(57)【要約】【課題】出力電流値が、排気ガスの酸素濃度及び印加電圧に応じて変化する空燃比センサの制御装置に対し、空燃比センサの異常診断を高い精度で行う。【解決手段】エンジンのフューエルカット時やアイドリング運転時、その運転状態に応じて予め記憶された空燃比センサの出力電流値に対応する印加電圧値と、実際の印加電圧値とを比較し、この両印加電圧値にずれが生じている場合には、センサ劣化等によって電圧−電流特性が適正に得られていないとして、空燃比センサ１に異常が生じていると判定する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、通電時における出力電流値が印加電圧及び排気ガスの酸素濃度に応じて変化し、所定電圧を印加した際における上記出力電流値に基づいて排気ガスの酸素濃度を検出する空燃比センサの制御装置において、
上記内燃機関の運転状態が燃料供給停止状態またはアイドリング運転状態にあるとき、上記印加電圧の値に基づいて空燃比センサの異常診断を実行する異常診断実行手段を備えていることを特徴とする空燃比センサの制御装置。
【請求項２】
上記請求項１記載の空燃比センサの制御装置において、
上記異常診断実行手段は、上記内燃機関の運転状態が燃料供給停止状態またはアイドリング運転状態にあるとき、上記印加電圧の値が、上記内燃機関の運転状態に対応する出力電流値に対して予め設定された印加電圧適正範囲を外れている場合に、空燃比センサが異常であると診断するよう構成されていることを特徴とする空燃比センサの制御装置。
【請求項３】
上記請求項１記載の空燃比センサの制御装置において、
上記空燃比センサは、印加電圧を変化させても出力電流値が殆ど変化しない限界電流域を備えた電圧−電流特性を有するものであって、
上記異常診断実行手段は、上記内燃機関の運転状態が燃料供給停止状態にあるときに、上記印加電圧を徐変していき、上記出力電流値が変化し始めた際の印加電圧値が、上記燃料供給停止状態に対応する出力電流値に対して予め設定された電流変化開始電圧値から外れている場合に空燃比センサが異常であると診断するよう構成されていることを特徴とする空燃比センサの制御装置。
【請求項４】
上記請求項１記載の空燃比センサの制御装置において、
上記空燃比センサは、印加電圧を変化させても出力電流値が殆ど変化しない限界電流域を備えた電圧−電流特性を有するものであって、
上記異常診断実行手段は、上記内燃機関の運転状態が燃料供給停止状態にあるときに、上記印加電圧を徐変していき、上記出力電流値が変化した際における印加電圧の単位変化量に対する上記出力電流値の変化量が、所定の異常判定変化量よりも小さい場合に空燃比センサが異常であると診断するよう構成されていることを特徴とする空燃比センサの制御装置。
【請求項５】
上記請求項４記載の空燃比センサの制御装置において、
上記排気ガスの酸素濃度変化に伴う空燃比センサの出力電流値の変化に応じて印加電圧を上記限界電流域の略中央電圧値となるように印加電圧調整を行うようになっており、
上記空燃比センサが異常であると診断された場合、実際の印加電圧の単位変化量に対する出力電流値の変化量に応じて、この異常状態における限界電流域の略中央電圧値となるように空燃比センサへの印加電圧を調整する印加電圧調整手段を備えていることを特徴とする空燃比センサの制御装置。
【請求項６】
上記請求項４記載の空燃比センサの制御装置において、
上記空燃比センサが異常であると診断された場合、印加が不可能となっている電圧域に対応する出力電流値に基づく排気ガスの酸素濃度の検出を制限し、印加が可能となっている電圧域に対応する出力電流値に基づく排気ガスの酸素濃度の検出のみを実行するよう構成されていることを特徴とする空燃比センサの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系等に配設されて排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサの制御装置に係る。特に、本発明は、空燃比センサの異常診断に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一般的な内燃機関では、燃焼室において空気と燃料との混合気が燃焼し、燃焼後の排気ガスが排気通路を通じて外部に排出される。この排気通路には、排気ガスの酸素濃度から混合気の空燃比を検出するための空燃比センサが設けられている。内燃機関においては、この空燃比センサにより検出された空燃比が予め定められた所定空燃比（通常は理論空燃比）となるように混合気中の燃料量（インジェクタからの燃料噴射量）がフィードバック制御される。
【０００３】
上記空燃比センサの一つとして、例えば特許文献１〜特許文献３に開示されているような限界電流式のものが知られている。
【０００４】
図４は、この空燃比センサにおける電圧−電流特性を示しており、図中の実線、一点鎖線、二点鎖線は、それぞれ空燃比がストイキ（理論空燃比）、リッチ、リーンである場合の特性を示している。
【０００５】
この図４に示すように、この種の空燃比センサでは、電圧−電流特性として、印加電圧（以下、単に電圧という場合もある）を変化させても出力電流（以下、電流または出力電流値という場合もある）が殆ど変化せず一定の電流（以下、「限界電流値」という）が維持される領域がある。以下、この領域（電流が一定に維持される電圧の範囲）を「限界電流域」という。図４において、Ｖｓｔは空燃比がストイキである場合の限界電流域であり、Ｖｒｉは空燃比がリッチである場合の限界電流域であり、Ｖｌｅは空燃比がリーンである場合の限界電流域である。
【０００６】
また、電圧がこの限界電流域の電圧よりも高くなると、電流はその電圧の上昇に応じて比例的に上昇していく。逆に、電圧がこの限界電流域の電圧よりも低くなると、電流はその電圧の下降に応じて比例的に下降していく。このため、限界電流式の空燃比センサにおいては、印加電圧を限界電流域の範囲内に調整することにより、センサの出力電流に基づいて空燃比を正確に検出することが可能である。
【０００７】
また、上記限界電流域は概ね酸素濃度が高くなるほど高電圧側にシフトする。このため、空燃比を正確に検出するには、空燃比センサに対する印加電圧を限界電流域上で正しく制御する必要があり、一般には、図中に破線の直線で示す目標印加電圧線を設定しておき、この目標印加電圧線上でその都度（空燃比が変化することに伴って電流値が変化する都度）の電流値に応じて印加電圧を決定するようにしている。具体的には、空燃比センサの出力である電流値毎に限界電流域の中央値としての電圧値（目標印加電圧線上の電圧値）を求めておき、電流値に応じて印加電圧が限界電流域の中央値となるように調整している。これにより、印加電圧が限界電流域から逸脱してしまうことを回避し、これによって酸素濃度の検出精度が高く得られることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１−２１１６３８号公報
【特許文献２】特開平１０−６２３７６号公報
【特許文献３】特開２００２−２４３６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、この種の空燃比センサにあっては、センサ素子に割れが生じたり、電極上の白金が凝集したりした場合に、上記電圧−電流特性が適正に得られなくなって酸素濃度の検出精度が悪化してしまう可能性がある。
【００１０】
このため定期的に空燃比センサの異常診断を実行する必要がある。例えば特許文献１には、空燃比センサの活性時に印加電圧が所定範囲外の値を所定時間以上継続した場合にはセンサ故障であると判定するようにしている。
【００１１】
しかしながら、この特許文献１に開示されている異常診断動作では、十分な信頼性が得られているとは言えない。何故なら、空燃比センサの出力である電流値は、排気ガスの空燃比や印加電圧の状態によって変化するため、異常診断を高精度で行うためには、異常診断時点での排気ガスの空燃比が正確に認識されている必要がある。ところが、特許文献１のものでは、空燃比が不安定な状況で空燃比センサの異常診断を行う可能性があるため、その診断の信頼性が十分に確保されているとは言えない。
【００１２】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、出力電流が、排気ガスの酸素濃度及び印加電圧に応じて変化する空燃比センサの制御装置に対し、空燃比センサの異常診断を高い精度で行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、排気ガスの酸素濃度が予め認識可能な状況となった場合、具体的には、燃料供給停止状態やアイドリング運転状態となった場合に、空燃比センサに対する印加電圧に応じた異常診断を行うようにしている。
【００１４】
−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、通電時における出力電流値が印加電圧及び排気ガスの酸素濃度に応じて変化し、所定電圧を印加した際における上記出力電流値に基づいて排気ガスの酸素濃度を検出する空燃比センサの制御装置を前提とする。この空燃比センサの制御装置に対し、上記内燃機関の運転状態が燃料供給停止状態またはアイドリング運転状態にあるとき、上記印加電圧の値に基づいて空燃比センサの異常診断を実行する異常診断実行手段を備えさせている。
【００１５】
上記異常診断実行手段による空燃比センサの異常診断動作として具体的には以下のものが挙げられる。
【００１６】
先ず、上記内燃機関の運転状態が燃料供給停止状態またはアイドリング運転状態にあるとき、上記印加電圧の値が、上記内燃機関の運転状態に対応する出力電流値に対して予め設定された印加電圧適正範囲を外れている場合に、空燃比センサが異常であると診断するように上記異常診断実行手段を構成としている。
【００１７】
つまり、内燃機関の燃料供給停止時には、排気系には燃料は殆ど流れておらず、空燃比センサの出力電流としては最もリーン（例えば出力電流が最大）となる値となっている。また、内燃機関のアイドリング運転時には、一般的には空燃比は理論空燃比に安定的に維持されており、空燃比センサの出力電流値としては「０」となっている。本解決手段では、このように、空燃比が予め認識され且つ安定している状況で、空燃比センサの異常診断を行うようにしている。そして、この空燃比に応じて略一義的に決まる出力電流値に対して予め設定された印加電圧適正範囲（例えば上述した限界電流域のうちの所定の範囲）から実際の印加電圧の値が外れている場合には空燃比センサが異常であると診断するようにしている。即ち、空燃比センサに異常が生じていない場合には、実際の印加電圧は上記印加電圧適正範囲内に存在するはずであるので、この範囲から外れた印加電圧となっていることを認識することで空燃比センサの異常を正確に診断することができる。
【００１８】
また、他の解決手段として、上記空燃比センサは、印加電圧を変化させても出力電流が殆ど変化しない限界電流域を備えた電圧−電流特性を有するものであり、上記内燃機関の運転状態が燃料供給停止状態にあるときに、上記印加電圧を徐変していき、上記出力電流値が変化し始めた際の印加電圧値が、上記燃料供給停止状態に対応する出力電流値に対して予め設定された電流変化開始電圧値から外れている場合に空燃比センサが異常であると診断するように上記異常診断実行手段を構成としている。
【００１９】
この場合、空燃比センサに異常が生じていなければ、印加電圧を徐々に高くしていく場合には、上記限界電流域の最大電圧（上記電流変化開始電圧値に相当）に達した時点から出力電流値が変化（出力電流値が上昇）していくことになる。また、印加電圧を徐々に低くしていく場合には、上記限界電流域の最小電圧（上記電流変化開始電圧値に相当）に達した時点から出力電流値が変化（出力電流値が下降）していくことになる。これに対し、空燃比センサに異常が生じておれば、出力電流値の変化が開始される印加電圧値は上述したものとは異なることになり、その印加電圧値（出力電流値の変化が開始される印加電圧値）は上記電流変化開始電圧値から外れることになる。これにより、空燃比センサの異常を正確に診断することができる。
【００２０】
更に、他の解決手段として、上記空燃比センサは、印加電圧を変化させても出力電流値が殆ど変化しない限界電流域を備えた電圧−電流特性を有するものであり、上記内燃機関の運転状態が燃料供給停止状態にあるときに、上記印加電圧を徐変していき、上記出力電流値が変化した際における印加電圧の単位変化量に対する上記出力電流値の変化量が、所定の異常判定変化量よりも小さい場合に空燃比センサが異常であると診断するように上記異常診断実行手段を構成としている。
【００２１】
一般に、空燃比センサに劣化などの異常が発生した場合、上記限界電流域を外れた領域（印加電圧の変化に伴って比例的に出力電流値も変化する領域）では、印加電圧の単位変化量に対する出力電流値の変化量が小さくなっている。つまり、出力電流値の変化割合が小さくなっている。本解決手段では、そのことを印加電圧を徐変させながら認識可能とすることで空燃比センサの異常を正確に診断することができる。
【００２２】
上述した如く、印加電圧の単位変化量に対する電流値の変化量が小さくなった場合の対処手法として以下のものが挙げられる。先ず、上記排気ガスの酸素濃度変化に伴う空燃比センサの出力電流値の変化に応じて印加電圧を上記限界電流域の略中央電圧値となるように印加電圧調整を行うようになっているものに対し、上記空燃比センサが異常であると診断された場合、実際の印加電圧の単位変化量に対する出力電流値の変化量に応じて、この異常状態における限界電流域の略中央電圧値となるように空燃比センサへの印加電圧を調整する印加電圧調整手段を備えさせている。
【００２３】
これによれば、空燃比センサに異常が生じていても、それに応じた印加電圧の調整を行うことで、排気ガスの空燃比に応じた出力電流値を得ることができ、空燃比センサを継続して使用することが可能になる。
【００２４】
また、上記空燃比センサが異常であると診断された場合、印加が不可能となっている電圧域に対応する出力電流値に基づく排気ガスの酸素濃度の検出を制限し、印加が可能となっている電圧域に対応する出力電流値に基づく排気ガスの酸素濃度の検出のみを実行するようにしている。
【００２５】
これによっても、使用範囲は制限されるものの空燃比センサを継続して使用することが可能になる。また、排気ガスの酸素濃度が、上記印加が可能となっている電圧域に対応する出力電流値が得られる濃度（例えばストイキよりもリーン側）である場合には、空燃比センサを正常なセンサと同様に使用することが可能である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、出力電流値が印加電圧及び排気ガスの酸素濃度に応じて変化することで排気ガスの酸素濃度が検出可能な空燃比センサに対し、内燃機関の運転状態として、酸素濃度が予め認識可能な運転状態となった場合に、空燃比センサに対する印加電圧に応じた異常診断を行うようにしている。これにより、空燃比センサの異常診断を高い精度で行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態に係るエンジン及びその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】空燃比センサの概略構造を示す断面図である。
【図３】空燃比センサの制御回路を示す回路図である。
【図４】空燃比センサの電圧−電流特性を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る空燃比センサ異常診断の動作手順を示すフローチャート図である。
【図６】フューエルカット時における空燃比センサ異常診断動作を説明するための電圧−電流特性図である。
【図７】アイドリング運転時における空燃比センサ異常診断動作を説明するための電圧−電流特性図である。
【図８】第２実施形態に係る空燃比センサ異常診断動作を説明するための電圧−電流特性図である。
【図９】第３実施形態に係る空燃比センサ異常診断の動作手順及びセンサ異常時の対処動作手順を示すフローチャート図である。
【図１０】第３実施形態に係る空燃比センサ異常診断動作及びセンサ異常時の対処動作を説明するための電圧−電流特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、４気筒ガソリンエンジン（内燃機関）の排気系に配設された空燃比センサに本発明を適用した場合について説明する。
【００２９】
−エンジン−
図１は本発明を適用するエンジン１０１の一例を示す概略構成図である。尚、図１にはエンジン１０１の１気筒の構成のみを示している。
【００３０】
本実施形態に係るエンジン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及び出力軸であるクランクシャフト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の回転へと変換される。
【００３１】
クランクシャフト１１５には、外周面に複数の突起（歯）１１７ａ，１１７ａ，…を有するシグナルロータ１１７が取り付けられている。シグナルロータ１１７の側方近傍にはクランクポジションセンサ（エンジン回転数センサ）１２４が配置されている。クランクポジションセンサ１２４は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１１５が回転する際にシグナルロータ１１７の突起１１７ａに対応するパルス状の信号（出力パルス）を発生する。
【００３２】
エンジン１０１のシリンダブロック１０１ｃには、エンジン水温（冷却水温）を検出する水温センサ１２１が配置されている。エンジン１０１の燃焼室１０１ａには点火プラグ１０３が配置されている。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（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２００によって制御される。
【００３３】
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。吸気通路１１１と燃焼室１０１ａとの間に吸気バルブ１１３が設けられており、この吸気バルブ１１３を開閉駆動することにより、吸気通路１１１と燃焼室１０１ａとが連通または遮断される。また、排気通路１１２と燃焼室１０１ａとの間に排気バルブ１１４が設けられており、この排気バルブ１１４を開閉駆動することにより、排気通路１１２と燃焼室１０１ａとが連通または遮断される。これら吸気バルブ１１３及び排気バルブ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及び排気カムシャフトの各回転によって行われる。
【００３４】
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）、及び、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。
【００３５】
エンジン１０１の排気通路１１２には、排気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比センサ（排気ガスセンサ）１及び三元触媒１０８などが配置されている。空燃比センサ１の詳細については後述する。
【００３６】
そして、吸気通路１１１には燃料噴射用のインジェクタ（燃料噴射弁）１０２が配置されている。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（燃料＋空気）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。以上のエンジン１０１の運転状態はＥＣＵ２００によって制御される。
【００３７】
−ＥＣＵ−
ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ２０１（図３参照）、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭなどを備えている。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マップ等が記憶されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップ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。
【００３８】
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、及び、空燃比センサ１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、及び、スロットルバルブ１０５のスロットルモータ１０６などが接続されている。
【００３９】
そして、ＥＣＵ２００は、上記した各種センサの検出信号に基づいて、燃料噴射量フィードバック制御及び点火プラグ１０３の点火時期制御などを含むエンジン１０１の各種制御を実行する。また、ＥＣＵ２００は、後述する空燃比センサ１の制御及びヒータ２の通電制御を実行する。
【００４０】
−空燃比センサ−
次に、空燃比センサ１の構造について説明する。
【００４１】
本実施形態に係る空燃比センサ１は、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力する積層型の空燃比センサであって、図２に示すように、センサ素子１０、通気性を有する内カバー１６及び外カバー１７などを備えている。また、空燃比センサ１には、センサ素子１０を加熱するためのヒータ２が組み込まれている。
【００４２】
センサ素子１０は、板状の固体電解質層（例えば部分安定化ジルコニア製）１１、この固体電解質層１１の一方の面に形成された大気側電極（例えば白金電極）１２、固体電解質層１１の他方の面に形成された排気側電極（例えば白金電極）１３、及び、拡散抵抗層（例えば多孔質のセラミック）１４などによって構成されている。
【００４３】
センサ素子１０の大気側電極１２は大気ダクト１５内に配置されている。大気ダクト１５内は大気に解放されており、この大気ダクト１５内に流入した大気が大気側電極１２に接触する。
【００４４】
排気側電極１３の表面は拡散抵抗層１４にて覆われており、排気通路１１２を流れる排気ガスの一部が、拡散抵抗層１４によって拡散された状態で排気側電極１３に接触する。尚、排気ガスは、外カバー１７の小孔１７ａ及び内カバー１６の小孔１６ａを通過してセンサ素子１０（排気側電極１３）に達する。
【００４５】
ヒータ２は、車載のバッテリ電源ＶＢからの通電により発熱する線状の発熱体によって構成されており、その発熱体の発熱によってセンサ素子１０の全体を加熱する。
【００４６】
以上の構造の空燃比センサ１において、大気側電極１２と排気側電極１３との間に、後述する検出用電圧ＶＲ（＝［ＶAF＋］−［ＶAF−］）が印加され、この電圧印加によって空燃比センサ１に、排気ガス中の酸素濃度に応じた電流が流れる。
【００４７】
具体的に説明すると、排気ガスの空燃比がリーンである場合、排気ガス中の余剰酸素が排気側電極１３での電極反応により電子を受け取ってイオン化される。その酸素イオンが固体電解質層１１の内部を排気側電極１３→大気側電極１２の向きに移動し、大気側電極１２に到達すると、そこで電子が離脱され酸素に戻って大気ダクト１５に排出される。このような酸素イオンの移動によって、大気側電極１２→排気側電極１３の向きに電流（正電流）が流れる。
【００４８】
一方、排気ガスの空燃比がリッチである場合、上述したリーンの場合とは逆に、大気ダクト１５内の酸素が大気側電極１２での電極反応により電子を受け取ってイオン化される。その酸素イオンが、固体電解質層１１の内部を大気側電極１２→排気側電極１３の向き移動した後、拡散抵抗層１４の内部に存在する未燃成分ＨＣ，ＣＯ，Ｈ2との触媒反応により二酸化炭素ＣＯ2や水Ｈ2Ｏが生成される。このような酸素イオンの移動によって、排気側電極１３→大気側電極１２の向きに電流（負電流）が流れる。
【００４９】
そして、空燃比センサ１に流れる電流（センサ電流Ｉｓ）の値は排気ガスの空燃比に応じて変化するので、センサ電流Ｉｓの値と排気ガス空燃比との関係を実験・計算等によって求めておけば、センサ電流Ｉｓの値を検出することで排気ガスの空燃比を算出することができる。また、センサ電流Ｉｓの増減は、空燃比の増減（リーン・リッチの程度）に対応しており、排気ガスの空燃比がリーン側になるほどセンサ電流Ｉｓは増大し、空燃比がリッチ側になるほどセンサ電流Ｉｓは減少する。
【００５０】
−制御回路−
次に、空燃比センサ１の制御を行う制御回路２０の構成を、図３を参照して説明する。尚、空燃比センサ１の制御回路２０はＥＣＵ２００の内部に組み込まれている。
【００５１】
本実施形態に係る空燃比センサ１の制御回路２０は、オペアンプＯＰ１〜ＯＰ４、シャント抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２〜Ｒ７、基準電圧発生回路２１、パルス印加回路２２、及び、トランジスタ２３などを備えている。
【００５２】
基準電圧発生回路２１は、電源ＶＣとグランドとの間に直列接続された３つの抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３によって構成されており、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２との間で電圧ＶAF＋（３．３Ｖ）が生成され、抵抗Ｒ１２とＲ１３との間で電圧ＶFA−（２．９Ｖ）が生成される。
【００５３】
抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２との間で生成された電圧ＶAF＋は、オペアンプＯＰ３及びパルス印加回路２２を介して、オペアンプＯＰ１のプラス側端子に印加される。また、抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３との間で生成された電圧ＶAF−は、オペアンプＯＰ２のプラス側端子に直接印加される。
【００５４】
オペアンプＯＰ１の出力端子は、シャント抵抗Ｒ１を介して空燃比センサ１のプラス側入力端子（大気側電極１２側の端子）１ａに接続されるとともに、抵抗Ｒ１，Ｒ２を介してオペアンプＰ１のマイナス側端子に接続されている。
【００５５】
オペアンプＯＰ２の出力端子は、抵抗Ｒ３，Ｒ５を介して空燃比センサ１のマイナス側入力端子（排気側電極１３側の端子）１ｂに接続されるとともに、抵抗Ｒ３，Ｒ４を介してオペアンプＯＰ２のマイナス側端子に接続されている。
【００５６】
オペアンプＯＰ３の出力端子とオペアンプＯＰ１のプラス側端子との間にはパルス印加回路２２が設けられている。パルス印加回路２２は、オペアンプＯＰ１のプラス側端子に印加する電圧、つまり、空燃比センサ１のプラス側入力端子１ａ（大気側電極１２）に印加する電圧ＶAF＋（３．３Ｖ）を、所定の変化幅ΔＶAF（例えばΔＶAF＝０．２Ｖ）でプラス側とマイナス側に所定周期で変化させる回路である。これにより、空燃比センサ１に対する印加電圧が調整可能となっている。尚、空燃比センサ１に対する印加電圧を可変とする構成としては周知の構成として種々のものが適用可能である。
【００５７】
ヒータ２の一端はバッテリ電源ＶＢに接続されている。ヒータ２の他端にはトランジスタ２３が接続されている。トランジスタ２３のベースはＣＰＵ２０１に接続されており、そのＣＰＵ２０１からのヒータ制御信号に応じてトランジスタ２３がＯＮ／ＯＦＦすることによってヒータ２の通電が制御される。
【００５８】
以上の回路構成において、オペアンプＯＰ１と空燃比センサ１との間に接続されたシャント抵抗Ｒ１には、空燃比センサ１に流れる電流（センサ電流Ｉｓ）と同じ電流が流れるので、そのシャント抵抗Ｒ１の両端電位差（Ｖ１−Ｖ２）は、センサ電流Ｉｓに比例した値となる。従って、シャント抵抗Ｒ１の両端電位差（Ｖ１−Ｖ２）を算出することで、空燃比センサ１のセンサ電流Ｉｓを検出できる。
【００５９】
そこで、本実施形態では、シャント抵抗Ｒ１の空燃比センサ１側の電圧Ｖ２をオペアンプＯＰ４のマイナス側端子に抵抗Ｒ７を介して導き、シャント抵抗Ｒ１の空燃比センサ１側とは反対側の電圧Ｖ１をオペアンプＯＰ４のプラス側端子に抵抗Ｒ８を介して導いて、それら電圧の差（Ｖ１−Ｖ２）を演算・増幅している。
【００６０】
オペアンプＯＰ４の出力信号Ｖ３は、センサ電流検出用のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２４によってデジタル変換された後にＣＰＵ２０１に入力される。ＣＰＵ２０１では、オペアンプＯＰ４の出力信号Ｖ３（デジタル変換後）からセンサ電流Ｉｓを算出し、そのセンサ電流Ｉｓに基づいて排気ガスの空燃比を算出する。
【００６１】
また、ＣＰＵ２０１には、シャント抵抗Ｒ１の両端の電圧Ｖ１，電圧Ｖ２が、それぞれインピーダンス検出用のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２５，２６を介して入力される。ＣＰＵ２０１では、それら入力電圧Ｖ１，Ｖ２、及び、空燃比センサ１のプラス側入力端子１ａ（大気側電極１２）に印加する電圧ＶAF＋の変化幅ΔＶAFに基づいて空燃比センサ１の素子インピーダンス（交流インピーダンス）を算出する。
【００６２】
そして、ＥＣＵ２００は、上記の処理で算出した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１０２から吸気通路１１１に噴射する燃料噴射量をフィードバック制御する。
【００６３】
また、ＥＣＵ２００は、上記の処理で算出した空燃比センサ１の素子インピーダンスに基づいてセンサ素子１０の温度を求め、その実際の素子温度が目標値７５０℃（センサ素子の活性化温度）に一致するように、トランジスタ２３へのヒータ制御信号のデューティ比を算出してヒータ２の通電制御を行う。
【００６４】
以上の空燃比センサ１及び制御回路２０を含むＥＣＵ２００によってセンサ装置が構成されている。
【００６５】
−空燃比センサ１の特性−
次に、上記空燃比センサ１の電圧−電流特性について説明する。
【００６６】
図４は、空燃比センサ１に対する印加電圧とセンサ出力である電流値との関係を示すグラフであり、図中の実線、一点鎖線、二点鎖線はそれぞれエンジン１０１の空燃比がストイキ（理論空燃比）、リッチ、リーンである場合の特性を示している。
【００６７】
この図４に示すように、空燃比がストイキ、リッチ及びリーンのいずれの状態であっても、空燃比センサ１の電圧−電流特性としては、印加電圧を変化させても電流値が殆ど変化せず一定の限界電流値となる限界電流域が存在する。そして、印加電圧が限界電流域の最大電圧（以下「上限電圧」という）よりも高くなると、電流はその印加電圧の上昇に応じて比例的に上昇していく。逆に、印加電圧が限界電流域の最小電圧（以下「下限電圧」という）よりも低くなると、電流はその印加電圧の下降に応じて比例的に下降していく。例えば、空燃比がストイキの状態にある場合には、上記限界電流域は「０．１Ｖ」〜「０．９Ｖ」であり、限界電流値の大きさは、略「０ｍＡ」である。この場合、上記上限電圧は「０．９Ｖ」に相当し、下限電圧は「０．１Ｖ」に相当する。
【００６８】
また、上記限界電流域は概ね酸素濃度が高くなるほど高電圧側にシフトする。このため、空燃比を正確に検出するには、空燃比センサ１に対する印加電圧を限界電流域上で正しく制御する必要があり、図中に破線の直線で示す目標印加電圧線を設定しておき、この目標印加電圧線上でその都度の電流値に応じて印加電圧を決定するようにしている。具体的には、空燃比センサ１の出力である電流値毎に限界電流域の中央値としての電圧値を求めておき、この電流値に応じて印加電圧が限界電流域の中央値となるように調整している。これにより、印加電圧が限界電流域から逸脱してしまうことを回避し、電流値に応じた酸素濃度の検出が高い精度で得られるようにしている。
【００６９】
−空燃比センサの異常診断−
次に、本実施形態の特徴とする動作である空燃比センサ１の異常診断についての複数の実施形態を説明する。
【００７０】
（第１実施形態）
先ず、第１実施形態について説明する。本実施形態は、以下の２つの異常診断が行われる。
（１）上記印加電圧が所定範囲外にある場合には空燃比センサ１に異常が発生していると判定する。
（２）エンジン１０１の燃料噴射停止時（本発明でいう燃料供給停止時：以下、フューエルカット時という）またはアイドリング運転時において、上記印加電圧が所定範囲外にある場合には空燃比センサ１に異常が発生していると判定する。
【００７１】
以下、図５のフローチャート、図６及び図７の電圧−電流特性図を用いて本実施形態の異常診断について具体的に説明する。この図５に示すルーチンは、所定時間毎、または、クランクシャフト１１５の所定角度回転毎に実行される。
【００７２】
先ず、ステップＳＴ１において、空燃比センサ１に対する印加電圧が所定範囲内であるか否かを判定する。この判定は、フューエルカット時やアイドリング運転時を問わず、上記所定時間毎、または、クランクシャフト１１５の所定角度回転毎に行われる。
【００７３】
そして、印加電圧が所定範囲外となっておりステップＳＴ１でＮＯ判定された場合にはステップＳＴ７に移って空燃比センサ１に異常が発生していると判定する。
【００７４】
ここでいう所定範囲とは、上記限界電流域の内の所定の範囲内であって、本実施形態では、この限界電流域の全体に対して、その中央部分の６０％領域（限界電流域での電圧値の範囲に対して６０％の範囲）に設定されている。つまり、上述したような電圧値を目標電圧値に調整する制御（印加電圧が限界電流域の中央値である目標印加電圧線上の値となるような制御）を行っているにも拘わらず、その電圧値が限界電流域の中央値（限界電流域の中央の電圧値）に対して正側または負側に３０％以上ずれが生じている場合に空燃比センサ１に異常が生じていると判定（ステップＳＴ７）するようにしている。
【００７５】
一方、印加電圧が所定範囲内となっておりステップＳＴ１でＹＥＳ判定された場合にはステップＳＴ２に移って、現在のエンジン１０１の運転状態はフューエルカット（Ｆ／Ｃ）中であるか否かを判定する。例えば、エンジン回転数が予め定められた所定値（フューエルカット回転数）以上でアクセルオフという条件（フューエルカット条件）が成立したことでフューエルカット中である場合には、このステップＳＴ２でＹＥＳ判定されてステップＳＴ３に移る。
【００７６】
一方、現在のエンジン１０１の運転状態がフューエルカット中でない場合には、ステップＳＴ２でＮＯ判定され、本ルーチンを一旦終了する。
【００７７】
ステップＳＴ３では、空燃比センサ１に対する印加電圧が所定範囲内であるか否かを判定する。つまり、フューエルカット中であって、排気通路１１２内の大部分が空気であり燃料が殆ど存在していない状況において、上記印加電圧が所定範囲内であるか否かを判定する（異常診断実行手段による空燃比センサ１の異常診断動作）。
【００７８】
ここでいう所定範囲とは、排気通路１１２に燃料が存在していない場合（空燃比が最大リーンである場合）、つまり、空燃比センサ１の出力電流値が最も高くなる場合における上記限界電流域（図４における範囲Ｖｌｅ）の内の所定の範囲内であって、本実施形態では、この限界電流域の全体に対して、その中央部分の約３０％領域（限界電流域での電圧値の範囲に対して約３０％の範囲：本発明でいう印加電圧適正範囲に相当）に設定されている。
【００７９】
つまり、上述したような電圧値を目標電圧値に調整する制御を行っているにも拘わらず、その電圧値が限界電流域の中央値（限界電流域の中央の電圧値）に対して正側または負側に１５％以上ずれが生じている場合に空燃比センサ１に異常が生じていると判定（ステップＳＴ７）するようにしている。上記数値は、これに限定されるものではなく、空燃比センサ１の特性などに応じて適切に設定される。
【００８０】
図６は、このフューエルカット中において空燃比センサ１に異常が生じていない場合の電圧−電流特性を示している。上述した如く、限界電流域の中央の電圧値（上記目標印加電圧線上の電圧値）に対して正側及び負側に１５％ずれた位置に異常判定ラインＬ１，Ｌ２を設定しておき、印加電圧値が、この異常判定ラインＬ１，Ｌ２を超えた値となっている場合には空燃比センサ１に異常が生じていると判定するようにしている。
【００８１】
一方、印加電圧が所定範囲内となっておりステップＳＴ３でＹＥＳ判定された場合にはステップＳＴ４に移って、現在のエンジン１０１の運転状態はアイドリング運転中であるか否かを判定する。一般に、アイドリング運転中には、エンジン１０１は略無負荷状態であって空燃比としては理論空燃比（ストイキ）に維持されている。このアイドリング運転中であるか否かの判定は、エンジン回転数やアクセル操作量に基づいて行われ、例えば、エンジン回転数が所定のアイドリング回転数であり且つアクセル操作量が「０」である場合には、ステップＳＴ４でＹＥＳ判定されてステップＳＴ５に移る。
【００８２】
一方、現在のエンジン１０１の運転状態がアイドリング運転中でない場合には、ステップＳＴ４でＮＯ判定され、本ルーチンを一旦終了する。
【００８３】
ステップＳＴ５では、空燃比センサ１に対する印加電圧が所定範囲内であるか否かを判定する。つまり、アイドリング運転中であって、排気通路１１２内の空燃比（排気空燃比）が理論空燃比である状況において上記印加電圧が所定範囲内であるか否かを判定する（異常診断実行手段による空燃比センサ１の異常診断動作）。
【００８４】
ここでいう所定範囲とは、排気通路１１２内が理論空燃比（ストイキ）である場合、つまり、空燃比センサ１の出力電流値が上記限界電流域において「０」となる場合における上記限界電流域の内の所定の範囲内であって、本実施形態では、この限界電流域の全体に対して、その中央部分の約５０％領域（限界電流域での電圧値の範囲に対して約５０％の範囲：本発明でいう印加電圧適正範囲に相当）に設定されている。
【００８５】
つまり、上述したような電圧値を目標電圧値に調整する制御を行っているにも拘わらず、その電圧値が限界電流域の中央値（限界電流域の中央の電圧値）に対して正側または負側に２５％以上ずれが生じている場合に空燃比センサ１に異常が生じていると判定（ステップＳＴ７）するようにしている。上記数値は、これに限定されるものではなく、空燃比センサ１の特性などに応じて適切に設定される。
【００８６】
図７は、このアイドリング運転中において空燃比センサ１に異常が生じていない場合の電圧−電流特性を示している。上述した如く、限界電流域の中央の電圧値（上記目標印加電圧線上の電圧値）に対して正側及び負側に２５％ずれた位置に異常判定ラインＬ３，Ｌ４を設定しておき、印加電圧値が、この異常判定ラインＬ３，Ｌ４を超えた値となっている場合には空燃比センサ１に異常が生じていると判定するようにしている。
【００８７】
また、空燃比センサ１に対する印加電圧が所定範囲内にあり、ステップＳＴ５でＹＥＳ判定された場合にはステップＳＴ６に移り、空燃比センサ１に異常は生じていないとして、そのまま本ルーチンを終了する。
【００８８】
一方、上記ステップＳＴ１、ステップＳＴ３またはステップＳＴ５でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ７に移り、空燃比センサ１に異常が生じていると判定し、例えば、車室内のメータパネル上のＭＩＬ（警告灯）を点灯させて運転者に警告を促すと共に、上記ＥＣＵ２００に備えられたダイアグノーシスに異常情報が書き込まれることになる。
【００８９】
以上説明したように、本実施形態によれば、空燃比が予め認識され且つ安定した状況で、空燃比センサ１の異常診断が行われる。そして、この空燃比に応じた電流値に対して予め設定された印加電圧適正範囲（上述した如く、フューエルカット中である場合には限界電流域の全体に対して約３０％の範囲、アイドリング運転中である場合には限界電流域の全体に対して約５０％の範囲）から実際の印加電圧の値が外れている場合には空燃比センサ１が異常であると診断するようにしている。これにより空燃比センサの異常を正確に診断することができる。
【００９０】
尚、上述した実施形態では、フューエルカット状態としては、エンジン１０１の稼働状態で燃料噴射を停止する場合について説明したが、エンジン停止を伴うフューエルカット状態においても上記と同様の異常診断動作を行うことが可能である。例えば、アイドリングストップ制御を行う自動車やハイブリッド自動車においてエンジンが停止された際に空燃比センサ１の異常診断動作を行うことが挙げられる。
【００９１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態は、エンジン１０１のフューエルカット時に上記印加電圧を徐変していき、それに伴って電流値が変化した際の印加電圧値を検出し、その検出された印加電圧値に基づいて空燃比センサ１の異常診断を行うようにしている。以下、具体的に説明する。
【００９２】
図８の実線は、エンジン１０１のフューエルカット時（空燃比が最大リーンであるとき）において、空燃比センサ１に異常が生じていない場合における電圧−電流特性を示している。これに対し、破線は、同じくフューエルカット時において、空燃比センサ１に異常が生じている場合における電圧−電流特性の一例を示している。このように、空燃比センサ１に異常が生じている場合には、上記限界電流域が高電圧側に移行することになる。この移行量（電圧−電流特性のずれ量）は空燃比センサ１の劣化度合いが進むほど大きくなっていく。
【００９３】
このため、エンジン１０１のフューエルカット時に上記印加電圧を徐変していき、それに伴って電流値の変化が開始される印加電圧値を検出し、その電圧値が正常値とは異なっている場合には、空燃比センサ１に異常が生じていると判定するようにしている。
【００９４】
つまり、印加電圧を徐々に高くしていく徐変動作を行い、上記限界電流域の上限電圧（本発明でいう電流変化開始電圧値に相当）に達した時点から電流値が変化（電流値が上昇）していく場合に、その上限電圧に応じて空燃比センサ１に異常が生じているか否かを判定する。
【００９５】
空燃比センサ１に異常が生じていない場合には、印加電圧が、図８における印加電圧Ｖａを超えた時点から電圧値が上昇していくことになる。これに対し、空燃比センサ１に異常が生じておれば、電流値の変化が開始される印加電圧値は上述したものとは異なることになる。つまり、印加電圧を図中のＶａまで上昇させても電流値は変化せず、例えば印加電圧が図８における印加電圧Ｖｂを超えた時点から電流値が上昇していくことになる。
【００９６】
このように、本実施形態では、上記印加電圧を徐変していき、それに伴って電流値が変化した際の印加電圧値を検出することで空燃比センサ１の異常診断を行うようにしている。これにより、空燃比センサ１の異常を正確に診断することができる。
【００９７】
尚、本実施形態では、印加電圧の徐変動作として印加電圧を徐々に高くしていく場合について説明したが、印加電圧を徐々に低くしていく徐変動作を行ってもよい。この場合にも、空燃比センサ１に異常が生じている場合には、電流値の変化が開始される印加電圧値としては、空燃比センサ１に異常が生じていない場合に比べて高い値として得られることになる（図８における印加電圧Ｖａ’，Ｖｂ’を参照）。
【００９８】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態は、エンジン１０１のフューエルカット時に上記印加電圧を徐変していき、上記電流値が変化した際における印加電圧の単位変化量に対する上記電流値の変化量が、所定の異常判定変化量よりも小さい場合に空燃比センサが異常であると診断するようにしている。つまり、上記限界電流域を外れた領域での電流値の変化の傾きが、適正な傾きよりも小さい場合に空燃比センサが異常であると診断するようにしている。
【００９９】
以下、図９のフローチャート、図１０の電圧−電流特性図を用いて本実施形態の異常診断について具体的に説明する。尚、図１０の実線は、空燃比センサ１に異常が生じていない場合の各空燃比における電圧−電流特性を示している。これに対し、破線は、空燃比センサ１に異常が生じている場合の各空燃比における電圧−電流特性の一例を示している。
【０１００】
図９に示すルーチンは、所定時間毎、または、クランクシャフト１１５の所定角度回転毎に実行される。
【０１０１】
先ず、ステップＳＴ１１において、現在のエンジン１０１の運転状態はフューエルカット（Ｆ／Ｃ）中またはエンジン停止中であるか否かを判定する。例えば、エンジン回転数が予め定められた所定値（フューエルカット回転数）以上でアクセルオフという条件（フューエルカット条件）が成立したことでフューエルカット中である場合や、エンジン１０１の稼働が停止されている場合には、このステップＳＴ１１でＹＥＳ判定されてステップＳＴ１２に移る。
【０１０２】
一方、現在のエンジン１０１の運転状態がフューエルカット中でなく且つエンジン停止中でもない場合には、ステップＳＴ１１でＮＯ判定され、本ルーチンを一旦終了する。
【０１０３】
ステップＳＴ１２では、現在の印加電圧から徐々に印加電圧を増大させていく印加電圧徐変動作を開始する。
【０１０４】
その後、ステップＳＴ１３に移り、上記印加電圧徐変動作に伴って電流値が変化していった場合の変化初期時の値（変化開始時電流値：図１０におけるＩａ）となった場合の印加電圧と、この変化開始時電流値から所定量だけ高い電流値（図１０におけるＩｂ）となった場合の印加電圧とをモニタする。この際、空燃比センサ１に異常が生じていない場合には、電流値Ｉａに対応する印加電圧は図中のＶａとなり、電流値Ｉｂに対応する印加電圧は図中のＶｂとなる。これに対し、空燃比センサ１に異常が生じている場合には、電流値Ｉａに対応する印加電圧は図中のＶａ’となり、電流値Ｉｂに対応する印加電圧は図中のＶｂ’となる。つまり、空燃比センサ１に異常が生じている場合には、両方印加電圧の差が大きくなる。
【０１０５】
更に、ステップＳＴ１４において、上記各値から、印加電圧の単位変化量に対する上記電流値の変化量（電流値の変化割合（電流変化の傾き）：Ｒ）を以下の式（１）によって算出する。
【０１０６】
Ｒ＝（Ｉｂ−Ｉａ）／（Ｖｂ−Ｖａ）        …（１）
ここで、上記式（１）におけるＶａ，Ｖｂの具体的な値としては、空燃比センサ１に異常が生じていない場合には、図１０におけるＶａ，Ｖｂが代入されることになる。一方、空燃比センサ１に異常が生じている場合には、図１０におけるＶａ’，Ｖｂ’が代入されることになる。
【０１０７】
その後、ステップＳＴ１５に移り、上記電流値の変化割合Ｒが、予め設定された判定閾値Ｋａよりも小さいか否かを判定する。この判定閾値Ｋａとしては、後述するように、空燃比センサ１の劣化度合いが比較的小さく、例えばリーン側の空燃比検出に関しては空燃比センサ１の継続使用が可能な程度の劣化であるか否かを判定する値として設定されている。
【０１０８】
そして、この電流値の変化割合Ｒが判定閾値Ｋａ以上であり、正常の範囲内である場合には、このステップＳＴ１５でＮＯ判定され、ステップＳＴ１６に移り、空燃比センサ１に異常は生じていないとして、そのまま本ルーチンを終了する。
【０１０９】
一方、上記電流値の変化割合Ｒが判定閾値Ｋａ未満であり、ステップＳＴ１５でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ１７に移る。このステップＳＴ１７では、上記電流値の変化割合Ｒが、予め設定された判定閾値Ｋｂよりも小さいか否かを判定する。この判定閾値Ｋｂは、上記判定閾値Ｋａよりも小さな値であり、上記変化割合Ｒが判定閾値Ｋｂよりも小さい場合には、空燃比センサ１の劣化度合いが非常に大きく、使用できない程の劣化量であるとして判定される値に設定されている。つまり、この判定閾値Ｋｂが本発明でいう異常判定変化量に相当する値として設定されている。
【０１１０】
上記変化割合Ｒが判定閾値Ｋｂよりも小さい場合にはステップＳＴ１７でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１８に移って、空燃比センサ１が使用不可能な状態にあると判定し、例えば、車室内のメータパネル上のＭＩＬ（警告灯）が点灯し、運転者に警告を促すと共に、上記ＥＣＵ２００に備えられたダイアグノーシスに異常情報が書き込まれることになる。
【０１１１】
一方、上記変化割合Ｒが判定閾値Ｋｂよりも大きい場合、つまり、上記変化割合Ｒが上記判定閾値Ｋａよりも小さく且つ判定閾値Ｋｂ以上である場合には、ステップＳＴ１７でＮＯ判定され、ステップＳＴ１９に移る。
【０１１２】
このステップＳＴ１９では、空燃比センサ１に異常は生じているものの、その異常による悪影響は空燃比がリッチにある場合の一部の領域に限られるとして、この空燃比がリッチにある場合の使用のみを制限し、空燃比がストイキやリーンにある場合には、空燃比センサ１を継続的に使用する。以下、具体的に説明する。
【０１１３】
上記ステップＳＴ１９の場合、上述した如く、上記変化割合Ｒは正常の場合よりも小さくなっているために、この電圧−電流特性の変化に対応するべく上記目標印加電圧線を変更する。つまり、図１０に一点鎖線で示す正常時の目標印加電圧線を、二点鎖線で示す異常時の目標印加電圧線に変更するように、その目標印加電圧線の傾斜角度を小さくして、現時点での空燃比センサ１の限界電流域の中央の電圧値を目標電圧値とするように目標印加電圧線の変更を行う（印加電圧調整手段による印加電圧の調整動作）。
【０１１４】
このため、空燃比センサ１が正常であった場合には、出力電流値が図１０中のＩｃとなるまで空燃比センサ１を使用することが可能であったが、空燃比センサ１が劣化した場合には、出力電流値が図１０中のＩｄとなるまでしか空燃比センサ１を使用することができなくなる。このため、この出力電流値Ｉｄ以下の出力電流値に対応する空燃比の検出については制限し、それ以上の出力電流値に対応する空燃比の検出についてのみ継続して行うようにする。
【０１１５】
これにより、空燃比センサ１の継続使用が可能になる。また、排気ガスの酸素濃度がリーン側である場合やリッチ側であっても出力電流値Ｉｄ以上の出力電流値に対応する空燃比の検出については、この空燃比センサ１を正常なセンサと同様に使用することが可能となる。
【０１１６】
−他の実施形態−
上記各実施形態では、４気筒ガソリンエンジンの排気系に配設された空燃比センサ１に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限られることなく、例えば筒６気筒ガソリンエンジンなど、他の任意の気筒数の多気筒ガソリンエンジンの排気系に配設される空燃比センサに対して適用が可能である。また、本発明はＶ型多気筒ガソリンエンジンや縦置き式多気筒ガソリンエンジンに搭載される空燃比センサにも適用できる。
【０１１７】
また、ポート噴射型ガソリンエンジンに限られることなく、筒内直噴型ガソリンエンジン搭載される空燃比センサにも適用可能である。さらに、ガソリンエンジンに限られることなく、ディーゼルエンジンに搭載される空燃比センサにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、自動車用エンジンの排気系に備えられる限界電流式の空燃比センサの異常診断に適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１１９】
１          空燃比センサ
１０１      エンジン（内燃機関）
１０２      インジェクタ
１１２      排気通路
【図１】
2010174790.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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