JP3743577B2 - 内燃エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は内燃エンジンの空燃比制御装置に関し、より詳しくは内燃エンジンの排気系に設けられた排気ガス濃度センサの劣化を検出する機能を有する内燃エンジンの空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃エンジンの空燃比制御装置は、一般に、内燃エンジンの排気系に排気ガス濃度センサを配設し、該排気ガス濃度センサの出力値に基づいて内燃エンジンに供給される混合気の空燃比をフィードバック制御することにより、前記内燃エンジンから排出される有害排気ガス成分を低下させるようにしている。このような内燃エンジンの空燃比制御装置において、排気ガス濃度センサが劣化していると所望の空燃比制御を行うことができず、内燃エンジンへの燃料噴射量の誤補正により排気ガス特性や運転性が悪化する。そのため、排気ガス濃度センサの劣化をモニタし、排気ガス濃度センサの劣化を検出したときは空燃比のフィードバック制御を停止するようにしている。
【０００３】
さらに、上記のような排気ガス濃度の劣化の検出において、エンジンの回転数、負荷、冷却水温、および吸気温度等の運転パラメータにより決まる内燃エンジンの運転状態が安定していないときは、誤った劣化判定がなされる可能性があるので、内燃エンジンの運転状態が安定している場合にのみ排気ガス濃度センサの劣化のモニタを実施している（例えば、特願平６−７３９１４号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、排気ガス濃度センサの劣化のモニタは、内燃エンジンの状態が安定しているか否かのみの条件でその実施判断を行っているため、例えば、エンジンブレーキ使用時における燃料カットの状態が長時間継続して酸素濃度センサの素子温度が低下し、その後酸素濃度センサ劣化のモニタ実施条件が成立してモニタを実施したとき、酸素濃度センサの素子温度の低下により酸素濃度センサの反転周期が延びてしまい、酸素濃度センサが劣化していないにもかかわらず誤って酸素濃度センサが劣化していると判定される場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、燃料カットの状態が長時間継続した場合でも、酸素濃度センサの劣化の誤判定を防止することができる内燃エンジンの空燃比制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、請求項１に記載の内燃エンジンの空燃比制御装置は、内燃エンジンの排気系に配設されて該内燃エンジンの排気ガス濃度を検出する排気ガス濃度センサと、前記内燃エンジンに供給される混合気の空燃比を前記排気ガス濃度センサの出力値と所定基準値との偏差に応じて制御する空燃比制御手段と、前記排気ガス濃度センサの出力値に基づいて前記排気ガス濃度センサの劣化を検出する劣化検出手段と、前記内燃エンジンの運転パラメータが所定範囲にある状態が所定時間継続するまで前記排気ガス濃度センサの劣化の検出を禁止する劣化検出禁止手段と、前記排気ガス濃度センサの素子温度が低下する前記内燃エンジンの所定の運転状態時には前記所定時間を延長する延長手段とを備えた内燃エンジンの空燃比制御装置において、前記内燃エンジンの所定の運転状態は、前記内燃エンジンの燃料カットが第２の所定時間以上継続した状態であり、前記延長手段は、前記所定時間を、前記内燃エンジンの運転パラメータが前記所定範囲外から前記所定範囲に移行したときに、前記内燃エンジンの燃料カットが前記第２の所定時間以上継続したことによって排気ガス濃度センサの素子温度がその執り得る最低値から劣化検出可能素子温度に上昇するまでの時間に延長することを特徴とする。
【０００７】
請求項１の内燃エンジンの空燃比制御装置によれば、排気ガス濃度センサの素子温度が低下する内燃エンジンの所定の運転状態時には、排気ガス濃度センサの劣化の検出を禁止する所定時間を延長するので、排気ガス濃度センサの素子温度が十分に上昇した状態で排気ガス濃度センサの劣化判定を行うことができ、排気ガス温度センサの劣化の誤判定を防止することができる。
さらに、内燃エンジンの燃料カットが第２の所定時間以上継続したときに、排気ガス濃度センサの劣化の検出を禁止する所定時間を、前記内燃エンジンの運転パラメータが前記所定範囲外から前記所定範囲に移行したときに、前記内燃エンジンの燃料カットが前記第２の所定時間以上継続したことによって排気ガス濃度センサの素子温度がその執り得る最低値から劣化検出可能素子温度に上昇するまでの時間に延長するので、排気ガス濃度センサの素子温度が劣化検出可能素子温度にある状態で排気ガス濃度センサの劣化判定を行うことができ、排気ガス温度センサの劣化の誤判定を防止することができる。
【００１１】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。
【００１２】
図１は本発明に係る内燃エンジンの空燃比制御装置の実施の形態を示す全体構成図である。
【００１３】
図中、１は例えば４気筒を有する内燃エンジン（以下、単に「エンジン」という）であって、該エンジン１の吸気管２の途中にはスロットルボディ３が設けられ、その内部にはスロットル弁３′が配されている。また、スロットル弁３′にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３′の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００１４】
燃料噴射弁（ＩＮＪ）６は、吸気管２の途中であってエンジン１とスロットル弁３′との間の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられている。各燃料噴射弁６は図示しない燃料ポンプに接続されると共にＥＣＵ５に電気的に接続され、該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射の開弁時間が制御される。
【００１５】
吸気管２のスロットル弁３′の下流側にはパージ管８が分岐して設けられ、該パージ管８は不図示の蒸発燃料排出抑止系に接続されている。
【００１６】
また、吸気管２の前記パージ管８の下流側には分岐管９が設けられ、該分岐管９の先端には絶対圧（ＰＢＡ）センサ１０が配設されている。ＰＢＡセンサ１０はＥＣＵ５に電気的に接続され、ＰＢＡセンサ１０により検出された吸気管２内の絶対圧ＰＢＡは電気信号に変換されてＥＣＵ５に供給される。
【００１７】
また、分岐管９の下流側の吸気管２には吸気温（ＴＡ）センサ１１が装着され、該ＴＡセンサ１１により検出された吸気温ＴＡは電気信号に変換され、ＥＣＵ５に供給される。
【００１８】
エンジン１のシリンダブロックの冷却水が充満した気筒周壁にはサーミスタ等からなるエンジン水温（ＴＷ）センサ１２が挿着され、該ＴＷセンサ１２により検出されたエンジン冷却水温ＴＷは電気信号に変換されてＥＣＵ５に供給される。
【００１９】
エンジン１の図示しないカム軸周囲またはクランク軸周囲にはエンジン回転数（ＮＥ）センサ１３が取り付けられている。
【００２０】
ＮＥセンサ１３はエンジン１のクランク軸の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置で信号パルス（以下、「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力し、該ＴＤＣ信号パルスはＥＣＵ５に供給される。
【００２１】
また、前記車輪には車速（ＶＳＰ）センサ１５が取り付けられ、該ＶＳＰセンサ１５により検出された車速ＶＳＰは電気信号に変換され、ＥＣＵ５に供給される。
【００２２】
エンジン１の各気筒の点火プラグ（ＩＧ）１６は、ＥＣＵ５に電気的に接続され、ＥＣＵ５により点火時期が制御される。
【００２３】
また、エンジン１の排気管１７の途中には触媒装置（三元触媒）１８が介装されており、該触媒装置１８により排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯx 等の有害成分の浄化が行われる。
【００２４】
また、排気管１７の途中であって且つ触媒装置１８の上流側には一次酸素濃度センサ（以下、「Ｏ２センサ」という）１９が設けられており、該Ｏ２センサ１９により検出された排気ガス中の酸素濃度は電気信号に変換されてＥＣＵ５に供給される。具体的には、Ｏ２センサ１９は、センサ素子がジルコニア固体電解質（ＺｒＯ2）からなり、その起電力が理論空燃比の前後において急激に変化する特性を有し、理論空燃比においてその出力信号はリーン信号からリッチ信号またはリッチ信号からリーン信号に反転する。すなわち、Ｏ２センサ１９の出力信号は空燃比のリッチ側において高レベルとなり、リーン側において低レベルとなり、その出力信号をＥＣＵ５に供給する。
【００２５】
また、ＥＣＵ５の出力側には発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる警告灯２０が接続されている。すなわち、警告灯２０は例えば、自動車の車室内のダッシュボードに配設されてＯ２センサ１９の劣化をＥＣＵ５からの出力信号に基づき運転者に知らせる。
【００２６】
ＥＣＵ５は上述の各種センサからの入力信号波形を整形して電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路５ａと、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）５ｂ、該ＣＰＵ５ｂで実行する演算プログラムや演算結果等を記憶する記憶手段５ｃと、前記燃料噴射弁６や点火プラグ１６に駆動信号を供給する出力回路５ｄとを備えている。
【００２７】
ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメータ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域等の種々のエンジンの運転状態を判別するとともに、エンジンの運転状態に応じ、数式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間Ｔｏｕｔを演算する。
【００２８】
Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×ＫＯ２×Ｋ１＋Ｋ２ …（１)
ここに、Ｔｉは基本燃料噴射時間、具体的にはエンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡとに応じて決定される基本燃料噴射時間であり、このＴｉ値を決定するためのＴｉマップが記憶手段５ｃに記憶されている。
【００２９】
ＫＯ２は、Ｏ２センサ１９に基づいて算出される空燃比補正係数であって、空燃比フィードバック制御中はＯ２センサ１９によって検出される空燃比（酸素濃度）が目標空燃比に一致するように設定され、オープンループ制御中はエンジンの運転状態に応じた所定値に設定される。
【００３０】
Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数及び補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図られるような値に設定される。
【００３１】
しかして、本空燃比制御装置は、Ｏ２センサ１９の劣化度合を検出すると共に、その劣化度合に応じて空燃比制御自体を制御するように構成されている。
【００３２】
以下、図２および図３を参照しながら、Ｏ２センサ１９の劣化度合をモニタするためのモニタ実施条件の成立を判断するモニタ実施条件判断処理について説明する。図２は、Ｏ２センサ１９の劣化度合のモニタ実施条件を判別するモニタ実施条件判断処理のフローチャートであり、図３は、Ｏ２センサの劣化のモニタ実施条件判断処理の説明図である。本判断処理は、バックグラウンド処理時に実行される。
【００３３】
まず、ステップＳ１１１で、エンジン１が燃料カット中であるか否かを判別する。そして、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときは、ステップＳ１１２で、エンジン１の燃料カットが所定時間ｔ１継続したか否かを判別する。ここで、所定時間ｔ１は、エンジン１の燃料カットの開始時期から、Ｏ２センサ１９の素子温度がモニタ可能素子温度未満に低下するまでの最小可能時間に設定される（図３）。
【００３４】
ステップＳ１１２の判別の結果が肯定（ＹＥＳ）、すなわち燃料カットが所定時間ｔ１継続したとき、ステップＳ１１３に進み、エンジン１の燃料カットが所定時間ｔ１継続したことを「１」で表す燃料カット継続フラグＦＣＦＬを「１」とし、ステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１２の判別結果が否定（ＮＯ）、すなわち内燃エンジン１の燃料カットの継続時間が所定時間ｔ１に満たないとき、ステップＳ１１３をスキップしてステップＳ１１４に進む。
【００３５】
ステップＳ１１４では、燃料カット継続フラグＦＣＦＬが「１」か否かを判別する。ステップＳ１１４の判別結果が否定（ＮＯ）の場合、すなわち内燃エンジン１の燃料カットの継続時間が所定時間ｔ１に満たず、Ｏ２センサ１９の素子温度がモニタ可能素子温度以上であると判断して、ステップＳ１１５でモニタ実施条件成立安定待ち時間ｔ２を通常の所定時間Ｔ２Ａに設定する。ここに、通常の所定時間Ｔ２Ａは、エンジン１の運転状態がＯ２センサモニタ実施可能な安定状態に移行したとき、真に安定した状態になったと判断し得るに充分な継続時間である。次いで、ステップＳ１１６に進んで、モニタ実施を禁止し、本プログラムを終了する。
【００３６】
ステップＳ１１４の判別結果が肯定（ＹＥＳ）の場合、すなわち、エンジン１の燃料カットが所定時間ｔ１継続したことにより、Ｏ２センサ１９の素子温度がモニタ可能素子温度未満に低下したと判断して、ステップＳ１１７でモニタ実施条件成立安定待ち時間ｔ２を燃料カット時の所定時間Ｔ２Ｂ（＞Ｔ２Ａ）に設定する（延長手段）。ここに、燃料カット時の所定時間Ｔ２Ｂは、エンジン１の燃料カットが停止すると共にエンジン１の運転状態が安定したときに、直前にエンジン１の燃料カット状態が継続したことによってＯ２センサ１９の素子温度が執り得る最低値からＯ２センサ１９の素子温度がモニタ可能素子温度に上昇するまでの最大可能時間に設定される。次いで、ステップＳ１１６に進んでモニタ実施を禁止し、本プログラムを終了する。
【００３７】
このような処理により、エンジン１が燃料カット中のときは必ずモニタ実施を禁止し、該燃料カットが所定時間ｔ１以上継続したときは、モニタ実施待ち時間ｔ２を所定時間Ｔ２Ａから所定時間Ｔ２Ｂへ切り換える。
【００３８】
一方、ステップＳ１１１で、その判別結果が否定（ＮＯ）、すなわちエンジン１が燃料カット中でない場合、ステップＳ１１８に進み、前記所定時間ｔ１をセットする。次いで、ステップＳ１１９で、エンジン１の回転数、負荷、冷却水温および吸気温度等の運転パラメータにより決まるエンジン１の運転状態が安定しているか否かを判別する。本判別処理は後述する、本ステップＳ１１９の判別結果が肯定（ＹＥＳ）、すなわちエンジン１の運転状態が安定している場合は、モニタ実施条件成立待ち時間ｔ２、すなわちステップＳ１１５またはステップＳ１１７で設定された所定時間Ｔ２ＡまたはＴ２Ｂが経過したか否かを判別する（ステップＳ１２０）。その判別結果が否定（ＮＯ）、すなわち所定時間Ｔ２ＡまたはＴ２Ｂが経過しない場合は、ステップＳ１１６に進み、Ｏ２センサ１９のモニタ実施を禁止して、本プログラムを終了する。ステップＳ１２０の判別結果が肯定（ＹＥＳ）、すなわち所定時間Ｔ２ＡまたはＴ２Ｂが経過した場合は、ステップＳ１２１でＯ２センサ１９のモニタを実施して劣化の検出を行う。本処理については後述する。 次いで、ステップＳ１２２で燃料カット継続フラグＦＣＦＬを「０」として、本プログラムを終了する。
【００３９】
一方、ステップＳ１１９で、エンジン１の運転状態が安定していない場合は、前記ステップＳ１１４、Ｓ１１５およびＳ１１６、または前記ステップＳ１１４、Ｓ１１７およびＳ１１６を順次実行してモニタを禁止し、本処理を終了する。
【００４０】
本実施の形態によれば、エンジン１の燃料カットが所定時間ｔ１以上継続した場合、モニタ実施条件成立安定待ち時間ｔ２を、所定時間Ｔ２Ａから所定時間Ｔ２Ｂに切り換えることにより（ステップＳ１１２→Ｓ１１３→Ｓ１１４→Ｓ１１７）、エンジン１の燃料カット状態が長時間継続して行われた後にエンジン１の運転状態がモニタ実施可能な安定状態に入った（ステップＳ１１９の判別結果が肯定（ＹＥＳ））場合には、前記所定時間Ｔ２Ｂの間モニタ実施を禁止する（ステップＳ１１９→Ｓ１２０→Ｓ１１６）と共に前記時間Ｔ２Ｂ経過後モニタを実施する（ステップＳ１２０→Ｓ１２１）。これにより、エンジン１の燃料カットの状態が所定時間ｔ１以上継続してもＯ２センサ１９の素子温度がモニタ可能素子温度を上回った状態でＯ２センサ１９の劣化判定を行うことができ（図３中の（Ｂ））、Ｏ２センサ１９の劣化の誤判定を防止することができる。
【００４１】
仮に、エンジン１の燃料カットが所定時間ｔ１以上継続したときに、モニタ実施待ち時間ｔ２を時間Ｔ２Ａから時間Ｔ２Ｂに切り換えないとすると、Ｏ２センサ１９の素子温度がモニタ可能素子温度を下回った状態でＯ２センサの劣化判定を行うことになり（図３中の（Ａ））、当該劣化判定が不正確となる。
【００４２】
以下、図４を参照しながら、図２のステップＳ１１９における、エンジン１の運転状態が安定しているか否かの判定処理の詳細について説明する。
【００４３】
図４は図２のステップ１１９におけるエンジンの運転状態が安定しているか否かを判定する処理のフローチャートである。
【００４４】
ステップＳ２０１では、モニタの実行が許可されていることを「１」で示すフラグＦＧＯが「１」であるか否かを判別する。このフラグＦＧＯは図示しない別のルーチンで設定される。そして、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはモニタ実施が許可されたと判別し、次いでステップＳ２０２で、パージ管８に接続されている蒸発燃料排出系抑止系からのパージ流量が遮断されているときに図示しない別のルーチンにおいて「１」に設定されるフラグＦＰＧが「０」であるか否かを判別する。そして、フラグＦＰＧが「１」に設定されているときは燃料系統のモニタが実行されるため、Ｏ２センサ１９のモニタは禁止される。一方、フラグＦＰＧが「０」に設定されているときはステップＳ２０３に進み、ＴＡセンサ１１により検出された吸気温ＴＡが所定下限値ＴＡＬ（例えば、０℃）と所定上限値ＴＡＨ（例えば、１００℃）の範囲内にあるか否かを判別する。そして、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはＴＷセンサ１２により検出される冷却水温が所定下限値ＴＷＬ（例えば、６０℃）と所定上限値ＴＷＨ（例えば１００℃）の範囲内にあるかを判別し（ステップＳ２０４）、次いで、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはＮＥセンサ１３により検出されるエンジン回転数ＮＥが所定下限値ＮＥＬ（例えば１９００ｒｐｍ）と所定上限値ＮＥＨ（例えば２４００ｒｐｍ）の範囲内にあるか否かを判別する（ステップＳ２０５）。そして、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはＰＢＡセンサ１０により検出される吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定下限値ＰＢＡＬ（例えば２２０ｍｍＨｇ）と所定上限値ＰＢＡＨ（例えば５３０ｍｍＨｇ）の範囲内にあるか否かを判別し（ステップＳ２０６）、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはＶＳＰセンサ１５により検出される車速ＶＳＰが所定下限値ＶＳＰＬ（例えば、８０Ｋｍ／ｈｒ）と所定上限値ＶＳＰＨ（例えば、１００Ｋｍ／ｈｒ）の範囲にあるか否かを判別する(ステップＳ２０７)。そして、その答が肯定（ＹＥＳ）のときはステップＳ２０８に進む。
【００４５】
ステップＳ２０８では車輌が定常状態で走行しているか否かを判別する。ここで前記定常状態にあるか否かは、例えば１秒当たり±０．８Ｋｍ／ｈ以内の車速変動が２秒間継続しているか否かにより判別される。そして、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときは図示しない別のルーチンで設定されるフラグＦＦＢが「１」に設定されているか否かを判別し、Ｏ２センサ１９による空燃比フィードバック制御が現在実行されているか否かを判断する（ステップＳ２０９）。そして、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはステップＳ２１０に進み、エンジンの運転状態は安定であると仮判定する。
【００４６】
一方、上述したステップＳ２０１〜ステップＳ２０９のうちの少なくとも一つの判別結果が否定（ＮＯ）となったときはステップＳ２１１に進み、エンジンの運転状態は不安定であると仮判定する。
【００４７】
以下、上述した劣化検出条件判断処理（図２）におけるステップＳ１２１のモニタ実施（劣化検出）処理について説明する。
【００４８】
図５は図２のステップＳ１２１におけるモニタ実施（劣化検出）処理のフローチャートであって、本プログラムはＥＣＵ５に内蔵されたタイマが発する信号パルスにより、例えば、１００ｍｓｅｃ毎に実行される。
【００４９】
まず、ステップＳ３２１で、図示しない別のルーチンで設定されるフラグＦＫＯ２ＬＭＴが「１」か否かを判別し、空燃比補正係数ＫＯ２が所定上限値又は所定下限値に貼り付いた状態にあるか否か、すなわちＫＯ２値が前記所定上限値又は所定下限値に設定された状態にあるか否かを判別する。そして、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）、すなわちＫＯ２値が前記所定上限値又は所定下限値に貼り付いているときは、ステップＳ３２２に進んで、フラグＦＤＯＮＥを「１」に設定し、本プログラムを終了する。後述するように、フラグＦＤＯＮＥはＯ２センサ１９の劣化検出開始を指令するときに「０」に設定され、その劣化検出が実行済みのときに「１」に設定されるフラグであり、空燃比補正係数ＫＯ２が上限値又は下限値に貼り付いているときはフラグＦＤＯＮＥを「１」に設定して、Ｏ２センサ１９の劣化検出が既に実行済みと判断し、本プログラムを終了する。
【００５０】
一方、フラグＦＫＯ２ＬＭＴが「１」に設定されていないときはステップＳ３２３に進み、フラグＦＡＦ２が前回「０」から今回「１」に反転したか否かを判別する。ここで、フラグＦＡＦ２は図示しない別ルーチンで混合気の空燃比がリーン状態のときに「０」に設定され、混合気の空燃比がリッチ状態に切り換わってから所定時間経過後に「１」に設定される。そして、ステップＳ３２３の判別結果が否定（ＮＯ）のときはそのまま本プログラムを終了する一方、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）、すなわち、混合気の空燃比が今回ループでリーン状態からリッチ状態に切り換わったときはステップＳ３２４に進み、フラグＦＡＦ２の今回の反転が、Ｏ２センサ１９の劣化検出モニタが許可されてから最初の反転か否かを判別する。そして、最初のループではその判別結果が肯定（ＹＥＳ）となるため、ステップＳ３２５に進み、反転回数ｎＷＡＶＥを「０」に設定してフラグＦＤＯＮＥを「０」に設定し（ステップＳ３２６）、劣化検出モニタの開始を指示して本プログラムを終了する。
【００５１】
一方、その後のループでステップＳ３２４の判別結果が否定（ＮＯ）となったときは、ステップＳ３２７に進み、反転回数ｎＷＡＶＥを「１」だけインクリメントし、次いで反転回数ｎＷＡＶＥの計測時間ｔＷＡＶＥが所定時間Ｔ２（例えば、１０ｓｅｃ)を超えたか否かを判別する（ステップＳ３２８）。そして、その判別結果が否定（ＮＯ）のときはそのまま本プログラムを終了する一方、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはステップＳ３２９に進み、数式（２）に基づき反転周期ｔＣＹＣＬを算出する。
【００５２】
ｔＣＹＣＬ＝ｔＷＡＶＥ／ｎＷＡＶＥ ……（２）
そして、このように反転周期ｔＣＹＣＬを算出した後、劣化判定処理を実行し（ステップＳ３３０）、フラグＦＤＯＮＥを「１」に設定して劣化検出モニタの終了を指示し（ステップＳ３３１）、本プログラムを終了する。
【００５３】
しかして、劣化判定処理は、具体的には図６に示す劣化判定処理ルーチンの実行によりなされる。図６は、図５におけるステップＳ３３０の劣化判定処理のフローチャートである。
【００５４】
すなわち、ステップＳ４０１では前記ステップＳ３２９（図５）で算出される反転周期ｔＣＹＣＬが第１の所定反転周期ｔＣＹ０より短いか否かを判別する。ここで、第１の所定反転周期ｔＣＹ０は、Ｏ２センサ１９が劣化していないと判別するに十分な反転周期、例えば、２ｓｅｃに設定される。そしてステップＳ４０１の判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはＯ２センサ１９の正常を確定して（ステップＳ４０２）メインプログラム（図５）に戻る。一方、ステップＳ４０１の判別結果が否定（ＮＯ）のときは、反転周期ｔＣＹＣＬが、第１の所定反転周期ｔＣＹ０より長く設定された第２の反転周期ｔＣＹ１、すなわちｔＣＹ０＜ｔＣＹ１の関係にある第２の反転周期ｔＣＹ１より短いか否かを判別する。そしてその判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはＯ２センサ１９は劣化状態にあるものの、その劣化度合はフィードバック制御を禁止する程ではなく小さいと判定して（ステップＳ４０４）メインプログラム（図５）に戻る。また、ステップＳ４０３の判別結果が否定（ＮＯ）のときは、Ｏ２センサ１９は排気ガス特性や運転性の悪化を招く程の劣化状態にありその劣化度合は大きいと判定して（ステップＳ４０５）メインルーチン（図５）に戻る。
【００５５】
次に、上記劣化判定処理プログラムの判定結果に応じてフェールセーフを実行するフェールセーフ実行処理が実施され、Ｏ２センサ１９の劣化時には警告灯２０を「ＯＮ」して点灯することにより、その劣化を逸早く運転者に知らせると共に、その劣化度合に応じて空燃比制御自体の実行を適宜制御する。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の内燃エンジンの空燃比制御装置によれば、排気ガス濃度センサの素子温度が低下する内燃エンジンの所定の運転状態時には、排気ガス濃度センサの劣化の検出を禁止する所定時間を延長するので、排気ガス濃度センサの素子温度が十分に上昇した状態で排気ガス濃度センサの劣化判定を行うことができ、排気ガス温度センサの劣化の誤判定を防止することができる。
さらに、内燃エンジンの燃料カットが第２の所定時間以上継続したときに、排気ガス濃度センサの劣化の検出を禁止する所定時間を、前記内燃エンジンの運転パラメータが前記所定範囲外から前記所定範囲に移行したときに、前記内燃エンジンの燃料カットが前記第２の所定時間以上継続したことによって排気ガス濃度センサの素子温度がその執り得る最低値から劣化検出可能素子温度に上昇するまでの時間に延長するので、排気ガス濃度センサの素子温度が劣化検出可能素子温度にある状態で排気ガス濃度センサの劣化判定を行うことができ、排気ガス温度センサの劣化の誤判定を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃エンジンの空燃比制御装置の実施の一形態を示す全体構成図である。
【図２】Ｏ２センサの劣化のモニタ実施条件を判別するモニタ条件判断処理のフローチャートである。
【図３】Ｏ２センサの劣化のモニタ実施条件判断処理の説明図である。
【図４】図２のステップ１１９におけるエンジンの運転状態が安定しているか否かを判定するフローチャートである。
【図５】図２のステップＳ１２１におけるモニタ実施（劣化検出）処理のフローチャートである。
【図６】図５のステップＳ３３０における劣化判定処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃エンジン
５ ＥＣＵ
１７ 排気管
１９ Ｏ２センサ
２０ 警告灯
【発明の属する技術の分野】
本発明は内燃エンジンの空燃比制御装置に関し、より詳しくは内燃エンジンの排気系に設けられた排気ガス濃度センサの劣化を検出する機能を有する内燃エンジンの空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃エンジンの空燃比制御装置は、一般に、内燃エンジンの排気系に排気ガス濃度センサを配設し、該排気ガス濃度センサの出力値に基づいて内燃エンジンに供給される混合気の空燃比をフィードバック制御することにより、前記内燃エンジンから排出される有害排気ガス成分を低下させるようにしている。このような内燃エンジンの空燃比制御装置において、排気ガス濃度センサが劣化していると所望の空燃比制御を行うことができず、内燃エンジンへの燃料噴射量の誤補正により排気ガス特性や運転性が悪化する。そのため、排気ガス濃度センサの劣化をモニタし、排気ガス濃度センサの劣化を検出したときは空燃比のフィードバック制御を停止するようにしている。
【０００３】
さらに、上記のような排気ガス濃度の劣化の検出において、エンジンの回転数、負荷、冷却水温、および吸気温度等の運転パラメータにより決まる内燃エンジンの運転状態が安定していないときは、誤った劣化判定がなされる可能性があるので、内燃エンジンの運転状態が安定している場合にのみ排気ガス濃度センサの劣化のモニタを実施している（例えば、特願平６−７３９１４号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、排気ガス濃度センサの劣化のモニタは、内燃エンジンの状態が安定しているか否かのみの条件でその実施判断を行っているため、例えば、エンジンブレーキ使用時における燃料カットの状態が長時間継続して酸素濃度センサの素子温度が低下し、その後酸素濃度センサ劣化のモニタ実施条件が成立してモニタを実施したとき、酸素濃度センサの素子温度の低下により酸素濃度センサの反転周期が延びてしまい、酸素濃度センサが劣化していないにもかかわらず誤って酸素濃度センサが劣化していると判定される場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、燃料カットの状態が長時間継続した場合でも、酸素濃度センサの劣化の誤判定を防止することができる内燃エンジンの空燃比制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、請求項１に記載の内燃エンジンの空燃比制御装置は、内燃エンジンの排気系に配設されて該内燃エンジンの排気ガス濃度を検出する排気ガス濃度センサと、前記内燃エンジンに供給される混合気の空燃比を前記排気ガス濃度センサの出力値と所定基準値との偏差に応じて制御する空燃比制御手段と、前記排気ガス濃度センサの出力値に基づいて前記排気ガス濃度センサの劣化を検出する劣化検出手段と、前記内燃エンジンの運転パラメータが所定範囲にある状態が所定時間継続するまで前記排気ガス濃度センサの劣化の検出を禁止する劣化検出禁止手段と、前記排気ガス濃度センサの素子温度が低下する前記内燃エンジンの所定の運転状態時には前記所定時間を延長する延長手段とを備えた内燃エンジンの空燃比制御装置において、前記内燃エンジンの所定の運転状態は、前記内燃エンジンの燃料カットが第２の所定時間以上継続した状態であり、前記延長手段は、前記所定時間を、前記内燃エンジンの運転パラメータが前記所定範囲外から前記所定範囲に移行したときに、前記内燃エンジンの燃料カットが前記第２の所定時間以上継続したことによって排気ガス濃度センサの素子温度がその執り得る最低値から劣化検出可能素子温度に上昇するまでの時間に延長することを特徴とする。
【０００７】
請求項１の内燃エンジンの空燃比制御装置によれば、排気ガス濃度センサの素子温度が低下する内燃エンジンの所定の運転状態時には、排気ガス濃度センサの劣化の検出を禁止する所定時間を延長するので、排気ガス濃度センサの素子温度が十分に上昇した状態で排気ガス濃度センサの劣化判定を行うことができ、排気ガス温度センサの劣化の誤判定を防止することができる。
さらに、内燃エンジンの燃料カットが第２の所定時間以上継続したときに、排気ガス濃度センサの劣化の検出を禁止する所定時間を、前記内燃エンジンの運転パラメータが前記所定範囲外から前記所定範囲に移行したときに、前記内燃エンジンの燃料カットが前記第２の所定時間以上継続したことによって排気ガス濃度センサの素子温度がその執り得る最低値から劣化検出可能素子温度に上昇するまでの時間に延長するので、排気ガス濃度センサの素子温度が劣化検出可能素子温度にある状態で排気ガス濃度センサの劣化判定を行うことができ、排気ガス温度センサの劣化の誤判定を防止することができる。
【００１１】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。
【００１２】
図１は本発明に係る内燃エンジンの空燃比制御装置の実施の形態を示す全体構成図である。
【００１３】
図中、１は例えば４気筒を有する内燃エンジン（以下、単に「エンジン」という）であって、該エンジン１の吸気管２の途中にはスロットルボディ３が設けられ、その内部にはスロットル弁３′が配されている。また、スロットル弁３′にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３′の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００１４】
燃料噴射弁（ＩＮＪ）６は、吸気管２の途中であってエンジン１とスロットル弁３′との間の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられている。各燃料噴射弁６は図示しない燃料ポンプに接続されると共にＥＣＵ５に電気的に接続され、該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射の開弁時間が制御される。
【００１５】
吸気管２のスロットル弁３′の下流側にはパージ管８が分岐して設けられ、該パージ管８は不図示の蒸発燃料排出抑止系に接続されている。
【００１６】
また、吸気管２の前記パージ管８の下流側には分岐管９が設けられ、該分岐管９の先端には絶対圧（ＰＢＡ）センサ１０が配設されている。ＰＢＡセンサ１０はＥＣＵ５に電気的に接続され、ＰＢＡセンサ１０により検出された吸気管２内の絶対圧ＰＢＡは電気信号に変換されてＥＣＵ５に供給される。
【００１７】
また、分岐管９の下流側の吸気管２には吸気温（ＴＡ）センサ１１が装着され、該ＴＡセンサ１１により検出された吸気温ＴＡは電気信号に変換され、ＥＣＵ５に供給される。
【００１８】
エンジン１のシリンダブロックの冷却水が充満した気筒周壁にはサーミスタ等からなるエンジン水温（ＴＷ）センサ１２が挿着され、該ＴＷセンサ１２により検出されたエンジン冷却水温ＴＷは電気信号に変換されてＥＣＵ５に供給される。
【００１９】
エンジン１の図示しないカム軸周囲またはクランク軸周囲にはエンジン回転数（ＮＥ）センサ１３が取り付けられている。
【００２０】
ＮＥセンサ１３はエンジン１のクランク軸の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置で信号パルス（以下、「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力し、該ＴＤＣ信号パルスはＥＣＵ５に供給される。
【００２１】
また、前記車輪には車速（ＶＳＰ）センサ１５が取り付けられ、該ＶＳＰセンサ１５により検出された車速ＶＳＰは電気信号に変換され、ＥＣＵ５に供給される。
【００２２】
エンジン１の各気筒の点火プラグ（ＩＧ）１６は、ＥＣＵ５に電気的に接続され、ＥＣＵ５により点火時期が制御される。
【００２３】
また、エンジン１の排気管１７の途中には触媒装置（三元触媒）１８が介装されており、該触媒装置１８により排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯx 等の有害成分の浄化が行われる。
【００２４】
また、排気管１７の途中であって且つ触媒装置１８の上流側には一次酸素濃度センサ（以下、「Ｏ２センサ」という）１９が設けられており、該Ｏ２センサ１９により検出された排気ガス中の酸素濃度は電気信号に変換されてＥＣＵ５に供給される。具体的には、Ｏ２センサ１９は、センサ素子がジルコニア固体電解質（ＺｒＯ2）からなり、その起電力が理論空燃比の前後において急激に変化する特性を有し、理論空燃比においてその出力信号はリーン信号からリッチ信号またはリッチ信号からリーン信号に反転する。すなわち、Ｏ２センサ１９の出力信号は空燃比のリッチ側において高レベルとなり、リーン側において低レベルとなり、その出力信号をＥＣＵ５に供給する。
【００２５】
また、ＥＣＵ５の出力側には発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる警告灯２０が接続されている。すなわち、警告灯２０は例えば、自動車の車室内のダッシュボードに配設されてＯ２センサ１９の劣化をＥＣＵ５からの出力信号に基づき運転者に知らせる。
【００２６】
ＥＣＵ５は上述の各種センサからの入力信号波形を整形して電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路５ａと、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）５ｂ、該ＣＰＵ５ｂで実行する演算プログラムや演算結果等を記憶する記憶手段５ｃと、前記燃料噴射弁６や点火プラグ１６に駆動信号を供給する出力回路５ｄとを備えている。
【００２７】
ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメータ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域等の種々のエンジンの運転状態を判別するとともに、エンジンの運転状態に応じ、数式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間Ｔｏｕｔを演算する。
【００２８】
Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×ＫＯ２×Ｋ１＋Ｋ２ …（１)
ここに、Ｔｉは基本燃料噴射時間、具体的にはエンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡとに応じて決定される基本燃料噴射時間であり、このＴｉ値を決定するためのＴｉマップが記憶手段５ｃに記憶されている。
【００２９】
ＫＯ２は、Ｏ２センサ１９に基づいて算出される空燃比補正係数であって、空燃比フィードバック制御中はＯ２センサ１９によって検出される空燃比（酸素濃度）が目標空燃比に一致するように設定され、オープンループ制御中はエンジンの運転状態に応じた所定値に設定される。
【００３０】
Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数及び補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図られるような値に設定される。
【００３１】
しかして、本空燃比制御装置は、Ｏ２センサ１９の劣化度合を検出すると共に、その劣化度合に応じて空燃比制御自体を制御するように構成されている。
【００３２】
以下、図２および図３を参照しながら、Ｏ２センサ１９の劣化度合をモニタするためのモニタ実施条件の成立を判断するモニタ実施条件判断処理について説明する。図２は、Ｏ２センサ１９の劣化度合のモニタ実施条件を判別するモニタ実施条件判断処理のフローチャートであり、図３は、Ｏ２センサの劣化のモニタ実施条件判断処理の説明図である。本判断処理は、バックグラウンド処理時に実行される。
【００３３】
まず、ステップＳ１１１で、エンジン１が燃料カット中であるか否かを判別する。そして、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときは、ステップＳ１１２で、エンジン１の燃料カットが所定時間ｔ１継続したか否かを判別する。ここで、所定時間ｔ１は、エンジン１の燃料カットの開始時期から、Ｏ２センサ１９の素子温度がモニタ可能素子温度未満に低下するまでの最小可能時間に設定される（図３）。
【００３４】
ステップＳ１１２の判別の結果が肯定（ＹＥＳ）、すなわち燃料カットが所定時間ｔ１継続したとき、ステップＳ１１３に進み、エンジン１の燃料カットが所定時間ｔ１継続したことを「１」で表す燃料カット継続フラグＦＣＦＬを「１」とし、ステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１２の判別結果が否定（ＮＯ）、すなわち内燃エンジン１の燃料カットの継続時間が所定時間ｔ１に満たないとき、ステップＳ１１３をスキップしてステップＳ１１４に進む。
【００３５】
ステップＳ１１４では、燃料カット継続フラグＦＣＦＬが「１」か否かを判別する。ステップＳ１１４の判別結果が否定（ＮＯ）の場合、すなわち内燃エンジン１の燃料カットの継続時間が所定時間ｔ１に満たず、Ｏ２センサ１９の素子温度がモニタ可能素子温度以上であると判断して、ステップＳ１１５でモニタ実施条件成立安定待ち時間ｔ２を通常の所定時間Ｔ２Ａに設定する。ここに、通常の所定時間Ｔ２Ａは、エンジン１の運転状態がＯ２センサモニタ実施可能な安定状態に移行したとき、真に安定した状態になったと判断し得るに充分な継続時間である。次いで、ステップＳ１１６に進んで、モニタ実施を禁止し、本プログラムを終了する。
【００３６】
ステップＳ１１４の判別結果が肯定（ＹＥＳ）の場合、すなわち、エンジン１の燃料カットが所定時間ｔ１継続したことにより、Ｏ２センサ１９の素子温度がモニタ可能素子温度未満に低下したと判断して、ステップＳ１１７でモニタ実施条件成立安定待ち時間ｔ２を燃料カット時の所定時間Ｔ２Ｂ（＞Ｔ２Ａ）に設定する（延長手段）。ここに、燃料カット時の所定時間Ｔ２Ｂは、エンジン１の燃料カットが停止すると共にエンジン１の運転状態が安定したときに、直前にエンジン１の燃料カット状態が継続したことによってＯ２センサ１９の素子温度が執り得る最低値からＯ２センサ１９の素子温度がモニタ可能素子温度に上昇するまでの最大可能時間に設定される。次いで、ステップＳ１１６に進んでモニタ実施を禁止し、本プログラムを終了する。
【００３７】
このような処理により、エンジン１が燃料カット中のときは必ずモニタ実施を禁止し、該燃料カットが所定時間ｔ１以上継続したときは、モニタ実施待ち時間ｔ２を所定時間Ｔ２Ａから所定時間Ｔ２Ｂへ切り換える。
【００３８】
一方、ステップＳ１１１で、その判別結果が否定（ＮＯ）、すなわちエンジン１が燃料カット中でない場合、ステップＳ１１８に進み、前記所定時間ｔ１をセットする。次いで、ステップＳ１１９で、エンジン１の回転数、負荷、冷却水温および吸気温度等の運転パラメータにより決まるエンジン１の運転状態が安定しているか否かを判別する。本判別処理は後述する、本ステップＳ１１９の判別結果が肯定（ＹＥＳ）、すなわちエンジン１の運転状態が安定している場合は、モニタ実施条件成立待ち時間ｔ２、すなわちステップＳ１１５またはステップＳ１１７で設定された所定時間Ｔ２ＡまたはＴ２Ｂが経過したか否かを判別する（ステップＳ１２０）。その判別結果が否定（ＮＯ）、すなわち所定時間Ｔ２ＡまたはＴ２Ｂが経過しない場合は、ステップＳ１１６に進み、Ｏ２センサ１９のモニタ実施を禁止して、本プログラムを終了する。ステップＳ１２０の判別結果が肯定（ＹＥＳ）、すなわち所定時間Ｔ２ＡまたはＴ２Ｂが経過した場合は、ステップＳ１２１でＯ２センサ１９のモニタを実施して劣化の検出を行う。本処理については後述する。 次いで、ステップＳ１２２で燃料カット継続フラグＦＣＦＬを「０」として、本プログラムを終了する。
【００３９】
一方、ステップＳ１１９で、エンジン１の運転状態が安定していない場合は、前記ステップＳ１１４、Ｓ１１５およびＳ１１６、または前記ステップＳ１１４、Ｓ１１７およびＳ１１６を順次実行してモニタを禁止し、本処理を終了する。
【００４０】
本実施の形態によれば、エンジン１の燃料カットが所定時間ｔ１以上継続した場合、モニタ実施条件成立安定待ち時間ｔ２を、所定時間Ｔ２Ａから所定時間Ｔ２Ｂに切り換えることにより（ステップＳ１１２→Ｓ１１３→Ｓ１１４→Ｓ１１７）、エンジン１の燃料カット状態が長時間継続して行われた後にエンジン１の運転状態がモニタ実施可能な安定状態に入った（ステップＳ１１９の判別結果が肯定（ＹＥＳ））場合には、前記所定時間Ｔ２Ｂの間モニタ実施を禁止する（ステップＳ１１９→Ｓ１２０→Ｓ１１６）と共に前記時間Ｔ２Ｂ経過後モニタを実施する（ステップＳ１２０→Ｓ１２１）。これにより、エンジン１の燃料カットの状態が所定時間ｔ１以上継続してもＯ２センサ１９の素子温度がモニタ可能素子温度を上回った状態でＯ２センサ１９の劣化判定を行うことができ（図３中の（Ｂ））、Ｏ２センサ１９の劣化の誤判定を防止することができる。
【００４１】
仮に、エンジン１の燃料カットが所定時間ｔ１以上継続したときに、モニタ実施待ち時間ｔ２を時間Ｔ２Ａから時間Ｔ２Ｂに切り換えないとすると、Ｏ２センサ１９の素子温度がモニタ可能素子温度を下回った状態でＯ２センサの劣化判定を行うことになり（図３中の（Ａ））、当該劣化判定が不正確となる。
【００４２】
以下、図４を参照しながら、図２のステップＳ１１９における、エンジン１の運転状態が安定しているか否かの判定処理の詳細について説明する。
【００４３】
図４は図２のステップ１１９におけるエンジンの運転状態が安定しているか否かを判定する処理のフローチャートである。
【００４４】
ステップＳ２０１では、モニタの実行が許可されていることを「１」で示すフラグＦＧＯが「１」であるか否かを判別する。このフラグＦＧＯは図示しない別のルーチンで設定される。そして、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはモニタ実施が許可されたと判別し、次いでステップＳ２０２で、パージ管８に接続されている蒸発燃料排出系抑止系からのパージ流量が遮断されているときに図示しない別のルーチンにおいて「１」に設定されるフラグＦＰＧが「０」であるか否かを判別する。そして、フラグＦＰＧが「１」に設定されているときは燃料系統のモニタが実行されるため、Ｏ２センサ１９のモニタは禁止される。一方、フラグＦＰＧが「０」に設定されているときはステップＳ２０３に進み、ＴＡセンサ１１により検出された吸気温ＴＡが所定下限値ＴＡＬ（例えば、０℃）と所定上限値ＴＡＨ（例えば、１００℃）の範囲内にあるか否かを判別する。そして、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはＴＷセンサ１２により検出される冷却水温が所定下限値ＴＷＬ（例えば、６０℃）と所定上限値ＴＷＨ（例えば１００℃）の範囲内にあるかを判別し（ステップＳ２０４）、次いで、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはＮＥセンサ１３により検出されるエンジン回転数ＮＥが所定下限値ＮＥＬ（例えば１９００ｒｐｍ）と所定上限値ＮＥＨ（例えば２４００ｒｐｍ）の範囲内にあるか否かを判別する（ステップＳ２０５）。そして、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはＰＢＡセンサ１０により検出される吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定下限値ＰＢＡＬ（例えば２２０ｍｍＨｇ）と所定上限値ＰＢＡＨ（例えば５３０ｍｍＨｇ）の範囲内にあるか否かを判別し（ステップＳ２０６）、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはＶＳＰセンサ１５により検出される車速ＶＳＰが所定下限値ＶＳＰＬ（例えば、８０Ｋｍ／ｈｒ）と所定上限値ＶＳＰＨ（例えば、１００Ｋｍ／ｈｒ）の範囲にあるか否かを判別する(ステップＳ２０７)。そして、その答が肯定（ＹＥＳ）のときはステップＳ２０８に進む。
【００４５】
ステップＳ２０８では車輌が定常状態で走行しているか否かを判別する。ここで前記定常状態にあるか否かは、例えば１秒当たり±０．８Ｋｍ／ｈ以内の車速変動が２秒間継続しているか否かにより判別される。そして、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときは図示しない別のルーチンで設定されるフラグＦＦＢが「１」に設定されているか否かを判別し、Ｏ２センサ１９による空燃比フィードバック制御が現在実行されているか否かを判断する（ステップＳ２０９）。そして、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはステップＳ２１０に進み、エンジンの運転状態は安定であると仮判定する。
【００４６】
一方、上述したステップＳ２０１〜ステップＳ２０９のうちの少なくとも一つの判別結果が否定（ＮＯ）となったときはステップＳ２１１に進み、エンジンの運転状態は不安定であると仮判定する。
【００４７】
以下、上述した劣化検出条件判断処理（図２）におけるステップＳ１２１のモニタ実施（劣化検出）処理について説明する。
【００４８】
図５は図２のステップＳ１２１におけるモニタ実施（劣化検出）処理のフローチャートであって、本プログラムはＥＣＵ５に内蔵されたタイマが発する信号パルスにより、例えば、１００ｍｓｅｃ毎に実行される。
【００４９】
まず、ステップＳ３２１で、図示しない別のルーチンで設定されるフラグＦＫＯ２ＬＭＴが「１」か否かを判別し、空燃比補正係数ＫＯ２が所定上限値又は所定下限値に貼り付いた状態にあるか否か、すなわちＫＯ２値が前記所定上限値又は所定下限値に設定された状態にあるか否かを判別する。そして、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）、すなわちＫＯ２値が前記所定上限値又は所定下限値に貼り付いているときは、ステップＳ３２２に進んで、フラグＦＤＯＮＥを「１」に設定し、本プログラムを終了する。後述するように、フラグＦＤＯＮＥはＯ２センサ１９の劣化検出開始を指令するときに「０」に設定され、その劣化検出が実行済みのときに「１」に設定されるフラグであり、空燃比補正係数ＫＯ２が上限値又は下限値に貼り付いているときはフラグＦＤＯＮＥを「１」に設定して、Ｏ２センサ１９の劣化検出が既に実行済みと判断し、本プログラムを終了する。
【００５０】
一方、フラグＦＫＯ２ＬＭＴが「１」に設定されていないときはステップＳ３２３に進み、フラグＦＡＦ２が前回「０」から今回「１」に反転したか否かを判別する。ここで、フラグＦＡＦ２は図示しない別ルーチンで混合気の空燃比がリーン状態のときに「０」に設定され、混合気の空燃比がリッチ状態に切り換わってから所定時間経過後に「１」に設定される。そして、ステップＳ３２３の判別結果が否定（ＮＯ）のときはそのまま本プログラムを終了する一方、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）、すなわち、混合気の空燃比が今回ループでリーン状態からリッチ状態に切り換わったときはステップＳ３２４に進み、フラグＦＡＦ２の今回の反転が、Ｏ２センサ１９の劣化検出モニタが許可されてから最初の反転か否かを判別する。そして、最初のループではその判別結果が肯定（ＹＥＳ）となるため、ステップＳ３２５に進み、反転回数ｎＷＡＶＥを「０」に設定してフラグＦＤＯＮＥを「０」に設定し（ステップＳ３２６）、劣化検出モニタの開始を指示して本プログラムを終了する。
【００５１】
一方、その後のループでステップＳ３２４の判別結果が否定（ＮＯ）となったときは、ステップＳ３２７に進み、反転回数ｎＷＡＶＥを「１」だけインクリメントし、次いで反転回数ｎＷＡＶＥの計測時間ｔＷＡＶＥが所定時間Ｔ２（例えば、１０ｓｅｃ)を超えたか否かを判別する（ステップＳ３２８）。そして、その判別結果が否定（ＮＯ）のときはそのまま本プログラムを終了する一方、その判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはステップＳ３２９に進み、数式（２）に基づき反転周期ｔＣＹＣＬを算出する。
【００５２】
ｔＣＹＣＬ＝ｔＷＡＶＥ／ｎＷＡＶＥ ……（２）
そして、このように反転周期ｔＣＹＣＬを算出した後、劣化判定処理を実行し（ステップＳ３３０）、フラグＦＤＯＮＥを「１」に設定して劣化検出モニタの終了を指示し（ステップＳ３３１）、本プログラムを終了する。
【００５３】
しかして、劣化判定処理は、具体的には図６に示す劣化判定処理ルーチンの実行によりなされる。図６は、図５におけるステップＳ３３０の劣化判定処理のフローチャートである。
【００５４】
すなわち、ステップＳ４０１では前記ステップＳ３２９（図５）で算出される反転周期ｔＣＹＣＬが第１の所定反転周期ｔＣＹ０より短いか否かを判別する。ここで、第１の所定反転周期ｔＣＹ０は、Ｏ２センサ１９が劣化していないと判別するに十分な反転周期、例えば、２ｓｅｃに設定される。そしてステップＳ４０１の判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはＯ２センサ１９の正常を確定して（ステップＳ４０２）メインプログラム（図５）に戻る。一方、ステップＳ４０１の判別結果が否定（ＮＯ）のときは、反転周期ｔＣＹＣＬが、第１の所定反転周期ｔＣＹ０より長く設定された第２の反転周期ｔＣＹ１、すなわちｔＣＹ０＜ｔＣＹ１の関係にある第２の反転周期ｔＣＹ１より短いか否かを判別する。そしてその判別結果が肯定（ＹＥＳ）のときはＯ２センサ１９は劣化状態にあるものの、その劣化度合はフィードバック制御を禁止する程ではなく小さいと判定して（ステップＳ４０４）メインプログラム（図５）に戻る。また、ステップＳ４０３の判別結果が否定（ＮＯ）のときは、Ｏ２センサ１９は排気ガス特性や運転性の悪化を招く程の劣化状態にありその劣化度合は大きいと判定して（ステップＳ４０５）メインルーチン（図５）に戻る。
【００５５】
次に、上記劣化判定処理プログラムの判定結果に応じてフェールセーフを実行するフェールセーフ実行処理が実施され、Ｏ２センサ１９の劣化時には警告灯２０を「ＯＮ」して点灯することにより、その劣化を逸早く運転者に知らせると共に、その劣化度合に応じて空燃比制御自体の実行を適宜制御する。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の内燃エンジンの空燃比制御装置によれば、排気ガス濃度センサの素子温度が低下する内燃エンジンの所定の運転状態時には、排気ガス濃度センサの劣化の検出を禁止する所定時間を延長するので、排気ガス濃度センサの素子温度が十分に上昇した状態で排気ガス濃度センサの劣化判定を行うことができ、排気ガス温度センサの劣化の誤判定を防止することができる。
さらに、内燃エンジンの燃料カットが第２の所定時間以上継続したときに、排気ガス濃度センサの劣化の検出を禁止する所定時間を、前記内燃エンジンの運転パラメータが前記所定範囲外から前記所定範囲に移行したときに、前記内燃エンジンの燃料カットが前記第２の所定時間以上継続したことによって排気ガス濃度センサの素子温度がその執り得る最低値から劣化検出可能素子温度に上昇するまでの時間に延長するので、排気ガス濃度センサの素子温度が劣化検出可能素子温度にある状態で排気ガス濃度センサの劣化判定を行うことができ、排気ガス温度センサの劣化の誤判定を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃エンジンの空燃比制御装置の実施の一形態を示す全体構成図である。
【図２】Ｏ２センサの劣化のモニタ実施条件を判別するモニタ条件判断処理のフローチャートである。
【図３】Ｏ２センサの劣化のモニタ実施条件判断処理の説明図である。
【図４】図２のステップ１１９におけるエンジンの運転状態が安定しているか否かを判定するフローチャートである。
【図５】図２のステップＳ１２１におけるモニタ実施（劣化検出）処理のフローチャートである。
【図６】図５のステップＳ３３０における劣化判定処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃エンジン
５ ＥＣＵ
１７ 排気管
１９ Ｏ２センサ
２０ 警告灯
Claims (1)
- 内燃エンジンの排気系に配設されて該内燃エンジンの排気ガス濃度を検出する排気ガス濃度センサと、前記内燃エンジンに供給される混合気の空燃比を前記排気ガス濃度センサの出力値と所定基準値との偏差に応じて制御する空燃比制御手段と、前記排気ガス濃度センサの出力値に基づいて前記排気ガス濃度センサの劣化を検出する劣化検出手段と、前記内燃エンジンの運転パラメータが所定範囲にある状態が所定時間継続するまで前記排気ガス濃度センサの劣化の検出を禁止する劣化検出禁止手段と、前記排気ガス濃度センサの素子温度が低下する前記内燃エンジンの所定の運転状態時には前記所定時間を延長する延長手段とを備えた内燃エンジンの空燃比制御装置において、
前記内燃エンジンの所定の運転状態は、前記内燃エンジンの燃料カットが第２の所定時間以上継続した状態であり、前記延長手段は、前記所定時間を、前記内燃エンジンの運転パラメータが前記所定範囲外から前記所定範囲に移行したときに、前記内燃エンジンの燃料カットが前記第２の所定時間以上継続したことによって排気ガス濃度センサの素子温度がその執り得る最低値から劣化検出可能素子温度に上昇するまでの時間に延長することを特徴とする内燃エンジンの空燃比制御装置。
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