JP2009287439A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】排気ガスセンサによる検出信号を増幅率あるいはオフセット電圧を切り換えて出力する排気ガスセンサの制御装置において、増幅回路あるいはオフセット回路に異常が発生した場合には、それを速やかに検出することにより、排気ガスの悪化を防止する。
【解決手段】排気ガスセンサ１００による検出信号を増幅回路１２５の増幅率あるいはオフセット回路１２６のオフセット電圧を切り換えて出力する排気ガスセンサの制御装置を備えた内燃機関の制御装置において、排気ガスセンサ１００の活性／不活性を判定し、排気ガスセンサ１００が不活性であると判定された時には、排気ガスセンサ１００への電流を停止すると共に、増幅回路１２５による増幅率を切り換えて排気ガスセンサ１００への電流停止時の空燃比信号を検出し、増幅率毎の空燃比信号が所定範囲内か否かにより、オフセット回路１２６の異常を判定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、排出ガスの空燃比を検出する排気ガスセンサの異常判定機能を有する排気ガスセンサの制御装置を備えた内燃機関の制御装置に関するものである。
排出ガスの空燃比を検出する排気ガスセンサによる空燃比の検出結果は、エンジン制御装置(以下、ＥＣＵと称する。)等により構成される空燃比制御システムに用いられ、空燃比をストイキ（理論空燃比）近傍でフィードバック制御するストイキ燃焼制御や、同じく空燃比を所定のリーン領域でフィードバック制御するリーン燃焼制御等の実現に用いられている。
前記空燃比制御システムでは、空燃比検出範囲を拡張して広域の空燃比の検出を可能とし、更に同範囲内における空燃比の検出精度を高めることが強く要望されている。この種の技術として、ガスセンサ素子による検知信号を、増幅回路によって増幅率あるいはオフセット電圧を適時選択することにより、増幅率を低増幅率とした場合は広空燃比範囲内に対応した広範囲出力を得ることを可能とし、また、増幅率を高増幅率とした場合は狭空燃比範囲内に対応した狭範囲出力を得ることを可能とする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２７５６２８号公報（段落０００９、図１）
しかしながら、前記特許文献に開示されているように、増幅回路により増幅率あるいはオフセット電圧の切替えを実施し、空燃比信号を検出する場合、増幅回路の異常により空燃比信号が異常となったときに、適正な空燃比制御を行えなくなるため排気ガスが悪化するなどの問題があった。
この発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気ガスセンサによる検出信号を増幅率あるいはオフセット電圧を切り換えて出力する排気ガスセンサの制御装置を備え、その増幅回路あるいはオフセット回路に異常が発生した場合に、それを速やかに検出することにより、排気ガスの悪化を防止する内燃機関の制御装置を提供することにある。
この発明における内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気ガスの空燃比に応じて変化する電流を検知信号として出力する排気ガスセンサと、電流を検知する電流検知抵抗と、電流検知抵抗により検知される検知信号を、排気ガスセンサにより検出可能な空燃比の複数の検出範囲において、増幅率を切り換えて増幅する増幅回路と、増幅回路により増幅された前記検知信号をＡ／Ｄ変換器にて検出可能な空燃比信号となるようにオフセット電圧を加算するオフセット回路と、空燃比信号に応じて前記排気ガスセンサに電流を流し、内燃機関の空燃比を目標とする空燃比となるように補正する空燃比検出手段とを備え、空燃比検出手段は、排気ガスセンサの活性／不活性を判定し、排気ガスセンサが不活性であると判定した時には、排気ガスセンサへの電流を停止すると共に、増幅回路による増幅率を切り換えて前記排気ガスセンサへの電流停止時の前記空燃比信号を検出し、増幅率毎の空燃比信号が所定範囲内か否かにより、オフセット回路の異常を判定するものである。
この発明における内燃機関の制御装置によれば、空燃比信号の検出開始前にオフセット回路の異常を速やかに検出することにより、空燃比信号が異常な状態での空燃比制御の実施を防止し、排気ガスの悪化を防止することが可能となる。
以下、添付の図面を参照して、この発明における内燃機関の制御装置について好適な実施の形態を説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。本実施の形態では、内燃機関より排出される排気ガスを被検出ガスとして、同ガス中の酸素濃度（空燃比：Ａ／Ｆ）を検出する空燃比検出手段を具体化しており、空燃比の検出結果はＥＣＵ等により構成される空燃比制御システムに用いられる。そして、空燃比制御システムでは、空燃比をストイキ近傍でフィードバック制御するストイキ燃焼制御や、同空燃比を所定のリーン領域でフィードバック制御するリーン燃焼制御等が適宜実現される。
また、本実施の形態では、近年、または将来の排気ガス規制や異常検出規制（ＯＢＤ）に対応する広域の空燃比検出や、排気系に設置されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒の吸蔵ＮＯｘ放出、硫黄被毒再生等の制御を実施するために、リッチ域（例えばＡ／Ｆ １０）から大気状態（例えばＡ／Ｆ ５０）までの広い範囲で空燃比を検出可能としている。
まず、内燃機関の制御装置の構成について説明する。図１は、内燃機関の制御装置を示すブロック構成図である。
図１において、排気ガスセンサ１００は積層型構造のセンサ素子を有し、酸素ポンプ素子（Ｉｐ Ｃｅｌｌ）１０１および酸素濃淡電池素子（Ｖｓ Ｃｅｌｌ）１０２は、それぞれジルコニア固体電解質材により構成されている。
酸素ポンプ素子１０１は、後述するポンプ電流制御回路１０３から供給されたポンプ電流Ｉｐの正負および大小に応じた量の酸素Ｏ２を、ガス検出室１０４内から汲み出すか、またはガス検出室１０４内に供給する。また、酸素濃淡電池素子１０２は、後述する酸素基準生成電流供給回路１０５から供給された酸素基準生成電流Ｉｃｐにより、電池素子電極１０６ａ、１０６ｂを酸素基準として、ガス検出室１０４側の酸素濃度に応じた電池素子端子間電圧Ｖｓを生成する。
一対のガス通路壁１０７ａ、１０７ｂは、ガス拡散多孔質材により構成されており、酸素ポンプ素子１０１および酸素濃淡電池素子１０２の間に配設されている。ガス検出室１０４は、酸素ポンプ素子１０１および酸素濃淡電池素子１０２と、一対のガス通路壁１０７ａ、１０７ｂによって形成されている。矢印Ａ、Ｂは、ガス検出室１０４における排気ガスの通過方向を示しており、矢印Ａ、Ｂのように、排気ガス流の一部は、ガス通路壁１０７ａからガス検出室１０４に導入され、ガス通路壁１０７ｂを通過して、排気ガスセンサ１００の外部に排出されるようになっている。
一対のポンプ素子電極１０８ａ、１０８ｂは、酸素ポンプ素子１０１の各面に対向配置されており、ポンプ素子電極１０８ａは第１の保護層１０９により被覆されている。また、一対の電池素子電極１０６ａ、１０６ｂは、酸素濃淡電池素子１０２の各面に対向配置されており、電池素子電極１０６ｂは第２の保護層１１０により被覆されている。各電極１０８ａ、１０８ｂ、１０６ａ、１０６ｂは、排気ガスセンサの制御装置１１１の制御端子群１１２に接続されている。
酸素濃淡電池素子１０２の電池素子電極１０６ａ、１０６ｂは、排気ガスセンサの制御装置１１１内の酸素基準生成電流供給回路１０５に接続されており、酸素基準生成電流供給回路１０５から供給された酸素基準生成電流Ｉｃｐにより、電池素子電極１０６ｂ側を酸素基準として、ガス検出室１０４側の酸素濃度に応じた電池素子端子間電圧Ｖｓを生成する。また、酸素ポンプ素子１０１のポンプ素子電極１０８ａ、１０８ｂは、排気ガスセンサの制御装置１１１内のポンプ電流制御回路１０３に接続されており、ポンプ電流制御回路１０３から供給されたポンプ電流Ｉｐの正負および大小に応じた量の酸素Ｏ２を、ガス検出室１０４内から汲み出すか、またはガス検出室１０４内に供給する。これにより、ガス検出室１０４の酸素濃度が規定値となるように、ガス検出室１０４の酸素を排出または供給するようになっている。したがって、排気ガスセンサ１００は、ポンプ電流を検出することにより、ガス検出室１０４の酸素濃度を測定可能なセンサとして機能する。
また、排気ガスセンサ１００を活性化するには酸素ポンプ素子１０１および酸素濃淡電池素子１０２の温度を約６００℃以上の高温に保持する必要がある。そのため、本実施の形態では、加熱手段である電熱ヒータ１１３の加熱制御により排気ガスセンサ１００を活性化温度域にまで加熱するようにしている。なお、電熱ヒータ１１３は開閉素子１１４により、出力端子１１５を介して開閉制御される。
排気ガスセンサの制御装置１１１は、インターフェース回路１１６、Ａ／Ｄ変換器１１７、マイクロプロセッサ（以下、ＣＰＵと称する。）１１８を備えており、インターフェース回路１１６により検出した電気信号をＡ／Ｄ変換器１１７を介してＣＰＵ１１８に取り込み、ＣＰＵ１１８の空燃比検出手段１１９において空燃比の演算や素子抵抗の演算を実施する。なお、本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換器１１７は１０ｂｉｔ分解能を有するものであり、その作動電圧範囲は０〜５Ｖである。また、空燃比検出手段１１９により検出された空燃比は、例えば図示しないＥＣＵに出力され、空燃比フィードバック制御等に使用される。
インターフェース回路１１６において、酸素基準生成電流供給回路１０５は、酸素濃淡電池素子１０２に対して、１０μＡ〜２５μＡ程度の微小電流を供給し、電池素子電極１０６ｂ側を酸素基準として設定するようになっている。また、電池素子端子間電圧検出回路１２０は、酸素濃淡電池素子１０２の端子間電圧である電池素子出力電圧Ｖｓを検出する。なお、電池素子出力電圧Ｖｓは、理論空燃比Ａ／Ｆ（＝１４．６）において、基準電圧４５０ｍＶを発生するようになっている。
図２は電池素子端子間電圧検出回路１２０の出力特性を示す説明図であり、図２において、横軸は空燃比（リッチ、リーンまたは理論空燃比）、縦軸は電池素子出力電圧Ｖｓを示している。
再び図１において、内部抵抗検出回路１２１は、酸素濃淡電池素子１０２の内部抵抗値Ｒを検出している。内部抵抗検出回路１２１は、たとえば、１００ｍｓｅｃ程度の周期で定期的に短時間のサンプリングを実行して、供給された一定高周波電流Ｉ０に対応した高周波電圧Ｖを測定し、高周波電圧Ｖと一定高周波電流Ｉ０との比率からなる内部インピーダンスＺ０（Ｚ０＝Ｖ／Ｉ０）に基づいて、内部抵抗値Ｒを算出するようになっている。なお、内部抵抗値Ｒを高周波電流により測定する理由は、電極界面抵抗の影響を除去するためである。周知のように、電極界面抵抗には、比較的容量の大きい静電容量成分が並列的に寄生しているので、高周波電流に対しては低インピーダンス特性を示す性質を有している。
また、一定の高周波電圧Ｖ０を印加して高周波電流Ｉを測定した場合には、インピーダ
ンスＺ（Ｚ＝Ｖ０／Ｉ）の比率演算が必要となるが、前記のように、一定の高周波電流Ｉ０を供給したときの給電電圧Ｖを測定すれば、インピーダンスＺ０∝Ｖとなり、複雑な比率演算が不要となる。
空燃比検出手段１１９は、内部抵抗値Ｒにより排気ガスセンサ１００が活性化温度の近傍温度にあるか否かの活性判定を行い、活性化温度の近傍温度にある場合は排気ガスセンサが活性状態にあるとして、ポンプ電流制御回路１０３の駆動を許可し、活性化温度の近傍温度にない場合は排気ガスセンサが不活性状態にあるとして、ポンプ電流制御回路１０３の駆動を禁止する。
インターフェース回路１１６内の基準電圧発生回路１２２は、電池素子出力電圧Ｖｓの目標値となる基準電圧値４５０ｍＶを生成するようになっている。
比較制御回路１２３は、電池素子端子間電圧検出回路１２０の出力電圧と基準電圧発生回路１２２からの基準電圧値とを比較し、比較結果に基づいてポンプ電流制御回路１０３を制御するようになっている。すなわち、比較制御回路１２３は、電池素子端子間電圧検出回路１２０によって検出された電池素子出力電圧Ｖｓが基準電圧値４５０ｍＶに等しくなるように、ポンプ電流制御回路１０３を制御し、このときに必要としたポンプ電流Ｉｐの値により、ガス検出室１０４の酸素濃度の値を検出するように構成されている。
図３は空燃比Ａ／Ｆに対するポンプ電流Ｉｐの関係を示す説明図である。
再び図１において、電流検出抵抗１２４の両端に増幅回路１２５が接続されている。増幅回路１２５による増幅率Ｇは切り換え可能となっており、空燃比検出手段１１９により指示された増幅率Ｇにより、次式に示す増幅されたポンプ電流Ｉｐに相当する信号Ｖｉｐ（以下、信号Ｖｉｐと称する。）が増幅回路１２５より出力される。
Ｖｉｐ＝Ｉｐ×Ｒｄ×Ｇ
（但し、Ｒｄは電流検出抵抗１２４の抵抗値）
ポンプ電流Ｉｐは、ストイキを基準とした正負の電流であり、信号Ｖｉｐについてもストイキを基準とした正負の電圧となるため、次式に示すように、信号Ｖｉｐに、オフセット回路１２６によるオフセット電圧Ｖｏｆｓを加算することにより、空燃比信号ＶａｆをＡ／Ｄ変換器１１７の作動電圧範囲である０〜５Ｖの範囲内の信号とし、信号ＶｉｐをＡ／Ｄ変換器１１７を介して取り込み可能な信号としている。
Ｖａｆ＝Ｖｉｐ＋Ｖｏｆｓ
また、オフセット電圧Ｖｏｆｓについては、空燃比信号Ｖａｆから信号Ｖｉｐを算出する基準電圧となるため、オフセット電圧Ｖｏｆｓのばらつきを学習する必要がある。
ポンプ電流制御回路１０３の停止時にはポンプ電流Ｉｐが０ｍＡとなるためＶｉｐ＝０Ｖとなり、空燃比信号Ｖａｆはオフセット電圧Ｖｏｆｓを示すことから、オフセット電圧Ｖｏｆｓの学習は、ポンプ電流制御回路１０３の停止時の空燃比信号Ｖａｆにより実施している。
次に、この排気ガスセンサの制御装置１１１の異常判定方法について説明する。
オフセット回路１２６については、排気ガスセンサ１００の不活性状態では、空燃比信号Ｖａｆはオフセット電圧Ｖｏｆｓを示すことから、空燃比信号Ｖａｆがオフセット電圧Ｖｏｆｓの正常範囲内か否かによりオフセット回路１２６の異常判定が可能となる。
また、ポンプ電流制御回路１０３の駆動を許可する排気ガスセンサ１００の活性状態で
は、空燃比信号Ｖａｆは、排気ガスの空燃比により流れるポンプ電流Ｉｐが変化することで空燃比信号Ｖａｆとなる。従って、排気ガスセンサ１００の活性状態では、所定時間毎にポンプ電流制御回路１０３の駆動を停止することにより、ポンプ電流Ｉｐを０ｍＡとして空燃比信号Ｖａｆによるオフセット回路１２５の異常判定を行う。
増幅回路１２５については、ポンプ電流制御回路１０３の駆動を禁止する排気ガスセンサ１００の不活性状態では、ポンプ電流Ｉｐが０ｍＡとなるため、信号Ｖｉｐは増幅率Ｇによらず０Ｖとなる。このため、増幅回路１２５の増幅率Ｇを切り換えても空燃比信号Ｖａｆはオフセット電圧Ｖｏｆｓと同一値となって、増幅回路１２５の異常判定を実施することは出来ない。
一方、ポンプ電流制御回路１０３の駆動を許可する排気ガスセンサ１００の活性状態では、空燃比信号Ｖａｆは排気ガスの空燃比に応じた値となる。この時、増幅回路１２５の増幅率Ｇを切り換えて検出した空燃比信号Ｖａｆの偏差は、正常時は、各増幅率によるオフセット電圧の偏差と信号Ｖｉｐの偏差を加算したものとなり、異常時はオフセット電圧の偏差のみとなる。但し、正常時においてもストイキ時は、ポンプ電流Ｉｐが０ｍＡとなるため、異常時と同等の値となって、空燃比信号Ｖａｆの偏差による判定では、ストイキ時について考慮が必要となる。このため、本異常判定では、次式に基づいて空燃比信号Ｖａｆより推定ポンプ電流を算出し、その偏差により異常判定を実施している。
推定ポンプ電流＝（Ｖｉｐ−Ｖｏｆｓ）÷Ｒｄ÷Ｇ
推定ポンプ電流による異常判定では、正常時はストイキ時も含め、ポンプ電流偏差が０となり、Ｖｉｐ−Ｖｏｆｓによる偏差により推定ポンプ電流の偏差が発生する。従って、推定ポンプ電流が所定値以上となったことで、異常と判定することにより、ストイキ時についても考慮することなく異常判定が可能となる。
次に、具体値を示しながら動作を説明する。例えば、ストイキを含むストイキ近傍領域（Ａ／Ｆ １３〜Ａ／Ｆ ２０）と、空燃比全領域（Ａ／Ｆ １０〜Ａ／Ｆ ５０）の２つの領域を切り換えて空燃比検出を実施する場合、ストイキを含むストイキ近傍領域の増幅率Ｇ１を４．５、空燃比全領域の増幅率Ｇ２を１．５とする。また、電流検出抵抗１２４の抵抗値Ｒｄは３００Ωとする。
ストイキを含むストイキ近傍領域（Ａ／Ｆ １３〜Ａ／Ｆ ２０）での信号Ｖｉｐの範囲は下記となる。
Ａ／Ｆ＝１３でのポンプ電流は、Ｉｐ＝−０．８３ｍＡ
Ｖｉｐ＝−０．８３ｍＡ×３００Ω×４．５＝−１．１２１Ｖ
Ａ／Ｆ＝２０でのポンプ電流は、Ｉｐ＝１．０５ｍＡ
Ｖｉｐ＝１．０５ｍＡ×３００Ω×４．５＝１．４１８Ｖ
よって、増幅率Ｇ１での信号Ｖｉｐの電圧範囲は、−１．１２１Ｖ〜１．４１８Ｖとなる。
また、空燃比センサ１００の空燃比検出能範囲と同等となる空燃比全領域（Ａ／Ｆ １０〜Ａ／Ｆ ５０）での信号Ｖｉｐの範囲は下記となる。
Ａ／Ｆ＝１０でのポンプ電流は、Ｉｐ＝−２．９２ｍＡより、
Ｖｉｐ＝−２．９２ｍＡ×３００Ω×１．５＝−１．３１４Ｖ
Ａ／Ｆ＝５０でのポンプ電流は、Ｉｐ＝２．８１ｍＡより、
Ｖｉｐ＝２．８１ｍＡ×３００Ω×１．５＝１．２６５Ｖ
従って、検出電圧は、２．８１ｍＡ×３００Ω×１．５＝１．２６５Ｖとなる。
よって、増幅率Ｇ２での信号Ｖｉｐの電圧範囲は、−１．３１４Ｖ〜１．２６５Ｖとなる。
前述の通り、Ａ／Ｄ変換器１１７の作動電圧範囲は０〜５Ｖのため、信号Ｖｉｐを全領域についてＡ／Ｄ変換器１１７にてＡ／Ｄ変換することは不可能である。従って、空燃比信号ＶａｆをＡ／Ｄ変換器１１７の作動電圧範囲である０〜５Ｖの範囲内とするためには、増幅率Ｇ１、および増幅率Ｇ２でのオフセット電圧Ｖｏｆｓは下記範囲内より設定する必要がある。
増幅率Ｇ１でのオフセット電圧Ｖｏｆｓ設定範囲、１．１２１Ｖ〜３．５８２Ｖ
増幅率Ｇ２でのオフセット電圧Ｖｏｆｓ設定範囲、１．３１４Ｖ〜３．７３５Ｖ
ここで、増幅率Ｇ２での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２が全空燃比検出範囲内において、Ａ／Ｄ変換器１１７の作動電圧範囲である０〜５Ｖの範囲内となるように、また増幅率によるオフセット電圧の識別が可能となるように、例えば、増幅率Ｇ１時のオフセット電圧Ｖｏｆｓ＿Ｇ１を２．０Ｖ、増幅率Ｇ２時のオフセット電圧Ｖｏｆｓ_Ｇ２を２．５Ｖと設定し、オフセット電圧Ｖｏｆｓ_Ｇ１の正常範囲が１．９Ｖ〜２．１Ｖ、オフセット電圧Ｖｏｆｓ_Ｇ２の正常範囲が２．４Ｖ〜２．６Ｖとする。
この時、各空燃比検出範囲内における増幅率Ｇ１での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１、増幅率Ｇ２での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２は各々下記となる。
増幅率Ｇ１での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１の範囲、０．８７９Ｖ〜３．４１８Ｖ
増幅率Ｇ２での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２の範囲、１．１８６Ｖ〜３．７６５Ｖ
これより、増幅率Ｇ２での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２は、Ａ／Ｄ変換器１１７の作動電圧範囲である０〜５Ｖの範囲内であり、かつ空燃比センサ１００の全検出範囲内において０〜５Ｖの範囲内に入ることより、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２の正常範囲を０．５Ｖ〜４．５Ｖと設定可能となる。また、増幅率Ｇ１での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１については、空燃比全領域（Ａ／Ｆ １０〜Ａ／Ｆ ５０）では、０〜５Ｖの範囲外となる。
ポンプ電流制御回路１０３の駆動停止時は、ポンプ電流Ｉｐが０ｍＡとなるため、増幅率Ｇ１での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１、増幅率Ｇ２での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２は各々下記となる。
Ｖａｆ_Ｇ１＝２．０Ｖ＋（０ｍＡ×３００Ω）×４．５＝２．０Ｖ
Ｖａｆ_Ｇ２＝２．５Ｖ＋（０ｍＡ×３００Ω）×１．５＝２．５Ｖ
よって、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１およびＶａｆ_Ｇ２は、各々オフセット電圧Ｖｏｆｓ_Ｇ１およびオフセット電圧Ｖｏｆｓ_Ｇ２の正常範囲内の値となる。
例えば、オフセット回路１２６の異常により、オフセット電圧がＶｏｆｓ_Ｇ１から切り替わらなくなった場合、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１とＶａｆ_Ｇ２は各々下記となる。
Ｖａｆ_Ｇ１＝２．０Ｖ
Ｖａｆ_Ｇ２＝２．０Ｖ
よって、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２はオフセット電圧Ｖｏｆｓ_Ｇ２の正常範囲外の値となるため、異常を検出することが可能となる。
また同様に、オフセット回路１２６の異常により、オフセット電圧がＶｏｆｓ_Ｇ２から切り替わらなくなった場合、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１とＶａｆ_Ｇ２は各々下記となる。
Ｖａｆ_Ｇ１＝２．５Ｖ
Ｖａｆ_Ｇ２＝２．５Ｖ
よって、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１はオフセット電圧Ｖｏｆｓ_Ｇ１の正常範囲外の値となるため、異常を検出することが可能となる。
次に、センサ活性状態では、空燃比によりポンプ電流Ｉｐがきまるため、例えば、Ａ／Ｆ＝１４であった場合、ポンプ電流Ｉｐは−０．２７ｍＡとなり、増幅率Ｇ１での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１、増幅率Ｇ２での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２は各々下記となる。
Ｖａｆ_Ｇ１＝２．０Ｖ＋（−０．２７ｍＡ×３００Ω）×４．５
＝１．６３５５Ｖ
Ｖａｆ_Ｇ２＝２．５Ｖ＋（−０．２７ｍＡ×３００Ω）×１．５
＝２．３７８５Ｖ
よって、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１およびＶａｆ_Ｇ２から算出した推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１、Ｉｐ_Ｇ２は各々下記となる。
Ｉｐ_Ｇ１＝（１．６３５５Ｖ−２．０Ｖ）÷４．５÷３００Ω＝−０．２７ｍＡ
Ｉｐ_Ｇ２＝（２．３７８５Ｖ−２．５Ｖ）÷１．５÷３００Ω＝−０．２７ｍＡ
従って、各々の増幅率での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１およびＶａｆ_Ｇ２が正常であった場合、推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１、Ｉｐ_Ｇ２の偏差は下記の通り、０ｍＡとなる。
｜Ｉｐ_Ｇ１−Ｉｐ_Ｇ２｜＝｜（−０．２７ｍＡ）−（−０．２７ｍＡ）｜＝０ｍＡ
例えば、増幅回路１２５の異常により増幅率がＧ１固定となった場合、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１、Ｖａｆ_Ｇ２は下記となる。
Ｖａｆ_Ｇ１＝２．０Ｖ＋（−０．２７ｍＡ×３００Ω）×４．５
＝１．６３５５Ｖ
Ｖａｆ_Ｇ２＝２．５Ｖ＋（−０．２７ｍＡ×３００Ω）×４．５
＝２．１３５５Ｖ
よって、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１およびＶａｆ_Ｇ２から算出した推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１、Ｉｐ_Ｇ２は各々下記となる。
Ｉｐ_Ｇ１＝（１．６３５５Ｖ−２．０Ｖ）÷４．５÷３００Ω＝−０．２７ｍＡ
Ｉｐ_Ｇ２＝（２．１３５５Ｖ−２．５Ｖ）÷１．５÷３００Ω＝−０．８１ｍＡ
従って、推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１、Ｉｐ_Ｇ２の偏差が下記の通り発生するため、異常を検出することが可能となる。
｜Ｉｐ_ＯＰ１−Ｉｐ_ＯＰ２｜＝｜（−０．２７ｍＡ）−（−０．８１ｍＡ）｜
＝０．５４ｍＡ
また、増幅回路１２５の異常により増幅率がＧ２固定となった場合、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１、Ｖａｆ_Ｇ２は下記となる。
Ｖａｆ_Ｇ１＝２．０Ｖ＋（−０．２７ｍＡ×３００Ω）×１．５
＝１．８７８５Ｖ
Ｖａｆ_Ｇ２＝２．５Ｖ＋（−０．２７ｍＡ×３００Ω）×１．５
＝２．３７８５Ｖ
よって、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１およびＶａｆ_Ｇ２から算出した推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１、Ｉｐ_Ｇ２は各々下記となる。
Ｉｐ_Ｇ１＝（１．８７８５Ｖ−２．０Ｖ）÷４．５÷３００Ω＝−０．０９ｍＡ
Ｉｐ_Ｇ２＝（２．３７８５Ｖ−２．５Ｖ）÷１．５÷３００Ω＝−０．２７ｍＡ
従って、推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１、Ｉｐ_Ｇ２の偏差が下記の通り発生するため、異常を検出することが可能となる。
｜Ｉｐ_ＯＰ１−Ｉｐ_ＯＰ２｜＝｜（−０．０９ｍＡ）−（−０．２７ｍＡ）｜
＝０．１８ｍＡ
また、例えばＡ／Ｆ＝３０であった場合、ポンプ電流Ｉｐは２．０２ｍＡとなり、増幅率Ｇ１での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１、増幅率Ｇ２での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２は各々下記となる。
Ｖａｆ_Ｇ１＝２．０Ｖ＋（２．０２ｍＡ×３００Ω）×４．５＝４．７２７Ｖ
Ｖａｆ_Ｇ２＝２．５Ｖ＋（２．０２ｍＡ×３００Ω）×１．５＝３．４０９Ｖ
よって、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１、およびＶａｆ_Ｇ２から算出した推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１、Ｉｐ_Ｇ２は各々下記となる。
Ｉｐ_Ｇ１＝（４．７２７Ｖ−２．０Ｖ）÷４．５÷３００Ω＝２．０２ｍＡ
Ｉｐ_Ｇ２＝（３．１０９Ｖ−２．５Ｖ）÷１．５÷３００Ω＝２．０２ｍＡ
従って、各々の増幅率での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１およびＶａｆ_Ｇ２が正常であった場合、推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１、Ｉｐ_Ｇ２の偏差は下記の通り、０ｍＡとなる。
｜Ｉｐ_Ｇ１−Ｉｐ_Ｇ２｜＝｜２．０２ｍＡ−２．０２ｍＡ｜＝０ｍＡ
例えば、増幅回路１２５の異常により増幅率がＧ１固定となった場合、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１、Ｖａｆ_Ｇ２は下記となる。
Ｖａｆ_Ｇ１＝２．０Ｖ＋（２．０２ｍＡ×３００Ω）×４．５＝４．７２７Ｖ
Ｖａｆ_Ｇ２＝２．５Ｖ＋（２．０２ｍＡ×３００Ω）×４．５＝５．２２７Ｖ
この場合、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２が正常範囲外となることにより、異常を検出することが可能となる。
また、増幅回路１２５の異常により増幅率がＧ２固定となった場合、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１、Ｖａｆ_Ｇ２は下記となる。
Ｖａｆ_Ｇ１＝２．０Ｖ＋（２．０２ｍＡ×３００Ω）×１．５＝２．９０９Ｖ
Ｖａｆ_Ｇ２＝２．５Ｖ＋（２．０２ｍＡ×３００Ω）×１．５＝３．４０９Ｖ
よって、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１およびＶａｆ_Ｇ２から算出した推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１、Ｉｐ_Ｇ２は各々下記となる。
Ｉｐ_Ｇ１＝（２．９０９Ｖ−２．０Ｖ）÷４．５÷３００Ω＝０．６７ｍＡ
Ｉｐ_Ｇ２＝（３．４０９Ｖ−２．５Ｖ）÷１．５÷３００Ω＝２．０２ｍＡ
従って、推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１、Ｉｐ_Ｇ２の偏差が下記の通り発生するため、異常を検出することが可能となる。
｜Ｉｐ_ＯＰ１−Ｉｐ_ＯＰ２｜＝｜０．６７ｍＡ−２．０２ｍＡ｜＝1．３５ｍＡ
図４は、増幅率がＧ１固定となった場合の空燃比信号Ｖａｆと推定ポンプ電流偏差の関係を示す説明図であり、図５は、増幅率がＧ２固定となった場合の空燃比信号Ｖａｆと推定ポンプ電流偏差の関係を示す説明図である。図４、図５より、ポンプ電流Ｉｐ＝０ｍＡとなるストイキ時を除き、増幅回路１２５に異常が発生した場合は、推定ポンプ電流偏差が発生するため、異常検出が可能となる。
次に、前記のように構成される排気ガスセンサの制御装置１１１の具体的な動作について説明する。
図６は、空燃比検出手段１１９により実行される空燃比の検出と、オフセット回路１２６および増幅回路１２５の異常を検出するルーチンを示すフローチャートで、空燃比検出手段１１９は、所定周期（例えば１０ｍｓ間隔）でこのルーチンを繰り返し実行する。
本ルーチンがスタートすると、まず、ステップ１０１にてセンサ活性状態か否かの判断を実施する。センサ活性と判断されると、ステップ１０２へ進み、センサ不活性と判断されると、ステップ１１８に進む。ステップ１０１でセンサ活性状態と判定された場合は、続くステップ１０２にてポンプ電流制御回路１０３の駆動を許可する。
ステップ１０３では、空燃比制御領域がストイキ近傍か否かを判断し、ストイキ近傍の場合はステップ１０４へ進み、ストイキ近傍以外の場合はステップ１１１に進む。ステップ１０３にて、空燃比制御領域がストイキ近傍と判断された場合は、続くステップ１０４にて増幅回路１２５の増幅率をＧ１へと変更する。
ステップ１０５では、オフセット電圧学習更新タイミングか否かを判定し、オフセット電圧学習更新タイミング時はステップ１０６に進み、オフセット電圧学習更新タイミングでない場合はステップ１０９に進む。ステップ１０５にてオフセット電圧学習更新タイミングであった場合、ステップ１０６に進み、図７に示す増幅率Ｇ１でのオフセット電圧Ｖ
ｏｆｓ_Ｇ１更新ルーチンを実行する。
図７において、オフセット電圧Ｖｏｆｓ_Ｇ１更新ルーチンでは、まず、ステップ２０１でポンプ電流制御回路１０３の駆動を停止し、ポンプ電流Ｉｐを０ｍＡとした後、続くステップ２０２にて空燃比信号Ｖａｆの検出を行う。
ステップ２０３では、空燃比信号Ｖａｆが増幅率Ｇ１のオフセット電圧の正常範囲内（１．９Ｖ≦Ｖａｆ≦２．１Ｖ）であるか否かを判定し、正常範囲内であれば、ステップ２０４に進みオフセット電圧Ｖｏｆｓ_Ｇ１を空燃比信号Ｖａｆにて更新し、続くステップ２０５にてポンプ電流制御回路１０３の駆動を許可して、本ルーチンを終了し、図６のステップ１０７へ進む。一方、空燃比信号Ｖａｆが正常範囲以外の時、つまり、１．９Ｖ＞ＶａｆまたはＶａｆ＞２．１Ｖの時には、ステップ２０６に進みオフセット異常を判定し、本ルーチンを終了し、図６のステップ１０７へ進む。
図６に戻り、ステップ１０７では、オフセット異常か否かを判定し、オフセット異常時はステップ１０８へ進み、オフセット異常でない場合は、ステップ１０９へ進む。オフセット異常が発生している場合は、空燃比信号Ｖａｆによる空燃比制御ができないため、ステップ１０８にて、空燃比制御の禁止を実施し、本ルーチンを終了する。一方、ステップ１０５にてオフセット電圧学習更新タイミングでない場合、もしくはステップ１０７にてオフセット異常でなかった場合は、ステップ１０９に進み、図８に示す増幅率Ｇ１での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１の検出ルーチンを実行する。
図８において、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１の検出ルーチンでは、ステップ３０１にて空燃比信号Ｖａｆの検出を行い、続くステップ３０２にて空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１をＶａｆにて更新する。
ステップ３０３では、増幅回路１２５の増幅率をＧ２へと変更し、続くステップ３０４にて空燃比信号Ｖａｆの検出を行い、続くステップ３０５にて空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２をＶａｆにて更新する。
ステップ３０６では、増幅回路１２５の増幅率をＧ１へと変更し、続くステップ３０７にて空燃比信号Ｖａｆの検出を行い、続くステップ３０８にて空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１’をＶａｆにて更新する。
ステップ３０９では、増幅率Ｇ２の空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２が正常範囲内（０．５Ｖ≦Ｖａｆ_Ｇ２≦４．５Ｖ）の信号か否かの判定を実施し、正常範囲内であれば、ステップ３１０へ進む。空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２が正常範囲外の時、つまり０．５Ｖ＞Ｖａｆ_Ｇ２またはＶａｆ_Ｇ２＞４．５Ｖの時は、増幅回路１２５に異常が発生していると考えらえるため、ステップ３１７にて増幅回路異常を判定し、続くステップ３１８にてポンプ電流制御回路１０３の駆動を停止して本ルーチンを終了し、図６のステップ１１０へ進む。
ステップ３１０では、増幅率Ｇ１の空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１が推定ポンプ電流演算可能範囲（０．５Ｖ≦Ｖａｆ_Ｇ１≦４．５Ｖ）内か否かの判定を実施し、推定ポンプ電流演算可能範囲内であれば、ステップ３１１へ進む。空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１が推定ポンプ電流演算可能範囲外の時、つまり０．５Ｖ＞Ｖａｆ_Ｇ１またはＶａｆ_Ｇ１＞４．５Ｖの時は、ポンプ電流Ｉｐ大のため増幅率Ｇ１の推定ポンプ電流を算出することが出来ないので本ルーチンを終了し、図６のステップ１１０へ進む。
ステップ３１１では、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１およびＶａｆ_Ｇ１’の偏差により、空燃比信号Ｖａｆ検出中のポンプ電流Ｉｐの変動が所定範囲以内であるか否かの判定を行う。
空燃比信号の偏差が０．０２５Ｖ（ポンプ電流Ｉｐの変動幅は増幅率Ｇ１では約０．０２ｍＡ）以内であれば、空燃比が変化していないと判定し、続くステップ３１２へ進む。空燃比信号の偏差が０．０２５Ｖ以上であった場合は、空燃比変動が推定ポンプ電流値に影響するため、本ルーチンを終了し、図６のステップ１１０へ進む。
ステップ３１２では、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１より、推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１の算出を行い、続くステップ３１３では、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２より、推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ２の算出を行う。
ステップ３１４では、推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１、Ｉｐ_Ｇ２の偏差が０．０４ｍＡ以内か否かを判断し、偏差が０．０４ｍＡ以内の場合は、増幅回路１２５が正常であると判断し、本ルーチンを終了し、図６のステップ１１０へ進む。一方、推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１、Ｉｐ_Ｇ２の偏差が０．０４ｍＡより大きい場合は、増幅回路１２５に異常が発生していると考えらえるため、ステップ３１５にて増幅回路異常を判定し、続くステップ３１６にてポンプ電流制御回路１０３の駆動を停止して本ルーチンを終了し、図６のステップ１１０へ進む。
再び図６に戻り、ステップ１１０では、増幅回路異常か否かを判定し、増幅回路異常時はステップ１０８へ進み、増幅回路正常時は本ルーチンを終了する。ステップ１０８において、増幅回路異常時には、空燃比信号Ｖａｆによる空燃比制御ができないため、空燃比制御の禁止を実施し、本ルーチンを終了する。
前記ステップ１０３にて、空燃比検出領域がストイキ近傍以外と判断された場合は、ステップ１１１にて増幅回路１２５の増幅率をＧ２へと変更する。
ステップ１１２では、オフセット電圧学習更新タイミングか否かを判定し、オフセット電圧学習更新タイミング時はステップ１１３進み、オフセット電圧学習更新タイミングでない場合はステップ１１６に進む。ステップ１１２にてオフセット電圧学習更新タイミングであった場合、ステップ１１３に進み、図９に示す増幅率Ｇ２でのオフセット電圧Ｖｏｆｓ_Ｇ２更新ルーチンを実行する。
図９において、オフセット電圧Ｖｏｆｓ_Ｇ２更新ルーチンでは、まず、ステップ４０１でポンプ電流制御回路１０３の駆動を停止してポンプ電流Ｉｐを０ｍＡとした後、続くステップ４０２にて空燃比信号Ｖａｆの検出を行う。
ステップ４０３では、空燃比信号Ｖａｆが増幅率Ｇ２のオフセット電圧の正常範囲内（２．４Ｖ≦Ｖａｆ≦２．６Ｖ）であるか否かを判定し、正常範囲内であれば、ステップ４０４に進み、オフセット電圧Ｖｏｆｓ_Ｇ２を空燃比信号Ｖａｆにて更新し、続くステップ４０５にてポンプ電流制御回路の駆動を許可して、本ルーチンを終了し、図６のステップ１１４へ進む。一方、空燃比信号Ｖａｆが正常範囲以外の時、つまり２．４Ｖ＞ＶａｆまたはＶａｆ＞２．６Ｖの時にはステップ４０６に進みオフセット異常を判定し、本ルーチンを終了し、図６のステップ１１４へ進む。
図６に戻り、ステップ１１４では、オフセット異常か否かを判定し、オフセット異常時はステップ１１５へ進み、オフセット異常でない場合は、ステップ１１６へ進む。オフセット異常が発生している場合は、空燃比信号Ｖａｆによる空燃比制御ができないため、ステップ１１５にて、空燃比制御の禁止を実施し、本ルーチンを終了する。
一方、ステップ１１２にてオフセット電圧学習更新タイミングでない場合、もしくはステップ１１４にてオフセット異常でなかった場合は、ステップ１１６に進み、図１０に示
す増幅率Ｇ２での空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２の検出ルーチンを実行する。
図１０において、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２の検出ルーチンでは、ステップ５０１にて空燃比信号Ｖａｆの検出を行い、続くステップ５０２にて空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２をＶａｆにて更新する。
ステップ５０３では、増幅回路１２５の増幅率をＧ１へと変更し、続くステップ５０４にて空燃比信号Ｖａｆの検出を行い、続くステップ５０５にて空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１をＶａｆにて更新する。
ステップ５０６では、増幅回路１２５の増幅率をＧ２へと変更し、続くステップ５０７にて空燃比信号Ｖａｆの検出を行い、続くステップ５０８にて空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２’をＶａｆにて更新する。
ステップ５０９では、増幅率Ｇ２の空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２が正常範囲内（０．５Ｖ≦Ｖａｆ_Ｇ２≦４．５Ｖ）の信号か否かの判定を実施し、正常範囲内であれば、ステップ５１０へ進む。空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２が正常範囲外の時、つまり０．５Ｖ＞Ｖａｆ_Ｇ２またはＶａｆ_Ｇ２＞４．５Ｖの時は、増幅回路１２５に異常が発生していると考えらえるため、ステップ５１７にて増幅回路異常を判定し、続くステップ５１８にてポンプ電流制御回路１０３の駆動を停止して本ルーチンを終了し、図６のステップ１１７へ進む。
ステップ５１０では、増幅率Ｇ１の空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１が推定ポンプ電流演算可能範囲（０．５Ｖ≦Ｖａｆ_Ｇ１≦４．５Ｖ）内か否かの判定を実施し、推定ポンプ電流演算可能範囲内であれば、ステップ５１１へ進む。空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１が推定ポンプ電流演算可能範囲外の時、つまり０．５Ｖ＞Ｖａｆ_Ｇ１またはＶａｆ_Ｇ１＞４．５Ｖの時は、ポンプ電流Ｉｐ大のため増幅率Ｇ１の推定ポンプ電流を算出することが出来ないので、本ルーチンを終了し、図６のステップ１１７へ進む。
ステップ５１１では、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２およびＶａｆ_Ｇ２’の偏差により、空燃比信号検出中のポンプ電流変動Ｉｐの変動が所定値以内であるか否かの判定を行う。空燃比信号の偏差が０．０２５Ｖ（ポンプ電流Ｉｐの変動幅は増幅率Ｇ１では約０．０６ｍＡ）以内であれば、空燃比が変化していないと判定し、続くステップ５１２へ進む。空燃比信号の偏差が０．０２５Ｖ以上であった場合は、空燃比変動が推定ポンプ電流値に影響するため、本ルーチンを終了し、図６のステップ１１７へ進む。
ステップ５１２では、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ１より、推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１の算出を行い、続くステップ５１３では、空燃比信号Ｖａｆ_Ｇ２より、推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ２の算出を行う。
ステップ５１４では、推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１、Ｉｐ_Ｇ２の偏差が０．０８ｍＡ以内か否かを判断し、偏差が０．０８ｍＡ以内の場合は、増幅回路１２５が正常であると判断し、本ルーチンを終了し、図６のステップ１１７へ進む。一方、推定ポンプ電流Ｉｐ_Ｇ１、Ｉｐ_Ｇ２の偏差が０．０８ｍＡより大きい場合は、増幅回路１２５に異常が発生していると考えらえるため、ステップ５１５にて増幅回路異常を判定し、続くステップ５１６にてポンプ電流制御回路１０３の駆動を停止し本ルーチンを終了し、図６のステップ１１７へ進む。
図６に戻り、ステップ１１７では、増幅回路異常か否かを判定し増幅回路異常時はステップ１１５へ進み、増幅回路正常時は、本ルーチンを終了する。
ステップ１１５では、増幅回路異常時には、空燃比信号Ｖａｆによる空燃比制御ができないため、空燃比制御の禁止を実施し、本ルーチンを終了する。
前記ステップ１０１にて、センサ不活性と判断された場合は、ステップ１１８に進み図１１に示すオフセット電圧更新ルーチンを実行する。
図１１において、オフセット電圧更新ルーチンでは、ステップ６０１にて増幅回路１２４の増幅率をＧ１へと変更し、続くステップ６０２にて空燃比信号Ｖａｆの検出を行う。
ステップ６０３では、空燃比信号Ｖａｆが増幅率Ｇ１のオフセット電圧の正常範囲内（１．９Ｖ≦Ｖａｆ≦２．１Ｖ）であるか否かを判定し、正常範囲内であればステップ６０４へ進む。一方、空燃比信号Ｖａｆが正常範囲以外の時、つまり１．９Ｖ＞ＶａｆまたはＶａｆ＞２．１Ｖの時にはステップ６１０に進みオフセット異常を判定し、本ルーチンを終了し、図６のステップ１１９へ進む。
増幅率Ｇ１のオフセット電圧が正常であった場合、ステップ６０４にてオフセット電圧Ｖｏｆｓ_Ｇ１を空燃比信号Ｖａｆにて更新する。
ステップ６０５では、増幅回路１２５の増幅率をＧ２へと変更し、続くステップ６０６にて空燃比信号Ｖａｆの検出を行い、ステップ６０７にて増幅回路１２５の増幅率をＧ１へと戻す。
ステップ６０８では、空燃比信号Ｖａｆが増幅率Ｇ２のオフセット電圧の正常範囲内（２．４Ｖ≦Ｖａｆ≦２．６Ｖ）であるか否かを判定し、正常範囲内であればステップ６０９へ進む。一方、空燃比信号Ｖａｆが正常範囲以外の時、つまり２．４Ｖ＞ＶａｆまたはＶａｆ＞２．６Ｖの時にはステップ６１０に進みオフセット異常を判定し、本ルーチンを終了し、図６のステップ１１９へ進む。
図６に戻り、ステップ１１９では、オフセット異常か否かを判定し、オフセット異常時はステップ１２０へ進み、オフセット異常でない場合は、本ルーチンを終了する。オフセット異常が発生している場合は、空燃比信号Ｖａｆによる空燃比制御ができないため、ステップ１２０にて、空燃比制御の禁止を実施し、本ルーチンを終了する。
以上詳述したように、実施の形態１による内燃機関の制御装置によれば、排気ガスセンサの制御装置１１１の増幅回路１２５あるいはオフセット回路１２６に異常が発生した場合には、それを速やかに検出することができ、排気ガスの悪化を防止することができる。
この発明による内燃機関の制御装置は、排ガス規制の強化や更なる燃費改善に対処する車両の内燃機関に利用できる。
この発明の実施の形態１における内燃機関の制御装置の概略を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１における排気ガスセンサの電池素子端子間電圧Ｖｓの特性を示す説明図である。 この発明の実施の形態１における排気ガスセンサの空燃比Ａ／Ｆに対するポンプ電流の特性を示す説明図である。 この発明の実施の形態１における増幅率がＧ１固定時の推定ポンプ電流偏差を示すグラフである。 この発明の実施の形態１における増幅率がＧ２固定時の推定ポンプ電流偏差を示すグラフである。 この発明の実施の形態１における空燃比検出メインルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における増幅率Ｇ１でのオフセット電圧更新ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における増幅率Ｇ１での空燃比信号検出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における増幅率Ｇ２でのオフセット電圧更新ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における増幅率Ｇ２での空燃比信号検出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１におけるオフセット電圧更新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
１００ 排気ガスセンサ
１０１ 酸素ポンプ素子
１０２ 酸素濃淡電池素子
１０３ ポンプ電流制御回路
１０４ ガス検出室
１０５ 酸素基準生成電流供給回路
１０６ａ、１０６ｂ 電池素子電極
１０７ａ、１０７ｂ ガス通路壁
１０８ａ、１０８ｂ ポンプ素子電極
１０９ 第１の保護層
１１０ 第２の保護層
１１１ 排気ガスセンサの制御装置
１１２ 制御端子群
１１３ 電熱ヒータ
１１４ 開閉素子
１１５ 出力端子
１１６ インターフェース回路
１１７ Ａ／Ｄ変換器
１１８ マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）
１１９ 空燃比検出手段
１２０ 電池素子端子間電圧検出回路
１２１ 内部抵抗検出回路
１２２ 基準電圧発生回路
１２３ 比較制御回路
１２４ 電流検出抵抗
１２５ 増幅回路
１２６ オフセット回路

Claims (6)

  1. 内燃機関の排気ガスの空燃比に応じて変化する電流を検知信号として出力する排気ガスセンサと、
    前記電流を検知する電流検知抵抗と、
    前記電流検知抵抗により検知される検知信号を、前記排気ガスセンサにより検出可能な空燃比の複数の検出範囲において、増幅率を切り換えて増幅する増幅回路と、
    前記増幅回路により増幅された前記検知信号をＡ／Ｄ変換器にて検出可能な空燃比信号となるようにオフセット電圧を加算するオフセット回路と、
    前記空燃比信号に応じて前記排気ガスセンサに電流を流し、前記内燃機関の空燃比を目標とする空燃比となるように補正する空燃比検出手段と、を備え、
    前記空燃比検出手段は、
    前記排気ガスセンサの活性／不活性を判定し、前記排気ガスセンサが不活性であると判定した時には、前記排気ガスセンサへの電流を停止すると共に、前記増幅回路による増幅率を切り換えて前記排気ガスセンサへの電流停止時の前記空燃比信号を検出し、前記増幅率毎の空燃比信号が所定範囲内か否かにより、前記オフセット回路の異常を判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記排気ガスセンサが活性と判定された時には、前記排気ガスセンサへの電流を停止し、前記排気ガスセンサへの電流停止時の前記空燃比信号を検出し、検出した空燃比信号が所定範囲内か否かにより、前記オフセット回路の異常を判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 内燃機関の排気ガスの空燃比に応じて変化する電流を検知信号として出力する排気ガスセンサと、
    前記電流を検知する電流検知抵抗と、
    前記電流検知抵抗により検知される検知信号を、前記排気ガスセンサにより検出可能な空燃比の複数の検出範囲において、増幅率を切り換えて増幅する増幅回路と、
    前記増幅回路により増幅された前記検知信号をＡ／Ｄ変換器にて検出可能な空燃比信号となるようにオフセット電圧を加算するオフセット回路と、
    前記空燃比信号に応じて前記排気ガスセンサに電流を流し、前記内燃機関の空燃比を目標とする空燃比となるように補正する空燃比検出手段と、を備え、
    前記空燃比検出手段は、
    前記排気ガスセンサの活性／不活性を判定し、前記排気ガスセンサが活性であると判定した時には、前記増幅回路による増幅率を切り換えて前記空燃比信号を検出し、前記検出した空燃比信号より前記排気ガスセンサへの電流に相当する信号を算出し、前記算出された信号の偏差が所定範囲内か否かにより、前記増幅回路の異常を判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  4. 前記空燃比信号より前記排気ガスセンサへの電流に相当する信号が算出できない場合には、前記空燃比信号が所定範囲内か否かにより、前記増幅回路の異常を判定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記検知信号の全範囲を前記Ａ／Ｄ変換器にて検出可能な、前記オフセット電圧および前記増幅率の組み合わせが少なくとも一つ以上設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記排気ガスセンサを加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
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