JP4835703B2

JP4835703B2 - 酸素センサの異常判定装置

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Publication number: JP4835703B2
Application number: JP2009039211A
Authority: JP
Inventors: 貴志中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2029-02-23
Also published as: JP2010196482A; US8065910B2; US20100212416A1

Description

本発明は、内燃機関の触媒コンバータの下流に設けられる酸素センサの異常を判定する、酸素センサの異常判定装置に関する。

従来より、内燃機関では、排気通路に設けられた排気浄化用の触媒によって排気成分の浄化が行われている。この触媒による排気成分の浄化は、内燃機関で燃焼される混合気の空燃比が所定の範囲内にある場合に効率よく行われる。そこで触媒上流側に排気の酸素濃度を検出する酸素センサを設け、このセンサの出力信号に基づいて混合気の空燃比を検出し、この検出された空燃比が目標空燃比になるよう燃料噴射量に対する空燃比補正値を求めて燃料噴射量を増減補正する空燃比フィードバック制御が一般的に行われている。

また、触媒による排気成分の浄化状態を把握するために、触媒下流側にも酸素センサを設け、この酸素センサの出力値に基づいて触媒を通過した後の排気の空燃比を検出し、上記空燃比補正値に対する修正値を算出する、いわゆる空燃比のサブフィードバック制御も一般的に行われている。

ここで、上記サブフィードバック制御では触媒下流側の酸素センサの出力値が利用されるため、その酸素センサに異常が生じていると正常な制御ができなくなり、ひいては排気の浄化が十分に行われなくなるおそれがある。

そこで、燃料噴射弁からの燃料噴射を中止する燃料カットを実行し、これにより排気通路に新気が導入される際に、触媒下流側の酸素センサの出力値がリーン側へ変化し始めた後の出力値の変化度合いに基づいて、同酸素センサの異常判定を行う装置が従来より提案されている（例えば、特許文献１〜３を参照。）。

例えば、特許文献１および特許文献３に開示されている装置では、燃料カットが実行されてから、触媒下流側の酸素センサの出力値がリーン側へ変化し始めた後、出力値が第１閾値からこの第１閾値よりリーン側の第２閾値へ変化するのに要する時間を応答時間として計測する。そして、この応答時間が予め設定された基準応答時間より長い場合に触媒下流側の酸素センサを異常として判定する。

ところで、触媒下流側の酸素センサが正常なものであっても、燃料カットが実行された後、触媒下流側の酸素センサに新気が到達する前に、同酸素センサの出力値がリーン側へ徐々に変化していくことがある（以下、この現象を「新気到達前出力低下現象」ともいう。）。このような現象が発生しているにもかかわらず、上記応答時間に基づいて酸素センサの異常判定を行うと、実際には酸素センサが正常なものであっても異常であるとの誤判定がなされる可能性がある。

このような誤判定を極力抑えるために、特許文献３に開示されている装置では、触媒上流側の酸素センサに新気が到達したか否かを判定し、同酸素センサに新気が到達したと判定した直後の触媒下流側酸素センサの出力値を検出するようにしている。そして、この出力値が予め設定された判定値以下の場合に、触媒下流側の酸素センサが異常であるとの判定を禁止するようにしている。

特開平９−１７０９６６号公報特開２００３−３４３３３９号公報特開２００８−１６９７７６号公報

ところで、既述したように、特許文献３に開示されている装置では、触媒上流側の酸素センサに新気が到達した直後の触媒下流側の酸素センサの出力値に基づいて、上記新気到達前出力低下現象の発生の有無を判断しているが、この判断精度は未だ十分とはいえず、更に判断精度の向上が望まれていた。

本発明は、既述の実情に鑑みて創案されたものであり、触媒の下流側に設けられた酸素センサの異常を判定する酸素センサの異常判定装置において、燃料カット後、新気が触媒下流側の酸素センサに到達する前に、同酸素センサの出力値がリーン側へ徐々に変化する現象に起因する誤判定を抑制し、なおかつ、同現象の発生有無の判断精度を従来より向上させて、更に効率的な判定処理を可能とする酸素センサの異常判定装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するための手段として、本発明の酸素センサの異常判定装置は、以下のように構成されている。

すなわち、本発明の酸素センサの異常判定装置は、排気通路に設けられた触媒と、前記排気通路の前記触媒の下流側に設けられた酸素センサと、燃料カットの開始前の吸入空気量又は排気量の低下時から燃料カットの開始時までの前記酸素センサの出力値の低下量を取得する出力低下量取得手段と、前記出力低下量取得手段により取得された前記低下量が予め設定された基準低下量より小さいか否かを判定する第１判定手段と、前記燃料カットの開始後に、前記酸素センサの出力値がリッチ側からリーン側へ変化する変化の度合いが予め設定された設定変化度合いより緩やかであるか否かを判定する第２判定手段と、前記第１判定手段によって肯定判定がなされ、前記第２判定手段によっても肯定判定がなされた場合に、前記酸素センサを異常と判定する第３判定手段と、を備え、前記第３判定手段は、前記第１判定手段によって否定判定がなされ、且つ、前記第２判定手段によって肯定判定がなされた場合、前記酸素センサを異常と判定することなく、次回の燃料カットの開始後に再判定を行うと共に、前記第１判定手段による否定判定および前記第２判定手段による肯定判定が、予め設定された設定回数だけ連続してなされた場合にも、前記酸素センサを異常と判定することを特徴としている。

かかる構成を備える酸素センサの異常判定装置によれば、燃料カットの開始前の吸入空気量又は排気量の低下時から燃料カットの開始時までの前記酸素センサの出力値の低下量が、予め設定された基準低下量より小さく、且つ、燃料カットの開始後に、酸素センサの出力値がリッチ側からリーン側へ変化する変化の度合いが予め設定された設定変化度合いより緩やかである場合に、酸素センサが異常と判定される。上記酸素センサの出力値の低下量は、触媒内でリッチガス成分がどの程度充満しているかを精度良く示すパラメータとなる。したがって、前記基準低下量として適切な値を設定することで、燃料カット後、新気が触媒下流側の酸素センサに到達する前に、同酸素センサの出力値がリーン側へ徐々に変化する現象が発生するか否かの判断精度を向上させることができる。また、正常な酸素センサであれば、第１判定手段による否定判定および第２判定手段による肯定判定が、多数回連続することは稀であるため、早期に異常判定を確定することで、制御装置の負担を軽減できる。

また、本発明の酸素センサの異常判定装置は、既述の構成において、燃料カットの開始前の吸入空気量又は排気量の低下時を、内燃機関がアイドルオフ状態からアイドルオン状態になる時とすることが好ましい。

また、本発明の酸素センサの異常判定装置は、既述の何れかの構成において、好ましくは、前記第２判定手段は、燃料カットの開始後に、前記酸素センサの出力値が第１基準値からこの第１基準値よりリーン側の第２基準値へ変化するのに要した応答時間が予め設定された基準応答時間より長いか否かを判定するものである。

また、本発明の酸素センサの異常判定装置は、既述の何れかの構成において、好ましくは、前記第３判定手段は、前記第１判定手段によって否定判定がなされ、且つ、前記第２判定手段によって肯定判定がなされた場合、前記酸素センサを異常と判定することなく、次回の燃料カットの開始後に再判定を行うものである。

かかる構成を備える酸素センサの異常判定装置によれば、既述の作用効果が奏されるとともに、燃料カット後、新気が触媒下流側の酸素センサに到達する前に、同酸素センサの出力値がリーン側へ徐々に変化する現象に起因する誤判定を抑制できる。

本発明の酸素センサの異常判定装置によれば、燃料カット後、新気が触媒下流側の酸素センサに到達する前に、同酸素センサの出力値がリーン側へ徐々に変化する現象に起因する誤判定を抑制し、なおかつ、同現象の発生有無の判断精度を従来より向上させて、更に効率的な異常判定処理が可能となる。

本発明の実施の形態に係る酸素センサの異常判定装置を搭載した車両のエンジンおよびその周辺部を示す概略図である。燃料カットの実行前後におけるエンジンの吸入空気量、アイドルフラグ、燃料カットフラグ、下流側酸素センサの出力値等を示すタイムチャートである。下流側酸素センサの出力値の低下量と応答時間との関係を示す実験結果を示すグラフである。本発明の実施の形態に係る酸素センサの異常判定装置において実行される処理動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る酸素センサの異常判定装置が搭載された車両のエンジン１０１と、その周辺構成の概略を示している。なお、図１にはエンジン１０１の１気筒の構成のみを示している。

エンジン１０１は、例えば４気筒ガソリンエンジンであって、燃焼室１０１ａを形成するピストン１０１ｂおよびクランクシャフト１１５を備えている。ピストン１０１ｂはコネクティングロッド１１６を介してクランクシャフト１１５に連結されており、ピストン１０１ｂの往復運動がコネクティングロッド１１６によってクランクシャフト１１５の回転運動へと変換される。

クランクシャフト１１５には、シグナルロータ１１７が取り付けられている。シグナルロータ１１７の近傍にはクランクポジションセンサ１２４が設置されており、このクランクポジションセンサ１２４は、クランクシャフト１１５の回転中に、パルス状の信号を発生する。

エンジン１０１のシリンダブロック１０１ｃには、エンジン冷却水温を検出する水温センサ１２１が設けられている。エンジン１０１の燃焼室１０１ａには点火プラグ１０３が配置されており、この点火プラグ１０３の点火タイミングはイグナイタ１０４によって調整される。イグナイタ１０４はＥＣＵ（電子制御ユニット）２００によって駆動制御される。

エンジン１０１の燃焼室１０１ａには吸気通路１１１と排気通路１１２とが接続されている。燃焼室１０１ａと吸気通路１１１との間には吸気バルブ１１３が、燃焼室１０１ａと排気通路１１２との間には排気バルブ１１４が設けられている。これら吸気バルブ１１３および排気バルブ１１４の開閉駆動は、クランクシャフト１１５の回転が伝達される吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトの各回転によって行われる。

エンジン１０１の吸気通路１１１には、エアクリーナ１０７、熱線式のエアフロメータ１２２、吸気温センサ１２３（エアフロメータ１２２に内蔵）およびエンジン１０１の吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ１０５が配置されている。スロットルバルブ１０５はスロットルモータ１０６によって駆動される。スロットルバルブ１０５の開度はスロットル開度センサ１２５によって検出される。

また、吸気通路１１１には燃料噴射用のインジェクタ１０２が設置されている。インジェクタ１０２には、燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、吸気通路１１１に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合されて混合気となってエンジン１０１の燃焼室１０１ａに導入される。燃焼室１０１ａに導入された混合気は点火プラグ１０３にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼室１０１ａ内での燃焼・爆発によりピストン１０１ｂが往復運動してクランクシャフト１１５が回転する。

エンジン１０１の排気通路１１２には、排気ガスを浄化する三元触媒１０８（触媒）が設けられている。この三元触媒１０８は、理論空燃比近傍での燃焼が行われる状態において、排気中のＨＣやＣＯを酸化するとともに同排気中のＮＯｘを還元して排気を浄化する機能を有している。

さらに、エンジン１０１の排気通路１１２には、三元触媒１０８の上流側に排気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比センサ１２６が設けられている。

また、三元触媒１０８の下流側には、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１２７（以下、「下流側酸素センサ１２７」ともいう。）が設けられている。下流側酸素センサ１２７は、排気ガス中のリッチガス成分（ＣＯ、ＨＣ等）およびリーンガス成分（酸素成分）の双方に反応し、空燃比が理論空燃比よりもリッチのときには所定値（例えば０．６Ｖ）以上の出力が得られ、空燃比が理論空燃比よりもリーンのときには所定値（例えば０．２Ｖ）未満の出力が得られる。本実施形態では、酸素センサ１２７の出力電圧が「０．６Ｖ」以上の場合に、空燃比は「リッチ」であると判定し、出力電圧が「０．２Ｖ」未満の場合には、空燃比が「リーン」であると判定される。

ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどを備えてなる電子制御ユニットである。ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるデータを記憶している。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやデータに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭはＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭはエンジン１０１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

ＥＣＵ２００には、図１に示すように、水温センサ１２１、エアフロメータ１２２、吸気温センサ１２３、クランクポジションセンサ１２４、スロットル開度センサ１２５、空燃比センサ１２６、下流側酸素センサ１２７などの各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ２００には、インジェクタ１０２、点火プラグ１０３のイグナイタ１０４、スロットルバルブ１０５のスロットルモータ１０６等が接続されている。

そして、ＥＣＵ２００は、上記した各種センサの検出信号に基づいて、インジェクタ１０２の燃料噴射制御、点火プラグ１０３の点火制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する。

また、ＥＣＵ２００は、下流側酸素センサ１２７の応答劣化について異常であるか否かを判定する異常判定処理を行う。

＜異常判定処理＞
以下、下流側酸素センサ１２７の異常判定処理について詳細に説明する。

図２は、燃料カットの実行前後におけるエンジン１０１の吸入空気量、アイドル状態か否かを示すアイドルフラグ、燃料カット状態か否かを示す燃料カットフラグ、下流側酸素センサ１２７の出力値等を示すタイムチャートである。ここで、下流側酸素センサ１２７の出力値は正常な下流側酸素センサ１２７によるものである。

図２（ａ）は、燃料カットが実行された後、下流側酸素センサ１２７に新気が到達する時（時刻Ｔ２で示す。）に、その出力値が急速に低下してリーン状態を示す場合の実験結果の一例を示している。図２（ｂ）は、技術背景の欄で説明した「新気到達前出力低下現象」が発生した場合の実験結果の一例を示している。

本件発明者は、燃料カットの開始前のエンジン１０１の吸入空気量（吸入空気の流量）の低下時（時刻Ｔ０）から燃料カットの開始時（時刻Ｔ１）までの下流側酸素センサ１２７の出力値の低下量ΔＶが、所定の基準低下量（例えば０Ｖ）より小さい場合、図２（ａ）に示すように、「新気到達前出力低下現象」が発生する可能性が低く、逆に、上記低下量が所定の基準低下量より大きい場合、図２（ｂ）に示すように、「新気到達前出力低下現象」が発生する可能性が高くなることを見出した。なお、上記エンジン１０１の吸入空気量の低下時（時刻Ｔ０）は、本実施形態において、アイドルオフ状態からアイドルオン状態への変化時としている。

上記のように、下流側酸素センサ１２７の出力値の低下量ΔＶによって、「新気到達前出力低下現象」の発生を予測できるのは、次のような理由によるものと推定される。

すなわち、エンジン１０１がアイドル状態に遷移すると、排気流量が急減するため、下流側酸素センサ１２７の出力値は低下し易くなるが、それでも、上記出力値の低下量ΔＶが少ないということは、新気到達前の三元触媒１０８にはリッチガス成分（ＣＯ、ＸＨＣ等）が全体的に充満していると考えられる。そして、三元触媒１０８が全体的にリッチガス成分で充満されていれば、その後も、下流側酸素センサ１２７の出力値は、新気が同酸素センサ１２７に到達するまでの間、維持される可能性が高いと考えられる。

一方、上記出力値の低下量ΔＶが多い場合は、新気到達前の三元触媒１０８にはリッチガス成分が余り充満していないと考えられる。そして、三元触媒１０８がリッチガス成分で充満していなければ、同酸素センサ１２７に新気が到達するまでの間、下流側酸素センサ１２７の出力値はさらに低下する可能性が高いと考えられる。

上記検討に際しての実験結果を図３に示す。図３は、下流側酸素センサ１２７の出力値の上記低下量ΔＶと応答時間ＲＴとの関係を示している。なお、応答時間ＲＴは、燃料カットの開始後、下流側酸素センサ１２７の出力値が予め設定した第１基準値（本実施形態では例えば０．３５Ｖ）からこの第１基準値よりリーン側の第２基準値（本実施形態では例えば０．２Ｖ）へ変化するのに要した時間である。

この図３では、正常な下流側酸素センサ１２７の実験結果を白丸で示し、応答性に異常のある下流側酸素センサ１２７の実験結果を黒丸で示している。この図３に示すように、ΔＶが０以下の領域において、正常な下流側酸素センサ１２７の応答時間ＲＴは、一定時間Ａ以下に収まっている。これに対して、応答性に異常のある下流側酸素センサ１２７の応答時間ＲＴは一定時間Ａより長くなる傾向にある。

そこで、本実施形態では、アイドルオフ状態からアイドルオン状態への変化時（Ｔ０）から燃料カットの開始時（Ｔ１）までの下流側酸素センサ１２７の出力値の低下量ΔＶを取得し、燃料カットの開始後、直近の低下量ΔＶが、予め設定した基準低下量より小さいか否かを判定する（以下この判定を「第１判定」ともいう。）。そして、この第１判定の判定結果と後述する第２判定による判定結果とに基づいて、下流側酸素センサ１２７の異常判定を行う。なお、図３のような実験結果が得られた場合、上記基準低下量として例えば「０Ｖ」を設定することができる。この場合、基準低下量より小さい値は「０Ｖ」未満（例えば「−０．１Ｖ」など）となる。

第２判定では、燃料カットの開始後、下流側酸素センサ１２７の出力値がリッチ側からリーン側へ変化する所定範囲での変化の度合いが予め設定した設定変化度合いより緩やかであるか否かの判定を行う。具体的には、既述した応答時間ＲＴが予め設定した基準応答時間より長いか否かを判定する。

そして、第１判定において肯定判定がなされ、更に、第２判定においても肯定判定がなされた場合には、下流側酸素センサ１２７を異常と判定する。すなわち、燃料カット開始前のリッチ出力継続時間ＳＴが設定継続時間より長く、且つ、応答時間ＲＴが基準応答時間より長い場合は、下流側酸素センサ１２７は異常と判定される。

また、第１判定において否定判定がなされ、第２判定において肯定判定がなされた場合には、下流側酸素センサ１２７を異常と判定することなく、判定を保留し、次回の燃料カットの開始後に再判定を行う。すなわち、燃料カット開始前のリッチ出力継続時間ＳＴが設定継続時間より短く、且つ、応答時間ＲＴが基準応答時間より長い場合は、下流側酸素センサ１２７を異常と判定することなく、判定を保留し、次回の燃料カットの開始後に再判定を行う。

また、第２判定において否定判定がなされた場合は、第１判定における判定結果にかかわらず、下流側酸素センサ１２７を正常と判定する。すなわち、応答時間ＲＴが基準応答時間より短い場合は、燃料カット開始前のリッチ出力継続時間ＳＴにかかわらず、下流側酸素センサ１２７を正常と判定する。

以下、図４に示すフローチャートに基づいて、酸素センサの異常判定装置における下流側酸素センサ１２７の異常判定の処理手順を説明する。なお、この処理手順は、ＥＣＵ２００によって所定周期毎に繰り返し実行される。また、ＥＣＵ２００は、燃料カットのオンオフ状態を示す燃料カットフラグ、アイドルフラグ、異常判定保留フラグ、リッチ出力カウンタ、応答時間カウンタ、保留回数カウンタ等を管理している。

なお、ＥＣＵ２００は、例えば、スロットル開度センサ１２５の出力値から判定されるスロットル開度が所定開度以下の場合に、アイドル状態であるとしてアイドルフラグをオンとし、スロットル開度が上記所定開度を超える場合に、非アイドル状態であると判定してアイドルフラグをオフにする。

まず、ステップＳＴ１において、下流側酸素センサ１２７が濃度モニタを開始できる前提条件が成立しているか否かが判定される。この前提条件として、例えば、下流側酸素センサ１２７および三元触媒１０８の温度がそれぞれ規定温度に達しているか否かが判定される。ここで、肯定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ２に進め、否定判定がなされた場合は一連の処理を一旦終了する。

ステップＳＴ２において、エンジン１０１が走行状態からアイドル状態に遷移したかが判定される。具体的には、アイドルフラグがオン状態にあるか否かが判定される。ここで、肯定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ３に進め、否定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ４に進める。

ステップＳＴ３において、下流側酸素センサ１２７の出力値がＥＣＵ２００内のメモリに記憶される。これは、アイドルオフ状態からアイドルオン状態になった時（直後）の下流側酸素センサ１２７の出力値を取得するための処理である。

ステップＳＴ４において、エンジン１０１が燃料カット中であるか否かの判定がなされる。この判定も、燃料カットフラグの状態に基づきなされる。ここで、肯定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ５に進め、否定判定がなされた場合は一連の処理を一旦終了する。

ステップＳＴ５において、下流側酸素センサ１２７の出力値が取得され、ステップＳＴ３で取得した下流側酸素センサ１２７の出力値から本ステップで取得した出力値までの低下量ΔＶ（電圧低下量）が取得される。そして、この低下量ΔＶが予め設定された基準低下量（例えば「０Ｖ」）より小さいか否かが判定される。例えば、ステップＳＴ３で取得した下流側酸素センサ１２７の出力値が０．６５Ｖであり、本ステップで取得した下流側酸素センサ１２７の出力値が０．６７Ｖであれば、低下量（電圧低下量）は、−０．０２Ｖであり、基準低下量が０Ｖであれば、この基準低下量よりも小さいと判定される。一方、ステップＳＴ３で取得した下流側酸素センサ１２７の出力値が０．６５Ｖであり、本ステップで取得した下流側酸素センサ１２７の出力値が０．６０Ｖであれば、低下量（電圧低下量）は、０．０５Ｖであり、基準低下量が０Ｖであれば、この基準低下量よりも大きいと判定される。本ステップにおいて肯定判定がなされた場合は、処理をステップＳＴ７に進め、否定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ６に進める。

ステップＳＴ６では、異常判定保留フラグがオンとされる。また、ステップＳＴ７では、異常判定保留フラグがオフとされる。

ステップＳＴ８において、燃料カットが終了したか否かの判定がなされる。この判定も、燃料カットフラグの状態に基づき判定される。ここで、肯定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ９に進め、否定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ１０に進める。

ステップＳＴ９では、異常判定保留フラグがオフとされ、処理をステップＳＴ１に戻す。

ステップＳＴ１０において、下流側酸素センサ１２７の出力値（出力電圧）が、第１の基準値ａ（例えば、０．３５Ｖ）〜基準値ａより低い第２の基準値ｂ（例えば、０．２Ｖ）の間にあるか否かが判定される。ここで、肯定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ１１に進め、否定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ１２に進める。

ステップＳＴ１１では、応答時間カウンタが１つ進められ、処理をステップＳＴ８に戻す。

ステップＳＴ１２において、下流側酸素センサ１２７の出力値が、第２の基準値ｂ（例えば、０．２Ｖ）未満であるか否かが判定される。ここで、肯定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ１４に進め、否定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ１３に進める。

ステップＳＴ１３では、応答時間カウンタがリセットされて「０」となり、処理をステップＳＴ８に戻す。

ステップＳＴ１４において、下流側酸素センサ１２７の応答時間ＲＴが予め設定された基準応答時間より長いか否かが判定される。具体的には、応答時間カウンタの値が上記基準応答時間に対応する値より大きいか否かが判定される。ここで、肯定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ１７に進め、否定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ１５に進める。

ステップＳＴ１５では、正常判定がなされる。

ステップＳＴ１６では、保留回数カウンタがリセットされて「０」となる。

ステップＳＴ１７において、異常判定保留フラグがオフであるか否かが判定される。ここで、肯定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ１８に進め、否定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ１９に進める。

ステップＳＴ１８では、異常判定がなされ、処理がステップＳＴ１６に進められる。この異常判定に伴って、例えば運転者等に下流側酸素センサ１２７が異常である旨を知らせる処理、例えば所定のランプを点灯させることなどが行われてもよい。

ステップＳＴ１９では、保留回数カウンタが１つ進められる。

ステップＳＴ２０において、保留回数が予め設定された設定回数（例えば２回など）以上であるか否かが判定される。具体的には、保留回数カウンタが予め設定された値（例えば２など）以上であるか否かが判定される。ここで、肯定判定がなされた場合は処理をステップＳＴ２１に進める。つまり、強制的に酸素センサ１２７は異常であると判定される。一方、否定判定がなされた場合は、処理をステップＳＴ２３に進める。

ステップＳＴ２１では、異常判定保留フラグがオフとされ、処理をステップＳＴ１に戻す。

以上、フローチャートに基づいて説明した下流側酸素センサ１２７の異常判定の処理手順について以下に補足的説明を行う。

ステップＳＴ２〜ＳＴ７は、アイドルオン状態に遷移した時から燃料カットの開始時までの下流側酸素センサ１２７の出力値の低下量を取得し、この低下量が基準低下量より小さいか否かを判定（第１判定）するための処理である。

ステップＳＴ１０〜ＳＴ１３は、下流側酸素センサ１２７の出力値が予め設定された第１基準値から第２基準値へ変化するのに要した応答時間ＲＴが予め設定された基準応答時間より長いか否かを判定（第２判定）するための処理である。

ステップＳＴ１４〜ＳＴ１８は、第１判定で肯定判定がなされ、第２判定でも肯定判定がなされた場合に、下流側酸素センサ１２７を異常と判定するための処理である。また、第１判定で否定判定がなされ、第２判定で肯定判定がなされた場合に、下流側酸素センサ１２７を異常と判定することなく、次回の燃料カットの開始後に再判定（再度一連の処理）を行うための処理でもある。また、第２判定で否定判定がなされた場合に、第１判定での判定結果に関わらず、下流側酸素センサ１２７を正常と判定するための処理でもある。

ステップＳＴ１７〜ＳＴ２１は、第１判定での否定判定および第２判定での肯定判定が、予め設定された設定回数だけ連続してなされた場合に、下流側酸素センサ１２７を異常と判定するための処理である。

［他の実施形態］
既述の実施の形態においては、燃料カット開始前の吸入空気量の低下時としてアイドルオフ状態からアイドルオン状態に遷移する時を採用してＳＴ２〜ＳＴ５の処理を行っているが、燃料カット開始前に吸入空気量が予め設定された閾値を下回った時を、燃料カット開始前の吸入空気量又は排気量の低下時としてもよい。

また、既述の実施形態において、吸入空気量の代わりに排気量（排気の流量）を採用してもよい。この場合、排気通路１１２にエアフローメータを設けＥＣＵ２００と接続する。ＥＣＵ２００は既述した異常判定処理の手順において、吸入空気量の代わりに、排気通路１１２に設けられた上記エアフローメータの出力値を採用する。

本発明は、内燃機関の三元触媒の下流に設けられる酸素センサの異常を判定する酸素センサの異常判定装置に適用可能である。

１０１エンジン（内燃機関）
１０８三元触媒（触媒）
１１２排気通路
１２７酸素センサ
２００ＥＣＵ
ＲＴ応答時間
ΔＶ電圧低下量（低下量）

Claims

排気通路に設けられた触媒と、
前記排気通路の前記触媒の下流側に設けられた酸素センサと、
燃料カットの開始前の吸入空気量又は排気量の低下時から燃料カットの開始時までの前記酸素センサの出力値の低下量を取得する出力低下量取得手段と、
前記出力低下量取得手段により取得された前記低下量が予め設定された基準低下量より小さいか否かを判定する第１判定手段と、
前記燃料カットの開始後に、前記酸素センサの出力値がリッチ側からリーン側へ変化する変化の度合いが予め設定された設定変化度合いより緩やかであるか否かを判定する第２判定手段と、
前記第１判定手段によって肯定判定がなされ、前記第２判定手段によっても肯定判定がなされた場合に、前記酸素センサを異常と判定する第３判定手段と、
を備え、
前記第３判定手段は、前記第１判定手段によって否定判定がなされ、且つ、前記第２判定手段によって肯定判定がなされた場合、前記酸素センサを異常と判定することなく、次回の燃料カットの開始後に再判定を行うと共に、前記第１判定手段による否定判定および前記第２判定手段による肯定判定が、予め設定された設定回数だけ連続してなされた場合にも、前記酸素センサを異常と判定する、
ことを特徴とする酸素センサの異常判定装置。
請求項１に記載の酸素センサの異常判定装置において、
燃料カットの開始前の吸入空気量又は排気量の低下時を内燃機関がアイドルオフ状態からアイドルオン状態に遷移する時とした、
ことを特徴する酸素センサの異常判定装置。
請求項１又は２に記載の酸素センサの異常判定装置において、
前記第２判定手段は、燃料カットの開始後に、前記酸素センサの出力値が第１基準値からこの第１基準値よりリーン側の第２基準値へ変化するのに要した応答時間が予め設定された基準応答時間より長いか否かを判定するものである、
ことを特徴とする酸素センサの異常判定装置。