JPH01217253A - 酸素センサの故障診断装置 - Google Patents

酸素センサの故障診断装置

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JPH01217253A
JPH01217253A JP63043488A JP4348888A JPH01217253A JP H01217253 A JPH01217253 A JP H01217253A JP 63043488 A JP63043488 A JP 63043488A JP 4348888 A JP4348888 A JP 4348888A JP H01217253 A JPH01217253 A JP H01217253A
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JP
Japan
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engine
oxygen sensor
sensor
output
set value
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JP63043488A
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English (en)
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Hideyuki Tamura
英之 田村
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F02D41/1493Details
    • F02D41/1495Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F02D41/1474Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method by detecting the commutation time of the sensor

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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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、自動車等内燃機関の酸素センサの故障を判定
する装置に関する。
(従来の技術) 近時、エンジンの燃費、排気対策等の要求を満たすため
、エンジンの始動直後がら空燃比がフィードハック制御
される傾向にあり、このような空燃比は、通常、排気中
の酸素濃度をパラメータとして検出される。
このため、エンジンの排気通路にジルコニア等を利用し
た酸素センサを配設し、残存酸素濃度に応じて発せられ
る該酸素センサの出力信号に基づいて気化器や燃料噴射
弁の燃料供給量をフィードバンク制御するようにした空
燃比制御装置が用いられている。この場合、上記酸素セ
ンサが断線等の故障を生していると、当然のことながら
正常な燃料供給量の制御が不可能となり、排気成分の悪
化や燃費の悪化などを来すおそれがある。そして、この
種の故障は、運転性の悪化を生しない範囲では一般に運
転者が気付きにくい。
そこで、近年この酸素センサの故障を自己診断して何ら
かの表示を行い、あるいは制御装置のメモリに記憶して
必要時に容易に点検できるようにした故障診断装置が要
請されており、その一つとして、例えば特開昭57−7
2054号公報に記載の装置が知られている。この装置
では、フィードハック制御が正常に作動している場合に
生じる酸素センサ出力のリンチ・リーンの反転の有無か
ら故障診断を行うものである。冷間始動直後など酸素セ
ンサが不活性な状態では酸素濃度に応した起電力が正し
く発生せず、誤診断のおそれがあるので、酸素センサの
活性化が検出さるれまで待機し、活性化信号が出力され
た後、故障診断を開始する構成となっている。
しかしながら、このような従来の酸素センサの故障診断
装置にあっては、酸素センサ自体の出力信号から活性化
したか否かを判断している構成となっていたため、例え
ば、酸素センサが断線していたような場合には、活性化
の検出さえ不可能となり、結局、故障しているか否かの
判定を行うことができない。ずなわち、酸素センサが活
性化し得ない故障に対しては、その診断が不可能である
そこで、本発明の出願人は上述のような不具合を解消で
きるものとして「0□センサの故障診断装置」 (特願
昭61−215309号)を提案している。この先願に
係る装置ではエンジンの暖機完了後、エンジンが所定の
診断領域(運転領域)内で運転を断続しているときに0
2センサの出力が所定の設定値より小さい状態を所定時
間継続した場合は故障と判定するようにして、0□セン
サが断線等で活性化されない場合であっても確実に診断
を行うようにしている。
(発明が解決しようとする課題) ところで、先願に係る酸素センサの故障診断装置にあっ
ては、02センサ出力が所定の設定値より小さい状態を
所定時間継続した場合に故障と判定していたため、例え
ば、エアフローメータやインジェクタ等のばらつきや特
性変化あるいは吸気系からのエア洩れ等の要因によりエ
ンジンのベース混合比が第7図(B)に示すようにリー
ンとなっている場合には0□センサの出力低下(同図(
A)参照)を02センサ故障と誤判定する可能性がある
(発明の目的) そごで本発明は、エンジンの暖機が完了し、エンジンが
所定の運転領域にあるとき、酸素センサの出力が第1の
設定値より小さくかつ第2の設定値より大きい状態が所
定時間継続したとき異常と判定することにより、エアフ
ローメータやインジェクタ等のばらつきや特性変化ある
いは吸気系からのエア洩れ等の要因によりエンジンのベ
ース混合比がリーンとなっている場合であっても、0□
センサ故障の誤判定の可能性を皆無にすることを目的と
している。
(課題を解決するための手段) 本発明による酸素センサの故障診断装置は上記目的達成
のため、その基本概念図を第1図に示すように、排気中
の酸素濃度に相関する信号を出力する酸素センサaと、
エンジンの暖機状態を検出する暖機状態検出手段すと、
エンジン負荷および回転数等をパラメータとしてエンジ
ンの運転状態を検出する運転状態検出手段Cと、運転状
態検出手段の出力に基づいてエンジンが所定の運転領域
にあることを判定する運転領域判定手段dと、エンジン
の暖機が完了し、エンジンが前記運転領域にあるとき、
前記酸素センサの出力が第1の設定値より小さくかつ第
2の設定値より大きい状態が所定時間継続したとき異常
と判定する異常判定手段eと、を備えている。
(作用) 本発明では、エンジンの暖機が完了し、エンジンが所定
の運転領域にあるとき、酸素センサの出力が第1の設定
値より小さくかつ第2の設定値より大きい状態が所定時
間継続したとき異常と判定される。したがって、エアフ
ローメータやインジェクタ等のばらつきや特性変化ある
いは吸気系からのエア洩れ等の要因によりエンジンのベ
ース混合比がリーンとなっている場合であっても、02
センサ故障の誤判定の可能性が皆無となる。
(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第2〜6図は本発明の一実施例を示す図である。
まず、構成を説明する。第2図において、1はエンジン
であり、吸入空気はエアクリーナ2より吸気管3を通し
て各気筒に供給され、燃料は噴射信号Siに基づいてイ
ンジェクタ4により噴射される。そして、気筒内で燃焼
した排気は排気管5を通して触媒コンハーク6に導入さ
れ、触媒コンバータ6内で排気中の有害成分(Co、H
C,NOx)を三元触媒により清浄化して排出される。
吸入空気の流量Qaは熱線式エアフローメータ7により
検出され、吸気管3内の絞弁8によって制御される。絞
弁8の開度TV○は絞弁開度センサ9により検出され、
エンジン1のクランク角Caはクランク角センサ10に
より検出される。なお、クランク角Caを表すパルスを
計数することにより、エンジン回転9Nを知ることがで
きる。また、ウォータジャケソ1へを流れる冷却水の温
度Twは水温センサ(暖機状態検出手段)11により検
出され、排気中の酸素濃度は0□センサ(酸素センサ)
12により検出される。02センサ12は、例えば、ジ
ルコニアを試験管状に焼結した素子の内外両面に多孔質
の白金電極をコーティングした構造になっており、内側
の電極は空気に、外側の電極は多孔質の保護カバーを通
して排気ガスに接している。
空気側白金電極は、排気ガス側白金電極より高濃度の酸
素イオン雰囲気にさらされているため、空気側では(排
気ガス側に比べて)電気的に負の状態となり、内部に電
場が形成されて電圧Vが発生ずる。出力電圧の極性は排
気ガス側で正、空気側で負であり、その大きさ(あるい
は、内部抵抗R)は排気ガス中の酸素濃度とセンサ温度
に依存する。
第3図は0□センサ12の等価回路とその信号検出手段
回路13をを示す図である。信号検出回路13は抵抗R
6,R,、R,により構成され、R1には図示しない電
源部より所定の電圧が印加されている。したがって、0
□センサ12内の酸素濃度が所定値に維持されていると
き、R,、R,、R2の値を適当に設定(Vo z30
0 m V、 R= 500に〜IMΩが一般的である
)しておけば02センサー2の出力電圧の変化を出力電
圧■0□として検出することができる。
上記エアフローメータ7、絞弁開度センサ9およびクラ
ンク角センサ10は運転状態検出手段14を構成してお
り、運転状態検出手段14、水温センサ11および酸素
センサー2からの出力はコントロールユニット15に出
力すれる。コントロールユニット15は運転領域判定手
段および異常判定手段としての機能を有し、マイクロコ
ンピュータ等により構成される。そして、コン1−ロー
ルユニノ115ハ内部のメモリに格納されているプログ
ラムに従って上記各センナ7.9.10.11.12か
らのセンサ情報に基づいて酸素センサの故障判定を行う
とともに5空燃比のフィー1−′ハック制御に必要な処
理値を演算し、その演算結果に応した警報信号を警報ラ
ンプ16に、噴射信号S工をインジェクタ4にそれぞれ
出力する。警報ランプ16はコントロールユニット 者に0□センサ12の異常を知らせる。
第4図は02センザの故障を判定するプログラムを示す
フローチャートであり、図中Pl”R12はフローの各
ステップを示している。本プログラムは所定期間毎に一
度実行される。まず、P,でエンジン回転数Nおよび基
本噴射量(基本パルス幅)Tpを演算するとともに、0
□センザ12の出力電圧■O門を読み込む。次いで、R
2で冷却水?MLT wが所定の設定値7w1以上か(
Tw≧Tw1か)否かを判別し、Tw≧Twlのときは
所定の暖機状態が完了したと判断してR3でタイマ1を
インクリメントする。次いで、R4でタイマ1が所定値
TIに達したか(タイマ1≧T1か)否かを判別し、タ
イマ1≧TIのときは暖機完了後所定の時間が経過した
と判断してR5でエンジンがオープンループ制御中か否
かを判別する。オープンループ制御中でないときは02
センサ12を用いた空燃比のフィードハックを行う条件
下にあると判断してR6でエンジン負荷を示す基本パル
ス幅Tpとエンジン回転数Nとが所定の診断領域にある
か(Tpl≦’rp≦Tp2でかつN1≦N≦N2か)
否かを判別する。この診断領域は、第5図に示すように
空燃比のフィードハック制御領域に包含されるように設
定されている。エンジンの運転状態が前記診断領域にあ
るときはP7で0□センサ12の出力電圧Vo2が第6
図に示すように第1の設定値VO□NGIより小さく、
第2の設定値VO2NG2より大きい状態にあるか(v
 O2NCI>VO2>VO2NG2か)否かを判別す
る。ずなわぢ、ごごでは出力電圧VO2を単に下限値V
O2NG1と比較と比較するのみではなく、上限値■0
2NG2とも比較し、V Ozが第6図の破線部に挟ま
れた領域に示す出力状態にあるか否かを判別している。
V 02 N G 1 > V 02 > VO2NG
1のときはP8でタイマ2をインクリメントし、P、で
タイマT2が所定値T2に達したか(タイマT2≧T2
か)否かを判別する。タイマT2≧T2のとぎはVO2
NG1くVO2〉VO2NG2の状態が所定時間経過し
たと判断してPIoで02センザ12が故障と判定し、
警報ランプ16に警報信号を出力する。一方、P2でT
W<Twlのときは暖機が完了していないと判断してP
目でタイマlを、P、□でタイマ2をそれぞれクリアし
て処理を終了する。一方、前記各ステップP4〜P7で
各々の条件を満たさないとき(ずなわち、タイマ1〈T
1のとき、オープンループ制御中であるとき、所定の診
断領域にないとき、■02NCI≦N○2あるいはVO
□≦VO2NG2のとぎ)はP1□に進み、また、P、
でT2<Tlのときは所定時間が経過していないと判断
してそのまま処理を終える。
このように、暖機条件および運転領域条件が成立してい
るときに02センサ12の見かけの出力VO□が第1の
設定値VO2NG2より小さく第2の設定値VO2NG
2より大きい状態がある時間継続したときに故障と判定
するようにしている。
したがって、エアフローメータ7やインジェクタ4等の
ばらつきや特性変化あるいは吸気系からのエア洩れ等の
要因によりエンジンのベース混合比が第7図(B)に示
すようにリーンとなっている場合であっても、02セン
サ12の出力低下(同図(A)参照)を故障と誤判定す
ることはない。その結果、先願に係る酸素センサの故障
診断装置の効果をより一層向上させることができる。
(効果) 本発明によれば、エンジンの暖機が完了し、エンジンが
所定の運転領域にあるとき、酸素センサの出力が第1の
設定値より小さくかつ第2の設定値より大きい状態が所
定時間′m続したとき異常と判定するようにしているの
で、エンジンのベース混合比がリーンとなっている場合
であっても、02センサ故障の誤判定の可能性を皆無に
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本概念図、第2〜6図は本発明の一
実施例を示す図であり、第2図はその全体構成図、第3
図はその02.センサの等価回路および信号検出回路を
示す図、第4図はその02センザの故障を判定するプロ
グラムを示すフローチヤード、第5図はその診断領域を
示す特性図、第6図はそのリンチ時およびリーン時の0
2センサの出力を示す特性図、第7図は従来の酸素セン
サの故障診断装置を示すその02センサ出力および混合
比の特性図である。 l−・・・−・エンジン、 11・・・・・・水温センサ(暖機状態検出手段)、1
2・・・・・・0□センサ(酸素センサ)、14・・・
・・・運転状態検出手段、 15・・・・・・コンl−ロールユニソ) (運転’p
M b”U 判定手段、異常判定手段)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 a)排気中の酸素濃度に相関する信号を出力する酸素セ
    ンサと、 b)エンジンの暖機状態を検出する暖機状態検出手段と
    、 c)エンジン負荷および回転数等をパラメータとしてエ
    ンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 d)運転状態検出手段の出力に基づいてエンジンが所定
    の運転領域にあることを判定する運転領域判定手段と、 e)エンジンの暖機が完了し、エンジンが前記運転領域
    にあるとき、前記酸素センサの出力が第1の設定値より
    小さくかつ第2の設定値より大きい状態が所定時間継続
    したとき異常と判定する異常判定手段と、 を備えたことを特徴とする酸素センサの故障診断装置。
JP63043488A 1988-02-25 1988-02-25 酸素センサの故障診断装置 Pending JPH01217253A (ja)

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US07/311,796 US4928518A (en) 1988-02-25 1989-02-17 Oxygen sensor operability sensing arrangement

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