(57)【要約】  ＥＣＵは、エイジング完了フラグがオン状態である場合には（Ｓ２００にてＹＥＳ）、異常判定しきい値として所定値を決定するステップ（Ｓ２０２）と、エイジング完了フラグがオフ状態である場合には（Ｓ２００にてＮＯ）、エイジングの進行の程度に応じて異常判定しきい値を決定するステップ（Ｓ２０４）と、決定されたしきい値を用いて空燃比センサが異常であるか否かを判定するステップ（Ｓ２０６）とを含む、プログラムを実行する。
2013038490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）に設けられ、検出素子（６４）内にシリコン成分が残留し、使用によって前記シリコン成分の残留量が減少していく空燃比センサ（２６２）と、
前記空燃比センサによる検出結果に基づいて前記空燃比センサが異常であるか否かを判定するための制御ユニット（２００）とを含み、
前記制御ユニットは、前記シリコン成分の残留量が多いときには、少ないときに比べて異常判定を緩和する、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、異常判定条件が成立した場合に前記空燃比センサが異常であると判定し、前記シリコン成分の残留量が多いときには、少ないときに比べて前記異常判定条件を緩和する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御ユニットは、前記内燃機関の累積運転時間が短いときには、長いときに比べて前記異常判定条件を緩和する、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御ユニットは、前記空燃比センサへの通電回数が少ないときは、多いときに比べて前記異常判定条件を緩和する、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御ユニットは、前記シリコン成分の残留量が多いときには、少ないときに比べて、前記空燃比センサによって検出される第１酸素量よりもより多くなるように実際の第２酸素量を推定する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御ユニットは、前記内燃機関の累積運転時間が短いときには、長いときに比べて、前記第１酸素量よりもより多くなるように前記第２酸素量を推定する、請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御ユニットは、前記空燃比センサへの通電回数が少ないときは、多いときに比べて、前記第１酸素量よりもより多くなるように前記第２酸素量を推定する、請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
内燃機関（１０）に設けられ、製造過程でシリコン成分が含有される検出素子（６４）を備えた空燃比センサ（２６２）と、
前記空燃比センサによる検出結果に基づいて前記空燃比センサが異常であるか否かを判定するための制御ユニット（２００）とを含み、
前記制御ユニットは、前記内燃機関の累積運転時間が短いときには、長いときに比べて異常判定条件を緩和する、内燃機関の制御装置。
【請求項９】
内燃機関（１０）に設けられ、検出素子（６４）内にシリコン成分が残留し、使用によって前記シリコン成分の残留量が減少していく空燃比センサ（２６２）と、
前記内燃機関に対するフューエルカット制御の実行中における前記空燃比センサの出力値の変化幅に基づいて前記シリコン成分が許容範囲を超えて残留しているか否かを判定する制御ユニット（２００）とを含む、内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記制御ユニットは、前記空燃比センサによる検出結果に基づいて異常判定条件が成立した場合に前記空燃比センサが異常であると判定し、前記フューエルカット制御の実行中における前記変化幅が大きいときには、小さいときに比べて、前記異常判定条件を緩和する、請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記制御ユニットは、前記フューエルカット制御の実行中における前記変化幅が大きいときには、小さいときに比べて、前記空燃比センサによって検出される第１酸素量よりもより多くなるように実際の第２酸素量を推定する、請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記制御ユニットは、前記空燃比センサによる検出結果に基づいて異常判定条件が成立した場合に前記空燃比センサが異常であると判定し、前記フューエルカット制御の実行中における前記変化幅が大きいときには、小さいときに比べて、前記空燃比センサの素子温を上昇させた状態で前記異常判定条件が成立するか否かを判定する、請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記制御ユニットは、前記空燃比センサによる検出結果に基づいて異常判定条件が成立した場合に前記空燃比センサが異常であると判定し、前記フューエルカット制御の実行中における前記変化幅が大きいときには、小さいときに比べて、前記空燃比センサの素子に印加する電圧を上昇させた状態で前記異常判定条件が成立するか否かを判定する、請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられる空燃比センサが異常であるか否かを精度高く判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、特開２００７−３１５８５５号公報（特許文献１）に開示されているように、従来より、空燃比センサにより空燃比を検出し、内燃機関が所望の空燃比で運転するように制御する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１５８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、空燃比センサの製造時には、空燃比センサの検出素子内にシリコン成分が不純物として含まれる場合がある。シリコン成分は、空燃比センサの使用によってその残留量は減少していくが、空燃比センサの使用初期においては、残留するシリコン成分に起因して特に、排気通路に大気が流通している状況下での空燃比センサの出力値が安定しないという問題がある。その結果、空燃比センサの使用初期においては、空燃比センサの異常の有無を誤判定する場合がある。【０００５】
本発明の目的は、空燃比センサが異常であるか否かを精度高く判定する内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のある局面に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関に設けられ、検出素子内にシリコン成分が残留し、使用によってシリコン成分の残留量が減少していく空燃比センサと、空燃比センサによる検出結果に基づいて空燃比センサが異常であるか否かを判定するための制御ユニットとを含む。制御ユニットは、シリコン成分の残留量が多いときには、少ないときに比べて異常判定を緩和する。【０００７】
好ましくは、制御ユニットは、異常判定条件が成立した場合に空燃比センサが異常であると判定し、シリコン成分の残留量が多いときには、少ないときに比べて異常判定条件を緩和する。【０００８】
さらに好ましくは、制御ユニットは、内燃機関の累積運転時間が短いときには、長いときに比べて異常判定条件を緩和する。【０００９】
さらに好ましくは、制御ユニットは、空燃比センサの通電回数が少ないときには、多いときに比べて異常判定条件を緩和する。【００１０】
さらに好ましくは、制御ユニットは、シリコン成分の残留量が多いときには、少ないときに比べて、空燃比センサによって検出される第１酸素量よりも多くなるように実際の第２酸素量を推定する。【００１１】
さらに好ましくは、制御ユニットは、内燃機関の累積運転時間が短いときには、長いときに比べて、第１酸素量よりも多くなるように第２酸素量を推定する。【００１２】
さらに好ましくは、制御ユニットは、空燃比センサの通電回数が少ないときには、多いときに比べて、空燃比センサによって検出される第１酸素量よりも多くなるように実際の第２酸素量を推定する。【００１３】
この発明の他の局面に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関に設けられ、製造過程でシリコン成分が含有される検出素子を備えた空燃比センサと、空燃比センサによる検出結果に基づいて空燃比センサが異常であるか否かを判定するための制御ユニット（２００）とを含む。制御ユニットは、内燃機関の累積運転時間が短いときには、長いときに比べて異常判定条件を緩和する。【００１４】
この発明のさらに他の局面に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関に設けられ、検出素子内にシリコン成分が残留し、使用によってシリコン成分の残留量が減少していく空燃比センサと、内燃機関に対するフューエルカット制御の実行中における空燃比センサの出力値の変化幅に基づいてシリコン成分が許容範囲を超えて残留しているか否かを判定する制御ユニットとを含む。【００１５】
好ましくは、制御ユニットは、空燃比センサによる検出結果に基づいて異常判定条件が成立した場合に空燃比センサが異常であると判定し、フューエルカット制御の実行中における変化幅が大きいときには、小さいときに比べて、異常判定条件を緩和する。【００１６】
さらに好ましくは、制御ユニットは、フューエルカット制御の実行中における変化幅が大きいときには、小さいときに比べて、空燃比センサによって検出される第１酸素量よりも多くなるように実際の第２酸素量を推定する。【００１７】
さらに好ましくは、制御ユニットは、空燃比センサによる検出結果に基づいて異常判定条件が成立した場合に空燃比センサが異常であると判定し、フューエルカット制御の実行中における変化幅が大きいときには、小さいときに比べて、空燃比センサの素子温を上昇させた状態で異常判定条件が成立するか否かを判定する。【００１８】
さらに好ましくは、制御ユニットは、空燃比センサによる検出結果に基づいて異常判定条件が成立した場合に空燃比センサが異常であると判定し、フューエルカット制御の実行中における変化幅が大きいときには、小さいときに比べて、空燃比センサの素子に印加する電圧を上昇させた状態で異常判定条件が成立するか否かを判定する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によると、シリコン成分の残留量が多いときには、少ないときに比べて空燃比センサの異常判定が緩和される。そのため、空燃比センサの使用初期におけるシリコン成分の残留量が多い場合に、空燃比センサの異常の有無が誤判定されることが抑制される。また、使用によってシリコン成分の残留量が少なくなるほど、異常判定の緩和が解消されていく。したがって、空燃比センサが異常であるか否かを精度高く判定する内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態における内燃機関の構成を示す図である。
【図２】空燃比センサの構成を示す図である。
【図３】空燃比センサに含まれるシリコン成分を説明するための図である。
【図４】エイジングの進行状態に応じた大気下における空燃比センサの限界電流の変化を示すタイミングチャートである。
【図５】第１の実施の形態におけるＥＣＵのエイジング判定処理に関する機能ブロック図である。
【図６】第１の実施の形態におけるＥＣＵで実行されるエイジング判定処理に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図７】第１の実施の形態におけるＥＣＵの異常判定処理に関する機能ブロック図である。
【図８】エイジングの進行状態に応じた大気限界電流および異常判定しきい値とヒータ電流との関係を示す図である。
【図９】第１の実施の形態におけるＥＣＵで実行される異常判定処理に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施の形態におけるＥＣＵの異常判定処理に関する機能ブロック図である。
【図１１】第２の実施の形態におけるＥＣＵで実行される異常判定処理に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図１２】空燃比センサの素子温に応じた大気限界電流と印加電圧との関係を示す図である。
【図１３】第３の実施の形態におけるＥＣＵの異常判定処理に関する機能ブロック図である。
【図１４】第３の実施の形態におけるＥＣＵで実行される異常判定処理に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図１５】エイジングの進行状態に応じた大気限界電流と印加電圧との関係を示す図である。
【図１６】第４の実施の形態におけるＥＣＵの異常判定処理に関する機能ブロック図である。
【図１７】第４の実施の形態におけるＥＣＵで実行される異常判定処理に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返されない。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態において、エンジン１０は、吸気通路１２と、排気通路１４と、エアクリーナ１０２と、スロットルバルブ１０４と、複数の気筒１０６と、インジェクタ１０８と、点火プラグ１１０と、三元触媒１１２と、ピストン１１４と、クランク軸１１６と、吸気バルブ１１８と、排気バルブ１２０と、吸気側カム１２２と、排気側カム１２４と、ＶＶＴ（Variable  Valve  Timing）機構１２６とを含む。
【００２３】
本実施の形態におけるエンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。
【００２４】
エンジン１０には、エアクリーナ１０２から空気が吸入される。エアクリーナ１０２から吸入された空気は、吸気通路１２を流通する。吸入空気量は、吸気通路１２の途中に設けられたスロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。
【００２５】
インジェクタ１０８は、ＥＣＵ２００からの制御により複数の気筒１０６（燃焼室）の各々に燃料を供給する。インジェクタ１０８の噴射孔は気筒１０６内に設けられている。インジェクタ１０８は、燃料を気筒内に直接噴射する。気筒１０６内において吸気通路１２を流通した空気と燃料とが混合される。インジェクタ１０８は、吸気行程において燃料を噴射する。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。
【００２６】
本実施の形態においては、インジェクタ１０８の噴射孔が気筒１０６内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１０を説明するが、直噴用のインジェクタ１０８に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。
【００２７】
インジェクタ１０８からの燃料の供給により形成される気筒１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、排気通路１４を流通する。排気ガスは、排気通路１４の途中に設けられた三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランク軸１１６が回転する。また、エンジン１０の作動中にフューエルカット制御が実行されると、インジェクタ１０８からの燃料の供給が停止される。このとき、吸気通路１２を流通した空気（大気）は、気筒１０６を経由して排気通路１４に流通することとなる。
【００２８】
気筒１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。気筒１０６に導入される空気の量および時期は吸気バルブ１１８により制御される。気筒１０６から排出される排気ガスの量および時期は排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８は吸気側カム１２２により駆動される。排気バルブ１２０は排気側カム１２４により駆動される。
【００２９】
吸気バルブ１１８は、ＶＶＴ機構１２６により、開閉タイミング（位相）が変更される。なお、排気バルブ１２０の開閉タイミングを変更するようにしてもよい。
【００３０】
本実施の形態においては、吸気側カム１２２が設けられたカムシャフト（図示せず）がＶＶＴ機構１２６により回転されることにより、吸気バルブ１１８の開閉タイミングが制御される。なお、開閉タイミングを制御する方法はこれに限らない。本実施の形態において、ＶＶＴ機構１２６は、油圧により作動する。ＶＶＴ機構１２６は、排気側カム１２４に設けられてもよい。
【００３１】
エンジン１０は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ１に基づいて制御される。ＥＣＵ２００は、エンジン１０が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブ１１８の開閉タイミングを制御する。ＥＣＵ２００には、エンジン回転速度センサ１１、カム角センサ２５４、水温センサ２５６、エアフローメータ２５８および空燃比センサ２６２からの信号が入力される。
【００３２】
エンジン回転速度センサ１１は、クランク軸１１６の回転速度（以下、エンジン回転速度と記載する）ＮＥを表す信号を出力する。カム角センサ２５４は、吸気側カム１２２の位置を表す信号を出力する。水温センサ２５６は、エンジン１０の冷却水の温度を表す信号を出力する。エアフローメータ２５８は、エンジン１０に吸入される空気量表す信号を出力する。空燃比センサ２６２は、空燃比を表す信号を出力する。
【００３３】
ＥＣＵ２００は、これらのセンサから入力された信号、メモリ２５２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１０を制御する。
【００３４】
図２に、空燃比センサ２６２の一構成例が示される。本実施の形態における空燃比センサ２６２は、積層型の空燃比センサである。図２に示すように、空燃比センサ２６２は、エンジン１０の排気通路１４の内部に向けて突き出して設けられている。空燃比センサ２６２は、カバー６１と、センサ本体６３とを含む。センサ本体６３は、固体電解質層６４と、拡散抵抗層６５と、排気側電極６６と、大気側電極６７と、ヒータ６８と、大気ダクト６９とを含む。
【００３５】
カバー６１は、センサ本体６３を内部に収納するカップ形状の断面を有する。カバー６１の周壁にはカバー６１の内外を連通する多数の小孔６２が形成されている。なお、カバー６１は、複数枚設けられてもよい。
【００３６】
センサ本体６３において、板状の固体電解質層６４の一方の表面には排気側電極６６が固着される。一方、固体電解質層６４の他方の表面には大気側電極６７が固着されている。また、排気側電極６６の固体電解質層６４に固着する面の反対側には、拡散抵抗層６５が設けられる。また、大気側電極６７の固体電解質層６４に固着する面の反対側には、大気ダクト６９が設けられる。
【００３７】
固体電解質層６４は、本実施の形態においては、ジルコニア素子である。排気側電極６６および大気側電極６７は、たとえば、白金電極である。拡散抵抗層６５は、たとえば、多孔質のセラミックである。
【００３８】
ヒータ６８は、ＥＣＵ２００からの通電により発熱する発熱体である。ヒータ６８は、ＥＣＵ２００によるデューティ制御によって作動される。ヒータ６８は、発熱エネルギーによってセンサ本体６３を加熱し、固体電解質層６４を活性化させる。ヒータ６８は、固体電解質層６４を活性化するのに十分な発熱容量を有している。
【００３９】
ＥＣＵ２００は、たとえば、固体電解質層６４のアドミタンス値Ａｓが目標アドミタンス値Ａｓｔ以上になるようにヒータ６８を制御する。ＥＣＵ２００は、たとえば、エンジン１０が始動すると、アドミタンス値Ａｓが目標アドミタンス値Ａｓｔ以上になるようにヒータ６８に対するデューティ制御を開始する。ＥＣＵ２００は、アドミタンス値Ａｓが目標アドミタンス値Ａｓｔよりも小さい場合には、デューティ比を上昇させ、アドミタンス値Ａｓが目標アドミタンス値Ａｓｔ以上になる場合には、デューティ比を減少させる。
【００４０】
ＥＣＵ２００は、ヒータ６８に流れるヒータ電流Ｉｈを検出する。ＥＣＵ２００は、ヒータ電流Ｉｈをセンサ等を用いて直接的に検出してもよいし、あるいは、ヒータ６８に対する制御値に基づいてヒータ電流Ｉｈを推定してもよい。
【００４１】
図２に示されるように、センサ本体６３の大気側電極６７および排気側電極６６は、ＥＣＵ２００に接続される。ＥＣＵ２００は、大気側電極６７と排気側電極６６との間に検出用電圧を印加する。この電圧印加によって空燃比センサ２６２に、排気ガス中の酸素濃度に応じた電流が流れる。ＥＣＵ２００は、大気側電極６７と排気側電極６６との間での酸素イオンの移動によって生じる電流を検出する。
【００４２】
たとえば、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６６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６４の内部を排気側電極６６から大気側電極６７の向きに移動し、大気側電極６７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６９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６７から排気側電極６６への向きに電流が流れる。
【００４３】
一方、排気ガスの空燃比がリッチである場合、リーンの場合とは逆に、大気ダクト６９内の酸素が大気側電極６７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６４の内部を大気側電極６７から排気側電極６６への向きに移動した後に、拡散抵抗層６５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が精製される。このような酸素イオンの移動によって、排気側電極６６から大気側電極６７への向きに電流が流れる。
【００４４】
そのため、空燃比センサ２６２に流れる電流のＥＣＵ２００による検出値（以下、出力電流値Ｉａｆと記載する）は、排気通路１４を流通する気体の酸素濃度に応じて変化する。そのため、出力電流値Ｉａｆと空燃比との関係を実験・計算等によって求めておけば、出力電流値Ｉａｆに基づいて空燃比を算出することができる。また、出力電流値Ｉａｆ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、空燃比がリーン側になるほど（酸素濃度が上昇するほど）出力電流値Ｉａｆは増大し、空燃比がリッチ側になるほど（酸素濃度が減少するほど）出力電流値Ｉａｆは減少する。
【００４５】
以上のような構成を有する空燃比センサ２６２においては、検出素子である固体電解質層６４内にＳｉＯ２等のシリコン成分が不純物として含まれる場合がある。このようなシリコン成分については空燃比センサ２６２の製造工程において酸等を用いた除去処理が行われるが、除去処理によりシリコン成分が完全に除去されない場合がある。シリコン成分は、空燃比センサ２６２の使用によってその残留量は減少していく。そのため、空燃比センサ２６２の使用初期においてシリコン成分の残留量が多いと、残留するシリコン成分に起因して、空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆが安定しない場合がある。出力電流値Ｉａｆが不安定な状態は、特に、排気通路１４に大気が流通している状況下で発生する場合がある。以下の説明において、排気通路１４に大気が流通している状況下での空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆを大気限界電流ＩＬとも記載する。また、排気通路１４に大気が流通している状況下とは、たとえば、フューエルカット制御の実行中をいう。
【００４６】
図３に示すように、たとえば、排気側電極６６と、固体電解質層６４との間にシリコン成分が介在する場合には、排気側電極６６から固体電解質層６４に酸素イオンが移動する際にシリコン成分によって酸素イオンの移動が阻害されることとなる。
【００４７】
特に、排気通路１４に大気が流通している場合には、排気側電極６６における余剰酸素は多い。このような場合に、酸素イオンの移動が阻害されることにより、空燃比センサ２６２の大気限界電流ＩＬが不安定となる場合がある。
【００４８】
図４に、空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆの時間変化が示される。図４に示すように、空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆは、時間Ｔａにて、フューエルカット制御が実行されてから酸素濃度の増加にともなって上昇し、大気限界電流ＩＬに到達する。
【００４９】
図４の実線は、シリコン成分の残留が解消された場合の空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆが上昇する変化を示す。図４の破線は、シリコン成分が残留している場合の空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆが上昇する変化を示す。
【００５０】
図４の破線に示されるシリコン成分が残留している場合の大気限界電流ＩＬは、図４の実線に示されるシリコン成分の残留が解消された場合の大気限界電流ＩＬよりも低い値になるとともにヒータ６８のオンオフに応答するように変動する。
【００５１】
大気限界電流ＩＬは、空燃比センサ２６２の異常判定に用いられる。そのため、このようにシリコン成分の残留に起因して、空燃比センサ２６２の大気限界電流ＩＬが安定しないと、空燃比センサ２６２が異常であるか否かが誤判定される場合がある。
【００５２】
そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ２００は、シリコン成分の残留量が多いときには、少ないときに比べて異常判定を緩和する点を特徴とする。
【００５３】
具体的には、ＥＣＵ２００は、後述する異常判定条件が成立した場合に空燃比センサ２６２が異常であると判定する。ＥＣＵ２００は、シリコン成分の残留量が多いときには、少ないときに比べて当該異常判定条件を緩和する。
【００５４】
さらに、本実施の形態において、ＥＣＵ２００は、エイジング判定処理を実行することによって、空燃比センサ２６２のエイジングが完了した状態であるか否かを判定する。
【００５５】
「エイジングが完了した状態」は、空燃比センサ２６２にシリコン成分の残留量が少ない状態、すなわち、許容範囲内である状態に対応する。「エイジングが完了していない状態」は、空燃比センサ２６２にシリコン成分の残留量が多い状態、すなわち、許容範囲を超えた状態に対応する。
【００５６】
したがって、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２のエイジングが完了していない状態である場合には、エイジングが完了した状態である場合に比べて異常判定条件を緩和するものである。
【００５７】
＜エイジング判定処理について＞
以下の説明において、空燃比センサ２６２のエイジング判定処理について説明される。図５に、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００のエイジング判定処理に関する機能ブロック図が示される。ＥＣＵ２００は、実行条件判定部２０２と、計測部２０４と、エイジング判定部２０６と、リセット部２０８とを含む。
【００５８】
実行条件判定部２０２は、エイジング判定処理の実行条件が成立しているか否かを判定する。本実施の形態において、エイジング判定処理の実行条件は、エイジングが完了していない状態であるという第１条件と、空燃比センサ２６２が活性状態であるという第２条件と、エンジン１０に対してフューエルカット制御が実行中であるという第３条件と、フューエルカット制御の実行が開始されてから所定時間Ｔ（０）が経過しているという第４条件とを含む。実行条件判定部２０２は、第１条件、第２条件、第３条件および第４条件のうちのいずれもが成立している場合に、エイジング判定処理の実行条件が成立していると判定する。
【００５９】
実行条件判定部２０２は、たとえば、後述するエイジング完了フラグがオフ状態である場合に、第１条件が成立していると判定する。
【００６０】
また、実行条件判定部２０２は、空燃比センサ２６２のセンサ本体６３の温度（以下、素子温と記載する）Ｔａｆが活性状態となるしきい値Ｔａｆ（０）よりも大きくなる場合に第２条件が成立していると判定する。
【００６１】
実行条件判定部２０２は、たとえば、固体電解質層６４のアドミタンス値Ａｓが上述の目標アドミタンス値Ａｓｔよりも大きい場合に、素子温Ｔａｆがしきい値Ｔａｆ（０）よりも大きい状態であると判定してもよい。実行条件判定部２０２は、固体電解質層６４への印加電圧Ｖａと出力電流値Ｉａｆとから固体電解質層６４のアドミタンス値Ａｓを算出する。
【００６２】
実行条件判定部２０２は、フューエルカット制御の実行条件が成立しており、かつ、燃料噴射が停止している場合に、第３条件が成立していると判定する。フューエルカット制御の実行条件とは、たとえば、減速時フューエルカット、高回転時フューエルカット、最高速時フューエルカット等に対応する条件である。
【００６３】
減速時フューエルカットに対応する条件とは、たとえば、スロットルバルブが全閉状態であって、かつ、エンジン回転速度Ｎｅがしきい値Ｎｅ（０）以上であるという条件を含む。
【００６４】
高回転時フューエルカットに対応する条件とは、たとえば、エンジン回転速度Ｎｅがしきい値Ｎｅ（１）以上であるという条件を含む。なお、しきい値Ｎｅ（１）は、しきい値Ｎｅ（０）よりも大きい値である。しきい値Ｎｅ（１）は、エンジン回転速度Ｎｅが所定の上限値を超えないように設定される。
【００６５】
最高速時フューエルカットに対応する条件とは、たとえば、車両の速度Ｖがしきい値Ｖ（０）以上であって、かつ、エンジン回転速度Ｎｅがしきい値Ｎｅ（２）以上となる状態の継続時間が所定時間Ｔ（１）を超えるという条件を含む。
【００６６】
第４条件の所定時間Ｔ（０）は、フューエルカット制御の実行が開始されてから排気通路１４を流通する気体の酸素濃度が大気の酸素濃度に収束していると判定できる時間である。所定時間Ｔ（０）は、実験等によって適合される。
【００６７】
なお、実行条件判定部２０２は、たとえば、実行条件が成立していると判定した場合には、実行条件判定フラグをオン状態にしてもよい。
【００６８】
計測部２０４は、実行条件判定部２０２によって実行条件が成立していると判定された場合に、空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆの最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎを計測する。計測部２０４は、空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆと、メモリ２５２に記憶される最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎの各々とを比較する。
【００６９】
計測部２０４は、たとえば、出力電流値Ｉａｆがメモリ２５２に記憶される最大値Ｉｍａｘよりも大きい場合には、メモリ２５２に記憶された最大値Ｉｍａｘを検出された出力電流値Ｉａｆに書き換えることによって最大値Ｉｍａｘを更新する。
【００７０】
また、計測部２０４は、たとえば、出力電流値Ｉａｆがメモリ２５２に記憶される最小値Ｉｍｉｎよりも小さい場合には、メモリ２５２に記憶された最小値Ｉｍｉｎを検出された出力電流値Ｉａｆに書き換えることによって最小値Ｉｍｉｎを更新する。
【００７１】
なお、計測部２０４は、たとえば、検出された出力電流値Ｉａｆが最大値Ｉｍａｘ以下であって、かつ、最小値Ｉｍｉｎ以上である場合には、最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎを更新しない。計測部２０４は、所定の計算サイクル毎に上述の最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎを計測する。計測部２０４は、フューエルカット制御が終了するまで最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎを計測する。
【００７２】
計測部２０４は、フューエルカット制御が終了した場合に最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎの計測を終了する。計測部２０４は、たとえば、上述したフューエルカット制御の実行条件が成立しない場合にフューエルカット制御が終了したと判定してもよいし、燃料噴射が再開された場合にフューエルカット制御が終了したと判定してもよい。
【００７３】
なお、計測部２０４は、たとえば、実行条件判定フラグがオン状態である場合に最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎを計測してもよい。また、計測部２０４は、後述するヒータ６８がオン状態である場合に最大値Ｉｍａｘを計測し、ヒータ６８がオフ状態である場合に最小値Ｉｍｉｎを計測してもよい。
【００７４】
エイジング判定部２０６は、計測部２０４による計測結果に基づいて空燃比センサ２６２のエイジングが完了した状態であるか否か判定する。
【００７５】
具体的には、エイジング判定部２０６は、計測部２０４による最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎの計測時間が所定時間Ｔ（２）以上であって、かつ、計測部２０４による計測中にヒータ６８の作動履歴がある場合に、空燃比センサ２６２のエイジングが完了した状態であるか否かを判定する。
【００７６】
上述の所定時間Ｔ（２）は、少なくとも最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎとを計測するための時間であって、実験等により適合される。所定時間Ｔ（２）は、たとえば、ヒータ６８がオンされる期間とヒータ６８がオフされる期間とを含む時間であってもよい。これは、空燃比センサ２６２のエイジングが完了していない状態である場合には、出力電流値Ｉａｆは、ヒータ６８のオンおよびオフに応じた変動するためである。
【００７７】
エイジング判定部２０６は、たとえば、ヒータ６８の作動フラグの状態に基づいてヒータ６８の作動履歴があるか否かを判定してもよい。ヒータ６８の作動フラグは、計測部２０４による計測時間中にヒータ６８が作動した場合にオン状態にされる。エイジング判定部２０６は、ヒータ６８の作動フラグがオン状態である場合にヒータ６８の作動履歴があると判定する。
【００７８】
エイジング判定部２０６は、最大値Ｉｍａｘ−最小値Ｉｍｉｎがしきい値ΔＩ（０）よりも小さい場合に、空燃比センサ２６２のエイジングが完了した状態であると判定する。しきい値ΔＩ（０）は、出力電流値Ｉａｆの変動が収束している、すなわち、シリコン成分の残留量が許容範囲内であると判定するための値であって、実験等によって適合される値である。
【００７９】
なお、エイジング判定部２０６は、計測部２０４による最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎの計測時間が所定時間Ｔ（２）以上でない場合、あるいは、計測部２０４による計測中にヒータ６８の作動履歴がない場合には、空燃比センサ２６２のエイジングが完了した状態であるか否かを判定しない。
【００８０】
エイジング判定部２０６は、空燃比センサ２６２のエイジングが完了した状態であると判定した場合に、エイジング完了フラグをオン状態にする。エイジング判定部２０６は、空燃比センサ２６２のエイジングが完了していない状態であると判定した場合には、エイジング完了フラグをオフ状態にする。
【００８１】
リセット部２０８は、所定条件が成立した場合に、最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎの各々をリセットする。所定条件とは、実行条件判定部２０２によって実行条件が成立しないと判定されるという条件と、エイジング判定部２０６によってエイジングが完了したか否かが判定されないという条件と、エイジング判定部２０６によってエイジングが完了していない状態であると判定されるという条件とのうちの少なくともいずれか一つの条件が成立するという条件である。
【００８２】
なお、リセット部２０８は、実行条件判定部２０２によって実行条件が成立すると判定されたという所定条件が成立した場合に、あるいは計測部２０４によって計測が開始される前に、最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎの各々をリセットしてもよい。
【００８３】
リセット部２０８は、上述の所定条件が成立した場合に、最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎをそれぞれ初期値Ｉｍａｘ（０）およびＩｍｉｎ（０）にリセットする。なお、初期値Ｉｍａｘ（０）およびＩｍｉｎ（０）は、たとえば、ゼロである。
【００８４】
本実施の形態において、実行条件判定部２０２と、計測部２０４と、エイジング判定部２０６と、リセット部２０８とは、いずれもＥＣＵ２００のＣＰＵがメモリ２５２に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。
【００８５】
図６を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００で実行されるエイジング判定処理についてのプログラムの制御構造について説明される。
【００８６】
ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ２００は、エイジングが未完了の状態であるか否かを判定する。エイジングが未完了の状態であると判定された場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。
【００８７】
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２が活性状態であって、かつ、フューエルカット制御が実行中であるか否かを判定する。空燃比センサ２６２が活性状態であって、かつ、フューエルカット制御が実行中である場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。
【００８８】
Ｓ１０４にて、ＥＣＵ２００は、フューエルカット制御が開始されてから所定時間Ｔ（０）が経過しているか否かを判定する。フューエルカット制御が開始されてから所定時間Ｔ（０）が経過している場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。
【００８９】
Ｓ１０６にて、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉの最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎとを計測する。
【００９０】
Ｓ１０８にて、ＥＣＵ２００は、フューエルカット制御が終了したか否かを判定する。フューエルカット制御が終了した場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１０６に戻される。
【００９１】
Ｓ１１０にて、ＥＣＵ２００は、最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎの計測時間が所定時間Ｔ（２）以上であって、かつ、計測時間中にヒータ６８の作動履歴がある状態であるか否かを判定する。計測時間が所定時間Ｔ（２）以上であって、かつ、計測時間中にヒータ６８の作動履歴がある場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。
【００９２】
Ｓ１１２にて、ＥＣＵ２００は、最大値Ｉｍａｘ−最小値Ｉｍｉｎが所定値ΔＩ（０）よりも小さいか否かを判定する。最大値Ｉｍａｘ−最小値Ｉｍｉｎが所定値ΔＩ（０）よりも小さい場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。
【００９３】
Ｓ１１４にて、ＥＣＵ２００は、エイジング完了フラグをオン状態にする。Ｓ１１６にて、ＥＣＵ２００は、最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎを初期値Ｉｍａｘ（０）およびＩｍｉｎ（０）にそれぞれリセットする。
【００９４】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００のエイジング判定処理に関する動作について説明される。
【００９５】
たとえば、空燃比センサ２６２の使用初期において、エイジングが完了していない状態である場合を想定する（Ｓ１００にてＹＥＳ）。
【００９６】
エンジン１０の始動後においては、ヒータ６８の作動によって素子温Ｔａｆが上昇する。素子温Ｔａｆがしきい値Ｔａｆ（０）よりも大きくなることによって、空燃比センサ２６２が活性状態になる。また、エンジン１０の作動中にフューエルカット制御の実行条件が成立する場合に、エンジン１０に対してフューエルカット制御が実行される。
【００９７】
空燃比センサ２６２が活性状態になり、かつ、フューエルカット制御が実行される場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、フューエルカット制御の開始から所定時間Ｔ（０）が経過したか否かが判定される（Ｓ１０４）。
【００９８】
フューエルカット制御の開始から所定時間Ｔ（０）が経過して（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、排気通路１４を流通する気体の酸素濃度が収束した状態で、最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎが計測される（Ｓ１０６）。
【００９９】
フューエルカット制御が終了して（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、フューエルカット制御が終了するまでの計測時間が所定時間Ｔ（２）以上であって、かつ、計測中にヒータ６８の作動履歴がある場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）に、空燃比センサ２６２のエイジングが完了した状態であるか否かが判定される。すなわち、最大値Ｉｍａｘ−最小値Ｉｍｉｎがしきい値ΔＩ（０）よりも小さいか否かが判定される（Ｓ１１２）。最大値Ｉｍａｘ−最小値Ｉｍｉｎがしきい値ΔＩ（０）よりも小さい場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、エイジング完了フラグがオン状態にされる（Ｓ１１４）。すなわち、空燃比センサ２６２のエイジングが完了した状態であると判定される。
【０１００】
なお、エイジングが完了した状態である場合には（Ｓ１００にてＮＯ）、最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎがリセットされる（Ｓ１１６）。また、空燃比センサ２６２が活性状態でない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、あるいは、フューエルカット制御中でない場合にも（Ｓ１０２にてＮＯ）、最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎがリセットされる（Ｓ１１６）。さらに、フューエルカット制御の開始から所定時間Ｔ（０）が経過していない場合にも（Ｓ１０４にてＮＯ）、最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎがリセットされる（Ｓ１１６）。
【０１０１】
さらに、計測時間が所定時間Ｔ（２）よりも短い場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、あるいは、計測中にヒータ６８が作動履歴がない場合にも（Ｓ１１０にてＮＯ）、最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎがリセットされる（Ｓ１１６）。また、最大値Ｉｍａｘ−最小値Ｉｍｉｎがしきい値ΔＩ（０）以上である場合にも（Ｓ１１２にてＮＯ）、最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎがリセットされる（Ｓ１１６）。
【０１０２】
＜空燃比センサの異常判定処理について＞
次に、ＥＣＵ２００によってエイジング判定処理の判定結果に基づいて実行される空燃比センサ２６２の異常判定処理について説明される。
【０１０３】
本実施の形態において、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２の大気限界電流ＩＬがしきい値ＩＬ＿ｔｈよりも小さい場合に異常判定条件が成立したとして空燃比センサ２６２が異常であると判定する。ＥＣＵ２００は、エイジングが完了していない状態である場合には、エイジングが完了している状態である場合に比べて、異常判定条件を緩和する。
【０１０４】
本実施の形態において、ＥＣＵ２００は、エイジングが完了していない状態である場合には、エイジングが完了している状態である場合に比べて、上述のしきい値ＩＬ＿ｔｈを低下させることによって、異常判定条件を緩和するものである。
【０１０５】
図７に、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００の異常判定処理に関する機能ブロック図が示される。ＥＣＵ２００は、完了判定部２１２と、しきい値決定部２１４と、異常判定部２１６とを含む。
【０１０６】
完了判定部２１２は、空燃比センサ２６２のエイジングが完了した状態であるか否かを判定する。完了判定部２１２は、エイジング完了フラグがオン状態である場合に空燃比センサ２６２のエイジングが完了した状態であると判定する。また、完了判定部２１２は、エイジング完了フラグがオフ状態である場合に空燃比センサ２６２のエイジングが完了していない状態であると判定する。
【０１０７】
しきい値決定部２１４は、完了判定部２１２によってエイジングが完了した状態であると判定された場合には、所定値ＩＬ＿ｔｈ（０）を空燃比センサ２６２の異常の有無を判定するための大気限界電流ＩＬのしきい値ＩＬ＿ｔｈとして決定する。
【０１０８】
しきい値決定部２１４は、完了判定部２１２によってエイジングが完了していない状態であると判定された場合には、空燃比センサ２６２の大気限界電流ＩＬとヒータ電流Ｉｈとの相関性に基づいてしきい値ＩＬ＿ｔｈを決定する。すなわち、しきい値決定部２１４は、エイジング完了フラグがオフ状態である場合には、ヒータ電流Ｉｈに応じてしきい値ＩＬ＿ｔｈを決定する。
【０１０９】
具体的には、しきい値決定部２１４は、ヒータ電流Ｉｈと、図８の一点鎖線に示すようなヒータ電流Ｉｈとしきい値ＩＬ＿ｔｈとの関係とに基づいてしきい値ＩＬ＿ｔｈを決定する。図８の縦軸は、空燃比センサ２６２の大気限界電流ＩＬとしきい値ＩＬ＿ｔｈとを示す。図８の横軸は、ヒータ電流Ｉｈを示す。
【０１１０】
なお、図８に示すヒータ電流Ｉｈは、たとえば、大気限界電流ＩＬの計測中のヒータ電流Ｉｈの極大値を示すものとする。なお、図８に示すヒータ電流Ｉｈは、大気限界電流ＩＬの計測中のヒータ電流Ｉｈの平均値であってもよいし、あるいは、大気限界電流ＩＬの計測が開始されてから所定時間が経過するまでのヒータ電流Ｉｈの最大値であってもよいものとする。
【０１１１】
図８に示すように、空燃比センサ２６２のエイジングが完了した状態である場合の大気限界電流ＩＬは、ＩＬ（０）となる。このとき、ヒータ電流Ｉｈは、Ｉｈ（０）となる。また、しきい値ＩＬ＿ｔｈは、所定値ＩＬ＿ｔｈ（０）である。所定値ＩＬ＿ｔｈ（０）は、たとえば、大気限界電流ＩＬ（０）を基準として設定される。所定値ＩＬ＿ｔｈ（０）は、たとえば、大気限界電流ＩＬ（０）から所定値を減算して算出されてもよいし、あるいは、大気限界電流ＩＬ（０）に所定の係数α（０）（＜１）を乗じて算出されてもよい。
【０１１２】
一方、空燃比センサ２６２の生産初期におけるエイジングが完了していない状態である場合の大気限界電流ＩＬは、ＩＬ（１）となり、エイジングが完了している状態である場合の大気限界電流ＩＬ（０）よりも小さい値となる。
【０１１３】
このとき、ヒータ電流Ｉｈは、Ｉｈ（１）となり、エイジングが完了している状態である場合のヒータ電流Ｉｈ（０）よりも大きい値となる。
【０１１４】
さらに、しきい値ＩＬ＿ｔｈは、所定値ＩＬ＿ｔｈ（１）となり、エイジングが完了している状態である場合のしきい値ＩＬ＿ｔｈ（０）よりも小さい値となる。なお、所定値ＩＬ＿ｔｈ（１）も所定値ＩＬ＿ｔｈ（０）と同様に、大気限界電流ＩＬ（１）を基準として設定される。その詳細については繰り返されない。
【０１１５】
図８の実線に示すように、空燃比センサ２６２のエイジングが進行するにしたがって（シリコン成分の残留量が減少していくほど）、大気限界電流ＩＬは、生産初期におけるエイジングが完了していない状態である場合の大気限界電流ＩＬ（１）よりも上昇していき、ヒータ電流Ｉｈは、Ｉｈ（１）よりも減少していく。図８の一点鎖線に示すように、空燃比センサ２６２のエイジングが進行するにしたがって、しきい値ＩＬ＿ｔｈは、図８の一点鎖線に示すようにＩＬ＿ｔｈ（１）よりも上昇していく。
【０１１６】
しきい値決定部２１４は、たとえば、ヒータ電流ＩｈがＩｈ（２）である場合には、図８の一点鎖線から導き出される値ＩＬ＿ｔｈ（２）をしきい値ＩＬ＿ｔｈとして決定する。
【０１１７】
異常判定部２１６は、しきい値決定部２１４によって決定されたしきい値ＩＬ＿ｔｈを用いて空燃比センサ２６２が異常であるか否かを判定する。すなわち、異常判定部２１６は、大気限界電流ＩＬがしきい値ＩＬ＿ｔｈよりも大きい場合には、空燃比センサ２６２が正常であると判定する。
【０１１８】
また、異常判定部２１６は、大気限界電流ＩＬがしきい値ＩＬ＿ｔｈ以下である場合には、空燃比センサ２６２が異常であると判定する。なお、異常判定部２１６は、たとえば、空燃比センサ２６２が異常であると判定された場合に、異常判定フラグをオン状態にしてもよい。
【０１１９】
図９を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００で実行される空燃比センサ２６２の異常判定処理についてのプログラムの制御構造について説明される。
【０１２０】
Ｓ２００にて、ＥＣＵ２００は、エイジング完了フラグがオン状態であるか否かを判定する。エイジング完了フラグがオン状態である場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ２０４に移される。
【０１２１】
Ｓ２０２にて、ＥＣＵ２００は、所定値ＩＬ＿ｔｈ（０）をしきい値ＩＬ＿ｔｈとして決定する。Ｓ２０４にて、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２のエイジングの状態に応じてしきい値ＩＬ＿ｔｈを決定する。具体的には、ＥＣＵ２００は、ヒータ電流Ｉｈと図８の一点鎖線に示されるヒータ電流Ｉｈとしきい値ＩＬ＿ｔｈとの関係とからしきい値ＩＬ＿ｔｈを決定する。Ｓ２０６にて、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２が異常であるか否かを判定する。
【０１２２】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００の異常判定処理に関する動作について説明される。
【０１２３】
たとえば、空燃比センサ２６２の使用初期において、エイジングが完了していない状態である場合を想定する。このとき、エイジング完了フラグはオフ状態となる（Ｓ２００にてＮＯ）。そのため、ヒータ電流Ｉｈと、図８の一点鎖線に示されるヒータ電流Ｉｈとしきい値ＩＬ＿ｔｈとの関係とからしきい値ＩＬ＿ｔｈが決定される（Ｓ２０４）。
【０１２４】
そして、決定されたしきい値ＩＬ＿ｔｈに基づいて異常の有無が判定される（Ｓ２０６）。すなわち、大気限界電流ＩＬがしきい値ＩＬ＿ｔｈよりも大きい場合には、空燃比センサ２６２が正常であると判定される。大気限界電流ＩＬがしきい値ＩＬ＿ｔｈ以下である場合には、空燃比センサ２６２が異常であると判定される。
【０１２５】
なお、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２が異常であると判定した場合には、たとえば、表示装置、警告灯あるいは音発生装置等を用いて、空燃比センサ２６２が異常である旨を車両の乗員に通知してもよい。
【０１２６】
以上のようにして、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置によると、シリコン成分の残留量が多いときは、少ないときに比べて空燃比センサ２６２の異常判定が緩和される。そのため、空燃比センサ２６２の使用初期におけるシリコン成分の残留量が多い場合に、空燃比センサ２６２の異常の有無が誤判定されることが抑制される。また、使用によってシリコン成分の残留量が少なくなるほど、異常判定の緩和が解消されていく。したがって、空燃比センサが異常であるか否かを精度高く判定する内燃機関の制御装置を提供することができる。
【０１２７】
本実施の形態においては、エイジング判定処理において、出力電流値Ｉａｆの最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎとの差から変化幅を算出して、算出された変化幅が所定値ΔＩ（０）よりも小さい場合に、エイジングが完了した状態であると判定するものとして説明したが、特にこれに限定されるものではない。
【０１２８】
たとえば、ＥＣＵ２００は、エイジング判定処理において、エンジン１０の累積運転時間が所定時間以上である場合にエイジングが完了した状態であると判定してもよい。ＥＣＵ２００は、異常判定処理において、エンジン１０の累積運転時間が短いときには、長いときに比べて異常判定条件を緩和してもよい。たとえば、ＥＣＵ２００は、異常判定処理において、エンジン１０の累積運転時間が所定時間以上である場合には、所定値ＩＬ＿ｔｈ（０）をしきい値ＩＬ＿ｔｈとして空燃比センサ２６２の異常の有無を判定してもよい。また、ＥＣＵ２００は、エンジン１０の累積運転時間が所定時間よりも短い場合には、累積運転時間が長いときと比べて、ＩＬ＿ｔｈ（０）よりもより小さくなるようにしきい値ＩＬ＿ｔｈを決定してもよい。ＥＣＵ２００は、累積運転時間に比例してしきい値ＩＬ＿ｔｈを決定してもよい。
【０１２９】
あるいは、ＥＣＵ２００は、エイジング判定処理において、空燃比センサ２６２の通電回数が所定回数以上である場合にエイジングが完了した状態であると判定してもよい。さらに、ＥＣＵ２００は、異常判定処理において、空燃比センサ２６２の通電回数が少ないときには、多いときに比べて異常判定条件を緩和してもよい。たとえば、ＥＣＵ２００は、異常判定処理において、空燃比センサ２６２の通電回数が所定回数以上である場合には、所定値ＩＬ＿ｔｈ（０）をしきい値ＩＬ＿ｔｈとして空燃比センサ２６２の異常の有無を判定してもよい。また、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２の通電回数が所定回数よりも少ない場合には、空燃比センサ２６２の通電回数が多いときに比べてＩＬ＿ｔｈ（０）よりもより小さくなるようにしきい値ＩＬ＿ｔｈを決定してもよい。ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２の通電回数に比例してしきい値ＩＬ＿ｔｈを決定してもよい。
【０１３０】
また、本実施の形態において、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２が活性状態であるか否かを空燃比センサ２６２のアドミタンス値Ａｓに基づいて判定したが、たとえば、インピーダンス値Ｉｓを用いて判定してもよい。たとえば、ＥＣＵ２００は、インピーダンス値Ｉｓが所定値Ｉｓ（０）よりも小さくなる場合に空燃比センサ２６２が活性状態であると判定してもよい。
【０１３１】
本実施の形態において、空燃比センサ２６２は、排気側電極とシリコン成分を不純物として含む固体電解質層とが積層されたものであれば、特に、図２に示したように板状の排気側電極と板状の固体電解質層とを含む積層型の空燃比センサ２６２の構成に限定されるものではない。たとえば、空燃比センサ２６２は、試験管状の固体電解質層と排気側電極と大気側電極とを含む構成を有していてもよい。
【０１３２】
本実施の形態において、ＥＣＵ２００は、シリコン成分の残留量が多いときには、少ないときに比べて空燃比センサ２６２の異常判定を緩和するステップと、空燃比センサ２６２による検出結果に基づいて空燃比センサ２６２が異常であるか否かを判定するステップと含む、空燃比センサの異常判定方法を実行することによって、空燃比センサが異常であるか否かを精度高く判定する。
【０１３３】
＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態に係る内燃機関の制御装置について説明される。本実施の形態に係る内燃機関の制御装置におけるＥＣＵ２００は、上述の第１の実施の形態に係る内燃機関の制御装置におけるＥＣＵ２００の構成と比較して、ＥＣＵ２００の動作が異なる。それ以外の構成については、上述の第１の実施の形態に係る内燃機関の制御装置の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付されている。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返されない。
【０１３４】
本実施の形態においては、ＥＣＵ２００は、フューエルカット制御の実行中における空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆの変化幅（最大値Ｉｍａｘ−最小値Ｉｍｉｎ）が大きいときには、小さいときに比べて、空燃比センサ２６２の素子温Ｔａｆを上昇させた状態で異常の有無を判定することを特徴とする。
【０１３５】
図１０に、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００の異常判定処理に関する機能ブロック図が示される。ＥＣＵ２００は、前提条件判定部２２２と、完了判定部２２４と、目標値変更部２２６と、異常判定部２２８とを含む。
【０１３６】
前提条件判定部２２２は、空燃比センサ２６２の異常判定を実行するための前提条件が成立しているか否かを判定する。前提条件は、大気限界電流ＩＬが安定していると推定できる条件である。前提条件は、たとえば、フューエルカット制御が実行中であるという条件と、フューエルカット制御が開始されてから所定時間Ｔ（０）が経過しているという条件と、空燃比センサ２６２が活性状態であるという条件と、エンジン１０に設けられるＥＧＲバルブが閉弁状態となってから所定時間Ｔ（３）が経過しているという条件と、今回のトリップ中に異常判定が行われていないという条件とを含む。なお、前提条件判定部２２２は、前提条件が成立している場合には、前提条件判定フラグをオン状態にしてもよい。また、トリップとは、ＩＧオンされてからＩＧオフされるまでの期間をいう。
【０１３７】
完了判定部２２４は、空燃比センサ２６２のエイジングが完了した状態であるか否かを判定する。完了判定部２２４は、エイジング完了フラグがオン状態である場合にエイジングが完了した状態であると判定する。また、完了判定部２２４は、エイジング完了フラグがオフ状態である場合にエイジングが完了していない状態であると判定する。
【０１３８】
なお、エイジング完了フラグは、エイジング判定処理の結果に基づいて状態が変更される。エイジング判定処理については、上述の第１の実施の形態において説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返されない。
【０１３９】
目標値変更部２２６は、空燃比センサ２６２のエイジングが完了していない状態である場合に、目標アドミタンス値Ａｓｔを初期値Ａｓｔ（０）よりも上昇させる。初期値Ａｓｔ（０）は、エイジングが完了した状態を前提として素子温Ｔａｆが活性状態に対応した温度範囲内となるアドミタンス値である。目標値変更部２２６は、初期値Ａｓｔ（０）に上昇量ΔＡｓｔを加算して目標アドミタンス値Ａｓｔを決定する。上昇量ΔＡｓｔは、所定値であってもよい。あるいは、上昇量ΔＡｓｔは、エイジングの進行の程度に応じた上昇量としてもよい。たとえば、目標値変更部２２６は、エイジングの進行の程度が大きいときには（エイジングが完了した状態に近いときには）、小さいときに比べて、小さくなるように上昇量ΔＡｓｔを決定してもよい。なお、目標値変更部２２６は、たとえば、最大値Ｉｍａｘ−最小値Ｉｍｉｎの値に基づいてエイジングの進行の程度を算出してもよい。
【０１４０】
なお、目標値変更部２２６は、たとえば、前提条件判定フラグがオン状態であって、かつ、エイジング完了フラグがオフ状態である場合に、印加電圧Ｖａを上昇させるようにしてもよい。
【０１４１】
異常判定部２２８は、大気限界電流ＩＬのしきい値ＩＬ＿ｔｈを用いて空燃比センサ２６２が異常であるか否かを判定する。すなわち、異常判定部２２８は、大気限界電流ＩＬが、しきい値ＩＬ＿ｔｈよりも大きい場合には、空燃比センサ２６２が正常であると判定する。
【０１４２】
また、異常判定部２２８は、大気限界電流ＩＬがしきい値ＩＬ＿ｔｈ以下である場合には、空燃比センサ２６２が異常であると判定する。なお、異常判定部２２８は、たとえば、空燃比センサ２６２が異常であると判定された場合に、異常判定フラグをオン状態にしてもよい。
【０１４３】
図１１を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００で実行される空燃比センサ２６２の異常判定処理についてのプログラムの制御構造について説明される。
【０１４４】
Ｓ３００にて、ＥＣＵ２００は、前提条件が成立するか否かを判定する。前提条件については、上述したとおりであるため、その詳細な説明については繰り返されない。前提条件が成立する場合（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ３０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ３００にてＮＯ）、この処理は終了する。
【０１４５】
Ｓ３０２にて、ＥＣＵ２００は、エイジング完了フラグがオン状態であるか否かを判定する。エイジング完了フラグがオン状態である場合（Ｓ３０２にてＹＥＳ）、処理はＳ３０６に移される。もしそうでない場合（Ｓ３０２にてＮＯ）、処理はＳ３０４に移される。
【０１４６】
Ｓ３０４にて、ＥＣＵ２００は、目標アドミタンス値Ａｓｔを変更する。目標アドミタンス値Ａｓｔの変更内容については上述したとおりであるため、その詳細な説明については繰り返されない。Ｓ３０６にて、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２が異常であるか否かを判定する。
【０１４７】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００の異常判定処理に関する動作について説明される。なお、ＥＣＵ２００のエイジング判定処理に関する動作については、上述の第１の実施の形態において説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返されない。
【０１４８】
たとえば、空燃比センサ２６２の使用初期において、エイジングが完了していない状態である場合を想定する。このとき、エイジング完了フラグはオフ状態となる。
【０１４９】
車両の走行状態に応じてフューエルカット制御が開始されてから所定時間Ｔ（０）が経過し、空燃比センサ２６２が活性状態となり、ＥＧＲバルブが閉弁状態となってから所定時間Ｔ（３）が経過しており、かつ、ＩＧオン後に異常判定が行なわれていない場合に、前提条件が成立したと判定される（Ｓ３００にてＹＥＳ）。
【０１５０】
エイジング完了フラグはオフ状態であるため（Ｓ３０２にてＮＯ）、目標アドミタンス値Ａｓｔが変更される（Ｓ３０４）。そのため、空燃比センサ２６２の素子温Ｔａｆが上昇する。
【０１５１】
図１２に素子温Ｔａｆに応じた出力電流値Ｉａｆと印加電圧Ｖａとの関係が示される。図１２の横軸は、印加電圧Ｖａを示し、図１２の縦軸は、出力電流値Ｉａｆを示す。
【０１５２】
図１２の実線は、空燃比センサ２６２のエイジングが完了した状態である場合であって、素子温Ｔａｆが通常値Ｔａｆ（１）である場合の大気限界電流ＩＬと印加電圧Ｖａとの関係を示す。ＥＣＵ２００は、素子温Ｔａｆが活性状態に対応した温度範囲内の通常値Ｔａｆ（１）に収束するようにヒータ６８を制御する。この場合、印加電圧ＶａがＶａ（０）であるときには、大気限界電流ＩＬの値は、ＩＬ（０）となる。
【０１５３】
図１２の一点鎖線は、空燃比センサ２６２のエイジングが完了していない状態である場合であって、素子温Ｔａｆが通常値Ｔａｆ（１）である場合の大気限界電流ＩＬと印加電圧Ｖａとの関係を示す。この場合、印加電圧ＶａがＶａ（０）であるときには、大気限界電流ＩＬの値は、ＩＬ（２）となる。
【０１５４】
エイジングが完了していない状態である場合に、目標アドミタンス値Ａｓｔが上昇されることによって、ＥＣＵ２００は、素子温Ｔａｆが、通常値Ｔａｆ（１）よりも高い温度Ｔａｆ（２）に収束するようにヒータ６８を制御する。その結果、大気限界電流ＩＬと印加電圧Ｖａとの関係は、図１２の破線に示すような関係になる。この場合、図１２の破線に示すように、印加電圧ＶａがＶａ（０）であるときには、大気限界電流ＩＬの値は、ＩＬ（３）となる。ＩＬ（３）は、ＩＬ（２）よりも大きい値である。すなわち、目標アドミタンス値Ａｓｔが上昇されることによって、大気限界電流ＩＬの値を、エイジングが完了した状態である場合の大気限界電流ＩＬの値ＩＬ（０）に近づけることができる。そのため、異常の有無が判定されたときに（Ｓ３０６）、誤判定が抑制される。
【０１５５】
また、エイジング完了フラグがオン状態である場合には（Ｓ３０２にてＹＥＳ）、目標アドミタンス値Ａｓｔが変更されることなく、異常の有無が判定される（Ｓ３０６）。すなわち、大気限界電流ＩＬがしきい値ＩＬ＿ｔｈよりも大きい場合には、空燃比センサ２６２が正常であると判定される。大気限界電流ＩＬがしきい値ＩＬ＿ｔｈ以下である場合には、空燃比センサ２６２が異常であると判定される。
【０１５６】
なお、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２が異常であると判定した場合には、音声、表示装置あるいは警告灯等を用いて運転者にその旨を通知してもよい。
【０１５７】
以上のようにして、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置によると、フューエルカット制御の実行中における空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆの変化幅が大きいときには、小さいときに比べて、空燃比センサ２６２の素子温Ｔａｆを上昇させた状態で異常判定条件が成立するか否かを判定する。空燃比センサ２６２の素子温Ｔａｆを上昇させることによって、エイジングが完了していない状態の空燃比センサ２６２の大気限界電流ＩＬの値をエイジングが完了した状態の空燃比センサ２６２の大気限界電流ＩＬの値に近づけることができる。そのため、空燃比センサ２６２の使用初期におけるシリコン成分の残留量が多い場合に、空燃比センサ２６２の異常の有無が誤判定されることが抑制される。したがって、空燃比センサが異常であるか否かを精度高く判定する内燃機関の制御装置を提供することができる。
【０１５８】
＜第３の実施の形態＞
以下、第３の実施の形態に係る内燃機関の制御装置について説明される。本実施の形態に係る内燃機関の制御装置におけるＥＣＵ２００は、上述の第１の実施の形態に係る内燃機関の制御装置におけるＥＣＵ２００の構成と比較して、ＥＣＵ２００の動作が異なる。それ以外の構成については、上述の第１の実施の形態に係る内燃機関の制御装置の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付されている。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返されない。
【０１５９】
本実施の形態においては、ＥＣＵ２００は、フューエルカット制御の実行中における空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆの変化幅（最大値Ｉｍａｘ−最小値Ｉｍｉｎ）が大きいときには、小さいときに比べて、空燃比センサ２６２の検出素子である固体電解質層６４に印加する印加電圧Ｖａを上昇させた状態で異常の有無を判定することを特徴とする。
【０１６０】
図１３に、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００の異常判定処理に関する機能ブロック図が示される。ＥＣＵ２００は、前提条件判定部２２２と、完了判定部２２４と、昇圧制御部２３６と、異常判定部２２８とを含む。
【０１６１】
なお、前提条件判定部２２２、完了判定部２２４および異常判定部２２８の機能および動作は、上述の第２の実施の形態において説明した図１０に示されるＥＣＵ２００の機能ブロック図における前提条件判定部２２２、完了判定部２２４および異常判定部２２８の機能および動作と同様である。そのため、その詳細な説明は繰り返されない。
【０１６２】
昇圧制御部２３６は、空燃比センサ２６２のエイジングが完了していない状態である場合に、印加電圧Ｖａを初期値Ｖａ（０）よりも上昇させる。初期値Ｖａ（０）は、エイジングが完了した状態を前提として目標アドミタンス値Ａｓｔが初期値Ａｓｔ（０）である場合に、素子温Ｔａｆが活性状態に対応した温度範囲内となる電圧である。昇圧制御部２３６は、初期値Ｖａ（０）に上昇量ΔＶａを加算して印加電圧Ｖａを決定する。上昇量ΔＶａは、所定値であってもよい。あるいは、上昇量ΔＶａは、エイジングの進行の程度に応じた上昇量としてもよい。なお、エイジングの進行の程度に応じた上昇量ΔＶａの決定方法については、上述の第２の実施の形態における上昇量ΔＡｓｔの決定方法と同様である。そのため、その詳細な説明は繰り返されない。
【０１６３】
昇圧制御部２３６は、内部のスイッチを切り換えて初期値Ｖａ（０）よりも高い電圧を出力する回路を選択することによって印加電圧Ｖａを上昇させてもよい。あるいは、昇圧制御部２３６は、印加電圧Ｖａの電圧を線形的あるいは段階的に昇圧する昇圧回路を制御することによって印加電圧Ｖａを上昇させてもよい。
【０１６４】
なお、昇圧制御部２３６は、たとえば、前提条件判定フラグがオン状態であって、かつ、エイジング完了フラグがオフ状態である場合に、印加電圧Ｖａを上昇させるようにしてもよい。
【０１６５】
図１４を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００で実行される空燃比センサ２６２の異常判定処理についてのプログラムの制御構造について説明される。
【０１６６】
なお、図１４に示したフローチャートの中で、前述の図１２に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号が付されている。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返されない。
【０１６７】
エイジング完了フラグがオフ状態である場合（Ｓ３０２にてＮＯ）、Ｓ４０４にて、ＥＣＵ２００は、印加電圧Ｖａを上昇させる。なお、印加電圧の上昇内容については上述したとおりであるためその詳細な説明は繰り返されない。
【０１６８】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００の異常判定処理に関する動作について説明される。なお、ＥＣＵ２００のエイジング判定処理に関する動作については、上述の第１の実施の形態において説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返されない。
【０１６９】
たとえば、空燃比センサ２６２の使用初期において、エイジングが完了していない状態である場合を想定する。このとき、エイジング完了フラグはオフ状態となる。
【０１７０】
車両の走行状態に応じてフューエルカット制御が開始されてから所定時間Ｔ（０）が経過し、空燃比センサ２６２が活性状態となり、ＥＧＲバルブが開弁状態となってから所定時間Ｔ（３）が経過しており、かつ、ＩＧオン後に異常判定が行なわれていない場合に、前提条件が成立したと判定される（Ｓ３００にてＹＥＳ）。
【０１７１】
エイジング完了フラグはオフ状態であるため（Ｓ３０２にてＮＯ）、印加電圧ＶａがＶａ（０）からＶ（１）に上昇される（Ｓ４０４）。
【０１７２】
図１５にエイジングの完了の有無に応じた大気限界電流ＩＬと印加電圧Ｖａとの関係が示される。図１５の横軸は、印加電圧Ｖａを示し、図１５の縦軸は、大気限界電流ＩＬを示す。
【０１７３】
図１５の実線は、空燃比センサ２６２のエイジングが完了した状態である場合の大気限界電流ＩＬと印加電圧Ｖａとの関係を示す。この場合、印加電圧ＶａがＶａ（０）であるときには、大気限界電流ＩＬの値は、ＩＬ（０）となる。
【０１７４】
図１５の破線は、空燃比センサ２６２のエイジングが完了していない状態である場合の大気限界電流ＩＬと印加電圧Ｖａとの関係を示す。この場合、印加電圧ＶａがＶａ（０）であるときには、大気限界電流ＩＬの値は、ＩＬ（２）となる。
【０１７５】
エイジングが完了していない状態である場合に、印加電圧ＶａがＶａ（０）からＶａ（１）に上昇されることによって、大気限界電流ＩＬの値は、ＩＬ（２）からＩＬ（４）に上昇する。その結果、エイジングが完了していない状態である場合の大気限界電流ＩＬの値をエイジングが完了した状態である場合の大気限界電流ＩＬ（０）に近づけることができる。そのため、異常の有無が判定されたときに（Ｓ３０６）、誤判定が抑制される。
【０１７６】
また、エイジング完了フラグがオン状態である場合には（Ｓ３０２にてＹＥＳ）、印加電圧Ｖａが上昇されることなく、異常の有無が判定される（Ｓ３０６）。すなわち、大気限界電流ＩＬがしきい値ＩＬ＿ｔｈよりも大きい場合には、空燃比センサ２６２が正常であると判定される。大気限界電流ＩＬがしきい値ＩＬ＿ｔｈ以下である場合には、空燃比センサ２６２が異常であると判定される。
【０１７７】
なお、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２が異常であると判定した場合には、音声、表示装置あるいは警告灯等を用いて運転者にその旨を通知してもよい。
【０１７８】
以上のようにして、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置によると、フューエルカット制御の実行中における空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆの変化幅が大きいときには、小さいときに比べて、空燃比センサ２６２の印加電圧Ｖａを上昇させた状態で異常判定条件が成立するか否かを判定する。空燃比センサ２６２の印加電圧Ｖａを上昇させることによって、エイジングが完了していない状態の空燃比センサ２６２の大気限界電流ＩＬをエイジングが完了した状態の空燃比センサ２６２の大気限界電流ＩＬに近づけることができる。そのため、空燃比センサ２６２の使用初期におけるシリコン成分の残留量が多い場合に、空燃比センサ２６２の異常の有無が誤判定されることが抑制される。したがって、空燃比センサが異常であるか否かを精度高く判定する内燃機関の制御装置を提供することができる。
【０１７９】
＜第４の実施の形態＞
以下、第４の実施の形態に係る内燃機関の制御装置について説明される。本実施の形態に係る内燃機関の制御装置におけるＥＣＵ２００は、上述の第１の実施の形態に係る内燃機関の制御装置におけるＥＣＵ２００の構成と比較して、ＥＣＵ２００の動作が異なる。それ以外の構成については、上述の第１の実施の形態に係る内燃機関の制御装置の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付されている。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返されない。
【０１８０】
本実施の形態においては、ＥＣＵ２００は、シリコン成分の残留量が多いときには、少ないときに比べて、空燃比センサ２６２によって検出される第１酸素量よりもより多くなるように実際の第２酸素量を推定する点を特徴とする。
【０１８１】
より具体的には、ＥＣＵ２００は、フューエルカット制御の実行中における空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆの変化幅（最大値Ｉｍａｘ−最小値Ｉｍｉｎ）が大きいときには、小さいときに比べて、空燃比センサ２６２によって検出される第１酸素量よりもより多くなるように実際の第２酸素量を推定するものである。
【０１８２】
図１６に、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００の異常判定処理に関する機能ブロック図が示される。ＥＣＵ２００は、前提条件判定部２２２と、完了判定部２２４と、検出値補正部２４６と、異常判定部２２８とを含む。
【０１８３】
なお、前提条件判定部２２２、完了判定部２２４および異常判定部２２８の機能および動作は、上述の第２の実施の形態において説明した図１０に示されるＥＣＵ２００の機能ブロック図における前提条件判定部２２２、完了判定部２２４および異常判定部２２８の機能および動作と同様である。そのため、その詳細な説明は繰り返されない。
【０１８４】
検出値補正部２４６は、空燃比センサ２６２のエイジングが完了していない状態である場合に、空燃比センサ２６２の検出値である出力電流値Ｉａｆを補正する。すなわち、検出値補正部２４６は、検出値Ｉａｆ（０）に補正値ΔＩａｆを加算した値を出力電流値Ｉａｆとして算出する。
【０１８５】
補正値ΔＩａｆは、所定値であってもよい。あるいは、補正値ΔＩａｆは、エイジングの進行の程度に応じた補正量としてもよい。なお、エイジングの進行の程度に応じた補正量の決定方法については、上述の第２の実施の形態における上昇量ΔＡｓｔの決定方法と同様である。そのため、その詳細な説明は繰り返されない。
【０１８６】
なお、検出値補正部２４６は、たとえば、前提条件判定フラグがオン状態であって、かつ、エイジング完了フラグがオフ状態である場合に、空燃比センサ２６２の検出値を補正してもよい。
【０１８７】
図１７を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００で実行される空燃比センサ２６２の異常判定処理についてのプログラムの制御構造について説明される。
【０１８８】
なお、図１７に示したフローチャートの中で、前述の図１２に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号が付されている。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返されない。
【０１８９】
エイジング完了フラグがオフ状態である場合（Ｓ３０２にてＮＯ）、Ｓ５０４にて、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２の検出値を補正して出力電流値Ｉａｆを算出する。なお、補正内容については上述したとおりであるためその詳細な説明は繰り返されない。
【０１９０】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る内燃機関の制御装置に含まれるＥＣＵ２００の異常判定処理に関する動作について説明される。なお、ＥＣＵ２００のエイジング判定処理に関する動作については、上述の第１の実施の形態において説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返されない。
【０１９１】
たとえば、空燃比センサ２６２の使用初期において、エイジングが完了していない状態である場合を想定する。このとき、エイジング完了フラグはオフ状態となる。
【０１９２】
車両の走行状態に応じてフューエルカット制御が開始されてから所定時間Ｔ（０）が経過し、空燃比センサ２６２が活性状態となり、ＥＧＲバルブが開弁状態となってから所定時間Ｔ（３）が経過しており、かつ、ＩＧオン後に異常判定が行なわれていない場合に、前提条件が成立したと判定される（Ｓ３００にてＹＥＳ）。
【０１９３】
エイジング完了フラグはオフ状態であるため（Ｓ３０２にてＮＯ）、空燃比センサ２６２の検出値が補正される（Ｓ５０４）。すなわち、空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆは、検出値Ｉａｆ（０）に補正量ΔＩａｆが加算された値に補正される。補正された空燃比センサ２６２の出力電流値Ｉａｆに基づいて異常の有無が判定される（Ｓ３０６）。その結果、空燃比センサ２６２の異常の有無が誤判定されることが抑制される。
【０１９４】
また、エイジング完了フラグがオン状態である場合には（Ｓ３０４にてＮＯ）、空燃比センサ２６２の検出値である出力電流値Ｉａｆが補正されることなく、異常の有無が判定される（Ｓ３０６）。
【０１９５】
すなわち、大気限界電流ＩＬがしきい値ＩＬ＿ｔｈよりも大きい場合には、空燃比センサ２６２が正常であると判定される。大気限界電流ＩＬがしきい値ＩＬ＿ｔｈ以下である場合には、空燃比センサ２６２が異常であると判定される。
【０１９６】
なお、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２が異常であると判定した場合には、音声、表示装置あるいは警告灯等を用いて運転者にその旨を通知してもよい。
【０１９７】
以上のようにして、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置によると、シリコン成分の残留量が多いときには、少ないときに比べて、空燃比センサ２６２によって検出される第１酸素量よりもより多くなるように実際の第２酸素量が推定される。そのため、空燃比センサ２６２の使用初期におけるシリコン成分の残留量が多い場合に、空燃比センサ２６２の異常の有無が誤判定されることが抑制される。したがって、空燃比センサが異常であるか否かを精度高く判定する内燃機関の制御装置を提供することができる。
【０１９８】
また、ＥＣＵ２００は、エイジング判定処理において、エンジン１０の累積運転時間が所定時間以上である場合にエイジングが完了した状態であると判定してもよい。ＥＣＵ２００は、異常判定処理において、エンジン１０の累積運転時間が短いときには、長いときに比べて空燃比センサ２６２によって検出される第１酸素量よりもより多くなるように実際の第２酸素量を推定してもよい。たとえば、ＥＣＵ２００は、異常判定処理において、エンジン１０の累積運転時間が所定時間以上である場合には、空燃比センサ２６２による検出値を用いて空燃比センサ２６２の異常の有無を判定してもよい。また、ＥＣＵ２００は、エンジン１０の累積運転時間が所定時間よりも短い場合には、累積運転時間が長いときと比べて、空燃比センサ２６２によって検出される第１酸素量よりもより多くなるように実際の第２酸素量を推定して、推定された第２酸素量を用いて空燃比センサ２６２の異常の有無を判定してもよい。すなわち、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２の検出値にエイジングの状態に応じた補正量を加算した値を用いて異常の有無を判定してもよい。
【０１９９】
あるいは、ＥＣＵ２００は、エイジング判定処理において、空燃比センサ２６２の通電回数が所定回数以上である場合にエイジングが完了した状態であると判定してもよい。ＥＣＵ２００は、異常判定処理において、空燃比センサ２６２の通電回数が少ないときには、多いときに比べて空燃比センサ２６２によって検出される第１酸素量よりもより多くなるように実際の第２酸素量を推定してもよい。たとえば、ＥＣＵ２００は、異常判定処理において、空燃比センサ２６２の通電回数が所定回数以上である場合には、空燃比センサ２６２による検出値を用いて空燃比センサ２６２の異常の有無を判定してもよい。また、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２の通電回数が所定回数よりも少ない場合には、空燃比センサ２６２の通電回数が多いときに比べて空燃比センサ２６２によって検出される第１酸素量よりもより多くなるように実際の第２酸素量を推定して、推定された第２酸素量を用いて空燃比センサ２６２の異常の有無を判定してもよい。すなわち、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ２６２の検出値にエイジングの状態に応じた補正量を加算した値を用いて異常の有無を判定してもよい。
【０２００】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０２０１】
１０  エンジン、１１  エンジン回転速度センサ、１２  吸気通路、１４  排気通路、６１  カバー、６２  小孔、６３  センサ本体、６４  固体電解質層、６５  拡散抵抗層、６６  排気側電極、６７  大気側電極、６８  ヒータ、６９  大気ダクト、１０２  エアクリーナ、１０４  スロットルバルブ、１０６  気筒、１０８  インジェクタ、１１０  点火プラグ、１１２  三元触媒、１１４  ピストン、１１６  クランク軸、１１８  吸気バルブ、１２０  排気バルブ、１２２  吸気側カム、１２４  排気側カム、１２６  ＶＶＴ機構、２００  ＥＣＵ、２０２  実行条件判定部、２０４  計測部、２０６  エイジング判定部、２０８  リセット部、２１２，２２４  完了判定部、２１４  しきい値決定部、２１６，２２８  異常判定部、２２２  前提条件判定部、２２６  目標値変更部、２３６  昇圧制御部、２４６  検出値補正部、２５２  メモリ、２５４  カム角センサ、２５６  水温センサ、２５８  エアフローメータ、２６２  空燃比センサ。
【図１】
2013038490.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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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