JP4483715B2 - 排気ガスセンサの故障検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、排気ガスセンサの故障検出装置に係り、特に、排気ガスセンサの素子割れを検出する装置として好適な排気ガスセンサの故障検出装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、内燃機関の排気通路に配置される排気ガスセンサの異常を検出する装置が開示されている。上記従来の装置は、より具体的には、排気ガス中の酸素濃度に応じた出力を発する空燃比センサの異常を検出するための装置である。

上記従来の装置では、空燃比センサの異常を検出するために、所定時間毎に逆電圧（通常とは逆向きのセンサ電流が流れるような負の印加電圧）を空燃比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、素子割れ等の異常が空燃比センサに生じているか否かを判断することとしている。このような従来の装置の手法によれば、空燃比センサの異常を容易かつ正確に検出することができる。

特開平８−３２７５８６号公報

上述した従来の装置において、逆電圧の印加を開始した後の所定時間は、空燃比センサの出力信号が正常な値を示さない。このため、その所定時間の経過中に、現在のセンサ信号をエンジン制御（例えば、空燃比のフィードバック制御）に用いることは望ましくない。すなわち、エンジン制御の実行中に上記従来の装置によるセンサの故障診断を行うこととすると、当該エンジン制御に弊害が生ずる場合がある。しかしながら、上記従来の技術では、そのような弊害への対策が講じられていない。この点、上記従来の技術は、未だ検討の余地を残すものであった。

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検出処理の実行がエンジン制御に与える悪影響を小さく抑えつつ、当該センサの故障を検出することのできる排気ガスセンサの故障検出装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気通路内に晒された排気側電極と、前記排気通路の内部に大気層を形成する大気層形成部材と、前記大気層に晒された大気側電極と、前記排気側電極と前記大気側電極との間に介在して両者間での酸素イオンの移動を可能とする電解質層と、を備え、エンジン制御の基礎として用いられるセンサ信号を発する排気ガスセンサと、
前記大気側電極の電位より前記排気側電極の電位が高くなるように両者間に電圧（以下、逆電圧）を印加する逆電圧印加手段と、
前記逆電圧の印加時に、前記排気側電極と前記大気側電極との間に流通する電流（以下、逆電流）を検知する逆電流検知手段と、
前記逆電流検知手段により検知される前記逆電流の値に基づいて、前記排気ガスセンサの故障検出を行う故障検出手段と、
前記排気ガスセンサのインピーダンスを取得するインピーダンス取得手段と、
前記逆電圧の印加開始後の所定時間は、前記排気ガスセンサが発するセンサ信号を補正するセンサ信号補正手段と、
を備え、
前記所定時間は、前記逆電圧の印加期間およびその印加終了後にセンサ信号が正常値に復帰するまでの復帰所要時間であり、
前記復帰所要時間は、前記排気ガスセンサのインピーダンスに基づいて、前記排気ガスセンサの内部抵抗が小さいほど短くなるように設定されていることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、前記所定時間の経過中は、パージ学習を禁止する学習禁止手段を更に備えることを特徴とする。

排気ガスセンサの故障検出のための逆電圧印加開始後の所定時間は、排気ガスセンサの出力信号が正常な値を示さない。第１の発明によれば、その所定時間の経過中に排気ガスセンサが発するセンサ信号を補正することにより、当該所定時間の経過中のセンサ信号を補償することができる。このため、本発明によれば、排気ガスセンサの故障検出処理の実行がエンジン制御に与える悪影響を小さく抑えつつ、当該センサの故障を検出することができる。
また、逆電圧の印加期間中は、その印加に伴って大気側電極から排気側電極に向けて、通常とは逆向きのセンサ電流が流通する。そして、この逆電圧印加期間の経過中に加え、逆電圧の印加終了後に、当該逆電圧の印加により排気側電極側に運ばれた酸素が再び大気層側に戻ってくる際の期間に相当する復帰所要時間の経過中についても、センサ信号は正常値を示さない。第１の発明によれば、上記のセンサ信号が正常値を示さない期間の経過中のセンサ信号が補正される。このため、本発明によれば、排気ガスセンサの故障検出処理の実行がエンジン制御に与える悪影響を小さく抑えることができる。
更に、排気ガスセンサの内部抵抗が小さいほど、逆電圧印加終了後に、イオン化された酸素が大気側電極側により流れ易くなるため、上記の復帰所要時間が短くなる。第１の発明によれば、排気ガスセンサの故障検出の実行時に、センサ信号を補正すべき期間をより適切に決定することができる。このため、本発明によれば、エンジン制御への影響をより確実に抑えつつ、当該エンジン制御中に当該故障検出処理を実行することができる。

上記所定時間中にパージ学習が実行される場合には、正常でないセンサ信号を利用してパージ学習が行われることになるため、パージ学習値にずれが生じてしまい、正確なパージ学習を実行することができなくなる。第２の発明によれば、排気ガスセンサの故障検出処理が実行されていることに起因して、パージ学習値がずれるのを防止することができる。これにより、パージ学習値のずれに起因して排気ガスレベルの悪化や機関のストール等が発生するのを回避することができる。

実施の形態１．
［空燃比センサの構成］
図１は、本発明の実施の形態１において用いられる空燃比センサ１０の構成を説明するための図である。より具体的には、図１は、空燃比センサ１０におけるセンサ素子部分の断面図を示す。空燃比センサ１０は、図１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。空燃比センサ１０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に組み付けられる。

空燃比センサ１０のカバーには、排気通路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１に示す空燃比センサ１０（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。

空燃比センサ１０は、ヒータ層１２を有している。ヒータ層１２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１４が埋め込まれている。図１において、ヒータ層１２の上部には、大気層形成部材１６が配置されている。大気層形成部材１６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１６の上部には、ジルコニア等で構成された電解質層２０が配置されている。大気層形成部材１６の中央上部には、大気層１８を形成するための窪みが設けられている。大気層１８は、大気層形成部材１６および電解質層２０により排気通路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２０の下面には、大気層１８に晒されるように大気側電極２２が配置されている。一方、電解質層２０の上面には排気側電極２４が配置されている。排気側電極２４は、拡散抵抗層２６により覆われている。拡散抵抗層２６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２４に到達する速度を適度に規制する働きを有している。

空燃比センサ１０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選択的に印加される。正電圧は、具体的には、大気側電極２２が排気側電極２４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２４の表面に存在する酸素がイオン化されて大気側電極２２に向けて移動させられる。その結果、大気側電極２２と排気側電極２４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２４が大気側電極２２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２２の表面に接している酸素がイオン化されて排気側電極２４に向けて移動させられる。その結果、排気側電極２４と大気側電極２２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２２から排気側電極２４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。

［空燃比センサの駆動回路］
図２は、図１に示す空燃比センサ１０を駆動するためのエンジンコンピュータ３０の構成を説明するための回路図である。図２に示す回路は、空燃比センサ１０の大気側電極２２に接続される正極端子３２と、空燃比センサ１０の排気側電極２４に接続される負極端子３４を備えている。

正極端子３２の電位は、オペアンプ３６によるフィードバックにより、常に正側基準電圧（3.3V）に制御されている。負極端子３４には、オペアンプ３８を用いたフィードバック回路と、トランジスタ４０を用いたスイッチ回路が接続されている。トランジスタ４０は、ポート３の状態に応じてON状態とOFF状態を切り換える。負極端子３４の電位は、トランジスタ４０がOFF状態の場合は、オペアンプ３８の機能により負側基準電圧（2.9V）に制御される。一方、トランジスタ４０がONとなると、オペアンプ３８に対する入力電位が高まり、負極端子３４の電位が、正側基準電圧より高い逆電圧電位（3.7V程度）に上昇する。

エンジンコンピュータ３０は、以上の通り構成されているため、ポート３をOFF状態とすることで、空燃比センサ１０に対して0.4V程度の正電圧を印加することができる。また、ポート３をON状態とすることで、空燃比センサ１０に対して0.4V程度の逆電圧を印加することができる。

エンジンコンピュータ３０は、更に、ADC2ポート、ADCポート3、およびADC4ポートを有している。エンジンコンピュータ３０は、ADCポート2に導かれる電位とADCポート3に導かれる電位との差分により、シャント抵抗RSに印加される電圧を取得することができる。そして、そのシャント抵抗RSの両端電圧を当該抵抗RSで割ることで、センサ電流を算出することができる。また、ADC4ポートの電位を取り込むことにより、空燃比センサ１０の負極端子３４にどのような電位が供給されているのかを検知することができる。また、空燃比センサ１０に印加する正電圧に例えば0.2V程度の電圧変化を瞬間的に生じさせると、当該電圧変化に応じたセンサ電流の変化が生ずる。この電流変化は、シャント抵抗RSの両端に生ずる電位差から求めることができる。エンジンコンピュータ３０は、それらの電圧変化と電流変化とに基づいて、センサインピーダンスを算出する。

［センサの素子割れの判定原理］
図２に示すエンジンコンピュータ３０によれば、空燃比センサ１０に対して0.4V程度の正電圧を印加しつつ、センサ電流を検知することができる。この場合、そのセンサ電流に基づいて、排気空燃比を検知することが可能である。また、エンジンコンピュータ３０によれば、空燃比センサ１０に対して0.4V程度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１８内部の酸素濃度と相関を有する値となる。

大気層１８の内部は、空燃比センサ１０が正常である場合には、排気通路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、空燃比センサ１０には、大気層１８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１は、ヒータ層１２と大気層形成部材１６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、排気通路の内圧が大気層１８の圧力より高くなる。このため、空燃比センサ１０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１８内部に進入する事態が生ずる。この場合、大気層１８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。

空燃比センサ１０を流れる逆電流は、上述した通り、大気層１８内部の酸素濃度に応じた値となる。このため、大気層１８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、エンジンコンピュータ３０は、既燃ガスを含む排気ガスが排気通路を流通している環境下で、空燃比センサ１０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、空燃比センサ１０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。

［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空燃比センサ１０のセンサ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、空燃比センサ１０の変化を表す波形を、それぞれ示している。尚、図３（Ｂ）中に実線で示す波形はセンサの内部抵抗が大きい場合の波形を、図３（Ｂ）中に破線で示す波形はセンサの内部抵抗が小さい場合の波形を、それぞれ示している。

空燃比センサ１０の素子割れを検出すべく、逆電圧が印加されると、空燃比センサ１０には、上記の如く、逆向きのセンサ電流が流れることになる。すなわち、逆電圧印加中に空燃比センサ１０を流れるセンサ電流は、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。この逆電流は、センサの内部抵抗が小さいほど、より大きな値を示す。逆電圧が印加されると、大気層１８内の酸素が大気側電極２２側から排気側電極２４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２６内に留まっている酸素の余剰分が大気層１８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、逆電圧印加終了後に当該酸素の余剰分が大気層１８側に戻り終わるまでの期間Tについても、図３に示すように、センサ電流は通常の正電圧印加時とは異なった値となる。本明細書中では、逆電圧印加終了後にセンサ電流（センサ信号）が正常値に復帰するまでの所要時間に相当する上記期間Tを、「復帰所要時間T」と定義する。

上記のように、逆電圧の印加期間およびその印加終了後の復帰所要時間Tについては、センサ電流が通常お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望ましくない。すなわち、空燃比のフィードバック制御の実行中に、逆電圧の印加によるセンサの素子割れの検出処理を行おうとすると、当該フィードバック制御に弊害が生じてしまう。

上記復帰所要時間Tは、センサの内部抵抗に応じて変化するものである。より具体的には、センサの内部抵抗が小さい場合には、その内部抵抗が大きい場合に比して、拡散抵抗層２６内に留まっていた酸素が酸素イオンとなって大気層１８側により流れ易くなるため、復帰所要時間Tは短くなる（図３中に示すTa、Tb参照）。そこで、本実施形態のシステムでは、逆電圧印加開始後の所定時間A（すなわち、逆電圧印加期間およびその印加終了後の復帰所要時間T）中に用いるセンサの出力信号が逆電圧印加直前の値に保持されるように補正すると共に、復帰所要時間Tを、センサの内部抵抗が小さいほど短くなるように設定することとした。

［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においてエンジンコンピュータ３０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、空燃比センサ１０の素子割れ検出実行タイミングが到来したか否かが判別される（ステップ１００）。本実施形態のシステムでは、例えばアイドリング運転時や軽負荷運転時等のように、空燃比が安定した状況下で空燃比のフィードバック制御が実行されている内燃機関の所定の運転時に、上記の素子割れの検出処理を実行することとしている。

その結果、素子割れ検出実行タイミングの到来が認められた場合には、現在のセンサインピーダンスが取得される（ステップ１０２）。エンジンコンピュータ３０は、所定時間毎に、常にセンサインピーダンスの算出を行っており、ここでは、その最新のセンサインピーダンスが取得される。

次に、上記ステップ１０２において取得されたセンサインピーダンスに基づいて、復帰所要時間Tが算出される（ステップ１０４）。復帰所要時間Tは、上述したように、素子割れ検出時の逆電圧印加終了後に、センサ出力信号の補正を行う期間であり、エンジンコンピュータ３０は、図５に示すように、当該復帰所要時間Tをセンサインピーダンスとの関係で定めたマップを記憶している。図５に示すマップでは、センサインピーダンスが小さくなるほど、復帰所要時間Tが短くなるように設定されている。空燃比センサ１０のセンサインピーダンスは、センサ素子の内部抵抗値と相関を有している。従って、図５に示すマップの設定によれば、センサインピーダンスに基づいて、復帰所要時間Tを適切な値に設定することができる。

次に、逆電圧の印加が実行される（ステップ１０６）。次いで、センサ信号の補正が実行される（ステップ１０８）。具体的には、現在出力されているセンサ信号が、素子割れ検出実行の開始直前のセンサ信号に置き換えられる。つまり、このセンサ信号の補正が実行されている期間中は、現在のセンサ信号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る。

一方、上記ステップ１００において、素子割れ検出実行タイミングでないと判定された場合には、次いで、逆電圧印加期間中か否かが判別される（ステップ１１０）。その結果、逆電圧印加期間中であると判定された場合には、逆電圧印加、およびセンサ信号の補正が継続され（ステップ１０６、１０８）、逆電圧印加期間が終了していると判定された場合には、通常の正電圧の印加が実行される（ステップ１１２）。

逆電圧印加期間が終了していると判定されている場合には、次いで、復帰所要時間Tが経過しているか否かが判別される（ステップ１１４）。その結果、復帰所要時間Tが未経過である場合には、センサ信号の補正が継続され（ステップ１０８）、一方、復帰所要時間Tが経過している場合には、現在のセンサ信号が空燃比のフィードバック制御に用いられる（ステップ１１６）。

以上説明した通り、図４に示すルーチンによれば、素子割れ検出処理を行う際の逆電圧印加期間中とその逆電圧印加終了後の復帰所要時間Tの経過中は、現在のセンサ信号をそのまま空燃比のフィードバックに用いるのではなく、センサ信号が逆電圧印加直前の値に保持される。つまり、空燃比のフィードバック制御中に上記の素子割れ検出処理が実行された場合に、空燃比センサ１０が正常なセンサ信号を示さない期間中は、センサの出力信号を補正することにより、その期間中のセンサ信号を補償することができる。このため、上記の素子割れ検出処理の実行が空燃比のフィードバック制御に与える悪影響を小さく抑えることができる。

また、上記ルーチンの処理によれば、センサの内部抵抗値と相関のあるセンサインピーダンスに応じてセンサ信号の復帰所要時間Tが変更されるため、素子割れ検出処理の実行時にセンサ信号を補正すべき期間をより適切に決定することができる。このため、空燃比のフィードバック制御への影響をより確実に抑えつつ、当該フィードバック制御中に素子割れ検出処理を実行することができる。

尚、上述した実施の形態１においては、エンジンコンピュータ３０が上記図４に示すルーチンの処理を実行することにより、前記第１の発明における「センサ信号補正手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図６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および図２に示すハードウェア構成を用いて、エンジンコンピュータ３０に図４のルーチンに代えて、図６のルーチンを実行させることにより実現されるものである。

［パージ制御について］
内燃機関の運転中には、エンジンコンピュータ３０がパージVSVを適当にデューティ制御することにより、キャニスタに吸着されている燃料ベーパを吸気通路にパージさせるパージ制御が実行されることがある。このようなパージ制御が実行されると、空燃比はリッチな値を示す。エンジンコンピュータ３０は、パージVSVを開いてパージエアを導入した場合の空燃比のずれ量を空燃比センサ１０の出力信号を利用して取得し、当該空燃比のずれ量とパージ率との比を学習値として取得している。

上記のパージ制御は、一般に、軽負荷等で空燃比が安定しているような状況下で実行される。ところで、素子割れの検出処理を行うべく、逆電圧が印加された期間中およびその印加終了後の復帰所要時間Tの経過中（すなわち、所定時間Aの経過中）は、上述したように、センサ信号が本来とは異なった値を示す。このため、この素子割れの検出処理についても、フィードバック制御への影響を考慮すると、空燃比が安定した状況下で行われることが望ましい。従って、パージ制御および素子割れ検出処理のそれぞれの実行タイミングが重なってしまうことが起こり得る。

所定時間Aの経過中にパージ学習を行おうとすると、センサ信号が本来の値を示していないため、正確なパージ学習を行うことができない。また、上述した実施の形態１のように、当該所定時間Aの経過中に用いるセンサ信号を逆電圧印加直前のセンサ信号に保持することとして、当該所定時間Aの経過中に現在のセンサ信号を用いないこととする手法が実行される場合がある。しかし、そのような手法を実行されている場合には、パージ制御を行ってもセンサ信号が変化しないため、パージ学習値にずれが生じてしまう。パージ学習値がずれた状態で、次回のパージ制御を行うこととすると、排気ガスレベルの悪化や機関のストール等を招くことになる。そこで、本実施形態のシステムでは、上記所定時間Aの経過中は、パージ学習の実行を禁止することとした。

［実施の形態２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２においてエンジンコンピュータ３０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６に示すルーチンでは、空燃比センサ１０の素子割れ検出実行タイミングが到来したと判定された場合には（ステップ１００）、上記ステップ１０２〜１０８の処理が実行されると共に、パージ学習の実行が禁止される（ステップ２００）。すなわち、このような条件が成立する場合には、パージ制御が行われていても、パージ学習値の更新が禁止される。また、ここでは、パージ学習の実行を禁止することとしているが、ステップ２００において、パージ制御の実行自体を禁止することとしてもよい。

上記ステップ２００の処理は、素子割れ検出実行タイミングの到来後に本ルーチンが起動された場合であっても、上記ステップ１１０において逆電圧印加期間中であると認められる場合や、上記ステップ１１４において復帰所要時間Tが未経過であると判定される場合にも実行される。一方、上記ステップ１１４において復帰所要時間Tが経過していると判定される場合には、パージ学習の実行が許可される（ステップ２０２）。

以上説明した通り、図６に示すルーチンによれば、逆電圧印加による素子割れ検出処理が実行されていることに起因して、パージ学習値がずれるのを防止することができる。これにより、パージ学習値のずれに起因して排気ガスレベルの悪化や機関のストール等が発生するのを回避することができる。

尚、上述した実施の形態２においては、エンジンコンピュータ３０が上記図６に示すルーチンの処理を実行することにより、前記第２の発明における「学習禁止手段」が実現されている。

変形例．
ところで、上述した実施の形態１および２においては、逆電圧印加直前の値に保持されるように逆電圧印加開始後の所定時間Aの経過中に用いるセンサ信号を補正することとしているが、その所定時間Aの経過中にセンサ信号を補正する手法はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、所定時間Aの経過中は、空燃比センサ１０が発する現在センサ信号および過去のセンサ信号を用いずに、吸入空気量と燃料噴射量とから算出される基本空燃比を用いた空燃比制御（オープンループ制御）を行うこととしてもよい。また、上記所定時間Aの経過中は、次の図７を参照して説明する推定空燃比を利用した空燃比のフィードバック制御を行うように切り換えてもよい。

図７に示すように、逆電圧印加期間（時刻t0から時刻t1までの期間）とその印加終了後の復帰所要時間T（時刻t1から時刻t2までの期間）については、空燃比センサ１０のセンサ信号（図７中に細い実線で示す波形）は、正常な値を示さない。そこで、所定時間Aの経過中は、空燃比センサ１０が発する現在センサ信号および過去のセンサ信号を用いずに、推定空燃比を用いたフィードバック制御（図７中に太い実線で示す波形）を行うように切り換えてもよい。推定空燃比は、吸入空気量と燃料噴射量とから算出される基本空燃比を、例えば壁面付着燃料量を考慮した空燃比学習値を用いて補正した値である。このような手法によれば、一定値に保持されたセンサ信号を空燃比のフィードバック制御に用いた場合に比して、上記の素子割れ検出処理の実行が上記所定時間Aの経過中のフィードバック制御に与える悪影響をより低減することができる。これにより、フィードバック制御実行中に問題なく逆電圧を印加することのできる内燃機関の運転領域の自由度が向上し、また、より長時間の逆電圧印加が可能となる。

また、上述した実施の形態１および２においては、素子割れ検出の対象を空燃比センサとしているが、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において用いられる空燃比センサの構成を説明するための図である。 図１に示す空燃比センサを駆動するためのエンジンコンピュータの構成を説明するための回路図である。 逆電圧を印加した場合における空燃比センサのセンサ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。 復帰主要時間を算出するために、図４に示すルーチンにおいて参照されるマップの一例である。 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。 本発明の変形例において、逆電圧印加開始後の所定時間の経過中に推定空燃比を用いたフィードバック制御が実行されている様子を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１０ 空燃比センサ
１６ 大気層形成部材
１８ 大気層
２０ 電解質層
２２ 大気側電極
２４ 排気側電極
２６ 拡散抵抗層
３０ エンジンコンピュータ
３２ 正極端子
３４ 負極端子
A 逆電圧印加開始後の所定時間
T 逆電圧印加終了後の復帰所要時間

Claims (2)

1. 内燃機関の排気通路内に晒された排気側電極と、前記排気通路の内部に大気層を形成する大気層形成部材と、前記大気層に晒された大気側電極と、前記排気側電極と前記大気側電極との間に介在して両者間での酸素イオンの移動を可能とする電解質層と、を備え、エンジン制御の基礎として用いられるセンサ信号を発する排気ガスセンサと、
   前記大気側電極の電位より前記排気側電極の電位が高くなるように両者間に電圧（以下、逆電圧）を印加する逆電圧印加手段と、
   前記逆電圧の印加時に、前記排気側電極と前記大気側電極との間に流通する電流（以下、逆電流）を検知する逆電流検知手段と、
   前記逆電流検知手段により検知される前記逆電流の値に基づいて、前記排気ガスセンサの故障検出を行う故障検出手段と、
   前記排気ガスセンサのインピーダンスを取得するインピーダンス取得手段と、
   前記逆電圧の印加開始後の所定時間は、前記排気ガスセンサが発するセンサ信号を補正するセンサ信号補正手段と、
   を備え、
   前記所定時間は、前記逆電圧の印加期間およびその印加終了後にセンサ信号が正常値に復帰するまでの復帰所要時間であり、
   前記復帰所要時間は、前記排気ガスセンサのインピーダンスに基づいて、前記排気ガスセンサの内部抵抗が小さいほど短くなるように設定されていることを特徴とする排気ガスセンサの故障検出装置。
2. 前記所定時間の経過中は、パージ学習を禁止する学習禁止手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の排気ガスセンサの故障検出装置。

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