(57)【要約】      （修正有）【課題】排気ガスセンサの故障診断期間中のエミッション特性の悪化を抑制することが可能な内燃機関の空燃比制御装置を提供する。【解決手段】空燃比センサの故障診断期間中は、メインＦＢ制御の実行を禁止する１０４。次に、逆電圧印加直前の補正噴射量KApreを取得する１０６。排気空燃比が理論空燃比よりもややリッチ側になるように、この補正噴射量KApreを増量補正することで、故障診断期間中の補正噴射量KBを算出する１０８。補正噴射量KBをベース噴射量に加算することで、インジェクタから噴射される最終噴射量を求める１１０。【選択図】図５
2008063951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記内燃機関の排気通路に設けられた排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力に基づいて、排気空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、
前記排気ガスセンサの故障診断時に、前記排気ガスセンサに対して逆電圧を印加する逆電圧印加手段と、
前記逆電圧の印加開始後から印加終了後所定期間が経過するまでの故障診断期間中は、前記逆電圧の印加直前における前記噴射量補正手段による補正量を増量することで、排気空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に変更する補正量増量手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記内燃機関の負荷を算出する機関負荷算出手段を更に備え、
前記補正量増量手段は、前記機関負荷算出手段により算出された負荷が高いほど、前記補正量をより多く増量することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
内燃機関の空燃比制御装置であって、
吸入空気量値と前記内燃機関の排気通路に設けられた排気ガスセンサの出力とを取得し、該吸入空気量値を該排気ガスセンサの出力で除することで実燃料噴射量を算出する実燃料噴射量算出手段と、
前記吸入空気量値を理論空燃比で除することで目標燃料噴射量を算出する目標燃料噴射量算出手段と、
前記実燃料噴射量と前記目標燃料噴射量との偏差である偏差燃料量を取得し、該偏差燃料量に基づいたＰＩ制御により燃料補正量を算出する燃料補正量算出手段と、
前記排気ガスセンサの故障診断時に、前記排気ガスセンサに対して逆電圧を印加する逆電圧印加手段と、
前記逆電圧の印加開始後から印加終了後所定時間が経過するまでの故障診断期間中は、前記逆電圧の印加直前に算出された前記燃料補正量を取得し、該取得した燃料補正量を増量することで、排気空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に変更する補正量増量手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に係り、特に排気ガスセンサの故障診断期間における空燃比制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
限界電流式酸素センサの異常診断装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この装置によれば、酸素センサの異常を検出するために、所定時間毎に逆電圧が酸素センサに印加されている。その逆電圧印加中のセンサ電流値に基づいて、素子割れ等の故障が酸素センサに生じているか否かが判断される。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３２７５８６号公報
【特許文献２】特開平１１−６８１３号公報
【特許文献３】特開平６−２８０５４９号公報
【特許文献４】特開平１１−８２１１０号公報
【特許文献５】特開平８−１２８３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記逆電圧印加中は、上記酸素センサや空燃比センサのような排気ガスセンサに対して、正電圧を印加することができない。このため、逆電圧印加中は、排気ガスセンサの機能を果たすことができない。また、逆電圧印加終了後の所定時間は、逆電圧印加中に排気側電極にポンピングされた酸素イオンの影響により、正確なセンサ出力を検知することができない。このため、逆電圧印加開始から印加終了後所定時間が経過するまでの故障診断期間中は、故障診断直前のフィードバック補正値（補正噴射量）を用いて空燃比制御を行うことが考えられる。
しかしながら、このような制御では、排気ガスのエミッション特性を適正に維持することができない場合がある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、排気ガスセンサの故障診断期間中のエミッション特性の悪化を抑制することが可能な内燃機関の空燃比制御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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記内燃機関の排気通路に設けられた排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力に基づいて、排気空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、
前記排気ガスセンサの故障診断時に、前記排気ガスセンサに対して逆電圧を印加する逆電圧印加手段と、
前記逆電圧の印加開始後から印加終了後所定期間が経過するまでの故障診断期間中は、前記逆電圧の印加直前における前記噴射量補正手段による補正量を増量することで、排気空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に変更する補正量増量手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の負荷を算出する機関負荷算出手段を更に備え、
前記補正量増量手段は、前記機関負荷算出手段により算出された負荷が高いほど、前記補正量をより多く増量することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、内燃機関の空燃比制御装置であって、
吸入空気量値と前記内燃機関の排気通路に設けられた排気ガスセンサの出力とを取得し、該吸入空気量値を該排気ガスセンサの出力で除することで実燃料噴射量を算出する実燃料噴射量算出手段と、
前記吸入空気量値を理論空燃比で除することで目標燃料噴射量を算出する目標燃料噴射量算出手段と、
前記実燃料噴射量と前記目標燃料噴射量との偏差である偏差燃料量を取得し、該偏差燃料量に基づいたＰＩ制御により燃料補正量を算出する燃料補正量算出手段と、
前記排気ガスセンサの故障診断時に、前記排気ガスセンサに対して逆電圧を印加する逆電圧印加手段と、
前記逆電圧の印加開始後から印加終了後所定時間が経過するまでの故障診断期間中は、前記逆電圧の印加直前に算出された前記燃料補正量を取得し、該取得した燃料補正量を増量することで、排気空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に変更する補正量増量手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、排気ガスセンサの故障診断期間中は、逆電圧印加直前の燃料噴射量の補正量が増量される。これにより、故障診断期間中は、排気空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に維持される。理論空燃比よりもリッチ側においては、リーン側に比してエミッション特性に対する空燃比ずれの影響が少ない。よって、故障診断期間中のエミッション特性の悪化を抑制することができる。
【００１０】
第２の発明によれば、機関負荷が高いほど、燃料噴射量の補正量が多く増量される。このため、機関負荷が高い場合には、低い場合に比して、排気空燃比がよりリッチ側に変更される。よって、故障診断期間中に機関負荷が増大する場合であっても、排気空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に維持されるため、エミッション特性の悪化を抑制することができる。
【００１１】
第３の発明によれば、排気ガスセンサの故障診断期間中は、逆電圧印加直前に算出された燃料補正量が増量される。これにより、故障診断期間中は、排気空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に維持される。理論空燃比よりもリッチ側においては、リーン側に比してエミッション特性に対する空燃比ずれの影響が少ない。よって、故障診断期間中のエミッション特性の悪化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明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。
【００１３】
実施の形態１．
［システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。本実施の形態１のシステムは、内燃機関１を備えている。内燃機関１は、複数の気筒２を有している。図１には、複数気筒のうちの１気筒のみを示している。
【００１４】
内燃機関１は、内部にピストン４を有するシリンダブロック６を備えている。ピストン４は、クランク機構を介してクランクシャフト８と接続されている。クランクシャフト８の近傍には、クランク角センサ１０が設けられている。クランク角センサ１０は、クランクシャフト８の回転角度（クランク角）を検出するように構成されている。
【００１５】
シリンダブロック６の上部にはシリンダヘッド１２が組み付けられている。ピストン４上面からシリンダヘッド１２までの空間は燃焼室１４を形成している。シリンダヘッド１２には、燃焼室１４内の混合気に点火する点火プラグ１６が設けられている。
【００１６】
シリンダヘッド１２は、燃焼室１４と連通する吸気ポート１８を備えている。吸気ポート１８と燃焼室１４との接続部には吸気バルブ２０が設けられている。吸気バルブ２０は、該吸気バルブ２０の開弁特性を変更可能な可変動弁機構２１に接続されている。また、吸気ポート１８近傍には、該近傍に燃料を噴射するインジェクタ２２が設けられている。
【００１７】
吸気ポート１８には、吸気通路２４が接続されている。吸気通路２４の途中にはサージタンク２５が設けられている。サージタンク２５の上流にはスロットルバルブ２６が設けられている。スロットルバルブ２６は、スロットルモータ２８により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２６は、アクセル開度センサ３２により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ２６の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ３０が設けられている。スロットルバルブ２６の上流には、吸入空気量Gaを検出するエアフロメータ３４が設けられている。エアフロメータ３４の上流にはエアクリーナ３６が設けられている。
【００１８】
また、シリンダヘッド１２は、燃焼室１４と連通する排気ポート３８を備えている。排気ポート３８と燃焼室１４との接続部には排気バルブ４０が設けられている。排気バルブ４０は、該排気バルブ４０の開弁特性を変更可能な可変動弁機構４１に接続されている。排気ポート３８には排気通路４２が接続されている。排気通路４２には、上流触媒４４と下流触媒４６とが設けられている。これらの上流触媒４４及び下流触媒４６は、何れもＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘを同時に浄化可能な三元触媒である。
【００１９】
上流触媒４４の上流には空燃比センサ４８が設けられている。この空燃比センサ４８は、排気ガスの空燃比（排気空燃比）に応じた出力A/Fs[v]を発するセンサである。空燃比センサ４８は、図示は省略するが、ジルコニア等で形成された電解質層と、排気ガスに晒されるように設けられた排気側電極と、大気層に晒されるように設けられた大気側電極と、両電極間に電圧（正電圧又は逆電圧）を印加する電圧印加部とを有している。
また、上流触媒４４と下流触媒４６との間には、酸素センサ５０が設けられている。この酸素センサ５０は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるかリーンであるかに応じて出力Vox[v]を反転させるセンサである。
【００２０】
また、本実施の形態のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、点火プラグ１６、可変動弁装置２１，４１、インジェクタ２２、スロットルモータ２８等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、クランク角センサ１０、スロットル開度センサ３０、アクセル開度センサ３２、エアフロメータ３４、空燃比センサ４８、酸素センサ５０等が接続されている。ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づいて、内燃機関全体の制御を実行する。
また、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ１０の出力に基づいて、機関回転数NEを算出する。また、ＥＣＵ６０は、スロットル開度TA等に基づいて、内燃機関１に要求される機関負荷KLを算出する。
【００２１】
［実施の形態１の特徴］
上記システムでは、空燃比センサ４８の故障診断が定期的に実行される。
故障診断ではなくこの空燃比センサ４８により空燃比（センサ出力）を検出する際には、排気側電極と大気側電極との間に正電圧が印加される。正電圧が印加されると、大気側電極と排気側電極との間には、排気ガス中の酸素過不足量に応じた電流、つまり、排気ガスの空燃比に応じたセンサ電流が流れる。このセンサ電流を検出することで、排気空燃比を検知することができる。
【００２２】
（逆電圧印加によるセンサの故障診断）
一方、空燃比センサ４８の故障診断を実施する際には、両電極間に逆電圧（「負電圧」ともいう。）が印加される。逆電圧が印加されると、大気側電極の表面に接している酸素がイオン化されて排気側電極に向けてポンピングされる。そうすると、排気側電極と大気側電極との間には、大気層中の酸素濃度と相関を有する負の電流（逆電流）が流れる。つまり、空燃比センサ４８のセンサ素子が正常であれば、大気中の酸素濃度に対応する電流が流れる。これに対して、センサ素子に割れが生じている場合には、大気層中に排気ガスが混入してしまう。この場合、大気層中の酸素濃度が下がるため、センサ素子を流れる電流は、正常時の電流に比して小さくなる。
【００２３】
このように、排気側電極と大気側電極との間に逆電圧を印加することで発生する電流の値は、センサ素子に割れが生じているか否かに応じて変化する。従って、かかる電流値の変動に基づいて、センサ素子に割れが生じているか否かを判断することができる。尚、素子割れの発生時には、排気通路を流れる排気ガス量が多いほど、大気層に排気ガスが流入しやすい。
【００２４】
図２は、故障診断時の空燃比センサ４８の出力電流の変化を説明するための図である。より具体的には、図２（Ａ）は、逆電圧印加の有無を表すフラグを示す図であり、図２（Ｂ）は、空燃比センサ４８の出力電流の変化を示す図である。尚、図２（Ａ）において、逆電圧が印加される期間Ａと、逆電圧印加終了後にセンサ出力が安定して得られるまでの期間Ｂとは、予め定められた固定期間とする。本明細書において、期間Ａに期間Ｂを加算した合計期間（Ａ＋Ｂ）のことを「故障診断期間」と称する。
【００２５】
図２に示すように、故障診断期間（Ａ＋Ｂ）中は、空燃比センサ４８の出力を空燃比制御に用いることができない。これは、逆電圧が印加される期間Ａでは、正電圧を印加することができず、期間Ｂでは、逆電圧印加中に排気側電極にポンピングされた酸素イオンの影響により正確なセンサ出力を得ることができないためである。
そこで、故障診断期間中は、その直前（すなわち、逆電圧を印加する直前）の補正値を用いて、空燃比フィードバック制御を実行することが考えられる。
【００２６】
しかしながら、逆電圧印加直前の補正値を用いて空燃比フィードバック制御を実行すると、エミッション特性が悪化する可能性がある。
図３は、排気空燃比と三元触媒の浄化率との関係を示す図である。図３には、ＮＯｘ浄化率とＨＣ浄化率とＣＯ浄化率の排気空燃比に対する変化が示されている。理論空燃比λよりもΔAだけリッチ側の空燃比A/F1におけるＮＯｘ浄化率は、理論空燃比λにおけるＮＯｘ浄化率と同等である。しかし、この空燃比A/F1におけるＨＣ浄化率とＣＯ浄化率は、理論空燃比λにおけるＨＣ浄化率とＣＯ浄化率に比して低くなる。
【００２７】
一方、上記のΔAだけ理論空燃比λよりもリーン側である空燃比A/F2におけるＮＯｘ浄化率は、理論空燃比λにおけるＮＯｘ浄化率に比して著しく低くなる。また、この空燃比A/F2におけるＨＣ浄化率とＣＯ浄化率は、理論空燃比λにおけるＨＣ浄化率とＣＯ浄化率と同等である。
【００２８】
故障診断期間中に逆電圧印加直前の補正値を用いると、運転状態によっては理論空燃比λよりもリーン側にずれる場合がある。この場合、上述したように、ＮＯｘ浄化率が著しく低下してしまい、ＮＯｘ排出量が大幅に増大してしまう可能性がある。
【００２９】
そこで、本実施の形態１では、故障診断期間中は、逆電圧印加直前の補正値をそのまま用いるのではなく、排気空燃比が理論空燃比よりもややリッチ側の空燃比になるように補正値を変更する。ここで、リッチ側の空燃比は、例えば、１４．４〜１４．５である。これにより、故障診断期間中に排気空燃比が理論空燃比λよりもリーン側になる事態を回避することができる。リッチ側では、リーン側に比してエミッション特性に対する空燃比ずれの影響が少ない。よって、故障診断期間中のエミッションの悪化を抑制することができる。
【００３０】
（空燃比制御の説明）
図４は、本実施の形態１において実行される空燃比制御を説明するための制御ブロック図である。
先ず、空燃比センサ出力A/Fsを用いるメインフィードバック制御（メインＦＢ制御）について説明する。
図４に示す制御ブロックにおいて、空燃比センサ４８は、内燃機関１から排出され上流触媒４４に流入する排気ガスの空燃比に対応する出力（電圧値）A/Fsを発生する。この出力A/Fsは、空燃比が大きいほど、すなわち、空燃比がリーンであるほど大きな値となる。
【００３１】
この出力A/Fsは、電圧空燃比変換器６２に供給される。この電圧空燃比変換器６２では、予め記憶している電圧−空燃比変換マップを参照して、出力A/Fsが補正空燃比eabyfに変換される。該マップによれば、出力A/Fsが大きいほど、補正空燃比eabyfも大きな値（リーンな値）とされる。
【００３２】
この補正空燃比eabyfは、除算部６４に供給される。この除算部６４には、エアフロメータ３４の吸入空気量信号Mcが信号処理部６６で処理された吸入空気量Gaも供給される。信号処理部６６の枠内に示す演算式「e-Ls」は、むだ時間要素の伝達関数であり、演算式中の“Ｌ”はエアフロメータ３４を通過した空気が気筒内に吸入されるまでの時間を表している。除算部６４では、取得した吸入空気量Gaを補正空燃比eabyfで徐することで実燃料噴射量が算出される。
【００３３】
また、別の除算部６８では、吸入空気量GaをメインＦＢ目標値（目標空燃比=理論空燃比）で除することで目標燃料噴射量が算出される。この目標燃料噴射量と実燃料噴射量とは比較部７０に供給される。比較部７０では、取得した目標燃料噴射量と実燃料噴射量との偏差である偏差燃料量が算出される。
【００３４】
この偏差燃料量は、メインＦＢコントローラ７２に供給される。メインＦＢコントローラ７２は、取得した偏差燃料量に基づきＰＩ制御を行い、フィードバック補正値としての燃料補正量KAを算出する手段である。メインＦＢコントローラ７２の枠内に示す演算式は、ＰＩ制御のための伝達関数である。演算式中の「Gpmfb」はＰ項の比例ゲイン、「Gimfb」はＩ項の積分ゲインをそれぞれ表している。このＰＩ制御によれば、後述のベース噴射量に増減補正を施すための補正噴射量KAが算出される。算出された燃料補正量KAは、加算部７４に供給される。加算部７４では、機関負荷KLに基づき算出されたベース噴射量に、取得した補正噴射量KAが加算される。そうすると、ベース噴射量と補正噴射量KAとの和が最終噴射量とされ、この最終噴射量がインジェクタ２２から噴射される。
【００３５】
このように、図２に示す故障診断期間（Ａ＋Ｂ）以外は、空燃比センサ４８の出力A/Fsに対応する補正空燃比eabyfに基づいて、上記のようなメインＦＢ制御が実行される。
【００３６】
一方、図２に示す故障診断期間（Ａ＋Ｂ）中は、上述したように、空燃比センサ４８の出力A/Fsを用いることができない。すなわち、上記のようなメインＦＢ制御により、排気空燃比を目標空燃比（理論空燃比）に制御することができない。よって、この期間中は、加算部７４において、ベース噴射量への補正噴射量KAの加算は行われない。
【００３７】
この故障診断期間中は、先ず、逆電圧直前の補正噴射量KApreを取得する。ここで、ＥＣＵ６０内には、メインＦＢ制御で求められた補正噴射量KAが逐次記憶されている。よって、ＥＣＵ６０から逆電圧直前の補正噴射量KApreを読み出すことで取得することが可能である。この取得された補正噴射量KApreは、補正噴射量増量手段７６に供給される。この補正噴射量増量手段７６では、補正噴射量KApreを補正量ΔKだけ増量することで補正噴射量KBが算出される。この補正量Δは、故障診断期間中の空燃比が理論空燃比（14.6）よりもややリッチ側（例えば、14.4〜14.5）になるようにするための燃料量である。そして、算出された補正噴射量KBが、加算部７４においてベース噴射量に加算される。よって、ベース噴射量と補正噴射量KBとの合計である故障診断期間中の最終噴射量が、ベース噴射量と補正噴射量KApreとの合計である逆電圧印加直前の最終噴射量に比して多くされる。従って、故障診断期間中は、排気空燃比がリーン側にシフトする事態を回避することができる。よって、故障診断期間中のエミッション特性の悪化、特に、ＮＯｘ排出量の増加を抑制することができる。
【００３８】
［実施の形態１における具体的処理］
図５は、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。図５に示すルーチンは、所定間隔毎に起動される。
【００３９】
図５に示すルーチンによれば、先ず、空燃比センサ４８の故障診断期間中であるか否かを判別する（ステップ１００）。このステップ１００で、故障診断期間中ではないと判別された場合には、空燃比センサ出力A/Fsに対応する補正空燃比eabyfを用いた上記のメインＦＢ制御を実行する（ステップ１０２）。
【００４０】
一方、上記ステップ１００で故障診断期間中であると判別された場合には、補正空燃比eabyfを用いるメインＦＢ制御の実行を禁止する（ステップ１０４）。そして、逆電圧印加直前（すなわち、故障診断期間の直前）の補正噴射量KApreを取得する（ステップ１０６）。
【００４１】
その後、上記ステップ１０６で取得された補正噴射量KApreを補正量ΔKだけ増量することで、故障診断期間中の補正噴射量KBを算出する（ステップ１０８）。このステップ１０８では、排気空燃比が理論空燃比よりもややリッチ側となるように補正量ΔKが求められる。続いて、上記ステップ１０８で算出された補正噴射量KBをベース噴射量に加算する（ステップ１１０）。従って、故障診断期間中は、ベース噴射量と補正噴射量KBとの和が最終噴射量とされる。
【００４２】
以上説明したように、図５に示すルーチンによれば、空燃比センサ４８の故障診断期間中は、補正空燃比eabyfを用いたメインＦＢ制御の実行が禁止される。これにより、空燃比センサ４８を用いた理論空燃比への制御ができなくなる。そこで、逆電圧印加直前の補正噴射量KApreを取得し、この補正噴射量KApreを補正量ΔKだけ増量することで、故障診断期間中の補正噴射量KBが算出される。この補正噴射量KBをベース噴射量に加算することで、故障診断期間中は排気空燃比を理論空燃比よりもややリッチ側に維持することができる。すなわち、故障診断期間中に排気空燃比が理論空燃比よりもリーン側にシフトする事態を回避することができる。図３に示すように、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側では、リーン側に比して空燃比ずれによるエミッション特性の変化が少ない。よって、故障診断期間中のエミッション特性の悪化、特に、ＮＯｘ排出量の増加を抑制することができる。
【００４３】
ところで、本実施の形態１では、空燃比センサ出力A/Fsから求めた補正空燃比eabyfに基づいて空燃比制御を行うことで補正噴射量KAを算出しているが（図４参照）、補正噴射量KAの算出手法はこれに限られない。例えば、酸素センサ５０の出力Vox[V]から公知のサブＦＢ制御によりサブＦＢ補正量Vsfbを求め、空燃比センサ出力A/FsとサブＦＢ補正量Vsfbとを加算することで補正電圧値Vfbを求め、電圧空燃比変換器６２においてこの補正電圧値Vfbを補正空燃比eabyfに変換し、この補正空燃比eabyfに基づいて空燃比制御を行うことで補正噴射量KAを算出してもよい（後述する実施の形態２についても同様）。
【００４４】
また、本実施の形態１では、触媒４４の上流に空燃比センサ４８を配置すると共に触媒４４の下流に酸素センサ５０を配置する構成としたが、本発明において用い得るセンサは、これらの組み合わせに限定されるものではない。すなわち、これらのセンサは、何れも、空燃比センサ、酸素センサ、ＮＯｘセンサ、ＨＣセンサ等のように、フィードバック制御の基礎として排気ガスの特性を検出するセンサであれば、如何なるセンサであってもよい。
【００４５】
尚、本実施の形態１においては、内燃機関１が第１の発明における「内燃機関」に、排気通路４２が第１の発明における「排気通路」に、空燃比センサ４８が第１の発明における「排気ガスセンサ」に、除算部６４が第３の発明における「実燃料噴射量算出手段」に、除算部６８が第３の発明における「目標燃料噴射量算出手段」に、メインＦＢコントローラ７２が第１の発明における「噴射量補正手段」及び第３の発明における「燃料補正量算出手段」に、補正噴射量増量手段７６が第１及び第３の発明における「補正量増量手段」に、それぞれ相当している。また、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１００の処理を実行することにより第１の発明における「逆電圧印加手段」が、ステップ１０６，１０８，１１０の処理を実行することにより第１の発明における「補正量増量手段」が、それぞれ実現されている。
【００４６】
実施の形態２．
次に、図６及び図７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２のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図７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。
【００４７】
［実施の形態２の特徴］
上記実施の形態１では、排気空燃比が理論空燃比よりもややリッチ側になるように、補正噴射量KApreをΔKだけ増量補正することで補正噴射量KBを算出した。
【００４８】
ところで、機関負荷KLが高い場合には、吸入空気量Gaが多くなる。ＮＯｘ排出量は吸入空気量Gaに対して相関を有している。このため、機関負荷KLが高い場合には、ＮＯｘ排出量が多くなりやすい。
【００４９】
そこで、本実施の形態２では、機関負荷KLに応じて目標の排気空燃比（以下「目標排気空燃比」という。）を設定することとする。
図６は、本実施の形態２において、機関回転数NE及び機関負荷KLに対する目標排気空燃比を示す図である。図６に示すように、機関回転数NEが一定である場合には、機関負荷KLが高いほど、目標排気空燃比がよりリッチ側（14.55→14.4）にされる。換言すれば、図６に示す目標排気空燃比の等値線は、吸入空気量Gaと相関を有している。よって、吸入空気量Gaが多いほど、目標排気空燃比がよりリッチ側に設定される。そうすると、機関負荷KLが高いほど、補正量ΔKがより多くされ、補正噴射量KBがより多くされる。これにより、機関負荷KLが高い場合の最終噴射量は、機関負荷KLが低い場合に比して多くされる。このため、機関負荷KLが高いほど、排気空燃比がよりリッチ側となる。従って、故障診断期間中に機関負荷KLの増大変化があった場合であっても、排気空燃比がリーン側にシフトする事態を回避することができる。よって、この場合もエミッション特性の悪化を抑制することができる。
【００５０】
［実施の形態２における具体的処理］
図７は、本実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。図７に示すルーチンは、所定間隔毎に起動される。
【００５１】
図７に示すルーチンによれば、先ず、図５に示すルーチンと同様に、故障診断期間中であるか否かを判別し（ステップ１００）、故障診断期間中ではない場合にはメインＦＢ制御を実行する（ステップ１０２）。
【００５２】
一方、故障診断期間中である場合には、図５に示すルーチンと同様に、メインＦＢ制御の実行を禁止し（ステップ１０４）、逆電圧印加直前の補正噴射量KApreを取得する（ステップ１０６）。その後、図７に示すルーチンでは、スロットル開度TAに基づいて機関負荷KLを算出する（ステップ１１２）。
【００５３】
次に、上記ステップ１１２で算出された機関負荷KLに応じた補正噴射量KBを算出する（ステップ１１４）。このステップ１１４では、図６に示すマップを参照して機関負荷KLに応じた目標空燃比を求め、この求めた目標空燃比となるような補正量ΔKを算出する。なお、機関回転数NEが一定ではない場合には、機関回転数NEと機関負荷KLとに応じた目標空燃比が求められる。そして、この補正量ΔKだけ補正噴射量KApreを増量することで、故障診断期間中の補正噴射量KBが算出される。
【００５４】
その後、図５に示すルーチンと同様に、上記ステップ１１４で算出された補正噴射量KBをベース噴射量に加算する（ステップ１１０）。
【００５５】
以上説明したように、図７に示すルーチンによれば、故障診断期間中は、機関負荷KLに応じた補正量ΔKが求められる。すなわち、機関負荷KLに応じた補正噴射量KBが求められる。よって、機関負荷KLが高いほど、排気空燃比が理論空燃比よりもよりリッチ側に変更される。従って、空燃比センサ４８の故障診断期間中に機関負荷KLが増大した場合でも、排気空燃比が理論空燃比よりもリーン側にシフトする事態を回避することができる。よって、故障診断期間中に機関負荷KLが増大した場合でも、エミッション特性の悪化を抑制することができる。
【００５６】
尚、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１１２の処理を実行することにより第２の発明における「機関負荷算出手段」が、ステップ１１４の処理を実行することにより第２の発明における「補正量増量手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】故障診断時の空燃比センサ４８の出力電流の変化を説明するための図である。
【図３】排気空燃比と三元触媒の浄化率との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行される空燃比制御を説明するための制御ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２において、機関回転数NE及び機関負荷KLに対する目標排気空燃比を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１    内燃機関
１０  クランク角センサ
３０  スロットル開度センサ
４２  排気通路
４４  上流触媒
４８  空燃比センサ
５０  酸素センサ
６０  ＥＣＵ
７６  補正噴射量増量手段
【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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【図６】
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【図７】
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