JP4882958B2 - 排出ガスセンサの異常診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料カット中に排出ガス浄化用の触媒の下流側に設置された排出ガスセンサの出力変化特性に基づいて該排出ガスセンサの異常診断を行う排出ガスセンサの異常診断装置に関する発明である。

近年、内燃機関を搭載した車両では、排気管に排出ガス浄化用の触媒を設置すると共に、この触媒の上流側と下流側にそれぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出する排出ガスセンサ（空燃比センサ又は酸素センサ）を設置し、これらの排出ガスセンサの出力に基づいて空燃比をフィードバック制御して触媒の排出ガス浄化効率を高めるようにしたものがある。このような排出ガス浄化システムにおいては、排出ガスセンサが劣化して空燃比制御精度が低下した状態（排出ガス浄化効率が低下した状態）で運転が続けられるのを防ぐために、排出ガスセンサの異常診断を行う必要がある。

一般に、触媒の下流側に設置した排出ガスセンサ（以下「触媒下流側センサ」という）の出力は、触媒の酸素吸蔵量（リーン成分吸蔵量）の影響を受けるため、触媒上流側の空燃比の変化に対して遅れて変化する。

このような特性を考慮して、特許文献１（特開２００１−２１５２０５号公報）に記載されているように、内燃機関の燃料カット中や燃料カット終了後（燃料噴射開始後）に触媒下流側センサの故障判定を行うようにしたものがある。このものは、燃料カットを開始して触媒上流側の空燃比がリーン方向に変化してから所定時間が経過したときに、触媒下流側センサの出力が閾値よりもリーン側になったか否かによって触媒下流側センサが正常か否かを判定する。燃料カット中に故障判定が実行されなかった場合には、その後、燃料カットが終了して触媒上流側の空燃比がリッチ方向に変化してから所定時間が経過するまでの間に、触媒下流側センサの出力が閾値よりもリッチ側になったか否かによって触媒下流側センサが正常か否かを判定する。その際、燃料カット終了から所定時間が経過した時点で触媒下流側センサの出力が閾値よりもリーン側の場合には、燃料カット終了からの排出ガスの積算量が所定値未満であれば、触媒下流側センサの故障判定を保留する。これにより、燃料カット終了後の排出ガスの積算量（リッチ成分の供給量）の不足よって触媒下流側の空燃比のリッチ方向への変化が遅れて触媒下流側センサの出力が閾値よりもリーン側になっている状態を、触媒下流側センサの故障と誤判定することを防止するようにしている。
特開２００１−２１５２０５号公報

ところで、本発明者は、内燃機関の燃料カット中に触媒下流側の空燃比がリーン方向に変化する際の触媒下流側センサの出力変化特性（例えば触媒下流側センサの出力が所定区間を通過するのに要した応答時間）を異常判定値と比較して触媒下流側センサの異常（応答性劣化）の有無を判定するシステムを研究しているが、その研究過程で、次のような新たな課題が判明した。

近年、触媒下流側センサの出力変化特性（例えば応答時間）を判定するための異常判定値を従来よりも厳しくして、触媒下流側センサの異常（応答性劣化）の検出精度を向上させることが要求されるようになってきている。しかし、本発明者の実験結果によると、燃料カット中の吸入空気量（排出空気量）が少ない場合に、触媒下流側センサの出力変化特性（例えば応答時間）のばらつき範囲が大きくなる傾向があることが判明した。このため、異常判定値を厳しくすると、燃料カット中の吸入空気量が少なくて触媒下流側センサの出力変化特性のばらつき範囲が大きい場合に、触媒下流側センサの出力変化特性が正常なばらつき範囲であっても異常判定値を越えて正常な触媒下流側センサを異常有りと誤判定する可能性がある。このため、異常判定値をあまり厳しくすることができず、触媒下流側センサの異常検出精度向上の要求を満たすことができないという問題がある。

従来の技術では、上述した燃料カット中の吸入空気量の影響による触媒下流側センサの出力変化特性のばらつきが考慮されていないため、このような燃料カット中の吸入空気量の影響による触媒下流側センサの出力変化特性のばらつきに起因する問題を解決することができない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、触媒下流側センサの出力変化特性を判定するための異常判定値を従来よりも厳しくしても、燃料カット中の吸入空気量の影響による触媒下流側センサの出力変化特性のばらつきに起因する異常診断の誤判定を防止することができて、触媒下流側センサの異常検出精度向上の要求を満たすことができる排出ガスセンサの異常診断装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の燃料カット中に排出ガス浄化用の触媒の下流側に設置された排出ガスセンサ（以下「触媒下流側センサ」という）の出力がリーン方向に変化する際の出力変化特性と異常判定値とに基づいて該触媒下流側センサの応答性の異常診断を行う異常診断手段を備えた排出ガスセンサの異常診断装置において、出力変化特性のばらつき範囲を判断するために、燃料カット開始から触媒下流側センサが所定値に変化するまでの期間における吸入空気量の平均値が所定量以上であるか否かを吸入空気量判定手段により判定し、吸入空気量の平均値が所定量以上であると判定されたときに出力変化特性のばらつき範囲が小さいと判断して、異常診断許可手段によって触媒下流側センサの応答性の異常診断を許可し、吸入空気量の平均値が前記所定量よりも少ないと判定されたときに出力変化特性のばらつき範囲が大きいと判断して触媒下流側センサの応答性の異常診断を禁止するようにしたものである。

燃料カット開始から触媒下流側センサの出力が所定値に変化するまでの期間における吸入空気量の平均値が所定量以上であれば、燃料カット中に触媒下流側センサの出力がリーン方向に変化する際の吸入空気量が所定量以上で、触媒下流側センサの出力がリーン方向に変化する際の出力変化特性のばらつき範囲が小さいと判断できるため、燃料カット開始から触媒下流側センサの出力が所定値に変化するまでの期間における吸入空気量の平均値が所定量以上であると判定された場合に、触媒下流側センサの応答性の異常診断を許可するようにすれば、触媒下流側センサの出力変化特性のばらつき範囲が小さいときに、触媒下流側センサの応答性の異常診断を許可するようにできる。一方、燃料カット開始から下流側センサの出力が所定値に変化するまでの期間における吸入空気量の平均値が所定量よりも少ないと判定されたときには、触媒下流側センサの出力変化特性のばらつき範囲が大きいと判断して、触媒下流側センサの応答性の異常診断を禁止することができる。
これにより、触媒下流側センサの出力変化特性を判定するための異常判定値を従来よりも厳しくしても、燃料カット中の吸入空気量が少なくて触媒下流側センサの出力変化特性のばらつき範囲が大きい場合に、正常な触媒下流側センサを応答性の異常有りと誤判定すること未然に防止できるため、異常判定値を従来よりも厳しくして触媒下流側センサの応答性の異常検出精度を向上させることができる。

この場合、燃料カット中にエアフローメータ等で吸入空気量を検出して、燃料カット中の吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定するようにしても良いが、請求項２のように、燃料カット中の内燃機関のアイドル回転速度制御量に基づいて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定するようにしても良い。燃料カット中のアイドル回転速度制御量（例えばアイドルスピードコントロールバルブの開度やスロットルバルブの開度）に応じて吸入空気量が変化するため、アイドル回転速度制御量を用いれば、吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定することができる。

また、請求項３のように、燃料カット中の内燃機関の回転速度に基づいて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定するようにしても良い。燃料カット中の内燃機関の回転速度に応じて吸入空気量が変化するため、内燃機関の回転速度を用いれば、吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定することができる。

更に、請求項４のように、燃料カット中の内燃機関の負荷に基づいて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定するようにしても良い。燃料カット中の吸入空気量に応じて内燃機関の負荷（例えば吸気圧）が変化するため、内燃機関の負荷を用いれば、吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定することができる。

また、請求項５のように、燃料カット中の車速に基づいて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定するようにしても良い。燃料カット中の車速に応じて内燃機関の回転速度が変化して吸入空気量が変化するため、車速を用いれば、吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定することができる。尚、車速が同じでも変速機の変速段によって内燃機関の回転速度が変化して吸入空気量が変化するため、車速と変速段とに基づいて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定するようにしても良い。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図３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。
内燃機関である例えば直列４気筒のエンジン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、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４と、吸気温を検出する吸気温センサ４２とが設けられている。この吸気温センサ４２は、エアフローメータ１４と一体化したタイプのものを用いても良いし、エアフローメータ１４とは別体で設けたタイプのものを用いても良い。エアフローメータ１４の下流側には、モータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１５と、このスロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）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、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７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が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。エンジン運転中は、燃料タンク２１内の燃料が燃料ポンプ２２によりデリバリパイプ２３に送られ、各気筒の噴射タイミング毎に各気筒の燃料噴射弁２０から燃料が噴射される。デリバリパイプ２３には、燃料温度（燃温）を検出する燃温センサ２４が取り付けられている。

また、エンジン１１には、吸気バルブ２５と排気バルブ２６のバルブタイミング（開閉タイミング）をそれぞれ変化させる可変バルブタイミング機構２７，２８が設けられている。更に、エンジン１１には、吸気カム軸２９と排気カム軸３０の回転に同期してカム角信号を出力する吸気カム角センサ３１と排気カム角センサ３２が設けられていると共に、エンジン１１のクランク軸の回転に同期して所定クランク角毎（例えば３０℃Ａ毎）にクランク角信号のパルスを出力するクランク角センサ３３が設けられている。

一方、エンジン１１の各気筒の排気マニホールド３５が合流する排気合流部３６には、排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ３７が設置され、この空燃比センサ３７の下流側に、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒３８が設けられている。更に、この触媒３８の下流側に、触媒３８を通過した排出ガスのリッチ／リーンを検出する酸素センサ（以下「触媒下流側センサ」という）４１が設置されている。また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ４３が取り付けられている。

上述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）４０に入力される。このＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて各気筒の燃料噴射弁２０の燃料噴射量や点火時期を制御する。

また、ＥＣＵ４０は、後述する図２の触媒下流側センサ異常診断ルーチンを実行することで、次のようにして触媒下流側センサ４１の異常診断を実施する。図３のタイムチャートに示すように、エンジン１１の燃料カット中に触媒下流側の空燃比がリーン方向に変化して触媒下流側センサ４１の出力がリーン方向に変化する際に、触媒下流側センサ４１の出力が所定区間（上側閾値から下側閾値までの区間）を通過するのに要した時間を応答時間ＴＬ（出力変化特性）として計測する。

また、燃料カット開始から触媒下流側センサ４１の出力が所定値（例えば下側閾値）に低下するまでの期間における平均吸入空気量ＧＡav（エアフローメータ１４で検出した吸入空気量の平均値）を求める。尚、燃料カット中の全期間（燃料カット開始から燃料カット終了までの期間）における平均吸入空気量ＧＡavを求めるようにしても良い。

この平均吸入空気量ＧＡavが所定量以上であるか否かを判定し、平均吸入空気量ＧＡavが所定量以上であると判定された場合には、燃料カット中に触媒下流側センサ４１の出力がリーン方向に変化する際の吸入空気量（排出空気量）が所定量以上で、触媒下流側センサ４１の出力がリーン方向に変化する際の応答時間ＴＬのばらつき範囲が小さいと判断して、触媒下流側センサ４１の異常診断を許可する。この機能が特許請求の範囲でいう異常診断許可手段に相当する。

この場合、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬが異常判定値よりも大きいか否かを判定し、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬが異常判定値よりも大きいと判定された場合には、触媒下流側センサ４１の異常（応答性劣化）有りと判定する。これに対して、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬが異常判定値以下であると判定された場合には、触媒下流側センサ４１の異常無し（正常）と判定する。

一方、平均吸入空気量ＧＡavが所定量よりも小さいと判定された場合には、触媒下流側センサ４１の出力がリーン方向に変化する際の応答時間ＴＬのばらつき範囲が大きいと判断して、触媒下流側センサ４１の異常診断を禁止する。これにより、燃料カット中の吸入空気量が少なくて触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬのばらつき範囲が大きい場合に、正常な触媒下流側センサ４１を異常有りと誤判定すること未然に防止する。

以上説明した本実施例１の触媒下流側センサ４１の異常診断は、ＥＣＵ４０によって図２の触媒下流側センサ異常診断ルーチンに従って実行される。以下、このルーチンの処理内容を説明する。

図２に示す触媒下流側センサ異常診断ルーチンは、ＥＣＵ４０の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう異常診断手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、異常診断実行条件が成立しているか否かを、例えば、次の(1) 〜(3) の条件によって判定する。
(1) 触媒下流側センサ４１が活性状態であること
(2) 冷却水温が所定値以上であること
(3) 他の異常が発生していないこと

これら(1) 〜(3) の条件を全て満たせば、異常診断実行条件が成立するが、上記(1) 〜(3) の条件のうちのいずれか１つでも満たさない条件があれば、異常診断実行条件が不成立となる。
このステップ１０１で、異常診断実行条件が不成立であると判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０１で、異常診断実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を次のようにして行う。まず、ステップ１０２で、燃料カットの継続時間が所定時間（例えば５ｓｅｃ）を越えたか否かを判定し、燃料カットの継続時間が所定時間を越えたと判定されたときに、ステップ１０３に進み、燃料カット開始時の触媒下流側センサ４１の出力が所定電圧よりも高いか否かを判定する。この所定電圧は、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬを計測する所定区間の上側閾値（例えば０．５５Ｖ）よりも高い値に設定されている。

このステップ１０３で、燃料カット開始時の触媒下流側センサ４１の出力が所定電圧以下であると判定された場合には、燃料カット開始時の触媒下流側センサ４１の出力が既に触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬを計測する所定区間の上側閾値に近いため、触媒３８による触媒下流側センサ４１の出力変化の遅れが応答時間ＴＬに及ぼす影響が大きいと判断して、ステップ１０４以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０３で、燃料カット開始時の触媒下流側センサ４１の出力が所定電圧よりも高いと判定れた場合には、ステップ１０４に進み、燃料カット中に触媒下流側の空燃比がリーン方向に変化して触媒下流側センサ４１の出力がリーン方向に変化する際に、触媒下流側センサ４１の出力が所定区間を通過するのに要した時間、具体的には、触媒下流側センサ４１の出力が上側閾値（例えば０．５５Ｖ）から下側閾値（例えば０．３Ｖ）まで低下するのに要した時間を応答時間ＴＬとして計測する。

この後、ステップ１０５に進み、燃料カット開始から触媒下流側センサ４１の出力が所定値（例えば下側閾値）に低下するまでの期間における平均吸入空気量ＧＡａｖ（エアフローメータ１４で検出した吸入空気量の平均値）を求める。

この後、ステップ１０６に進み、平均吸入空気量ＧＡavが所定量以上であるか否かを判定する。これらのステップ１０５、１０６の処理が特許請求の範囲でいう吸入空気量判定手段としての役割を果たす。

このステップ１０６で、平均吸入空気量ＧＡavが所定量以上であると判定された場合には、燃料カット中に触媒下流側センサ４１の出力がリーン方向に変化する際の吸入空気量（排出空気量）が所定量以上で、触媒下流側センサ４１の出力がリーン方向に変化する際の応答時間ＴＬのばらつき範囲が小さいと判断して、触媒下流側センサ４１の異常診断を許可する。この機能が特許請求の範囲でいう異常診断許可手段に相当する。

この後、ステップ１０７に進み、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬが異常判定値よりも大きいか否かを判定する。その結果、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬが異常判定値よりも大きいと判定された場合には、ステップ１０８に進み、触媒下流側センサ４１の異常（応答性劣化）有りと判定して異常フラグをＯＮにセットし、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ（図示せず）を点灯したり、或は、運転席のインストルメントパネルの警告表示部（図示せず）に警告表示して運転者に警告すると共に、その異常情報（異常コード等）をＥＣＵ４０のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＣＵ４０の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ）に記憶して、本ルーチンを終了する。

これに対して、上記ステップ１０７で、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬが異常判定値以下であると判定された場合には、ステップ１０９に進み、触媒下流側センサ４１の異常無し（正常）と判定して異常フラグをＯＦＦに維持して、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０６で、平均吸入空気量ＧＡavが所定量よりも小さいと判定された場合には、触媒下流側センサ４１の出力がリーン方向に変化する際の応答時間ＴＬのばらつき範囲が大きいと判断して、ステップ１０７以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了することで、触媒下流側センサ４１の異常診断を禁止する。

以上説明した本実施例１の触媒下流側センサ４１の異常診断の実行例を図３のタイムチャートを用いて説明する。エンジン１１の燃料カット中に、燃料カットが開始された時点ｔ0 から所定時間が経過した時点ｔ1 で、燃料カット開始時の触媒下流側センサ４１の出力が所定電圧よりも高いか否かを判定し、燃料カット開始時の触媒下流側センサ４１の出力が所定電圧よりも高い場合には、燃料カット中に触媒下流側センサ４１の出力がリーン方向に変化する際に、触媒下流側センサ４１の出力が上側閾値を通過した時点ｔ2 から下側閾値を通過した時点ｔ3 までに要した時間を応答時間ＴＬとして計測する。

更に、燃料カット開始時点ｔ0 から触媒下流側センサ４１の出力が下側閾値に低下した時点ｔ3 までの期間における平均吸入空気量ＧＡavを求め、この平均吸入空気量ＧＡavが所定量以上の場合には、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬのばらつき範囲が小さいと判断して、触媒下流側センサ４１の異常診断を許可し、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬが異常判定値よりも大きいか否かを判定する。その結果、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬが異常判定値よりも大きいと判定された場合には、触媒下流側センサ４１の異常（応答性劣化）有りと判定して異常フラグをＯＮにセットする。これに対して、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬが異常判定値以下であると判定された場合には、触媒下流側センサ４１の異常無し（正常）と判定して異常フラグをＯＦＦに維持する。

一方、平均吸入空気量ＧＡavが所定量よりも小さいと判定された場合には、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬのばらつき範囲が大きいと判断して、触媒下流側センサ４１の異常診断を禁止する。これにより、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬを判定するための異常判定値を従来よりも厳しくしても、燃料カット中の吸入空気量が少なくて触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬのばらつき範囲が大きい場合に、正常な触媒下流側センサ４１を異常有りと誤判定すること未然に防止できるため、異常判定値を従来よりも厳しくして触媒下流側センサ４１の異常検出精度を向上させることができる。

尚、上記実施例１では、燃料カット中の所定期間（燃料カット開始から触媒下流側センサ４１の出力が所定値に低下するまでの期間）又は全期間（燃料カット開始から燃料カット終了までの期間）における平均吸入空気量が所定量以上であると判定されたときに触媒下流側センサ４１の異常診断を許可するようにしたが、燃料カット中の所定期間又は全期間において常に吸入空気量が所定量以上であると判定されたときに触媒下流側センサ４１の異常診断を許可するようにしても良い。

次に、図４を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分は説明を簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、図４の触媒下流側センサ異常診断ルーチンを実行することで、燃料カット開始時にエアフローメータ１４で検出した吸入空気量ＧＡが所定量以上であると判定された場合に、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬのばらつき範囲が小さいと判断して、触媒下流側センサ４１の異常診断を許可するようにしている。

図４のルーチンは、前記実施例１で説明した図２のルーチンのステップ１０５、１０６処理を、それぞれステップ１０５ａ、１０６ａの処理に変更したものであり、それ以外の各ステップの処理は図２と同じである。

以下、図４の触媒下流側センサ異常診断ルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンでは、異常診断実行条件が成立していれば、燃料カットの継続時間が所定時間を越えたときに、燃料カット開始時の触媒下流側センサ４１の出力が所定電圧よりも高いか否かを判定する（ステップ１０１〜１０３）。

燃料カット開始時の触媒下流側センサ４１の出力が所定電圧よりも高いと判定れた場合には、ステップ１０４で、触媒下流側センサ４１の出力が所定区間（上側閾値から下側閾値までの区間）を通過するのに要した時間を応答時間ＴＬとして計測した後、ステップ１０５ａに進み、燃料カット開始時にエアフローメータ１４で検出した吸入空気量ＧＡを読み込む。

この後、ステップ１０６ａに進み、燃料カット開始時の吸入空気量ＧＡが所定量以上であるか否かを判定し、燃料カット開始時の吸入空気量ＧＡが所定量以上であると判定された場合には、触媒下流側センサ４１の出力がリーン方向に変化する際の応答時間ＴＬのばらつき範囲が小さいと判断して、触媒下流側センサ４１の異常診断を許可する。

この場合、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬが異常判定値よりも大きいか否かを判定し、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬが異常判定値よりも大きいと判定された場合には、触媒下流側センサ４１の異常（応答性劣化）有りと判定し、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬが異常判定値以下であると判定された場合には、触媒下流側センサ４１の異常無し（正常）と判定する（ステップ１０７〜１０９）。

一方、上記ステップ１０６ａで、平均吸入空気量ＧＡavが所定量よりも小さいと判定された場合には、触媒下流側センサ４１の出力がリーン方向に変化する際の応答時間ＴＬのばらつき範囲が大きいと判断して、触媒下流側センサ４１の異常診断を禁止する。

以上説明した本実施例２においても、触媒下流側センサ４１の応答時間ＴＬのばらつき範囲が小さいときに、触媒下流側センサ４１の異常診断を許可するようにでき、前記実施例１とほぼ同じ効果を得ることができると共に、吸入空気量の平均値を算出する処理を省略してＥＣＵ４０演算負荷を軽減することができる。

尚、上記実施例２では、燃料カット開始時の吸入空気量ＧＡが所定量以上であると判定された場合に、触媒下流側センサ４１の異常診断を許可するようにしたが、燃料カット中に触媒下流側センサ４１の出力が所定値（例えば下側閾値）まで低下したときの吸入空気量ＧＡが所定量以上であると判定された場合に、触媒下流側センサ４１の異常診断を許可するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、燃料カット中（燃料カット中の所定期間又は全期間、燃料カット開始時、燃料カット中の所定時点）にエアフローメータ１４で吸入空気量を検出して、燃料カット中の吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定するようにしたが、例えば、燃料カット中のアイドル回転速度制御量に基づいて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定するようにしても良い。ここで、アイドルスピードコントロールバルブでアイドル回転速度を制御するシステムの場合には、アイドルスピードコントロールバルブの開度がアイドル回転速度制御量に相当し、スロットル開度でアイドル回転速度を制御するシステムの場合には、スロットル開度がアイドル回転速度制御量に相当する。燃料カット中のアイドル回転速度制御量（アイドルスピードコントロールバルブの開度やスロットル開度）に応じて吸入空気量が変化するため、アイドル回転速度制御量を用いれば、吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定することができる。

また、燃料カット中のエンジン回転速度値に基づいて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定するようにしても良い。燃料カット中のエンジン回転速度に応じて吸入空気量が変化するため、エンジン回転速度を用いれば、吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定することができる。

また、燃料カット中のエンジン負荷（例えば吸気圧）に基づいて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定するようにしても良い。燃料カット中の吸入空気量に応じてエンジン負荷が変化するため、エンジン負荷を用いれば、吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定することができる。

また、燃料カット中の車速に基づいて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定するようにしても良い。燃料カット中の車速に応じてエンジン回転速度が変化して吸入空気量が変化するため、車速を用いれば、吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定することができる。尚、車速が同じでも変速機の変速段によってエンジン回転速度が変化して吸入空気量が変化するため、燃料カット中の車速と変速段とに基づいて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定するようにしても良い。

更に、燃料カット中のアイドル回転速度制御量、エンジン回転速度、エンジン負荷、車速、変速段のうちのいずれか２つ以上を用いて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、触媒下流側センサ４１の出力変化特性として応答時間（触媒下流側センサ４１の出力が所定区間を通過するのに要した時間）を用いるようにしたが、これに限定されず、触媒下流側センサ４１の出力が所定区間を通過する際の変化速度、所定期間における触媒下流側センサ４１の出力の変化量や変化速度等を、触媒下流側センサ４１の出力変化特性として用いるようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、触媒下流側センサ４１として酸素センサを用いたシステムに本発明を適用したが、触媒下流側センサ４１として空燃比センサを用いたシステムに本発明を適用しても良い。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 実施例１の触媒下流側センサ異常診断ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例１の触媒下流側センサ異常診断の実行例を説明するタイムチャートである。 実施例２の触媒下流側センサ異常診断ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エアフローメータ、１５…スロットルバルブ、２０…燃料噴射弁、３８…触媒、４０…ＥＣＵ（異常診断手段，異常診断許可手段，吸入空気量判定手段）、４１…触媒下流側センサ

Claims (5)

1. 内燃機関の燃料カット中に排出ガス浄化用の触媒の下流側に設置された排出ガスセンサ（以下「触媒下流側センサ」という）の出力がリーン方向に変化する際の出力変化特性と異常判定値とに基づいて該触媒下流側センサの応答性の異常診断を行う異常診断手段を備えた排出ガスセンサの異常診断装置において、
   前記出力変化特性のばらつき範囲を判断するために、前記燃料カット開始から前記触媒下流側センサの出力が所定値に変化するまでの期間における吸入空気量の平均値が所定量以上であるか否かを判定する吸入空気量判定手段と、
   前記吸入空気量判定手段により前記吸入空気量の平均値が所定量以上であると判定されたときに前記出力変化特性のばらつき範囲が小さいと判断して前記異常診断手段による前記触媒下流側センサの応答性の異常診断を許可し、前記吸入空気量の平均値が前記所定量よりも少ないと判定されたときに前記出力変化特性のばらつき範囲が大きいと判断して前記触媒下流側センサの応答性の異常診断を禁止する異常診断許可手段と
   を備えていることを特徴とする排出ガスセンサの異常診断装置。
2. 前記吸入空気量判定手段は、前記燃料カット中の内燃機関のアイドル回転速度制御量に基づいて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の排出ガスセンサの異常診断装置。
3. 前記吸入空気量判定手段は、前記燃料カット中の内燃機関の回転速度に基づいて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の排出ガスセンサの異常診断装置。
4. 前記吸入空気量判定手段は、前記燃料カット中の内燃機関の負荷に基づいて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排出ガスセンサの異常診断装置。
5. 前記吸入空気量判定手段は、前記燃料カット中の車速に基づいて吸入空気量が所定量以上であるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の排出ガスセンサの異常診断装置。

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