JP2022030600A - 排気センサの異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ異常の誤判定を防止できる排気センサの異常検出装置を提供する。【解決手段】異常検出装置１は、内燃機関２の排気通路４に設けられて排気Ｇの成分を検出する排気センサ６の異常を判定する。異常検出装置１は、排気センサ６の出力値の時間変化に基づいて排気センサ６の応答性を演算する応答性判断手段１４と、応答性判断手段１４により演算された応答性が予め定める応答閾値Ｔ３よりも低い場合に排気センサ６の異常を判定する異常判定手段１８とを備えている。異常判定手段１８は、排気センサ６の出力値が、予め定める第１判定値Ｖ１から第２判定値Ｖ２に時間変化する間において、時間変化に対する出力値の傾きが反転またはゼロとなる除外機会を除いて、排気センサ６の異常を判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に取り付けられる排気センサの異常を検出する異常検出装置に関するものである。

エンジンのような内燃機関の排気通路に、排気中の成分を検出する排気センサが取り付けられたものがある（例えば、特許文献１）。特許文献１では、排気センサとして、排気中の酸素濃度を検出する酸素センサが用いられている。

特開２０１２－１３６９７０号公報

このような酸素センサにおいて、センサ異常を判定する機能が設けられたものがある。排気挙動が不安定になると、酸素センサの挙動も不安定になることがある。センサの挙動が不安定な場合、センサに劣化、異常等はないが、検出される応答時間が長くなり、センサ異常と誤判定される恐れがある。

本発明は、センサ異常の誤判定を防止できる排気センサの異常検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のエンジンの排気センサの異常検出装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気センサの出力値の時間変化に基づいて前記排気センサの応答性を演算する応答性判断手段と、前記応答性判断手段により演算された応答性が予め定める応答閾値よりも低い場合に前記排気センサの異常を判定する異常判定手段とを備えている。前記異常判定手段は、前記排気センサの出力値が予め定める第１判定値から第２判定値に時間変化する間において、時間変化に対する出力値の傾きが反転またはゼロとなる除外機会を除いて前記排気センサの異常を判定する。

この構成によれば、排気センサの異常ではなく、排気挙動の不安定が要因で応答性が悪くなった場合の判定を除外することができる。これにより、排気センサ異常の誤判定を防止することができる。

前記異常判定手段は、例えば、前記検出信号の時間変化の微分値から前記検出信号の反転を検出する。

また、前記排気センサは、例えば、排気の酸素濃度を検出する酸素センサである。ここで、酸素センサは、酸素濃度をリッチ状態とリーン状態の２元的に判定する。

本発明において、さらに、前記異常判定手段が異常と判定した場合に異常を報知する異常報知手段を備えていてもよい。この構成によれば、運転者が異常を容易に把握できるので、排気センサの修理・交換が促進される。

本発明において、前記内燃機関が多気筒エンジンであり、各気筒に接続される排気管が合流後の単一のパイプに前記排気センサが取り付けられていてもよい。この構成によれば、排気センサが一つで済み、部品点数の増加が抑制されるうえに、構造も簡単になる。また、合流後のパイプでは、排気脈動効果により排気の流れが促進される。このような位置に排気センサを取り付けることで、安定したガス流でのセンシングを実現できる。１つの排気センサで複数の排気管の排気を検出する場合、排気センサの取付条件によっては、排気の混合状況に起因して排気挙動が不安定になり易い。本発明の異常検出手段を用いることで、センサ異常の誤判定を回避しつつ、排気センサの数を低減できる。

本発明の自動二輪車は、本発明の排気センサの異常検出装置を備えている。自動二輪車では、四輪車と比べて高回転型エンジンであるので、吸気弁と排気弁の開閉動作のオーバーラップが比較的大きく、また、レスポンス性が重視されるので、クランク回転慣性が小さい傾向にある。これにより、燃焼が安定し難い場合がある。また、自動二輪車では、四輪車に比べてスペース的な制約が大きい、エンジンから排気センサまでの排気通路が短い、排気通路が湾曲している等の理由から、安定したガス流でのセンシングが難しい。このように、自動二輪車は、その特性上および排気レイアウトの制約上、排気が不安定になり易いので、誤判定が起き易いが、上記構成によれば、排気センサ異常の誤判定を防止できる。

本発明の自動二輪車において、車体の前後方向における運転者が座るシートとハンドルとの間に前記エンジンが配置され、前記排気通路が、前記エンジンの前面から前方に延びたのち、屈曲して前記エンジンの後方に延びており、前記排気通路における前記エンジンのシリンダ軸線よりも前方の領域に、前記排気センサが設けられていてもよい。排気センサが上流側に配置されるほど、触媒も上流寄りに配置して迅速な活性化を達成できる利点がある一方で、集合部から排気センサまでの排気通路が短くなり、排気センサ近傍の排気流が不安定になり易い。上記構成によれば、排気流が不安定になっても、排気センサ異常の誤判定を防止できるので、触媒の活性化と排気センサ異常の誤判定防止を両立できる。

本発明の排気センサの異常検出方法は、内燃機関の排気通路に設けられて排気の成分を検出する排気センサの異常を判定する。この異常検出方法は、前記排気センサの出力値の時間変化に基づいて前記排気センサの応答性を演算する応答性判断過程と、前記排気センサの出力値の時間変化に対する変化態様が予め定める除外機会条件を満足する場合に除外機会と判定する除外判定過程と、前記除外機会を除いて、前記応答性判断過程により演算された応答性に基づいて前記排気センサの異常を判定する異常判定過程とを備えている。この構成によれば、排気センサの異常ではなく、排気挙動の不安定が要因で応答性が悪くなった場合の判定を除外するができる。これにより、排気センサ異常の誤判定を防止することができる。

本発明の排気センサの異常検出装置および異常検出方法によれば、排気挙動の不安定が要因で応答性が悪くなった場合の判定が除外されるので、排気センサ異常の誤判定を防止できる。

本発明の第１実施形態に係る排気センサの異常検出装置を備えた排気システムの系統図である。 同排気センサの出力の時間変化を示すグラフである。 同排気センサの挙動が不安定な場合の時間変化を示すグラフである。 同異常検出装置の検出手順を示すフローチャートである。 同異常検出装置を備えた自動二輪車を示す側面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。本明細書において、「上流」「下流」とは、排気の流れ方向の「上流」「下流」をいう。

図１は本発明の第１実施形態に係る排気センサの異常検出装置を備えた排気システムの系統図である。排気センサは６、例えば、空燃比のフィードバック制御に用いられる。つまり、排気センサ６の出力がエンジン制御部１６に送られ、この出力に応じて空燃比が調整される。センサの異常は、例えば、所定電圧範囲内をセンサ信号が通過する応答時間（応答性）で判定される。詳細には、センサ信号の応答時間が長い、すなわち、応答性が悪いときにセンサ異常と判定する。例えば、排ガス値と応答時間の相関関係から異常判定値（応答閾値）を設定し、応答時間＞異常判定値となった場合にセンサ異常と判定する。

本発明の排気センサの異常検出装置１は、内燃機関２の排気通路４に設けられた排気センサ６の異常を判定する。内燃機関２は、例えば、車両の駆動源である往復動エンジン２である。内燃機関２の気筒の配置は、直列であっても、Ｖ字型であっても、水平型であってもよい。ただし、内燃機関２の気筒配置や気筒数は、これに限定されない。

排気通路４は、エンジン２の排気ポート２ａから大気に排出される排気出口までの通路をいう。排気通路４は、排気ポート２ａに接続される排気管、複数の排気管が合流する合流管、触媒が収納される触媒管、排気を消音する排気マフラ８、およびこれらを連結する接続管により構成される。本実施形態では、合流管に排気センサ６が配置されている。

排気センサ６は、排気通路４を流れる排気Ｇの成分を検出する。本実施形態の排気センサ６は、排気Ｇの酸素濃度を検出する酸素センサ６である。酸素センサ６の出力は、例えば、空燃比のフィードバック制御に用いられる。つまり、酸素センサ６の出力がエンジン制御部１６に送られ、この出力に応じて空燃比が調整される。本実施形態では、燃料噴射量を調整することで空燃比が調整されている。吸気量を調整することで、空燃比を調整してもよい。

図２は、排気センサ６の出力の時間変化を示すグラフである。同グラフの縦軸が排気センサ６の出力で、横軸が時間である。図２は、排気挙動に異常がない状態の排気センサ６の出力を示す。図２の曲線の左側（曲線ＮＭ）が正常な排気センサ６の出力で、右側（曲線ＡＢ）が劣化した排気センサ６の出力である。

空燃比のフィードバック領域では、酸素センサ６は、図２に示すように、リッチ状態（１Ｖ）とリーン状態（０Ｖ）が繰り返される。具体的には、理論混合比を境に、酸素センサ６の出力が周期的に（１ヘルツ周期で）変化する。換言すれば、酸素センサ６は、酸素濃度をリッチ状態とリーン状態の２元的に判定する。

図１の異常検出装置１は、プログラムと、これを記憶する記憶装置、およびこれを実行するＣＰＵ（演算処理装置）からなり、酸素センサ６の自己診断を行う。本実施形態では、異常検出装置１は、電子制御ユニット１０に設けられている。診断は、空燃比のフィードバック領域、すなわち、エンジン出力の急峻な変化がない安定した運転状態でのみ行われる。

異常検出装置１は、応答性判断手段１４と、異常判定手段１８とを備えている。
応答性判断手段１４は、排気センサ６の出力値の時間変化に基づいて、排気センサ６の応答性を演算する。詳細には、酸素センサ６の出力が応答性判断手段１４に送られ、この出力に応じて排気センサ６の応答性が演算される。センサの挙動が安定している状態では、空燃比のフィードバック領域での排気センサ６の出力の時間変化は、図２に示す正弦波に近い形態となる。

応答性判断手段１４は、排気センサ６の出力値が予め定める第１判定値Ｖ１から第２判定値Ｖ２まで変化する経過時間（応答時間）Ｔ１を検出する。この応答時間Ｔ１が、排気センサ６の応答性に相当する。図２のセンサ正常時では、排気センサ６の応答性（応答時間Ｔ１）は、所定時間内である。図１に示す応答性判断手段１４で演算された排気センサ６の応答性（応答時間Ｔ１）は、異常判定手段１８に出力される。

異常判定手段１８は、応答性判断手段１４により演算された応答性（応答時間Ｔ１）から排気センサ６の異常を判定する。排気センサ６の異常は、排気センサ６の経年劣化、初期異常を含む。詳細には、異常判定手段１８は、応答性判断手段１４により演算された応答性が予め定める応答閾値Ｔ３よりも低い場合に排気センサ６の異常を判定する。応答閾値Ｔ３は、排ガス値と応答時間（応答性）Ｔ１の相関関係から設定される。

排気センサ６が正常な状態では、排気センサ６の応答性がよい（応答時間Ｔ１が短い）ので、応答性は応答閾値Ｔ３よりも低い。排気センサ６が異常な劣化した状態では、排気センサ６の応答性が悪い（応答時間Ｔ１が長い）ので、応答性は、破線で示すように応答閾値Ｔ３よりも高くなる。

本実施形態では、異常判定手段１８は、複数の応答性の演算値に基づいて異常判定を行っている。具体的には、異常判定手段１８は、複数の演算値のうち、１つが応答閾値Ｔ３を超えた場合に異常と判断してもよい。また、複数の演算値のうち、所定の数が応答閾値Ｔ３を超えた場合に異常と判断してもよい。さらに、連続して複数回、応答閾値Ｔ３を超えた場合に異常と判断してもよい。また、これらに代えて、複数の演算値の平均値、最大値と最小値を除いた値の平均値、最小値、頻度が高い値等から、異常判定を行ってもよく、その場合、既存の手段を用いることができる。異常判定手段１８の判定方法は、これらに限定されない。

異常判定手段１８は、図１に示す除外判定部２０を有している。除外判定部２０は、エンジン燃焼の不安定性を判断する。エンジンの燃焼が不安定な場合、センサの挙動も不安定になることがある。エンジンの燃焼が不安定な場合は、例えば、制御に依存せず、混合されていない状態でもリッチからリーンに変化したり、制御をしていても、制御傾向のとおりにならなかったりする場合である。

除外判定部２０は、図３に示す排気センサ６の出力値が第１判定値Ｖ１から第２判定値Ｖ２に時間変化する間において、時間変化に対する出力値の傾きが反転またはゼロとなる除外機会を判定する。反転とは、大きな傾き（時間経過の長い傾き）に対して反転（時間経過の短い傾き）することであり、出力が下がっている場合は一時的に上がることをいう。異常判定手段１８による除外機会の判断、すなわち検出信号（出力値）の反転またはゼロは、例えば、排気センサ６の検出信号の時間変化の微分値から検出できる。

図３に示すように、センサの挙動が不安定な場合、排気センサ６は正常であるが、一時的に応答時間（応答性）Ｔ１が応答閾値Ｔ３を超える大きな数値となることがある。このような数値をセンサ異常の判定に用いると、センサ異常と誤判定する恐れがある。そこで、異常判定手段１８は、このような状態を除外機会と判定し、センサ異常の判定から除外する。つまり、異常判定手段１８は、除外機会の応答性を除いて排気センサ６の異常を判定する。これにより、誤判定を回避できる。図１に示すように、異常検出装置１による判定結果、すなわち排気センサ６の異常の有無はエンジン制御部１６に送られる。

異常検出装置１は、さらに、異常判定手段１８が異常と判定した場合に異常を報知する異常報知手段２２を備えている。異常の報知は、例えば、ブザー等による音、異常ランプの表示、計器盤等への故障表示である。ただし、異常の報知方法は、これらに限定されない。なお、異常報知手段２２は、なくてもよい。

本実施形態の異常検出装置１のフローチャートを図４に示す。エンジンが空燃比のフィードバック領域、かつ、例えば、エンジン出力の急峻な変化がない安定した運転状態になると、異常検出装置１による診断が始まる。まず、排気センサ６により、排気の成分が検出される（検出過程Ｓ１）。

つぎに、応答性判断手段１４により、検出過程Ｓ１で検出された排気センサ６の出力値の時間変化に基づいて排気センサ６の応答性（応答時間Ｔ１）が演算される（応答性判断過程Ｓ２）。応答性判断過程Ｓ２では、排気センサ６の応答性を示す検出値が所定の２つの判定値のうち、一方の判定値（第１判定値）から他方の判定値（第２判定値）に変化する時間を検出する。

また、異常判定判断手段１８の除外判定部２０により、検出過程Ｓ１で検出された排気センサ６の出力値の時間変化に基づいて排気センサ６の除外機会の判定が行われる（除外判定過程Ｓ３）。除外判定過程Ｓ３では、排気センサ６の出力値の時間変化に対する変化態様が予め定める除外機会条件を満足する場合に除外機会と判定する。本実施形態では、所定の計測範囲内（第１判定値Ｖ１から第２判定値Ｖ２の間）で時間変化に対する出力値の傾きが反転またはゼロとなった場合に除外機会と判定する。

さらに、応答性判断過程Ｓ２で演算された排気センサ６の応答性および除外判定過程Ｓ３で判定された除外機会の結果に基づいて、異常判定手段１８により排気センサ６の異常の判定が行われる（異常判定過程Ｓ４）。異常判定過程Ｓ４では、除外判定過程Ｓ３で判定された除外機会を除いて、応答性判断過程Ｓ４により演算された応答性（応答時間Ｔ１）に基づいて排気センサ６の異常を判定する。つまり、異常判定過程Ｓ４では、除外機会と判定された機会の応答性を用いずに、除外機会と判定されなかった機会の応答性のみに基づいて、排気センサ６の異常が判定される。

異常判定過程Ｓ４で排気センサ６に異常ありと判定された場合、例えば応答性（応答時間Ｔ１）の５回の平均値が応答閾値Ｔ３を超えた場合、異常報知手段２２により異常が報知される（異常報知過程Ｓ５）。異常判定過程Ｓ４で排気センサ６に異常なしと判定された場合、検出過程Ｓ１に戻って診断が継続される。

上記構成によれば、図１に示す排気センサ６の異常ではなく、排気挙動の不安定が要因で応答性が悪くなった場合の判定を除外することができる。これにより、排気センサ６の異常の誤判定を防止することができる。

ここで、「反転、ゼロ」以外をトリガーとしてもよい。つまり、燃焼挙動が不安定であったり、排気の混合が十分でなかったりした場合に、特有の出力に対する時間変化があれば、除外機会に加えてもよい。このように出力の時間変化（グラフ、フォルム、マッピング）に基づくことで、センサ異常とは異なる状態をセンサ異常と判断するのを取り除くことができる。例えば、予めエンジンが特定される場合、事前の実験によって挙動が不安定となる出力の時間変化の経緯の特徴（傾き、時間変化、形状など）を抽出して、除外機会として設定してもよい。この場合、反転、ゼロ以外の特徴を除外機会として設定してもよい。これにより、異常判定精度をさらに向上させることができる。

例えば、異常判定制度が向上することで、経年劣化などで異常状態として出力される機会を減らして、メンテナンス時期の適正化を図り易い。換言すれば、エンジン挙動に起因する異常を除外することができるので、センサの取付位置の自由度を向上させることができる。異常判定されずに、酸素センサを利用できることで、Ｏ２フィードバック機会を増やすことができ、燃費が向上する。また、排気通路に三元触媒を設ける場合、三元触媒は理論空燃比状態での浄化性能が高いので、Ｏ２フィードバック機会を増やすことで、排気中に含まれる有害物質を除去しやすい。

異常判定手段１８は、所定時間内の複数の応答性（応答時間Ｔ１）の演算値に基づいて異常判定を行う。このように、複数の応答性の演算値に基づいて判定を行うことで、異常検出の精度が向上する。

さらに、異常判定手段１８が異常を判定した場合に、異常報知手段２２により異常が報知される。これにより、運転者が異常を容易に把握できるので、排気センサ６の修理・交換が促進される。

図５は、図１～４の実施形態の異常検出装置１を備えた自動二輪車の側面図である。本実施形態の自動二輪車の車体フレームＦＲは、前半部を構成するメインフレーム３０と、後半部を構成するリヤフレーム３２とを有している。リヤフレーム３２は、メインフレーム３０の後部に連結されている。

メインフレーム３０の前端のヘッドパイプ３４に、ステアリングシャフト（図示せず）を介してフロントフォーク３６が回動自在に支持されている。フロントフォーク３６の下端に前輪３８が取り付けられている。フロントフォーク３６の上端部に、ハンドル４０が取り付けられている。

メインフレーム３０の後端部に、スイングアームブラケット４２が設けられている。スイングアームブラケット４２に、スイングアーム４４の前端部が、ピボット軸４６回りに上下揺動自在に支持されている。スイングアーム４４の後端部に、後輪４８が取り付けられている。

メインフレーム３０の下方でスイングアームブラケット４２の前方に、駆動源であるエンジンＥ（内燃機関）が取り付けられている。エンジンＥにより、チェーンのような動力伝達部材（図示せず）を介して後輪４８が駆動される。

本実施形態のエンジンＥは、並列２気筒エンジンである。エンジンＥは、２気筒エンジンに限定されず、例えば、３気筒、４気筒、６気筒、Ｖ形８気筒等の多気筒エンジンであってもよく、単気筒エンジンであってもよい。エンジンＥは、クランク軸（図示せず）を回転自在に支持するクランクケース５０と、クランクケース５０から上方に突出するシリンダ５２と、シリンダ５２の上部に取り付けられたシリンダヘッド５４とを有している。本実施形態では、エンジンのシリンダ軸線ＡＸが、側面視で、上方に向かって前方に傾斜して延びている。

メインフレーム３０の上部に燃料タンク５６が配置され、リヤフレーム２に運転者が着座するシート５８が装着されている。車体の前後方向におけるハンドル４０とシート５８との間に、エンジンＥが配置されている。

シリンダヘッド５４の前面に排気ポート５４ａが形成され、後面に吸気ポート（図示せず）が形成されている。排気ポート５４ａおよび吸気ポートは、気筒ごとに１つ、合計４つ設けられている。各吸気ポートに吸気系機器（図示せず）が接続されている。吸気系機器は、外部の空気と燃料との混合気を吸気としてエンジンＥに供給する。

各排気ポート５４ａに、排気管６０が１本ずつ接続されている。つまり、本実施形態では、排気管６０は４本である。各排気管６０は、エンジンＥの前方を下方に延びた後、後方に湾曲してエンジンＥの下方の集合部６２で集合される。集合部６２において、４本の排気管６０（排気通路）が合流して、単一のパイプ（排気通路）となる。

集合部６２の下流側に排気チャンバ６４が接続されており、排気チャンバ６４の下流側に接続管６６を介して排気マフラ６８が接続されている。排気Ｇは、排気チャンバ６４および排気マフラ６８内で膨張、収縮を繰り返して消音された後、外部に排出される。これら排気管６０、集合部６２、排気チャンバ６４、接続管６６および排気マフラ６８により、エンジンＥの排気通路ＥＰが構成されている。排気チャンバ６４はなくてもよい。このように、本実施形態では、排気通路ＥＰは、エンジンＥの前面から前方に延びたのち、屈曲してエンジンＥの後方に延びている。

集合部６２に、酸素センサ６９が取り付けられている。つまり、酸素センサ６９は、各気筒に接続される排気管６０が合流した後の単一のパイプ（集合部）６２に取り付けられている。酸素センサ６９は、排気の成分を検出する排気センサの一種である。本実施形態の酸素センサ６９は、燃料の濃さを調整するために用いられる。本実施形態では、側面視において、排気通路ＥＰにおけるシリンダ軸線ＡＸよりも前方の領域に、酸素センサ６９が設けられている。集合部６２における酸素センサ６９の下流側に、触媒７０が収納されている。排気Ｇは、触媒７０を通過する際に浄化される。

本発明の異常検出装置１が搭載された電子制御ユニット（ＥＣＵ）７２は、例えば、シート５８の下方に配置されている。ただし、電子制御ユニット７２の位置は、これに限定されない。酸素センサ６９と電子制御ユニット７２は、電気ケーブル（図示せず）により接続されている。

自動二輪車では、その特性上、燃焼が安定し難い場合があり、排気センサの挙動も安定し難い場合がある。具体的には、自動二輪車では、四輪車と比べて高回転型エンジンであるので、吸気弁と排気弁の開閉動作のオーバーラップが比較的大きく、また、レスポンス性が重視されるので、クランク回転慣性が小さい傾向にある。これにより、燃焼が安定し難い場合がある。また、四輪車では排気通路が長いので安定したガス流でセンシングできるが、二輪車では四輪車に比べて排気通路が短いので、安定したガス流でのセンシングが難しい。これらの要因から、自動二輪車では、排気センサの挙動が不安定になり易い。上述のように、排気センサの挙動が不安定になると、本来の応答でない状態を計測してしまい、異常と誤判定する恐れがある。

上記構成によれば、図１～４の異常検出装置１を用いて図５の酸素センサ６９の異常が判定されている。したがって、排気挙動の不安定が要因で応答性が悪くなった場合の判定を除外することができる。これにより、酸素センサ６９の異常の誤判定を防止することができる。

また、多気筒エンジンＥの各気筒に接続される排気管６０が合流した後の単一のパイプ（集合部）６２に酸素センサ６９が取り付けられている。これにより、酸素センサ６９が一つで済み、部品点数の増加が抑制されるうえに、構造も簡単になる。また、集合部６２では、排気脈動効果により排気の流れが促進される。このような位置に酸素センサ６９を取り付けることで、安定したガス流でのセンシングを実現できる。

さらに、排気通路ＥＰが、エンジンＥの前面から前方に延びたのち、屈曲してエンジンＥの後方に延びており、排気通路ＥＰにおけるエンジンＥのシリンダ軸線ＡＸよりも前方の領域に酸素センサ６９が設けられている。つまり、排気通路ＥＰの上流側の領域に、酸素センサ６９が設けられている。酸素センサ６９が上流側に配置されるほど、集合部６２から酸素センサ６９までの通路長が短くなり、排気流が不安定になり易いが、図１～４の異常検出装置１を用いて酸素センサ６９の異常が判定されているので、酸素センサ６９の異常の誤判定を防止できる。

図５の例では、触媒７０の上流側に酸素センサ６９が設けられ、この酸素センサ６９の異常が異常検出装置１により判定されている。触媒７０の下流側に排気センサが設けられる場合、下流側の排気センサにも本発明の異常検出装置１を適用できる。また、触媒７０の上流側と下流側の両方に排気センサが設けられる場合、２つの排気センサの両方に本発明の異常検出装置１を適用してもよく、どちらか一方にのみ本発明の異常検出装置１を適用してもよい。さらに、触媒を含まない排気通路に設けられた排気センサにも、本発明の異常検出装置１を適用できる。

図５では、本発明の異常検出装置１を２気筒エンジンに適用した例を説明したが、２気筒以外のエンジン、例えば、単気筒エンジン、３気筒エンジン、４気筒エンジンにも適用できる。４気筒エンジンでは、１８０°毎に爆発するので、排気脈動を打ち消し合い、排気通路の合流後のガス流は比較的安定している。

例えば、２気筒エンジンでは、１８０°と５４０°で爆発するが、１サイクル中の爆発が少なく、また、不等間隔であるから、脈動が不安定になり易い。単気筒エンジンでは、排気干渉がなく、１サイクル中の爆発が少ないので、排気脈動が不安定になり易い。このようなガス流が不安定なエンジンに本発明の異常検出装置１を適用することで、排気センサの異常の誤判定防止を一層期待できる。

本発明の異常検出装置および異常検出方法は、不等爆エンジン、バルブオーバーラップエンジンまたは排気脈動が大きなエンジンに好適に用いられる。このようなエンジンは、排気挙動が不安定になりやすく、本発明の異常検出装置および異常検出方法による効果が大きい。また、多気筒エンジンにおいて各気筒の排気通路が合流する部分の近傍に排気センサが設けられるケースにも好適に用いられる。このようなケースでも、排気センサの設置位置の排気挙動が不安定になりやすく、本発明の異常検出装置および異常検出方法による効果が大きい。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明の異常検出装置および異常検出方法を自動二輪車のエンジンに適用した例を説明したが、本発明の異常検出装置および異常検出方法は、自動二輪車以外の車両のエンジンにも適用できる。また、本発明の異常検出装置および異常検出方法は、車両以外のエンジンにも適用できる。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１ 異常検出装置
２ 内燃機関
４ 排気通路
６，６９ 酸素センサ（排気センサ）
１４ 応答性判断手段
１８ 異常判定手段
２２ 異常報知手段
４０ハンドル
５８ シート
６０ 排気管
６２ 集合部（単一のパイプ）
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｇ 排気

Claims (8)

1. 内燃機関の排気通路に設けられて排気の成分を検出する排気センサの異常を判定する異常検出装置であって、
   前記排気センサの出力値の時間変化に基づいて、前記排気センサの応答性を演算する応答性判断手段と、
   前記応答性判断手段により演算された応答性が、予め定める応答閾値よりも低い場合に前記排気センサの異常を判定する異常判定手段と、を備え、
   前記異常判定手段は、前記排気センサの出力値が、予め定める第１判定値から第２判定値に時間変化する間において、時間変化に対する出力値の傾きが反転またはゼロとなる除外機会を除いて、前記排気センサの異常を判定する排気センサの異常検出装置。
2. 請求項１に記載の排気センサの異常検出装置において、前記異常判定手段は、前記検出値の時間変化の微分値に基づいて除外機会を検出する排気センサの異常検出装置。
3. 請求項１または２に記載の排気センサの異常検出装置において、前記排気センサは、排気の酸素濃度を検出する酸素センサである排気センサの異常検出装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の排気センサの異常検出装置において、さらに、前記異常判定手段が異常と判定した場合に異常を報知する異常報知手段を備えた排気センサの異常検出装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の排気センサの異常検出装置において、前記内燃機関が多気筒エンジンであり、各気筒に接続される排気管が合流後の単一のパイプに前記排気センサが取り付けられている排気センサの異常検出装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の排気センサの異常検出装置を備えた自動二輪車。
7. 請求項６に記載の自動二輪車において、車体の前後方向における運転者が座るシートとハンドルとの間に、前記内燃機関であるエンジンが配置され、
   前記排気通路が、前記エンジンの前面から前方に延びたのち、屈曲して前記エンジンの後方に延びており、
   前記排気通路における前記エンジンのシリンダ軸線よりも前方の領域に、前記排気センサが設けられている自動二輪車。
8. 内燃機関の排気通路に設けられて排気の成分を検出する排気センサの異常を判定する異常検出方法であって、
   前記排気センサの出力値の時間変化に基づいて、前記排気センサの応答性を演算する応答性判断過程と、
   前記排気センサの出力値の時間変化に対する変化態様が、予め定める除外機会条件を満足する場合に除外機会と判定する除外判定過程と、
   前記除外機会を除いて、前記応答性判断過程により演算された応答性に基づいて前記排気センサの異常を判定する異常判定過程と、を備えた排気センサの異常検出方法。

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