O2传感器的故障诊断装置及方法 【技术领域】
本发明涉及诊断内燃机燃料供给反馈控制用O2传感器故障的O2传感器故障诊断装置及方法。
背景技术
如日本特开昭57-137633号公报所述，O2传感器用于内燃机空燃比反馈控制方法。另外，以前也曾提出过各种以O2传感器的输出电压检测传感器的损坏和信号线故障等O2传感器的故障诊断装置的方案。
但是，作为O2传感器的特点可以列举出：O2传感器直至活化为止不管空燃比A/F如何，传感器的输出电压小，与信号线的断线状态难以区别。作为故障诊断装置之一，以前如日本特开平5-203611号公报所述：提出在检测出非活化状态时强制化使燃料量增大，即使在该状态不活化仍被继续时，诊断为传感器故障的技术方案。但采用该技术，由于燃料量增大会使废气成份发生恶化，会由于燃料量而误诊断。
又，作为能正确地实施断线检测的诊断装置，建议有切换O2传感器通向ECU的输入电路输入阻抗，检测断线状态的技术方案，但该技术，在切换输入阻抗时，有必要在暂停反馈控制的状态下执行。因此，若频繁地实施，则势必会助长废气的恶化，所以一次实施断线检测之后，难以就作故障诊断，在实施断线检测后的行驶过程中，发生了断线时，不能尽早地警告驾驶者要作修理了。
【发明内容】
以往的O2传感器故障诊断装置如上所述难以正确区别不活化状态和断线状态，及难以解决断线检测的连续检测两者的对立，作为O2传感器的故障诊断装置尚留有改进地余地。
本发明为解决上述问题而作，其要解决的技术问题是获得能不使废气恶化、能连续进行断线检测的O2传感器故障诊断装置及方法。
本发明的O2传感器故障诊断装置，包括检测内燃机废气中氧气浓度的O2传感器、按照前述O2传感器的输出信号，对供给前述内燃机燃料量进行反馈控制的反馈控制装置、根据前述O2传感器的输出信号电压，判定前述O2传感器是活化状态还是非活化状态的状态判定装置、和在判定前述O2传感器为非活化状态的状态时，根据前述O2传感器的输出信号电压，对前述O2传感器的故障进行诊断的故障诊断装置。
另外，本发明涉及的O2传感器的故障诊断方法，包括根据检测出内燃机废气中氧气浓度的O2传感器输出信号电压，判定前述O2传感器是活化状态还是非活化状态的状态判定步骤、和在判定前述O2传感器为非活化状态时，根据前述O2传感器的输出信号电压，对前述O2传感器的故障进行诊断的故障诊断步骤。
【附图说明】
图1表示包括采用本发明实施形态的O2传感器故障诊断装置在内的燃料供给控制装置的整体构成图。
图2表示本发明实施形态中O2传感器故障诊断装置的构成图。
图3表示接受采用本发明实施形态的O2传感器输出信号的输入电路内输入阻抗切换的示意图。
图4表示采用本发明实施形态的O2传感器故障诊断动作的流程图。
具体实施形态
图1为表示包括采用本发明实施形态的O2传感器的故障诊断装置在内的燃料供给控制装置的整体构成图。如图1所示：在吸气管15上，空气过滤器10的下游侧配置着空气流量传感器(以下称AFS)13，该AFS13将与发动机1吸入的空气量对应占空比的脉冲向电子控制燃料喷射装置(以下称ECU)20输出。设置在发动机1曲轴上的曲轴角传感器17向ECU20输出与发动机1的旋转对应数量的脉冲。
ECU20将AFS13、水温传感器18、检测废气中的O2浓度的O2传感器19及曲轴角传感器17的输出信号作为输入，控制设置在发动机1的各气缸上的喷油咀14，再根据报警灯21的灯亮向驾驶者报告O2传感器19的故障检测结果。另外，在吸气管15，在AFS13的下游侧设置节流阀12、缓冲罐11。还有，16为排气管、22和23为ECU20的输入电路和输出电路。
图2为本实施形态的O2传感器故障诊断装置的构成图。构成O2传感器故障诊断装置的ECU20由根据AFS13、曲轴角传感器17、水温传感器18、及O2传感器19的输出信号，计算数值的燃料量，为供给所希望的燃料变换喷油咀驱动时间，根据O2传感器19的输出信号，检测O2传感器19的故障，向报警灯21输出检测信号的微机24、向喷油沮14输出与喷油咀驱动时间成比例的占空比的脉冲信号的输出电路23、和切换O2传感器19的输出信号电平、向微机24输入的输入电路22构成。
再有，微机24由存储AFS13、曲轴角传感器17、水温传感器18及O2传感器19的输出信号的存储装置25、切换输入电路22的输入阻抗、由切换期间中的O2传感器19的输出信号电平，判定O2传感器19的故障、作为故障诊断装置的输入阻抗切换装置26、及判定O2传感器活化状态用的活化状态判定装置27构成。
再有，前述O2传感器19为输出大气的氧气浓度和废气的氧气浓度之比对应的电压，在与空燃比的关系上，理论空燃比急剧变化的器件。因此，O2传感器19的输出电压为表征排气的空燃比的排气空燃比信号。将限幅电平(0.45V)设置在该O2传感器19的输出电压上，微机24在O2传感器19的输出电压大于限幅电平时，就能判断空燃比为富，另一方面，O2传感器19的输出电压小于限幅电压时，就能判断空燃比为贫。
由此，微机24根据O2传感器19检测出的排气空燃比信号，控制喷油咀14的动作，将供给内燃机的空燃比反馈控制成理论空燃比。
微机24具备用于判定O2传感器19活化状态的活化状态判定装置27，在判断条件成立后经过规定时间时，进行O2传感器19活化状态判定，在判定该知化状态为非活化时，由诊断O2传感器19故障的故障诊断装置26实行故障诊断。
又，故障诊断装置26计算输入电路22的输入阻抗的切换定时，在到达定时时，输入阻抗作一定时间的切换，在切换期间中，O2传感器19的输出信号电平用于故障诊断。
这样，在判断出非活化时，靠故障诊断装置26诊断O2传感器为故障时使报警灯21点亮。
再有，这种输入电路22通过对以往的O2传感器19的输入电路追加简单的部件、或变更就能实现。
作为输入电路22的构成，如图3所示，在一端与O2传感器19及A/D转换器60的输入端子连接的电阻器61和地线之间，连接开关元件构成的半导体64之同时，通过电阻器62及电压源63，将电阻器61及半导体64的连接点接在地线上。这样的连接构成与半导体64的基极连接的输入阻抗切换装置，通过从具有作为输入阻抗切换装置的故障诊断装置26(参照图4)的微机24向输入电路22供给导通/截止控制信号，从而能切换对于A/D转换器60的O2传感器19的输入阻抗。
通常，在让O2传感器19的输出信号通过输入电路输入微机24时，通过使半导体64导通，来自O2传感器19的信号通过电阻61接地。对于O2传感器的输入阻抗，因为电阻61的值设定成足够大，所以O2传感器19的输出电压原样地输入A/D转换器60。
接着，O2传感器19故障诊断用的输入阻抗切换定时成立时，通过使半导体64截止，电阻61的一端经电阻62中介与电压源63相连。O2传感器19的输出线路发生开路故障时，A/D转换器60的输入电压Vi变成电压源63的电压Vo。在O2传感器19的输出线路接地时，A/D转换器60的输入电压Vi变成地电位。由以上的电压电平的变化，能够特定O2传感器的故障。
这样，在切换输入阻抗时，当O2传感器19一旦发生异常，O2传感器19的输出信号电平就变成不可能有的电平，所以能确实地判定故障。通过故障诊断装置，能确实地检测出断线状态，具有防止误判的优点。
下面，参照图4示出的流程说明本实施形态的动作。图4为说明未用本实施形态的O2传感器故障诊断动作概要的流程图。在步骤S41，将O2传感器19的输出电压和判定空燃比A/F的富及贫的判定基准值(＝0.5V)相比较，每横穿0.5V就判定为活化状态，在步骤S42将非活化判定时间复位。
在步骤S43，O2传感器19的输出电压以横穿0.5V的状态到再次横穿0.5V为止的时间经过设定时间时，在步骤S44判定为非活化状态。
再有，为了确定断线检测，在步骤S45确认切换输入阻抗的条件，在条件正成立时，在步骤S46实施输入阻抗切换。
在步骤S47，在切换输入阻抗的状态下，O2传感器的输出电压超过4.5V时，在步骤S48判定为断线，在步骤S49使报警灯21的图示点亮。
如上所述，采用本发明，因为做成根据检测内燃机废气中氧气浓度的O2传感器的输出信号电压，判定O2传感器是活化状态还是非活化状态，在判定O2传感器为非活化状态的状态时，根据O2传感器的输出信号电压就能能诊断O2传感器的故障，所以具有确实可靠地对O2传感器的自身或O2传感器的输出线路不能进行反馈控制那样的故障作出诊断。而且，在发动机起动后，每检测出非活化状态就能连续地进行故障诊断的效果。
另外，因为做成根据因切换O2传感器输出信号电平用的输入阻抗切换引起的电压电平的变化，特定O2传感器的故障，所以检测出在输入阻抗间呈现的电压电平就能检测出O2传感器输出线路上的接地或断线的故障。
另外，因为做成每检测出非活化状态，就实施O2传感器故障诊断，所以每当O2传感器发生故障就能尽早地检测到。
再有，因为做成在诊断出故障时能用通报装置来通报，所以能尽早地检测出O2传感器的故障。