という問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、本発明に係る故障診断方法
は、空燃比がリーン状態になってもエンジンの運転性に
影響を及ぼさない状態にある時、パージ制御用開閉弁を
閉弁して故障診断を行なうことを特徴としている。

〔実施例〕

以下図示実施例により本発明を説明する。

第２図において、１１は機関本体、１２は吸気マニホル
ド、１３は気化器、１４は排気マニホルド、１５はディ
ストリビュータ、１６は機関冷却水温を検出する水温セ
ンサ、１７は吸気マニホルド内の負圧を検出する負圧セ
ンサ、１８は排気マニホルド１４内の排気通路内に設置
された酸素濃度検出器からなる排気ガスセンサ、１９は
ディストリビュータ１５に取付けられた回転数センサ、
２１は燃料タンク、２２はチャコールキャニスタからな
る蒸発燃料吸着装置、４１は電子制御ユニットを夫々示
す。気化器１３のメイン燃料通路２３内にはエアブリー
ド管２４が開口し、このエアブリード管２４内には補助
空気制Ｊ’ｌｌ用電磁弁２５が挿入される。電磁弁２５
が開弁すると補助空気がエアブリード管２４を介してメ
イン燃料通路２３内に供給され、それによってメイン燃
料通路２３から供給される燃料量が変化するために機関
シリンダ内に供給される混合気の空燃比が変化する。従
ってエアブリード管２４は空燃比制御用補助空気の供給
路を形成している。空燃比を制御するためには気化器ス
ロットル弁後流の吸気通路内に補助空気を供給するよう
にしてもよく、この場合供給路は気化器スロットル弁後
流の吸気通路内に連結される。

一方、蒸発燃料吸着装置２２は一方では蒸発燃料導管２
６を介して燃料タンク２１に連結され、他方では蒸発燃
料導管２７を介して吸気マニホルド１２内に連結される
。この蒸発燃料導管２７内にはパージ制御用電磁弁２８
が挿入される。蒸発燃料吸着装置２２はその内部に活性
炭２９を内蔵しており、燃料タンク２１内で発生した燃
料蒸気はこの活性炭２９に吸着される。電磁弁２８が開
弁すると活性炭２９を通して大気が蒸発燃料導管２７内
に送り込まれ、このとき活性炭２９に吸着された燃料蒸
気が活性炭２９から脱離して大気と共に蒸発燃料導管２
７内に送り込まれる。次いで燃料蒸気は吸気マニホルド
１２内に供給され、従って蒸発燃料導管２７は蒸発燃料
パージ通路を形成する。

電子制御ユニット（ＥＣＵ）　４１は、マイクロプロセ
ッシングユニット４２と、メモリ４３と、入力ボート４
４と、出力ポート４５とを備え、これらはバス４６によ
り相互に接続される。水温センサ１６、負圧センサ１７
、排気ガスセンサ１８、回転数センサ１９、スロットル
弁３１に連結されたスロットルセンサ３２、およびチョ
ーク弁３３に連結されたチョークセンサ３４は、それぞ
れ入力ボート４４に接続され、これらのセンサの出力信
号は入力ボート４４を介してメモリ４３に格納される。

電磁弁２５　、２８のソレノイドは出力ポート４５に接
続され、出力ポート４５から出力される指令信号に基い
て消励磁され、これにより電磁弁２５　、２８を開閉さ
せる。

排気ガスセンサ１８は、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）に
応じて第３図に示すような電圧信号を出力する。

すなわち空燃比がリッチ状態のとき高圧信号（リッチ信
号）、リーン状態のとき低電圧信号（リーン信号）、理
論空燃比のとき例えば０．４５Ｖ程度の電圧信号を出力
する。ＥＣＵ　４１は、水温、エンジン回転数、吸気マ
ニホルド１２内の負圧、およびスロットル弁３１の開度
等の情報に基いて、エンジンの運転状態が混合気を理論
空燃比にすべく空燃比制御システムをフィードバック制
御する状態にあるか否か判断する。もし運転状態がフィ
ードバック制御する状態にあれば、ｆＩＣＯ４１は、第
４図に示すように、排気ガスセンサ１８の出力信号に応
じて、混合気が理論空燃比になるように補正値■、を算
出する。補正値Ｖ、は混合気の空燃比がリッチ状態にな
るほど大きくなり、所定値以上のリッチ状態になると上
限値１ｔｍａｘ、所定値以下のリーン状態になると下限
値１ａｉｎをとる。しかしてＥＣＵ　４１は、この補正
値ｖＦに基いて気化器１３の電磁弁２５の開度を調節し
、エアブリード量を変化させて吸気通路内への燃料供給
量を制御する。

またＥＣＵ　４１は、エンジンの運転状態および補正値
ｖ２の大きさによって、次に述べるように空燃比制御シ
ステムの故障診断を行なう。

第１図は故障診断ルーチンのフローチャートを示す、こ
のルーチンは例えば２００ｍ５ｅ（毎に割込み処理され
る。

ステップ１０１では、エンジンの運転状態が故障診断を
行なうための条件を満足しているか否かを判断する。す
なわち、チョーク弁３３の開度が所定値以上であり、エ
ンジン回転数が所定範囲内（例えば２０００〜４０００
ｒｐｍ）にあり、かつ吸気負圧が所定範囲内（例えば−
３５０〜−１５０ｓｄｇ）にある時、診断条件を満足し
ていると判断してステップ１０２以下へ進み、診断条件
を満足し−ていないと判断した場合、ステップ１１３へ
進んで電磁弁２８を開放する指令を行ない、このルーチ
ンを終了する。ステップ１０２および１０３ではフィー
ドバックの補正値■、すなわちフィードバック１１が正
常範囲Ｌ〜■２の間にあるか否かを判断する。この正常
範囲ＩＩ　〜１．は、下限値ｌｏｇｉｎと上限値Ｉｍａ
ｘの間の範囲よりも若干狭く、すなわち正常範囲の最低
値１１は下限値１ＩＩＩｉｎよりも大きく、正常範囲の
最高値Ｉ２は上限値Ｉｍａｘよりも小さい。しかして補
正値ＶＦが正常範囲■１〜■２の間にない場合、故障診
断を行なうべくステップ１０４以下へ進み、正常範囲１
＋〜■２の中にある場合、故障診断を行なう必要がない
のでステップ１１３へ進んで電磁弁２８を開放する指令
を行ない、このルーチンを終了する。

故障診断に際し、まずステップ１０２においてリーン異
常か否か、すなわち補正値ｖＦが最低値■。

以下か否かを判断し、補正値Ｖ、が最低値Ｉ、以下であ
ればステップ１０５へ進み、補正値ｖＦが最低値１．よ
りも大きければステップ１０３へ進み、リッチ異常（補
正値■、がが最高値Ｉ２以上）か否かを判断する。補正
値ＶＦが最高値１１以上の場合、リッチ故障を起こして
いるおそれがあり、次にリッチ故障の診断をするに先立
ち、ステップ１０４において現在車両が減速中か否かを
判断する。

例えばエンジン回転数が２００Ｏｒｐｍより大きく、か
つ吸気負圧が一３００ｍｍ）Ｉｇより小さい場合、減速
中であると判断される。減速中、空燃比がリーン状態に
なっても、エンジンの運転性はほとんど影響を受けない
ので、次にリッチ故障の診断をすべ（ステップ１０６へ
進んでパージ制御用電磁弁２８を閉じ、ステップ１０７
においてタイマの時刻ｔを０にクリアする。、減速中で
はない時、空燃比がり−ンー状態になるとエンジンの運
転性が悪化するのでパージ！制御用電磁弁２８を閉弁す
べきではなく、ステップ１１３において電磁弁２８を開
放する指令を行ない、このルーチンを終了する。

ステップ１０２において補正値■７が最高値１２以上で
はない場合、補正値■、は最低値■、以下であるので次
にリーン故障の診断がされることとなる。リーン故障の
診断の場合、電磁弁２８を閉弁することにより空燃比が
大きくリーン側にずれることがないのでステップ１０４
を実行する必要はなく、ステップ１０５へ進む。

故障診断に際し、まずステップ１０６においてパージ制
御用電磁弁２８を閉弁し、ステップ１０７においてタイ
マの時刻ｔを０にクリアする。ステップ１０８では時刻
ｔが所定値以上になったか否か判断する。すなわち、電
磁弁２８を閉弁してから所定の診断待時間Ｔだけ経過し
ていなければステップ１１２において時刻ｔに１を加算
してこのルーチンを終了し、逆に診断待時間Ｔ−ｔ−経
過していれば、ステップ１０９において補正値Ｖ、が正
常か否か、すなわち補正値■、が上記正常範囲１．−１
２の間にあるか否か判断する。しかして補正値ｖＦが正
常範囲内にあればステップ１１３においてパージ制御用
電磁弁２８を開放する。また正常範囲内になければステ
ップ１１０に進み、時刻ｔが異常を判断するのに必要な
時間すなわち診断時間Ｔ′を経過しているか否かを判断
する。診断時間Ｔ′を過ぎていなければ、ステップ１１
２へ進んで時刻ｔに１を加算してこのルーチンを終了す
る。逆に診断時間Ｔ′を過ぎていればステップ１１１に
おいて異常フラグをセットした後ステップ１１９におい
て電磁弁２８を開放し、このルーチンを終了する。異常
フラグがセットされると、運転席に設けられた図示しな
い警報ランプが点灯するようになっている。このように
してこの診断ルーチンを終了する。

なおこの診断ルーチンは、空燃比制御システムが故障し
ているか否かを一度判断すると、その走行においてはそ
の後再度判断しないようにしてもよい。すなわち、−走
行中、−度だけ故障診断するようにしてもよい。

第５図は第１図に示す故障診断ルーチンによる故障診断
時における補正値Ｖ、および空燃比Ａ／Ｆの時間的変化
を示し、この図示例は空燃比制御システムが正常の場合
である。

補正値ｖＦは電磁弁２８を閉じたことにより上限値１ｏ
＋ａｘから傾きＫ１１でいったん下降し、上昇（傾きＫ
ｔ）および下降（傾きＫ１１）を繰返しながら上下限値
Ｉｍａｘ　、　ｌｍ１ｎの中間の値に近づいていく。こ
の時、空燃比は電磁弁２８を閉じたことによりリッチ状
態から一時的にリーン状態となり（斜ｉＨで示す）、そ
の後フィードバック制御により理論空燃比（λ＝１）に
落着く。このように電磁弁２８の閉弁により急にリーン
状態になるのは、を磁弁２８を閉じても補正値Ｖ、の追
従が遅いために空燃比制御システムがまだ若干リッチ状
態であると判断して空燃比がリーン状態になるように気
化器１３の電磁弁２５を制御するからである。しかして
パージ制御用電磁弁２８の閉弁後部合気がリッチ状態か
ら急にリーン状態になるが、このように補正値Ｖｖが上
限値Ｉｎ＋ａｘになったことにより故障診断を行なう場
合、エンジンが減速中であるため、空燃比がリーン状態
になってもエンジンの運転性が損なわれることはない。

なお上記実施例の説明中、第１図のステップ１０５では
エンジンが減速中であるか否かを判別するとしたが、空
燃比がリーン状態になっても運転性に影響を及ぼさない
状態を検知すればよく、したがってエンジン負荷が所定
値以下か否かを判別するとしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、エンジンの運転性を悪化
させることなく故ｉ診断を行なうことができ、またパー
ジ制御用開閉弁を閉弁させる頻度が減少するので薄光燃
料吸着装置から燃料蒸気が大気中へ放出されることが減
り、エバポエミッションの悪化を防止することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る故障診断のルーチンの
フローチャート、 第２図は本発明を適用した内燃機関を示す概略図、 第３図は空燃比と排気ガスセンサの出力信号の関係を示
すグラフ、 第４図は空燃比とフィードバックの補正値の関係を示す
グラフ、 第５図は一実施例における空燃比と補正値の時間的変化
を示すグラフである。 １４・・・排気通路、　　１８・・・排気ガスセンサ、
２２・・・蒸発燃料吸着装置、 ２７・・・蒸発燃料パージ通路、 ２８・・・パージ制御用開閉弁。 リーン−Ａ／Ｆ−リッチ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、蒸発燃料吸着装置と吸気通路とを連結する蒸発燃料
   パージ通路内にパージ制御用開閉弁が設けられ、かつ排
   気通路内に配設された排気ガスセンサの出力信号に基い
   て混合気の空燃比をフィードバック制御すべく構成され
   た空燃比制御システムにおいて、空燃比のフィードバッ
   ク量が実質的に上限値に達し、かつエンジン負荷が小さ
   い時、上記パージ制御用開閉弁を所定時間閉弁し、その
   後フィードバック量が実質的に上限値に達していれば空
   燃比制御システムが故障していると判断することを特徴
   とする空燃比制御システムの故障診断方法。