JP2007247413A

JP2007247413A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2007247413A
Application number: JP2006067806A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Demura; 隆行出村; Junya Nishimura; 淳也西村
Original assignee: Denso Ten Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Ten Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、排気ガスセンサの故障診断の実行がエンジン制御に与える弊害を良好に軽減させることを目的とする。
【解決手段】エンジン制御の基礎として用いられるセンサ出力値を発する排気ガスセンサを備える。排気ガスセンサに逆電圧を印加した時の出力電流に基づき当該排気ガスセンサの故障診断を行う。逆電圧の印加時間Aおよびその印加終了後にセンサ出力値が安定した正常値に戻るまでの復帰所要時間Bは、前記センサ出力値をエンジン制御の基礎として用いることを禁止する。排気ガスセンサのセンサ出力値に基づいて、当該禁止期間（A＋B）を設定する。より具体的には、例えば、逆電圧の印加時間Aに応じて、上記禁止期間（A＋B）の終期を決定する。
【選択図】図３

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、車載用内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、限界電流式酸素センサの異常診断装置が開示されている。この従来の装置では、酸素センサの異常を検出するために、所定時間毎に逆電圧を酸素センサに印加することとしている。そして、その逆電圧印加時のセンサ電流値に基づいて、素子割れ等の故障が酸素センサに生じているか否かを判断することとしている。そして、素子割れが検出されると、当該酸素センサに基づく空燃比のフィードバック制御を中断させることとしている。

特開平８−３２７５８６号公報特開平１１−６８１３号公報特開２００４−３５３４９４号公報

上記酸素センサ等の排気ガスセンサは、上記のような逆電圧の印加による故障診断の実行中には、排気空燃比を正確に出力しない。より具体的には、そのような排気ガスセンサは、逆電圧の印加中は正当な空燃比値を検出することができず、また、逆電圧の印加後の所定期間はセンサ出力値が安定しない。

このため、故障診断の実行中は、当該排気ガスセンサの出力を空燃比のフィードバック制御に用いることを中断する等、排気ガスセンサの出力を何らかのエンジン制御に使用するのを禁止することが考えられる。しかしながら、その禁止期間が不用意に長くなると、排気ガスのエミッション特性の悪化や機関のドライバビリティの悪化などが懸念される。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、排気ガスセンサの故障診断の実行がエンジン制御に与える弊害を良好に軽減させることのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、エンジン制御の基礎として用いられるセンサ出力値を発する排気ガスセンサを備え、前記排気ガスセンサに逆電圧を印加した時の出力電流に基づき当該排気ガスセンサの故障診断を行う内燃機関の制御装置であって、
前記故障診断の実行中およびその実行後の所定の禁止期間は、前記センサ出力値をエンジン制御の基礎として用いることを禁止するセンサ使用禁止手段と、
前記センサ出力値に基づいて、前記禁止期間を設定する禁止期間設定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、エンジン制御の基礎として用いられるセンサ出力値を発する排気ガスセンサに逆電圧を印加した時の出力電流に基づき当該排気ガスセンサの故障診断を行う内燃機関の制御装置であって、
前記故障診断の実行中およびその実行後の所定の禁止期間は、前記センサ出力値をエンジン制御の基礎として用いることを禁止するセンサ使用禁止手段と、
前記センサ出力値に基づいて、前記禁止期間を設定する禁止期間設定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記センサ出力値が前記逆電圧の印加終了後に安定した正常値に達する時点を推定するセンサ状態推定手段を更に備え、
前記禁止期間設定手段は、前記センサ状態推定手段によって前記センサ出力値が安定した正常値に達すると推定される時点を、前記禁止期間の終期とすることを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、前記センサ状態推定手段は、前記逆電圧の印加時間に基づいて、前記時点を推定することを特徴とする。

また、第５の発明は、第３の発明において、前記センサ状態推定手段は、前記逆電圧の印加終了時の前記排気ガスセンサの出力電流のオーバーシュート量に基づいて、前記時点を推定することを特徴とする。

また、第６の発明は、第３の発明において、前記センサ状態推定手段は、前記逆電圧の印加終了後の前記センサ出力値の出力変化量に基づいて、前記時点を推定することを特徴とする。

第１または第２の発明によれば、排気ガスのセンサ出力値に基づき、当該センサ出力値をエンジン制御の基礎として用いることを禁止する禁止期間が適切に設定される。このため、例えば、故障診断の実行後に空燃比のフィードバック制御が再開される時点が不用意に長くなることを回避できる等、排気ガスセンサの故障診断の実行がエンジン制御に与える弊害を良好に軽減させることができる。

第３の発明によれば、センサ出力値が安定した正常値に達する時点を上記禁止期間の終期としたことにより、当該禁止期間を適切に設定することができる。

第４の発明によれば、逆電圧の印加時間に基づいて、上記禁止期間の終期を正確に推定することができる。

第５の発明によれば、逆電圧の印加終了時の排気ガスセンサの出力電流のオーバーシュート量に基づいて、上記禁止期間の終期を正確に推定することができる。

第６の発明によれば、逆電圧の印加終了後のセンサ出力値の出力変化量に基づいて、上記禁止期間の終期を正確に推定することができる。

実施の形態１．
［実施の形態１の装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１における空燃比制御装置の構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態の装置は、内燃機関の排気通路１０に配置された上流触媒（S/C）１２および下流触媒（U/F）１４を備えている。上流触媒１２および下流触媒１４は、何れも、CO、HCおよびNOxを同時に浄化することのできる三元触媒である。

上流触媒１２の上流および下流には、それぞれメイン空燃比センサ１６、およびサブO₂センサ（酸素センサ）１８が配置されている。メイン空燃比センサ１６は、上流触媒１２に流入する排気ガスの空燃比A/Fに対してほぼリニアな出力を発するセンサである。一方、サブO₂センサ１８は、上流触媒１２から流出してくる排気ガスが理論空燃比に対してリッチである場合にリッチ出力（例えば０．８V）を発生し、また、その排気ガスがリーンである場合にリーン出力（例えば０．２V）を発生するセンサである。

メイン空燃比センサ１６の出力、およびサブO₂センサ１８の出力は、それぞれECU(Electronic Control Unit)（内燃機関の制御装置）２０に供給されている。ECU２０には、更に、エアフロメータ２２、クランク角センサ２４、スロットルポジションセンサ２６、およびアクセルポジションセンサ２８等の内燃機関の運転状態を検出するための各種センサと、燃料噴射弁３０などが接続されている。エアフロメータ２２は、内燃機関の吸入空気量Gaを検出するセンサである。クランク角センサ２４は機関回転数Neに応じた出力を発するセンサである。スロットルポジションセンサ２６およびアクセルポジションセンサ２８は、それぞれ、スロットルバルブの開度およびアクセルペダルの踏み込み量に応じた出力を発するセンサである。また、燃料噴射弁３０は、内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するための電磁弁である。

上記のように構成された図１に示すシステムにおいては、上流側のメイン空燃比センサ１６の出力に基づいてメインのフィードバック制御が実行され、一方、下流側のサブO₂センサ１８の出力に基づいてサブのフィードバック制御が実行される。

具体的には、メインフィードバック制御では、上流触媒１２に流入する排気ガスの空燃比が、理論空燃比（ストイキ）を制御中心とする目標空燃比と一致するように燃料噴射量の制御が行われる。また、サブフィードバック制御では、上流触媒１２の下流に流出してくる排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、より具体的には、上流触媒１２の下流に配置されたサブO₂センサ１８の出力がストイキ出力となるように、メインフィードバック制御の内容が修正される。これらの制御によれば、燃料噴射量を適切に随時補正し、上流触媒１２の下流における空燃比を精度良くストイキの近傍値に維持することができ、優れた排気浄化性能を得ることができる。

図２は、図１に示すメイン空燃比センサ１６の構成を説明するための図である。より具体的には、図２は、メイン空燃比センサ１６におけるセンサ素子部分の断面図を示す。メイン空燃比センサ１６は、図２に示す断面構造を有するセンサ素子と、そのセンサ素子を保護するためのカバー（図示省略）とを備えている。メイン空燃比センサ１６は、そのカバーに覆われたセンサ素子が排気ガスに晒されるように、内燃機関の排気通路１０に組み付けられる。

メイン空燃比センサ１６のカバーには、排気通路１０の内部を流通するガスがセンサ素子に到達するように、複数の通気孔が設けられている。このため、図２に示すメイン空燃比センサ１６（センサ素子）は、周囲が排気ガスに晒された状態に置かれることになる。

メイン空燃比センサ１６は、ヒータ層３２を有している。ヒータ層３２の内部には、センサ素子を活性温度に加熱するためのヒータ３４が埋め込まれている。図１において、ヒータ層３２の上部には、大気層形成部材３６が配置されている。大気層形成部材３６は、アルミナなどのセラミックスで構成されている。

大気層形成部材３６の上部には、ジルコニア等で構成された電解質層３８が配置されている。大気層形成部材３６の中央上部には、大気層４０を形成するための窪みが設けられている。大気層４０は、大気層形成部材３６および電解質層３８により排気通路１０の内部空間から隔絶されており、かつ、図示しない大気孔により大気に開放されている。

電解質層３８の下面には、大気層４０に晒されるように大気側電極４２が配置されている。一方、電解質層３８の上面には排気側電極４４が配置されている。排気側電極４４は、拡散抵抗層４６により覆われている。拡散抵抗層４６は、多孔質性の物質であり、排気通路を流れるガスが、排気側電極４４に到達する速度を適度に規制する働きを有している。

メイン空燃比センサ１６には、図１中に符号(I)を付して示すような正電圧と、符号(II)を付して示すような逆電圧とがECU２０によって選択的に印加される。正電圧は、具体的には、大気側電極４２が排気側電極４４に比して高電位となるように印加される。この場合、排気側電極４４の表面に存在する酸素がイオン化されて大気側電極４２に向けて移動させられる。その結果、大気側電極４２と排気側電極４４との間には、排気ガス中の酸素濃度に応じたセンサ電流、つまり、排気ガスの空燃比に応じたセンサ電流が流通する。このため、そのセンサ電流を検出すれば、排気空燃比を検知することができる。

逆電圧は、具体的には、排気側電極４４が大気側電極４２に比して高電位となるように印加される。この場合、大気側電極４２の表面に接している酸素がイオン化されて排気側電極４４に向けて移動させられる。その結果、排気側電極４４と大気側電極４２との間には、大気層中の酸素濃度と相関を有する負の電流、つまり、逆電流が流通する。尚、ここでは、大気側電極４２から排気側電極４４に向かう電流の向きを正の方向とし、その逆方向を負の方向としている。

［逆電圧印加によるセンサの故障診断］
図１に示すECU２０によれば、メイン空燃比センサ１６に対して所定の正電圧を印加しつつ、センサ出力電流を検知することができる。この場合、そのセンサ出力電流に基づいて、排気空燃比を検知することが可能である。また、ECU２０によれば、メイン空燃比センサ１６に対して所定の逆電圧を印加しつつ、センサ電流（逆電流）を検知することができる。この場合、その逆電流は、大気層４０内部の酸素濃度と相関を有する値となる。本実施形態では、逆電圧を印加した際のセンサ出力電流に基づいて、メイン空燃比センサ１６の素子割れ等の故障診断を実行する。

より具体的には、大気層４０の内部は、メイン空燃比センサ１６が正常である場合には、排気通路１０の内部空間から隔絶された状態に維持される。しかしながら、メイン空燃比センサ１６には、大気層４０に通じる割れ等（以下、単に「素子割れ」と称することがある）が生ずることがある。図２は、ヒータ層３２と大気層形成部材３６に、上記の素子割れが生じた状態を示している。

内燃機関の運転中は、排気ガスの圧力により、排気通路１０の内圧が大気層４０の圧力より高くなる。このため、メイン空燃比センサ１６に上記の素子割れが生じていると、排気通路内を流通するガスが、割れを伝って大気層４０内部に進入する事態が生ずる。この場合、大気層４０内部の酸素濃度は、排気ガスが混入することにより、上記の素子割れが存在しない場合に比して低下する。

メイン空燃比センサ１６を流れる逆電流は、上述した通り、大気層４０内部の酸素濃度に応じた値となる。このため、大気層４０に割れが存在する場合は、その逆電流が、正常時に比して小さな値となる。従って、ECU２０は、既燃ガスを含む排気ガスが排気通路１０を流通している環境下で、メイン空燃比センサ１６に対して逆電圧を印加し、その結果逆電流が正常に発生するか否かを見ることにより、メイン空燃比センサ１６に素子割れが生じているか否かを判定することができる。

より具体的には、逆電圧の印加直後のセンサ出力電流値と当該逆電圧の印加終了直前のセンサ出力電流値との電流比に基づいて、この電流比が所定の閾値より大きければ素子割れが生じているものと判定し、一方、当該電流比が所定の閾値以下であれば素子割れが生じていないものと判定することができる。従って、逆電圧の印加時間は、素子割れを判定できる程度の電流比が生じ得る時間となるように設定される。また、素子割れの発生時には、排気通路を流通する空気量が多いほど、大気層４０に空気が流入し易い。このため、逆電圧の印加の時期、すなわち、故障診断の実行時期は、内燃機関が安定した高負荷状態にあるときとされている。

［逆電圧印加時の逆電流の特性］
図３は、逆電圧を印加した場合におけるメイン空燃比センサ１６の出力電流の変化を説明するための図である。より具体的には、図３（Ａ）は、逆電圧印加の成否を表すフラグを、図３（Ｂ）は、メイン空燃比センサ１６の出力電流の変化を表す波形を、それぞれ示している。

図３（Ａ）に符号「A」を付して示す期間は、逆電圧印加時間に対応している。メイン空燃比センサ１６の素子割れを検出する目的などで逆電圧が印加されると、メイン空燃比センサ１６には、上記の如く、逆向きの出力電流が流れることになる。すなわち、逆電圧印加中にメイン空燃比センサ１６を流れる出力電流は、図３に示すように、通常の正電圧印加時とは異なった値となる。逆電圧が印加されると、大気層４０内の酸素が大気側電極４２側から排気側電極４４側に移動させられる。

その後、逆電圧の印加が終了し、通常の正電圧が印加されると、拡散抵抗層４６内に留まっている酸素の余剰分が大気層４０側に再び戻ってくる。このため、逆電圧の印加を終了した時点でセンサ出力電流が直ちに通常の値を示すようにはならず、逆電圧印加終了時に一旦オーバーシュートした後、当該酸素の余剰分が大気層４０側に戻り終わるまでの期間についても、図３に示すように、センサ出力電流は通常の正電圧印加時とは異なった値となる。ここでは、逆電圧印加終了時からセンサ出力電流が安定した正常値に復帰するまでの所要時間に相当する期間を、「復帰所要時間B」と定義する。

上記のように、逆電圧の印加時間Aおよびその印加終了後の復帰所要時間Bについては、センサ出力電流が通常の正電圧印加時とは異なった値となるため、そのようなセンサ出力電流に基づく排気空燃比を空燃比のフィードバック制御に使用することは、排気ガスのエミッション特性や機関のドライバビリティの観点からは望ましくない。

そこで、本実施形態のシステムでは、逆電圧の印加時間Aおよび印加終了後の所定の復帰所要時間Bについては、メイン空燃比センサ１６の現在の出力値を空燃比のフィードバック制御などの各種のエンジン制御に使用するのを禁止する（マスクする）こととしている。そして、その禁止期間（以下、「マスク期間」と称する。）に相当する上記時間（A＋B）においては、逆電圧印加直前におけるメイン空燃比センサ１６の出力値をホールド値として使用することとしている。尚、ホールド値でなくても、予め運転状態等に基づいて設定された固定値を用いるようにしてもよい。

しかしながら、上記のマスク期間（A＋B）が不用意に長くなると、空燃比の正規のフィードバック制御への復帰が遅れることとなり、その結果、排気ガスのエミッション特性の悪化や機関のドライバビリティの悪化が懸念される。そこで、本実施形態のシステムでは、マスク期間（A＋B）を適切な値に設定すべく、逆電圧の印加時間Aに基づいて、当該マスク期間（A＋B）の終期を決定することとした。

［実施の形態１における具体的処理］
図４は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてECU２０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定の微小時間毎に周期的に実行されるものとする。

図４に示すルーチンでは、先ず、逆電圧の印加中であるか否かが判別される（ステップ１００）。メイン空燃比センサ１６の故障診断を行うべく、最適な逆電圧を印加すべき時間は、基本的に、排気通路１０を流通する空気量の変化等の内燃機関の運転条件の変化に応じて変わるものである。このため、ここでは、内燃機関の運転条件に応じて予め設定された値が、逆電圧の印加時間Aとして用いられる。尚、そのような印加時間Aに基づく逆電圧の印加中に運転条件が大きく変化した場合には、当該逆電圧の印加中であっても印加時間Aを変更する必要が生ずる場合がある。このように、逆電圧の印加時間Aは、逆電圧の印加時または印加中の内燃機関の運転条件に応じて変化するものである。

上記ステップ１００において、逆電圧の印加中であると判定された場合には、逆電圧印加時間Aの計測が実行される（ステップ１０２）。本ステップ１０２では、今回の逆電圧印加の開始時点から現在までの逆電圧印加時間Aが取得される。次いで、センサ出力値がマスクされる（ステップ１０４）。より具体的には、現在のメイン空燃比センサ１６の出力値を空燃比のフィードバック制御に用いることが禁止され、代わりに、今回の逆電圧印加の開始直前のセンサ出力値がホールドされ、そのホールド値が当該逆電圧印加時間Aの経過中に空燃比のフィードバック制御の基礎として使用される。

また、図１に示すシステムでは、所定のタイミングで、メイン空燃比センサ１６の出力を利用して、上流触媒１２や下流触媒１４についての故障診断をも行っている。しかしながら、上記ステップ１０４においてセンサ出力値がマスクされたマスク期間中は、そのような触媒の故障診断の実行タイミングと重なっていても、そのような触媒の故障診断のためにメイン空燃比センサ１６の出力を利用することが禁止される。

次に、逆電圧から復帰するタイミングが到来したか否かが判別される（ステップ１０６）。その結果、今回の逆電圧の印加開始から印加時間Aが経過と判定された場合、或いは今回の逆電圧の印加開始から予め設定された印加時間Aに達していない場合であってもECU２０から印加を停止する指令が出されたような場合には、次いで、今回の逆電圧の印加開始から現在までの印加時間A（印加中に印加時間Aが変更された場合を含む）に基づいて、逆電圧印加終了後のマスク期間Bが算出される（ステップ１０８）。

逆電圧の印加時間Aが長くなるほど、逆電圧の印加終了後に拡散抵抗層４６内に留まっている酸素の余剰分が大気層４０側に戻り終えるまでの時間が長くなるため、センサ出力が安定した正常値に戻るまでの時間が長くなる。そこで、ここでは、マスク期間Bは、逆電圧の印加時間Aが長くなるほど長くなるように設定される。このため、逆電圧の印加時間Aの長さに応じて、センサ出力値が安定した正常値に達する時点を適切に予め推定（予測）することができる。

次に、マスク期間Bの経過中であるか否かが判別される（ステップ１１０）。その結果、マスク期間Bの経過中である間は、センサ出力がマスクされる（ステップ１１２）。

以上説明した図４に示すルーチンによれば、逆電圧の印加時間Aに基づいて、逆電圧の印加終了後にメイン空燃比センサ１６の出力をマスクすべきマスク期間Bが可変させられる。逆電圧の印加時間Aに基づいて、逆電圧の印加終了後にセンサ出力値が安定した正常値に達するまでの期間となるように、マスク期間（A＋B）を適切な値に設定することができる。これにより、空燃比のフィードバック制御の再開時点が不用意に長くなることを回避することができる。その結果、逆電圧の印加に伴う排気ガスのエミッション特性の悪化等といったメイン空燃比センサ１６の故障診断の実行がエンジン制御に与える弊害を良好に軽減することができる。

尚、上述した実施の形態１においては、ECU２０が、上記ステップ１００、１０４、１１０、および１１２の処理を実行することにより前記第１または第２の発明における「センサ使用禁止手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第１または第２の発明における「禁止期間設定手段」が、それぞれ実現されている。ECU２０が上記ステップ１０２、１０８の処理を実行することにより前記第３の発明のおける「センサ状態推定手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU２０に図４に示すルーチンに代えて後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

上述した実施の形態１においては、逆電圧の印加時間Aに基づいて、逆電圧の印加後にセンサ出力値が安定した正常値に達する時点を予測して、当該時点をマスク期間（A＋B）の終期に設定している。これに対し、本実施形態では、逆電圧の印加終了時に生ずるセンサ出力電流のオーバーシュート量に基づいて、マスク期間（A＋B）の終期を設定している点に特徴を有している。

［実施の形態２における具体的処理］
図５は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてECU２０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定の微小時間毎に周期的に実行されるものとする。また、図５において、実施の形態１における図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図５に示すルーチンでは、ステップ１００において、逆電圧の印加中であると判定された場合には、センサ出力のマスクが実行され（ステップ１０４）、その後、ステップ１０６において、逆電圧から復帰するタイミングが到来したと判定された場合には、次いで、センサ出力（センサ電流）のオーバーシュート量（図３（Ｂ）参照）が算出される（ステップ２００）。より具体的には、ここでは、オーバーシュート量は、逆電圧の印加直前のセンサ出力値をホールドして、メイン空燃比センサ１６の現在の出力電流に基づいて、そのホールド値と、逆電圧からの復帰時における正の出力電流のオーバーシュート量のピーク値との偏差として算出される。

次に、上記ステップ２００において算出されたオーバーシュート量に基づいて、逆電圧の印加終了後のマスク時間Bが算出される（ステップ２０２）。オーバーシュート量が大きくなった時ほど、逆電圧の印加終了後に拡散抵抗層４６内に留まっている酸素の余剰分が大気層４０側に戻ってくる酸素量が多いため、逆電圧の印加終了後にセンサ出力が安定した正常値に達するまでの時間が長くなる。そこで、本ステップ２０２では、オーバーシュート量が大きくなるほど、長くなるようにマスク時間Bが算出される。このため、当該オーバーシュート量の大きさに応じて、センサ出力値が安定した正常値に達する時点を適切に予測することができる。

以上説明した図５に示すルーチンによれば、逆電圧印加終了時のセンサ出力のオーバーシュート量に基づいて、逆電圧の印加終了後にセンサ出力値が安定した正常値に達するまでの期間となるように、マスク期間（A＋B）を適切な値に設定することができる。

尚、上述した実施の形態２においては、ECU２０が上記ステップ２００、２０２の処理を実行することにより前記第３の発明における「センサ状態推定手段」が実現されている。

実施の形態３．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU２０に図６に示すルーチンに代えて後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

本実施形態のシステムは、上述した実施の形態１または２の手法に代えて、逆電圧の印加後におけるメイン空燃比センサ１６の出力変化量に基づいて、逆電圧の印加後にセンサ出力値が安定した正常値に達する時点を推定して、当該時点をマスク期間（A＋B）の終期に設定している点に特徴を有している。

［実施の形態３における具体的処理］
図６は、上記の機能を実現するために、本実施の形態３においてECU２０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定の微小時間毎に周期的に実行されるものとする。また、図６において、実施の形態１におけす図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図６に示すルーチンでは、ステップ１００において、逆電圧の印加中であると判定された場合には、ステップ１０４において、センサ出力のマスクが実行される。一方、上記ステップ１００において、逆電圧の印加中でないと判定された場合には、次いで、後述するステップ３１０に基づくメイン空燃比センサ１６の出力安定判定が完了したか否かが判別される（ステップ３００）。

上記ステップ３００において、出力安定判定が完了していると判定された場合には、センサ出力のマスクは実行されず（ステップ３０２）、一方、未だ出力安定判定が完了していないと判定された場合には、次いで、出力安定判定が実施される（ステップ３０４）。より具体的には、本ステップ３０４では、以下のような手法によって、センサ出力の変化量が安定したものと判定することとしている。すなわち、現在のセンサ出力電流値に基づいて、センサ出力電流がオーバーシュートした後にゼロ側に戻る際の電流波形の傾きが所定の閾値未満になったか否かを判別し、その傾きが当該閾値未満になった場合に、センサ出力の変化量が安定したと判定することとしている。尚、このような手法に限らず、現在のセンサ出力電流値に基づいて、センサ出力電流が一旦オーバーシュートした後にゼロ側に戻り、その後再び正側に電流値が転じた時点を、センサ出力の変化量が安定した時点と判定するようにしてもよい。

次に、上記ステップ３０４において出力安定判定の実施結果に基づいて、未だ出力変化量が安定したと判定されない間は、センサ出力のマスクが実行され（ステップ３０８）、一方、出力変化量が安定したと判定された場合には、出力安定判定が完了したものとされる（ステップ３１０）。また、この場合には、センサ出力のマスクが不要とされる（ステップ３１２）。

以上説明した図６に示すルーチンによれば、逆電圧の印加終了後におけるセンサ出力（センサ電流）の変化量が安定したと判定（推定）されるまでの間は、マスク期間Bとされる。このため、上記ルーチンの処理によれば、逆電圧印加終了後におけるセンサ出力の変化量に基づいて、逆電圧の印加終了後にセンサ出力値が安定した正常値に達するまでの時間となるように、マスク期間Bを適切な値に設定することができる。

尚、上述した実施の形態３においては、ECU２０が上記ステップ３０４の処理を実行することにより前記第３の発明における「センサ状態推定手段」が実現されている。

ところで、上述した実施の形態１乃至３においては、逆電圧印加による故障診断の対象となる排気ガスセンサを空燃比センサであるとして説明を行っているが、その対象はこれに限定されるものではなく、例えば、酸素センサ（排気空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた出力を発するセンサ）であってもよい。

本発明の実施の形態１における空燃比制御装置の構成を説明するための図である。図１に示すメイン空燃比センサの構成を説明するための図である。逆電圧を印加した場合におけるメイン空燃比センサの出力電流の変化を説明するための図である。本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０排気通路
１２上流触媒
１４下流触媒
１６メイン空燃比センサ
１８サブO₂センサ
２０ ECU(Electronic Control Unit)
３０燃料噴射弁
３６大気層形成部材
４０大気層
４２大気側電極
４４排気側電極
４６拡散抵抗層

Claims

エンジン制御の基礎として用いられるセンサ出力値を発する排気ガスセンサを備え、前記排気ガスセンサに逆電圧を印加した時の出力電流に基づき当該排気ガスセンサの故障診断を行う内燃機関の制御装置であって、
前記故障診断の実行中およびその実行後の所定の禁止期間は、前記センサ出力値をエンジン制御の基礎として用いることを禁止するセンサ使用禁止手段と、
前記センサ出力値に基づいて、前記禁止期間を設定する禁止期間設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
エンジン制御の基礎として用いられるセンサ出力値を発する排気ガスセンサに逆電圧を印加した時の出力電流に基づき当該排気ガスセンサの故障診断を行う内燃機関の制御装置であって、
前記故障診断の実行中およびその実行後の所定の禁止期間は、前記センサ出力値をエンジン制御の基礎として用いることを禁止するセンサ使用禁止手段と、
前記センサ出力値に基づいて、前記禁止期間を設定する禁止期間設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記センサ出力値が前記逆電圧の印加終了後に安定した正常値に達する時点を推定するセンサ状態推定手段を更に備え、
前記禁止期間設定手段は、前記センサ状態推定手段によって前記センサ出力値が安定した正常値に達すると推定される時点を、前記禁止期間の終期とすることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
前記センサ状態推定手段は、前記逆電圧の印加時間に基づいて、前記時点を推定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
前記センサ状態推定手段は、前記逆電圧の印加終了時の前記排気ガスセンサの出力電流のオーバーシュート量に基づいて、前記時点を推定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
前記センサ状態推定手段は、前記逆電圧の印加終了後の前記センサ出力値の出力変化量に基づいて、前記時点を推定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。