JPH094494A - 内燃機関の空燃比制御システム異常診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 限界電流式の空燃比センサの異常を精度良く
診断する。 【構成】 Ｆ／Ｂ開始前提条件成立であれば、空燃比セ
ンサの活性／不活性を判定し（１０１，１０２）、不活
性の時は、不活性状態が継続する時間を不活性状態継続
カウンタにより計数し（１０３）、活性判定成立フラグ
がＯＮであるか否か、つまりエンジン始動から少なくと
も１回活性判定が成立したか否かを判定する（１０
４）。ここで「Ｙｅｓ」と判定されれば、不活性状態の
時間がどれだけ継続しているかを判定し、第３の所定値
以上継続していれば、活性不良と判断して活性不良フラ
グをＯＮする（１０５，１０６）。一方、エンジン始動
より１回も活性判定が成立していない場合には、不活性
状態継続カウンタにより不活性状態の時間を判定し、第
６の所定値以上継続している場合には、ヒータ回路の異
常か、それ以外の空燃比センサ系の異常かを判別する
（１０７〜１０９）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排出ガスの
酸素濃度にほぼ比例した限界電流を出力する空燃比セン
サの出力に基づいて空燃比をフィードバック制御する内
燃機関の空燃比制御システムにおいて空燃比センサ系の
異常を診断する内燃機関の空燃比制御システム異常診断
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の空燃比制御システムにおいては、
排気ガス中の酸素濃度（空燃比）にほぼ比例した限界電
流を出力する限界電流式の空燃比センサが用いられてお
り、エンジン制御用のマイクロコンピュータは前記空燃
比センサの出力電流を取り込んで空燃比を算出すると共
に、当該空燃比に基づいて空燃比フィードバック制御を
実施する。これにより、エンジンでの最適な燃焼が実現
され、排気ガス中の有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等）
が低減される。

【０００３】このような空燃比制御システムでは、空燃
比センサによる検出信号の信頼性が低下すると空燃比制
御精度が著しく悪化するため、空燃比センサの異常診断
を精度よく実施するための技術の開発が近年の重要な技
術的課題となっている。この観点から、例えば、特開平
１−２３２１４３号公報の「内燃機関の空燃比制御装
置」では、空燃比センサの温度を検出する温度センサを
設け、この温度センサによる検出温度が所定温度まで上
昇しない場合に、空燃比センサを活性化させるためのヒ
ータ異常を検出する旨が記載されている。また、特開平
３−１８９３５０号公報の「酸素センサのヒータ制御装
置」では、ヒータ抵抗値が目標抵抗になるようにヒータ
の供給電力を制御する装置において、ヒータの供給電力
が所定範囲外になる場合に前記目標抵抗値の異常を検出
する旨が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、以下に示すような問題がある。即ち、前者（特
開平１−２３２４３号公報）では、センサ温度を検出す
る温度センサが新たに必要となり、コスト高になる欠点
がある。また、後者（特開平３−１８９３５０号公報）
では、目標抵抗値が適正に設定されているか否かが判断
されるだけであるので、この異常診断処理で異常と判定
されるのはバッテリ交換時やセンサ交換時（要するに修
理点検時）に限定される。従って、異常診断を最も必要
とする空燃比フィードバック中に空燃比センサの信頼性
を判断することができず、空燃比センサの異常の早期検
出が不可能である。

【０００５】更に、従来の通常の酸素センサにおいて出
力電圧や周期により異常を判定する手法は一般的に公知
であるが、この場合、センサ単体の異常を判断すること
はできるが、酸素センサ系の異常として判断することは
できなかった。これは、酸素センサのヒータ制御系、つ
まりヒータ制御回路やセンサの素子を活性化させるのに
十分な電力を与えることのできる電源供給ラインなどの
異常を診断していなかったためである。また、長い下り
坂等を走行中の時には、空燃比センサの素子温度が低下
して活性温度を確保できなくなる場合がある。このよう
にヒータ制御系が異常となった場合や、素子温度が低下
した場合でも、エンジン制御用のマイクロコンピュータ
の中では通常のヒータ制御を行なっているため、空燃比
センサの素子温度は十分に活性されていると判断されて
しまう。この時、通常の空燃比制御が実施されるが、空
燃比センサの出力は信頼性が低いため、正確な空燃比制
御を期待できないことは言うまでもない。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に着目してな
されたものであって、その目的は、限界電流式の空燃比
センサの異常を精度良く且つ容易に診断することがで
き、その空燃比センサの出力を用いた空燃比制御の制御
精度向上に貢献することができる内燃機関の空燃比制御
システム異常診断装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の空燃比制御システム
異常診断装置は、内燃機関の排出ガスの酸素濃度にほぼ
比例した限界電流を出力する酸素濃度検出素子と該酸素
濃度検出素子を加熱するヒータとを有する限界電流式の
空燃比センサと、前記ヒータへの通電を制御して前記空
燃比センサを活性化させるヒータ制御手段と、前記空燃
比センサにより検出された空燃比と目標空燃比との偏差
を小さくするように空燃比をフィードバック補正する空
燃比補正手段とを備えた内燃機関の空燃比制御システム
に適用されるものであって、前記空燃比センサの活性／
不活性を判定する活性判定手段と、前記活性判定手段の
判定結果から前記空燃比センサの異常を診断する第１の
センサ異常診断手段と、前記空燃比補正手段により設定
された空燃比補正量から前記空燃比センサの異常を診断
する第２のセンサ異常診断手段とを備えた構成としてい
る。

【０００８】この場合、請求項２のように、前記活性判
定手段は、前記空燃比センサにより検出された空燃比の
挙動と前記ヒータに供給された電力量とのいずれか一方
又は双方によって前記空燃比センサの活性／不活性を判
定するようにしても良い。

【０００９】また、請求項３のように、前記活性判定手
段の判定結果に基づき、始動より少くとも１回以上活性
と判定された後に不活性と判定された場合に前記空燃比
センサの活性不良と判定する活性不良判定手段と、前記
活性不良判定手段により前記空燃比センサの活性不良と
判定された場合に前記空燃比補正量の設定範囲を狭める
空燃比補正量制限手段とを備えた構成としても良い。

【００１０】或は、請求項４のように、前記空燃比セン
サの出力電圧の変化量積算値を算出するセンサ電圧変化
量積算手段と、前記ヒータへの通電開始からのヒータ供
給電力の積算値を算出するヒータ供給電力積算手段とを
備え、前記活性不良判定手段は、前記ヒータ供給電力の
積算値が第１の所定値以上である時に前記空燃比センサ
の出力電圧の変化量積算値が第２の所定値以下の場合に
不活性状態と判定する手段と、前記不活性状態が継続す
る時間を計数する不活性時間計数手段と、前記不活性時
間計数手段により計数された不活性状態継続時間が第３
の所定値以上となったときに活性不良と判定する手段と
から構成しても良い。

【００１１】また、請求項５のように、前記活性不良判
定手段により活性不良と判定され、且つ前記空燃比補正
量が第４の所定値を越えた時、又は、該第４の所定値を
越える時間が第５の所定値を越えた時に、前記空燃比セ
ンサ系の異常と判定するようにしても良い。

【００１２】更に、請求項６のように、前記第２のセン
サ異常診断手段により前記空燃比センサが異常と診断さ
れた時に空燃比フィードバックを禁止する空燃比フィー
ドバック禁止手段を備えている構成としても良い。

【００１３】また、請求項７のように、前記第２のセン
サ異常診断手段は、車両加速中に異常診断を行うように
しても良い。

【００１４】或は、請求項８のように、前記第２のセン
サ異常診断手段は、強制的に前記目標空燃比を変更して
異常診断を行うようにしても良い。

【００１５】また、請求項９のように、前記活性判定手
段による前記空燃比センサの活性判定が始動から１回も
行われず、且つ前記不活性時間計数手段により計数され
た不活性状態継続時間が第６の所定値を越えた時に、前
記空燃比センサ系の異常と判定するようにしても良い。

【００１６】

【作用】前述した請求項１の構成によれば、空燃比セン
サの活性／不活性を活性判定手段により判定し、その判
定結果から空燃比センサの異常を第１のセンサ異常診断
手段により診断する。更に、空燃比補正手段により設定
された空燃比補正量から空燃比センサの異常を第２のセ
ンサ異常診断手段によっても診断する。これにより、２
つのセンサ異常診断手段によって空燃比センサの異常を
精度良く診断できる。

【００１７】ところで、図１４に示すように、空燃比セ
ンサが活性状態になっている時には空燃比センサの出力
（空燃比）の振れが大きくなり、不活性状態になるとセ
ンサ出力がストイキ空燃比（＝１４．５）に収束するよ
うになる。また、始動後に空燃比センサが活性状態にな
るまでは、ヒータによるセンサ加熱を続ける必要があ
り、ヒータに供給された電力量が多くなるほど、空燃比
センサの素子温度が上昇し、活性温度に近付いていく。

【００１８】この関係を考慮し、請求項２では、活性判
定手段は、空燃比センサにより検出された空燃比の挙動
とヒータに供給された電力量とのいずれか一方又は双方
によって空燃比センサの活性／不活性を判定する。つま
り、空燃比の振れが大きいとき、或はヒータへの供給電
力量が十分に多くなったときに、空燃比センサが活性状
態であると判定する。

【００１９】また、請求項３では、前記活性判定手段の
判定結果に基づき、始動より少くとも１回以上活性と判
定された後に不活性と判定された場合に、活性不良判定
手段は空燃比センサの活性不良と判定する。ここで、以
前、活性状態であったにも拘らず、その後不活性状態と
なるケースは、長い下り坂等で発生する可能性がある。
また、空燃比センサのヒータ制御系の電力供給ラインに
劣化などによる異常が発生している可能性もある。この
ような場合には、活性不良と判定して、空燃比補正量制
限手段により空燃比補正量の設定範囲を狭める。これに
より、活性不良時の空燃比制御を制限して空燃比のずれ
を少なくする。

【００２０】また、請求項４では、空燃比センサの出力
電圧の変化量積算値をセンサ電圧変化量積算手段により
算出すると共に、ヒータへの通電開始からのヒータ供給
電力の積算値をヒータ供給電力積算手段により算出す
る。そして、活性不良判定手段は、ヒータ供給電力の積
算値が第１の所定値以上である時（即ち空燃比センサを
活性化するのに十分な電力が供給された時）に、空燃比
センサの出力電圧の変化量積算値（これが空燃比の振れ
の程度を示す指標となる）が第２の所定値以下であれ
ば、不活性状態と判定する。そして、この不活性状態が
継続する時間を不活性時間計数手段により計数し、この
不活性状態継続時間が第３の所定値以上となったときに
活性不良と判定する。これにより、活性不良の判定が精
度良く行われる。

【００２１】また、請求項５では、活性不良判定手段に
より活性不良と判定され、且つ空燃比補正量が第４の所
定値を越えた時、又は、該第４の所定値を越える時間が
第５の所定値を越えた時に、空燃比センサ系の異常と判
定する。これにより、活性不良判定手段の判定結果と空
燃比補正量の双方をデータにして空燃比センサ系の異常
が精度良く判定される。

【００２２】また、請求項６では、第２のセンサ異常診
断手段により空燃比センサが異常と診断された時には、
空燃比フィードバック禁止手段により空燃比フィードバ
ックを禁止する。これにより、空燃比センサの異常な信
号により空燃比制御が益々悪化する悪循環が回避され
る。

【００２３】また、請求項７では、第２のセンサ異常診
断手段が異常診断を行うタイミングを車両加速中に限定
している。これは、目標空燃比は機関負荷に応じて設定
され、車両加速中はストイキ空燃比（＝１４．５）より
リッチ側となるため、空燃比センサが異常（活性できな
い状態）になっている場合には、センサ出力（＝１４．
５）と目標空燃比との間に大きな差が生じ、空燃比補正
量が異常となるからである。

【００２４】また、請求項８では、第２のセンサ異常診
断手段は、強制的に目標空燃比を変更して異常診断を行
う。これは、強制的に目標空燃比を変更しても、空燃比
センサが異常（活性できない状態）になっている場合に
は、上述した車両加速中の場合と同じく、センサ出力と
目標空燃比との間に大きな差が生じ、空燃比補正量が異
常となるからである。

【００２５】また、請求項９では、活性判定手段による
空燃比センサの活性判定が始動から１回も行われず、且
つ不活性時間計数手段により計数された不活性状態継続
時間が第６の所定値を越えた時に、空燃比センサ系の異
常と判定する。つまり、始動から不活性状態が長時間続
いたときは、ヒータ回路の異常や、空燃比センサの素子
破壊やヒータ電力供給ライン系の異常が推定されるの
で、不活性状態継続時間が第６の所定値を越えた時に、
空燃比センサ系の異常と判定するものである。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１乃至図１４
に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制
御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関である
エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリー
ナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に吸
気温度Ｔａｍを検出する吸気温センサ１４が設けられ、
この吸気温センサ１４の下流側にスロットルバルブ１５
とスロットル開度ＴＨを検出するスロットル開度センサ
１６とが設けられている。更に、スロットルバルブ１５
の下流側には、吸気管圧力ＰＭを検出する吸気管圧力セ
ンサ１７が設けられ、この吸気管圧力センサ１７の下流
側にサージタンク１８が設けられている。このサージタ
ンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する
吸気マニホールド１９が接続され、この吸気マニホール
ド１９の各気筒の分岐管部にそれぞれ燃料を噴射するイ
ンジェクタ２０が取り付けられている。

【００２７】また、エンジン１１には各気筒毎に点火プ
ラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１には、点火
回路２２で発生した高圧電流がディストリビュータ２３
を介して供給される。このディストリビュータ２３に
は、７２０℃Ａ（クランク軸２回転）毎に例えば２４個
のパルス信号を出力するクランク角センサ２４が設けら
れ、このクランク角センサ２４の出力パルス間隔によっ
てエンジン回転数Ｎｅを検出するようになっている。ま
た、エンジン１１には、エンジン冷却水温Ｔｈｗを検出
する水温センサ３８が取り付けられている。

【００２８】一方、エンジン１１の排気ポート（図示せ
ず）には、排気マニホールド２５を介して排気管２６
（排気通路）が接続され、この排気管２６の途中に、排
出ガス中の有害成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等）を低減さ
せる三元触媒等の触媒２７が設けられている。この触媒
２７の上流側には、排出ガスの酸素濃度（空燃比）にほ
ぼ比例した限界電流を出力する空燃比センサ２８が設け
られ、また、触媒２７の下流側には、排出ガス中の空燃
比がリッチかリーンかによって出力が反転する酸素セン
サ２９が設けられている。

【００２９】次に、上述した限界電流式の空燃比センサ
２８の構造を図２に基づいて具体的に説明する。空燃比
センサ２８は排気管２６内に突出するように取り付けら
れている。この空燃比センサ２８は、空燃比リーン領域
における酸素濃度若しくは空燃比リッチ領域における一
酸化炭素（ＣＯ）濃度に対応する限界電流を発生する酸
素濃度検出素子５１と、この酸素濃度検出素子５１を内
側から加熱するヒータ５２と、酸素濃度検出素子５１を
覆うカバー５３とから構成され、カバー５３の周壁に、
排出ガスが流入する多数の小孔５４が形成されている。

【００３０】上記酸素濃度検出素子５１は、有底筒状に
形成された固体電解質層５５と、この固体電解質層５５
の内外周面に固着された大気側電極層５６及び排出ガス
側電極層５７と、排出ガス側電極層５７の外周面にプラ
ズマ溶射法等により形成された拡散抵抗層５８とから構
成されている。上記固体電解質層５５は、ＺｒＯ₂ 、Ｈ
ｆＯ₂ 、ＴｈＯ₂ 、Ｂｉ₂ Ｏ₃ 等にＣａＯ、ＭｇＯ、Ｙ
₂ Ｏ₃ 、Ｙｂ₂ Ｏ₃ 等を安定剤として配合した酸素イオ
ン伝導性酸化物焼結体により形成されている。また、拡
散抵抗層５８は、アルミナ、マグネシア、ケイ石質、ス
ピネル、ムライト等の耐熱性無機物質により形成されて
いる。そして、排出ガス側電極層５７及び大気側電極層
５６は、共に、白金等の触媒活性の高い貴金属により形
成され、その表面には多孔質の化学メッキ等が施されて
いる。この場合、排出ガス側電極層５７の面積及び厚さ
は、例えば１０〜１００ｍｍ² 、０．５〜２．０μｍ程
度となっており、大気側電極層５６の面積及び厚さは、
１０ｍｍ² 以上、０．５〜２．０μｍ程度となってい
る。

【００３１】一方、ヒータ５２は酸素濃度検出素子５１
内に収容されており、その発熱エネルギーにより酸素濃
度検出素子５１（大気側電極層５６、固体電解質層５
５、排出ガス側電極層５７及び拡散抵抗層５８）を加熱
して該酸素濃度検出素子５１を活性化する。

【００３２】以上のように構成された空燃比センサ２８
の酸素濃度検出素子５１は、理論空燃比点にて濃淡起電
力を発生し、理論空燃比点よりリーン領域の酸素濃度に
応じた限界電流を発生する。この場合、酸素濃度に対応
する限界電流は、排出ガス側電極層５７の面積、拡散抵
抗層５８の厚さ、気孔率及び平均孔径により決定され
る。また、酸素濃度検出素子５１は酸素濃度を直線的特
性にて検出し得るものであるが、この酸素濃度検出素子
５１を活性化するのに約６５０℃以上の高温が必要とさ
れる。更に、この酸素濃度検出素子５１は、活性温度範
囲が狭いため、エンジン１１の排出ガスのみによる加熱
では、活性温度を十分に確保できない。そこで、本実施
例では、ヒータ５２の加熱によって酸素濃度検出素子５
１を活性温度に保持する。尚、理論空燃比よりもリッチ
側の領域では、未燃ガスである一酸化炭素（ＣＯ）の濃
度が空燃比に対してほぼリニアに変化し、酸素濃度検出
素子５１はＣＯ濃度に応じた限界電流を発生する。

【００３３】次に、図３を用いて空燃比センサ２８の電
圧−電流特性について説明する。空燃比センサ２８の電
圧−電流特性は、検出酸素濃度（空燃比）にほぼ比例す
る固体電解質層５５への流入電流と、この固体電解質層
５５への印加電圧との関係がほぼリニアな特性になって
いる。そして、空燃比センサ２８が温度Ｔ＝Ｔ１にて活
性状態になっているときには、図３に実線で示す特性線
Ｌ１でもって安定した状態となる。この場合、特性線Ｌ
１の電圧軸Ｖに平行な直線部分が限界電流を示してい
る。この限界電流の増減は空燃比の増減（即ち、リー
ン、リッチ）に対応しており、空燃比がリーン側になる
ほど限界電流は増大し、空燃比がリッチ側になるほど限
界電流は減少する。

【００３４】また、この電圧−電流特性において、電圧
軸Ｖに平行な直線部分よりも小さい電圧域は抵抗支配域
となっており、その抵抗支配域における特性線Ｌ１の傾
きは固体電解質層５５の内部抵抗により決定される。こ
の固体電解質層３４の内部抵抗は温度変化に伴い変化す
るため、酸素濃度検出素子５１の温度が低下すると、抵
抗の増大により上記傾きが小さくなる。つまり、酸素濃
度検出素子５１の温度ＴがＴ１よりも低いＴ２にあると
きには、電圧−電流特性は図３に点線で示す特性線Ｌ２
へずれる。この場合、特性線Ｌ２の電圧軸Ｖに対して平
行な直線部分がＴ＝Ｔ２における限界電流を決定するも
ので、この限界電流は特性線Ｌ１による限界電流とほぼ
一致している。

【００３５】そして、上記特性線Ｌにおいて、固体電解
質層５５に正の印加電圧Ｖｐｏｓを印加すれば、酸素濃
度検出素子５１に流れる電流が限界電流Ｉｐｏｓとな
る。また、固体電解質層５５に負の印加電圧Ｖｎｅｇを
印加すれば、酸素濃度検出素子５１に流れる電流が酸素
濃度に依存せず、温度のみに比例する負の温度電流Ｉｎ
ｅｇが得られる（図３の点Ｐｂ参照）。尚、本実施例で
は、空燃比センサ２８の素子温度をモニタする回路が省
かれた安価な構成としている。

【００３６】上述した各種のセンサの出力は電子制御回
路３０内に入力ポート３１を介して読み込まれる。電子
制御回路３０は、マイクロコンピュータを主体として構
成され、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、バック
アップＲＡＭ３５を備え、各種センサ出力から得られた
エンジン運転状態パラメータを用いて燃料噴射量ＴＡＵ
や点火時期Ｉｇ等を演算し、その演算結果に応じた信号
を出力ポート３６からインジェクタ２０や点火回路２２
に出力する。

【００３７】更に、この電子制御回路３０は、空燃比セ
ンサ２８のヒータ５２への通電を制御して空燃比センサ
２８を活性化させるヒータ制御手段として機能し、この
空燃比センサ２８の出力に基づいて排出ガス中の空燃比
をフィードバック制御すると共に、空燃比センサ２８の
異常の有無を診断する。以下、この電子制御回路３０に
よる制御内容を説明する。

【００３８】まず、図４に示す第１のセンサ異常診断ル
ーチンの処理内容を説明する。本ルーチンは、所定クラ
ンク角度毎（例えば点火周期、４気筒エンジンでは１８
０℃Ａ毎）や所定時間毎に繰り返し実行される。本ルー
チンの処理が開始されると、まずステップ１０１で、フ
ィードバック（以下「Ｆ／Ｂ」と略記する）開始前提条
件が成立したか否かを判定する。ここで、Ｆ／Ｂ開始前
提条件としては、空燃比センサ２８の異常を検出してい
ないこと、空燃比センサ２８のヒータ制御系の異常がな
いこと、エンジン温度（エンジン冷却水温等）が所定条
件を満たしていること等があり、これらの条件を全て満
たしたときにＦ／Ｂ開始前提条件が成立するが、いずれ
か１つでも条件が欠ければ、Ｆ／Ｂ開始前提条件が不成
立となり、以降の処理を行うことなく本ルーチンを終了
する。

【００３９】一方、Ｆ／Ｂ開始前提条件が成立している
ときには、ステップ１０２に進み、後述する図５の活性
判定ルーチンによって空燃比センサ２８の活性判定が成
立しているか否かを判定し、活性判定が成立していれ
ば、ステップ１１０に進み、活性判定成立フラグをＯＮ
（１にセット）し、続くステップ１１１で、不活性状態
継続カウンタをクリアし、ステップ１１２で、活性不良
フラグをＯＦＦ（０にリセット）した後、ステップ１１
３で、後述する図１０のメインＦ／Ｂ制御ルーチンを実
行する。

【００４０】上述したステップ１０２で、空燃比センサ
２８が不活性と判断された場合にはステップ１０３に進
み、不活性状態が継続する時間を計数する不活性状態継
続カウンタ（不活性時間計数手段）をインクリメントす
る。そして、次のステップ１０４で、活性判定成立フラ
グがＯＮであるか否かを判定することによって、エンジ
ン始動から少なくとも１回活性判定が成立したか否か、
つまり１度は空燃比センサ２８が活性状態になったか否
かの履歴を判定する。ここで、以前、活性状態であった
にも拘らず、その後不活性状態となるケースは、長い下
り坂等で発生する可能性がある。また、空燃比センサ２
８のヒータ制御系の電力供給ラインに劣化などによる異
常が発生している可能性もある。

【００４１】従って、ステップ１０４で「Ｙｅｓ」と判
定された場合には、上述した可能性があるので、ステッ
プ１０５に進み、不活性状態継続カウンタの値により、
不活性状態の時間がどれだけ継続しているかを判定す
る。不活性状態継続カウンタの値が第３の所定値より大
きい場合には、活性不良と判断して、ステップ１０６へ
進み、活性不良フラグをＯＮしてステップ１１３の空燃
比制御ルーチンへ進む。一方、上記ステップ１０５で、
不活性状態継続カウンタのカウント値が第３の所定値以
下の場合には、不活性状態継続時間が短く、活性不良と
判断するのは時期尚早であるので、活性不良フラグをＯ
Ｎすることなくステップ１１３の空燃比制御ルーチンへ
進む。上述したステップ１０４〜１０６の処理は、特許
請求の範囲でいう活性不良判定手段として機能する。

【００４２】また、前記ステップ１０４で活性判定フラ
グがＯＦＦであった場合、つまりエンジン始動より１回
も活性判定が成立していない場合には、ステップ１０７
に進んで、不活性状態継続カウンタのカウント値により
不活性状態の時間が第６の所定値以上継続しているか否
かを判定し、不活性状態が第６の所定値以上継続してい
る場合には、何等かの異常が生じているので、その原因
を探るべく、ステップ１０８に進み、ヒータ回路が異常
と判定されているか否かを判定する。ここで、ヒータ回
路の異常判定はハード回路によって電流、電圧等から判
断される。

【００４３】このステップ１０８で、ヒータ回路に異常
がない場合には、空燃比センサ２８の素子破壊やヒータ
電力供給ライン系の異常が推定されるので、ステップ１
０９に進み、空燃比センサ系異常フラグ１をＯＮし、警
告ランプ３７を点灯して、運転者に空燃比センサ系の異
常が発生したことを知らせる。この場合は、ステップ１
１３の空燃比制御ルーチンを実行することなく本ルーチ
ンを終了する。また、上記ステップ１０８で、ヒータ回
路の異常が検出されたときには、以降の処理を行うこと
なく本ルーチンを終了する。上述したステップ１０２，
１０３，１０４，１０７，１０８，１０９の一連の処理
は、特許請求の範囲でいう第１の異常診断手段として機
能する。

【００４４】次に、図５に基づいて空燃比センサ２８の
活性判定を行う活性判定ルーチンの処理内容を説明す
る。この活性判定ルーチンは、特許請求の範囲でいう活
性判定手段として機能し、前述した図４のステップ１０
１で、Ｆ／Ｂ開始前提条件が成立した場合に実行され
る。本ルーチンの処理が開始されると、まずステップ１
２１で、空燃比センサ２８のヒータ５２に供給する電力
（以下「ヒータ供給電力」という）の積算値を算出す
る。この積算処理は、後述する図６のヒータ供給電力積
算ルーチンによって行われる。このヒータ供給電力積算
値が十分に確保できる場合には、空燃比センサ２８の素
子温度は十分に活性温度領域まで上昇し、正常な空燃比
検出を行なうことができる。

【００４５】そこで、活性判定をする前提条件として、
ステップ１２２で、ヒータ供給電力積算値を第１の所定
値と比較し、ヒータ供給電力積算値≦第１の所定値であ
ればヒータ供給電力がまだ十分でないと判断され、以降
の処理を行うことなく本ルーチンを終了する。これに対
し、ヒータ供給電力積算値＞第１の所定値であれば、ヒ
ータ供給電力が十分に確保されていると判断され、ステ
ップ１２３に進み、後述する図８のセンサ電圧積算ルー
チンによって算出されたセンサ電圧積算ＶＳＵＭＭを第
２の所定値と比較して、活性化しているか否かを判定す
る。つまり、空燃比センサ２８の出力電圧（以下「セン
サ電圧」という）は、センサ素子温度が活性温度近くに
なると、反応によりストイキ電圧（＝３．３Ｖ）近辺で
振れる。この振れを示すセンサ電圧変化量を所定時間だ
け積算することで、空燃比センサ２８の活性判定を行な
うことができる。

【００４６】このステップ１２３で、センサ電圧積算Ｖ
ＳＵＭＭ＞第２の所定値の場合にはステップ１２４に進
んで、活性状態と判定され、活性判定が成立する。これ
に対し、センサ電圧積算ＶＳＵＭＭ≦第２の所定値の場
合には、ステップ１２５に進み、不活性状態と判定さ
れ、活性判定が不成立となる。

【００４７】次に、前記ステップ１２１で実行されるヒ
ータ供給電力積算ルーチンの処理内容を図６に基づいて
説明する。本ルーチンは、特許請求の範囲でいうヒータ
供給電力積算手段として機能する。本ルーチンの処理が
開始されると、まず、ステップ１３１で、ヒータ５２に
１００％デューティで通電されているか否かを判定す
る。これは、エンジン始動後の空燃比センサ２８の温度
上昇を速めるため、エンジン始動後所定時間又はヒータ
抵抗が所定値を越えるまで、ヒータ５２への通電を１０
０％デューティで行うためである。そして、ヒータ５２
に１００％デューティで通電されている場合には、ステ
ップ１３２に進み、ヒータ供給電力Ｐを印加電圧Ｖとヒ
ータ電流ＨＩとから次式により算出する。

【００４８】Ｐ＝Ｖ×ＨＩ そして、次のステップ１３３で、前回処理までのヒータ
供給電力積算値Ｓｕｍｐｔに今回のヒータ供給電力Ｐを
加算することで、現在までのヒータ供給電力積算値Ｓｕ
ｍｐｔを求める。

【００４９】一方、ヒータ５２への１００％デューティ
通電が終了した場合には、ステップ１３４に進み、図７
に示す目標電力マップを用いて、エンジン回転数Ｎｅと
吸気管圧力Ｐｍに応じて目標電力Ｐｔを算出し、次のス
テップ１３５で、前回処理までのヒータ供給電力積算値
Ｓｕｍｐｔに今回の目標電力Ｐｔを今回のヒータ供給電
力とみなして加算し、現在までのヒータ供給電力積算値
Ｓｕｍｐｔを求める。

【００５０】次に、前述した図５のステップ１２３で用
いられるセンサ電圧積算値ＶＳＵＭＭを算出する処理を
図８及び図９に基づいて説明する。図９は空燃比センサ
２８の出力電圧（センサ電圧）の挙動を示している。セ
ンサ電圧の電子制御回路３０への取り込みは所定時間毎
（例えば８ｍｓ毎）に実施され、このタイミングで、図
８のセンサ電圧変化量積算ルーチンによりセンサ電圧Ｖ
の変化量を算出して、センサ電圧積算値ＶＳＵＭＭを算
出する。

【００５１】図８のセンサ電圧変化量積算ルーチンは特
許請求の範囲でいうセンサ電圧変化量積算手段として機
能する。本ルーチンの処理が開始されると、まずステッ
プ１４１で、センサ電圧を積算する時間を計数するカウ
ンタＣＮＴが０か否かを判定し、ＣＮＴ＝０の場合に
は、ステップ１４２に進んで、センサ電圧変化量積算値
ＶＳＵＭをクリアし、ステップ１４３に進んで、現在の
センサ電圧変化量積算値ＶＳＵＭ(i) をセンサ電圧Ｖの
変化量｜Ｖ(i) −Ｖ(i-1) ｜を用いて次式により算出す
る。

【００５２】 ＶＳＵＭ(i) ＝ＶＳＵＭ(i-1) ＋｜Ｖ(i) −Ｖ(i-1) ｜ ここで、(i) は今回の値を示し、(i-1) は前回の値を示
す。尚、ＣＮＴ≠０の場合には、センサ電圧変化量積算
値ＶＳＵＭをクリアすることなく、上式によりセンサ電
圧変化量積算値ＶＳＵＭ(i) を算出する。

【００５３】そして、次のステップ１４４で、センサ電
圧を積算する時間を計数するカウンタＣＮＴのカウント
値が所定時間（例えば１００）に達したか否かを判定
し、達していなければ、ステップ１４７に進んで、カウ
ンタＣＮＴをインクリメントして本ルーチンを終了す
る。上記ステップ１４４で、カウンタＣＮＴのカウント
値が所定時間に達していなければ、ステップ１４５に進
み、センサ電圧変化量積算値の記憶エリアであるＶＳＵ
ＭＭにＶＳＵＭを記憶した後、ステップ１４６で、カウ
ンタＣＮＴをクリアして本ルーチンを終了する。

【００５４】次に、前述した図４のステップ１１３で実
行されるメインＦ／Ｂ制御ルーチンの処理内容を図１０
に基づいて説明する。本ルーチンでは、まずステップ１
５１で、後述する図１１のＦ／Ｂ補正量算出ルーチンに
よって空燃比センサ２８の出力と目標空燃比との偏差を
小さくするように空燃比Ｆ／Ｂ制御の補正量（Ｆ／Ｂ補
正量）を算出する。そして、次のステップ１５２で、前
述した図４の第１のセンサ異常診断ルーチンによる判定
結果が活性不良（活性不良フラグＯＮ）であるか否かを
判定し、活性不良と判定された場合には、ステップ１５
３に進み、Ｆ／Ｂ補正量が第４の所定値より大きいか否
かを判定する。

【００５５】ここで、Ｆ／Ｂ補正量が第４の所定値より
大きい場合、空燃比センサ２８が活性化されていないに
も拘らず、Ｆ／Ｂ補正量が大きくなることを意味し、空
燃比センサ２８の出力が空燃比に対して応答できない状
態になっている。この場合には、空燃比センサ系の異常
と判断され、ステップ１５４に進んで、空燃比センサ系
異常フラグ２をＯＮし、続くステップ１５５で、空燃比
Ｆ／Ｂ制御を禁止するため、Ｆ／Ｂ補正量をクリアす
る。そして、次のステップ１５６で、後述する図１２の
処理により、Ｆ／Ｂ補正量に上下限のガードをかける。
上記ステップ１５３，１５４の処理が特許請求の範囲で
いう第２の異常診断手段として機能し、ステップ１５５
の処理がフィードバック禁止手段として機能する。

【００５６】また、上記ステップ１５２で活性不良フラ
グがＯＦＦ（活性）の場合、或は、ステップ１５３でＦ
／Ｂ補正量が第４の所定値以下と判定された場合には、
空燃比センサ系の異常が発生していないと判断され、上
述したステップ１５４，１５５の処理を行わずに、ステ
ップ１５６のガード処理のみを行う。

【００５７】次に、前記ステップ１５１で実行するＦ／
Ｂ補正量算出ルーチンの処理内容を図１１に基づいて説
明する。本ルーチンは、特許請求の範囲でいう空燃比補
正手段として機能する。本ルーチンでは、まずステップ
１６１で、メインＦ／Ｂ制御の目標空燃比ＭＡＦを、吸
気管圧力Ｐｍに応じて予め設定された図１３のマップよ
り算出する。この後、ステップ１６２で、上記ステップ
１６１で算出した目標空燃比補正量ΔＭＡＦを用いて、
メインＦ／Ｂ制御の目標空燃比ＭＡＦを次式により補正
して、新たな目標空燃比ＭＡＦｍを求める。

【００５８】ＭＡＦｍ＝ＭＡＦ＋ΔＭＡＦ この後、ステップ１６３で、空燃比センサ２８の出力Ａ
Ｆｍと目標空燃比ＭＡＦｍとの偏差ΔＡＦｍを算出し、
続くステップ１６４で、この偏差ΔＡＦｍの積分値ＡＦ
ｍＳＵＭを次式より算出する。

【００５９】 ＡＦｍＳＵＭ(i) ＝ＡＦｍＳＵＭ(i-1) ＋ΔＡＦｍ このようにしてステップ１６３，１６４で算出した目標
空燃比ＭＡＦｍの偏差ΔＡＦｍとその積分値ＡＦｍＳＵ
Ｍを用いて、次のステップ１６５で、Ｆ／Ｂ補正量ΔＦ
ｍを次式により算出する。 ΔＦｍ＝ＫＰｍ×ΔＡＦｍ＋Ｋｌｍ×ＡＦｍＳＵＭ(i) ここで、ＫＰｍは比例係数、ＫＩｍは積分係数である。

【００６０】次に、前述した図１０のステップ１５６で
実行するＦ／Ｂ補正量上下限ガードルーチンの処理内容
を図１２に基づいて説明する。本ルーチンは、特許請求
の範囲でいう空燃比補正量制限手段として機能する。本
ルーチンでは、まず、ステップ１６１で、活性不良フラ
グがＯＮ（活性不良）であるか否かを判定し、ＯＦＦ
（活性）と判定された場合には、ステップ１７２に進
み、Ｆ／Ｂ補正量の上下限ガード値を例えば±１０に設
定する。この場合には、Ｆ／Ｂ補正量が−１０〜＋１０
の範囲内に制限される。これに対し、活性不良フラグが
ＯＮ（活性不良）と判定された場合には、ステップ１７
３に進み、Ｆ／Ｂ補正量の上下限ガード値を活性時より
小さい値である例えば±３に設定する。この場合には、
Ｆ／Ｂ補正量が−３〜＋３の範囲内に制限される。この
ように、活性不良時には、Ｆ／Ｂ補正量の設定範囲を狭
くすることで、活性不良時のＦ／Ｂ制御を制限して空燃
比のずれを少なくする。

【００６１】以上説明した第１実施例のセンサ異常診断
処理を行った場合のタイムチャートが図１４に示されて
いる。このタイムチャートに示されているデータは、
空燃比センサ２８の出力（空燃比）、空燃比センサ２
８の素子温度、不活性状態継続カウンタ、活性不良
フラグ、センサ電圧変化量積算値、アイドルフラ
グ、車速である。このタイムチャートでは、時刻ｔ１
でアクセルを踏み込んで加速し、その後、時刻ｔ２でア
クセルをＯＦＦして減速走行に移行する。この例では、
空燃比センサ２８の素子温度が活性温度である６５０℃
を上回り、十分に活性された状態となっており、センサ
出力の振れが大きい。この状態では、センサ電圧変化量
積算値が大きくなる。

【００６２】しかし、減速走行となるｔ２以後は、空燃
比センサ２８の素子温度が徐々に低下して、センサ出力
の振れが徐々に小さくなり、それに伴ってセンサ電圧変
化量積算値も徐々に小さくなる。このため、減速走行を
続けると、やがて時刻ｔ３でセンサ電圧変化量積算値が
第２の所定値を下回り、以後、不活性状態継続カウンタ
がインクリメントされていく。その後、時刻ｔ４で、不
活性状態継続カウンタが第３の所定値を越えると、活性
不良フラグがＯＮされ、活性不良と判定される。これ以
後はＦ／Ｂ補正量の設定範囲が狭められる。

【００６３】以上説明した第１実施例では、図１０のメ
インＦ／Ｂ制御ルーチンにおいて、活性不良フラグがＯ
Ｎ（活性不良）のときに、常にＦ／Ｂ補正量から空燃比
センサ系の異常を判定するようにした（ステップ１５
３，１５４）。

【００６４】これに対し、図１５及び図１６に示す本発
明の第２実施例では、活性不良フラグがＯＮ（活性不
良）の時に、加速中の場合に限り、Ｆ／Ｂ補正量から空
燃比センサ系の異常を判定するようにしている。以下、
図１５のフローチャートに従って具体的に説明する。ス
テップ２０１，２０２は、図１０のステップ１５１，１
５２と同じであり、Ｆ／Ｂ補正量を算出して活性不良フ
ラグがＯＮ（活性不良）か否かを判定する。活性不良フ
ラグがＯＦＦ（活性）の場合には、ステップ２１０に進
み、第１実施例と同じく、Ｆ／Ｂ補正量のガード処理の
みを行う。

【００６５】一方、上記ステップ２０２で、活性不良フ
ラグがＯＮ（活性不良）の場合にはステップ２０３に進
み、エンジン回転数Ｎｅ、吸気管圧力Ｐｍ、スロットル
開度等の変化量に基づいて加速中か否かを判定し、加速
中の場合にのみステップ２０４以降の空燃比センサ系異
常診断処理を行う。これは、目標空燃比は図１３に示す
ように吸気管圧力Ｐｍに応じて設定され、加速中はスト
イキ空燃比（＝１４．５）よりリッチ側となるため、空
燃比センサ２８が異常（活性できない状態）になってい
る場合には、センサ出力（＝１４．５）と目標空燃比と
の間に大きな差が生じ、Ｆ／Ｂ補正量が異常となるから
である。

【００６６】そこで、加速中の場合にのみステップ２０
４に進み、Ｆ／Ｂ補正量を第４の所定値と比較し、Ｆ／
Ｂ補正量が第４の所定値を越える場合には、補正量大カ
ウンタをインクリメントし（ステップ２０６）、Ｆ／Ｂ
補正量が第４の所定値以内であれば、補正量大カウンタ
をクリアする（ステップ２０７）。

【００６７】上記ステップ２０６で補正量大カウンタを
インクリメントした場合には、ステップ２０７に進み、
補正量大カウンタのカウント値（Ｆ／Ｂ補正量が第４の
所定値を越える時間）を第５の所定値と比較し、第５の
所定値を越えれば、空燃比センサ系の異常と判断され、
ステップ２０８に進んで、空燃比センサ系異常フラグ２
をＯＮし、続くステップ２０９で、空燃比Ｆ／Ｂ制御を
禁止するため、Ｆ／Ｂ補正量をクリアする。上記ステッ
プ２０７で、Ｆ／Ｂ補正量が第４の所定値を越える時間
が第５の所定値に達していなければ、空燃比センサ系の
異常が発生していないと判断され、上述したステップ２
０８，２０９の処理を行わずに、ステップ２１０のガー
ド処理のみを行う。

【００６８】以上説明した第２実施例のセンサ異常診断
処理を行った場合のタイムチャートが図１６に示されて
いる。このタイムチャートに示されているデータは、
空燃比センサ２８の出力（空燃比）、Ｆ／Ｂ補正量、
補正量大カウンタ、空燃比センサ系異常フラグ２、
アイドルフラグ、車速である。

【００６９】図１６のタイムチャートの例では、減速走
行中に、前述したステップ２０２で活性不良フラグがＯ
Ｎ（活性不良）と判定された後、時刻ｔ１で加速に移行
する。これにより、目標空燃比が図１３の特性からリッ
チ側に変更される。このため、空燃比センサ２８の出力
（ストイキ空燃比＝１４．５）と目標空燃比との偏差に
より、Ｆ／Ｂ補正量は増量側へ変更されるが、空燃比セ
ンサ２８は活性不良で反応しないため、Ｆ／Ｂ補正量が
益々増量される。その後、時刻ｔ２でＦ／Ｂ補正量が第
４の所定値を越えると、補正量大カウンタがインクリメ
ントされていく。その後、時刻ｔ３で補正量大カウンタ
が第５の所定値を越えると、空燃比センサ系の異常と判
定されて、空燃比センサ系異常フラグ２がＯＮされる。
これにより、Ｆ／Ｂ補正量がクリアされて、その後は空
燃比Ｆ／Ｂ制御が禁止される。

【００７０】以上説明した第２実施例では、ステップ２
０３で加速中か否かを判定して、加速中の場合にステッ
プ２０４以降の空燃比センサ系異常診断処理を行うよう
にしたが、ステップ２０３の処理を、加速判定に代え
て、強制的に目標空燃比をリッチ側或はリーン側に変化
させる処理に変更し、その後、ステップ２０４でＦ／Ｂ
補正量の判定を行うようにしても良い。

【００７１】また、前記第１実施例では、図５の活性判
定ルーチンにおいて、ヒータ供給電力積算値とセンサ電
圧変化量積算値の双方によって空燃比センサ２８の活性
／不活性を判定するようにしたが、ヒータ供給電力積算
値とセンサ電圧変化量積算値のいずれか一方によって活
性／不活性を判定するようにしても良い。

【００７２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項１の構成によれば、空燃比センサの活性／不活
性を活性判定手段により判定し、その判定結果から空燃
比センサの異常を診断し、更に、空燃比補正量によって
も空燃比センサの異常を診断するようにしたので、２通
りの診断方法で空燃比センサの異常を精度良く診断でき
て、空燃比センサの出力を用いた空燃比制御の制御精度
向上に貢献することができる。

【００７３】更に、請求項２では、空燃比センサにより
検出された空燃比の挙動とヒータに供給された電力量と
のいずれか一方又は双方によって空燃比センサの活性／
不活性を判定するので、空燃比センサの素子温度を検出
する温度センサが不要となり、低コスト化の要求も満た
すことができる。

【００７４】また、請求項３では、始動より少くとも１
回以上活性と判定された後に不活性と判定された場合
に、空燃比センサの活性不良と判定して、空燃比補正量
の設定範囲を狭めるようにしたので、活性不良時の空燃
比制御を制限して空燃比のずれを少なくすることができ
る。

【００７５】また、請求項４では、ヒータ供給電力の積
算値が第１の所定値以上であるとき（即ち空燃比センサ
を活性化するのに十分な電力が供給された時）に、空燃
比センサの出力電圧の変化量積算値（これが空燃比の振
れの程度を示す指標となる）が第２の所定値以下であれ
ば、不活性状態と判定し、この不活性状態の継続時間が
第３の所定値以上となったときに活性不良と判定するよ
うにしたので、空燃比センサの温度状態（活性／不活
性）を反映した２つのパラメータであるヒータ供給電力
とセンサ出力電圧変化量積算値を利用して活性不良の判
定を精度良く行なうことができる。

【００７６】また、請求項５では、活性不良と判定さ
れ、且つ空燃比補正量が第４の所定値を越えた時、又
は、該第４の所定値を越える時間が第５の所定値を越え
た時に、空燃比センサ系の異常と判定するようにしたの
で、活性不良判定手段の判定結果と空燃比補正量の双方
をデータにして空燃比センサ系の異常を精度良く判定す
ることができる。

【００７７】また、請求項６では、空燃比センサが異常
と診断された時には空燃比フィードバックを禁止するよ
うにしたので、空燃比センサの異常な信号により空燃比
制御が益々悪化する悪循環を回避でき、空燃比制御の信
頼性を向上できる。

【００７８】また、請求項７では、異常診断を行うタイ
ミングを、空燃比センサの異常により空燃比補正量が異
常となり易い車両加速中に限定したので、異常診断の精
度を更に向上することができる。

【００７９】また、請求項８では、強制的に目標空燃比
を変更して異常診断を行うようにしたので、上述した車
両加速中の場合と同じく、異常診断の精度を更に向上す
ることができる。

【００８０】また、請求項９では、空燃比センサの活性
判定が始動から１回も行われず、且つ不活性状態継続時
間が第６の所定値を越えた時に、空燃比センサ系の異常
と判定するようにしたので、ヒータ回路の異常や、空燃
比センサの素子破壊やヒータ電力供給ライン系の異常を
精度良く診断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すエンジン制御システ
ム全体の概略構成図

【図２】空燃比センサの拡大断面図

【図３】空燃比センサの電圧−電流特性を示す図

【図４】第１のセンサ異常診断ルーチンの処理の流れを
示すフローチャート

【図５】活性判定ルーチンの処理の流れを示すフローチ
ャート

【図６】ヒータ供給電力積算ルーチンの処理の流れを示
すフローチャート

【図７】目標電力マップを示す図

【図８】センサ電圧変動量積算ルーチンの処理の流れを
示すフローチャート

【図９】センサ電圧変動量積算方法を説明するセンサ電
圧波形図

【図１０】メインＦ／Ｂ制御ルーチンの処理の流れを示
すフローチャート

【図１１】Ｆ／Ｂ補正量算出ルーチンの処理の流れを示
すフローチャート

【図１２】Ｆ／Ｂ補正量上下限ガードルーチンの処理の
流れを示すフローチャート

【図１３】吸気管圧力Ｐｍと目標空燃比ＭＡＦとの関係
を説明する図

【図１４】第１実施例のセンサ異常診断処理を行った場
合のタイムチャート

【図１５】本発明の第２実施例におけるメインＦ／Ｂ制
御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート

【図１６】第２実施例のセンサ異常診断処理を行った場
合のタイムチャート

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、１７…吸気管圧力セン
サ、１６…スロットル開度センサ、２６…排気管、２７
…触媒、２８…空燃比センサ、２９…酸素センサ、３０
…電子制御回路（空燃比補正手段，ヒータ制御手段，活
性判定手段，第１のセンサ異常判定手段，第２のセンサ
異常判定手段，活性不良手段，空燃比補正量制限手段，
ヒータ供給電力積算手段，不活性時間計数手段，空燃比
フィードバック禁止手段）、３７…警告ランプ、５１…
酸素濃度検出素子、５２…ヒータ、５３…カバー、５５
…固体電解質層、５６…大気側電極層、５７…排出ガス
側電極層、５８…拡散抵抗層。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排出ガスの酸素濃度にほぼ比
   例した限界電流を出力する酸素濃度検出素子と該酸素濃
   度検出素子を加熱するヒータとを有する限界電流式の空
   燃比センサと、 前記ヒータへの通電を制御して前記空燃比センサを活性
   化させるヒータ制御手段と、 前記空燃比センサにより検出された空燃比と目標空燃比
   との偏差を小さくするように空燃比をフィードバック補
   正する空燃比補正手段と を備えた内燃機関の空燃比制御システムに適用されるも
   のであって、 前記空燃比センサの活性／不活性を判定する活性判定手
   段と、 前記活性判定手段の判定結果から前記空燃比センサの異
   常を診断する第１のセンサ異常診断手段と、 前記空燃比補正手段により設定された空燃比補正量から
   前記空燃比センサの異常を診断する第２のセンサ異常診
   断手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制
   御システム異常診断装置。
2. 【請求項２】 前記活性判定手段は、前記空燃比センサ
   により検出された空燃比の挙動と前記ヒータに供給され
   た電力量とのいずれか一方又は双方によって前記空燃比
   センサの活性／不活性を判定することを特徴とする請求
   項１に記載の内燃機関の空燃比制御システム異常診断装
   置。
3. 【請求項３】 前記活性判定手段の判定結果に基づき、
   始動より少くとも１回以上活性と判定された後に不活性
   と判定された場合に前記空燃比センサの活性不良と判定
   する活性不良判定手段と、 前記活性不良判定手段により前記空燃比センサの活性不
   良と判定された場合に前記空燃比補正量の設定範囲を狭
   める空燃比補正量制限手段とを備えたことを特徴とする
   請求項１又は２に記載の内燃機関の空燃比制御システム
   異常診断装置。
4. 【請求項４】 前記空燃比センサの出力電圧の変化量積
   算値を算出するセンサ電圧変化量積算手段と、 前記ヒータへの通電開始からのヒータ供給電力の積算値
   を算出するヒータ供給電力積算手段とを備え、 前記活性不良判定手段は、 前記ヒータ供給電力の積算値が第１の所定値以上である
   時に前記空燃比センサの出力電圧の変化量積算値が第２
   の所定値以下の場合に不活性状態と判定する手段と、 前記不活性状態が継続する時間を計数する不活性時間計
   数手段と、 前記不活性時間計数手段により計数された不活性状態継
   続時間が第３の所定値以上となったときに活性不良と判
   定する手段とから構成されていることを特徴とする請求
   項３に記載の内燃機関の空燃比制御システム異常診断装
   置。
5. 【請求項５】 前記活性不良判定手段により活性不良と
   判定され、且つ前記空燃比補正量が第４の所定値を越え
   た時、又は、該第４の所定値を越える時間が第５の所定
   値を越えた時に、前記空燃比センサ系の異常と判定する
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の空
   燃比制御システム異常診断装置。
6. 【請求項６】 前記第２のセンサ異常診断手段により前
   記空燃比センサが異常と診断された時に空燃比フィード
   バックを禁止する空燃比フィードバック禁止手段を備え
   ていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記
   載の内燃機関の空燃比制御システム異常診断装置。
7. 【請求項７】 前記第２のセンサ異常診断手段は、車両
   加速中に異常診断を行うことを特徴とする請求項１乃至
   ６のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御システム異
   常診断装置。
8. 【請求項８】 前記第２のセンサ異常診断手段は、強制
   的に前記目標空燃比を変更して異常診断を行うことを特
   徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の
   空燃比制御システム異常診断装置。
9. 【請求項９】 前記活性判定手段による前記空燃比セン
   サの活性判定が始動から１回も行われず、且つ前記不活
   性時間計数手段により計数された不活性状態継続時間が
   第６の所定値を越えた時に、前記空燃比センサ系の異常
   と判定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関
   の空燃比制御システム異常診断装置。