JPH065052B2 - 空燃比制御系の故障診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空燃比制御系の故障診断装置に関する。

〔従来の技術〕

機関シリンダ内に供給される混合気を理論空燃比に維持
するための空燃比制御装置を備えた内燃機関において空
燃比制御装置が故障すると混合気は稀薄になるか又は過
濃となる。この場合混合気がかなり稀薄になれば機関出
力が低下するので運転者は何らかの異常を生じているこ
とに気付くが、混合気が多少稀薄になったり、過濃にな
った場合には運転者は異常を生じていることに気付かな
いためにそのまま機関の運転が続行され、その結果多量
のＣＯ，ＨＣ或いはＮＯ_ｘが排出されるという問題を生
じる。このような問題点を解決するためにフィードバッ
ク制御信号に基いて混合気が稀薄になっているか、或い
は過濃となっているかを判断し、それによって空燃比制
御装置が故障しているか否かを判断するようにした故障
診断装置が本出願人により既に提案されている（特開昭
63−100255号参照）。

ところが気化器付き内燃機関において気化器温度が上昇
するといわゆるパーコレーションが発生し、燃料が吸気
通路内に吐出するために混合気が過濃となる。従ってこ
のとき故障診断をすると空燃比制御装置が故障していな
いにもかかわらずに空燃比制御装置が故障していると判
断され、斯くして誤診をするという問題を生ずる。

このような問題を解決するために気化器温度に関連して
変化する機関温度を検出して機関温度が高い間は故障診
断を禁止するようにした故障診断装置が本出願人により
既に提案されている（特開昭63−259146号参照）。この
故障診断装置では機関温度が低下すればそれに伴なって
気化器温度も低下するものと考え、このように考えた場
合に気化器がパーコレーションを発生しなくなると考え
られる機関温度以下まで機関温度が低下したときに故障
診断を開始させるようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら気化器は機関本体のように冷却水によって
強力に冷却されることはなく、気化器周りを流れる車両
の走行風によって冷却されるだけなので気化器温度が一
旦高温になると機関温度が低下しても気化器温度はただ
ちに低下しない。即ち、実際には機関温度が低下しても
必ずしもそれに伴なって気化器温度が低下しない。従っ
て機関温度が低下しても依然として気化器がパーコレー
ションを発生している場合があり、このような場合に故
障診断を行なうと誤診をす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に本発明によれば第１図の発
明の構成図に示されるように機関排気通路内に配置され
た酸素濃度検出器の出力信号に基いて空燃比をフィード
バック制御する空燃比制御装置を具備した気化器付き内
燃機関において、機関温度を検出する温度検出手段と、
フィードバック制御信号に基いて空燃比制御装置が故障
しているか否かを判別する故障判別手段と、温度検出手
段の出力信号に基いて機関温度が予め定められた設定温
度以上になった後に機関が継続して運転されているか否
かを判別する継続運転判別手段と、継続運転判別手段の
判別結果に基いて機関温度が設定温度以上になった後に
機関が継続して運転されている間は故障判別手段による
故障判別を禁止する故障判別禁止手段を具備している。

〔実施例〕

第２図を参照すると、１は機関本体、２は吸気マニホル
ド、３は可変ベンチュリ型気化器、４は排気マニホルド
をそれぞれ示す。可変ベンチュリ型気化器３は吸気通路
５と、サクションピストン６と、吸気通路５内に開口す
る燃料通路７と、スロットル弁８とを具備し、サクショ
ンピストン６に取付けられたニードル９によって燃料通
路７から吸気通路５内に供給される燃料量が制御され
る。燃料通路７にはエアブリード通路１０が接続され、
このエアブリード通路１０内にエアブリード制御弁１１
が配置される。このエアブリード制御弁１１は電子制御
ユニット３０から出力されると制御電流に基いて制御さ
れる。エアブリード制御弁１１に供給される制御電流が
増大するとエアブリード通路１０から燃料通路７内に供
給されるエアブリード量が増大し、斯くして機関シリン
ダ内に供給される混合気は薄くなる。一方、エアブリー
ド制御弁１１に供給される制御電流が低下するとエアブ
リード通路１０から燃料通路７内に供給されるエアブリ
ード量が減少し、斯くして機関シリンダ内に供給される
混合気が濃くなる。

電子制御ユニット３０はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス３１によって相互に接続されたＲＯＭ
（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランドムアクセ
スメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、
入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。スロ
ットル弁８にはスロットル開度に比例した出力電圧を発
生するスロットルセンサ１２が取付けられ、このスロッ
トルセンサ１２の出力電圧はＡＤ変換器３７を介して入
力ポート３５に入力される。排気マニホルド４にはＯ_２
センサ１３が取付けられ、このＯ_２センサ１３の出力信
号はＡＤ変換器３８を介して入力ポート３５に入力され
る。また、吸気マニホルド２には吸気マニホルド２内の
負圧に比例した出力電圧を発生する負圧センサ１４が取
付けられ、この負圧センサ１４の出力電圧はＡＤ変換器
３９を介して入力ポート３５に入力される。また、起案
本１には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水
温センサ１５が取付けられ、この水温センサ１５の出力
電圧はＡＤ変換器４０を介して入力ポート３５に入力さ
れる。更に入力ポート３５には機関回転数に比例した出
力パルスを発生する回転数センサ２０、およびスタータ
モータを作動せしめるためのスタータスイッチ２１が接
続される。出力ポート３６は一方では駆動回路４１を介
してエアブリード制御弁１１に接続され、他方では駆動
回路４２を介して警告ランプ２２に接続される。

第４図はＯ_２センサ１３の出力電圧Ｖの変化を示す。Ｏ
_２センサ１３は混合気が過濃なとき、即ちリッチのとき
0.9ボルト程度の出力電圧を発生し、混合気が稀薄のと
き、即ちリーンのとき0.1ボルト程度の出力電圧を発生
する。Ｏ_２センサ13の出力電圧ＶはＣＰＵ３４におい0.
45ボルト程度の基準電圧Ｖｒと比較され、Ｏ_２センサ１
３の出力電圧ＶがＶｒよりも高ければリッチであると判
断され、Ｖｒよりも高ければリーンであると判断され
る。

第３図はこのリーン，リッチの判断に基いて行なわれる
エアブリード制御弁１１の制御電流Ｉの計算ルーチンを
示している。

第３図を参照すると、まず始めにステップ５０において
リーンか否かが判別される。リーンである場合にはステ
ップ５１に進んで前回の処理サイクルから今回の処理サ
イクルの間にリッチからリーンに反転したか否かが判別
される。反転していればステップ５２に進んでＩからス
キップ値Ａが減算され、ステップ５３に進む。反転して
いなければステップ５４に進んでＩから積分値Ｋ（Ｋ
《Ａ）が減算され、ステップ５３に進む。一方、ステッ
プ５０においてリッチであると判別されたときはステッ
プ５５に進んで前回の処理サイクルから今回の処理サイ
クルの間にリーンからリッチに反転したか否かが判別さ
れる。反転していればステップ５６に進んでＩにスキッ
プ値Ａが加算され、ステップ５３に進む。反転していな
ければステップ５７に進んでＩに積分値Ｋが加算され、
ステップ５３に進む。ステップ５３ではＩが出力ポート
３６に出力される。

従ってＩは第４図に示されるようにリッチからリーンに
反転したときには急激にスキップ値Ａだけ減少した後に
徐々に減少し、リーンからリッチに反転したときには急
激にスキップ値Ａだけ増大した後に徐々に増大する。と
ころで第３図の各ステップ52，54，56，57において計算
されるＩ、およびステップ５３において出力ポート３６
に出力されるＩはパルスのデューティー比を表わしてお
り、一定の周期毎に発生しかつこのデューティー比に従
ってパルス巾の変化する連続パルスがエアブリード制御
弁１１に供給される。エアブリード制御弁１１はこの連
続パルスの平均電流に応じた開度に制御され、従ってＩ
をエアブリード制御弁１１の制御電流と称している。空
燃比を制御可能な制御電流Ｉは第４図の最小値ＭＩＮと
最大値ＭＡＸの間であり、フィードバック制御時には通
常制御電流ＩはＭＩＮとＭＡＸとの中間で上下動する。
しかしながら何らかの原因によって混合気が過濃になり
続けた場合にはＩがＡＭＸに達し、何らかの原因によっ
て混合気が過薄になり続けた場合にはＩがＭＩＮに達す
る。従ってＩがＭＡＸとなったか、或いはＭＩＮとなっ
たかによって空燃比制御装置の異常を判断することがで
きる。

次に第５図および第６図を参照しつつ本発明による故障
診断方法について説明する。なお、第５図および第６図
に示すルーチンは一定時間毎の割込みによって行なわれ
る。

第５図および第６図を参照すると、まず始めにステップ
６０においてスタータスイッチ２１がオンとなっている
か否かが判別され、オンとなっているときにはステップ
６１に進んでフラグをリセットした後にステップ６２に
進む。このフラグは後述するように機関冷却水温が予め
定められた温度よりも高いときにセットされる。一方、
スタータスイッチ２１がオフにされるとステップ６３に
進んでフラグがセットされているか否かが判別される。
スタータスイッチ２１がオンからオフになったときはフ
ラグはリセットされているのでステップ６４に進む。ス
テップ６４では前回の処理サイクルから今回の処理サイ
クルの間にスタータスイッチ２１がオンからオフに切替
えられたか否かが判別される。オンからオフに切替えら
れたときにはステップ６５に進んでタイマがセットされ
た後にステップ６２に進み、オンからオフに切換えられ
なかったときにはステップ６６に進む。ステップ６６で
はタイマがセットされてから一定時間経過したか否かが
判別される。一定時間経過していないとき、即ち機関始
動後一定期間が経過していなければステップ６２に進
み、機関始動後一定期間を経過していればステップ６７
に進む。ステップ６２では水温センサ１５の出力信号か
ら冷却水温Ｔが予め定められた設定温度、例えば７０℃
よりも高いか否かが判別される。Ｔ＞７０℃であればス
テップ６８においてフラグをセットした後処理サイクル
を完了する。ひとたびフラグがセットされるとこのフラ
グは機関が継続して運転されている限りセットされたま
ま保持される。ところでフラグがセットされると処理ル
ーチンはステップ６３を経てただちに完了するのでひと
たびフラグがセットされればその後期間が継続して運転
されている間、故障診断は行なわれない。即ち、機関始
動時に機関冷却水温Ｔが７０℃よりも高いときは気化器
３の温度もかなり高くなっており、従ってこのときには
パーコレーションが発生している可能性がある。更に、
機関冷却水温Ｔがその後低下しても気化器３の温度は必
ずしもそれに伴なって低下せず、斯くして機関冷却水温
Ｔが７０℃以下になってもパーコレーションが発生して
いる可能性がある。従って機関始動時に機関冷却水温Ｔ
が７０℃以上になったときにはバーコレーションの発生
による誤診を防止するためにその後の故障診断を禁止す
るようにしている。ステップ６２においてＴ７０℃と
判断されたときはフラグをセットすることなくステップ
６９に進む。

一方、ステップ６６において機関始動後一定時間経過し
たと判断されたときはステップ６７に進み、冷却水温Ｔ
が予め定められた設定温度、例えば９５℃よりも高いか
否かが判別される。Ｔ＞９５℃であればステップ７０に
進んでフラグがセットされ、斯くしてその後機関が継続
して運転されている限り、故障診断が禁止される。即
ち、機関が始動されて一定時間経過した後に機関冷却水
温Ｔが９５℃よりも高いときは気化器３の温度もかなり
高くなっており、従ってこのときにはパーコレーション
が発生している可能性がある。更に、機関冷却水温Ｔが
その後低下しても気化器３の温度は必ずしもそれに伴な
って低下せず、斯くして機関冷却水温Ｔが９５℃以下に
なってもパーコレーションが発生している可能性があ
る。従って機関が始動されて一定時間経過した後に機関
冷却水温Ｔが９５℃以上になったときにはパーコレーシ
ョンの発生による誤診を防止するためにその後の故障診
断を禁止するようにしている。なお、機関始動後一定機
関経過した後にパーコレーションが発生すると考えられ
る冷却水温９５℃が始動直後にパーコレーションが発生
すると考えられる冷却水温７０℃よりも高いのは機関始
動後一定期間経過して車両が運転されると気化器３が走
行風によって冷却され、気化器３の温度が低下するから
である。

ステップ６７においてＴ９５℃と判別されたときはス
テップ６９に進む。従ってステップ６９に進むのは機関
始動後一定機関を経過する前であって冷却水温Ｔが７０
℃よりも高くならなかったとき、および機関始動後一定
時間を経過した後であって冷却水温が９５℃よりも高く
ならなかったときである。

ステップ69，71，72，73は故障診断すべき運転状態であ
るか否かを判断しており、ステップ74，75において診断
して故障である場合にはステップ７６において警告ラン
プ２２が点灯される。即ち、ステップ６９では冷却水温
Ｔが６０℃以下であるかないかが判断される。Ｔ＜６０
℃の場合には処理サイクルを完了し、従ってこの場合に
は故障診断は行なわれない。Ｔ＜６０℃の場合にはチョ
ーク作用によって混合気が過濃となっている場合があ
り、従って誤診を避けるために故障診断を行なわないよ
うにしている。従って機関始動後一定期間経過していな
いときには６０℃＜Ｔ７０℃の場合のみ故障診断が行
なわれ、ひとたびＴ＜７０℃になると故障診断は行なわ
れない。一方、機関始動後一定期間経過したときには６
０℃＜Ｔ９５℃の場合のみ故障診断が行なわれ、ひと
たびＴ＞９５℃になると故障診断は行なわれない。

ステップ７１ではスロットルセンサ１２の出力信号から
スロットル開度θが１０゜以下であるか否かが判別さ
れ、ステップ７２では負圧センサ１４の出力信号から負
圧Ｐが−８０mmＨｇ＜Ｐ＜−350mmＨｇの範囲にあるか
否かが判別され、ステップ７３は回転数センサ２０の出
力信号から回転数Ｎが1500r.p.m＜Ｎ＜3000r.p.m６範囲
にあるか否かが判別される。これらのステップ71，72，
73からわかるようにエアブリード感度の小さい低級入空
気領域、および出力空燃比が要求される高速領域では誤
診を避けるために故障診断をしないようにしている。

ステップ７４では制御電流ＩがＭＩＮ＜Ｉ＜ＭＡＸの範
囲にあるか否かが判別される。次いでステップ７６では
ＩＭＩＮ或いはＩＭＡＸである状態が例えば１０秒
以上経過したか否かが判別され、１０秒以上経過したと
きには空燃比制御系が故障しているものとしてステップ
７６に進み、警告ランプ２２が点灯せしめられる。

〔発明の効果〕

機関温度が低下しても気化器においてパーコレーション
が発生する可能性のある運転状態のときには故障診断が
中止されるので故障診断の誤診を阻止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の構成図、第２図は内燃機関の全体図、第
３図は制御電流を計算するためのフローチャート、第４
図はＯ_２センサの出力信号と制御電流の変化を示す線
図、第５図および第６図は故障診断処理を実行するため
のフローチャートである。 ３…気化器、 ７…燃料通路、 １０…エアブリード通路、 １１…エアブリード制御弁、 １３…Ｏ_２センサ、 １５…水温センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関排気通路内に配置された酸素濃度検出
   器の出力信号に基いて空燃比をフィードバック制御する
   空燃比制御装置を具備した気化器付き内燃機関におい
   て、機関温度を検出する温度検出手段と、フィードバッ
   ク制御信号に基いて上記空燃比制御装置が故障している
   か否かを判断する故障判別手段と、該温度検出手段の出
   力信号に基いて機関温度が予め定められた設定温度以上
   になった後に機関が継続して運転されているか否かを判
   別する継続運転判別手段と、該継続運転判別手段の判別
   結果に基いて機関温度が上記設定温度以上になった後に
   機関が継続して運転されている間は該故障判別手段によ
   る故障判別を禁止する故障判別禁止手段を具備した空燃
   比制御系の故障診断装置。