JP3134698B2

JP3134698B2 - 空燃比センサの劣化診断装置

Info

Publication number: JP3134698B2
Application number: JP07023184A
Authority: JP
Inventors: 卓也松本; 光浩三宅; 徹橋本; 俊郎野村; 英嗣金尾
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 2001-02-13
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: JPH08220051A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エンジン等の
排気浄化システムに用いられる、空燃比センサの劣化診
断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の自動車用ガソリンエンジンの排気
系には、有害排出ガス成分の低減を図るため、酸化還元
型の排気浄化触媒（以下、三元触媒）が設けられてい
る。三元触媒は、炭化水素（ＨＣ）および一酸化炭素
（ＣＯ）を酸化する一方で、窒素酸化物（ＮＯ_X）を還
元することにより、排気ガスの浄化を行うデバイスであ
る。三元触媒の酸化還元反応は理論空燃比（１４．７）
近傍の狭い領域（ウインドウ）でのみ行われるため、排
気マニホールド等にＯ₂センサを設置し、その出力信号
に基づいて空燃比をフィードバック制御している。

【０００３】一般的なＯ₂センサは、試験管状のジルコ
ニア素子の内外面に多孔質の白金電極を被覆し、内部に
大気を導入する一方で、外面は排気ガスに曝される構造
となっている。このようなＯ₂センサでは、排気ガス中
の酸素濃度が低くなると、大気中の酸素がイオン化して
ジルコニア素子中を外面に向かって移動し、酸素濃淡電
池の原理により起電力が発生する。この際、排気ガス中
に微量な酸素が存在していても、混合比がリッチであれ
ば白金の触媒作用により還元されるため、混合気が理論
空燃比となる近傍で起電力は急激に変化する。したがっ
て、Ｏ₂センサの出力電圧を検出することにより、混合
気の空燃比が理論空燃比よりリッチであるかリーンであ
るかが正確に判定でき、燃料噴射量等をフィードバック
制御することにより、空燃比をウンイドウ内に維持する
ことが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、Ｏ₂センサ
は、低温時において出力特性が大きく変化するため、排
気マニホールドの合流部等、高温の排気ガスに曝される
部位に設置される。そのため、長期間に亘って使用され
ると、白金電極の溶出や細孔の詰まり等により、Ｏ₂セ
ンサが次第に劣化してくる。Ｏ₂センサが劣化すると、
図９に示したように、出力電圧の反転回数が少なくなる
と共に、その振幅も小さくなり、空燃比の変動に対する
応答性が極めて悪くなる。その結果、ウインドウ内での
空燃比制御は当然に行えなくなり、酸化還元反応の低下
によって有害排出ガス成分が増加したり、空燃比のオー
バリッチ化やオーバリーン化に起因するドライバビリテ
ィの悪化等がもたらされていた。ところが、このような
不具合は定期点検時に排気ガステスタを用いる等の方法
でしか確認できないため、有害排出ガス成分を多量に排
出していたり、ドライバビリティが徐々に悪化している
にも拘わらず、自動車が使用され続ける虞があった。

【０００５】そこで、運転中におけるＯ₂センサの出力
信号に基づいて、その劣化を診断する装置が、特開平６
−３４５９７号公報等で提案されている。この種の劣化
診断装置では、混合気の空燃比を強制加振して、その際
の出力電圧からＯ₂センサの劣化を診断するようにして
いる。すなわち、混合気の空燃比を一定時間リッチまた
はリーンに保ってＯ₂センサを初期化した後、空燃比を
リッチとリーンとの間で周期的に変動させ、Ｏ₂センサ
の出力電圧が閾値（例えば、０．５Ｖ）を横切るまで要
した時間や出力電圧の振幅を計測する。この場合、Ｏ₂
センサが劣化していれば、上述した時間が長くなったり
振幅が小さくなるため、所定の判定値と比較することに
より劣化が診断できるのである。ところが、空燃比を強
制加振する場合、空燃比のリッチ化やリーン化の幅を１
０〜１５％程度と大きくとるため、当然のことながら、
有害排出ガス成分が大幅に増加すると共に、エンジンの
出力トルクが変動してドライバビリティが悪化する等の
問題点があった。

【０００６】本発明は上記状況に鑑みなされたもので、
空燃比フィードバック制御中に予備診断を実行し、その
結果に応じて強制変動を伴う劣化診断を行うようにした
空燃比センサの劣化診断装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の請求項
１では、車両用内燃機関に供給される混合気の空燃比を
検出する空燃比センサと、この空燃比センサの検出信号
に基づき、所定の目標空燃比に近づくように前記混合気
の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御手段と、
この空燃比制御手段が空燃比フィードバック制御を行っ
ているときに、前記空燃比センサの検出信号に基づき、
当該空燃比センサの検出能力を判定する検出能力判定手
段と、この検出能力判定手段により前記空燃比センサの
検出能力が低下していると判定されると、前記空燃比制
御手段に優先して前記混合気の空燃比を強制変動させる
強制変動手段と、この強制変動手段により前記強制変動
を行ったときの前記空燃比センサの検出信号に基づき、
当該空燃比センサの劣化を判定する劣化判定手段とを備
えた空燃比センサの劣化診断装置を提案する。

【０００８】また、請求項２では、請求項１記載の劣化
診断装置において、前記検出能力判定手段は、前記空燃
比制御手段により空燃比フィードバック制御が行われて
いるときの前記空燃比センサの検出信号に基づき、当該
空燃比センサの応答性を示す第１応答性情報量を計測す
る第１計測手段を備え、この第１計測手段により計測さ
れた第１応答性情報量を所定の第１基準値と比較するこ
とにより、前記空燃比センサの応答性が前記第１基準値
に対応する応答性より低下したか否かを判定することに
より前記空燃比センサの検出能力の低下を判定するもの
を提案する。

【０００９】また、請求項３では、請求項１または２記
載の劣化診断装置において、前記劣化判定手段は、前記
強制変動手段により前記空燃比を強制変動させたときの
前記空燃比センサの検出信号に基づき、前記空燃比セン
サの応答性を示す第２応答性情報量を計測する第２計測
手段を備え、この第２計測手段により計測された第２応
答性情報量を所定の第２基準値と比較することにより、
前記空燃比センサの応答性が前記第２基準値に対応する
応答性より低下したか否かを判定することにより前記空
燃比センサの劣化を判定するものを提案する。

【００１０】また、請求項４では、請求項３記載の劣化
診断装置において、前記第２基準値は、前記第１基準値
に対応する応答性よりも悪い応答性に対応した値である
ものを提案する。また、好ましい態様として、請求項２
記載の劣化診断装置において、前記第１応答性情報量
は、前記空燃比センサの出力信号の所定時間あたりの反
転回数であるのがよい。

【００１１】また、請求項２記載の劣化診断装置におい
て、前記第１応答性情報量は、前記空燃比センサの出力
信号の反転周波数であるのが好ましい。また、請求項２
記載の劣化診断装置において、前記第１応答性情報量
は、前記空燃比センサの出力信号の振幅であるのが好ま
しい。

【００１２】

【作用】請求項１の劣化診断装置では、空燃比フィード
バック制御が実行されているときの空燃比センサの検出
信号により、その検出能力が低下していないと検出能力
判定手段が判定したときには、本診断を行うことなく、
空燃比センサを正常と診断する。そして、検出能力が低
下していると検出能力判定手段が判定したときに、はじ
めて、強制変動を伴う本診断を行う。

【００１３】また、請求項２の劣化診断装置では、例え
ば、検出能力判定手段は、空燃比フィードバック制御中
における空燃比センサの出力信号等をモニターし、その
反転回数や振幅等が第１基準値を下回っていた場合に、
検出能力が低下していると判定する。また、請求項３の
劣化診断装置では、例えば、空燃比を短時間リーンに保
持して初期化を行った後、所定の周期でリッチとリーン
との間で変動させ、その際にＯ₂センサの出力電圧が所
定時間の間に診断基準値に達したか否かをもって、劣化
を診断する。

【００１４】また、請求項４の劣化診断装置では、予備
診断は比較的良い応答性に対応する第１基準値をもって
行い、これにより空燃比センサの劣化が疑われた場合に
は、比較的悪い応答性に対応する第２基準値をもって本
診断を行う。また、請求項２の劣化診断装置の好ましい
態様では、例えば、空燃比フィードバック制御におけ
る、空燃比センサの出力信号の所定時間内の反転回数を
計測し、その値が第１基準値以下であったら、強制変動
を伴う本診断を行う。

【００１５】また、請求項２の劣化診断装置の他の好ま
しい態様では、空燃比フィードバック制御における、空
燃比センサの出力信号の振幅を計測し、その値が第１基
準値以下であったら、強制変動を伴う本診断を行う。ま
た、請求項２の劣化診断装置のさらに好ましい態様で
は、空燃比フィードバック制御における、空燃比センサ
の出力信号の反転周波数を計測し、その値が第１基準値
以下であったら、強制変動を伴う本診断を行う。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明に係る劣化診断装置を備えた内
燃機関を示す概略構成図である。同図において、エンジ
ン１の吸気ポート２には、各気筒毎に燃料噴射弁３が取
り付けられた吸気マニホールド４を介して、エアクリー
ナ５，カルマン渦式のエアフローセンサ６，スロットル
バルブ７，ＩＳＣ（アイドルスピードコントローラ）８
等を具えた吸気管９が接続している。また、排気ポート
１０には、排気マニホールド１１を介して排気管１２が
接続しており、この排気管１２には三元触媒１３および
図示しないマフラが取り付けられている。排気管１２の
管路には、三元触媒１３の上流側にＯ₂センサ１４が装
着されている。Ｏ₂センサ１４は、三元触媒１３を通過
する前の排気ガス中の酸素に反応し、その濃度に応じた
電圧を発生する。

【００１７】エンジン１には、エンジン回転速度Ｎe 等
を検出するためのクランク角センサ２０，冷却水温ＴW
を検出する水温センサ２１等が取付けられ、吸気系に
は、スロットルバルブ７の開度θTHを検出するスロット
ルセンサ２２，大気圧Ｔa を検出する大気圧センサ２
３，吸気温度Ｔa を検出する吸気温センサ２４等の各種
センサが接続している。図中、３０は燃焼室３１の上部
に配置された点火プラグであり、３２は点火プラグ３０
に高電圧を出力する点火コイルである。

【００１８】一方、車室内には、図示しない入出力装
置、多数の制御プログラムを内蔵した記憶装置（ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（エンジンコン
トロールユニット）４０が設置されている。ＥＣＵ４０
の入力側には、上述した各種センサの外にも多数のセン
サやスイッチ類が接続されており、これらからの検出情
報が入力される。また、出力側には、燃料噴射弁３やＩ
ＳＣ８，点火コイル３２等が接続されており、これらに
向けて各種センサ類からの入力情報に基づいて演算され
た最適値が出力される。そして、ＥＣＵ４０は、燃料噴
射，点火時期，ＩＳＣ等の制御等を行う他、Ｏ₂センサ
１４の劣化診断をも実行する。図中、４１は車室内に設
置された警告灯であり、Ｏ₂センサ１４の劣化時に点灯
し、運転者に注意を促す。

【００１９】先ず、本実施例における燃料噴射制御につ
いて、簡単に説明する。運転者がエンジン１を始動する
と同時に、ＥＣＵ４０による燃料噴射のオープンループ
制御が実行される。この制御を開始すると、ＥＣＵ４０
は、エアフローセンサ６とクランク角センサ２０との出
力信号に基づき一吸気行程あたりの吸気量情報Ａ／Ｎを
求め、その値と目標空燃比（通常は、理論空燃比）とか
ら基本燃料噴射時間ＴBASEを算出する。次に、ＥＣＵ４
０は、基本燃料噴射時間ＴBASEに対して、大気圧センサ
２３や吸気温センサ２４の出力信号に基づく補正を行う
と共に、水温センサ２１やスロットルセンサ２２等の出
力信号に基づき、更に暖機増量補正や加速増量補正等を
行って燃料噴射時間ＴINJ を算出する。そして、ＥＣＵ
４０は、このようにして得た燃料噴射時間ＴINJ に対
し、燃料噴射弁３の開弁遅れを補完する無効噴射時間Ｔ
D を加算した後に、図示しない燃料噴射弁ドライバを介
して燃料噴射弁３を駆動する。

【００２０】さて、Ｏ₂センサ１４の活性化完了やエン
ジン１が加速状態や高負荷・高回転状態にないこと等、
所定の運転条件が整うと、ＥＣＵ４０は、空燃比フィー
ドバック制御を開始する。この制御を開始すると、ＥＣ
Ｕ４０は、Ｏ₂センサ１４の出力電圧ＶO と所定の閾値
ＶTH（例えば、０．５Ｖ）との大小を比較し、空燃比の
フィードバック補正を行う。すなわち、Ｏ₂センサ１４
は、混合気の空燃比が理論空燃比（１４．７）となる前
後で出力電圧ＶO が最高電圧（例えば、１．０Ｖ）から
最低電圧（例えば、０Ｖ）に急変するため、出力電圧Ｖ
O が閾値ＶTH（例えば、０．５Ｖ）を下回ったら、燃料
噴射時間ＴINJ を徐々に長くしてリッチ側に移行させ、
逆に出力電圧ＶO が閾値ＶTHを上回ったら、燃料噴射時
間ＴINJを徐々に短くしてリーン側に移行させる。この
結果、混合気の空燃比が常に理論空燃比の近傍に保持さ
れ、三元触媒１３による排気ガスの浄化が高い効率で行
われることになる。

【００２１】本実施例における空燃比フィードバック制
御では、フィードバック補正係数の中心値が１．０とな
るように学習補正を行うと共に、学習補正量を不揮発性
ＲＡＭに収納する。そして、その学習補正量を用いるこ
とで、前述したオープンループ制御の精度を向上させる
と共に、フィードバック制御の立ち上がり時のずれ量を
小さくしている。

【００２２】以下、図２〜図７のフローチャートと図８
のグラフを用いて、本実施例におけるＯ₂センサ劣化診
断の手順を説明する。運転者がイグニッションスイッチ
をＯＮにしてエンジン１が始動すると、図２のＯ₂セン
サ劣化診断サブルーチンが実行される。このサブルーチ
ンを開始すると、ＥＣＵ４０は、先ずステップＳ２でＯ
₂センサ１４が正常に機能していることを示す正常フラ
グＦOKが１であるか否か判定する。正常フラグＦOKは、
イグニッションスイッチがＯＦＦにされる度に０にリセ
ットされ、Ｏ₂センサ１４が正常であると診断されたと
きに１にセットされる。したがって、エンジン１の始動
直後には正常フラグＦOKが必ず０となり、ＥＣＵ４０
は、ステップＳ２の判定がＮｏ（否定）となるため、ス
テップＳ４に進む。

【００２３】ＥＣＵ４０は、ステップＳ４で各センサか
らの入力情報をＲＡＭに読み込んだ後、ステップＳ６で
Ｏ₂センサ１４の劣化診断を行うための条件（診断条
件）が成立しているか否かを判定する。ここでは、空燃
比フィードバック制御が実施されていること、エンジン
回転速度Ｎｅや体積効率ηv が所定範囲内にあること等
を順次確認し、全ての条件が成立したときに判定がＹes
（肯定）となる。そして、ステップＳ６の判定がＮｏで
ある場合には、ＥＣＵ４０は、スタートに戻り、診断条
件が成立するまで待機する。尚、ここでエンジン回転速
度Ｎｅや体積効率ηv が所定範囲内にあることを確認す
る理由は、これらが安定していないときには、排気ガス
のＯ₂濃度も安定せず、正常なフィードバック制御が実
施されないためである。

【００２４】ステップＳ６の判定結果がＹesとなると、
ＥＣＵ４０は、次にステップＳ８で、Ｏ₂センサ１４か
らの出力電圧ＶO に基づいて、反転回数ＮO₂の平均値が
所定の検出能力判定閾値ＮX （本実施例では、１５回／
分）以上であるか否かを判定する。そして、この判定が
Ｙesである場合には、Ｏ₂センサ１４が正常であるとし
て、スタートに戻ってステップＳ２以降の処理を繰り返
す。すなわち、ステップＳ８の処理は本実施例における
予備診断であり、Ｏ₂センサの検出能力がある程度低下
しているか否かを判定し、この予備診断によりＯ₂セン
サが劣化している可能性がみられなければ、本診断を行
うことなくサブルーチンを繰り返し実行するのである。
尚、Ｏ₂センサが全く劣化していない場合、反転回数Ｎ
O₂の平均値は、６０〜１２０回／分程度である。

【００２５】さて、反転回数ＮO₂の平均値が検出能力判
定閾値ＮX を下回り、ステップＳ８の判定がＮｏになる
と、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０で、図３〜図５のフ
ローチャートと図８のグラフとに示した、本診断サブル
ーチンを実行する。本診断サブルーチンを開始すると、
ＥＣＵ４０は、先ず図３のステップＳ３２で各センサか
らの入力情報を再びＲＡＭに読み込んだ後、ステップＳ
３４で本診断開始フラグＦchekが１であるか否かを判定
する。本診断開始フラグＦchekは初期値が０に設定され
ているため、この判定はＮｏとなり、ＥＣＵ４０は、図
４のステップＳ３６で初期化開始フラグＦinitが１であ
るか否かを判定する。初期化開始フラグＦinitも初期値
が０に設定されているため、この判定はＮｏとなり、Ｅ
ＣＵ４０は、ステップＳ３８で空燃比Ａ／Ｆの初期化を
開始する。尚、本実施例における空燃比Ａ／Ｆの初期化
は、空燃比フィードバック制御で得られた理論空燃比に
対して、空燃比Ａ／Ｆを所定の比率（本実施例では、１
２．５％）でリーン側に固定することにより行われる。

【００２６】ステップＳ３８で空燃比Ａ／Ｆの初期化を
開始すると、ＥＣＵ４０は、ステップＳ４０で初期化開
始フラグＦinitを１にセットした後、ステップＳ４２で
第１タイマＴ1 のカウントアップを開始した後、スター
トに戻る。スタートに戻ったＥＣＵ４０は、ステップＳ
３６の判定がＹesとなるため、ステップＳ４４で第１タ
イマＴ1 の値が所定値Ｔ1A（本実施例では、1 秒）を超
えたか否かを判定し、この判定がＮｏである間はスター
トに戻って、空燃比Ａ／Ｆの初期化を続行する。これに
より、Ｏ₂センサの出力電圧ＶO は急激に低下し、殆ど
０Ｖとなる。（図８の区間ａ）第１タイマＴ1 の値が所定値Ｔ1Aに達してステップＳ３
６の判定がＹesになると、ＥＣＵ４０は、ステップＳ４
６で本診断開始フラグＦchekを１にセットし、ステップ
Ｓ４８で初期化開始フラグＦinitを０にリセットした
後、スタートに戻る。

【００２７】スタートに戻ったＥＣＵ４０は、今度はス
テップＳ３４の判定がＹesとなるため、ステップＳ５０
で加振開始フラグＦvib が１であるか否かを判定する。
加振開始フラグＦvib は初期値が０に設定されているた
め、この判定はＮｏとなり、ＥＣＵ４０は、ステップＳ
５２で第２タイマＴ2 のカウントアップを開始する。し
かる後、ＥＣＵ４０は、ステップＳ５４で加振開始フラ
グＦvib を１にセットし、ステップＳ５６で空燃比Ａ／
Ｆの強制加振を開始する。具体的には、前述した理論空
燃比に対して、所定の周期（本実施例では、１．２秒）
をもって、空燃比Ａ／Ｆを所定の比率（本実施例では、
±１０％）でリッチおよびリーン側に変動させる。

【００２８】ステップＳ５６で強制加振を開始した後、
ＥＣＵ４０は、図５のステップＳ５８で第２タイマＴ2
の値が所定値Ｔ2A（本実施例では、５秒）を超えたか否
かを判定する。そして、この判定がＮｏであれば、ステ
ップＳ６０でＯ₂センサ１４の出力電圧ＶO が所定の診
断基準値ＶTH（本実施例では、０．５Ｖ）を超えたか否
かを判定する。この際、Ｏ₂センサ１４が正常であれ
ば、空燃比Ａ／Ｆの強制加振を行うことにより、図８に
実線で示したように、出力電圧ＶO が最高値（例えば、
１Ｖ）から最低電圧（例えば、０Ｖ）まで変動してこの
判定はＹesとなる。ところが、Ｏ₂センサ１４が劣化し
ている場合、出力電圧ＶO は、空燃比の変動に伴い反転
はするが、図８に一点鎖線で示したように、その値は徐
々にしか上昇しないためこの判定はＮｏとなる。

【００２９】ステップＳ６０の判定がＮｏであった場
合、ＥＣＵ４０は、今度はステップＳ５０の判定がＹes
となるため、ステップＳ５８，Ｓ６０の判定を繰り返
し、これらが共にＮｏである間は強制加振を続行する。
そして、ステップＳ５８の判定がＮｏで、ステップＳ６
０の判定がＹes、すなわち、第２タイマＴ2 の値が所定
値Ｔ2Aを超える前にＯ₂センサ１４の出力電圧ＶO が診
断基準値ＶTHを超えた場合、ＥＣＵ４０は、Ｏ₂センサ
１４が正常であると診断し、ステップＳ６２で図６の正
常時処理サブルーチンを実行する。

【００３０】正常時処理サブルーチンでは、先ず、ステ
ップＳ８２において、警告灯４１を消灯し、Ｏ₂センサ
１４が正常に機能していることを運転者に示す。次に、
ステップＳ８４において、ＥＣＵ４０はＯ₂センサ１４
の劣化に対応する故障コードがＲＡＭに残っていないよ
う故障コード消去の操作を行う。そして、ステップＳ８
６において、正常フラグＦOKを１にセットし、Ｏ₂セン
サ１４が正常に機能していることを記憶する。

【００３１】このように、正常フラグＦOKが一旦１にセ
ットされると、Ｏ₂センサ劣化診断サブルーチンの次回
の実行時には、ステップＳ２の判定がＹesとなる。した
がって、この場合には、イグニッションスイッチをＯＦ
Ｆにするまでは、Ｏ₂センサ１４の劣化判定を再度実施
することなくサブルーチンを終了することになる。一
方、ステップＳ６０の判定がＹesになることなく、ステ
ップＳ５８の判定がＹesになった場合、すなわち、Ｏ₂
センサ１４の出力電圧ＶO が診断基準値ＶTHを超えない
まま、第２タイマＴ2 の値が所定値Ｔ2Aを超えた場合、
ＥＣＵ４０は、Ｏ₂センサ１４が劣化していると診断
し、ステップＳ６４で、図７の劣化時処理サブルーチン
を実行する。

【００３２】劣化時処理サブルーチンでは、先ず、ステ
ップＳ９２において、警告灯４１を点灯させ、運転者に
Ｏ₂センサ１４の劣化を知らせて修理を促す。そして、
ステップＳ９４において、ＥＣＵ４０はＯ₂センサ１４
の劣化に対応する故障コードをＲＡＭに記憶する。これ
により、修理をする際には、この故障コードを読みだす
ことで容易に故障内容を知ることができ、Ｏ₂センサ１
４の交換等の対応を迅速に行うことができる。

【００３３】正常時処理サブルーチンあるいは劣化時処
理サブルーチンを終えると、ＥＣＵ４０は、ステップＳ
６６で空燃比Ａ／Ｆの強制加振を中止する。次に、ＥＣ
Ｕ４０は、ステップＳ６８で本診断開始フラグＦchekと
加振開始フラグＦvib とを共に０にリセットして本診断
サブルーチンを終了し、Ｏ₂センサ劣化診断サブルーチ
ンのスタートに戻って劣化診断を再び開始する。

【００３４】このように、本実施例では、空燃比の強制
変動を伴う本診断に先立ち、空燃比フィードバック制御
中に予備診断を行うようにしたため、Ｏ₂センサが劣化
していない場合には、強制変動が行われることが殆どな
くなり、有害排出ガス成分の増加やドライバビリティの
悪化を防止することが可能となった。以上で具体的実施
例の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施例に限る
ものではない。すなわち、上記実施例では、予備診断で
Ｏ₂センサの反転回数を計測するようにしたが、反転周
波数や振幅を計測するようにしてもよい。また、上記実
施例では、本診断で所定時間内にＯ₂センサの出力電圧
が閾値に達するか否かを判定するようにしたが、出力電
圧の振幅を所定の閾値と比較するようにしてもよい。ま
た、上記実施例では、空燃比センサを電圧出力型のＯ₂
センサとしたが、リニア空燃比センサのように電流出力
型のものであってもよい。また、空燃比の強制変動とし
ては、上記実施例の如く加振すること以外に、リッチと
リーンとの切換えを一度のみ行う等、種々の方法が採り
える。更に、制御の具体的な手順を始め、各閾値等の具
体的な値については、本発明の主旨を逸脱しない範囲で
変更することが可能である。

【００３５】

【発明の効果】本発明の請求項１の劣化診断装置によれ
ば、車両用内燃機関に供給される混合気の空燃比を検出
する空燃比センサと、この空燃比センサの検出信号に基
づき、所定の目標空燃比に近づくように前記混合気の空
燃比をフィードバック制御する空燃比制御手段と、この
空燃比制御手段が空燃比フィードバック制御を行ってい
るときに、前記空燃比センサの検出信号に基づき、当該
空燃比センサの検出能力を判定する検出能力判定手段
と、この検出能力判定手段により前記空燃比センサの検
出能力が低下していると判定されると、前記空燃比制御
手段に優先して前記混合気の空燃比を強制変動させる強
制変動手段と、この強制変動手段により前記強制変動を
行ったときの前記空燃比センサの検出信号に基づき、当
該空燃比センサの劣化を判定する劣化判定手段とを備え
るようにしたため、空燃比フィードバック制御が実行さ
れているときの空燃比センサの検出信号により、その検
出能力が低下していないと検出能力判定手段が判定した
ときには、本診断を行うことなく、空燃比センサを正常
と診断することになり、強制変動による有害排出ガス成
分の増加やドライバビリティの悪化が防止される。

【００３６】また、請求項２の劣化診断装置によれば、
請求項１記載の劣化診断装置において、前記検出能力判
定手段は、前記空燃比制御手段により空燃比フィードバ
ック制御が行われているときの前記空燃比センサの検出
信号に基づき、当該空燃比センサの応答性を示す第１応
答性情報量を計測する第１計測手段を備え、この第１計
測手段により計測された第１応答性情報量を所定の第１
基準値と比較することにより、前記空燃比センサの応答
性が前記第１基準値に対応する応答性より低下したか否
かを判定することにより前記空燃比センサの検出能力の
低下を判定するようにしたため、空燃比センサの検出能
力の低下を定量的かつ正確に行うことが可能となり、本
診断を行う頻度が少なくなる。

【００３７】また、請求項３の劣化診断装置によれば、
請求項１または２記載の劣化診断装置において、前記劣
化判定手段は、前記強制変動手段により前記空燃比を強
制変動させたときの前記空燃比センサの検出信号に基づ
き、前記空燃比センサの応答性を示す第２応答性情報量
を計測する第２計測手段を備え、この第２計測手段によ
り計測された第２応答性情報量を所定の第２基準値と比
較することにより、前記空燃比センサの応答性が前記第
２基準値に対応する応答性より低下したか否かを判定す
ることにより前記空燃比センサの劣化を判定するように
したため、空燃比センサの劣化を高精度に判定すること
が可能となる。

【００３８】また、請求項４の劣化診断装置によれば、
請求項３記載の劣化診断装置において、前記第２基準値
は、前記第１基準値に対応する応答性よりも悪い応答性
に対応した値であるとしたため、実際に劣化している空
燃比センサを予備診断で正常と判定することがなくな
る。また、請求項２記載の劣化診断装置の好ましい態様
として、前記第１応答性情報量は、前記空燃比センサの
出力信号の所定時間あたりの反転回数であるのがよく、
これにより、検出能力の判定精度が高まり、本診断を行
う頻度が少なくなる。

【００３９】また、請求項２記載の劣化診断装置の他の
好ましい態様として、前記第１応答性情報量は、前記空
燃比センサの出力信号の振幅とするのがよく、これによ
り、検出能力の判定精度が高まり、本診断を行う頻度が
少なくなる。また、請求項２記載の劣化診断装置のさら
に好ましい態様として、前記第１応答性情報量は、前記
空燃比センサの出力信号の反転周波数とするのがよく、
これにより、検出能力の判定精度が高まり、本診断を行
う頻度が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る劣化診断装置を備えた内燃機関の
概略構成図である。

【図２】Ｏ₂センサ劣化診断サブルーチンの手順を示す
フローチャートである。

【図３】本診断サブルーチンの手順を示すフローチャー
トである。

【図４】本診断サブルーチンの手順を示すフローチャー
トである。

【図５】本診断サブルーチンの手順を示すフローチャー
トである。

【図６】正常時処理サブルーチンの手順を示すフローチ
ャートである。

【図７】劣化時処理サブルーチンの手順を示すフローチ
ャートである。

【図８】強制加振時の空燃比とＯ₂センサの出力電圧と
の関係を示すグラフである。

【図９】空燃比フィードバック制御時のＯ₂センサの出
力電圧を示すグラフである。

【符号の説明】１エンジン１２排気管１３三元触媒１４Ｏ₂センサ４０ＥＣＵ４１警告灯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/22 ３０５Ｆ０２Ｄ 41/22 ３０５ＫＧ０１Ｎ 27/409 Ｇ０１Ｎ 27/58 Ｂ (72)発明者野村俊郎東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者金尾英嗣東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (56)参考文献特開平６−34597（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 27/26 391 F02B 77/08 F02D 35/00 368 F02D 41/14 310 F02D 41/22 305 G01N 27/409

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両用内燃機関に供給される混合気の空
燃比を検出する空燃比センサと、この空燃比センサの検出信号に基づき、所定の目標空燃
比に近づくように前記混合気の空燃比をフィードバック
制御する空燃比制御手段と、この空燃比制御手段が空燃比フィードバック制御を行っ
ているときに、前記空燃比センサの検出信号に基づき、
当該空燃比センサの検出能力を判定する検出能力判定手
段と、この検出能力判定手段により前記空燃比センサの検出能
力が低下していると判定されると、前記空燃比制御手段
に優先して前記混合気の空燃比を強制変動させる強制変
動手段と、この強制変動手段により前記強制変動を行ったときの前
記空燃比センサの検出信号に基づき、当該空燃比センサ
の劣化を判定する劣化判定手段とを備えたことを特徴と
する空燃比センサの劣化診断装置。
【請求項２】前記検出能力判定手段は、前記空燃比制御手段により空燃比フィードバック制御が
行われているときの前記空燃比センサの検出信号に基づ
き、当該空燃比センサの応答性を示す第１応答性情報量
を計測する第１計測手段を備え、この第１計測手段により計測された第１応答性情報量を
所定の第１基準値と比較することにより、前記空燃比セ
ンサの応答性が前記第１基準値に対応する応答性より低
下したか否かを判定することにより前記空燃比センサの
検出能力の低下を判定することを特徴とする、請求項１
記載の空燃比センサの劣化診断装置。
【請求項３】前記劣化判定手段は、前記強制変動手段により前記空燃比を強制変動させたと
きの前記空燃比センサの検出信号に基づき、前記空燃比
センサの応答性を示す第２応答性情報量を計測する第２
計測手段を備え、この第２計測手段により計測された第２応答性情報量を
所定の第２基準値と比較することにより、前記空燃比セ
ンサの応答性が前記第２基準値に対応する応答性より低
下したか否かを判定することにより前記空燃比センサの
劣化を判定することを特徴とする、請求項１または２記
載の空燃比センサの劣化診断装置。
【請求項４】前記第２基準値は、前記第１基準値に対
応する応答性よりも悪い応答性に対応した値であること
を特徴とする、請求項３記載の空燃比センサの劣化診断
装置。