JP2011099349A - アルコールセンサ異常診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アルコールセンサの異常発生有無を診断するアルコールセンサ異常診断装置を提供する。
【解決手段】アルコール濃度検出値に応じて燃料のベース噴射量を補正するアルコール補正手段と、アルコール濃度検出値に応じて目標空燃比を可変設定する目標空燃比設定手段と、実空燃比を目標空燃比に一致させるようベース噴射量を補正する空燃比フィードバック補正手段と、実空燃比と目標空燃比との偏差に基づき異常が発生しているか否かを判定する異常判定手段Ｓ１０と、異常判定手段により異常判定された場合に、アルコール補正手段による補正を実施しなかった場合における空燃比を補正前空燃比として算出する補正前空燃比算出手段Ｓ３０と、アルコール濃度がゼロであった場合の理論空燃比と補正前空燃比とのズレ量が所定量未満である場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）に、アルコールセンサの異常であると診断する診断手段（Ｓ３０，Ｓ４０）と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、燃料中のアルコール濃度を検出するアルコールセンサ、及び排ガス中の酸素濃度を検出することで空燃比を検出する空燃比センサを備える内燃機関に適用された、アルコールセンサ異常診断装置に関する。

一般的なエンジン制御では、吸気量又は吸気量と相関のある物理量（例えば吸気圧等）を検出する吸気センサを備え、検出した吸気量及びエンジン回転速度に応じて燃料のベース噴射量を算出している。そして、空燃比センサにより検出された実空燃比を目標空燃比（例えば理論空燃比(14.7)）に一致させるよう、前記ベース噴射量を空燃比フィードバック補正することが従来より知られている。

また近年では、ガソリン等の正規燃料にアルコールを混合させた混合燃料を使用するユーザが増えてきており、アルコール濃度が高いほど理論空燃比は小さくなる。そこで、アルコールセンサにより検出されたアルコール濃度に応じてベース噴射量を増量補正（アルコール補正）することが必要となる（特許文献１，２等参照）。

そして従来では、上記空燃比フィードバック補正及びアルコール補正を実施しているにもかかわらず、実空燃比が目標空燃比から大きくずれている場合には、何らかの異常が発生していると判定して、異常発生を報知するダイアグ信号を出力させている。

特公平６−９４８２２号公報 実開平２−５２９４１号公報

しかしながら、実空燃比が目標空燃比から大きくずれているか否かにより異常発生を判定する上記従来の手法では、アルコールセンサの異常発生に起因して前記ずれが生じているのか、他のセンサ（例えば吸気センサや空燃比センサ等）の異常発生に起因して前記ずれが生じているのかを判別することはできない。よって、前記ダイアグ信号に基づき修理を行うにあたり、修理の作業効率が悪い。特に、アルコールセンサを構成する電子部品が汚れ等により経年劣化して機能低下していることに起因したアルコールセンサの異常発生時には、アルコールセンサの検出値がオフセットしてずれた値となるため、このような異常は、アルコールセンサの断線検知やショート検知とは異なり検出が困難である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、アルコールセンサの異常発生有無を診断するアルコールセンサ異常診断装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、アルコールセンサ及び空燃比センサを備える内燃機関に適用され、前記内燃機関の運転状態に応じて燃料のベース噴射量を算出するベース噴射量算出手段と、前記アルコールセンサにより検出されたアルコール濃度検出値に応じて前記ベース噴射量を補正するアルコール補正手段と、前記アルコール濃度検出値に応じて目標空燃比を可変設定する目標空燃比設定手段と、前記空燃比センサにより検出された実空燃比を前記目標空燃比に一致させるよう前記ベース噴射量を補正する空燃比フィードバック補正手段と、前記アルコール補正手段による補正（アルコール補正）を実施しなかった場合における空燃比を補正前空燃比として算出する補正前空燃比算出手段と、アルコール濃度がゼロであった場合の理論空燃比と前記補正前空燃比とのズレ量が所定量未満である場合に、前記アルコールセンサの異常であると診断する診断手段と、を備えることを特徴とする。

内燃機関が市場に出荷された後において、多くのユーザはガソリン等の正規燃料をそのまま使用しており、多くの場合、アルコール濃度はゼロ或いは極めて低い濃度であるのが実情である。このような実情を鑑みた上記発明では、実空燃比と目標空燃比との偏差に異常が見られた場合（例えば、前記偏差が所定値以上となった場合）に、アルコール補正を実施しなかった場合における空燃比を補正前空燃比として算出し、当該補正前空燃比に基づき、アルコールセンサの異常を以下のように診断する。

すなわち、アルコールセンサの異常発生時には、アルコール補正手段によるアルコール補正量が誤った値になることが原因で異常判定（実空燃比と目標空燃比との偏差が所定値以上と判定）されることとなる。したがって、この場合の補正前空燃比は、誤ったアルコール補正量が除去された状態の空燃比となる。よって、実際のアルコール濃度がゼロであったと仮定すると、補正前空燃比はアルコール濃度がゼロの場合の理論空燃比(14.7)に近い値となる筈である。つまり、アルコール濃度がゼロの場合の理論空燃比と補正前空燃比とのズレ量が所定量未満となる可能性が高い。よって、前記理論空燃比(14.7)と補正前空燃比とのズレ量が所定量未満であれば、アルコールセンサの異常であると診断できる。

一方、アルコールセンサ以外のセンサ（例えば空燃比センサ）の異常発生時には、空燃比フィードバック補正手段による空燃比補正量が誤った値になることが原因で異常判定（実空燃比と目標空燃比との偏差が所定値以上と判定）されることとなる。したがって、この場合の補正前空燃比は、誤った空燃比補正量が反映されたままの状態の空燃比となる。よって、実際のアルコール濃度がゼロであったと仮定すると、アルコール濃度がゼロの場合の理論空燃比と補正前空燃比とのズレ量が所定量以上となる可能性が高い。よって、前記理論空燃比(14.7)と補正前空燃比とのズレ量が所定量未満であれば、アルコールセンサ以外のセンサ等の異常であると診断できる。

請求項２記載の発明では、前記アルコール補正手段による補正を禁止する補正禁止手段を備え、前記補正前空燃比算出手段は、前記補正禁止手段により補正が禁止されている時に検出された実空燃比を前記補正前空燃比として算出することを特徴とする（第１実施形態参照）。

アルコール補正手段によるアルコール補正を実施しなかった場合における空燃比（補正前空燃比）を算出するにあたり、上記発明によれば、アルコール補正手段による補正の実施を実際に禁止させ、その禁止時に検出された実空燃比を補正前空燃比として算出するので、アルコール補正を実施しなかった場合における空燃比を空燃比センサの検出値から算出することができる。よって、補正前空燃比の算出誤差を低減できる。そして、アルコール補正禁止時の実空燃比（補正前空燃比）とアルコール濃度がゼロの場合の理論空燃比(14.7)とのズレ量が所定量未満となっていれば、アルコールセンサの異常であると診断できる。

請求項３記載の発明では、前記補正前空燃比算出手段は、前記空燃比センサにより検出された実空燃比と、その時の前記アルコール補正手段による補正量とに基づき、前記補正前空燃比を算出することを特徴とする（第２実施形態参照）。

異常判定手段により異常判定された時に検出された実空燃比は、アルコール補正が反映された結果の空燃比になっているので、例えば、前記実空燃比からアルコール補正による空燃比の変化分を除去すれば、アルコール補正を実施しなかった場合における空燃比（補正前空燃比）を算出することができる。よって、異常判定時の実空燃比とその時のアルコール補正量とに基づき補正前空燃比を算出する上記発明によれば、先述した補正禁止等の制御を実施することなく補正前空燃比を容易に算出できる。そして、実空燃比からアルコール補正による空燃比の変化分を除去して算出した補正前空燃比とアルコール濃度がゼロの場合の理論空燃比(14.7)とのズレ量が所定量未満となっていれば、アルコールセンサの異常であると診断できる。

なお、上記発明に「前記実空燃比と前記目標空燃比との偏差に基づき、異常が発生しているか否かを判定する異常判定手段」をさらに備えさせ、前記異常判定手段により異常判定された場合に、前記補正前空燃比算出手段による算出を実施するようにしてもよい。そして、上記発明の補正禁止手段は、前記異常判定手段により異常判定されたことを条件として、前記アルコール補正手段による補正を禁止するようにしてもよい。また、前記補正前空燃比算出手段の算出に用いる実空燃比を、前記異常判定手段により異常判定された時に検出された実空燃比とするようにしてもよい。

請求項４記載の発明では、アルコールセンサ、空燃比センサ及び吸気センサを備える内燃機関に適用され、前記内燃機関の運転状態に応じて、燃料のベース噴射量を算出するベース噴射量算出手段と、前記アルコールセンサにより検出されたアルコール濃度検出値に応じて、前記ベース噴射量を補正するアルコール補正手段と、前記アルコール濃度検出値に応じて、目標空燃比を可変設定する目標空燃比設定手段と、前記空燃比センサにより検出された実空燃比を前記目標空燃比に一致させるよう、前記ベース噴射量を補正する空燃比フィードバック補正手段と、前記吸気センサの検出値及び前記ベース噴射量に基づき、前記アルコール補正手段による補正を実施しなかった場合における空燃比を補正前空燃比として算出する補正前空燃比算出手段と、前記アルコール補正手段による補正量を前記補正前空燃比に加味して推定される補正後空燃比と、前記空燃比センサにより検出された実空燃比とのズレ量が所定量未満である場合に、前記アルコールセンサの異常であると診断する診断手段と、を備えることを特徴とする（第３実施形態参照）。

アルコールセンサの異常発生時には、アルコール補正手段によるアルコール補正量が誤った値になることが原因で異常判定（実空燃比と目標空燃比との偏差が所定値以上と判定）されることとなる。したがって、この場合に算出される補正前空燃比は、誤ったアルコール補正量が除去された状態の空燃比となる筈であるため、当該補正前空燃比にアルコール補正量を加味して推定した補正後空燃比は、空燃比センサにより検出された実空燃比とほぼ一致することとなる。よって、推定した補正後空燃比と実空燃比とのズレ量が所定量未満であればアルコールセンサの異常であると診断できる。

一方、アルコールセンサ以外のセンサ（例えば空燃比センサ）の異常発生時には、空燃比フィードバック補正手段による空燃比補正量が誤った値になることが原因で異常判定（実空燃比と目標空燃比との偏差が所定値以上と判定）されることとなる。したがって、この場合に算出される補正前空燃比は、誤った空燃比補正量が反映されたままの状態の空燃比となる筈であるため、当該補正前空燃比にアルコール補正量を加味して推定した補正後空燃比は、空燃比センサにより検出された実空燃比とは大きく異なることとなる。よって、推定した補正後空燃比と実空燃比とのズレ量が所定量以上であれば、アルコールセンサ以外のセンサ等の異常であると診断できる。

なお、上記発明に「前記実空燃比と前記目標空燃比との偏差に基づき、異常が発生しているか否かを判定する異常判定手段」をさらに備えさせるようにしてもよい。

本発明の第１実施形態にかかるアルコールセンサ異常診断装置が適用される、エンジン制御システムの概要を示す構成図。 本発明による診断手法を説明するための一態様を示す図。 第１実施形態において、アルコールセンサの異常診断の処理手順を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態において、アルコールセンサの異常診断の処理手順を示すフローチャート。 本発明の第３実施形態において、アルコールセンサの異常診断の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
以下、本発明に係るアルコールセンサ異常診断装置を具体化した一実施形態について説明する。なお、ここでは一例として、特にこの装置が、４輪自動車用のレシプロ式エンジン（内燃機関）を対象にしてエンジン制御を行うシステム（エンジン制御システム）に組み込まれた場合について説明する。また、本実施形態が対象とするエンジンは正規燃料をガソリンとした点火式エンジンであり、このガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料を用いても対応できるように図られたエンジンである。本実施形態では混合するアルコールとしてエタノールを想定している。

図１は、エンジン制御システムの概要を示す構成図であり、エンジンの作動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ１０）には、クランク角センサ２１（回転速度センサ）、吸気量センサ２２（吸気センサ）、アルコールセンサ２３及び空燃比センサ２４等からの各種検出信号が入力される。クランク角センサ２１はエンジン３０のクランク軸３１（出力軸）の回転速度ＮＥを検出する。吸気量センサ２２は、スロットルバルブ３４により調節された吸気量Ｖ（エンジン負荷）を検出する。

アルコールセンサ２３は、図示しない燃料タンク内に設けられており、燃料中のアルコール濃度ｅを検出する。このアルコールセンサ２３は、燃料中に浸漬された１対の白金電極を有し、アルコール濃度に応じた電極間の抵抗値の変化により、出力電圧が変化するものである。この他、静電容量型のアルコールセンサを用いてもよい。空燃比センサ２４は、排気ポート３５に取り付けられており、排気中の酸素濃度を検出することで、燃焼室内の混合気の空燃比A/Fを検出する。

マイクロコンピュータ（マイコン）を有して構成されるＥＣＵ１０は、運転者のアクセル操作量等に応じてスロットルバルブ３４の開度を電子制御する。さらにＥＣＵ１０は、各種検出信号ＮＥ，Ｖ，ｅ，A/F等に基づき燃料噴射弁３２の作動を制御することで、燃焼室に流入する燃料の噴射量及び噴射時期を制御する。なお、燃料噴射弁３２は吸気ポート３３に取り付けられており、燃料を吸気ポート３３に噴射するポート噴射式が本実施形態では採用されている。

排気ポート３５のうち空燃比センサ２４の下流側には排気を浄化する浄化装置３６が取り付けられている。本実施形態の浄化装置３６には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する３元触媒が採用されている。３元触媒は、理論空燃比で燃焼した排ガスに対して効率的な浄化力を発揮するものであるため、理論空燃比で燃焼させるよう燃料噴射量を制御している。

次に、燃料噴射量（１燃焼サイクルあたりに噴射される燃料の量）の制御内容について、図１を用いてより詳細に説明する。

ＥＣＵ１０が有するマイコンのプログラムは、ベース噴射量算出手段１１、アルコール補正手段１２及び空燃比フィードバック補正手段１３を有するよう機能することで、燃料噴射量の最終指令値Ｑ”を算出し、算出した指令値Ｑ”の噴射量となるよう燃料噴射弁３２の作動を制御する。但し、当該プログラムに相当する回路をハード的に構成させてもよい。

ベース噴射量算出手段１１は、検出したエンジン回転速度ＮＥ及び吸気量Ｖに応じて、ベース噴射量Ｑを算出する。具体的には、回転速度ＮＥ及び吸気量Ｖに対する最適噴射量を予め試験しておき、回転速度ＮＥ及び吸気量Ｖと最適噴射量との相関を記憶させたマップを用いて、検出した回転速度ＮＥ及び吸気量Ｖに基づき最適噴射量（ベース噴射量Ｑ）を算出する。上記最適噴射量とは、アルコール濃度がゼロである場合の理論空燃比(14.7)とするのに最適な噴射量のことである。

しかしながら、理論空燃比はアルコール濃度が高いほど低くなる。したがって、ガソリンにアルコールが混入されて理論空燃比が低くなっているにも拘わらずベース噴射量Ｑで燃料噴射すると噴射量が不足してしまい、空燃比センサ２４で検出される実空燃比がリーンになるとともに浄化装置３６での浄化力が低下してしまう。

そこで、アルコール補正手段１２は、アルコールセンサ２３で検出されたアルコール濃度ｅ（アルコール濃度検出値）に応じてベース噴射量Ｑを補正する。具体的には、アルコール濃度ｅの検出値に基づき、ベース噴射量Ｑに対する補正量（アルコール補正量Ｑｅ）を算出する。そして、ベース噴射量Ｑにアルコール補正量Ｑｅを加算することで、アルコール濃度補正後の噴射量Ｑ’を算出する。これにより、アルコールが混入されても理論空燃比が維持され、浄化装置３６での浄化が適正に為されることとなる。

空燃比フィードバック補正手段１３は、空燃比センサ２４により検出された実空燃比を目標空燃比に一致させるよう、アルコール濃度補正後の噴射量Ｑ’を補正する。具体的には、実空燃比と目標空燃比との偏差に応じて空燃比フィードバック補正量（空燃比補正量ＱAF）を算出する。そして、噴射量Ｑ’に空燃比補正量ＱAFを加算することで、空燃比フィードバック補正後の噴射量（最終指令値Ｑ”）を算出する。これにより、吸気量Ｖが急変した場合の過渡期や燃料噴射弁３２の経年劣化等、各種要因により実空燃比が目標空燃比（理論空燃比）からずれることが抑制され、浄化装置３６での浄化が適正に為されることとなる。

なお、空燃比フィードバック補正手段１３（目標空燃比設定手段）は、アルコールセンサ２３で検出されたアルコール濃度ｅに応じて目標空燃比を設定するが、その時のアルコール濃度に応じた理論空燃比となるよう目標空燃比を設定する。例えば、エタノール濃度がゼロの時には目標空燃比を１４．７に設定し、エタノール濃度が８５％の時には目標空燃比を８．９に設定する。

次に、図２中のａ１，ａ２，ａ３欄を用いて、上述したアルコール補正量Ｑｅ及び空燃比補正量ＱAFの一例を説明する。なお、図２中の「補正前Ａ／Ｆ」は、アルコール補正量Ｑｅ及び空燃比補正量ＱAFによる補正が為される前のベース噴射量Ｑに対応する値であり、ベース噴射量Ｑで噴射したと仮定した場合の空燃比である。図２中の「検出Ａ／Ｆ」は、空燃比センサ２４で検出された実空燃比のことである。図２中の「ｑｅ」は、アルコール補正量Ｑｅに対応する値であり、アルコール補正量Ｑｅで補正することにより生じる空燃比の変化量（アルコール修正量ｑｅ）である。図２中の「ｑAF」は、空燃比補正量ＱAFに対応する値であり、空燃比補正量ＱAFで補正することにより生じる空燃比の変化量（空燃比修正量ｑAF）である。

ａ１欄に示すように、エタノール濃度がゼロ（Ｅ０）であり補正前Ａ／Ｆが理論空燃比となっている場合には、両修正量ｑｅ，ＱAFはゼロのままであり、検出Ａ／Ｆも理論空燃比となっている。これに対し、ａ２欄の如くエタノール濃度が８５％（Ｅ８５）になると、アルコール修正量ｑｅがマイナス５．８となることにより検出Ａ／Ｆは目標空燃比(8.9)に維持される。また、ａ３欄の如くエタノール濃度以外の要因で実空燃比と目標空燃比(8.9)との偏差が生じると、空燃比修正量ｑAFにより検出Ａ／Ｆは目標空燃比(8.9)に維持される。

ここで、吸気量センサ２２や空燃比センサ２４、アルコールセンサ２３等に異常が生じると、実空燃比を理論空燃比に合わせることができなくなり、ひいては浄化装置３６での浄化量が低下して排気エミッション悪化を招くことが懸念される。そこで、各センサ２２，２３，２４には、断線や短絡の異常を検出する回路が設けられており、当該回路により断線短絡異常が検出された場合には、ダイアグ信号を出力して異常を報知するよう構成されている。しかしながら、各センサ２２，２３，２４を構成する電子部品に汚れが付着する等の経年劣化が生じると、各センサ２２，２３，２４の検出値がオフセットして変化することとなり、この場合の異常（オフセット異常）は、上記断線短絡異常を検出する回路では検出できない。

そこで本実施形態では、実空燃比と目標空燃比との偏差に基づき、オフセット異常が発生しているか否かを判定している。具体的には、前記偏差が所定値以上である場合、或いは前記偏差が所定値以上となっている時間が所定時間以上継続した場合に、オフセット異常であると判定する。

なお、センサ出力値のオフセット量が僅かである場合には、空燃比フィードバック制御による空燃比補正量ＱAF（空燃比修正量ｑAF）により実空燃比は目標空燃比となるためオフセット異常を検出できない。しかしながら、空燃比補正量ＱAFにはガード値が設定されているため、センサ出力値のオフセット量が大きくなり前記偏差が過大になると、空燃比補正量ＱAFがガード値に制限されるので、実空燃比を目標空燃比にできなくなる。よって、オフセット異常を検出することが可能となる。

しかしながら、上述の如く偏差に基づきオフセット異常を判定するだけでは、各センサ２２，２３，２４のうちいずれのセンサがオフセット異常になっているかまでは特定できない。そこで本実施形態では、以下の手法により、アルコールセンサ２３がオフセット異常であるか否かを診断する。

すなわち、多くのユーザはアルコールを混入させることなく正規燃料（ガソリン）をそのまま使用しているのが実情である。そこで、アルコール濃度がゼロ（或いは極低濃度）であると仮定して、実空燃比と目標空燃比との偏差に異常（オフセット異常）が見られた場合に、アルコール補正を実施しなかった場合における空燃比を補正前Ａ／Ｆ（補正前空燃比）として算出し、当該補正前空燃比がアルコール濃度ゼロ（或いは極低濃度）時の理論空燃比に近ければ、アルコール補正が誤った補正であったとみなし、アルコールセンサ２３の異常である可能性が高いと診断する。

以下、図３を用いてアルコールセンサ２３の異常を診断する手法を説明する。図３は、ＥＣＵ１０が有するマイコンによる上記診断の処理手順を示すフローチャートであり、当該処理は、所定周期で繰り返し実行される。また、当該処理は、上述した断線短絡異常が検出されていないことを条件として実施される。

先ず、図３に示すステップＳ１０（異常判定手段）において、実空燃比と目標空燃比との偏差に基づき、いずれかのセンサ２２，２３，２４でオフセット異常が生じているか否かを判定する。具体的には、空燃比補正量ＱAFがガード値で制限される等に起因して、前記偏差の絶対値が所定値ＴＨ以上となっていれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、オフセット異常が生じていると判定し、以降の処理Ｓ２０〜Ｓ５０を実施する。一方、偏差＜ＴＨとなっていれば（Ｓ１０：ＮＯ）、空燃比フィードバック制御が正常に機能しているとみなしてオフセット異常が生じていないと判定し、図３の処理を一旦終了させる。

続くステップＳ２０（補正禁止手段）では、アルコールセンサ２３の検出値がアルコール濃度ゼロであるとみなして、アルコール補正を一時的に禁止する。つまり、アルコール補正量Ｑｅを一時的にゼロにする。また、目標空燃比を、アルコール濃度ゼロ時の理論空燃比(14.7)に設定する。

続くステップＳ３０（補正前空燃比算出手段、診断手段）では、アルコール補正を禁止したことに伴って、ステップＳ１０でのオフセット異常判定が解消されたか否かを判定する。具体的には、アルコール補正を禁止した時の検出Ａ／Ｆ（補正前空燃比に相当）を取得し、その取得した検出Ａ／Ｆと、アルコール濃度ゼロ時の理論空燃比との偏差を算出し、その算出した偏差の絶対値が所定値ＴＨａ未満となっていれば（Ｓ３０：ＹＥＳ）、オフセット異常判定が解消されたと判定する。一方、前記偏差の絶対値が所定値ＴＨａ以上となっていれば（Ｓ３０：ＮＯ）、アルコール補正を禁止してもオフセット異常判定が解消されないと判定する。

なお、ステップＳ３０の判定に用いられる目標Ａ／Ｆは、アルコール濃度がゼロであると仮定した理論空燃比(14.7)に設定してもよいし、アルコール濃度が所定濃度以下の極低濃度（例えばエタノール濃度３０％）であると仮定した理論空燃比（14.7より小さい値）に設定してもよい。また、ステップＳ３０の判定で用いられる前記偏差は、特許請求の範囲に記載の「アルコール濃度がゼロであった場合の理論空燃比と補正前空燃比とのズレ量」に相当し、ステップＳ３０の判定で用いられる前記所定値ＴＨａは、特許請求の範囲に記載の「所定量」に相当する。

そして、ステップＳ３０にてオフセット異常判定が解消されたと判定された場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）には、続くステップＳ４０（診断手段）においてアルコールセンサ２３がオフセット異常である可能性が高いと診断する。一方、オフセット異常判定が解消されていないと判定された場合（Ｓ３０：ＮＯ）には、続くステップＳ５０においてアルコールセンサ２３以外のセンサ（例えば吸気量センサ２２や空燃比センサ２４等）がオフセット異常である可能性が高いと診断する。

例えば、図２中のｂ１欄に示すように、実際のエタノール濃度がゼロであるにも拘わらず、アルコールセンサ２３がオフセット異常によりエタノール濃度８５％であると誤検出してしまうと、アルコール修正量ｑｅは−５．８となり、補正前Ａ／Ｆ(14.7)を８．９に補正しようとする。つまり、ベース噴射量Ｑを増量させるようアルコール補正量Ｑｅが算出される。しかし、実際に噴射されている燃料はエタノール濃度ゼロであるため、Ｑ’で噴射すると実空燃比は目標空燃比に対してリッチになる。そこで、ベース噴射量Ｑを減量させるよう空燃比補正量ＱAFが算出されるが、空燃比補正量ＱAFはガード値で制限されているため、空燃比修正量ｑAFは３．０にガードされる。その結果、ｂ１欄に示す例では検出Ａ／Ｆ(10.9)と目標Ａ／Ｆ(8.9)との偏差が所定値ＴＨ以上となり、オフセット異常と判定されている（Ｓ１０：ＹＥＳ）。

そこで図２中のｂ２欄では、ｑｅ＝０にしてアルコール補正を禁止している。その結果、検出Ａ／Ｆはアルコール濃度ゼロ時の理論空燃比(14.7)となるので、オフセット異常判定は解消されることとなる（Ｓ３０：ＹＥＳ）。よって、この場合にはアルコールセンサ２３がオフセット異常である可能性が高いと診断できる。

一方、図２中のｃ１欄に示すように、実際のエタノール濃度がゼロであることに伴いアルコールセンサ２３がエタノール濃度０％であると検出していても、他のセンサにオフセット異常が生じていると、アルコール修正量ｑｅは０であるにも拘わらず、実空燃比と目標空燃比(14.7)との偏差が大きくなってしまい、空燃比修正量ｑAFは例えば２．０となり、補正前Ａ／Ｆ(14.7)を１６．７に補正してしまう。その結果、ｃ１欄に示す例では検出Ａ／Ｆ(16.7)と目標Ａ／Ｆ(14.7)との偏差が所定値ＴＨ以上となり、オフセット異常と判定されている（Ｓ１０：ＹＥＳ）。

そこで図２中のｃ２欄では、ｑｅ＝０にしてアルコール補正を禁止している。しかしながら、アルコール補正を禁止する前からもともとｑｅ＝０であったため、アルコール補正を禁止したところで検出Ａ／Ｆは１６．７のままであり、オフセット異常判定は解消されない（Ｓ３０：ＮＯ）。よって、この場合にはアルコールセンサ２３以外のセンサがオフセット異常である可能性が高いと診断できる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）各種センサ２２，２３，２４のオフセット異常が検出された場合に、アルコール補正を実施しなかった場合における空燃比（補正前Ａ／Ｆ）を取得して、取得した補正前空燃比を、アルコール濃度ゼロ時の理論空燃比(14.7)と比較することで、アルコールセンサ２３の異常有無を診断できる。よって、実空燃比を目標空燃比にできないといった異常に対しディーラー等の作業者が修理するにあたり、例えば、アルコールセンサ２３の異常確認作業を他のセンサの異常確認作業よりも優先して行うことにより、上記修理の作業効率を向上できる。

（２）オフセット異常が検出されるとアルコール補正を禁止して、その禁止時に空燃比センサ２４で検出された空燃比を補正前Ａ／Ｆとして取得するので、アルコール補正を実施しなかった場合における補正前Ａ／Ｆを容易に取得できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、オフセット異常が検出されるとアルコール補正を禁止して、その禁止時に空燃比センサ２４で検出された空燃比を補正前Ａ／Ｆとして取得している。これに対し本実施形態では、上記アルコール補正禁止を実施せず、オフセット異常判定が為された時に検出された実空燃比と、その時のアルコール補正量Ｑｅ（アルコール修正量ｑｅ）とに基づき、補正前Ａ／Ｆを算出する。

図４は、本実施形態によるアルコールセンサ２３の異常診断の処理手順を示すフローチャートであり、当該処理は、所定周期で繰り返し実行される。また、当該処理は、上述した断線短絡異常が検出されていないことを条件として実施される。なお、本実施形態におけるエンジン制御システムのハード構成は、図１に示す上記第１実施形態と同じである。

先ず、図４に示すステップＳ１０において、図３と同様にして実空燃比と目標空燃比との偏差の絶対値が所定値ＴＨ以上となっていれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、オフセット異常が生じていると判定し、以降の処理Ｓ２１〜Ｓ５０を実施する。一方、偏差＜ＴＨとなっていれば（Ｓ１０：ＮＯ）、空燃比フィードバック制御が正常に機能しているとみなしてオフセット異常が生じていないと判定し、図４の処理を一旦終了させる。

続くステップＳ２１（補正前空燃比算出手段）では、アルコール修正量ｑｅ（アルコール補正量Ｑｅ）をゼロとした場合の空燃比を補正前Ａ／Ｆとして算出する。具体的には、図２のｂ１欄の符号(1)(2)に例示されるように、検出Ａ／Ｆ（符号(2)参照）からアルコール修正量ｑｅ（符号(1)参照）を減算して補正前Ａ／Ｆを算出する。なお、空燃比フィードバックのガード値で制限されている場合には、当該ガード値に相当する空燃比修正量ｑAF（図２ｂ１欄の例では＋３．０）を、検出Ａ／Ｆからさらに減算する。つまり、図２ｂ１欄の例では補正前Ａ／Ｆは１３．７（＝１０．９＋５．８−３．０）となり、補正前Ａ／Ｆと１４．７とのズレ量(1.0)は所定量未満となる。一方、図２ｃ１欄の例では、補正前Ａ／Ｆは１６．７（＝１６．７−０）となり、補正前Ａ／Ｆと１４．７とのズレ量(2.0)は所定量以上となる。

続くステップＳ３１（診断手段）では、ステップＳ２１で算出した補正前Ａ／Ｆが、アルコール濃度ゼロ時の理論空燃比(14.7)に近い値となっているか否かを判定する。例えば、補正前Ａ／Ｆが、アルコール濃度３０％時の理論空燃比(12.8)から14.7の範囲であれば、アルコール濃度ゼロ時の理論空燃比に近い値であると判定する。

補正前Ａ／Ｆ≒１４．７であると判定された場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）には、続くステップＳ４０においてアルコールセンサ２３がオフセット異常である可能性が高いと診断する。一方、補正前Ａ／Ｆが１４．７とは大きく異なると判定された場合（Ｓ３１：ＮＯ）には、続くステップＳ５０においてアルコールセンサ２３以外のセンサ（例えば吸気量センサ２２や空燃比センサ２４等）がオフセット異常である可能性が高いと診断する。

以上詳述した本実施形態によれば、上記（１）と同様の効果が得られるようになる。また、オフセット異常判定時（Ｓ１０：ＹＥＳ）の検出Ａ／Ｆと、その時のアルコール補正量Ｑｅ（アルコール修正量ｑｅ）と、空燃比フィードバックのガード値に相当する空燃比修正量ｑAFと、に基づき補正前Ａ／Ｆを算出するので、上記第１実施形態にかかるアルコール補正禁止を実施することなく補正前Ａ／Ｆを容易に算出できる。また、アルコール補正禁止を実施することなく補正前Ａ／Ｆを算出できるので、アルコールセンサ２３の異常を診断する頻度を向上できる。

（第３実施形態）
上記第２実施形態では、オフセット異常判定が為された時に検出された実空燃比と、その時のアルコール補正量Ｑｅとに基づき補正前Ａ／Ｆを算出する。これに対し本実施形態では、吸気量センサ２２の検出値及びベース噴射量Ｑに基づき補正前Ａ／Ｆを算出する。

図５は、本実施形態によるアルコールセンサ２３の異常診断の処理手順を示すフローチャートであり、当該処理は、所定周期で繰り返し実行される。また、当該処理は、上述した断線短絡異常が検出されていないことを条件として実施される。なお、本実施形態におけるエンジン制御システムのハード構成は、図１に示す上記第１実施形態と同じである。

先ず、図５に示すステップＳ１０において、図３と同様にして実空燃比と目標空燃比との偏差の絶対値が所定値ＴＨ以上となっていれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、オフセット異常が生じていると判定し、以降の処理Ｓ２２〜Ｓ５０を実施する。一方、偏差＜ＴＨとなっていれば（Ｓ１０：ＮＯ）、空燃比フィードバック制御が正常に機能しているとみなしてオフセット異常が生じていないと判定し、図５の処理を一旦終了させる。

続くステップＳ２２では、オフセット異常判定時（Ｓ１０：ＹＥＳ）に吸気量センサ２２で検出された吸気量Ａと、オフセット異常判定時におけるベース噴射量Ｑとを取得する。そして、取得した吸気量Ａとベース噴射量Ｑとの比率を、補正前Ａ／Ｆの算出値（図２ｂ１欄の符号(3)参照）として算出する。

続くステップＳ３２（診断手段）では、ステップＳ２２で算出した補正前Ａ／Ｆ（図２ｂ１欄中の符号(3)参照）に、オフセット異常判定時におけるアルコール修正量ｑｅ（図２ｂ１欄中の符号(1)参照）を加算して、補正後Ａ／Ｆを推定する。なお、空燃比フィードバックのガード値で制限されている場合には、当該ガード値に相当する空燃比修正量ｑAF（図２ｂ１欄の例では＋３．０）を、算出した補正前検出Ａ／Ｆからさらに減算する。

つまり、図２ｂ１欄の例では補正後Ａ／Ｆの推定値は１１．９（＝１４．７−５．８＋３．０）となり、検出Ａ／Ｆ(10.9)とのズレ量(1.0)は所定量未満となる。一方、図２ｃ１欄の例では、補正後Ａ／Ｆの推定値は１４．７（＝１４．７−０）となり、検出Ａ／Ｆ(16.7)とのズレ量(2.0)は所定量以上となる。

吸気量センサ２２の検出値を用いて推定した補正後Ａ／Ｆと検出Ａ／Ｆとのズレ量が所定量未満であると判定された場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）には、続くステップＳ４０においてアルコールセンサ２３がオフセット異常である可能性が高いと診断する。一方、前記ズレ量が所定量以上であると判定された場合（Ｓ３２：ＮＯ）には、続くステップＳ５０においてアルコールセンサ２３以外のセンサ（例えば吸気量センサ２２や空燃比センサ２４等）がオフセット異常である可能性が高いと診断する。

以上により、本実施形態によっても上記第２実施形態と同様の効果が発揮される。また、吸気量センサ２２の検出値を用いて補正前Ａ／Ｆを算出する本実施形態によれば、補正前Ａ／Ｆを高精度で算出できるので、アルコールセンサ２３の異常を高精度で診断できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記第３実施形態のステップＳ２２では吸気量センサ２２を用いて補正前Ａ／Ｆを算出しているが、吸気量と相関のある物理量を検出センサ（例えば吸気圧センサ）であれば、吸気量センサ２２に代用してもよい。

・図３〜５の診断処理を、上述した空燃比フィードバックの制御が安定していることを条件として実施するようにしてもよい。例えば、空燃比補正量ＱAFの変化量が所定未満である状態が所定時間経過した場合に空燃比フィードバックの制御が安定していると判定すればよい。

・上記第３実施形態では、補正前Ａ／Ｆ及びアルコール修正量ｑｅから補正後Ａ／Ｆを推定し、推定した補正後Ａ／Ｆと検出Ａ／Ｆとが略一致（ズレ量が所定量未満）した場合にアルコールセンサ２３がオフセット異常であると診断しているが、本発明はこのような手法に限られるものではなく、要するに、吸気量センサ２２を用いて算出した補正前Ａ／Ｆ、アルコール修正量ｑｅ及び検出Ａ／Ｆの収支に基づき診断すればよい。したがって、例えば検出Ａ／Ｆと補正前Ａ／Ｆとの差分がアルコール修正量ｑｅと略一致した場合に、アルコールセンサ２３がオフセット異常であると診断してもよい。

１１…ベース噴射量算出手段、１２…アルコール補正手段、１３…空燃比フィードバック補正手段（目標空燃比設定手段）、２３…アルコールセンサ、２４…空燃比センサ、Ｓ１０…異常判定手段、Ｓ２０…補正禁止手段、Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ３０…補正前空燃比算出手段、Ｓ３０，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ４０…診断手段。

Claims (4)

1. 燃料中のアルコール濃度を検出するアルコールセンサ、及び排ガス中の酸素濃度を検出することで空燃比を検出する空燃比センサを備える内燃機関に適用され、
   前記内燃機関の運転状態に応じて、燃料のベース噴射量を算出するベース噴射量算出手段と、
   前記アルコールセンサにより検出されたアルコール濃度検出値に応じて、前記ベース噴射量を補正するアルコール補正手段と、
   前記アルコール濃度検出値に応じて、目標空燃比を可変設定する目標空燃比設定手段と、
   前記空燃比センサにより検出された実空燃比を前記目標空燃比に一致させるよう、前記ベース噴射量を補正する空燃比フィードバック補正手段と、
   前記アルコール補正手段による補正を実施しなかった場合における空燃比を補正前空燃比として算出する補正前空燃比算出手段と、
   アルコール濃度がゼロであった場合の理論空燃比と前記補正前空燃比とのズレ量が所定量未満である場合に、前記アルコールセンサの異常であると診断する診断手段と、
   を備えることを特徴とするアルコールセンサ異常診断装置。
2. 前記アルコール補正手段による補正を禁止する補正禁止手段を備え、
   前記補正前空燃比算出手段は、前記補正禁止手段により補正が禁止されている時に検出された実空燃比を前記補正前空燃比として算出することを特徴とする請求項１に記載のアルコールセンサ異常診断装置。
3. 前記補正前空燃比算出手段は、前記空燃比センサにより検出された実空燃比と、その時の前記アルコール補正手段による補正量とに基づき、前記補正前空燃比を算出することを特徴とする請求項１に記載のアルコールセンサ異常診断装置。
4. 燃料中のアルコール濃度を検出するアルコールセンサ、排ガス中の酸素濃度を検出することで空燃比を検出する空燃比センサ、及び吸気量又は吸気量と相関のある物理量を検出する吸気センサを備える内燃機関に適用され、
   前記内燃機関の運転状態に応じて、燃料のベース噴射量を算出するベース噴射量算出手段と、
   前記アルコールセンサにより検出されたアルコール濃度検出値に応じて、前記ベース噴射量を補正するアルコール補正手段と、
   前記アルコール濃度検出値に応じて、目標空燃比を可変設定する目標空燃比設定手段と、
   前記空燃比センサにより検出された実空燃比を前記目標空燃比に一致させるよう、前記ベース噴射量を補正する空燃比フィードバック補正手段と、
   前記吸気センサの検出値及び前記ベース噴射量に基づき、前記アルコール補正手段による補正を実施しなかった場合における空燃比を補正前空燃比として算出する補正前空燃比算出手段と、
   前記アルコール補正手段による補正量を前記補正前空燃比に加味して推定される補正後空燃比と、前記空燃比センサにより検出された実空燃比とのズレ量が所定量未満である場合に、前記アルコールセンサの異常であると診断する診断手段と、
   を備えることを特徴とするアルコールセンサ異常診断装置。

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