(57)【要約】【課題】酸素濃度センサの擬似劣化信号を簡単な構成で生成できるようにし、あるいは、センサ素子のインピーダンスを正確に検出可能とする。【解決手段】擬似劣化信号生成回路５０では、酸素濃度センサ２０と並列に可変抵抗器ＶＲ１が設けられていることから、出力電圧を低下させることができる。また、酸素濃度センサ２０と直列に抵抗器Ｒ２が設けられ、その抵抗器Ｒ２に電流を流す二次電池ＢＴが設けられていることから、出力電圧を持ち上げることができる。また、酸素濃度センサ２０と直列に可変抵抗器ＶＲ３が設けられ、この可変抵抗器ＶＲ３に並列にコンデンサＣ２が設けられていることから、印加電圧が低周波である場合に限り、インピーダンスを高めることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出ガス中の酸素濃度に応じた酸素濃度信号を出力する酸素濃度センサに接続され、該酸素濃度センサの性能劣化時における出力特性に似せた擬似劣化信号を、前記酸素濃度信号から生成する擬似劣化信号生成回路において、
前記酸素濃度センサと並列に接続される抵抗器を備えることを特徴とする擬似劣化信号生成回路。
【請求項２】
前記抵抗器が、可変抵抗器である請求項１に記載の擬似劣化信号生成回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載の擬似劣化信号生成回路であって、さらに、
前記酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器と、
前記抵抗器に電流を流す二次電池と
を備える擬似劣化信号生成回路。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の擬似劣化信号生成回路であって、さらに、
前記酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器と、
該抵抗器に並列に接続されるコンデンサと
を備える擬似劣化信号生成回路。
【請求項５】
被検出ガス中の酸素濃度に応じた酸素濃度信号を出力する酸素濃度センサに接続され、該酸素濃度センサの性能劣化時における出力特性に似せた擬似劣化信号を、前記酸素濃度信号から生成する擬似劣化信号生成回路において、
前記酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器と、
前記抵抗器に電流を流す二次電池と
を備えることを特徴とする擬似劣化信号生成回路。
【請求項６】
請求項５に記載の擬似劣化信号生成回路であって、さらに、
前記酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器と、
該抵抗器に並列に接続されるコンデンサと
を備える擬似劣化信号生成回路。
【請求項７】
被検出ガス中の酸素濃度に応じた酸素濃度信号を出力する酸素濃度センサに接続され、該酸素濃度センサの性能劣化時におけるインピーダンス特性に似せた擬似劣化信号を、前記酸素濃度信号から生成する擬似劣化信号生成回路において、
前記酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器と、
該抵抗器に並列に接続されるコンデンサと
を備えることを特徴とする擬似劣化信号生成回路。
【請求項８】
内燃機関の排気通路に設けられた酸素濃度センサと、
前記酸素濃度センサからの酸素濃度信号を受けて、該酸素濃度センサの有するセンサ素子のインピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、
該検出されたインピーダンスに基づいて、前記酸素濃度センサに関わる所定の制御を行なう制御手段と
を備える内燃機関制御装置において、
前記酸素濃度センサと前記インピーダンス検出手段との間に、請求項１ないし７のいずれかに記載の擬似劣化信号生成回路を設け、該擬似劣化信号生成回路にて生成された擬似劣化信号が、前記酸素濃度信号として前記インピーダンス検出手段に入力するように構成したことを特徴とする内燃機関制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、酸素濃度センサの性能劣化時における特性（出力特性、インピーダンス特性）に似せた擬似劣化信号を生成する擬似劣化信号生成回路と、この擬似劣化信号生成回路を備える内燃機関制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば車両用内燃機関の空燃比を制御する制御装置においては、排ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサにより検出し、この酸素濃度センサの検出値に基づいて、内燃機関に吸入する混合気の空燃比をフィードバック制御することで、触媒による排気ガス浄化性能を高めるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２２８１１１号公報
【０００４】
空燃比フィードバック制御を行なう電子コントロールユニット（ＥＣＵ）には、「オンボードダイアグノーシス（ＯＢＤ）」と呼ばれる自己診断装置を備えるのが常である。ＯＢＤは、酸素濃度センサにトラブルが生じるとそれを検知し、チェックランプを点灯することで警告を発生する。上記トラブルは、突発的な故障ばかりでなく、酸素濃度センサの経時的な劣化も含む。
【０００５】
ＯＢＤが正常に動作していることをチェックする試験も行なわれる。この試験では、劣化した状態にある酸素濃度センサの出力を擬似的に作り出す擬似劣化装置が用いられ、この擬似劣化装置の出力信号である擬似劣化信号をＥＣＵに送ることで、ＯＢＤそのものが正常に動作しているかをチェックする。擬似劣化装置は、酸素濃度センサの出力信号をＡＤコンバータでデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をマイクロコンピュータにて劣化相当の信号に変換し、その後、その劣化相当の信号をＤＡコンバータでアナログ信号に戻して外部に出力する構成である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、擬似劣化装置の構成が複雑であるといった問題があった。擬似劣化装置は、上述したように、ＡＤコンバータ、マイクロコンピュータ、ＤＡコンバータを備える必要があることから、構成が複雑である。
【０００７】
また、上記従来の技術では、擬似劣化装置を用いると、酸素濃度センサの素子（センサ素子）のインピーダンスを正確に検出することができないという問題も発生した。センサ素子のインピーダンスの検出が必要となるのは次の理由による。酸素濃度センサにおいては、検出精度を維持するために、センサ素子を活性状態に保つ必要があり、一般には、センサに付設されたヒータを通電制御することによりセンサ素子を加熱して活性状態を維持するようにしている。こうしたヒータの通電制御においては、センサ素子の温度と相関関係のある素子のインピーダンスを検出して、そのインピーダンスが一定値となるように、ヒータへの通電を制御している（例えば、上記特許文献１参照）。
【０００８】
擬似劣化装置は、上述したように、ＡＤコンバータ、マイクロコンピュータ、ＤＡコンバータを備えることから、上記従来の技術では、これらの部品のインピーダンスを、センサ素子のインピーダンスに併せて検出してしまうことになり、上述したように、正確なインピーダンスを検出することができない。
【０００９】
この発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、酸素濃度センサの擬似劣化信号を簡単な構成で生成できるようにし、あるいは、センサ素子のインピーダンスを正確に検出可能とすることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
前述した課題の少なくとも一部を解決するための手段として、以下に示す構成をとった。
【００１１】
この発明の第１の擬似劣化信号生成回路は、
被検出ガス中の酸素濃度に応じた酸素濃度信号を出力する酸素濃度センサに接続され、該酸素濃度センサの性能劣化時における出力特性に似せた擬似劣化信号を、前記酸素濃度信号から生成する擬似劣化信号生成回路において、
前記酸素濃度センサと並列に接続される抵抗器を備えることを特徴としている。
【００１２】
この構成の擬似劣化信号生成回路によれば、酸素濃度センサと並列に接続される抵抗器を設けることにより、酸素濃度センサの出力を低下させることができる。この状態は、酸素がリッチなガスを検出する性能が劣化したときの状態である。したがって、この擬似劣化信号生成回路は、抵抗器を設けるといった簡単な構成により、酸素濃度センサの出力特性が劣化した時の擬似劣化信号を生成することができる。
【００１３】
前記抵抗器は、可変抵抗器とすることが好ましい。この構成によれば、上記酸素濃度センサの出力の低下量を変えることができることから、疑似する酸素濃度センサの劣化の程度を変えることができる。
【００１４】
この発明の第２の擬似劣化信号生成回路は、
被検出ガス中の酸素濃度に応じた酸素濃度信号を出力する酸素濃度センサに接続され、該酸素濃度センサの性能劣化時における出力特性に似せた擬似劣化信号を、前記酸素濃度信号から生成する擬似劣化信号生成回路において、
前記酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器と、
前記抵抗器に電流を流す二次電池と
を備えることを特徴としている。
【００１５】
この構成の擬似劣化信号生成回路によれば、酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器と、この抵抗器に電流を流す二次電池とにより、酸素濃度センサの出力を持ち上げることができる。この出力が持ち上がった状態は、酸素がリーンなガスを検出する性能が劣化したときの状態である。したがって、この擬似劣化信号生成回路は、抵抗器を設けるといった簡単な構成により、酸素濃度センサの出力特性が劣化した時の擬似劣化信号を生成することができる。
【００１６】
この発明の第３の擬似劣化信号生成回路は、
被検出ガス中の酸素濃度に応じた酸素濃度信号を出力する酸素濃度センサに接続され、該酸素濃度センサの性能劣化時におけるインピーダンス特性に似せた擬似劣化信号を、前記酸素濃度信号から生成する擬似劣化信号生成回路において、
前記酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器と、
該抵抗器に並列に接続されるコンデンサと
を備えることを特徴としている。
【００１７】
この構成の擬似劣化信号生成回路によれば、酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器により、インピーダンスが高くなった状態を作ることができる。その抵抗器には、並列にコンデンサが接続されていることから、酸素濃度センサに送り込むインピーダンス検出用の印加電圧が高周波である場合には、このコンデンサ側を電流が流れてインピーダンスは高くなることはない。印加電圧が低周波の場合にインピーダンスが高くなった状態というのは、酸素濃度センサが劣化した状態である。したがって、この擬似劣化信号生成回路は、抵抗器とコンデンサを設けるといった簡単な構成により、酸素濃度センサの劣化時を擬似するインピーダンス信号を生成することができる。また、この擬似劣化信号生成回路は、構成が簡単であることから、この擬似劣化信号生成回路自体のインピーダンスは小さい。このために、この擬似劣化信号生成回路を用いても、この擬似劣化信号生成回路に接続される制御装置側から酸素濃度センサのインピーダンスを正確に検出することができる。
【００１８】
上記第１の擬似劣化信号生成回路において、上記第２の擬似劣化信号生成回路の特徴である、酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器と、前記抵抗器に電流を流す二次電池とを備える構成としてもよい。
【００１９】
この構成によれば、上記第１と第２の擬似劣化信号生成回路の両効果を有しており、内燃機関の混合気にあっては、酸素がリッチなガスを検出する性能が劣化したときの状態と、リーンなガスを検出する性能が劣化したときの状態とを併せて作り出すことができる。
【００２０】
上記第１の擬似劣化信号生成回路において、上記第３の擬似劣化信号生成回路の特徴である、酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器と、該抵抗器に並列に接続されるコンデンサとを備える構成としてもよい。
【００２１】
この構成によれば、上記第１と第３の擬似劣化信号生成回路の両効果を有しており、簡単な構成により、酸素濃度センサの出力特性の劣化時と、インピーダンス特性の劣化時とを示す擬似劣化信号を生成することができる。また、この擬似劣化信号生成回路に接続される制御装置側から酸素濃度センサのインピーダンスを正確に検出することができる。
【００２２】
上記第１の擬似劣化信号生成回路において、上記第２の擬似劣化信号生成回路の特徴と、上記第３の擬似劣化信号生成回路の特徴とを併せ持つ構成とすることもできる。この構成によれば、上記第１ないし第３の擬似劣化信号生成回路の効果を併せて有する。
【００２３】
上記第２の擬似劣化信号生成回路において、上記第３の擬似劣化信号生成回路の特徴である、酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器と、該抵抗器に並列に接続されるコンデンサとを備える構成としてもよい。
【００２４】
この構成によれば、上記第２と第３の擬似劣化信号生成回路の両効果を有しており、簡単な構成により、酸素濃度センサの出力特性の劣化時と、インピーダンス特性の劣化時とを示す擬似劣化信号を生成することができる。また、この擬似劣化信号生成回路に接続される制御装置側から酸素濃度センサのインピーダンスを正確に検出することができる。
【００２５】
この発明の内燃機関制御装置は、
内燃機関の排気通路に設けられた酸素濃度センサと、
前記酸素濃度センサからの酸素濃度信号を受けて、該酸素濃度センサの有するセンサ素子のインピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、
該検出されたインピーダンスに基づいて、前記酸素濃度センサに関わる所定の制御を行なう制御手段と
を備える制御装置において、
前記酸素濃度センサと前記インピーダンス検出手段との間に、この発明の第１ないし第３の擬似劣化信号生成回路のうちのいずれかを設け、該擬似劣化信号生成回路にて生成された擬似劣化信号が、前記酸素濃度信号として前記インピーダンス検出手段に入力するように構成したことを特徴としている。
【００２６】
上記酸素濃度センサに関わる所定の制御とは、例えば、酸素濃度センサに付設されたヒータを通電制御することにより、センサ素子を加熱して活性状態を維持するようにした制御である。
【００２７】
以上のように構成された内燃機関制御装置では、擬似劣化信号生成回路により、簡単な構成で酸素濃度センサの擬似劣化信号を生成することができる。また、擬似劣化信号生成回路を用いたにも拘わらず、酸素濃度センサのセンサ素子のインピーダンスを正確に検出することができる。
【００２８】
【発明の他の態様】
この発明は、以下のような他の態様も含んでいる。その第１の態様は、この発明の第２の擬似劣化信号生成回路において、前記抵抗器に並列に接続されるコンデンサを備えた擬似劣化信号生成回路としての態様である。この第１の態様では、酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器により、インピーダンスが高くなった状態を作ることができる。その抵抗器には、並列にコンデンサが接続されることから、酸素濃度センサに送り込むインピーダンス検出用の印加電圧が高周波である場合には、このコンデンサ側を電流が流れてインピーダンスは高くなることはない。印加電圧が低周波の場合にインピーダンスが高くなった状態というのは、酸素濃度センサが劣化した状態である。したがって、この第１の態様では、構成が簡単であることから、この擬似劣化信号生成回路自体のインピーダンスは小さい。このために、この擬似劣化信号生成回路を用いても、この擬似劣化信号生成回路に接続される制御装置側から酸素濃度センサのインピーダンスを正確に検出することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。この実施例を、次の順序に従って説明する。
Ａ．制御装置の全体構成：
Ｂ．擬似劣化信号生成回路の構成：
Ｃ．作用・効果：
Ｄ．他の実施形態：
【００３０】
Ａ．制御装置の構成：
図１は、この発明の一実施例を適用する擬似劣化信号生成回路を用いた内燃機関の空燃比制御装置の全体構成を示すブロック図である。図示するように、内燃機関（例えば４気筒の内燃機関）１０に接続される排気管１４には、三元触媒１６が接続され、排ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ成分の浄化作用を行なう。この三元触媒１６の上流側の排気管１４には、酸素濃度センサ２０が装着されている。酸素濃度センサ２０は、排ガス中の酸素濃度に応じた酸素濃度信号を出力する。この酸素濃度信号は、電子コントロールユニット（ＥＣＵ）３０に送られる。
【００３１】
酸素濃度センサ２０は、センサ素子にジルコニア固体電解質を用いた濃淡電池式のもので、理論空燃比近傍を検出することができる。センサ素子の内側にはヒータ２０ａが挿入されており、センサ素子を作動温度域まで加熱することができる。
【００３２】
ＥＣＵ３０には、酸素濃度信号以外にも、内燃機関１０の運転状態を検出するための各種のセンサからの検出信号が入力されている。これらセンサとしては、内燃機関１０の回転速度を検出する回転速度センサ、吸入空気（吸気）の量を検出するエアフロメータ、スロットル弁の開度を検出するスロットルセンサ、吸気の温度を検出する吸気温センサ、冷却水温を検出する水温センサ等がある。
【００３３】
ＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）３２を備え、マイコン３２によって、上述した各種センサからの検出信号を入力し、内燃機関１０への燃料噴射量を制御している。燃料噴射量は、内燃機関１０の吸気通路１２に設けられた燃料噴射弁１８の開弁時間によって定まる。すなわち、マイコン３２は、燃料噴射弁１８と電気的に接続されており、上記各種センサの検出信号から燃料噴射弁１８の開弁時間を演算する。マイコン３２は、また、内燃機関１０に要求される空燃比を正確に得るために、酸素濃度信号に基づく空燃比フィードバック制御を行なって上記開弁時間を決定する。
【００３４】
ＥＣＵ３０は、また、ディスクリートな電子部品からなるインピーダンス検出回路３４を備えている。インピーダンス検出回路３４により、酸素濃度センサ２０のセンサ素子のインピーダンスを検出することができる。この検出されたインピーダンスに基づいて、マイコン３２は、酸素濃度センサ２０のヒータ２０ａの通電量を演算して、この通電量を示す通電量信号を酸素濃度センサ２０に送る。インピーダンス検出回路３４は、酸素濃度センサ２０に所定周波数の電圧を印加するとともに、酸素濃度センサ２０に流れる電流を検出し、その電流の上記所定周波数の周期による変化分を算出し、電圧値、電流の変化分からインピーダンスを求めるというもので、周知の回路構成である。
【００３５】
また、マイコン３２は、酸素濃度センサ２０の劣化を自己診断する処理も行なう。この自己診断処理は、酸素濃度センサ２０の出力電圧が予め記憶した電圧パターン、すなわち、酸素濃度センサ２０が実際に劣化したときに出力する電圧パターンと一致するかを判別して、一致すると判別されたときに、チェックエンジンランプ４０を点灯するというものである。上述したマイコン３２による各種の処理は、ＲＯＭに予め記憶したコンピュータプログラムに従ってＣＰＵによって実行される処理である。上記電圧パターンは、マイコン３２のＲＯＭに記憶されている。
【００３６】
マイコン３２は、さらに、インピーダンス検出回路３４により検出されたセンサ素子のインピーダンスから、酸素濃度センサ２０の劣化を自己診断する処理（請求項８に記載の所定の制御に対応）も行なっている。酸素濃度センサ２０のセンサ素子のインピーダンスは、インピーダンスの検出のための印加電圧の周波数が、例えば２５００Ｈｚという高周波であっても、例えば２５Ｈｚという低周波であっても、値自体はほとんど変わらない。しかし、これは酸素濃度センサが劣化していない場合のことで、劣化している酸素濃度センサの場合には、インピーダンスは、印加電圧が高周波の場合に比べて、低周波の場合にはかなり大きな値となる。マイコン３２は、高周波の印加電圧を酸素濃度センサ２０に送って、その時のインピーダンスＺ１を算出し、また、低周波の印加電圧を酸素濃度センサ２０に送って、その時のインピーダンスＺ２を算出し、両インピーダンスの比（＝Ｚ１／Ｚ２）が所定の範囲の値に収まっている場合に、酸素濃度センサ２０は正常とし、所定の範囲の値を越えた場合には、酸素濃度センサ２０は故障（劣化している）であると診断する。
【００３７】
この内燃機関の空燃比制御装置は、擬似劣化信号生成回路５０を備えている。擬似劣化信号生成回路５０は、酸素濃度センサ２０の性能劣化時における特性（出力特性、インピーダンス特性）に似せた擬似劣化信号を生成するためのものであり、この実施例では、図示するように、酸素濃度センサ２０とＥＣＵ３０との接続線の途中に設けられる。この擬似劣化信号生成回路５０は、前述した出力電圧についての自己診断処理を行なうとき、またはインピーダンスについての自己診断処理を行なうときに必要となるもので、擬似劣化信号生成回路５０により擬似劣化信号をＥＣＵ３０に送り、実際にチェックエンジンランプ４０が点灯されるかを判断するといったことを行なう。この判断は、内燃機関１０が始動され、酸素濃度センサ２０が活性された状態となったときになされる。活性された状態か否かは、内燃機関１０の始動時からの経過時間が所定時間を超えたか、または酸素濃度センサ２０の出力電圧がリッチ（０．４５Ｖ以上）となったかから判断される。活性された状態にある酸素濃度センサ２０からの出力電圧は、擬似劣化信号生成回路５０により劣化した状態の出力電圧となり、ＥＣＵ３０に送られる。ＥＣＵ３０のマイコン３２は、自己診断処理により、故障（劣化している）であると判断してチェックエンジンランプ４０を点灯する。
【００３８】
図示されているのは、前述したように、酸素濃度センサ２０とＥＣＵ３０との間に、擬似劣化信号生成回路５０が設けられた状態であるが、実際は、擬似劣化信号生成回路５０を迂回して、酸素濃度センサ２０とＥＣＵ３０とを直接接続する接続線も設けられており、上記自己診断処理を行なわない通常運転時には、この直接接続する接続線側に酸素濃度センサ２０とＥＣＵ３０との接続が切り替わるように構成されている。
【００３９】
Ｂ．擬似劣化信号生成回路の構成：
擬似劣化信号生成回路５０の構成について次に説明する。図１に示すように、擬似劣化信号生成回路５０は、入力２端子、出力２端子で構成される回路で、入力側の２端子（入力端子という）ＩＮ１，ＩＮ２には、酸素濃度センサ２０が接続され、出力側の２端子（出力端子という）ＯＴ１，ＯＴ２には、ＥＣＵ３０が接続される。入力端子ＩＮ１と出力端子ＯＴ１とを結ぶ接続線Ｌ１と、入力端子ＩＮ２と出力端子ＯＴ２とを結ぶ接続線Ｌ２との間には、可変抵抗器ＶＲ１が設けられており、その接続線Ｌ２には、抵抗器Ｒ２が設けられ、その接続線Ｌ１には、可変抵抗器ＶＲ３が設けられている。すなわち、可変抵抗器ＶＲ１は、酸素濃度センサ２０に対して並列に接続された状態にあり、抵抗器Ｒ２と可変抵抗器ＶＲ３は、酸素濃度センサ２０に対してそれぞれ直列に接続された状態にある。
【００４０】
接続線Ｌ２に設けられた抵抗器Ｒ２には、二次電池ＢＴが並列に接続され、この二次電池ＢＴにより抵抗器Ｒ２に電流が流される。二次電池ＢＴの電極の極性は、抵抗器Ｒ２において入力端子ＩＮ２から出力端子ＯＴ２に向かって二次電池ＢＴからの電流が流れる向きである。なお、二次電池ＢＴと抵抗器Ｒ２との間には、抵抗器Ｒ４と可変抵抗器ＶＲ５が直列接続され、抵抗器Ｒ２に供給される電流を、可変抵抗器ＶＲ５により調整することが可能となっている。また、抵抗器Ｒ２には、コンデンサＣ１が並列に接続されている。
【００４１】
接続線Ｌ１に設けられた可変抵抗器ＶＲ３には、コンデンサＣ２が並列に接続されている。なお、上述した可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ３，ＶＲ５は、ＥＣＵ３０によりその値が制御される。
【００４２】
擬似劣化信号生成回路５０で使用した可変抵抗器、抵抗器、コンデンサの数値は、次のようなものである。これら数値は、一例であり、他の数値でもよい。ＶＲ１＝０〜１０ＫΩ、Ｒ２＝５０Ω、Ｒ４＝５０Ω、ＶＲ５＝０〜１０ＫΩ、Ｃ１＝４７μＦ、ＶＲ３＝０〜１ＫΩ、Ｃ２＝４７μＦ
【００４３】
二次電池ＢＴは、１．５Ｖの乾電池である。なお、１．５Ｖの乾電池というのも一例で、他の大きさの起電力のバッテリをＤＣ−ＤＣコンバータで変圧して用いる構成としてもよい。
【００４４】
擬似劣化信号生成回路５０の働きについて次に説明する。上記構成の擬似劣化信号生成回路５０は、３つのパーツＰ１，Ｐ２，Ｐ３に分けることができる。第１のパーツＰ１は、可変抵抗器ＶＲ１から構成される部分で、第２のパーツＰ２は、抵抗器Ｒ２、Ｒ４、可変抵抗器ＶＲ５、二次電池ＢＴおよびコンデンサＣ１から構成される部分で、第３のパーツＰ３は、可変抵抗器ＶＲ３およびコンデンサＣ２から構成される部分である。
【００４５】
第１のパーツＰ１と第２のパーツＰ２は、酸素濃度センサ２０の出力電圧を変化させる働きをする。図２は、第１のパーツＰ１と第２のパーツＰ２による出力特性を示すグラフである。グラフの横軸が、可変抵抗器ＶＲ１の抵抗値であり、縦軸が、出力電圧Ｖｏｔである。まず、第１のパーツＰ１だけで出力電圧Ｖｏｔがどのように変化するかを示したのが、グラフ中の１点鎖線Ｇ１，Ｇ２である。上方に位置する１点鎖線Ｇ１は、内燃機関１０にリッチな混合気を吸入させたときのもので、下方に位置する１点鎖線Ｇ２は、内燃機関１０にリーンな混合気を吸入させたときのものである。可変抵抗器ＶＲ１を５ＫΩから０ＫΩに低下させていくと、リッチな混合気を吸入させたとき、リーンな混合気を吸入させたとき共に、出力電圧Ｖｏｔは、その抵抗値の低下に応じて低下する。特に、リッチな混合気を吸入させたときの出力電圧Ｖｏｔは、値が大きいので、１点鎖線Ｇ１に示すように、大きな変化量でもって値は低下する。
【００４６】
第１のパーツＰ１と第２のパーツＰ２とで出力電圧Ｖｏｔがどのように変化するかを示したのが、グラフ中の実線Ｇ３，Ｇ４である。すなわち、第１のパーツＰ１に第２のパーツＰ２を加えたときに、出力特性は、グラフ中の１点鎖線Ｇ１，Ｇ２からどのように変化するかを示したのが、グラフ中の実線Ｇ３，Ｇ４である。上方に位置する実線Ｇ３は、内燃機関１０にリッチな混合気を吸入させたときのもので、下方に位置する実線Ｇ４は、内燃機関１０にリーンな混合気を吸入させたときのものである。リッチな混合気を吸入させたとき、リーンな混合気を吸入させたとき共に、出力電圧Ｖｏｔは、１点鎖線Ｇ１，Ｇ２から持ち上がった状態となる。特に、リーンな混合気を吸入させたときの出力電圧Ｖｏｔは、実線Ｇ４に示すように、可変抵抗器ＶＲ１の値が小さいほど、大きな変化量でもって上昇する。この結果、リーンな混合気を吸入させたときの出力電圧Ｖｏｔは、実線Ｇ４に示すように、可変抵抗器ＶＲ１の抵抗値の低下に応じて、約０．１Ｖから０．４５Ｖと変化する。なお、この持ち上がりの程度は、可変抵抗器ＶＲ５の大きさによって調整することができる。
【００４７】
また、リッチな混合気を吸入させたときの出力電圧Ｖｏｔは、実線Ｇ３に示すように、可変抵抗器ＶＲ１の抵抗値の低下に応じて、約０．８Ｖから０．４５Ｖと変化する。この０．４５Ｖという値は、空燃比がストイキの値を示すものである。このために、可変抵抗器ＶＲ１の抵抗値を低下させていくことで、内燃機関１０にリッチな混合気を吸入させても、リーンな混合気を吸入させても、出力がストイキの値に近づくように出力特性を変化させることができる。すなわち、酸素濃度センサ２０が劣化してリッチ、リーンの感度が低下した場合の擬似的な出力電圧の劣化信号を、擬似劣化信号生成回路５０は出力することができる。その劣化の程度も、可変抵抗器ＶＲ１の抵抗値をＥＣＵ３０によりコントロールすることで調整することもできる。
【００４８】
なお、この実施例では、可変抵抗器ＶＲ１は、ＥＣＵ３０によりコントロール可能な構成としたが、これに換えて、調整つまみによって人為的に調整可能な構成とすることもできる。また、予め目標とする劣化の状態を示す数値を持つ抵抗器を用意して、これを可変抵抗器ＶＲ１に換える構成とすることもできる。なお、他の可変抵抗器ＶＲ３，ＶＲ５も、可変抵抗器ＶＲ１と同様に、調整つまみによって人為的に調整可能な構成とすることもできる。また、予め目標とする劣化の状態を示す数値を持つ抵抗器を用意して、これを可変抵抗器ＶＲ３，ＶＲ５に換える構成とすることもできる。
【００４９】
抵抗器Ｒ２に並列に接続されるコンデンサＣ１は、第３のパーツＰ３に設けられたコンデンサＣ２の後述する働き（印加電圧の高周波時のインピーダンスを低下させる働き）と同じ作用する。
【００５０】
擬似劣化信号生成回路５０の第３のパーツＰ３は、酸素濃度センサ２０のセンサ素子のインピーダンスを変化させる働きをする。図３は、第３のパーツＰ３によるインピーダンス特性を示すグラフである。グラフの横軸が、インピーダンス検出回路３４が酸素濃度センサ２０に印加する電圧の周波数ｆであり、縦軸が、その印加電圧によって検出されるインピーダンスＺである。グラフ中の実線Ｘ１に示すように、印加する電圧の周波数ｆが小さくなるに連れて、インピーダンスＺは急激に大きくなる。グラフ中の実線は、コンデンサＣ２が、この実施例の値である４７μＦのときのものである。グラフ中、１点鎖線Ｘ２は、コンデンサＣ２が１０μＦのときのものであり、２点鎖線Ｘ３は、コンデンサＣ２が２．２μＦのときのものである。コンデンサＣ２の数値が小さいほど、印加する電圧の周波数ｆが小さいときのインピーダンスＺの持ち上がりの変化は急激である。なお、可変抵抗器ＶＲ３の抵抗値をコントロールすることで、この持ち上がりの量を調整することもできる。すなわち、可変抵抗器ＶＲ３によりインピーダンスＺが高くなった状態を作ることができ、コンデンサＣ２によって印加電圧の周波数ｆが小さいときに限りそのインピーダンスＺが高い状態が現われ、周波数ｆが大きいときにはそのインピーダンスＺは低い値を維持するように作用する。
【００５１】
酸素濃度センサ２０のセンサ素子のインピーダンスＺは、前述したように、インピーダンスＺの検出のための印加電圧の周波数ｆが低周波の場合、酸素濃度センサ２０が劣化していると、大きな値となる。この劣化品の周波数ｆに対するインピーダンスＺの特性が、実線Ｘ１の変化と似通っている。したがって、酸素濃度センサ２０が劣化して、低周波の印加電圧に対して低下するインピーダンスＺを示す擬似的な信号を、擬似劣化信号生成回路５０は出力することができる。
【００５２】
Ｃ．作用・効果
以上のように構成されたこの実施例の擬似劣化信号生成回路５０によれば、極めて簡単な構成により、酸素濃度センサの出力特性の劣化時と、インピーダンス特性の劣化時とを示す擬似劣化信号を生成することができる。また、この擬似劣化信号生成回路５０を用いた内燃機関の空燃比制御装置によれば、擬似劣化信号生成回路５０を用いたにも拘わらす、酸素濃度センサ２０のセンサ素子のインピーダンスＺを正確に検出することができる。
【００５３】
Ｄ．他の実施形態：
本発明の他の実施形態について、次に説明する。
（１）前記実施例では、擬似劣化信号生成回路５０を第１ないし第３のパーツＰ１，Ｐ２，Ｐ３から構成していたが、これに換えて、図４に示すように、擬似劣化信号生成回路５０Ａを、第１のパーツＰ１だけから構成してもよい。すなわち、酸素濃度センサと並列に接続される可変抵抗器ＶＲ１だけを備える構成である。この構成によれば、酸素濃度センサが劣化してリッチの感度が低下した場合の擬似的な出力電圧の劣化信号を、擬似劣化信号生成回路５０Ａは出力することができる。
【００５４】
（２）また、図５に示すように、擬似劣化信号生成回路５０Ｂを、第２のパーツＰ２だけから構成してもよい。すなわち、酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器Ｒ２と、抵抗器Ｒ２に電流を流す二次電池ＢＴと、抵抗器Ｒ２と二次電池ＢＴとの間に直列接続される抵抗器Ｒ４および可変抵抗器ＶＲ５と、抵抗器Ｒ２に並列に接続されるコンデンサＣ１だけを備える構成である。この構成によれば、図６に示すように、可変抵抗器ＶＲ５の抵抗値を低下側に変えることにより、出力電圧を持ち上げることができる。下方のリーンのガスについては持ち上がって劣化状態となるが、上方のリッチのガスについては下がらないから劣化状態とならない。したがって、酸素濃度センサが劣化してリーンの感度が低下した場合の擬似的な出力電圧の劣化信号を、擬似劣化信号生成回路５０Ｂは出力することができる。
【００５５】
（３）前述した図５の構成において、二次電池ＢＴの電極の極性を逆にする構成とすることもできる。この構成によれば、図７に示すように、可変抵抗器ＶＲ５の抵抗値を低下側に変えることにより、出力電圧を下げることができる。上方のリッチのガスについては下がって劣化状態となるが、下方のリーンのガスについては上がらないから劣化状態とならない。したがって、酸素濃度センサが劣化してリッチの感度が低下した場合の擬似的な出力電圧の劣化信号を、この擬似劣化信号生成回路は出力することができる。
【００５６】
（４）前述した図５の構成において、リッチ側、リーン側の状態により、二次電池ＢＴの電極の極性を正逆切り替わる構成とすることもできる。この切り替えはスイッチング素子を使って回路を切り換えることで行なう。この構成によれば、図８に示すように、可変抵抗器ＶＲ５の抵抗値を低下側に変えることにより、上方のリッチのガスについては下がって劣化状態となり、下方のリーンのガスについては上がって劣化状態となる。したがって、酸素濃度センサが劣化してリッチ、リーンの感度が低下した場合の擬似的な出力電圧の劣化信号を、この擬似劣化信号生成回路は出力することができる。
【００５７】
（５）さらに、図９に示すように、擬似劣化信号生成回路５０Ｃを、第３のパーツＰ３だけから構成してもよい。すなわち、酸素濃度センサと直列に接続される可変抵抗器ＶＲ３と、可変抵抗器ＶＲ３に並列に接続されるコンデンサＣ２だけを備える構成である。この構成によれば、酸素濃度センサのインピーダンス特性の劣化時を示す擬似劣化信号を、簡単な構成により生成することができる。しかも、擬似劣化信号生成回路５０Ｃを用いたにも拘わらす、酸素濃度センサのセンサ素子のインピーダンスを正確に検出することができる。
【００５８】
（６）前記実施例では、擬似劣化信号生成回路５０を第１ないし第３のパーツＰ１，Ｐ２，Ｐ３から構成していたが、これに換えて、３つのパーツＰ１，Ｐ２，Ｐ３のうちの任意の２つを用いて他の一つの取り外した構成とすることもできる。すなわち、第１のパーツＰ１と第２のパーツＰ２を用いた構成としてもよいし、第１のパーツＰ１と第３のパーツＰ３を用いた構成としてもよいし、第２のパーツＰ２と第３のパーツＰ３を用いた構成としてもよい。
【００５９】
（７）前記実施例では、擬似劣化信号生成回路５０の第２のパーツＰ２の構成を、酸素濃度センサと直列に接続される抵抗器Ｒ２と、抵抗器Ｒ２に電流を流す二次電池ＢＴと、抵抗器Ｒ２と二次電池ＢＴとの間に直列接続される抵抗器Ｒ４および可変抵抗器ＶＲ５と、抵抗器Ｒ２に並列に接続されるコンデンサＣ１とから構成していたが、これに換えて、コンデンサＣ１を除いた構成とすることもできる。また、抵抗器Ｒ４を除いた構成とすることもできるし、可変抵抗器ＶＲ５を除いた構成とすることもできる。
【００６０】
（８）前記実施例では、酸素濃度センサ２０として、センサ素子にジルコニア固体電解質を用いた濃淡電池式のものを用いていたが、これに換えて、センサ素子にチタニアｎ型半導体を用いた抵抗変化式のものであってもよい。要は、所定の酸素濃度近傍を検出可能なものであればどのようなタイプのものでもよい。
【００６１】
以上、本発明の実施例を詳述してきたが、本発明は、こうした実施態様に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様にて実施することができるのは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の擬似劣化信号生成回路５０を用いた内燃機関の空燃比制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】擬似劣化信号生成回路５０に設けられた第１のパーツＰ１と第２のパーツＰ２による出力特性を示すグラフである。
【図３】擬似劣化信号生成回路５０に設けられた第３のパーツＰ３によるインピーダンス特性を示すグラフである。
【図４】第１のパーツＰ１だけを備えた擬似劣化信号生成回路５０Ａの回路図である。
【図５】第２のパーツＰ２だけを備えた擬似劣化信号生成回路５０Ｂの回路図である。
【図６】第２のパーツＰ２の作用を示すグラフである。
【図７】第２のパーツＰ２の二次電池の電極を逆にした場合の作用を示すグラフである。
【図８】第２のパーツＰ２の二次電池の電極を正逆切り替わるようにした場合の作用を示すグラフである。
【図９】第３のパーツＰ３だけを備えた擬似劣化信号生成回路５０Ｃの回路図である。
【符号の説明】
１０…内燃機関
１２…吸気通路
１４…排気管
１６…三元触媒
１８…燃料噴射弁
２０…酸素濃度センサ
２０ａ…ヒータ
３０…電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
３２…マイコン
３４…インピーダンス検出回路
４０…チェックエンジンランプ
５０…擬似劣化信号生成回路
５０Ａ…擬似劣化信号生成回路
５０Ｂ…擬似劣化信号生成回路
５０Ｃ…擬似劣化信号生成回路
Ｐ１…第１のパーツ
ＶＲ１…可変抵抗器
Ｐ２…第２のパーツ
Ｒ２…抵抗器
ＢＴ…二次電池
Ｒ４…抵抗器
ＶＲ５…可変抵抗器
Ｃ１…コンデンサ
Ｐ３…第３のパーツ
ＶＲ３…可変抵抗器
Ｃ２…コンデンサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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