JPS62119450A - 排気濃度検出器の特性判定方法 - 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） 本発明は内燃エンジンの排気系に配されて排気中の成分
濃度を検出する排気濃度検出器の特性判定方法に関する
。

（従来技術及びその問題点） 従来、内燃エンジンへの燃料供給量を、例えばエンジン
回転数および吸気管内絶対圧に応じた基準値に、エンジ
ンの排気系に配された排気濃度検出器（以下「０２セン
サ」と云う）により検出された排気中の酸素濃度を含む
パラメータに応じた補正値により補正することにより設
定し、エンジンに供給される混合気の空燃比をエンジン
の排気系に配された三元触媒の最大変換効率が得られる
理論混合比になるように制御する空燃比フィードバック
制御装置が一般に使用されている（特開昭箱５７−１３
７６３３号）。

かかる装置に使用されている０２センサは酸化ジルコニ
ウム等をセンサ素子として用い、その酸化ジルコニウム
等の゛内部を透過する酸素イオンの量が大気中の酸素分
圧と排気ガス中の酸素分圧の差によって変化するのを利
用してこの変化に応じた０２センサの出力電圧の変化に
より排気ガス中の酸素濃度を検出するものである。

上述した空燃比フィードハック制御装置において使用さ
れる０２センサが不良品である場合エンジンに供給され
る混合気の空燃比は異常値を示し適正なエンジン制御が
不可能となる。

このため、従来は、主に０２センサの出力電圧値が正常
動作時に執り得る最大値及び最小値により規定される範
囲を外れたとき０２センサが不良であると判定する方法
や０２センサの出力電圧レベルが所定の基準値を基準と
してリッチ側からり−ン側に又はその逆に変化する所謂
０２センサの反転が所定時間以上に亘り生じないとき０
２センサが不良であると判定する方法により０２センサ
の良否を判別していた。

しかしながら、前者の方法では、ｏ２センサの出力電圧
レベルが上記最大値及び最小値間の範囲内に留まる場合
である限り０２センサが出力電圧がリッチ側又はリーン
側のいずれか一方に偏るような出力特性をもつようなと
きでも該０２センサは不良と判定されることがなく、か
かる特性の０２センサを使用すると、混合気の空燃比が
リーン側又はリッチ側にずれてしまう。同様に、後者の
方法においても、０２センサの出力反転が前記所定時間
内に生じる限り、上述のようなリッチ側又はリーン側に
偏る出力特性の０２センサの不良を判定することができ
ない。

従来一般に、上述の方法により良品と判定された０２セ
ンサを、車輌の量産ラインにおいてエンジンの排気系に
組込んだ後完成車を実際に運転して所謂１０モードテス
ト法により排気ガス中の有害成分量の測定を行っている
が、このテストの結果上述のように一旦良品と判定され
た０２センサを使用したエンジンが排気ガス中の所要の
ＨＣ規制値又はＮＯｘ規制値の要件を満たさないと判定
されることがしばしばあり、かかる場合０２センサを交
換する必要があり、多大な時間と労力を要していた。

（発明の目的） 本発明は上述した不具合を解消するためになされたもの
で、本発明の目的は０２センサの特性の判定を誤診なく
正確に行うことができる排気濃度検出器の特性判定方法
を提供することにある。

（発明の概要） 上述の目的を達成するめに、本発明に依れば、内燃エン
ジンの排気系に配された排気濃度検出器に供給される排
気成分の実際の濃度が所定の成分濃度よりも低い値から
高い値に変化した時点から前記排気濃度検出器によって
該変化が検知されるまでの第１の時間と、前記実際の濃
度が前記所定の成分濃度よりも高い値から低い値に変化
した時点から前記排気濃度検出器によって該変化が検知
されるまでの第２の時間との比を求め、斯く求めた第１
の時間と第２の時間との比によって前記排気濃度検出器
が良品であるか否かを判定する排気濃度検出器の特性判
定方法が提供される。

（発明の実施例） 以下本発明の０２センサの特性判定方法について図面を
参照しながら説明する。

第１図は０２センサを使用した内燃エンジンの燃料供給
制御装置の一例を示す構成図であり、符号１は例えば４
気筒の内燃エンジンを示し、エンジン１には吸気管２が
接続されている。吸気管２の途中にはスロットルボディ
３が設けられ、内部にスロットル弁３′が設けられてい
る。スロットル弁３°にはスロットル弁開度（θＴＨ）
センサ４が連結されてスロットル弁３“の弁開度を電気
的信号に変換し電子コントローユニット（以下ｒＥｃＵ
Ｊと云う）５に送るようにされている。

吸気管２のエンジン１及びスロットルボディ３間には各
気筒毎に、各気筒の吸気弁（図示せず）の少し上流に夫
々燃料噴射弁６が設けられている。

燃料噴射弁６は図示しない燃料ポンプに接続されている
と共にＥＣＵ３に電気的に接続されており、ＥＣＵ３か
らの信号によって燃料噴射弁６の開弁時間が制御される
。

一方、前記スロットルボディ３のスロットル弁３°の下
流には管７を介して絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が設けら
れており、この絶対圧センサ８によって電気的信号に変
換された絶対圧信号は前記ＥＣＵ３に送られる。

エンジン１本体にはエンジン冷却水温センサ（以下ｒＴ
ｗセンサ」と云う）９が設けられ、Ｔｗセンサ９はサー
ミスタ等からなり、冷却水が充満したエンジン気筒周壁
内に挿着されて、その検出水温信号をＥＣＵ３に供給す
る。エンジン回転数センサ（以下ｒＮｅセンサ」と云う
）１０がエンジンの図示しないカム軸周囲又はクランク
軸周囲に取り付けられており、Ｎｅセンサ１０はエンジ
ンのクランク軸１８０°回転毎に所定のクランク角度位
置で、即ち、各気筒の吸気行程開始時の上死点（ＴＤＣ
）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置でクラ
ンク角度位置信号（以下これをｒＴＤＣ信号」と云う）
を出力するものであり、このＴＤＣ信号はＥＣＵ３に送
られる。

エンジン１の排気管１１には三元触媒１２が配置され排
気ガス中のＨＣ，Ｇｏ、ＮＯｘ成分の浄化作用が行われ
る。この三元触媒１２の上流側にはｏ２センサ（排気濃
度検出器）１３が排気管１１に挿着されている。０２セ
ンサ１３の検出値ＶＯ２は、排気中の酸素濃度が低いと
きには大きな値、該酸素濃度が高いときには小さな値と
なり、該検出値Ｖｏ２と詳細は後述する基準値Ｖｒｅｆ
　　（第３図）との偏差信号はＥＣＵ３に送られる。

更に、ＥＣＵ３には例えば大気圧センサ等の他のパラメ
ータセンサ１４が接続されており、他のパラメータセン
サ１４はその検出値信号をＥＣＵ３に供給する。

ＥＣＵ３は各種センサからの入力信号波形を成形し、電
圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジ
タル信号値に変換する等の機能を有する入力回路５ａ、
中央演算処理回路（以下ｒＣＰＵＪと云う”）５ｂ、Ｃ
ＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム及び演算結果
等を記憶する記憶手段５ｃ、及び前記燃料噴射弁６に駆
動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成される。

ＣＰＵ５　ｂは前記ＴＤＣ信号が入力する毎に入力回路
５ａを介して供給された前述の各種センサからのエンジ
ンパラメータ信号に基づいて、次式で与えられる燃料噴
射弁６の燃料噴射時間ＴｏｕＴを算出する。

Ｔｏｕｖ＝Ｔｉ　ｘＫｏ２　ＸＫ１　　＋に２　・・・
（１）ここに、Ｔｉは燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間
を示しこの基本噴射時間は例えば吸気管内絶対圧ＰＢＡ
とエンジン回転数Ｎｅとに基づいて記憶手段５Ｃから読
み出される。Ｋｏ２は後述する０２フイードバツク補正
係数である。Ｋ１及びに２は夫々各種エンジンパラメー
タ信号に応じて演算される補正係数及び補正変数であり
、エンジン運転状態に応じて燃費特性、排気ガス特性等
の最適化が図られるような所要値に設定される。

上述の０２フイードバツク補正係数ＫＯ２は、エンジン
の空燃比フィードバック領域において第１図の０２セン
サ１３の出力に応じて値が設定され、上記基本噴射時間
Ｔｉに乗算されて、これを補正するものであり、この結
果得られる噴射時間Ｔｏｕｖはエンジン１に供給される
混合気の空燃比が三元触媒１２の変換効率が最大となる
理論混合比（例えは１４．７）に制御される。具体的に
は、ＣＰＵ５　ｂ内で０２センサ１３の酸素濃度を表わ
す出力値（電圧値）が所定の基準値（例゛えば０．５９
ボルト）と比較され、該出力値が該所定の基準値に関し
てリッチ側からリーン側又はその逆に変化したときその
変化毎に補正係数Ｋｏ２に第１の補正値Ｐｉが加減され
（Ｐ項制御）、０２センサ１３の出力値が前記所定の基
準値に関してリーン側又はリッチ側に留まる限りは所定
時間経過毎、例えばＴＤＣ信号が所定パルス数発生する
度毎に補正係数ＫＯ２に第２の補正値Δｋが加減される
（１項制御）。

第２図は上述した様に内燃エンジンの燃料供給制御装置
等に使用される０２センサについて本発明の特性判定方
法を実施する応答比（Ｋ）測定装置のブロック図である
。測定に供される０２センサ１３は、それが適用される
内燃エンジン１の排気系に取り付けられる。混合気供給
テスト装置１５は、エンジン１に供給される混合気の空
燃比をリッチ側の所定値（例えば１３．１）からリーン
側の所定値（例えば１６．１）に、又はリーン側の所定
値からリッチ側の所定値に一定時間（例えば２ｓｅｃ）
経過毎に強制的に切換えるものである。０２センサ１３
の出力側には応答比（Ｋ）測定装置１６が接続され、０
２センサ１３の応答比Ｋを測定する。

第３図に示すように、この応答比には、例えば、前記混
合気供給テスト装置１５がエンジンに供給される混合気
の空燃比をリッチ側の所定値がらリーン側の所定値に強
制的に変化させた時点（第３図、１１）から０２センサ
１３の出力により該空燃比のリーン側への変化が検知さ
れる時点、即ち該センサ１３の出力電圧Ｖｏ２が低下し
て所定の基準値Ｖｒｅｆ　　（例えば０．５９ボルト）
となる時点（Ｌ２）までの経過時間ＴＲＬと、前記混合
気供給テスト装置１５が前記空燃比をリーン側の所定値
からリッチ側の所定値に強制的に変化させた時点（ｔ３
）から０２センサ１３の出力により該空燃比のリッチ側
への変化が検知される時点、即ち該センサ１３の出力電
圧Ｖｏ２が上昇して前記基準値Ｖｒｅｆとなる時点（ｔ
４）までの経過時間ＴＬＲとの比ＴＬ　Ｒ／ＴＲＬであ
り、この応答比にはその値が１より大きいときｏ２セン
サ１３が混合気の空燃比をリーン側と判定する時間の方
が長くなることを、反対に１より小さいとき該センサ１
３が空燃比をリッチ側と判定する時間の方が長くなるこ
を夫々表わす。従って、この応答比Ｋが所定範囲（ＫＬ
〜ＫＨ）内にあれば、当該ｏ２センサが良品であると判
定され、該範囲外にあれば不良品であると判定される。

第４図は応答比にの前記所定範囲の設定方法を説明する
図である。空燃比フィードバック制御方法において０２
センサの応答比Ｋが１より大きい場合、理論混合比の混
合気をエンジンに供給すると混合気はリーンと判定され
て空燃比はリッチ側に制御され、一方、応答比Ｋが１よ
り小さい場合は反対にリーン側に制御される。

一般に知られている如く、混合気がリッチなときは排気
ガス中のＣｏ、ＨＣが多くなる一方、混合気がリーンな
ときはＮＯｘが多（なるので、０２センサの良否を判別
する上述の応答比にの所定範囲は上限値が排気ガス規制
において定められるｃｏ。

ＨＣの規制目標値（最大許容値）　　（ｇ／ｋｍ）に対
応する値ＫＨ（第４図（ａ））に、同様に下限値がＮＯ
ｘの規制目標値（最大目標値）　　（ｇ／ｋｍ）に対応
する値ＫＬ　（第４図（ｂ））に夫々設定される。従っ
て、応答比Ｋが上限値ＫＨを土建る０２センサを使用す
ると、理論混合気をエンジンエに供給しても前述したフ
ィードバック制御作用により第４図（ａ）に示す斜線領
域ＡでＣｏ、ＨＣの排出量が規制目標値を超えて増加し
、同様に下限値ＫＬを上進る０２センサを使用すると同
図（ｂ）に示す斜線領域ＢでＮＯｘの排出量が規制目標
値を超えて増加する。

従って、応答比ＫがＣｏ、ＨＣ及びＮＯｘの総ての規制
目標値を満足する範囲ＫＬ−ＫＨ内にある０２センサが
良品とされる。

尚、第４図（ａｌ　（ｂｌにおける曲線Ｉ、　　ＩＩは
に値の変化に伴うＣｏ、ＨＣ及びＮＯｘの排出量の変化
を示す。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の排気濃度検出器の特性判
定方法に依れば、内燃エンジンの排気系に配された排気
濃度検出器に供給される排気成分の実際の濃度が所定の
成分濃度よりも低い値から高い値に変化した時点から前
記排気濃度検出器によって該変化が検知されるまでの第
１の時間と、前記実際の濃度が前記所定の成分濃度より
も高い値から低い値に変化した時点から前記排気濃度検
出器によって該変化が検知されるまでの第２の時間との
比を求め、斯く求めた第１の時間と第２の時間との比に
よって前記排気濃度検出器が良品であるか否かを判定す
るようにしたので、０２センサの特性の判定を誤診なく
正確に行うことができ、完成車に組込んだ後に不良０２
センサの交換を行うことがほとんどなくなり、時間、労
力の大幅な節約が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はｏ２センサの使用例としての燃料供給制御装置
の全体構成図、第２図は本発明方法を実施するための応
答比測定装置を示すブロック図、第３図はエンジンに供
給される混合気の空燃比の変化と０２センサの出力電圧
の変化との関係を示すタイミングチャート、第４図は排
気ガス成分排出量と応答比にとの関係を示すグラフであ
る。 １・・・内燃エンジン、１２・・・三元触媒、１３・・
・０２センサ、１５・・・混合気供給テスト装置、１６
・・・応答比（Ｋ）測定装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内燃エンジンの排気系に配された排気濃度検出器に
   供給される排気成分の実際の濃度が所定の成分濃度より
   も低い値から高い値に変化した時点から前記排気濃度検
   出器によって該変化が検知されるまでの第１の時間と、
   前記実際の濃度が前記所定の成分濃度よりも高い値から
   低い値に変化した時点から前記排気濃度検出器によって
   該変化が検知されるまでの第２の時間との比を求め、斯
   く求めた第１の時間と第２の時間との比によって前記排
   気濃度検出器が良品であるか否かを判定する排気濃度検
   出器の特性判定方法。