(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられた触媒コンバータの上流側及び下流側にそれぞれ設けられ、前記排気系を通過する排気ガス中の酸素濃度を検出する第１及び第２の酸素濃度センサと、前記第２の酸素濃度センサの出力が変化したときに、前記第１の酸素濃度センサの出力が変化しない場合は前記第１の酸素濃度センサが異常であると判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする内燃機関の酸素濃度センサの異常検出装置。
【請求項２】
前記異常判定手段は、前記第２の酸素濃度センサの出力が前記内燃機関に供給する混合気の空燃比がリッチ側であることを示しているときに、前記第１の酸素濃度センサの出力が前記空燃比がリーン側であることを示している状態が所定期間継続した場合は前記第１の酸素濃度センサが異常であると判定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の酸素濃度センサの異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気系の触媒コンバータの上流側に設けられる酸素濃度センサの異常を検出する異常検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の排気系の触媒コンバータの上流側に設けられ、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサの異常を検出する手法として、エンジンに供給する燃料量を増量したにも拘わらず酸素濃度センサの出力レベルが所定値以下即ちリーン側に停滞している場合に、その酸素濃度センサは異常であるとする異常検出装置が提案されている（実公昭６２−２８６７５号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の手法によれば、酸素濃度センサの異常検出は、エンジンへ供給する燃料量を増量した時でなければ行われない。その一方で、燃費等の観点から、エンジンへ供給する燃料量の増量の回数はできるだけ少なく抑えることが要求される。従って、供給燃料量の増量が特に必要とされない場合には酸素濃度センサの異常検知処理を行うことができず、異常検出頻度が非常に少なくなる。
【０００４】
また、特にガスエンジンの場合は燃料成分のばらつきによる空燃比のばらつきが大きく、供給燃料量を増量する制御を行った場合であっても、エンジンに供給する混合気の空燃比を確実にリッチ化することができなかった場合には、酸素濃度センサの異常を誤検知してしまうおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、燃料増量時に限定されることなく、触媒コンバータの上流側に設けられた酸素濃度センサの異常を検出することができる、内燃機関の酸素濃度センサの異常検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の内燃機関の酸素濃度センサの異常検出装置は、内燃機関の排気系に設けられた触媒コンバータの上流側及び下流側にそれぞれ設けられ、前記排気系を通過する排気ガス中の酸素濃度を検出する第１及び第２の酸素濃度センサと、前記第２の酸素濃度センサの出力が変化したときに、前記第１の酸素濃度センサの出力が変化しない場合は前記第１の酸素濃度センサが異常であると判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、第２の酸素濃度センサの出力が変化したときに、第１の酸素濃度センサの出力が変化しない場合は第１の酸素濃度センサが異常であると判定される。このように下流側に設けられる第２の酸素濃度センサの出力変化に応じて上流側に設けられる第１の酸素濃度センサの異常を検出するので、異常検出を燃料増量時に限定されることなく、高い頻度で上流側に設けられる酸素濃度センサの異常を検出することが可能であり、また、誤検知の可能性を大幅に減少させることができる。
【０００８】
請求項２の内燃機関の酸素濃度センサの異常検出装置は、上記請求項１の異常検出装置における異常判定手段は、前記第２の酸素濃度センサの出力が前記内燃機関に供給する混合気の空燃比がリッチ側であることを示しているときに、前記第１の酸素濃度センサの出力が前記空燃比がリーン側であることを示している状態が所定期間継続した場合は前記第１の酸素濃度センサが異常であると判定することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、第２の酸素濃度センサの出力が内燃機関に供給される混合気の空燃比がリッチ側であることを示しているときに、第１の酸素濃度センサの出力が空燃比がリーン側であることを示している状態が所定期間継続した場合は第１の酸素濃度センサが異常であると判定されるので、上記と同様の効果に加えて、エンジンに供給する混合気の空燃比を確実にリッチ化することができなかった場合の、上流側に設けられる第１の酸素濃度センサの異常の誤検知を防止することができる。
【００１０】
ここで、請求項２に記載した「所定期間」とは、触媒コンバータの上流側に設けられる第１の酸素濃度センサの異常を判定するために予め定められる期間であって、具体的には、所定期間ＴＭＦＳＯ１Ｓとして設定されている期間である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の一形態に係る酸素濃度センサの異常検出装置を組み込んだ内燃機関（以下、「エンジン」という）の全体構成を示す図である。同図において、例えば４気筒のエンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００１３】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各燃料噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
【００１４】
一方、スロットル弁の直ぐ下流には管７を介して吸気管内負圧（ＰＢＧ）センサ８が設けられており、このＰＢＧセンサ８により検出された負圧ＰＢＧ（ゲージ圧）は電気信号に変換され、前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ）センサ９が取り付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１５】
エンジン１の本体にはサーミスタ等からなるエンジン水温（ＴＷ）センサ１０が装着され、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１６】
エンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲には、エンジン回転数（ＮＥ）センサ１１及び気筒判別（ＣＬＹ）センサ１２が取り付けられている。エンジン回転数センサ１１はエンジン１の各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角度１８０°毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力し、気筒判別センサ１２は、特定の気筒の所定のクランク角度位置で信号パルスを出力するものであり、これらの各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。
【００１７】
エンジン１の排気管１３には、三元触媒（触媒コンバータ）１４が配置されており、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化を行う。
【００１８】
三元触媒１４の上流側及び下流側には、それぞれ、第１及び第２の酸素濃度センサとしての酸素濃度センサ１６、１７（以下「上流側Ｏ２センサ１６」、「下流側Ｏ２センサ１７」という）が装着されており、上流側Ｏ２センサ１６及び下流側Ｏ２センサ１７はそれぞれ排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出値に応じて、エンジン１へ供給される混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチ側であるかリーン側であるかを示す電気信号を出力し、ＥＣＵ５に供給する。具体的には、上流側Ｏ２センサ１６及び下流側Ｏ２センサ１７は、それぞれ、混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチ側である場合は基準値より大きい出力レベルの（リッチ側の）信号を出力し、混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側である場合は基準値より小さい出力レベルの（リーン側の）信号を出力する。
【００１９】
ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム、該演算プログラムで使用されるテーブルやマップ及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成される。
【００２０】
ＣＰＵ５ｂは、上述した各種エンジンパラメータ信号に基づいて、上流側Ｏ２センサ１６及び下流側Ｏ２センサ１７により検出された排気ガス中の酸素濃度に応じた空燃比フィードバック制御を行う空燃比フィードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域等の種々のエンジン運転状態を判別するとともに、該判別したエンジン運転状態に応じて、次式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期して燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算する。
【００２１】
ＴＯＵＴ＝ＴＩ×ＫＯ２×Ｋ１＋Ｋ２  ……（１）
ここで、ＴＩは基本燃料量、具体的にはエンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡとに応じて決定される基本燃料噴射時間であり、このＴＩ値を決定するためのＴＩマップが記憶手段５ｃに記憶されている。ＫＯ２は、上流側Ｏ２センサ１６の出力電圧ＰＶＯ２及び下流側Ｏ２センサ１７の出力電圧ＳＶＯ２に基づいて算出される空燃比補正係数であり、空燃比フィードバック制御中は上流側Ｏ２センサ１６によって検出された空燃比が目標空燃比に一致するように設定され、オープンループ制御中はエンジン運転状態に応じた所定値に設定される。
【００２２】
ＣＰＵ５ｂは、上述したように算出した結果に基づいて、燃料噴射弁６を駆動する信号を、出力回路５ｄを介して出力する。
【００２３】
次に、上流側Ｏ２センサ１６の異常を検出する異常検出手順について、図２及び図３を参照して説明する。なお、図２及び図３に示す異常検出手順は、異常判定手段としてのＥＣＵ５によって実行される。
【００２４】
図２は、上流側Ｏ２センサ１６の異常を検出する異常検出手順を示すフローチャートである。
【００２５】
まず、ステップＳ１０１では、エンジン１が本手順による異常検出を実行可能な状態であるか否かを判定するための、異常検出条件判定処理を行う。
【００２６】
図３はステップＳ１０１において実行される異常検出条件判定処理手順を示すフローチャートである。
【００２７】
ステップＳ２０１では、上流側Ｏ２センサ１６の異常判定がすでに行われたことを「１」で示す異常検出実行フラグＦＦＳＤＯ１が「１」であるか否かを判別する。
【００２８】
フラグＦＦＳＤＯ１が「１」ではなく、上流側Ｏ２センサ１６の異常がまだ検出されていない場合は、エンジン１がアイドリング中であることを「１」で示すフラグＦＩＤＬＥが「０」であるか否か（ステップＳ２０２）、下流側Ｏ２センサ１７が活性化されていることを「１」で示すフラグＦｎＳＯ２が「１」であるか否か（ステップＳ２０３）、エンジン回転数ＮＥが第１の所定回転数ＮＯ２ＳＨＴＬ（例えば１５００ｒｐｍ）と第１の所定回転数ＮＯ２ＳＨＴＬより高い第２の所定回転数ＮＯ２ＳＨＴＨ（例えば５０００ｒｐｍ）との間にあるか否か（ステップＳ２０４）、吸気管内負圧ＰＢＧ（ゲージ圧）がヒステリシスを持って設定されている高負荷判別用閾値ＰＢＯ２ＳＨＴＬ（例えば３００ｍｍＨｇ）より小さいか否か（ステップＳ２０５）、及び空燃比のリーン化制御中ではないか否か（ステップＳ２０６）を判別する。
【００２９】
ステップＳ２０１の答が肯定（ＹＥＳ）である場合、又はステップＳ２０２〜Ｓ２０６のいずれかの答が否定（ＮＯ）である場合は、異常検出条件が満たされていることを「１」で示すフラグＦＳＶＬを「０」に設定し（ステップＳ２０８）、更に、異常検出手順を実行可能であることを「１」で示す異常検出実行可能フラグＦＰＯ２ＳＨＴＭを”０”にして（ステップＳ２０９）、本手順を終了する。
【００３０】
ステップＳ２０１が否定（ＮＯ）であって且つステップＳ２０２〜ステップＳ２０６の答が全て肯定（ＹＥＳ）である場合は、下流側Ｏ２センサ１７の出力電圧ＳＶＯ２が基準値ＦＳＯ１ＳＶ（例えば０．５Ｖ）より大きいか否か、即ち下流側０２センサ１７の出力レベルがリッチ側であるか否かを判別する（ステップＳ２１０）。
【００３１】
ステップＳ２１０の判別で、下流側Ｏ２センサ１７の出力電圧ＳＶＯ２が基準値ＦＳＯ１ＳＶより大きい場合は、カウントダウンタイマｔｍＳＶＬを所定時間ＴＭＳＶＬ（例えば５ｓｅｃ）に設定し、異常検知条件が満たされていることを「１」で示すフラグＦＳＶＬを「１」に設定し（ステップＳ２１２）、更に、異常検出実行可能フラグＦＰＯ２ＳＨＴＭを「１」に設定して（ステップＳ２１３）、本手順を終了する。
【００３２】
ここで、カウントダウンタイマｔｍＳＶＬは、例えば三元触媒１４の劣化等により、上流側Ｏ２センサ１６の異常検出が不可能となることを回避するためのタイマである。すなわち、下流側Ｏ２センサ１７の挙動は上流側Ｏ２センサ１６及び下流側Ｏ２センサ１７の間に配置される三元触媒１４に依存し、三元触媒１４が正常である場合は下流側Ｏ２センサ１７の反転周期は比較的長い（図４）が、三元触媒１４が劣化してその酸素吸着能力が低下すると下流側Ｏ２センサ１７の反転周期が短くなる（図５）ため、異常を判定する前に異常検出条件が不成立となり異常検出を行うことが出来なくなる。本実施の形態では、この点を考慮して、下流側Ｏ２センサ１７の出力がリッチ側からリーン側に切り替わった場合であっても、直ちに異常検出処理を終了せず、出力がリーン側に切り替わってから所定時間（ＴＭＳＶＬ）が経過して出力が安定した後に下流側Ｏ２センサ１７の出力がリーン側に切り替わったと仮定し、上流側Ｏ２センサ１６の異常検出条件は満たされていないと判断するようにしている。
【００３３】
一方、ステップＳ２１０の判別で、下流側Ｏ２センサ１７の出力電圧ＳＶＯ２が基準値ＦＳＯ１ＳＶより小さい場合、即ち下流側Ｏ２センサ１７の出力レベルがリーン側である場合は、フラグＦＳＶＬが「１」であるか否かを判別し（ステップＳ２１４）、フラグＦＳＶＬが「１」である場合は、ダウンカウントタイマｔｍＳＶＬが「０」であるか否かを判別する（ステップＳ２１５）。
【００３４】
そして、ステップＳ２１５の判別で、ダウンカウントタイマｔｍＳＶＬが「０」である場合は、上述したステップＳ２１３において異常検出実行可能フラグＦＰＯ２ＳＨＴＭを「１」に設定して、本手順を終了する。
【００３５】
ステップＳ２１４の答が否定（ＮＯ）である場合又はステップＳ２１５の答が肯定（ＹＥＳ）である場合は、上述したステップＳ２０９において異常検出実行可能フラグＦＰＯ２ＳＨＴＭを「０」に設定して、本手順を終了する。
【００３６】
図２に戻り、ステップＳ１０２では、異常検出実行可能フラグＦＰＯ２ＳＨＴＭが「１」であるか否かを判別し、異常検出実行可能フラグＦＰＯ２ＳＨＴＭが「０」である場合は、異常検出用カウントダウンタイマｔＦＳ０１Ｓの値を所定期間ＴＭＦＳＯ１Ｓ（例えば１０ｓｅｃ）に設定し（ステップＳ１０３）、直ちに本手順を終了する。
【００３７】
ステップＳ１０２の判別で、異常検出実行可能フラグＦＰＯ２ＳＨＴＭが「１」である場合は、上流側Ｏ２センサ１６の出力電圧ＰＶＯ２の値が基準値ＦＳＰＶＯ２ＲＬ（例えば０．０６Ｖ）より小さいか否かを判別する（ステップＳ１０４）。
【００３８】
ステップＳ１０４の判別で、上流側Ｏ２センサ１６の出力電圧ＰＶＯ２の値が基準値ＦＳＰＶＯ２ＲＬより小さい場合、即ち上流側Ｏ２センサ１６の出力レベルがリーン側である場合は、異常検出用カウントダウンタイマｔＦＳ０１Ｓが「０」であるか否かを判別する（ステップＳ１０５）。
【００３９】
ステップＳ１０５の判別で、異常検出用カウントダウンタイマｔＦＳ０１Ｓの値が「０」である場合、即ち下流側Ｏ２センサ１７の出力レベルはリッチ側であるにも拘わらず上流側Ｏ２センサ１６の出力レベルが所定期間ＴＭＦＳ０１Ｓに亘ってリーン側である場合は、上流側Ｏ２センサ１６はショートしている、即ちセンサ本体又はその配線に短絡が生じていると考えられる。従って、上流側Ｏ２センサ１６がショートしていることを「１」で示すフラグＦＰＯ２ＳＨＴを「１」に設定し（ステップＳ１０６）、上流側Ｏ２センサ１６の異常判定を行ったことを「１」で示すフラグＦＦＳＤＯ１を「１」に設定し（ステップＳ１０７）、上流側Ｏ２センサ１６が正常に機能していることを「１」で示すフラグＦＯＫ０１を「０」に設定し（ステップＳ１０８）、更にカウントダウンタイマｔｍＳＶＬを「０」に設定して（ステップＳ１０９）、本手順を終了する。
【００４０】
また、ステップＳ１０４において、上流側Ｏ２センサ１６の出力電圧ＰＶＯ２の値が基準値ＦＳＰＶＯ２ＲＬより小さい場合、即ち上流側Ｏ２センサ１６の出力レベルがリッチ側である場合は、上流側Ｏ２センサ１６はショートしていないと考えられる。従って、フラグＦＰＯ２ＳＨＴを「０」に設定し（ステップＳ１１０）、上流側Ｏ２センサ１６の異常判定を行ったことを「１」で示すフラグＦＦＳＤＯ１を「１」に設定し（ステップＳ１１１）、上流側Ｏ２センサ１６が正常に機能していることを「１」で示すフラグＦＯＫ０１を「１」に設定し（ステップＳ１１２）、その後上述したステップＳ１０３において、異常検出用カウントダウンタイマｔＦＳ０１Ｓの値を所定期間ＴＭＦＳ０１Ｓ（例えば１０ｓｅｃ）に設定し、本手順を終了する。
【００４１】
図４及び図５は上述した図２及び図３の処理手順を具体的に説明するためのタイミングチャートであり、図４において、図４（ａ）〜図４（ｆ）は、それぞれ下流側Ｏ２センサ１７の出力電圧ＳＶＯ２、フラグＦＳＶＬ、異常検出実行可能フラグＦＰＯ２ＳＨＴＭ、上流側Ｏ２センサ１６の出力電圧ＰＶＯ２、異常判定用カウントダウンタイマｔＦＳ０１Ｓ、及び上流側Ｏ２センサ１６がショートしていることを示すフラグＦＰＯ２ＳＨＴの値の推移を示している。また、図５において、図５（ａ）〜図５（ｇ）は、それぞれ下流側Ｏ２センサ１７の出力電圧ＳＶＯ２、カウントダウンタイマｔｍＳＶＬ、フラグＦＳＶＬ、異常検出実行可能フラグＦＰＯ２ＳＨＴＭ、上流側Ｏ２センサ１６の出力電圧ＰＶＯ２、異常判定用カウントダウンタイマｔＦＳ０１Ｓ、及び上流側Ｏ２センサ１６が正常であることを示すフラグＦＯＫ０１Ｓの値の推移を示している。
【００４２】
図４は、時刻ｔ１において下流側Ｏ２センサ１７の出力電圧ＳＶＯ２が基準値ＦＳ０１ＳＶより大きくなった場合即ち下流側Ｏ２センサ１７の出力レベルがリーン側からリッチ側へ反転した場合の異常検出動作例を示している。
【００４３】
時刻ｔ１で下流側Ｏ２センサ１７の出力電圧ＳＶＯ２が基準値ＦＳＯ１ＳＶより大きくなる（下流側Ｏ２センサ１７の出力レベルがリーン側からリッチ側へ反転する）と、フラグＦＳＶＬ及び異常検出実行可能フラグＰＯ２ＳＨＴＭがそれぞれ「１」に設定される（ステップＳ２１２、２１３）。従ってステップＳ１０２の答は肯定（ＹＥＳ）となり、異常判定用カウントダウンタイマｔＦＳ０１Ｓのカウントダウンが開始される。
【００４４】
そして、図４（ｄ）に破線Ａで示すように、通常は下流側Ｏ２センサ１７の出力電圧ＳＶＯ２より先に上流側Ｏ２センサ１６の出力電圧ＰＶＯ２がリーンからリッチへ反転しているので、図４（ｃ）のフラグＦＰＯ２ＳＨＴＭが「１」に設定された時点では、上流側Ｏ２センサ１６の出力電圧ＰＶＯ２は基準値ＦＳＰＶＯ２ＲＬより大きく、ステップＳ１０４の答は否定（ＮＯ）となり、上流側Ｏ２センサ１６は正常に機能していると判断される。従って、異常検出実行フラグＦＦＳＤＯ１が「１」に設定され（ステップＳ１１１）異常検出実行可能フラグＦＰＯ２ＳＨＴＭが「０」に設定される（ステップＳ２０１，ステップＳ２０９）。
【００４５】
また、図４（ｄ）に実線Ｂで示すように、下流側Ｏ２センサ１７の出力レベルがリッチ側であるにも拘わらず、上流側Ｏ２センサ１６の出力電圧ＰＶＯ２が基準値ＦＳＰＶＯ２ＲＬより小さい状態即ち上流側Ｏ２センサ１６の出力レベルがリーン側である状態が、異常判定用カウントダウンタイマｔＦＳ０１Ｓが時刻ｔ３において「０」になるまで継続すると（ステップＳ１０５の答が肯定）、上流側Ｏ２センサ１６はショートしていると判定される。従って、図４（ｆ）に示すように、時刻ｔ３において、フラグＦＰＯ２ＳＨＴは上流側Ｏ２センサ１６のショートが検出されたことを示すために「１」に設定される（ステップＳ１０６）。
【００４６】
図５は、図４の異常検出時と比較して触媒の劣化により下流側Ｏ２センサ１７の反転周期が短くなっている場合の異常検出動作例を示している。
【００４７】
時刻ｔ１１で下流側Ｏ２センサ１７の出力電圧ＳＶＯ２が基準値ＦＳＯ１ＳＶより大きくなる（下流側Ｏ２センサ１７の出力レベルがリッチ側へ反転する）と、フラグＦＳＶＬ及び異常検出実行可能フラグＦＰＯ２ＳＨＴＭがそれぞれ「１」に設定される（ステップＳ２１２、２１３）。従ってステップＳ１０２の答は肯定（ＹＥＳ）となり、異常判定用カウントダウンタイマｔＦＳ０１Ｓのカウントダウンが開始される。その後、時刻ｔ１２において下流側Ｏ２センサ１７の出力レベルがリーン側に反転すると、カウントダウンタイマｔｍＳＶＬのカウントダウンが開始されるが、カウントダウンタイマｔｍＳＶＬのカウント値が「０」に達していない時刻ｔ１３において下流側Ｏ２センサ１７の出力レベルは再びリッチ側に反転しているので、異常検出動作は中止されず、カウントダウンタイマｔＦＳ０１Ｓのカウントダウンも時刻ｔ１１から継続して行われる。
【００４８】
そして、異常検出用カウントダウンタイマｔＦＳ０１Ｓのカウント値が「０」に達していない時刻ｔ１５において、上流側Ｏ２センサ１６の出力電圧ＰＶＯ２が基準値ＦＳＰＶＯ２ＲＬより大きくなる（上流側Ｏ２センサ１６の出力レベルがリッチ側に反転する）と、ステップＳ１０４の答は否定（ＮＯ）となり、上流側Ｏ２センサ１６は正常であると判断される。従って、時刻ｔ１５において、フラグＦＯＫ０１は、上流側Ｏ２センサ１６が正常に機能していることを示すために「１」に設定される（ステップＳ１１２）。
【００４９】
また、時刻ｔ１６でリセットされ且つ時刻ｔ１７でカウントダウンが開始されたカウントダウンタイマｔｍＳＶＬのカウント値が時刻ｔ１８において「０」に達すると、ステップＳ２１５の答は肯定（ＹＥＳ）となり、下流側Ｏ２センサ１７の出力レベルはリーン側に安定していると考えられるので、図５（ｄ）に示すように異常検出実行可能フラグＦＰＯ２ＳＨＴＭは「０」に設定される。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、下流側Ｏ２センサ１７の出力レベルがリッチ側である場合、すなわち空燃比が確実にリッチであることを確認したときに上流側Ｏ２センサ１６の異常検出が行われる。従って、従来のように供給燃料増量時に限定されることなく、高い頻度で上流側Ｏ２センサ１６の異常検出を実行することが可能となる。
【００５１】
また、下流側Ｏ２センサ１７の出力レベルから確実に空燃比がリッチであることを確認した後に上流側Ｏ２センサ１６の異常検出を行うようにしたので、従来のように例えば燃料の組成にばらつきがあるために供給燃料量の増量制御を行った場合であっても空燃比が確実にリッチにならない場合や、供給燃料量の増量制御を行っているがその増量係数が小さいために空燃比がリッチにならない場合の、上流側Ｏ２センサ１６の異常の誤検知を防止することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の内燃機関の酸素濃度センサの異常検出装置によれば、触媒コンバータの下流側の第２の酸素濃度センサの出力が変化したときに、上流側の第１の酸素濃度センサの出力が変化しない場合は第１の酸素濃度センサが異常であると判定されるので、燃料増量時に限定されることなく、高い頻度で触媒コンバータの上流側に設けられた酸素濃度センサの異常を検出することができ、また、誤検知の可能性を大幅に減少させることができる。
【００５３】
また、請求項２の内燃機関の酸素濃度センサの異常検出装置によれば、第２の酸素濃度センサの出力が内燃機関に供給される混合気の空燃比がリッチ側であることを示しているときに、第１の酸素濃度センサの出力が空燃比がリーン側であることを示している状態が所定期間継続した場合は第１の酸素濃度センサが異常であると判定されるので、エンジンに供給する混合気の空燃比を確実にリッチ化することができなかった場合の、上流側に設けられる第１の酸素濃度センサの異常の誤検知を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る、酸素濃度センサの異常検出装置を組み込んだ内燃機関の全体構成図である。
【図２】図１に示した上流側酸素濃度センサの異常検出を行う異常検出手順を示すフローチャートである。
【図３】図２のステップＳ１０１において実行される異常検出条件判定処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図２に示した異常検出手順及び図３に示した異常検出条件判定処理手順を具体的に説明するためのタイミングチャートである。
【図５】図２に示した異常検出手順及び図３に示した異常検出条件判定処理手順を具体的に説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１    内燃機関
５    電子コントロールユニット（異常判定手段）
１４  三元触媒（触媒コンバータ）
１６  上流側酸素濃度センサ （第１の酸素濃度センサ）
１７  下流側酸素濃度センサ （第２の酸素濃度センサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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