JP3122856B2 - 空燃比検出装置の故障検出装置およびエンジンの制御装置 - Google Patents
空燃比検出装置の故障検出装置およびエンジンの制御装置Info
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- JP3122856B2 JP3122856B2 JP03330421A JP33042191A JP3122856B2 JP 3122856 B2 JP3122856 B2 JP 3122856B2 JP 03330421 A JP03330421 A JP 03330421A JP 33042191 A JP33042191 A JP 33042191A JP 3122856 B2 JP3122856 B2 JP 3122856B2
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンの空燃比を目標
空燃比にフィードバック制御するための空燃比検出装置
の故障検出に関する。
空燃比にフィードバック制御するための空燃比検出装置
の故障検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの空燃比制御では、例えば燃料
噴射量による空燃比制御の場合、エンジンの吸入空気量
およびエンジン回転数に応じた基本噴射量を演算し、こ
の基本噴射量をエンジン水温等に応じて補正し、また、
排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ2センサ等の検出信
号に基づいてフィードバック補正を行い、最終噴射量を
設定する。そして、この最終噴射量に応じた噴射パルス
によってインジェクタを駆動し空燃比を目標空燃比に収
束させる。このような空燃比フィードバック制御によれ
ば、エンジンの空燃比を例えば理論空燃比に制御するこ
とができるため、排気通路に三元触媒等を配設して排気
ガス浄化を効率良く行うことが可能となる。ここで、空
燃比センサは一般に触媒の上流側に設けられる。
噴射量による空燃比制御の場合、エンジンの吸入空気量
およびエンジン回転数に応じた基本噴射量を演算し、こ
の基本噴射量をエンジン水温等に応じて補正し、また、
排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ2センサ等の検出信
号に基づいてフィードバック補正を行い、最終噴射量を
設定する。そして、この最終噴射量に応じた噴射パルス
によってインジェクタを駆動し空燃比を目標空燃比に収
束させる。このような空燃比フィードバック制御によれ
ば、エンジンの空燃比を例えば理論空燃比に制御するこ
とができるため、排気通路に三元触媒等を配設して排気
ガス浄化を効率良く行うことが可能となる。ここで、空
燃比センサは一般に触媒の上流側に設けられる。
【０００３】上記のようにエンジンの排気通路に触媒を
配設し、空燃比を例えば理論空燃比に制御するようフィ
ードバック制御系を構成する場合に、空燃比センサの出
力特性のばらつきとか経時的な劣化を補償するため、触
媒の下流側に第２の空燃比センサを設けて、上流側の空
燃比センサの出力がリッチ信号からリーン信号に、また
リーン信号からリーン信号に変化した時の遅延処理の設
定時間をこの下流側空燃比センサの出力に応じて補正す
るダブルＯ2センサシステムとすることが従来から提案
されている。また、例えば特開昭６１−２３４２４１号
公報に記載のものでは、このようにダブルＯ2センサシ
ステムとしたものにおいて、上流側空燃比センサの劣化
による応答性の低下（制御周波数の低下）を最小限にす
るため、上流側空燃比センサによる空燃比制御のスキッ
プ値（Ｐ値）を下流側空燃比センサの出力によりフィー
ドバック補正するようにした所謂Ｐ値フィードバック制
御を行っている。この場合、下流側空燃比センサの出力
特性の変化は上流側空燃比センサの劣化度合を反映する
ものであり、したがって、下流側空燃比センサの出力に
よって上流側空燃比センサの故障（劣化）検出が行え
る。
配設し、空燃比を例えば理論空燃比に制御するようフィ
ードバック制御系を構成する場合に、空燃比センサの出
力特性のばらつきとか経時的な劣化を補償するため、触
媒の下流側に第２の空燃比センサを設けて、上流側の空
燃比センサの出力がリッチ信号からリーン信号に、また
リーン信号からリーン信号に変化した時の遅延処理の設
定時間をこの下流側空燃比センサの出力に応じて補正す
るダブルＯ2センサシステムとすることが従来から提案
されている。また、例えば特開昭６１−２３４２４１号
公報に記載のものでは、このようにダブルＯ2センサシ
ステムとしたものにおいて、上流側空燃比センサの劣化
による応答性の低下（制御周波数の低下）を最小限にす
るため、上流側空燃比センサによる空燃比制御のスキッ
プ値（Ｐ値）を下流側空燃比センサの出力によりフィー
ドバック補正するようにした所謂Ｐ値フィードバック制
御を行っている。この場合、下流側空燃比センサの出力
特性の変化は上流側空燃比センサの劣化度合を反映する
ものであり、したがって、下流側空燃比センサの出力に
よって上流側空燃比センサの故障（劣化）検出が行え
る。
【０００４】ところで、触媒の上流側に配設されたＯ2
センサ等空燃比センサの劣化の形態には、制御中心がリ
ーン側にずれるリーンシフト劣化と、制御中心が逆にリ
ッチ側にずれるリッチシフト劣化と、応答性の悪化によ
り出力波形の反転回数すなわち周波数が小さくなる周波
数劣化の三通りあることが知られている。このうち、リ
ーンシフト劣化およびリッチシフト劣化は、Ｐ値フィー
ドバック制御により設定された空燃比フィードバック制
御のスキップ値（Ｐ値）が異常レベル（しきい値）に達
したかどうかで検出される。一方、周波数劣化は、上流
側空燃比センサの周波数と下流側空燃比センサの周波数
との比が大きくなることにより検出される。
センサ等空燃比センサの劣化の形態には、制御中心がリ
ーン側にずれるリーンシフト劣化と、制御中心が逆にリ
ッチ側にずれるリッチシフト劣化と、応答性の悪化によ
り出力波形の反転回数すなわち周波数が小さくなる周波
数劣化の三通りあることが知られている。このうち、リ
ーンシフト劣化およびリッチシフト劣化は、Ｐ値フィー
ドバック制御により設定された空燃比フィードバック制
御のスキップ値（Ｐ値）が異常レベル（しきい値）に達
したかどうかで検出される。一方、周波数劣化は、上流
側空燃比センサの周波数と下流側空燃比センサの周波数
との比が大きくなることにより検出される。
【０００５】上記ダブルＯ2センサシステムにおけるＰ
値フィードバック制御は触媒の劣化検出にも利用され
る。この場合、上流側および下流側の空燃比センサの周
波数比を検出値として、検出特性に基づいて劣化状態
（浄化率）を判定し、また、所定のＭ.Ｆ(マルファンク
ション）レベルによって異常状態を判定する。
値フィードバック制御は触媒の劣化検出にも利用され
る。この場合、上流側および下流側の空燃比センサの周
波数比を検出値として、検出特性に基づいて劣化状態
（浄化率）を判定し、また、所定のＭ.Ｆ(マルファンク
ション）レベルによって異常状態を判定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】空燃比フィードバック
制御のため触媒の上流側に配設したＯ2センサ等空燃比
センサの周波数劣化を検出するのに、上記のようにダブ
ルＯ2センサシステムにおける両センサの周波数の比を
見るようにした場合、空燃比センサの応答性が悪くなり
リッチおよびリーンの判定時間が長くなると、ついには
空燃比の振れが大きくなって触媒のウインドウを大巾に
外れ、触媒のＯ2ストレージ効果が得られなくなって、
下流側センサの出力は触媒が劣化した場合と同じような
波形を示すようになる。そのため、上記従来の方法で
は、触媒が劣化している場合に空燃比センサは正常であ
るにも拘わらず故障と判定してしまうことになるといっ
た問題があった。
制御のため触媒の上流側に配設したＯ2センサ等空燃比
センサの周波数劣化を検出するのに、上記のようにダブ
ルＯ2センサシステムにおける両センサの周波数の比を
見るようにした場合、空燃比センサの応答性が悪くなり
リッチおよびリーンの判定時間が長くなると、ついには
空燃比の振れが大きくなって触媒のウインドウを大巾に
外れ、触媒のＯ2ストレージ効果が得られなくなって、
下流側センサの出力は触媒が劣化した場合と同じような
波形を示すようになる。そのため、上記従来の方法で
は、触媒が劣化している場合に空燃比センサは正常であ
るにも拘わらず故障と判定してしまうことになるといっ
た問題があった。
【０００７】また、ダブルＯ2センサシステムで上記の
ようにＰ値フィードバック制御を行うものにおいては、
上流側の空燃比センサの劣化により空燃比が触媒のウイ
ンドウから外れると、そのずれの方向を下流側センサの
出力信号により検出してＰ値を補正するが、Ｐ値のセン
タ（平均値）が収束して空燃比センサの劣化が吸収され
るまでにはある程度時間がかかるため、この間に触媒の
劣化検出を行うと、空燃比センサの劣化が吸収されない
状態で劣化検出が行われ、誤判定を生ずるといった問題
もあった。
ようにＰ値フィードバック制御を行うものにおいては、
上流側の空燃比センサの劣化により空燃比が触媒のウイ
ンドウから外れると、そのずれの方向を下流側センサの
出力信号により検出してＰ値を補正するが、Ｐ値のセン
タ（平均値）が収束して空燃比センサの劣化が吸収され
るまでにはある程度時間がかかるため、この間に触媒の
劣化検出を行うと、空燃比センサの劣化が吸収されない
状態で劣化検出が行われ、誤判定を生ずるといった問題
もあった。
【０００８】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、エンジンの空燃比フィードバック制御のため
に触媒上流側に配設した第１空燃比センサの劣化検出を
触媒下流側に配設した第２空燃比センサの出力を用いて
行うものにおいて、触媒の劣化と空燃比センサの劣化の
混同を防止し、第１空燃比センサの劣化を正確に検出で
きるようにすることを目的とする。
であって、エンジンの空燃比フィードバック制御のため
に触媒上流側に配設した第１空燃比センサの劣化検出を
触媒下流側に配設した第２空燃比センサの出力を用いて
行うものにおいて、触媒の劣化と空燃比センサの劣化の
混同を防止し、第１空燃比センサの劣化を正確に検出で
きるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この出願の請求項１に係
る発明は上記目的を達成するための空燃比検出装置の故
障検出装置に係るものであり、図１はその全体構成図で
ある。この発明は、触媒上流側の空燃比センサ（第１空
燃比センサ）が劣化して応答性が悪くなるに伴い、空燃
比の振れが大きくなるために触媒下流側の空燃比センサ
（第２空燃比センサ）の出力波形の周波数が小さくなる
が、そのような現象は特にオフアイドル（有負荷）時に
顕著となるものであって、アイドル時のように吸入空気
量の少ない領域では、もともと空燃比変動の周期が長い
ために第１空燃比センサの応答性劣化による影響が小さ
く、一方、触媒が劣化した場合は、アイドル，オフアイ
ドルにかかわらずＯ2ストレージ効果が得られなくなる
ので、上記のように第２空燃比センサの周波数が小さく
なる現象はアイドル時でも現れることを見いだしたこと
によるものであり、その構成は、エンジンの排気通路に
おいて排気ガス浄化のための触媒の上流側に配設され、
エンジンに供給される混合気の空燃比を目標空燃比にフ
ィードバック制御するため空燃比制御手段に空燃比信号
を出力する第１空燃比センサと、前記触媒の下流側に配
設された第２空燃比センサと、これら第１空燃比センサ
と第２空燃比センサとの出力を受け、両空燃比センサの
出力の周波数比に基づいて第１空燃比センサの故障を検
出するセンサ故障検出手段とを備えた空燃比検出装置に
おいて、エンジンの吸入空気量に関連するパラメータを
検出する吸入空気量検出手段の出力を受け、吸入空気量
が設定値以上の時に第２空燃比センサの出力の周波数に
対する第１空燃比センサの出力の周波数の比が略１とな
り、かつ、吸入空気量が設定値以下の時に第２空燃比セ
ンサの出力の周波数に対する第１空燃比センサの出力の
周波数の比が所定値以上となった場合に、第１空燃比セ
ンサの故障と判定するようセンサ故障検出手段を構成し
たことを特徴とする。上記吸入空気量検出手段として
は、たとえば、スロットル弁全閉を検知するアイドルス
イッチが利用できる。
る発明は上記目的を達成するための空燃比検出装置の故
障検出装置に係るものであり、図１はその全体構成図で
ある。この発明は、触媒上流側の空燃比センサ（第１空
燃比センサ）が劣化して応答性が悪くなるに伴い、空燃
比の振れが大きくなるために触媒下流側の空燃比センサ
（第２空燃比センサ）の出力波形の周波数が小さくなる
が、そのような現象は特にオフアイドル（有負荷）時に
顕著となるものであって、アイドル時のように吸入空気
量の少ない領域では、もともと空燃比変動の周期が長い
ために第１空燃比センサの応答性劣化による影響が小さ
く、一方、触媒が劣化した場合は、アイドル，オフアイ
ドルにかかわらずＯ2ストレージ効果が得られなくなる
ので、上記のように第２空燃比センサの周波数が小さく
なる現象はアイドル時でも現れることを見いだしたこと
によるものであり、その構成は、エンジンの排気通路に
おいて排気ガス浄化のための触媒の上流側に配設され、
エンジンに供給される混合気の空燃比を目標空燃比にフ
ィードバック制御するため空燃比制御手段に空燃比信号
を出力する第１空燃比センサと、前記触媒の下流側に配
設された第２空燃比センサと、これら第１空燃比センサ
と第２空燃比センサとの出力を受け、両空燃比センサの
出力の周波数比に基づいて第１空燃比センサの故障を検
出するセンサ故障検出手段とを備えた空燃比検出装置に
おいて、エンジンの吸入空気量に関連するパラメータを
検出する吸入空気量検出手段の出力を受け、吸入空気量
が設定値以上の時に第２空燃比センサの出力の周波数に
対する第１空燃比センサの出力の周波数の比が略１とな
り、かつ、吸入空気量が設定値以下の時に第２空燃比セ
ンサの出力の周波数に対する第１空燃比センサの出力の
周波数の比が所定値以上となった場合に、第１空燃比セ
ンサの故障と判定するようセンサ故障検出手段を構成し
たことを特徴とする。上記吸入空気量検出手段として
は、たとえば、スロットル弁全閉を検知するアイドルス
イッチが利用できる。
【００１０】
また、この出願の請求項２に係る発明は、
エンジンの排気通路において排気ガス浄化のための触媒
の上流側に配設され、エンジンに供給される混合気の空
燃比を目標空燃比にフィードバック制御するため空燃比
制御手段に空燃比信号を出力する第１空燃比センサと、
触媒の下流側に配設された第２空燃比センサと、これら
第１空燃比センサと第２空燃比センサとの出力を受け、
両空燃比センサの出力の周波数比に基づいて第１空燃比
センサの故障を検出するセンサ故障検出手段と、これら
第１空燃比センサと第２空燃比センサとの出力を受け、
両空燃比センサの出力の周波数比に基づいて触媒の劣化
を検出する触媒劣化検出手段を備えたエンジンの制御装
置において、センサ故障検出手段は、エンジンの吸入空
気量に関連するパラメータを検出する吸入空気量検出手
段の出力を受け、吸入空気量が設 定値以下の時に、第２
空燃比センサの出力の周波数に対する第１空燃比センサ
の出力の周波数の比が所定値以上の場合は、前記第１空
燃比センサの故障と判定するものとし、触媒劣化検出手
段は、エンジンの吸入空気量に関連するパラメータを検
出する吸入空気量検出手段の出力を受け、吸入空気量が
設定値以下の時に、第２空燃比センサの出力の周波数に
対する第１空燃比センサの出力の周波数の比が所定値以
上の場合は、触媒の劣化検出を非実行とするものとした
ことを特徴とする。
エンジンの排気通路において排気ガス浄化のための触媒
の上流側に配設され、エンジンに供給される混合気の空
燃比を目標空燃比にフィードバック制御するため空燃比
制御手段に空燃比信号を出力する第１空燃比センサと、
触媒の下流側に配設された第２空燃比センサと、これら
第１空燃比センサと第２空燃比センサとの出力を受け、
両空燃比センサの出力の周波数比に基づいて第１空燃比
センサの故障を検出するセンサ故障検出手段と、これら
第１空燃比センサと第２空燃比センサとの出力を受け、
両空燃比センサの出力の周波数比に基づいて触媒の劣化
を検出する触媒劣化検出手段を備えたエンジンの制御装
置において、センサ故障検出手段は、エンジンの吸入空
気量に関連するパラメータを検出する吸入空気量検出手
段の出力を受け、吸入空気量が設 定値以下の時に、第２
空燃比センサの出力の周波数に対する第１空燃比センサ
の出力の周波数の比が所定値以上の場合は、前記第１空
燃比センサの故障と判定するものとし、触媒劣化検出手
段は、エンジンの吸入空気量に関連するパラメータを検
出する吸入空気量検出手段の出力を受け、吸入空気量が
設定値以下の時に、第２空燃比センサの出力の周波数に
対する第１空燃比センサの出力の周波数の比が所定値以
上の場合は、触媒の劣化検出を非実行とするものとした
ことを特徴とする。
【００１１】
【作用】この出願の請求項１に係る発明によれば、エン
ジンの空燃比は触媒の上流側に配設された第１空燃比セ
ンサの出力に基づいて目標空燃比にフィードバック制御
される。また、アイドル時等のエンジンの吸入空気量が
設定値以下の領域において、センサ故障検出手段が作動
し、上記第１空燃比センサと触媒装置下流側の第２空燃
センサの出力の周波数比に基づいて第１空燃比センサの
劣化を検出する。
ジンの空燃比は触媒の上流側に配設された第１空燃比セ
ンサの出力に基づいて目標空燃比にフィードバック制御
される。また、アイドル時等のエンジンの吸入空気量が
設定値以下の領域において、センサ故障検出手段が作動
し、上記第１空燃比センサと触媒装置下流側の第２空燃
センサの出力の周波数比に基づいて第１空燃比センサの
劣化を検出する。
【００１２】 図２は上記発明の作用を説明するタイムチ
ャートであり、（ａ）はアイドル，オフアイドルを含む
車速モードを示し、（ｂ）は第１空燃比センサの正常時
の出力波形を、（ｃ）は第１空燃比センサの劣化時の出
力波形を、（ｄ）は第１空燃比センサ劣化時の第２空燃
比センサの出力波形を、（ｅ）は第１空燃比センサ正常
時の第２空燃比センサの出力波形を、（ｆ）は触媒劣化
時の第２空燃比センサの出力波形をそれぞれ模式的に示
している。この図に見るように、第１空燃比センサが劣
化すると、その波形は吸入空気量の多いオフアイドルに
おいて周波数が小さくなる。一方、第２空燃比センサの
方は、第１空燃比センサが劣化することによりオフアイ
ドル時の周波数が大きくなって第１空燃比センサとの周
波数比が１に近づくが、吸入空気量の少ないアイドル時
には正常時の波形とさほど変わらない。また、第２空燃
比センサの波形は、触媒が劣化した時にも周波数が大き
くなるが、この場合は吸入空気量の少ないアイドル等の
領域でも周波数が大きくなる。よって、上記のようにア
イドル時等においてセンサ劣化検出が行われることによ
り、触媒の劣化と空燃比センサの劣化の混同が防止さ
れ、第１空燃比センサの劣化が正確に検出される。
ャートであり、（ａ）はアイドル，オフアイドルを含む
車速モードを示し、（ｂ）は第１空燃比センサの正常時
の出力波形を、（ｃ）は第１空燃比センサの劣化時の出
力波形を、（ｄ）は第１空燃比センサ劣化時の第２空燃
比センサの出力波形を、（ｅ）は第１空燃比センサ正常
時の第２空燃比センサの出力波形を、（ｆ）は触媒劣化
時の第２空燃比センサの出力波形をそれぞれ模式的に示
している。この図に見るように、第１空燃比センサが劣
化すると、その波形は吸入空気量の多いオフアイドルに
おいて周波数が小さくなる。一方、第２空燃比センサの
方は、第１空燃比センサが劣化することによりオフアイ
ドル時の周波数が大きくなって第１空燃比センサとの周
波数比が１に近づくが、吸入空気量の少ないアイドル時
には正常時の波形とさほど変わらない。また、第２空燃
比センサの波形は、触媒が劣化した時にも周波数が大き
くなるが、この場合は吸入空気量の少ないアイドル等の
領域でも周波数が大きくなる。よって、上記のようにア
イドル時等においてセンサ劣化検出が行われることによ
り、触媒の劣化と空燃比センサの劣化の混同が防止さ
れ、第１空燃比センサの劣化が正確に検出される。
【００１３】
また、この出願の請求項２に係る発明によ
れば、吸入空気量が設定値以下の時に、第２空燃比セン
サの出力の周波数に対する第１空燃比センサの出力の周
波数の比が所定値以上の場合は、触媒の劣化検出が非実
行とされる。
れば、吸入空気量が設定値以下の時に、第２空燃比セン
サの出力の周波数に対する第１空燃比センサの出力の周
波数の比が所定値以上の場合は、触媒の劣化検出が非実
行とされる。
【００１４】
【実施例】図３はこの出願に係る発明の一実施例を示す
全体システム図である。図において１はエンジン本体を
示す。エンジン本体１の吸気側には気筒毎の独立吸気通
路２ａが設けられ、これら独立吸気通路２ａはサージタ
ンク２ｂを経て上流側吸気通路２ｃに接続されている。
そして、上流側吸気通路２ｃには、先端にエアクリーナ
３に接続され、エアクリーナ３との接続部に近い上流位
置にはエアフローメータ４が、また、サージタンク２ｂ
の入口に近い下流位置にはスロットル弁５が配設されて
いる。また、エンジン本体１の排気側には排気通路６が
接続され、排気通路６には触媒７が配設されている。
全体システム図である。図において１はエンジン本体を
示す。エンジン本体１の吸気側には気筒毎の独立吸気通
路２ａが設けられ、これら独立吸気通路２ａはサージタ
ンク２ｂを経て上流側吸気通路２ｃに接続されている。
そして、上流側吸気通路２ｃには、先端にエアクリーナ
３に接続され、エアクリーナ３との接続部に近い上流位
置にはエアフローメータ４が、また、サージタンク２ｂ
の入口に近い下流位置にはスロットル弁５が配設されて
いる。また、エンジン本体１の排気側には排気通路６が
接続され、排気通路６には触媒７が配設されている。
【００１５】 各気筒の独立吸気通路２ａには燃料噴射用
のインジェクタ８が配設されている。これらインジェク
タ８はマイクロコンピュータ等で構成されたコントロー
ルユニット９によって制御される。そして、このインジ
ェクタ９による燃料噴射量の制御によってエンジンの空
燃比が制御される。そのため、コントロールユニット９
には、上記エアフローメータ４から吸入空気量信号が入
力され、クランク角センサ１０からクランク角信号が、
水温センサ１１からエンジン水温信号が、また、スロッ
トル弁５に付設されたアイドルスイッチからアイドルス
イッチ信号が入力される。また、排気通路６には、触媒
７の上流側に第１空燃比センサ（Ｏ2センサ）１２が、
下流側に第２空燃比センサ（Ｏ2センサ）１３がそれぞ
れ配設され、これら第１および第２の空燃比センサ１
２，１３の検出信号が上記コントロールユニット９に入
力される。
のインジェクタ８が配設されている。これらインジェク
タ８はマイクロコンピュータ等で構成されたコントロー
ルユニット９によって制御される。そして、このインジ
ェクタ９による燃料噴射量の制御によってエンジンの空
燃比が制御される。そのため、コントロールユニット９
には、上記エアフローメータ４から吸入空気量信号が入
力され、クランク角センサ１０からクランク角信号が、
水温センサ１１からエンジン水温信号が、また、スロッ
トル弁５に付設されたアイドルスイッチからアイドルス
イッチ信号が入力される。また、排気通路６には、触媒
７の上流側に第１空燃比センサ（Ｏ2センサ）１２が、
下流側に第２空燃比センサ（Ｏ2センサ）１３がそれぞ
れ配設され、これら第１および第２の空燃比センサ１
２，１３の検出信号が上記コントロールユニット９に入
力される。
【００１６】 コントロールユニット９は、周知のよう
に、エアフローメータ４によって検出された吸入空気量
Ｑａをクランク角信号から演算したエンジン回転数Ｎｅ
で割った値に定数Ｋを掛けて燃料の基本噴射量Ｔ0を設
定し、これをエンジン水温等によって補正する。そし
て、さらに触媒７上流の第１空燃比センサ１２によって
検出された空燃比と目標空燃比との偏差に基づいたフィ
ードバック補正量ＣＦＢを加えて最終噴射量Ｔを設定
し、この最終噴射量Ｔに相当するパルス巾の噴射パルス
を上記インジェクタ８に出力する。これによって、エン
ジンの空燃比は例えば理論空燃比（１４.７）に制御さ
れる。
に、エアフローメータ４によって検出された吸入空気量
Ｑａをクランク角信号から演算したエンジン回転数Ｎｅ
で割った値に定数Ｋを掛けて燃料の基本噴射量Ｔ0を設
定し、これをエンジン水温等によって補正する。そし
て、さらに触媒７上流の第１空燃比センサ１２によって
検出された空燃比と目標空燃比との偏差に基づいたフィ
ードバック補正量ＣＦＢを加えて最終噴射量Ｔを設定
し、この最終噴射量Ｔに相当するパルス巾の噴射パルス
を上記インジェクタ８に出力する。これによって、エン
ジンの空燃比は例えば理論空燃比（１４.７）に制御さ
れる。
【００１７】 上記フィードバック補正量ＣＦＢは、第２
空燃比センサ１３の出力に基づいたＰ値フィードバック
制御によって補正される。図４はこのＰ値フィードバッ
ク制御を説明するタイムチャートであり、（ａ）は第１
空燃比センサの信号波形を、（ｂ）は第２空燃比センサ
の信号波形を、（ｃ）は空燃比がリッチサイドからリー
ンサイドに移行したときのＣＦＢのＰ値（スキップ値）
であるＣＧＰＦＲＬを、（ｄ）は空燃比がリーンサイド
からリッチサイドに移行したときのＣＦＢのＰ値である
ＣＧＰＦＬＲを、（ｅ）は補正されたＣＦＢをそれぞれ
示している。
空燃比センサ１３の出力に基づいたＰ値フィードバック
制御によって補正される。図４はこのＰ値フィードバッ
ク制御を説明するタイムチャートであり、（ａ）は第１
空燃比センサの信号波形を、（ｂ）は第２空燃比センサ
の信号波形を、（ｃ）は空燃比がリッチサイドからリー
ンサイドに移行したときのＣＦＢのＰ値（スキップ値）
であるＣＧＰＦＲＬを、（ｄ）は空燃比がリーンサイド
からリッチサイドに移行したときのＣＦＢのＰ値である
ＣＧＰＦＬＲを、（ｅ）は補正されたＣＦＢをそれぞれ
示している。
【００１８】 第２空燃比センサ１３の出力は、Ｐ値フィ
ードバックをしなければリッチ側あるいはリーン側にほ
ぼ張り付いた形となる。また、Ｐ値フィードバックをし
た場合には、空燃比の振れが大きくなって触媒の浄化ウ
インドウから外れやすくなるため、第２空燃比センサ１
３は変動波形を示すようになる。この第２空燃比センサ
１３の波形は、第１空燃比センサ１２が正常であれば変
動周期の長い波形となり、第１空燃比センサ１２が劣化
するとその周期が短くなる。Ｐ値フィードバック制御
は、この第１空燃比センサの劣化を検出してＣＦＢのＰ
値を補正するものであって、第２空燃比センサ１３の出
力がリッチ側に張り付いている間は単位時間（例えば
８.２ｍｓ）毎に微小割合ΔＳＫＩＰ（例えば０.２％）
ずつＣＧＰＦＲＬを小さくしてＣＧＰＦＬＲを大きく
し、第２空燃比センサ１３の出力がリーン側に張り付い
ている間はやはりΔＳＫＩＰずつＣＧＰＦＲＬを大きく
してＣＧＰＦＬＲを小さくする。これにより、ＣＧＰＦ
ＬＲおよびＣＧＰＦＲＬのセンタ（平均値）は第１空燃
比センタ１２の劣化度合に応じた値に収束し、劣化が吸
収される。
ードバックをしなければリッチ側あるいはリーン側にほ
ぼ張り付いた形となる。また、Ｐ値フィードバックをし
た場合には、空燃比の振れが大きくなって触媒の浄化ウ
インドウから外れやすくなるため、第２空燃比センサ１
３は変動波形を示すようになる。この第２空燃比センサ
１３の波形は、第１空燃比センサ１２が正常であれば変
動周期の長い波形となり、第１空燃比センサ１２が劣化
するとその周期が短くなる。Ｐ値フィードバック制御
は、この第１空燃比センサの劣化を検出してＣＦＢのＰ
値を補正するものであって、第２空燃比センサ１３の出
力がリッチ側に張り付いている間は単位時間（例えば
８.２ｍｓ）毎に微小割合ΔＳＫＩＰ（例えば０.２％）
ずつＣＧＰＦＲＬを小さくしてＣＧＰＦＬＲを大きく
し、第２空燃比センサ１３の出力がリーン側に張り付い
ている間はやはりΔＳＫＩＰずつＣＧＰＦＲＬを大きく
してＣＧＰＦＬＲを小さくする。これにより、ＣＧＰＦ
ＬＲおよびＣＧＰＦＲＬのセンタ（平均値）は第１空燃
比センタ１２の劣化度合に応じた値に収束し、劣化が吸
収される。
【００１９】 コントロールユニット９は、また、第１空
燃比センサ１２の周波数劣化を判定し、劣化判定信号を
出力する。第１空燃比センサ１２が周波数劣化すると、
その出力波形の周波数はオフアイドル時において小さく
なり、一方、第２空燃比センサ１３の周波数はオフアイ
ドル時に大きくなって第１空燃比センサ１２との周波数
比が１に近づく。ただし、第２空燃比センサ１３の周波
数が大きくなる現象は触媒７の劣化時にも同様に現れ
る。また、第２空燃比センサ１３の周波数はアイドル時
には第１空燃比センサ１２の劣化の影響をあまり受けな
い。そこで、まず、オフアイドル時の両センサ１２，１
３の周波数比を見て、その周波数比がほぼ１になれば、
次いで、アイドル時の周波数比を見て、これがしきい値
を越えれば第１空燃比センサ１２の周波数劣化と判定す
る。ここで、アイドル時およびオフアイドル時の判定は
アイドルスイッチ信号によって行う。
燃比センサ１２の周波数劣化を判定し、劣化判定信号を
出力する。第１空燃比センサ１２が周波数劣化すると、
その出力波形の周波数はオフアイドル時において小さく
なり、一方、第２空燃比センサ１３の周波数はオフアイ
ドル時に大きくなって第１空燃比センサ１２との周波数
比が１に近づく。ただし、第２空燃比センサ１３の周波
数が大きくなる現象は触媒７の劣化時にも同様に現れ
る。また、第２空燃比センサ１３の周波数はアイドル時
には第１空燃比センサ１２の劣化の影響をあまり受けな
い。そこで、まず、オフアイドル時の両センサ１２，１
３の周波数比を見て、その周波数比がほぼ１になれば、
次いで、アイドル時の周波数比を見て、これがしきい値
を越えれば第１空燃比センサ１２の周波数劣化と判定す
る。ここで、アイドル時およびオフアイドル時の判定は
アイドルスイッチ信号によって行う。
【００２０】 図５は上記実施例の周波数劣化検出の制御
を実行するためのフローチャートであり、Ｓ１０１〜１
０４はその各ステップを示す。このフローでは、スター
トすると、Ｓ１０１でオフアイドル時の第１空燃比セン
サ（フロントＯ2）の周波数と第２空燃比センサ（リア
Ｏ2）の周波数の比が１かどうかを見る。そして、周波
数比が１である（ＹＥＳ）ということであれば、Ｓ１０
２へ行って、今度はアイドル時の周波数比がしきい値Ｋ
を越えているかどうかを見て、周波数比がＫを越えてい
る（ＹＥＳ）ということであれば、Ｓ１０３で第１空燃
比センサの周波数劣化と判定してリターンする。
を実行するためのフローチャートであり、Ｓ１０１〜１
０４はその各ステップを示す。このフローでは、スター
トすると、Ｓ１０１でオフアイドル時の第１空燃比セン
サ（フロントＯ2）の周波数と第２空燃比センサ（リア
Ｏ2）の周波数の比が１かどうかを見る。そして、周波
数比が１である（ＹＥＳ）ということであれば、Ｓ１０
２へ行って、今度はアイドル時の周波数比がしきい値Ｋ
を越えているかどうかを見て、周波数比がＫを越えてい
る（ＹＥＳ）ということであれば、Ｓ１０３で第１空燃
比センサの周波数劣化と判定してリターンする。
【００２１】 また、オフアイドル時の周波数比が１でな
い（Ｓ１０１でＮＯ）という場合、あるいは、オフアイ
ドル時の周波数比が１であってもアイドル時の周波数比
がＫ以下（Ｓ１０２でＮＯ）というときは、Ｓ１０４へ
行って触媒（キャタ）の劣化判定を行い、リターンす
る。
い（Ｓ１０１でＮＯ）という場合、あるいは、オフアイ
ドル時の周波数比が１であってもアイドル時の周波数比
がＫ以下（Ｓ１０２でＮＯ）というときは、Ｓ１０４へ
行って触媒（キャタ）の劣化判定を行い、リターンす
る。
【００２２】 図６は、この出願の発明に関連する制御を
実行するためのフローチャートである。この制御は、排
気通路に配設した触媒の劣化検出を空燃比センサのリー
ンシフトおよびリッチシフトの劣化が検出され補正され
た後で実行するようにしたものであって、全体システム
図は先の実施例に係る図３と同様である。この場合も、
やはり空燃比フィードバック制御を行い、また、Ｐ値フ
ィードバック制御を行う。以下、図６のフローによって
この制御を説明する。なお、Ｓ２０１〜２２２はこのフ
ローの各ステップを示す。
実行するためのフローチャートである。この制御は、排
気通路に配設した触媒の劣化検出を空燃比センサのリー
ンシフトおよびリッチシフトの劣化が検出され補正され
た後で実行するようにしたものであって、全体システム
図は先の実施例に係る図３と同様である。この場合も、
やはり空燃比フィードバック制御を行い、また、Ｐ値フ
ィードバック制御を行う。以下、図６のフローによって
この制御を説明する。なお、Ｓ２０１〜２２２はこのフ
ローの各ステップを示す。
【００２３】 図６のフローにおいて、スタートすると、
まずＳ２０１で第１空燃比センサ（フロントＯ2）が活
性かどうかを判定する。そして、活性である（ＹＥＳ）
ということであれば、Ｓ２０２へ進んで空燃比フィード
バック制御を実行し、つぎに、Ｓ２０３で第２空燃比セ
ンサ（リアＯ2）が活性かどうかを判定する。
まずＳ２０１で第１空燃比センサ（フロントＯ2）が活
性かどうかを判定する。そして、活性である（ＹＥＳ）
ということであれば、Ｓ２０２へ進んで空燃比フィード
バック制御を実行し、つぎに、Ｓ２０３で第２空燃比セ
ンサ（リアＯ2）が活性かどうかを判定する。
【００２４】 Ｓ２０３の判定がＹＥＳで第１空燃比セン
サおよび第２空燃比センサがいずれも活性であれば、Ｓ
２０４でＰ値フィードバック制御の実行フラッグを立て
る。そして、Ｓ２０５で第２空燃比センサの出力がスラ
イスレベル（設定値）以上であるかどうかを見て、スラ
イスレベル以上である（ＹＥＳ）という時はＳ２０６で
リッチフラッグを立て、Ｓ２０７でＣＧＰＦＬＲをΔＳ
ＫＩＰだけ大きくし、また、ＣＧＰＦＲＬをΔＳＫＩＰ
だけ小さくする。
サおよび第２空燃比センサがいずれも活性であれば、Ｓ
２０４でＰ値フィードバック制御の実行フラッグを立て
る。そして、Ｓ２０５で第２空燃比センサの出力がスラ
イスレベル（設定値）以上であるかどうかを見て、スラ
イスレベル以上である（ＹＥＳ）という時はＳ２０６で
リッチフラッグを立て、Ｓ２０７でＣＧＰＦＬＲをΔＳ
ＫＩＰだけ大きくし、また、ＣＧＰＦＲＬをΔＳＫＩＰ
だけ小さくする。
【００２５】 また、第２空燃比センサの出力がスライス
レベルより低い（Ｓ２０５でＮＯ）という時は、Ｓ２０
８でリーンフラッグを立て、Ｓ２０９でＣＧＰＦＬＲを
ΔＳＫＩＰだけ小さくし、また、ＣＧＰＦＲＬをΔＳＫ
ＩＰだけ大きくする。
レベルより低い（Ｓ２０５でＮＯ）という時は、Ｓ２０
８でリーンフラッグを立て、Ｓ２０９でＣＧＰＦＬＲを
ΔＳＫＩＰだけ小さくし、また、ＣＧＰＦＲＬをΔＳＫ
ＩＰだけ大きくする。
【００２６】 また、第２空燃比センサが活性でない（Ｓ
２０３でＮＯ）という時は、Ｓ２１０でＰ値フィードバ
ック制御の実行フラッグを降ろす。そして、Ｓ２１１へ
行ってＣＧＰＦＬＲおよびＣＧＰＦＲＬをいずれも前回
値で更新する。
２０３でＮＯ）という時は、Ｓ２１０でＰ値フィードバ
ック制御の実行フラッグを降ろす。そして、Ｓ２１１へ
行ってＣＧＰＦＬＲおよびＣＧＰＦＲＬをいずれも前回
値で更新する。
【００２７】 Ｓ２０７あるいはＳ２０８でＣＧＰＦＬＲ
あるいはＣＧＰＦＲＬの増減を行った時は、つぎに、Ｓ
２１２でＣＧＰ（ＣＧＰＦＬＲおよびＣＧＰＦＲＬ）の
平均値がフェイル判定しきい値を越えていないかどうか
を見る。そして、しきい値を越えていない（ＹＥＳ）と
いうことであれば、Ｓ２１３へ進み、今回のフェイル判
定しきい値とＣＧＰ平均値の差Ｂと前回のフェイル判定
しきい値とＣＧＰ平均値の差Ｂ（ｉ−１）すなわちＢ−
Ｂ（ｉ−１）の値ΔＡを求め、このΔＡがＣＧＰの収束
判定しきい値以下となったかどうかによって、Ｐ値制御
が収束したかどうかを判定する。そして、ΔＡがＣＧＰ
の収束判定しきい値以下となった（ＹＥＳ）ということ
であれば、Ｓ２１４でＣＧＰ収束判定フラッグを立て、
Ｓ２１５でシステム正常の判定を行い、Ｓ２１６でフィ
ードバック補正量（ＣＦＢ）の演算を実行し、その後、
Ｓ２１７で触媒劣化検出を実行する。
あるいはＣＧＰＦＲＬの増減を行った時は、つぎに、Ｓ
２１２でＣＧＰ（ＣＧＰＦＬＲおよびＣＧＰＦＲＬ）の
平均値がフェイル判定しきい値を越えていないかどうか
を見る。そして、しきい値を越えていない（ＹＥＳ）と
いうことであれば、Ｓ２１３へ進み、今回のフェイル判
定しきい値とＣＧＰ平均値の差Ｂと前回のフェイル判定
しきい値とＣＧＰ平均値の差Ｂ（ｉ−１）すなわちＢ−
Ｂ（ｉ−１）の値ΔＡを求め、このΔＡがＣＧＰの収束
判定しきい値以下となったかどうかによって、Ｐ値制御
が収束したかどうかを判定する。そして、ΔＡがＣＧＰ
の収束判定しきい値以下となった（ＹＥＳ）ということ
であれば、Ｓ２１４でＣＧＰ収束判定フラッグを立て、
Ｓ２１５でシステム正常の判定を行い、Ｓ２１６でフィ
ードバック補正量（ＣＦＢ）の演算を実行し、その後、
Ｓ２１７で触媒劣化検出を実行する。
【００２８】 また、Ｓ２１３の判定で、ΔＡがＣＧＰの
収束判定しきい値以下となっていなければ（ＮＯ）、Ｓ
２１８へ行ってＣＧＰ収束判定フラッグを降ろし、Ｓ２
１９でＣＦＢ演算を実行した後、そのままリターンす
る。
収束判定しきい値以下となっていなければ（ＮＯ）、Ｓ
２１８へ行ってＣＧＰ収束判定フラッグを降ろし、Ｓ２
１９でＣＦＢ演算を実行した後、そのままリターンす
る。
【００２９】 また、Ｓ２１２の判定がＮＯすなわちＣＧ
Ｐ平均値がしきい値を越えたという場合は、Ｓ２２０へ
行ってシステム異常の判定を行い、Ｓ２２１でランプを
点灯する。
Ｐ平均値がしきい値を越えたという場合は、Ｓ２２０へ
行ってシステム異常の判定を行い、Ｓ２２１でランプを
点灯する。
【００３０】 また、第１空燃比センサが活性でない（Ｓ
２０１でＮＯ）という時は、空燃比フィードバックは実
行しないので、Ｓ２２２でＣＦＢを固定する。
２０１でＮＯ）という時は、空燃比フィードバックは実
行しないので、Ｓ２２２でＣＦＢを固定する。
【００３１】
【発明の効果】この出願の発明は以上のように構成され
ているので、触媒の下流側に配設した第２空燃比センサ
の出力により上流側の第１空燃比センサの劣化を検出す
るに際し、触媒の劣化と混同することなく第１空燃比セ
ンサの劣化を正確に検出できる。また、触媒劣化の誤判
定も防止できる。
ているので、触媒の下流側に配設した第２空燃比センサ
の出力により上流側の第１空燃比センサの劣化を検出す
るに際し、触媒の劣化と混同することなく第１空燃比セ
ンサの劣化を正確に検出できる。また、触媒劣化の誤判
定も防止できる。
【図１】この出願の発明の全体構成図
【図２】この出願の発明の作用を説明するタイムチャー
ト
ト
【図３】この出願の発明の一実施例の全体システム図
【図４】この出願の発明の一実施例におけるＰ値フィー
ドバック制御を説明するタイムチャート
ドバック制御を説明するタイムチャート
【図５】この出願の発明の一実施例における空燃比セン
サの周波数劣化検出の制御を実行するフローチャート
サの周波数劣化検出の制御を実行するフローチャート
【図６】この出願の発明に関連する制御を実行するフロ
ーチャート
ーチャート
１ エンジン本体 ６ 排気通路 ７ 触媒 ８ インジェクタ ９ コントロールユニット １２ 第１空燃比センサ １３ 第２空燃比センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｇ ３６８Ｈ (56)参考文献 特開 平２−204648（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−116239（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−286160（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00
Claims (2)
- 【請求項１】 エンジンの排気通路において排気ガス浄
化のための触媒の上流側に配設され、該エンジンに供給
される混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制
御するため空燃比制御手段に空燃比信号を出力する第１
空燃比センサと、前記触媒の下流側に配設された第２空
燃比センサと、これら第１空燃比センサと第２空燃比セ
ンサとの出力を受け、両空燃比センサの出力の周波数比
に基づいて前記第１空燃比センサの故障を検出するセン
サ故障検出手段とを備えた空燃比検出装置において、 前記エンジンの吸入空気量に関連するパラメータを検出
する吸入空気量検出手段の出力を受け、吸入空気量が設
定値以上の時に前記第２空燃比センサの出力の周波数に
対する前記第１空燃比センサの出力の周波数の比が略１
となり、かつ、吸入空気量が設定値以下の時に前記第２
空燃比センサの出力の周波数に対する前記第１空燃比セ
ンサの出力の周波数の比が所定値以上となった場合に、
前記第１空燃比センサの故障と判定するよう前記センサ
故障検出手段を構成したことを特徴とする空燃比検出装
置の故障検出装置。 - 【請求項２】 エンジンの排気通路において排気ガス浄
化のための触媒の上流側に配設され、該エンジンに供給
される混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制
御するため空燃比制御手段に空燃比信号を出力する第１
空燃比センサと、前記触媒の下流側に配設された第２空
燃比センサと、これら第１空燃比センサと第２空燃比セ
ンサとの出力を受け、両空燃比センサの出力の周波数比
に基づいて前記第１空燃比センサの故障を検出するセン
サ故障検出手段と、これら第１空燃比センサと第２空燃
比センサとの出力を受け、両空燃比センサの出力の周波
数比に基づいて前記触媒の劣化を検出する触媒劣化検出
手段を備えたエンジンの制御装置において、 前記センサ故障検出手段は、前記エンジンの吸入空気量
に関連するパラメータを検出する吸入空気量検出手段の
出力を受け、吸入空気量が設定値以下の時に、 前記第２
空燃比センサの出力の周波数に対する前記第１空燃比セ
ンサの出力の周波数の比が所定値以上の場合は、前記第
１空燃比センサの故障と判定するものとし、 前記触媒劣化検出手段は、前記エンジンの吸入空気量に
関連するパラメータを検出する吸入空気量検出手段の出
力を受け、吸入空気量が設定値以下の時に、前記第２空
燃比センサの出力の周波数に対する前記第１空燃比セン
サの出力の周波数の比が所定値以上の場合は、前記触媒
の劣化検出を非実行とするものとしたことを特徴とする
エンジンの制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03330421A JP3122856B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 空燃比検出装置の故障検出装置およびエンジンの制御装置 |
| US07/988,274 US5337555A (en) | 1991-12-13 | 1992-12-14 | Failure detection system for air-fuel ratio control system |
| US08/195,671 US5414995A (en) | 1991-12-13 | 1994-02-16 | Failure detection system for air-fuel ratio control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03330421A JP3122856B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 空燃比検出装置の故障検出装置およびエンジンの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05163984A JPH05163984A (ja) | 1993-06-29 |
| JP3122856B2 true JP3122856B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=18232421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03330421A Expired - Fee Related JP3122856B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 空燃比検出装置の故障検出装置およびエンジンの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3122856B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1273045B (it) * | 1994-07-19 | 1997-07-01 | Weber Srl | Sistema elettronico di controllo titolo della miscela aria benzina alimentante un motore a combustione interna. |
| IT1273044B (it) * | 1994-07-19 | 1997-07-01 | Weber Srl | Sistema elettronico di controllo titolo della miscela aria benzina alimentata ad un motore a combustione interna |
| JP2005140075A (ja) | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の異常検知装置 |
-
1991
- 1991-12-13 JP JP03330421A patent/JP3122856B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05163984A (ja) | 1993-06-29 |
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|---|---|---|---|
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