JP2007211726A - 排出ガスセンサの応答性劣化診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキ操作による空燃比センサ応答性劣化誤診断を未然に防止する。
【解決手段】ブレーキの制動力を増大させる吸気管負圧式のブレーキブースタ２６は、吸気管１２と接続されているため、運転者がブレーキを操作してブレーキブースタ２６を作動させると、その影響で吸気管負圧が変動して実空燃比が変動する。このため、運転者がブレーキを操作した直後に空燃比センサ３２の応答性劣化診断を実行すると、ブレーキ操作によって生じる空燃比の変動によって空燃比センサ３２の応答性劣化を誤診断する可能性がある。この対策として、ブレーキスイッチ２９によってブレーキ操作開始（ＯＦＦ→ＯＮ）が検出されてから所定期間及びブレーキ操作終了（ＯＮ→ＯＦＦ）が検出されてから所定期間については、空燃比センサ３２の応答性劣化診断を禁止する。これにより、ブレーキ操作による空燃比センサ３２の応答性劣化の誤診断を未然に防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空燃比の変化に対する排出ガスセンサの出力の変化特性に基づいて該排出ガスセンサの応答性劣化を診断する排出ガスセンサの応答性劣化診断装置に関する発明である。

近年の電子制御化が進んだ内燃機関の空燃比制御システムにおいては、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出する排出ガスセンサ（空燃比センサ、酸素センサ等）を排気管に設置し、この排出ガスセンサの出力に基づいて排出ガスの空燃比が触媒の浄化率の高い空燃比範囲内（理論空燃比付近）に収まるように混合気の空燃比（燃料噴射量）を制御するようにしている。この空燃比制御システムでは、排出ガスセンサの応答性が劣化すると、空燃比制御精度ひいては排出ガス浄化率が低下するため、この排出ガスセンサの応答性劣化を診断する技術が開発されている。

例えば、特許文献１（特開２００３−１３７９２号公報）に記載された排出ガスセンサ（酸素センサ）の応答性劣化診断技術においては、目標空燃比のリッチ／リーンの切り換えによって生じる排出ガスセンサの出力変化速度を検出し、この出力変化速度が判定値よりも小さいか否かで排出ガスセンサの応答性劣化の有無を判定するようにしている。
特開２００３−１３７９２号公報（第２頁等）

一般に、近年の自動車は、ブレーキの制動力を増大させるために、倍力源として吸気管負圧を導入するブレーキブースタが搭載されている。従って、運転者がブレーキを操作してブレーキブースタを作動させると、その影響で吸気管負圧が変動して空燃比が変動することになる。このため、運転者がブレーキを操作した直後に排出ガスセンサの応答性劣化診断を実行すると、ブレーキ操作によって生じる空燃比の変動によって応答性劣化診断期間中の排出ガスセンサの出力が変動するため、応答性劣化診断期間中の目標空燃比のリッチ／リーンの切り換えに応答する排出ガスセンサの出力変化速度（応答性）を正確に検出できなくなってしまい、排出ガスセンサの応答性劣化を誤診断する可能性がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、ブレーキ操作による排出ガスセンサの応答性劣化の誤診断を未然に防止できて、応答性劣化診断の信頼性を向上できる排出ガスセンサの応答性劣化診断装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出する排出ガスセンサの応答性劣化を診断する排出ガスセンサの応答性劣化診断装置において、空燃比の変化に対する前記排出ガスセンサの出力の変化特性（応答性）に基づいて該排出ガスセンサの応答性劣化を診断する診断手段と、吸気管負圧式のブレーキブースタを用いたブレーキの操作を検出するブレーキ操作検出手段とを備え、前記ブレーキ操作検出手段でブレーキ操作が検出されてから所定期間は、前記診断手段による前記排出ガスセンサの応答性劣化診断を診断禁止手段によって禁止するようにしたものである。この構成では、ブレーキ操作が検出されてから所定期間が経過するまで排出ガスセンサの応答性劣化診断が禁止されるため、運転者がブレーキを操作した直後の空燃比が大きく乱れている期間に排出ガスセンサの応答性劣化診断が実行されることが防止され、その後、空燃比の乱れが収まって空燃比が安定した状態になってから応答性劣化診断が許可されるようになる。これにより、ブレーキ操作による排出ガスセンサの応答性劣化の誤診断を未然に防止できて、応答性劣化診断の信頼性を向上できる。

ところで、ブレーキ操作による空燃比の変動は、ブレーキ操作の開始時（ＯＮ→ＯＦＦ）と終了時（ＯＦＦ→ＯＮ）に大きくなり、停車等で比較的長い時間連続してブレーキが操作し続けられる（ブレーキが踏み続けられる）場合は、ブレーキ操作時間が長くなるに従って徐々に空燃比の変動が小さくなる。このため、ブレーキ操作時間がある程度長くなると、ブレーキが操作し続けられている状態でも、空燃比の乱れが収まって、精度の良い応答性劣化診断を実行可能な安定した空燃比状態となる。

この点を考慮して、請求項２のように、ブレーキ操作検出手段は、ブレーキの操作の開始（ＯＮ→ＯＦＦ）と終了（ＯＦＦ→ＯＮ）を検出し、このブレーキ操作検出手段でブレーキの操作開始（ＯＮ→ＯＦＦ）が検出されてから所定期間及びブレーキの操作終了（ＯＦＦ→ＯＮ）が検出されてから所定期間は、排出ガスセンサの応答性劣化診断を禁止するようにしても良い。このようにすれば、ブレーキ操作による排出ガスセンサの応答性劣化の誤診断の可能性がある必要最小限の期間のみ応答性劣化診断を禁止することができ、停車等で比較的長い時間連続してブレーキが操作し続けられる場合は、ブレーキ操作時間が所定期間を超えて、空燃比が安定した状態になれば、応答性劣化診断が許可されるようになるため、ブレーキが操作し続けられている状態でも、精度の良い応答性劣化診断を実行することが可能となり、応答性劣化の誤診断を防止しながら、応答性劣化診断の実行頻度を増加させることができる。

また、請求項３のように、ブレーキ操作検出手段は、ブレーキの操作量を検出し、このブレーキ操作検出手段で検出されたブレーキの操作量が所定値以上変化してから所定期間は、排出ガスセンサの応答性劣化診断を禁止するようにしても良い。ここで、ブレーキの操作量の検出方法は、例えば、ブレーキペダルの踏み込み量を検出したり、マスタシリンダ内の圧力を検出したり、ブレーキブースタ内の圧力を検出すれば良い。要するに、ブレーキの操作量が所定値以上変化したときには、ブレーキの操作による空燃比の変動が発生したと判断して、排出ガスセンサの応答性劣化診断を禁止するものである。

また、ブレーキ操作による空燃比の変動によって排出ガスセンサの出力挙動が変動するという事情を考慮して、請求項４のように、ブレーキ操作検出手段は、排出ガスセンサの出力挙動に基づいてブレーキの操作を検出し、このブレーキ操作検出手段でブレーキ操作が検出されてから所定時間が経過するまでの期間又は排出ガスセンサの出力挙動が所定の挙動に収まるまでの期間は、排出ガスセンサの応答性劣化診断を禁止するようにしても良い。このようにすれば、ブレーキ操作を検出するセンサやスイッチを搭載していない車両でも、ブレーキ操作を検出するセンサやスイッチを新たに設けることなく、本発明を実施することができ、低コスト化の要求を満たすことができる。

この場合、例えば、排出ガスセンサの出力変動の振幅が大きいか小さいかでブレーキの操作の有無を判定するようにしても良いが、応答性劣化診断の実行に適した安定した空燃比状態では、実空燃比が目標空燃比付近にフィードバック制御されていて排出ガスセンサの出力と目標空燃比との偏差が小さくなるという事情を考慮して、請求項５のように、排出ガスセンサの出力と目標空燃比との偏差が所定の判定値よりも大きいか否かでブレーキの操作の有無を判定するようにすると良い。このようにすれば、排出ガスセンサの出力挙動からブレーキ操作を比較的精度良く検出することができる。

また、請求項６のように、前記排出ガスセンサの応答性劣化診断を実行している期間中にブレーキ操作検出手段でブレーキ操作が検出されたときには当該応答性劣化診断を中止するようにすると良い。これにより、ブレーキ操作による排出ガスセンサの応答性劣化の誤診断をより確実に防止できる。

また、請求項７のように、内燃機関の吸入空気量が所定値以下であることを排出ガスセンサの応答性劣化診断の実行条件の１つとするようにすると良い。このようにすれば、内燃機関の運転条件の中で発生頻度が比較的高く、かつ、空燃比が安定した運転条件であるアイドル運転時に応答性劣化診断を実行することができるため、応答性劣化診断の実行頻度を増加させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した３つの実施例１〜３を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図７に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１０等のアクチュエータによって駆動されるスロットルバルブ１５と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７に、吸気管負圧（吸気管圧力）を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に吸入空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の上部には、それぞれ燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１の火花放電によって各気筒内の混合気に点火される。また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２２や、エンジン回転速度を検出するためのクランク角センサ２３が取り付けられている。

一方、サージタンク１７には、逆止弁２４を有する負圧導入管２５を介して吸気管負圧式のブレーキブースタ２６が接続され、吸気管負圧が負圧導入管２５を通してブレーキブースタ２６内に導入されるようになっている。ブレーキペダル２７が踏み込まれていない状態では、ブレーキブースタ２６内のダイヤフラムの両側の圧力室に吸気管負圧が導入されて、ブレーキブースタ２６は作動しないが、ブレーキペダル２７が踏み込まれると、ダイヤフラムの大気側の圧力室に外気を導入して、ダイヤフラムの両側に吸気管負圧と大気圧との圧力差を生じさせ、その圧力差によってブレーキペダル２７の踏込み力を増幅して、その力でマスターシリンダ２８のピストンを押し込み、ブレーキペダル２７の踏込み力に応じたブレーキ制動力を発生させるようになっている。また、ブレーキペダル２７には、ブレーキペダル２７の踏み込み（ブレーキ操作）の有無（ＯＮ／ＯＦＦ）を検出するブレーキスイッチ２９がブレーキ操作検出手段として設けられている。

一方、エンジン１１の排気管３０には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒３１が設けられ、この触媒３１の上流側に排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ３２が排出ガスセンサとして設けられている。

上述した各種センサやスイッチの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３３に入力される。このＥＣＵ３３は、マイクロコンピュータを主体として構成され、そのＲＯＭ（記憶媒体）に記憶されたエンジン制御用の各ルーチンを実行することで、点火時期、燃料噴射量、スロットル開度（吸入空気量）、アイドル回転速度（アイドル時の吸入空気量）等を制御する。

ところで、ブレーキの制動力を増大させる吸気管負圧式のブレーキブースタ２６は、負圧導入管２５を介して吸気管１２のサージタンク１７と接続されているため、運転者がブレーキペダル２７の操作（以下単に「ブレーキ操作」という）を行ってブレーキブースタ２６を作動させると、その影響で吸気管負圧が変動して実空燃比が変動することになる。従って、図２に示すように、ブレーキ操作が行われていない時（ブレーキスイッチ２９のＯＦＦ時）には、目標空燃比のリッチ／リーンの切り換えに追従して実空燃比がリッチ／リーンに交互に変化するのに対応して空燃比センサ３２の出力がリッチ／リーンに交互に変化するが、図３に示すように、ブレーキ操作が行われた時（ブレーキスイッチ２９のＯＮ時）には、ブレーキブースタ２６の作動により吸気管負圧が変動して実空燃比が大きく変動するため、その影響で空燃比センサ３２の出力が大きく変動して、目標空燃比のリッチ／リーンの切り換えに応答する空燃比センサ３２の出力変化速度（応答性）を正確に検出できなくなってしまう。従って、運転者がブレーキ操作を行った直後に空燃比センサ３２の応答性劣化診断を実行すると、空燃比センサ３２の応答性劣化を誤診断する可能性がある。

この対策として、本実施例１では、後述する図４のブレーキ状態判定ルーチンを実行することで、ブレーキスイッチ２９によってブレーキ操作が検出されてから所定期間が経過するまで空燃比センサ３２の応答性劣化診断を禁止するようにしている。

ところで、ブレーキ操作による実空燃比の変動は、ブレーキ操作の開始時（ＯＮ→ＯＦＦ）と終了時（ＯＦＦ→ＯＮ）に大きくなり、停車等で比較的長い時間連続してブレーキペダル２７が操作し続けられる（ブレーキペダル２７が踏み続けられる）場合は、ブレーキ操作時間が長くなるに従って徐々に空燃比の変動が小さくなる。このため、ブレーキ操作時間がある程度長くなると、ブレーキペダル２７が操作し続けられている状態でも、空燃比の乱れが収まって、精度の良い応答性劣化診断を実行可能な安定した空燃比状態となる。

この点を考慮して、本実施例１では、後述する図４のブレーキ状態判定ルーチンを実行することで、ブレーキ操作開始（ＯＮ→ＯＦＦ）が検出されてから所定期間及びブレーキ操作終了（ＯＦＦ→ＯＮ）が検出されてから所定期間についてのみ、空燃比センサ３２の応答性劣化診断を禁止するようにしている。従って、停車等で比較的長い時間連続してブレーキペダル２７が操作し続けられる場合は、ブレーキ操作時間が所定期間を超えて、空燃比が安定した状態になれば、応答性劣化診断が許可されるようになる。以下、図４のブレーキ状態判定ルーチンの処理内容を説明する。

図４のブレーキ状態判定ルーチンは、ＥＣＵ３３によってエンジン運転中に所定周期（例えば１６ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう診断禁止手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、ブレーキスイッチ２９のＯＮ／ＯＦＦ状態が前回と今回で同じであるか否かを判定し、ブレーキスイッチ２９のＯＮ／ＯＦＦ状態が前回と今回で異なれば、ブレーキスイッチ２９のＯＮ→ＯＦＦ又はＯＦＦ→ＯＮの切り換えがあったと判断して、ステップ１０５に進み、禁止期間カウンタＳＣを０にリセットして本ルーチンを終了する。

この後は、ブレーキスイッチ２９のＯＮ→ＯＦＦ又はＯＦＦ→ＯＮの切り換えが行われるまで、上記ステップ１０１で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１０２に進み、禁止期間カウンタＳＣを１ずつインクリメントする。これにより、ブレーキ操作開始（ＯＮ→ＯＦＦ）又はブレーキ操作終了（ＯＦＦ→ＯＮ）からの経過時間がカウントされる。

この後、ステップ１０３に進み、禁止期間カウンタＳＣのカウント値が所定値以上になったか否か、つまり、ブレーキ操作開始（ＯＮ→ＯＦＦ）又はブレーキ操作終了（ＯＦＦ→ＯＮ）からの経過時間が所定時間以上になったか否かを判定し、「Ｎｏ」と判定されれば、ステップ１０４の空燃比センサ３２の応答性劣化診断処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。これにより、ブレーキ操作開始（ＯＮ→ＯＦＦ）又はブレーキ操作終了（ＯＦＦ→ＯＮ）から所定時間が経過するまでの期間は、空燃比センサ３２の応答性劣化診断処理が禁止される。

その後、ブレーキ操作開始（ＯＮ→ＯＦＦ）又はブレーキ操作終了（ＯＦＦ→ＯＮ）から所定時間が経過した時点で、上記ステップ１０３で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１０４に進み、図５及び図６の空燃比センサ応答性劣化診断ルーチンを実行して、空燃比センサ３２の応答性劣化の有無を判定する。

ここで、図５及び図６の空燃比センサ応答性劣化診断ルーチンによる応答性劣化診断方法を図７を用いて説明する。本ルーチンでは、目標空燃比をリッチからリーンに切り換えたときとリーンからリッチに切り換えたときの両方で空燃比センサ３２の応答性劣化の有無を次のようにして判定する。

まず、目標空燃比のリッチ／リーンを切り換える時点（又はその直前）の空燃比センサ３２の出力λL1，λR1と、その時点から所定時間ｔ1 が経過した時点の空燃比センサ３２の出力λL2，λR2との差分ΔλL ，ΔλR を算出し、当該差分ΔλL ，ΔλR が劣化判定値以上であれば、正常（劣化無し）と判定し、当該差分ΔλL ，ΔλR が劣化判定値よりも小さければ、異常（劣化有り）と判定する。以下、図５及び図６の空燃比センサ応答性劣化診断ルーチンの処理内容を説明する。

図５及び図６の空燃比センサ応答性劣化診断ルーチンは、前述した図４のブレーキ状態判定ルーチンによってブレーキ操作開始（ＯＮ→ＯＦＦ）又はブレーキ操作終了（ＯＦＦ→ＯＮ）から所定時間が経過した時点で実行され、特許請求の範囲でいう診断手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、応答性劣化診断の実行条件が成立しているか否かを例えば次の２つの条件(1) 、(2) によって判定する。

(1) エンジン運転状態が安定していること
(2) 吸入空気量が所定値以下であること（又はアイドル運転中であること）
これら２つの条件(1) 、(2) のいずれか一方でも満たさない条件があれば、応答性劣化診断の実行条件が不成立となり、以降の処理を行うことなく、そのまま本ルーチンを終了する。

これに対して、上記２つの条件(1) 、(2) を同時に満たせば、応答性劣化診断の実行条件が成立して、ステップ２０２に進み、リーン側診断フラグｘLEANが「０」であるか否かを判定する。このリーン側診断フラグｘLEANは、リーン側の応答性劣化診断が行われているか否かを示すフラグであり、リーン側診断フラグｘLEAN＝０は、リーン側の応答性劣化診断がまだ実行されていないことを意味し、リーン側診断フラグｘLEAN＝１は、リーン側の応答性劣化診断が実行済みであることを意味する。

上記ステップ２０２で、リーン側診断フラグｘLEANが「０」と判定されれば、ステップ２０３〜２１６の処理によってリーン側の応答性劣化診断を次のようにして実行する。まず、ステップ２０３で、λL1検出フラグｘLAMDL が「０」であるか否かを判定する。このλL1検出フラグｘLAMDL は、目標空燃比がリッチからリーンに切り換えられる時点（又はその直前）の空燃比センサ３２の出力λL1が検出されているか否かを示すフラグであり、λL1検出フラグｘLAMDL ＝０は、空燃比センサ３２の出力λL1がまだ検出されていないことを意味し、λL1検出フラグｘLAMDL ＝１は、空燃比センサ３２の出力λL1が検出済みであることを意味する。

上記ステップ２０３で、λL1検出フラグｘLAMDL が「０」と判定されれば、ステップ２０４に進み、その時点の空燃比センサ３２の出力λをλL1としてＥＣＵ３３のメモリに記憶し、次のステップ２０５で、λL1検出フラグｘLAMDL を「１」にセットしてステップ２０６に進む。尚、上記ステップ２０３で、λL1検出フラグｘLAMDL が「１」と判定されれば、ステップ２０４、２０５を飛び越してステップ２０６に進む。

そして、このステップ２０６で、目標空燃比を強制的にリッチからリーンに切り換え、次のステップ２０７で、経過時間カウンタＣountを１ずつインクリメントする。これにより、目標空燃比を強制的にリーンに切り換えた時点からの経過時間がカウントされる。この後、ステップ２０８に進み、経過時間カウンタＣountのカウント値が所定値ｔ1 以上になったか否か（つまり目標空燃比を強制的にリーンに切り換えてから所定時間ｔ1 以上が経過したか否か）を判定し、経過時間カウンタＣountのカウント値が所定値ｔ1 未満であれば、ステップ２０１に戻って、上述した処理を繰り返す。

その後、経過時間カウンタＣountのカウント値が所定値ｔ1 以上になった時点で、ステップ２０９に進み、その時点の空燃比センサ３２の出力λをλL2としてＥＣＵ３３のメモリに記憶する。そして、次のステップ２１０で、目標空燃比の強制的にリーンに切り換えた時点（又はその直前）の空燃比センサ３２の出力λL1と、その時点から所定時間ｔ1 が経過した時点の空燃比センサ３２の出力λL2との差分ΔλL （＝λL2−λL1）を応答性評価パラメータとして算出する。この差分ΔλL が大きいほど、応答性が速いことを意味する。

この後、ステップ２１１に進み、差分ΔλL が劣化判定値ｋFALT以上であるか否かを判定し、差分ΔλL が劣化判定値ｋFALT以上であれば、ステップ２１２に進み、空燃比センサ３２のリーン側の応答性が正常（劣化無し）と判定する。そして、次のステップ２１３で、リーン側診断フラグｘLEANを「１」にセットして、ステップ２０１に戻り、上述した処理を繰り返す。

これに対して、上記ステップ２１１で、差分ΔλL が劣化判定値ｋFALTよりも小さいと判定されれば、ステップ２１４に進み、空燃比センサ３２のリーン側の応答性が異常（劣化有り）と判定し、次のステップ２１５で、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ３４を点灯又は点滅したり、或は、インストルメントパネルの表示部に警告表示して、運転者に警告すると共に、ＥＣＵ３３のバックアップＲＡＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリにリーン側応答性異常のダイアグ情報を記憶する。そして、次のステップ２１６で、リーン側診断フラグｘLEANを「１」にセットして、ステップ２０１に戻り、上述した処理を繰り返す。

このようにして、リーン側診断フラグｘLEANが「１」にセットされた後は、上記ステップ２０２で、「Ｎｏ」と判定されて、図６のステップ２２２に進み、リッチ側診断フラグｘRICHが「０」であるか否かを判定する。このリッチ側診断フラグｘRICHは、リッチ側の応答性劣化診断が行われているか否かを示すフラグであり、リッチ側診断フラグｘRICH＝０は、リッチ側の応答性劣化診断がまだ実行されていないことを意味し、リッチ側診断フラグｘRICH＝１は、リッチ側の応答性劣化診断を実行済みであることを意味する。

上記ステップ２２２で、リッチ側診断フラグｘRICHが「０」と判定されれば、ステップ２２３〜２３６の処理によってリッチ側の応答性劣化診断を次のようにして実行する。まず、ステップ２２３で、λR1検出フラグｘLAMDR が「０」であるか否かを判定する。このλR1検出フラグｘLAMDR は、目標空燃比がリーンからリッチに切り換えられる時点（又はその直前）の空燃比センサ３２の出力λR1が検出されているか否かを示すフラグであり、λR1検出フラグｘLAMDR ＝０は、空燃比センサ３２の出力λR1がまだ検出されていないことを意味し、λR1検出フラグｘLAMDR ＝１は、空燃比センサ３２の出力λR1を検出済みであることを意味する。

上記ステップ２２３で、λR1検出フラグｘLAMDR が「０」と判定されれば、ステップ２２４に進み、その時点の空燃比センサ３２の出力λをλR1としてＥＣＵ３３のメモリに記憶し、次のステップ２２５で、λR1検出フラグｘLAMDR を「１」にセットしてステップ２２６に進む。尚、上記ステップ２２３で、λR1検出フラグｘLAMDR が「１」と判定されれば、ステップ２２４、２２５を飛び越してステップ２２６に進む。

そして、このステップ２２６で、目標空燃比を強制的にリーンからリッチに切り換え、次のステップ２２７で、経過時間カウンタＣountを１ずつインクリメントする。これにより、目標空燃比を強制的にリッチに切り換えた時点からの経過時間がカウントされる。この後、ステップ２２８に進み、経過時間カウンタＣountのカウント値が所定値ｔ1 以上になったか否か（つまり目標空燃比を強制的にリッチに切り換えてから所定時間ｔ1 以上が経過したか否か）を判定し、経過時間カウンタＣountのカウント値が所定値ｔ1 未満であれば、ステップ２０１に戻って、上述した処理を繰り返す。尚、この所定値ｔ1 は、図５のステップ２０８（リーン側応答性劣化診断）で用いる所定値ｔ1 と異なる値に設定しても良い。

その後、経過時間カウンタＣountのカウント値が所定値ｔ1 以上になった時点で、ステップ２２９に進み、その時点の空燃比センサ３２の出力λをλR2としてＥＣＵ３３のメモリに記憶する。そして、次のステップ２３０で、目標空燃比の強制的にリッチに切り換える時点（又はその直前）の空燃比センサ３２の出力λR1と、その時点から所定時間ｔ1 が経過した時点の空燃比センサ３２の出力λR2との差分ΔλR （＝λR1−λR2）を算出する。

この後、ステップ２３１に進み、差分ΔλR が劣化判定値ｋFALT以上であるか否かを判定し、差分ΔλR が劣化判定値ｋFALT以上であれば、ステップ２３２に進み、空燃比センサ３２のリッチ側の応答性が正常（劣化無し）と判定する。尚、この劣化判定値ｋFALTは、図５のステップ２１１（リーン側応答性劣化診断）で用いる劣化判定値ｋFALTと異なる値に設定しても良い。その後、ステップ２３３に進み、リッチ側診断フラグｘRICHを「１」にセットして、ステップ２０１に戻り、上述した処理を繰り返す。

これに対して、上記ステップ２３１で、差分ΔλR が劣化判定値ｋFALTよりも小さいと判定されれば、ステップ２３４に進み、空燃比センサ３２のリッチ側の応答性が異常（劣化有り）と判定し、次のステップ２３５で、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ３４を点灯又は点滅したり、或は、インストルメントパネルの表示部に警告表示して、運転者に警告すると共に、ＥＣＵ３３のバックアップＲＡＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリにリッチ側応答性異常のダイアグ情報を記憶する。そして、次のステップ２３６で、リッチ側診断フラグｘRICHを「１」にセットして、ステップ２０１に戻り、上述した処理を繰り返す。

以上説明した本実施例１によれば、ブレーキスイッチ２９によってブレーキ操作が検出されてから所定時間が経過するまでの期間は、空燃比センサ３２の応答性劣化診断を禁止するようにしたので、運転者がブレーキペダル２７を操作した直後の空燃比が大きく乱れている期間に空燃比センサ３２の応答性劣化診断が実行されることが防止され、その後、空燃比の乱れが収まって空燃比が安定した状態になってから応答性劣化診断が許可されるようになる。これにより、ブレーキ操作による空燃比センサ３２の応答性劣化の誤診断を未然に防止できて、応答性劣化診断の信頼性を向上できる。

しかも、本実施例１では、ブレーキ操作開始（ＯＮ→ＯＦＦ）が検出されてから所定期間及びブレーキ操作終了（ＯＦＦ→ＯＮ）が検出されてから所定期間についてのみ、空燃比センサ３２の応答性劣化診断を禁止するようにしているので、停車等で比較的長い時間連続してブレーキペダル２７が操作し続けられる場合は、ブレーキ操作時間が所定期間を超えて、空燃比が安定した状態になれば、応答性劣化診断が許可されるようになる。このため、ブレーキペダル２７が操作し続けられている状態でも、精度の良い応答性劣化診断を実行することが可能となり、応答性劣化の誤診断を防止しながら、応答性劣化診断の実行頻度を増加させることができる。

また、本実施例１では、吸入空気量が所定値以下であることを空燃比センサ３２の応答性劣化診断の実行条件の１つとするようにしたので、エンジン運転条件の中で発生頻度が比較的高く、かつ、空燃比が安定した運転条件であるアイドル運転時に応答性劣化診断を実行することが可能となり、応答性劣化診断の実行頻度を増加させることができる利点がある。

しかしながら、本発明は、吸入空気量が所定値よりも多い運転領域で空燃比センサ３２の応答性劣化診断を実行するようにしても良いことは言うまでもない。

上記実施例１では、ブレーキスイッチ２９によってブレーキ操作を検出するようにしたが、ブレーキの操作量を検出し、検出したブレーキの操作量が所定値以上変化してから所定期間は、排出ガスセンサの応答性劣化診断を禁止するようにしても良い。ここで、ブレーキの操作量の検出方法は、例えば、ブレーキペダル２７の踏み込み量を検出したり、マスタシリンダ２８内の圧力を検出したり、ブレーキブースタ２６内の圧力を検出すれば良い。

以下、これを具体化した本発明の実施例２を図８を用いて説明する。本実施例２では、ブレーキブースタ２６内の圧力を検出するブレーキブースタ内圧力センサ（図示せず）を設けて、当該圧力センサの出力変化量をブレーキ操作量の情報として検出するようにしている。

本実施例２では、ＥＣＵ３３によってエンジン運転中に図８のブレーキ状態判定ルーチンを所定周期（例えば１６ｍｓ周期）で実行する。本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、前回の本ルーチン実行時にステップ３０９の処理によってＥＣＵ３３のメモリに記憶された前回のブレーキブースタ内圧力センサ出力ＰＭbkold を読み込み、次のステップ３０２で、今回のブレーキブースタ内圧力センサ出力ＰＭbkを読み込む。この後、ステップ３０３に進み、ブレーキブースタ内圧力センサ出力の前回値ＰＭbkold から今回値ＰＭbkまでの変化量ΔＰＭbk（絶対値）を算出する。
ΔＰＭbk＝｜ＰＭbk−ＰＭbkold ｜

この後、ステップ３０４に進み、ブレーキブースタ内圧力センサ出力の変化量ΔＰＭbkが判定値ｋPMBK以上であるか否かでブレーキ操作の有無を判定する。その結果、ブレーキブースタ内圧力センサ出力の変化量ΔＰＭbkが判定値ｋPMBK以上と判定されれば、ブレーキ操作有りと判断して、ステップ３０８に進み、禁止期間カウンタＳＣを０にリセットした後、ステップ３０９に進み、上記ステップ３０２で読み込んだブレーキブースタ内圧力センサ出力の今回値ＰＭbkを前回値ＰＭbkold としてＥＣＵ３３のメモリに記憶して本ルーチンを終了する。

この後は、ブレーキブースタ内圧力センサ出力の変化量ΔＰＭbkが判定値ｋPMBKよりも小さくなるまで（つまりブレーキ操作無しと判断されるまで）、上記ステップ３０４で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ３０５に進み、禁止期間カウンタＳＣを１ずつインクリメントする。これにより、上記ステップ３０４の判定によってブレーキ操作が検出されてからの経過時間がカウントされる。この後、ステップ３０６に進み、禁止期間カウンタＳＣのカウント値が所定値以上になったか否か、つまり、ブレーキ操作が検出されてからの経過時間が所定時間以上になったか否かを判定し、「Ｎｏ」と判定されれば、ステップ３０７の空燃比センサ３２の応答性劣化診断処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。これにより、ブレーキ操作が検出されてから所定時間が経過するまでの期間は、空燃比センサ３２の応答性劣化診断処理が禁止される。

その後、ブレーキ操作が検出されてから所定時間が経過した時点で、上記ステップ３０６で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ３０７に進み、前記実施例１と同様に、図５及び図６の空燃比センサ応答性劣化診断ルーチンを実行して、空燃比センサ３２の応答性劣化の有無を判定する。

以上説明した本実施例２でも、運転者がブレーキペダル２７を操作した直後の空燃比が大きく乱れている期間に空燃比センサ３２の応答性劣化診断が実行されることが防止され、その後、空燃比の乱れが収まって空燃比が安定した状態になってから応答性劣化診断が許可されるようになるため、ブレーキ操作による空燃比センサ３２の応答性劣化の誤診断を未然に防止できて、応答性劣化診断の信頼性を向上できる。

また、本発明は、ブレーキ操作による空燃比の変動によって空燃比センサ３２の出力挙動が変動するという事情を考慮して、空燃比センサ３２の出力挙動に基づいてブレーキ操作を検出し、ブレーキ操作が検出されてから所定時間が経過するまでの期間（又は空燃比センサ３２の出力挙動が所定の挙動に収まるまでの期間）は、空燃比センサ３２の応答性劣化診断を禁止するようにしても良い。

この場合、例えば、空燃比センサ３２の出力変動の振幅が大きいか小さいかでブレーキ操作の有無を判定するようにしても良いが、応答性劣化診断の実行に適した安定した空燃比状態では、実空燃比が目標空燃比付近にフィードバック制御されていて空燃比センサ３２の出力と目標空燃比との偏差が小さくなるという事情を考慮して、空燃比センサ３２の出力と目標空燃比との偏差が所定の判定しきい値よりも大きいか否かでブレーキの操作の有無を判定するようにすると良い。

以下、これを具体化した本発明の実施例３を説明する。本実施例３では、ＥＣＵ３３によってエンジン運転中に図９のブレーキ状態判定ルーチンを所定周期（例えば１６ｍｓ周期）で実行する。本ルーチンが起動されると、まずステップ４０１で、現在の目標空燃比TGTLMDを読み込み、次のステップ４０２で、現在の実空燃比（空燃比センサ３２の出力）LMD を読み込む。この後、ステップ４０３に進み、現在の目標空燃比TGTLMDと実空燃比LMD との偏差（絶対値）が判定値ｋLMDBK 以上であるか否かでブレーキ操作の有無を判定する。その結果、目標空燃比TGTLMDと実空燃比LMD との偏差が判定値ｋLMDBK 以上と判定されれば、ブレーキ操作有りと判断して、ステップ４０７に進み、禁止期間カウンタＳＣを０にリセットして本ルーチンを終了する。

この後は、目標空燃比TGTLMDと実空燃比LMD との偏差が判定値ｋLMDBK よりも小さくなるまで（つまりブレーキ操作無しと判断されるまで）、上記ステップ４０３で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ４０４に進み、禁止期間カウンタＳＣを１ずつインクリメントする。これにより、上記ステップ４０３の判定によってブレーキ操作が検出されてからの経過時間がカウントされる。この後、ステップ４０５に進み、禁止期間カウンタＳＣのカウント値が所定値以上になったか否か、つまり、ブレーキ操作が検出されてからの経過時間が所定時間以上になったか否かを判定し、「Ｎｏ」と判定されれば、ステップ４０６の空燃比センサ３２の応答性劣化診断処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。これにより、ブレーキ操作が検出されてから所定時間が経過するまでの期間は、空燃比センサ３２の応答性劣化診断処理が禁止される。

その後、ブレーキ操作が検出されてから所定時間が経過した時点で、上記ステップ４０４で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ４０６に進み、前記実施例１と同様に、図５及び図６の空燃比センサ応答性劣化診断ルーチンを実行して、空燃比センサ３２の応答性劣化の有無を判定する。

以上説明した本実施例３でも、運転者がブレーキペダル２７を操作した直後の空燃比が大きく乱れている期間に空燃比センサ３２の応答性劣化診断が実行されることが防止され、その後、空燃比の乱れが収まって空燃比が安定した状態になってから応答性劣化診断が許可されるようになるため、ブレーキ操作による空燃比センサ３２の応答性劣化の誤診断を未然に防止できて、応答性劣化診断の信頼性を向上できる。

しかも、本実施例３では、空燃比センサ３２の出力挙動に基づいてブレーキ操作を検出するため、ブレーキ操作を検出するセンサやスイッチを搭載していない車両でも、ブレーキ操作を検出するセンサやスイッチを新たに設けることなく、本発明を実施することができ、低コスト化の要求を満たすことができる。

尚、上記実施例１〜３において、空燃比センサ３２の応答性劣化診断を実行している期間中にブレーキ操作が検出されたときには当該応答性劣化診断を中止するようにすると良い。これにより、ブレーキ操作による排出ガスセンサの応答性劣化の誤診断をより確実に防止できる。

また、上記各実施例１〜３は、排出ガスセンサとして空燃比センサ３２を用いたシステムに本発明を適用した実施例であるが、リッチ／リーンを検出する酸素センサを用いたシステムにも本発明を適用できることは言うまでもない。

その他、本発明は、応答性劣化診断の方法を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

本発明の実施例１を示すエンジン制御システム全体の概略構成図である。 ブレーキ操作が行われていない時（ブレーキスイッチＯＦＦ時）の目標空燃比と空燃比センサの出力の挙動を示すタイムチャートである。 ブレーキ操作が行われた時（ブレーキスイッチＯＮ時）の目標空燃比と空燃比センサの出力の挙動を示すタイムチャートである。 実施例１のブレーキ状態判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１〜３で使用する空燃比センサ応答性劣化診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである（その１）。 実施例１〜３で使用する空燃比センサ応答性劣化診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである（その２）。 空燃比センサの応答性劣化診断の処理方法を説明する図である。 実施例２のブレーキ状態判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例３のブレーキ状態判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エアフローメータ、１５…スロットルバルブ、１８…吸気管圧力センサ、２４…逆止弁、２５…負圧導入管、２６…ブレーキブースタ、２７…ブレーキペダル、２８…マスタシリンダ、２９…ブレーキスイッチ（ブレーキ操作検出手段）、３０…排気管、３１…触媒、３３…ＥＣＵ（診断手段，診断禁止手段）

Claims (7)

1. 内燃機関の排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出する排出ガスセンサの応答性劣化を診断する排出ガスセンサの応答性劣化診断装置において、
   空燃比の変化に対する前記排出ガスセンサの出力の変化特性に基づいて該排出ガスセンサの応答性劣化を診断する診断手段と、
   吸気管負圧式のブレーキブースタを用いたブレーキの操作を検出するブレーキ操作検出手段と、
   前記ブレーキ操作検出手段でブレーキ操作が検出されてから所定期間は前記診断手段による前記排出ガスセンサの応答性劣化診断を禁止する診断禁止手段と
   を備えていることを特徴とする排出ガスセンサの応答性劣化診断装置。
2. 前記ブレーキ操作検出手段は、前記ブレーキの操作の開始と終了を検出し、
   前記診断禁止手段は、前記ブレーキ操作検出手段で前記ブレーキの操作開始が検出されてから所定期間及び前記ブレーキの操作終了が検出されてから所定期間は前記診断手段による前記排出ガスセンサの応答性劣化診断を禁止することを特徴とする請求項１に記載の排出ガスセンサの応答性劣化診断装置。
3. 前記ブレーキ操作検出手段は、前記ブレーキの操作量を検出し、
   前記診断禁止手段は、前記ブレーキ操作検出手段で検出された前記ブレーキの操作量が所定値以上変化してから所定期間は前記診断手段による前記排出ガスセンサの応答性劣化診断を禁止することを特徴とする請求項１に記載の排出ガスセンサの応答性劣化診断装置。
4. 前記ブレーキ操作検出手段は、前記排出ガスセンサの出力挙動に基づいて前記ブレーキの操作を検出し、
   前記診断禁止手段は、前記ブレーキ操作検出手段でブレーキ操作が検出されてから所定時間が経過するまでの期間又は前記排出ガスセンサの出力挙動が所定の挙動に収まるまでの期間は、前記診断手段による前記排出ガスセンサの応答性劣化診断を禁止することを特徴とする請求項１に記載の排出ガスセンサの応答性劣化診断装置。
5. 前記ブレーキ操作検出手段は、前記排出ガスセンサの出力と目標空燃比との偏差が所定の判定値よりも大きいか否かで前記ブレーキの操作の有無を判定することを特徴とする請求項４に記載の排出ガスセンサの応答性劣化診断装置。
6. 前記診断禁止手段は、前記診断手段が前記排出ガスセンサの応答性劣化診断を実行している期間中に前記ブレーキ操作検出手段でブレーキ操作が検出されたときには当該応答性劣化診断を中止することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の排出ガスセンサの応答性劣化診断装置。
7. 前記診断手段は、内燃機関の吸入空気量が所定値以下であることを前記排出ガスセンサの応答性劣化診断の実行条件の１つとすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の排出ガスセンサの応答性劣化診断装置。

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