(57)【要約】【課題】センサ素子の排気ガス側電極を触媒層で被覆した触媒付き排気ガスセンサの劣化判定装置に関し、排気ガスセンサの劣化を精度よく判定する。【解決手段】内燃機関１０の排気通路１４に設置された触媒２０と、触媒２０の上流側に配置され、排気ガス側電極４２の外側を触媒層３８で被覆した空燃比センサ２２と、触媒２０の下流側に配置された酸素センサ２４と、を備え、吸入空気量の領域毎にサブ学習値をそれぞれ演算し、高空気量領域でのサブ学習値が、低空気量領域でのサブ学習値よりも、リーン補正側の学習値となっている場合に、空燃比センサ２２の劣化を判定する。好ましくは、高空気量領域でのサブ学習値が、リーン補正側の値に更新され、且つ、高空気量領域でのサブ学習値と、低空気量領域でのサブ学習値との差が、学習値の更新前後で所定値よりも拡大している場合に、空燃比センサ２２の劣化を判定する。【選択図】図３
2010013978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設置された触媒と、
前記排気通路における前記触媒の上流側に配置され、一方の側面に大気側電極が形成されるとともに、他方の側面に排気ガス側電極が形成された固体電解質よりなるセンサ素子と、前記排気ガス側電極を被覆して、触媒反応により水素を除去する触媒層と、を有する排気ガスセンサと、
前記排気通路における前記触媒の下流側に配置され、排気ガスの酸素濃度に応じた出力を発する酸素センサと、
前記触媒に流入する排気ガスの空燃比が制御目標空燃比と一致するように、前記排気ガスセンサの出力を燃料噴射量にフィードバックするフィードバック手段と、
前記酸素センサの出力信号に基づいて、前記触媒の下流側の排気ガスの空燃比が制御目標空燃比と一致するように、燃料噴射量を補正するための学習値を学習する空燃比学習手段と、
前記学習値に基づいて、前記排気ガスセンサの劣化有無を判定する劣化判定手段と、を備え、
前記空燃比学習手段は、前記内燃機関の吸入空気量に応じた複数の領域毎に、前記学習値をそれぞれ学習し、
前記劣化判定手段は、吸入空気量が高い高空気量領域での前記学習値が、吸入空気量が低い低空気量領域での前記学習値よりも、空燃比をリーン側へ補正するための学習値となった場合に、前記排気ガスセンサの劣化を判定することを特徴とする排気ガスセンサの劣化判定装置。
【請求項２】
前記劣化判定手段は、前記高空気量領域での前記学習値が、空燃比をリーン側へ補正する値に更新され、且つ、前記高空気量領域での前記学習値と、前記低空気量領域での前記学習値との差が、前記学習値の更新前後で所定値よりも拡大している場合に、前記排気ガスセンサの劣化を判定することを特徴とする請求項１記載の排気ガスセンサの劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排気ガスセンサの劣化判定装置に係り、特に、センサ素子の排気ガス側電極を触媒層で被覆した触媒付き排気ガスセンサの劣化判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開平１１−３０１４１号公報に開示されるように、センサ素子の排気ガス側電極を触媒層で被覆したＯ２センサを備える空燃比制御装置が提案されている。この空燃比制御装置では、Ｏ２センサのセンサ素子の表面に排気ガス側電極が形成されるとともに、この排気ガス側電極が、水素を触媒反応により除去する触媒層により被覆されている。
【０００３】
触媒層がないＯ２センサでは、酸素（Ｏ２）および水素（Ｈ２）が排気ガス側電極において酸化反応を生じる。この時、Ｏ２よりガス拡散速度の速いＨ２は、Ｏ２よりも多く拡散する。このため、排気ガス成分はストイキであっても、電極近傍ではＨ２リッチとなってしまう。かかる場合においては、Ｏ２センサの出力は、排気ガスの成分がストイキよりもリーンにならないと急変しないため、空気浄化率とセンサ出力との関係がリーン側にシフトしてしまう。
【０００４】
この点、上述した触媒層を備えるＯ２センサでは、触媒層でＯ２とＨ２とが反応して平衡ガスとして排気ガス側電極に到達するため、センサ出力がリーン側にシフトする事態を抑制することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３０１４１号公報
【特許文献２】特開平１１−２４７６８７号公報
【特許文献３】特開平９−１２６０１２号公報
【特許文献４】特開２００６−３２２３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、触媒層を設けた限界電流式の排気ガスセンサは、検出精度が非常に高く、また、エンジン制御時のロバスト性が高いため、精密な空燃比制御を行うことができる。しかしながら、その一方で、触媒層は高温雰囲気において劣化しやすい特性を有している。したがって、触媒が劣化してセンサ出力が微妙にずれた場合においては、空燃比制御に大きな影響を与えてしまうこととなる。この劣化によるセンサ特性の変化は非常に微小である上に、気筒間の空燃比がばらついてＨ２濃度が増加した場合との区別がつき難い。このため、排気ガスセンサの触媒層の劣化を精度よく判定することが困難であった。
【０００７】
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、センサ素子の排気ガス側電極を触媒層で被覆した排気ガスセンサの劣化を精度よく判定することのできる排気ガスセンサの劣化判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、排気ガスセンサの劣化判定装置であって、
内燃機関の排気通路に設置された触媒と、
前記排気通路における前記触媒の上流側に配置され、一方の側面に大気側電極が形成されるとともに、他方の側面に排気ガス側電極が形成された固体電解質よりなるセンサ素子と、前記排気ガス側電極を被覆して、触媒反応により水素を除去する触媒層と、を有する排気ガスセンサと、
前記排気通路における前記触媒の下流側に配置され、排気ガスの酸素濃度に応じた出力を発する酸素センサと、
前記触媒に流入する排気ガスの空燃比が制御目標空燃比と一致するように、前記排気ガスセンサの出力を燃料噴射量にフィードバックするフィードバック手段と、
前記酸素センサの出力信号に基づいて、前記触媒の下流側の排気ガスの空燃比が制御目標空燃比と一致するように、燃料噴射量を補正するための学習値を学習する空燃比学習手段と、
前記学習値に基づいて、前記排気ガスセンサの劣化有無を判定する劣化判定手段と、を備え、
前記空燃比学習手段は、前記内燃機関の吸入空気量に応じた複数の領域毎に、前記学習値をそれぞれ学習し、
前記劣化判定手段は、吸入空気量が高い高空気量領域での前記学習値が、吸入空気量が低い低空気量領域での前記学習値よりも、空燃比をリーン側へ補正するための学習値となった場合に、前記排気ガスセンサの劣化を判定することを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記劣化判定手段は、前記高空気量領域での前記学習値が、空燃比をリーン側へ補正する値に更新され、且つ、前記高空気量領域での前記学習値と、前記低空気量領域での前記学習値との差が、前記学習値の更新前後で所定値よりも拡大している場合に、前記排気ガスセンサの劣化を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、高空気量領域の学習値が、低空気量領域の学習値よりも、空燃比をリーン側へ補正するための学習値となった場合に、排気ガスセンサの劣化が判定される。排気ガスセンサの触媒層が劣化すると、該触媒層において除去しうる水素量が減少する。このため、排気ガス量が多量であるほど、すなわち高空気量であるほど、排気ガス側電極の周辺が正常時よりも水素リッチ雰囲気になってしまい、その結果、排気ガスセンサの出力は、実際の排気ガスの空燃比よりもリッチ側の出力となってしまう。空燃比の学習値は、この排気ガスセンサの出力ずれを補正する方向に学習される。このため、本発明によれば、吸入空気量の領域毎に学習された学習値を比較することにより、該排気ガスセンサの劣化を精度よく判定することができる。
【００１１】
第２の発明によれば、高空気量領域の学習値が、空燃比をリーン側へ補正するための値に更新され、且つ、高空気量領域における学習値と、低空気量領域における学習値との差が該学習値の更新前後で所定値よりも拡大している場合に、該排気ガスセンサの劣化が判定される。高空気量領域における学習値と、低空気量領域における学習値との差が所定値よりも拡大している場合には、高空気量領域の空燃比補正量が、低空気量領域のそれよりも所定値以上に拡大していることを示している。このため、本発明によれば、高空気量領域の空燃比が、低空気量領域のそれよりもリッチ側にずれていることを判定することができるので、かかる場合に、該排気ガスセンサが劣化していることを判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいてこの発明の幾つかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１のハードウェア構成を説明するための図である。図１に示すとおり、本実施形態のシステムは内燃機関１０を備えている。内燃機関１０には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２には、吸入空気量Ｇａを検出するエアフロメータ１６が配置されている。また、内燃機関１０の各気筒には、吸気ポート内に燃料を噴射するためのインジェクタ１８が配置されている。
【００１４】
内燃機関１０の排気通路１４には、排気浄化触媒（以下、単に「触媒」とも称する）２０が配置されている。触媒２０は三元触媒であって、排気ガス中の有害成分であるＣＯ、ＨＣ（炭化水素）、およびＮＯＸを、理論空燃比近傍で同時に除去するものである。
【００１５】
排気通路１４には、触媒２０の上流に、触媒付きの空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）２２が配置されている。空燃比センサ２２は、排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出するセンサであって、触媒２０に流入する排気ガス中の酸素濃度に基づいて内燃機関１０で燃焼に付された混合気の空燃比を検出するものである。空燃比センサ２２の構成については、詳細を後述する。
【００１６】
また、排気通路１４には、触媒２０の下流に酸素センサ２４が配置されている。酸素センサ２４は、排気ガス中の酸素濃度が所定値より大きいか小さいかを検出するためのセンサであって、センサ位置の排気空燃比がストイキよりも燃料リッチになると所定電圧（例えば０．４５Ｖ）以上の出力を発生し、排気空燃比がストイキよりもリーンになると所定電圧以下の出力を発生する。このため、酸素センサ２４によれば、触媒２０の下流に、燃料リッチな排気ガス（ＨＣ、ＣＯを含む排気ガス）、あるいは燃料リーンな排気ガス（ＮＯＸを含む排気ガス）が流出してきたかを判断することができる。
【００１７】
本実施の形態の装置は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)２６を備えている。ＥＣＵ２６には、上述した空燃比センサ２２、酸素センサ２４等の各種センサ、およびインジェクタ１８などが接続されている。ＥＣＵ２６は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御する。
【００１８】
［空燃比センサの構成］
図２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２２の構成を説明するための図である。図２に示す空燃比センサ２２は、上述したとおり、内燃機関１０の排気通路１４に配置され、内燃機関１０から排気される排気ガスの空燃比を、触媒２０の上流側において検出するために用いられるセンサである。空燃比センサ２２は、カバー３２を備えており、このカバー３２が排気ガスに晒されるように排気通路１４に組み付けられる。
【００１９】
カバー３２には、その内部に排気ガスを導くための孔（図示せず）が設けられている。カバー３２の内部には、センサ素子３４が配置されている。センサ素子３４は、一端（図２における下端）が閉じられた管状の構造を有している。管状構造の外側表面は、拡散抵抗層３６で覆われている。拡散抵抗層３６は、アルミナ等の耐熱性の多孔質物質であり、センサ素子３４の表面付近における排気ガスの拡散速度を律する働きを有している。
【００２０】
拡散抵抗層３６の外側表面は、触媒層３８で覆われている。触媒層３８は、アルミナ等の基材に白金ロジウム等の触媒金属を担持したものである。更に、触媒層３８は、該触媒層３８を保護するための保護層４０で覆われている。保護層４０は、アルミナ等の耐熱性の多孔質物質で構成されている。
【００２１】
拡散抵抗層３６の内側には排気ガス側電極４２、固体電解質層４４および大気側電極４６が設けられている。排気ガス側電極４２および大気側電極４６は、Ｐｔのように触媒作用の高い貴金属で構成された電極であり、それぞれ後述する制御回路と電気的に接続されている。固体電解質層４４は、ＺｒＯ２などを含む焼結体であり、酸素イオンを伝導させる特性を有している。
【００２２】
センサ素子３４の内側には、大気に開放された大気室４８が形成されている。大気室４８には、センサ素子３４を加熱するためのヒータ５０が配置されている。センサ素子３４は、４００℃程度の活性温度において安定した出力特性を示す。ヒータ５０は、制御回路と電気的に接続されており、センサ素子３４を適当な温度に加熱維持することができる。
【００２３】
［実施の形態１の動作］
（空燃比制御について）
本実施の形態１のシステムにおいては、空燃比のフィードバック制御が行われる。より具体的には、空燃比センサ２２の出力信号に基づいて、実際の空燃比が目標空燃比に一致するようにインジェクタ１８から噴射される燃料噴射量を制御するメインフィードバック制御が行われる。
【００２４】
また、メインフィードバック制御が行われている状況下においても、空燃比がリッチ側あるいはリーン側に偏ることがある。かかる状況が継続すると、ＮＯｘ等の未浄化成分を触媒２０において浄化できず、排気エミッションが悪化するおそれがある。
【００２５】
そこで、本実施の形態１の空燃比制御では、酸素センサ２４を用いたサブフィードバック学習が行われる。サブフィードバック学習では、メインフィードバック制御に重畳している定常的な誤差分が、サブ学習値として学習される。より具体的には、酸素センサ２４の出力信号に基づいて、触媒２０の下流に流出してきた排気ガスが、燃料リッチ側に傾いているか、或いは燃料リーン側に傾いているかが判断される。かかる判断は、所定の吸入空気量範囲毎に判断される。そして、触媒２０の下流の排気ガスを理論空燃比（ストイキ）にするための燃料噴射量の補正量が、サブ学習値として各空気量領域毎に記憶される。
【００２６】
このように、メインフィードバック制御およびサブフィードバック学習が正常に行われていれば、実空燃比を常に目標空燃比近傍に制御することができ、エミッションの悪化を効果的に抑制することができる。
【００２７】
（空燃比センサの劣化判定について）
次に、空燃比センサ２２の劣化検出原理について説明する。上述したように、触媒付き酸素センサ２４は触媒層３８を備えている。ここで、触媒層がない空燃比センサでは、酸素（Ｏ２）および水素（Ｈ２）が拡散抵抗層内を拡散して、排気ガス側電極において酸化反応を生じる。この時、酸素よりガス拡散速度の速い水素は、酸素よりも多く拡散する。このため、排気ガス成分はストイキであっても、該排気ガス側電極近傍では水素リッチとなってしまう。かかる場合においては、空燃比センサの出力がリッチ出力側にずれてしまうため、結果的に空燃比がリッチ側へずれてしまう。
【００２８】
この点、上述した触媒層３８を備える空燃比センサ２２では、触媒層３８で酸素と水素とが反応して平衡ガスとして排気ガス側電極４２に到達する。このため、センサ出力が誤ってリッチ出力側にずれる事態を効果的に抑制することができる。
【００２９】
ここで、このような機能を有する触媒層３８が劣化した場合、空燃比センサ２２では所望の水素除去能力を発揮することができなくなる。このため、触媒２０に流入する排気ガスがリッチ側にずれてしまい、その結果、サブフィードバック学習において、サブ学習値がリーン補正側に学習されることとなる。このような触媒層３８の劣化に伴うリーン補正側への学習は、高空気量領域ほど、すなわち排気ガス量が増加するほど影響が大きくなる。
【００３０】
そこで、本実施の形態１では、酸素センサ２４のサブ学習値に基づいて、空燃比センサ２２の触媒劣化を検出することとする。より具体的には、以下に示す２つの条件が成立した場合に、空燃比センサ２２の触媒劣化を判定することとする。
（１）高空気量領域のサブ学習値がリーン補正側に学習された場合
（２）高空気量領域のサブ学習値と低空気量時のサブ学習値との差がサブ学習値の更新前後で所定の基準値以上に拡大した場合
【００３１】
上記（１）の条件は、メインフィードバック制御による制御空燃比が、リッチ側にずれていることを示している。換言すると、空燃比センサ２２における排気ガス側電極４２の周囲の水素濃度が高いことを示している。つまり、（１）の条件が成立する場合には、触媒層３８の触媒機能が正常に機能していない可能性が高い。しかしながら、排気ガス側電極４２の周囲の水素濃度が高い場合としては、例えば、内燃機関１０の気筒間の空燃比が一時的にばらついた場合等も想定される。
【００３２】
そこで、本実施の形態１の劣化判定では、空燃比センサ２２の触媒層３８が劣化すると、高空気量領域ほど内燃機関１０の運転による水素の影響を受けることに着目し、上記（１）の条件に加えて、上記（２）の条件も規定することとしている。すなわち、上記（２）の条件は、高空気量領域のサブ学習値が、低空気量領域のサブ学習値よりも所定の基準値以上にリーン補正側へ学習されたことを示している。つまり、サブフィードバック学習による補正量が、高空気量領域ほどリーン補正側に大きくなっていることを示している。このため、上記（２）に示す条件を規定することで、空燃比のバラツキに起因する水素濃度増加と触媒層３８の劣化とを明確に区別することができる。
【００３３】
［実施の形態１における具体的処理］
次に、図３を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図３は、ＥＣＵ２６が、空燃比センサ２２の劣化判定を実行するルーチンのフローチャートである。
【００３４】
図３に示すルーチンでは、先ず、劣化判定の前提条件が成立しているか否かが判定される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、内燃機関１０の暖機が完了しているか否か、空燃比センサ２２が活性温度に到達しているか否か、酸素センサ２４が活性温度に到達しているか否か、空燃比のメインフィードバック制御が実行されているか否か、およびサブフィードバック学習が実行されているか否かが判定される。その結果、上記全ての条件が成立していないと判定された場合には、未だ劣化判定の前提条件が成立していないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。
【００３５】
一方、上記ステップ１００において、すべての条件が成立していると判定された場合には、劣化判定の前提条件が成立していると判断されて、次のステップに移行し、サブ学習値が取得される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、吸入空気量の領域毎に学習されているサブ学習値がそれぞれ取得され、バックアップＲＡＭへ格納される。
【００３６】
次に、各空気量領域のサブ学習値が全て更新されたか否かが判定される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０２において取得された各サブ学習値が、全て更新完了したか否かが判定される。その結果、各サブ学習値が更新完了していないと判定された場合には、劣化判定を実行することができないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。
【００３７】
一方、上記ステップ１０４において、各サブ学習値が全て更新されたと判定された場合には、劣化判定を実行可能と判断されて、次のステップに移行し、空燃比センサ２２の劣化判定が実行される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、先ず、複数の空気量領域の中から２つの空気量領域が選択される。そして、高空気量側の領域において、上記ステップ１０６において更新されたサブ学習値がリーン補正側に学習されているか否かが判定される。尚、本ステップ１０６の処理は、他の空気量領域の組み合わせについても同様に行われる。その結果、高空気量領域のサブ学習値がリーン側に学習されていないと判定された場合には、空燃比センサ２２が劣化していないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。
【００３８】
一方、上記ステップ１０６において、高空気量領域のサブ学習値がリーン側に学習されたと判定された場合には、更に、上記ステップ１０６において、高空気量領域のサブ学習値と低空気量領域のサブ学習値の差が、更新前後で所定の基準値以上に拡大したか否かが判定される。ここでは、具体的には、上記ステップ１０２において取得されたサブ学習値の差と、上記ステップ１０４において更新されたサブ学習値の差とが比較される。その結果、サブ学習値の差が更新前後で所定の基準値以上に拡大していないと判定された場合には、空燃比センサ２２が劣化していないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。
【００３９】
一方、上記ステップ１０６において、サブ学習値の差が更新前後で所定の基準値以上に拡大していると判定された場合には、空燃比センサ２２が劣化していると判断されて、次のステップに移行し、空燃比センサ２２の劣化が判定される（ステップ１０８）。
【００４０】
以上説明したとおり、本実施の形態１の劣化判定装置によれば、空燃比センサ２２の出力信号に基づいて学習されたサブ学習値に基づいて、該空燃比センサ２２の劣化を精度よく判定することができる。
【００４１】
尚、上述した実施の形態１においては、空燃比センサ２２が前記第１の発明における「排気ガスセンサ」に、メインフィードバック制御が前記第１の発明における「フィードバック手段」に、サブフィードバック学習が前記第１の発明における「空燃比学習手段」に、サブ学習値が前記第１の発明における「学習値」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ２６が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「空燃比学習手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「劣化判定手段」が、それぞれ実現されている。
【００４２】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ２６に後述する図４に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００４３】
上述した実施の形態１においては、酸素センサ２４の出力信号に基づいて学習されたサブ学習値に基づいて、空燃比センサ２２の劣化を精度よく判定することとしている。ここで、空燃比センサ２２の触媒層３８が劣化すると、低温活性が悪くなる。このため、触媒層３８では触媒反応が行われず、排気ガスがそのまま通過する。つまり、劣化した空燃比センサ２２は、新品良品により低温時の応答時間が早くなる。そこで、本実施の形態２では、かかる傾向に着目し、低温時の応答性と高温時の応答性と比較に基づいて、該空燃比センサ２２の劣化判定を行うこととする。
【００４４】
より具体的には、先ず、空燃比センサ２２の触媒層３８の活性が発現する低温側の温度（例えば、３５０〜４００℃程度）において、該空燃比センサ２２への電圧印加をオフし、空燃比を可変させたときの起電力応答（例えば、応答時間や出力軌跡長など）を測定する。そして、この起電力応答が、通常の活性状態（例えば、４００℃以上）における起電力応答よりも所定値以上に速い場合に、該空燃比センサ２２の劣化を判定することとする。このように、本実施の形態２によれば、空燃比センサ２２の低温時の応答性に基づいて、該空燃比センサ２２の触媒劣化を精度よく判定することができる。
【００４５】
［実施の形態２における具体的処理］
次に、図４を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図４は、ＥＣＵ２６が、空燃比センサ２２の劣化判定を実行するルーチンのフローチャートである。
【００４６】
図４に示すルーチンでは、先ず、劣化判定の前提条件が成立しているか否かが判定される（ステップ２００）。ここでは、具体的には、内燃機関１０の暖機が完了しているか否か、空燃比センサ２２が活性温度に到達しているか否か、酸素センサ２４が活性温度に到達しているか否か、空燃比のメインフィードバック制御が実行されているか否か、および劣化判定を実行しうる定常運転中か否かが判定される。その結果、上記全ての条件が成立していないと判定された場合には、未だ劣化判定の前提条件が成立していないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。
【００４７】
一方、上記ステップ２００において、すべての条件が成立していると判定された場合には、劣化判定の前提条件が成立していると判断されて、次のステップに移行し、空燃比センサ２２の素子温度の目標値が所定の低温（３５０〜４００℃程度）に設定される（ステップ２０２）。ここでは、具体的には、素子温度が目標値となるように、ヒータ４６への通電状態が制御される。また、本ステップ２０２では、空燃比センサ２２へ印加されている電圧がオフされる。
【００４８】
次に、空燃比センサ２２の素子温度が所定の低温となったか否かが判定される（ステップ２０４）。その結果、空燃比センサ２２の素子温度が所定の低温になっていないと判定された場合には、該空燃比センサ２２の劣化判定を行うことができないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。
【００４９】
一方、上記ステップ２０４において、空燃比センサ２２の素子温度が所定の低温になったと判定された場合には、該空燃比センサ２２の劣化判定を行うことができると判断されて、次のステップに移行し、空燃比が可変される（ステップ２０６）。ここでは、具体的には、空燃比が１４から１５へ切り替えられる。次に、本ステップ２０４では、空燃比センサ２２の起電力応答が算出される。より具体的には、空燃比を切り替えた時の応答時間、或いは、出力の軌跡長が算出される。
【００５０】
次に、空燃比センサ２２の劣化判定が実行される（ステップ２０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ２０６において算出された応答時間の合計或いは平均値が、所定値よりも小さいか否かが判定される。所定値は、空燃比センサ２２の劣化を判定するための値として、予め実験等により設定された値が使用される。その結果、応答時間の合計或いは平均値が、所定値以上であると判定された場合には、空燃比センサ２２が劣化していないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。
【００５１】
一方、上記ステップ２０８において、応答時間の合計或いは平均値が、所定値より小さいと判定された場合には、空燃比センサ２２の応答時間が低温時に早くなっていると判断されて、次のステップに移行し、空燃比センサ２２の劣化が判定される（ステップ２１０）。
【００５２】
以上説明したとおり、本実施の形態２の劣化判定装置によれば、空燃比センサ２２の低温時の出力応答性に基づいて、該空燃比センサ２２の劣化を精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１において用いられる酸素センサの構成を説明するための図である。
【図３】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。
【図４】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。
【符号の説明】
【００５４】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
１６  エアフロメータ
１８  インジェクタ
２０  触媒
２２  空燃比センサ
２４  酸素センサ
２６  ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
３２  カバー
３４  センサ素子
３６  拡散抵抗層
３８  触媒層
４０  保護層
４２  排気ガス側電極
４４  固体電解質層
４６  大気側電極
４８  大気室
５０  ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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