(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路において酸素を吸蔵及び放出する触媒コンバータの下流側に配置され、排気の酸素濃度に応じて出力値が変化する酸素センサの異常を診断する異常診断装置であって、
前記触媒コンバータから前記酸素センサ側に流出する酸素の流出量を算出する流出量算出部と、
前記流出量算出部で算出された前記流出量及び前記酸素センサの出力値に基づき、前記酸素センサの異常を判定するセンサ異常判定部と、を備え、
前記センサ異常判定部は、前記流出量算出部で算出された前記流出量が所定の判定基準値よりも少ない量から前記判定基準値以上となったときに、前記酸素センサの異常を判定する
ことを特徴とする酸素センサの異常診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載された酸素センサの異常診断装置において、
前記酸素センサは、ラムダセンサであり、
前記所定の判定基準値は、前記酸素センサが反応する酸素量に相当する値である
ことを特徴とする酸素センサの異常診断装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された酸素センサの異常診断装置において、
前記流出量算出部は、前記エンジンの減速運転中に行われる、前記エンジンの燃焼室への燃料供給を停止させる燃料カット時に、前記流出量の算出を実行する
ことを特徴とする酸素センサの異常診断装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載された酸素センサの異常診断装置において、
前記触媒コンバータに吸蔵される酸素の吸蔵量を算出する吸蔵量算出部をさらに備え、
前記流出量算出部は、前記吸蔵量算出部で算出された前記吸蔵量を加味して前記流出量を算出する
ことを特徴とする酸素センサの異常診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載された酸素センサの異常診断装置において、
前記吸蔵量算出部は、前記酸素センサが活性状態になっており、且つ前記触媒コンバータがライトオフ温度になっている場合に、前記触媒コンバータに吸蔵される酸素の吸蔵量を算出する
ことを特徴とする酸素センサの異常診断装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載された酸素センサの異常診断装置において、
前記流出量算出部は、前記エンジンの吸気通路に流入する空気量を検出するエアフローセンサの検出値に基づき、前記流出量を算出する
ことを特徴とする酸素センサの異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、自動車等に搭載されるエンジンの排気通路で触媒コンバータの下流側に配置された酸素センサの異常を診断する異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の酸素センサの異常診断装置としては、エンジンの運転状態に関わらず、酸素センサの異常を短時間で判定するものが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、酸素センサとして、排気ガス中の酸素濃度が所定値を超える前後で大きく出力を変化させる、所謂ラムダセンサを採用した排気システムにおいて、触媒コンバータに充填された触媒の酸素吸蔵量を算出し、その酸素吸蔵量の収支が触媒の酸素吸蔵容量を超えたときに、触媒コンバータを通過した排気に酸素が検出されるはずであるとして、酸素センサの異常をその出力によって判断する異常判定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６２６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ラムダセンサの出力値は、触媒コンバータから酸素を含む排気ガスが流出し始めてから反応するまでにタイムラグがあり、触媒の酸素吸蔵量の収支が酸素吸蔵容量の上限を超えたからといって直ちに反転するわけではない。このため、触媒の酸素吸蔵容量を超える酸素吸蔵量の収支が検出されたタイミングで酸素センサの出力値を観測し、その出力値に基づき酸素センサを診断すると、酸素センサの異常を誤検出してしまう問題がある。
【０００６】
特許文献１では、触媒の酸素吸蔵量の計算上の収支が実情とずれるのを見越して安全サイドに制御すべく、触媒の酸素吸蔵容量を少し超える値に判定基準値を設定し、酸素吸蔵量の収支がその判定基準値に到達したときにおける酸素センサの出力値に基づいて酸素センサの異常を診断するとしているが、この場合においても、上述した誤検出の問題を同様にはらんでいる。
【０００７】
本開示の技術は、斯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、触媒コンバータの下流側に配置された酸素センサの異常を正確に検出することのできる酸素センサの異常診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本開示の技術では、触媒コンバータからその下流側への酸素の流出量を算出し、その酸素の流出量及び酸素センサの出力値に基づいて酸素センサの異常を判定するようにした。
【０００９】
具体的には、本開示の技術は、エンジンの排気通路において酸素を吸蔵及び放出する触媒コンバータの下流側に配置され、排気の酸素濃度に応じて出力値が変化する酸素センサの異常を診断する異常診断装置を対象とする。この酸素センサの異常診断装置は、触媒コンバータから酸素センサ側に流出する酸素の流出量を算出する流出量算出部と、この流出量算出部で算出された酸素の流出量及び酸素センサの出力値に基づき、酸素センサの異常を判定するセンサ異常判定部と、を備える。そして、センサ異常判定部は、流出量算出部で算出された流出量が所定の判定基準値よりも少ない量から判定基準値以上となったときに、酸素センサの異常を判定する。
【００１０】
この構成では、エンジンの運転に伴って排気通路に流れる排気中に酸素が存在する場合に、その酸素は、排気が触媒コンバータを通過する際に当該触媒コンバータによって吸蔵される。この触媒コンバータに吸蔵された酸素の吸蔵量が当該触媒コンバータの酸素吸蔵容量よりも少ない間は、触媒コンバータを通過してその下流側に流れる排気には酸素が少ないため、酸素センサの出力値は、酸素が薄い状態であることを示す。また、この触媒コンバータでの酸素の吸蔵量が当該触媒コンバータの酸素吸蔵容量の上限に達すると、触媒コンバータを通過した排気に酸素が十分に含まれるため、酸素センサの出力値は、酸素が濃い状態であることを示す。
【００１１】
そうした構成の下、流出量算出部では、触媒コンバータから酸素センサ側に流出する酸素の流出量を算出する。そして、センサ異常判定部では、その算出された流出量が所定の判定基準値よりも少ない量から判定基準値以上となったときに、その酸素の流出量及び酸素センサの出力値に基づいて当該酸素センサの異常を判定するので、実際に酸素センサが反応するだけの十分な酸素を含んだ排気が触媒コンバータから酸素センサ側に流出したタイミングを見計らって酸素センサの異常を判定することができる。これによって、酸素センサの異常を精度良く検出することができる。
【００１２】
ここで、酸素センサは、ラムダセンサであってもよい。この場合、上記所定の判定基準値は、酸素センサが反応する酸素量に相当する値であることが好ましい。
【００１３】
また、流出量算出部は、エンジンが減速運転中に行われる、エンジンの燃焼室への燃料供給を停止させる燃料カット時に、上述した酸素の流出量の算出を実行することが好ましい。
【００１４】
エンジンの燃焼を伴う運転状態においては、空燃比や当量比を用いれば触媒コンバータから酸素センサ側に流出する酸素の流出量を算出できる。しかし、燃焼に消費される分を加味しないといけない分だけ算出した酸素の流出量が実際の酸素の流出量からずれる要因が増えることになる。これに対し、上記の構成によると、エンジンの燃焼を伴わない運転状態において上記酸素の流出量を算出するようにしたので、その算出した酸素の流出量が実際の酸素の流出量からずれる要因を減らして、流出量算出部で当該酸素の流出量をより精度良く算出することができる。
【００１５】
また、本開示における酸素センサの異常診断装置は、触媒コンバータに吸蔵される酸素の吸蔵量を算出する吸蔵量算出部をさらに備えていてもよい。この場合、流出量算出部は、その吸蔵量算出部で算出された酸素の吸蔵量を加味して触媒コンバータから酸素センサ側に流出する酸素の流出量を算出することが好ましい。
【００１６】
この構成によると、吸蔵量算出部で触媒コンバータに吸蔵される酸素の吸蔵量を算出するようにしたので、その吸蔵量に基づけば触媒コンバータに吸蔵された酸素量が酸素吸蔵容量の上限に達し、酸素を十分に含んだ排気が触媒コンバータから酸素センサ側に流出するタイミングを正確に把握することができ、それによって上記酸素の流出量を精度良く算出することができる。
【００１７】
また、吸蔵量算出部は、酸素センサが活性状態になっており、且つ触媒コンバータがライトオフ温度になっている場合に、触媒コンバータに吸蔵される酸素の吸蔵量を算出することが好ましい。
【００１８】
また、流出量算出部は、エンジンの吸気通路に流入する空気量を検出するエアフローセンサの検出値に基づき、触媒コンバータから酸素センサ側に流出する酸素量を算出することが好ましい。
【００１９】
この構成によると、既存のエアフローセンサを利用して簡単に本開示における酸素センサの異常診断装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本開示における酸素センサの異常診断装置によれば、触媒コンバータの下流側に配置された酸素センサの異常を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】酸素センサの異常診断装置を備えたエンジンシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】制御部の機能ブロック図である。
【図３】吸蔵量算出部での演算処理のフローチャート図である。
【図４】流出量算出部での演算処理のフローチャート図である。
【図５】センサ異常判定部での異常判定処理のフローチャート図である。
【図６】リア酸素センサの異常診断処理での燃料カット、排気通路に流れる排気に含まれる酸素量、上流側触媒コンバータの酸素の吸蔵量、上流側触媒コンバータからリア酸素センサ側に流出した酸素の流出量、及びリア酸素センサの出力値を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本開示の技術に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、或いはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２３】
〈エンジンシステムの構成〉
図１に、エンジンシステム１の概略構成のブロック図を示す。エンジンシステム１は、主に、図１に示すように、外部から導入された空気である吸気が通過する吸気通路３と、この吸気通路３から供給された空気と燃料とを混合した混合気を燃焼させて車両の動力を発生するエンジン５と、このエンジン５内の燃焼により発生した排気を排出する排気通路７と、当該エンジンシステム１全体を制御するＥＣＵ（Electric Control Unit）と呼ばれる制御部９とを備える。また、詳しくは後述するが、エンジンシステム１は、排気通路７に配置されたリア酸素センサ７９の異常診断装置を搭載している。
【００２４】
吸気通路３には、上流側から順に、外部から空気が導入される際にその空気中に含まれるゴミ等の異物を取り除いて吸気を浄化するエアクリーナ１１と、吸気通路３内の流路面積を変化させてエンジン５への吸気の供給量を調整するスロットルバルブ１３と、エンジン５に供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク１５とが設けられている。
【００２５】
スロットルバルブ１３は、電子制御式のバルブであり、運転者による図示しないアクセルペダル装置に対するペダルの踏込み操作に応じて、制御部９からの制御信号により開閉作動する。吸気通路３のうちサージタンク１５よりも下流側の部分は、後述するエンジン５の各気筒１７毎に分岐した複数の独立吸気通路３ａ（図１では１つのみ示す）で構成されている。
【００２６】
エンジン５は、いわゆる火花点火式直噴エンジンであって、複数の気筒１７（図１では１つのみ示す）が直列に設けられたシリンダブロック１９と、このシリンダブロック１９上に配置されたシリンダヘッド２１とを備える。このエンジン５の各気筒１７内には、空気と燃料との混合気を燃焼させる燃焼室２３をシリンダヘッド２１との間に区画するピストン２５が往復動可能に嵌め入れられている。このピストン２５は、コネクティングロッド２７を介してクランクシャフト２９に連結されている。クランクシャフト２９は、ピストン２５の往復運動を回転運動に変換して動力として出力する。
【００２７】
シリンダヘッド２１には、各気筒１７毎に燃焼室２３の天井面にそれぞれ開口した吸気ポート３１及び排気ポート３３が形成されている。吸気ポート３１は、吸気通路３の独立吸気通路３ａから燃焼室２３に空気を導入する接続口である。この吸気ポート３１には、その燃焼室２３側の開口を開閉する吸気バルブ３５が設けられている。
【００２８】
この吸気バルブ３５は、シリンダヘッド２１の内部に軸支された吸気カムシャフト３９によって、クランクシャフト２９の回転に同期して開閉作動する。さらに、吸気バルブ３５は、吸気カムシャフト３９の位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な、電磁式の位相可変機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing）４３によって開閉タイミングを進角側及び遅角側に変更可能となっている。
【００２９】
他方、排気ポート３３は、燃焼室２３での混合気の燃焼により生じた排気を排気通路７へ排出する接続口である。この排気ポート３３には、その燃焼室２３側の開口を開閉する排気バルブ３７が設けられている。この排気バルブ３７は、シリンダヘッド２１の内部に軸支された排気カムシャフト４１によって、クランクシャフト２９の回転に同期して開閉作動する。
【００３０】
シリンダヘッド２１にはさらに、各気筒１７毎に、燃焼室２３に向けて燃料（例えばガソリン）を噴射するインジェクタ４５が設けられている。このインジェクタ４５は、制御部９からの制御信号により、ピストン２５の往復運動によって燃焼室２３内の空気を圧縮する圧縮行程の上死点付近で燃料を噴射する。
【００３１】
また、シリンダブロック１９には、各気筒１７毎に、燃焼室２３内において吸気ポート３１から吸い込んだ空気とインジェクタ４５から供給された燃料との混合気に点火する点火プラグ４７が設けられている。この点火プラグ４７は、制御部９からの制御信号により所定のタイミングで火花を発生し、その火花によって混合気を爆発燃焼させる。
【００３２】
排気通路７は、エンジン５の各気筒１７毎に分岐してそれら各気筒１７の排気ポート３３からの排気がそれぞれ排出される複数の独立排気通路７ａ（図１では２つ示す）と、これら複数の独立排気通路７ａを集合させた排気集合部７ｂと、この排気集合部７ｂから当該排気通路７の排出口側に延びる共通排気通路７ｃとを備える。
【００３３】
そして、この排気通路７のうち共通排気通路７ｃには、エンジン５から排出された排気に含まれる有害な大気汚染物質を浄化する排気浄化システム４９が組み込まれている。大気汚染物質としては、ＮＯｘ（窒素酸化物）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）等が挙げられる。ＮＯｘは、燃料噴射量に対して吸入空気量が多い場合、つまりは空燃比がリーンである場合に、排気に多く生成されやすい成分である。また、ＣＯ，ＨＣは、逆に燃料噴射量に対して吸入空気量が少ない場合、つまりは空燃比がリッチである場合に、排気に多く生成されやすい未燃成分である。
【００３４】
排気浄化システム４９は、エンジン５寄りに設けられた近位連結触媒（ＣＣＣ：Closed-Coupled Catalyst）コンバータと呼ばれる上流側触媒コンバータ５１と、この上流側触
媒コンバータ５１よりも排気通路７の排出口側で車両の床下に設けられた床下触媒（Ｕ／Ｆ：Under Floor）コンバータと呼ばれる下流側触媒コンバータ５３とを併用したシステムである。
【００３５】
これら上流側触媒コンバータ５１及び下流側触媒コンバータ５３は、例えばいずれもモノリス型触媒コンバータであって、詳しくは図示しないが、筒状のケーシング内にハニカム構造の担体を収容して構成されている。担体には、上述した大気汚染物質を浄化可能な排気の浄化機能を有する排気浄化触媒５１ａ，５３ａが担持されている。
【００３６】
これら排気浄化触媒５１ａ，５３ａは、酸素を吸蔵及び放出する酸素吸蔵放出能を有し、排気中にＮＯｘが含まれている場合は、それらを還元することで排気を浄化すると共に、その還元の過程で放出された酸素を吸蔵することができる。また、排気浄化触媒５１ａ，５３ａは、排気中にＣＯやＨＣが含まれている場合には、吸蔵している酸素を放出しながらそれらを酸化することで、排気を浄化することができる。このような排気浄化触媒５１ａ，５３ａの排気浄化性能は、当該排気浄化触媒５１ａ，５３ａが所定の活性温度以上であるときに活性状態となって良好に発揮される。
【００３７】
排気浄化触媒５１ａ，５３ａの酸素吸蔵放出能を測る指標値としては、酸素吸蔵容量（ＯＳＣ：O2 Storage Capacity）なる値が用いられる。酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）は、排気浄化触媒５１ａ，５３ａが吸蔵し得る酸素の吸蔵量（ＯＳＡ：O2 Storage Amount）の最大値を示す。排気浄化触媒５１ａ，５３ａが劣化すると、その劣化が進行するに連れて当該排気浄化触媒５１ａ，５３ａの酸素吸蔵放出能は次第に低下し、それに伴い酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）も徐々に低下していく。このことから、酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）は、排気浄化触媒５１ａ，５３ａの劣化度を表す指標値としても利用できる。
【００３８】
また、エンジンシステム１には、各種のセンサが設けられている。
【００３９】
具体的には、吸気通路３においては、エアクリーナ１１とスロットルバルブ１３との間でエアクリーナ１１寄りの部分に、エアフローセンサ５５が設けられている。エアフローセンサ５５は、エアクリーナ１１を通して吸気通路３に流入した吸入空気量を検出する。また、エアフローセンサ５５は、吸気通路３の吸入口寄りの部分の気圧を大気圧として検出する気圧センサを内蔵している。このエアフローセンサ５５としては、例えば、熱線式又はカルマン渦式のエアフローセンサを採用できる。
【００４０】
スロットルバルブ１３には、当該スロットルバルブ１３の開度を検出するスロットル開度センサ５７が設けられている。さらに、サージタンク１５には、当該サージタンク１５内の圧力、つまりスロットルバルブ１３よりも下流側の吸気通路３の圧力を検出する吸気圧センサ５９と、当該サージタンク１５内の温度を検出する吸気温センサ６１とが設けられている。
【００４１】
エンジン５においては、クランクシャフト２９に、当該クランクシャフト２９の回転角度位置を検出するための検出板６３が一体に回転するように固定されており、この検出板６３の回転角度位置を検出することでエンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ６５が設けられている。さらに、シリンダブロック１９には、図示しないウォータジャケットの内部に臨んで冷却水の温度（エンジン水温）を検出する水温センサ６７が設けられている。
【００４２】
シリンダヘッド２１には、吸気カムシャフト３９の回転角度を検出する吸気カム角度センサ６９と、排気カムシャフト４１の回転角度を検出する排気カム角度センサ７１とが設けられている。その他、図示しない燃料供給システムのコモンレール７３には、インジェクタ４５に供給する燃料の圧力を検出する燃圧センサ７５が設けられている。
【００４３】
そして、排気通路７においては、共通排気通路７ｃのうち上流側触媒コンバータ５１の上流側（エンジン５に近い側）の部分に、燃焼室２３内の空燃比をフィードバック制御するために排気中の酸素濃度を検出するフロント酸素センサ７７が設けられている。このフロント酸素センサ７７は、排気中の酸素濃度に対し出力値がリニアに変化する出力特性を示すリニア空燃比センサ（ＬＡＦＳ：Linear A/F Sensor）であって、当該フロント酸素センサ７７が良好な出力特性を発揮する活性温度にまで昇温（活性化）させるヒータを内蔵している。
【００４４】
さらに、共通排気通路７ｃのうち上流側触媒コンバータ５１の下流側、具体的には上流側触媒コンバータ５１と下流側触媒コンバータ５３との間の部分には、上流側触媒コンバータ５１を通過した後の排気の酸素濃度に応じて出力値が変化し、排気から空燃比がストイキ（理論空燃比）ないしリッチであるか、又はリーンであるかを検出するリア酸素センサ７９が設けられている。このリア酸素センサ７９は、ストイキに相当する酸素濃度を境に出力値が急激に変化する特性を示すラムダセンサであって、ストイキに対し、燃料が濃いリッチな場合には、酸素が薄いことを示す高出力値、例えば略１Ｖを出力し、逆に燃料が薄いリーンな場合には、酸素が濃いことを示す低出力値、例えば略０Ｖを出力する。
【００４５】
その他、エンジンシステム１は、車両の速度を検出する車速センサ８１や、アクセルペダル装置に対するペダルの踏込み量を検出するアクセルセンサ８３等を備える。
【００４６】
エアフローセンサ５５は、検出した吸入空気量に対応する検出信号及び気圧に対応する検出信号を制御部９に出力する。スロットル開度センサ５７は、検出したスロットルバルブ１３の開度に対応する検出信号を制御部９に出力する。吸気圧センサ５９は、検出したサージタンク１５内の圧力に対応する検出信号を制御部９に出力する。吸気温センサ６１は、検出したサージタンク１５内の温度に対応する検出信号を制御部９に出力する。エンジン回転数センサ６５は、検出したエンジン５の回転数に対応する検出信号を制御部９に出力する。水温センサ６７は、検出した検出したエンジン水温に対応する検出信号を制御部９に出力する。
【００４７】
吸気カム角度センサ６９は、検出した吸気カムシャフト３９の回転角度に対応する検出信号を制御部９に出力する。排気カム角度センサ７１は、検出した排気カムシャフト４１の回転角度に対応する検出信号を制御部９に出力する。燃圧センサ７５は、検出した燃料の圧力に対応する検出信号を制御部９に出力する。フロント酸素センサ７７及びリア酸素センサ７９は、それぞれ検出した排気中の酸素濃度に対応する検出信号を制御部９に出力する。車速センサ８１は、検出した車速に対応する出力信号を制御部に出力する。アクセルセンサ８３は、検出したペダルの踏込み量に対応する出力信号を制御部９に出力する。
【００４８】
制御部９は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）と、各種のプ
ログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムやＯＳ上で起動されて特定の機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）やデータを格納するためのＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成された内部メモリと、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースとを備える。この制御部９は、上述した各種センサから出力された検出信号に基づいて種々の制御や処理を行う。
【００４９】
図２に、制御部９の機能ブロック図を示す。制御部９は、機能的には、図２に示すように、エンジン５の燃焼室２３へ供給される空気量を設定する吸気量制御部８５と、燃焼室２３への燃料の噴射量を制御する燃料噴射量制御部８７と、上流側触媒コンバータ５１における排気浄化触媒５１ａの劣化を診断する触媒劣化診断部８９と、エンジン５の燃焼室２３への燃料噴射を停止させる燃料カット制御部９１と、上流側触媒コンバータ５１での酸素の吸蔵量（ＯＳＡ）を算出する吸蔵量算出部９３と、上流側触媒コンバータ５１からリア酸素センサ７９側に流出する酸素の流出量（ＯＬＡ：O2 Leak Amount）を算出する流出量算出部９５と、リア酸素センサ７９の異常を判定するセンサ異常判定部９７と、を備える。また、制御部９は、リア酸素センサ７９の異常診断装置を構成している。
【００５０】
〈吸入空気量の制御〉
吸気量制御部８５は、アクセルセンサ８３により検出したペダルの踏込み量と車速センサ８１により検出した車速などに基づき、エンジン５の出力として要求されているトルクを算出し、その要求されているトルクを実現するための目標とする吸入空気量（以下、「目標吸入空気量」と称する）を設定する。
【００５１】
また、吸気量制御部８５は、エアフローセンサ５５により検出された吸入空気量に基づき、又は、スロットル開度センサ５７により検出されたスロットルバルブ１３の開度と、吸気圧センサ５９により検出されたサージタンク１５内の気圧と、吸気温センサ６１により検出されたサージタンク１５内の温度とに基づき、燃焼室２３へ供給される現在の吸入空気量（以下、「実吸入空気量」と称する）を算出する。
【００５２】
そして、吸気量制御部８５は、実吸入空気量と目標吸入空気量との差に基づいて、スロットルバルブ１３の開度を調整し、実吸入空気量を目標吸入空気量に近づけるように制御する。この吸気量制御部８５では、実吸入空気量をエンジン５の制御に用いる吸入空気量として設定する。ここで設定された実吸入空気量は、例えば以下の燃料噴射量の制御に用いられる。
【００５３】
〈燃料噴射量の制御〉
燃料噴射量制御部８７は、吸気量制御部８５により設定された実吸入空気量を用いて、インジェクタ４５から噴射する燃料噴射量を制御する。具体的には、燃料噴射量制御部８７は、まず、吸気量制御部８５により設定された実吸入空気量と、エンジン回転数センサ６５により検出されたエンジン５の回転数から基本噴射量を演算する。次いで、この基本噴射量に、水温センサ６７により検出されたエンジン水温に応じた補正量を加算する。
【００５４】
さらに、フロント酸素センサ７７により検出された排気中の酸素濃度に基づいて、燃焼室２３内の空燃比が所望の空燃比となるように、インジェクタ４５による燃料噴射量をフィードバック補正する。
【００５５】
すなわち、フロント酸素センサ７７の出力値が空燃比のリーンな状態を示す場合には、当該空燃比をリッチ側に移行させるように燃料噴射量にフィードバック補正量としてプラスの値を加算し、燃料噴射量をリッチ側に漸増させる。また、フロント酸素センサ７７の出力値が空燃比のリッチな状態を示す場合には、当該空燃比をリーン側に移行させるように燃料噴射量にフィードバック補正量としてマイナスの値を加算し、燃料噴射量をリーン側に漸減させる。
【００５６】
このようなフィードバック制御によれば、排気の空燃比がストイキを挟んでリッチ側とリーン側とに移行を繰り返すから、上流側触媒コンバータ５１及び下流側触媒コンバータ５３の各排気浄化触媒５１ａ，５３ａの酸素吸蔵放出能が有効に活用されて、排気浄化性能を良好に発揮させることができる。
【００５７】
なお、ここでは、燃料噴射量を調整することにより空燃比をフィードバック制御する場合を例に挙げて説明したが、これに代えて又はこれと併せて、吸入空気量を調整することにより空燃比をフィードバック制御することも可能である。吸入空気量の調整は、スロットルバルブ１３の開度を操作する他、位相可変機構４３によって吸気バルブ３５の開閉タイミングを変更することでも行うことができる。
【００５８】
そして、燃料噴射量制御部８７では、上流側触媒コンバータ５１の排気浄化触媒５１ａの劣化による排気浄化性能の低下を補償するため、リア酸素センサ７９により検出された排気中の酸素濃度に基づいて上述したフィードバック制御を補正する。
【００５９】
具体的には、リア酸素センサ７９の出力値が空燃比のリーンな状態を示す低出力値である場合には、上流側触媒コンバータ５１からその下流側に酸素が流出しているのであるから、上流側触媒コンバータ５１での酸素の吸蔵量（ＯＳＡ）は酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）の上限に達した飽和状態である。よって、その場合には、空燃比をリッチ側に移行させるように燃料噴射量に対するフィードバック補正量を補正する。これにより、リーンな雰囲気が打ち消されると共に、上流側触媒コンバータ５１に吸蔵された酸素の消費が促進されることで上流側触媒コンバータ５１での酸素吸蔵能が回復し、それによって排気浄化機能を有効に発揮させることができる。
【００６０】
逆に、リア酸素センサ７９の出力値が空燃比のリッチな状態を示す高出力値である場合には、上流側触媒コンバータ５１からその下流側に酸素が流出していないのであるから、上流側触媒コンバータ５１での酸素の吸蔵量（ＯＳＡ）は、酸素が殆ど吸蔵されていないか或いは全く吸蔵されていない枯渇状態であるかも知れない。よって、その場合には、空燃比をリーン側に移行させるように燃料噴射量に対するフィードバック補正量を補正する。これにより、リッチな雰囲気が打ち消されると共に、上流側触媒コンバータ５１での酸素の吸蔵が促進されることで上流側触媒コンバータ５１での酸素放出能が回復し、それによって排気浄化機能を有効に発揮させることができる。
【００６１】
〈上流側触媒コンバータの触媒劣化診断処理〉
触媒劣化診断部８９は、上流側触媒コンバータ５１での現在の酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）を推定し、その酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）が初期状態から減少している場合には、上流側触媒コンバータ５１の排気浄化触媒５１ａが熱損や被毒により劣化していると判定する。この触媒劣化診断部８９による排気浄化触媒５１ａの劣化診断処理は、リア酸素センサ７９が高出力値を示す状態において開始される。
【００６２】
具体的には、排気浄化触媒５１ａの劣化診断処理では、まず、フロント酸素センサ７７により検出された排気中の酸素濃度に基づき、排気の空燃比がリーンとなるようにインジェクタ４５による燃料噴射量を調整し、リア酸素センサ７９が高出力値を示している間は、空燃比を強制的にリーン側に制御する。そして、リア酸素センサ７９の出力値を監視する。
【００６３】
このように空燃比を強制的にリーン側に制御していると、ＮＯｘが排気中に多く含まれるため、上流側触媒コンバータ５１の排気浄化触媒５１ａは、それらＮＯｘを還元し、その過程で放出された酸素を吸蔵していく。そして、上流側触媒コンバータ５１での酸素の吸蔵量（ＯＳＡ）が飽和状態となると、上流側触媒コンバータ５１の下流側に酸素が流出するため、リア酸素センサ７９の出力値が低出力値に反転する。よって、リア酸素センサ７９の出力値が低出力値に反転したときには、上流側触媒コンバータ５１での酸素の吸蔵量（ＯＳＡ）が上限に達していると判定することができる。
【００６４】
リア酸素センサ７９の出力値が低出力値に反転したことが確認されると、続いて、フロント酸素センサ７７により検出された排気中の酸素濃度に基づき、排気の空燃比がリッチとなるように燃料噴射量を調整し、リア酸素センサ７９が低出力値を示している間は、空燃比を強制的にリッチ側に制御する。そして、リア酸素センサ７９の出力値が低出力値となってから燃焼室２３に噴射した燃料噴射量を積算すると共に、リア酸素センサ７９の出力値を監視する。
【００６５】
このように空燃比を強制的にリッチ側に制御していると、ＣＯ、ＨＣが排気中に多く含まれるため、上流側触媒コンバータ５１の排気浄化触媒５１ａは、それらＣＯ、ＨＣを酸化し、その酸化の過程で酸素を放出していく。こうして排気浄化触媒５１ａが酸素を放出している間は、上流側触媒コンバータ５１を通過した排気に酸素が補充されて十分に含まれるため、リア酸素センサ７９の出力値は低出力のまま維持される。
【００６６】
そして、当該排気浄化触媒５１ａに吸蔵していた酸素がＣＯ、ＨＣの酸化に使い果たされると、排気は酸素の少ない状態で上流側触媒コンバータ５１を通過してその下流側に流れるため、リア酸素センサ７９の出力値が高出力値に反転する。よって、リア酸素センサ７９の出力値が高出力値に反転したときには、上流側触媒コンバータ５１での酸素の吸蔵量（ＯＳＡ）が下限に達していると判定することができる。
【００６７】
リア酸素センサ７９の出力値が高出力値に反転したことが確認されると、次に、リア酸素センサ７９の出力値が低出力値を示してから高出力値に反転するまでの間に燃焼室２３に噴射した燃料噴射量に基づき、上流側触媒コンバータ５１での現在の酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）を算出する。そして、その酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）と初期状態での酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）とを比較して、現在の酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）が初期状態での酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）から減っている場合には、排気浄化触媒５１ａは劣化していると判定する。
【００６８】
上述した排気浄化触媒５１ａの劣化診断処理は、所定期間をあけて定期的に実行される。なお、ここで算出した酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）は、後述する上流側触媒コンバータ５１での酸素の吸蔵量（ＯＳＡ）の算出処理に用いられる。
【００６９】
〈減速時燃料カットの制御〉
燃料カット制御部９１は、エンジン５が減速運転状態にある場合で所定の燃料カット条件が成立したときに、インジェクタ４５によるエンジン５への燃料供給を停止させる減速燃料カットを行う。上記所定の燃料カット条件としては、例えば、スロットル開度センサ５７により検出されたスロットルバルブ１３の開度が全閉であり、且つエンジン回転数センサ６５により検出されたエンジン回転数が所定回転数（アイドル回転数よりも若干高い回転数）よりも高いという条件である。この減速燃料カット時には、インジェクタ４５及び点火プラグ４７は作動しない。
【００７０】
〈上流側触媒コンバータでの吸蔵量の算出方法〉
吸蔵量算出部９３は、エンジン５の運転状態に関わらず、上流側触媒コンバータ５１での吸蔵量（ＯＳＡ）の算出を実行する。この吸蔵量（ＯＳＡ）の算出方法について、以下に、図３を参照しながら説明する。図３は、吸蔵量算出部９３での演算処理のフローチャート図である。
【００７１】
吸蔵量算出部９３による吸蔵量（ＯＳＡ）の算出処理では、図３に示すように、まず、ステップＳＴ００１において、エンジン５が始動し運転状態にあるかどうかを判定する。具体的には、制御部９がイグニッションスイッチのオン状態又はオフ状態を検出し、イグニッションスイッチがオン状態の場合にはエンジン５運転中と判定し、オフ状態の場合にはエンジン５が始動していないと判定する。このとき、エンジン５が始動していない場合には、ステップＳＴ００１に戻って、再びエンジン５の運転状態を判定する。また、エンジン５が運転状態にある場合には、ステップＳＴ００２に進む。
【００７２】
ステップＳＴ００２では、吸蔵量算出部９３で算出する吸蔵量（ＯＳＡ）を初期化する。具体的には、吸蔵量（ＯＳＡ）を「０」としてリセットする。続いて、ステップＳＴ００３に進む。
【００７３】
ステップＳＴ００３では、フロント酸素センサ７７が活性状態となっているかどうか、そして、上流側触媒コンバータ５１が排気浄化率５０％に達するライトオフ温度となっているかどうかを判定する。
【００７４】
フロント酸素センサ７７の活性状態については、当該フロント酸素センサ７７の通電抵抗を測定し、その測定された通電抵抗に基づいて判定する。すなわち、当該通電抵抗が所定の基準値よりも高ければ、フロント酸素センサ７７は未だ活性状態でないと判定し、当該通電抵抗が所定の基準値以下であれば、フロント酸素センサ７７は活性状態となっていると判定する。
【００７５】
また、上流側触媒コンバータ５１の温度は、エンジン５から排出される排気の温度を算出し、その算出された排気温度に基づいて推定する。そして、その排気温度が所定の基準値未満であれば、上流側触媒コンバータ５１は未だライトオフ温度に達していないと判定し、当該排気温度が所定の基準値以上であれば、上流側触媒コンバータ５１はライトオフ温度に達していると判定する。排気温度は、例えば、吸気温センサ６１により検出された吸気温度に対し、エンジン５の燃焼室２３での燃焼や後燃えによって受け取る熱量を積算すると共に、車両の走行に伴って放出される熱量を減算することにより算出することができる。
【００７６】
このステップＳＴ００３での判定において、フロント酸素センサ７７が活性状態でないか、又は上流側触媒コンバータ５１がライトオフ温度に達していない場合には、ステップＳＴ００２に戻る。また、フロント酸素センサ７７が活性状態であり、且つ上流側触媒コンバータ５１がライトオフ温度に達している場合には、ステップＳＴ００４に進む。
【００７７】
ステップＳＴ００４，ＳＴ００５は、上流側触媒コンバータ５１の排気浄化触媒５１ａの劣化診断処理によって吸蔵量（ＯＳＡ）の初期化の要否を判定するステップである。ステップＳＴ００３からステップＳＴ００４に進んだときには、吸蔵量（ＯＳＡ）は初期化されているので、ステップＳＴ００４，ＳＴ００５の処理に関わらず、吸蔵量（ＯＳＡ）が初期化された状態でステップＳＴ００６に進む。ステップＳＴ００４及びステップＳＴ００５については後述する。
【００７８】
ステップＳＴ００６では、フロント酸素センサ７７により検出された酸素濃度に基づいて排気の当量比φが、リッチな状態（φ＞１）にあるのか、ストイキな状態（φ＝１）にあるのか、リーンな状態（φ＜１）にあるのかを判定する。このとき、当量比φがリッチな状態にある場合には、ステップＳＴ００７に進む。また、当量比φがリーンな状態にある場合には、ステップＳＴ００８に進む。その他、当量比φがストイキな状態にある場合には、吸蔵量（ＯＳＡ）をそのまま保持し、ステップＳＴ００９に進む。
【００７９】
ステップＳＴ００７では、上流側触媒コンバータ５１から放出される酸素の放出量、つまり吸蔵量減少分（ΔＯＳＡ１）を推定すると共に、その吸蔵量減少分（ΔＯＳＡ１）を吸蔵量（ＯＳＡ）から減算する。この減算処理は、以下の式（１）に基づいて行われる。
【００８０】
ＯＳＡ＝ＯＳＡ−ΔＯＳＡ１    …（１）
【００８１】
ここで、「ΔＯＳＡ１」は、以下の式（２）で表される。なお、「ＯＡ」は、吸入酸素量であり、エアフローセンサ５５により検出された吸入空気量から当該吸入空気量に含まれる酸素の割合に基づいて算出される。
【００８２】
ΔＯＳＡ１＝ＯＡ×（Φ−１）  …（２）
【００８３】
ステップＳＴ００８では、上流側触媒コンバータ５１に吸蔵される酸素の吸蔵量増加分（ΔＯＳＡ２）を推定すると共に、その吸蔵量増加分（ΔＯＳＡ２）を吸蔵量（ＯＳＡ）に加算する。この加算処理は、以下の式（３）に基づいて行われる。
【００８４】
ＯＳＡ＝ＯＳＡ＋ΔＯＳＡ２    …（３）
【００８５】
ここで、「ΔＯＳＡ２」は、以下の式（４）で表される。なお、「ＯＡ」は上述した式（２）と同じ吸入酸素量を示す。減速燃料カット時は、当量比φが「０」となるため、ΔＯＳＡは、吸入酸素量（ＯＡ）と等しくなる。
【００８６】
ΔＯＳＡ２＝ＯＡ×（１−Φ）  …（４）
【００８７】
ステップＳＴ００７では減算処理を終えた後、ステップＳＴ００８では加算処理を終えた後に、ステップＳＴ００９に進む。
【００８８】
ステップＳＴ００９では、吸蔵量（ＯＳＡ）が上流側触媒コンバータ５１の酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）の上限値と下限値との間の範囲内にあるかどうかを判定する。ここで、酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）としては、初期状態での酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）が用いられる。このとき、吸蔵量（ＯＳＡ）が酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）の下限値を下回っている場合には、ステップＳＴ０１０に進む。また、吸蔵量（ＯＳＡ）が酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）の上限値を上回っている場合には、ステップＳＴ０１１に進む。その他、吸蔵量（ＯＳＡ）が酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）の上下限範囲内にある場合には、吸蔵量（ＯＳＡ）をそのまま保持し、ステップＳＴ０１２に進む。
【００８９】
ステップＳＴ０１０では、吸蔵量（ＯＳＡ）に酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）の下限値、具体的には「０」を代入し、ステップＳＴ０１２に進む。ステップＳＴ０１１では、吸蔵量（ＯＳＡ）に酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）の上限値を代入し、ステップＳＴ０１２に進む。
【００９０】
ステップＳＴ０１２では、これまでの処理で算出した吸蔵量（ＯＳＡ）を確定する。しかる後、エンジン５が運転状態にある間は、ステップＳＴ００４に戻って、それ以降の処理を実行することにより、吸蔵量（ＯＳＡ）の再計算を繰り返す。
【００９１】
この吸蔵量（ＯＳＡ）の算出処理中に、触媒劣化診断部８９による排気浄化触媒５１ａの劣化診断処理は実行される。排気浄化触媒５１ａの劣化診断処理が実行された場合には、上流側触媒コンバータ５１に吸蔵していた酸素がＣＯ、ＨＣの浄化に使い果たされて枯渇するため、吸蔵量（ＯＳＡ）の算出処理では、吸蔵量（ＯＳＡ）を初期化する必要がある。ステップＳＴ００４，ＳＴ００５はそのためのステップである。
【００９２】
すなわち、ステップＳＴ００４では、上述した触媒劣化診断部８９によって上流側触媒コンバータ５１の排気浄化触媒５１ａの劣化診断処理が実行されたかどうかを判定する。このとき、排気浄化触媒５１ａの劣化診断処理が実行された場合には、ＳＴ００５に進んで、吸蔵量（ＯＳＡ）を初期化、つまり「０」とする。また、排気浄化触媒５１ａの劣化診断処理が実行されていない場合には、ステップＳＴ００６に進み、上述したそれ以降の処理を実行する。
【００９３】
なお、ステップＳＴ００４で排気浄化触媒５１ａの劣化診断処理が実行されたと判定された場合には、それ以降に実行されるステップＳＴ００９では、初期状態での酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）に代えて、排気浄化触媒５１ａの劣化診断処理で算出した現在の酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）が用いられる。以上の処理により、上流側触媒コンバータ５１の吸蔵量（ＯＳＡ）は繰り返し算出されて時々刻々と変化する。
【００９４】
〈酸素流出量の算出方法〉
流出量算出部９５は、燃料カット制御部９１によるエンジン５の減速運転中に行われる減速燃料カット時に、上流側触媒コンバータ５１からリア酸素センサ７９側に流出する酸素の流出量（ＯＬＡ：O2 Leak Amount）の算出を実行する。この流出量（ＯＬＡ）の算出処理は、吸蔵量（ＯＳＡ）の算出処理と並行して実行される。当該流出量（ＯＬＡ）の算出方法について、以下に、図４を参照しながら説明する。図４は、流出量算出部９５での演算処理のフローチャート図である。
【００９５】
流出量算出部９５による流出量（ＯＬＡ）の算出処理では、図４に示すように、まず、ステップＳＴ１０１において、燃料カット制御部９１による減速燃料カットの実行中かどうかを判定する。このとき、減速燃料カットの実行中でない場合には、ステップＳＴ１０２に進む。また、減速燃料カットの実行中である場合には、ステップＳＴ１０３に進む。
【００９６】
ステップＳＴ１０２では、上流側触媒コンバータ５１からリア酸素センサ７９側に流出する酸素の流出量（ＯＬＡ）を初期化する。具体的には、当該流出量（ＯＬＡ）を「０」としてリセットする。そして、ステップＳＴ１０１に戻って、減速燃料カットの実行中かどうかの判定を再び行う。
【００９７】
ステップＳＴ１０３では、吸蔵量算出部９３で算出された吸蔵量（ＯＳＡ）が酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）の上限値以上であるかどうかを判定する。このとき、当該吸蔵量（ＯＳＡ）が酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）未満である場合には、上流側触媒コンバータ５１からリア酸素センサ７９側に酸素が流出していないと推定されるため、ステップＳＴ１０２に進んで、流出量（ＯＬＡ）を初期化、つまり「０」とする。また、当該吸蔵量（ＯＳＡ）が酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）以上である場合には、ステップＳＴ１０４に進む。
【００９８】
ステップＳＴ１０４では、上流側触媒コンバータ５１からリア酸素センサ７９側に酸素が流出していると推定されるので、上流側触媒コンバータ５１からその下流に流出する酸素の流出量増加分（ΔＯＬＡ）を推定すると共に、その流出量増加分（ΔＯＬＡ）を流出量（ＯＬＡ）に加算する。この加算処理は、以下の式（５）に基づいて行われる。
【００９９】
ＯＬＡ＝ＯＬＡ＋ΔＯＬＡ    …（５）
【０１００】
ここで、ΔＯＬＡは、上記式（４）と同様な以下の式（６）で表される。なお、「ＯＡ」は上述した式（２）と同じ吸入酸素量を示す。
【０１０１】
ΔＯＬＡ＝ＯＡ×（１−Φ）  …（６）
【０１０２】
しかる後、ステップＳＴ１０１に戻って、減速燃料カットの実行中である間は、それ以降の処理を実行することにより、流出量（ＯＬＡ）の再計算を繰り返す。そして、吸蔵量（ＯＳＡ）が酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）の上限以上であるうちは流出量（ＯＬＡ）が積算され続ける。これにより、上流側触媒コンバータ５１からリア酸素センサ７９側に流出する酸素の流出量（ＯＬＡ）が算出される。
【０１０３】
〈リア酸素センサの異常判定方法〉
センサ異常判定部９７は、流出量算出部９５により算出された流出量（ＯＬＡ）が所定の判定基準値となったときに、リア酸素センサ７９の異常を判定する。ここでいう「所定の判定基準値」には、実際にリア酸素センサ７９が反応する酸素量に相当する値が設定される。このリア酸素センサ７９の異常判定方法について、以下に、図５を参照しながら説明する。図５は、センサ異常判定部９７での異常判定処理のフローチャート図である。
【０１０４】
センサ異常判定部９７によるリア酸素センサ７９の異常判定処理では、図５に示すように、まず、ステップＳＴ２０１において、流出量算出部に９５より算出された流出量（ＯＬＡ）が所定の判定基準値以上となっているかどうかを判定する。このとき、当該流出量（ＯＬＡ）が所定の判定基準値に満たない場合には、ステップＳＴ２０１に戻って、再び同様の判定を行う。また、当該流出量（ＯＬＡ）が所定の判定基準値以上となっている場合には、ステップＳＴ２０２に進む。
【０１０５】
ステップＳＴ２０２では、リア酸素センサ７９が反応するだけの十分な酸素を含んだ排気が上流側触媒コンバータ５１からリア酸素センサ７９側に流出しているものとして、リア酸素センサ７９の出力値が高出力値から低出力値に切り替わっているかどうかを判定する。このとき、リア酸素センサ７９の出力値が低出力値である場合には、ステップＳＴ２０３に進み、リア酸素センサ７９は正常に動作しているとして、異常診断処理を終了する。また、リア酸素センサ７９の出力値が高出力値のままである場合には、ステップＳＴ２０４に進む。
【０１０６】
ステップＳＴ２０４では、リア酸素センサ７９に故障などの異常が発生していると判定し、ステップＳＴ２０５に進む。ステップＳＴ２０５では、ＭＩＬ（Malfunction Indicator Lamp）と呼ばれる警告灯９９を点灯させることにより運転者に異常発生を知らせて、異常判定処理を終了する。
【０１０７】
制御部９は、以上に説明した上流側触媒コンバータ５１での吸蔵量（ＯＳＡ）の算出処理、流出量（ＯＬＡ）の算出処理、及びリア酸素センサ７９の異常判定処理によって、リア酸素センサ７９の異常を診断する。
【０１０８】
この制御部９によるリア酸素センサ７９の異常診断処理について、以下に、図６を参照しながら一例を挙げて説明する。図６は、リア酸素センサ７９の異常診断処理での燃料カット、排気通路７に流れる排気に含まれる酸素量、上流側触媒コンバータ５１での吸蔵量（ＯＳＡ）、上流側触媒コンバータ５１からリア酸素センサ７９側に流出した酸素の流出量（ＯＬＡ）、及びリア酸素センサ７９の出力値を示すタイミングチャートである。
【０１０９】
ここでは、減速燃料カットの実行中に一旦中断が入ってから減速燃料カットの実行に復帰する場合について説明する。また、説明の便宜上、時刻ｔ０において、減速燃料カットの実行が開始され、そのときの上流側触媒コンバータ５１は吸蔵した酸素を全て放出した状態、つまり吸蔵量（ＯＳＡ）が酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）の下限となっており、リア酸素センサ７９の出力値は空燃比がリッチであることを示す高出力値であるものとする。
【０１１０】
減速燃料カットが実行されると、吸気通路３からエンジン５の燃焼室２３に吸入された空気が、燃料との混合気として燃焼されることなく、そのまま排気通路７に排気として排出されるため、排気通路７に排出された排気に含まれる酸素量は時間ｔの経過と共に増大していく。このように酸素を含む排気が排気通路７に流れている期間中は、排気に含まれる酸素が上流側触媒コンバータ５１に吸蔵されていく。このときの上流側触媒コンバータ５１での吸蔵量（ＯＳＡ）は、上述した通り吸蔵量算出部９３により算出される。
【０１１１】
そして、時刻ｔ１において上流側触媒コンバータ５１での吸蔵量（ＯＳＡ）が酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）の上限に達する飽和状態となると、その後に、上流側触媒コンバータ５１から下流側に酸素を含む排気が流れ始め、その排気と共に流出する酸素の流出量（ＯＬＡ）が漸増していく。このとき、上流側触媒コンバータ５１から下流側に流出する酸素の流出量（ＯＬＡ）は、上述した通り流出量算出部９５により算出される。
【０１１２】
この例では、流出量算出部９５により算出される流出量（ＯＬＡ）が所定の判定基準値に達する前の時刻ｔ２に、減速時燃料カットが一旦中断される。減速時燃料カットが中断された後暫く時刻ｔ３までの期間は、エンジン５の気筒１７内に残存した酸素を多く含む空気が排気通路７に排出されるが、その後は吸入空気がエンジン５の燃焼室２３にて燃料との混合気として燃焼され、排気通路７には、酸素の少ない排気が排出される。この排気が上流側触媒コンバータ５１に流れると、上流側触媒コンバータ５１は、吸蔵していた酸素をその排気に含まれるＣＯ、ＨＣを浄化するために放出するので、上流側触媒コンバータ５１での吸蔵量（ＯＳＡ）は、飽和状態から減量される。
【０１１３】
続く時刻ｔ４において、この例では、中断していた減速時燃料カットを実行状態に復帰させる。そうすると、エンジン５から排気通路７に酸素を含む空気が排気として排出され、その排気に含まれる酸素が上流側触媒コンバータ５１に吸蔵されていく。そして、時刻ｔ５において上流側触媒コンバータ５１での吸蔵量（ＯＳＡ）が再び飽和状態となり、その後に、上流側触媒コンバータ５１から下流側に酸素を含む排気が流れて、上流側触媒コンバータ５１から下流側に流出する酸素の流出量（ＯＬＡ）が漸増していく。
【０１１４】
上流側触媒コンバータ５１から下流側に酸素が流出し始めてから暫く経った時刻ｔ６において、リア酸素センサ７９が排気に含まれる酸素に反応し始める。その時点において、流出量算出部９５により算出される流出量（ＯＬＡ）は、所定の判定基準値に達していない。この流出量（ＯＬＡ）は、しかる後の時刻ｔ７において所定の判定基準値以上となる。このとき、リア酸素センサ７９の出力値が観測され、観測されたリア酸素センサ７９の出力値に基づいて当該リア酸素センサ７９に異常が生じていないかどうかがセンサ異常判定部９７によって判定される。この例では、リア酸素センサ７９の出力値が低出力値に切り替わっているので、リア酸素センサ７９は正常であると判断される。
【０１１５】
この実施形態によると、流出量算出部９５で上流側触媒コンバータ５１からリア酸素センサ７９側に流出する流出量（ＯＬＡ）を算出し、センサ異常判定部９７により、流出量算出部９５で算出された流出量（ＯＬＡ）が所定の判定基準値以上となったときにリア酸素センサ７９の異常をその出力値に基づいて判定するので、実際にリア酸素センサ７９が反応するだけの十分な酸素を含んだ排気が上流側触媒コンバータ５１からリア酸素センサ７９側に流出したタイミングを見計らってリア酸素センサ７９の異常を判定することができる。これによって、リア酸素センサ７９の異常を精度良く検出することができる。
【０１１６】
以上、本明細書において開示する技術の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲に限定されない。上記実施形態が例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せに、さらに色々な変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の技術範囲に属することは当業者に理解されるところである。
【０１１７】
例えば、上記実施形態では、排気浄化触媒５１ａの劣化診断処理で算出した酸素吸蔵容量（ＯＳＣ）が、吸蔵量算出部９３による上流側触媒コンバータ５１での酸素の吸蔵量（ＯＳＡ）の算出処理に用いられるとしたが、これに限らず、当該吸蔵量の算出処理には、予め定めた所定の酸素吸蔵容量（固定値）を用いていてもよい。
【０１１８】
また、上記実施形態では、エンジンが過給機を有しないエンジンシステムであるものを例に挙げて説明したが、過給機付きのエンジンシステムであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上説明したように、本発明は、エンジンの排気通路で触媒コンバータの下流側に配置された酸素センサの異常診断装置について有用であり、特に、酸素センサの異常を正確に検出することが要望される酸素センサの異常診断装置に適している。
【符号の説明】
【０１２０】
１…エンジンシステム、３…吸気通路、３ａ…独立吸気通路、５…エンジン、
７…排気通路、７ａ…独立排気通路、７ｂ…排気集合部、７ｃ…共通排気通路、
９…制御部、１１…エアクリーナ、１３…スロットルバルブ、１５…サージタンク、
１７…気筒、１９…シリンダブロック、２１…シリンダヘッド、２３…燃焼室、
２５…ピストン、２７…コネクティングロッド、２９…クランクシャフト、
３１…吸気ポート、３３…排気ポート、３５…吸気バルブ、３７…排気バルブ、
３９…吸気カムシャフト、４１…排気カムシャフト、４３…位相可変機構、
４５…インジェクタ、４７…点火プラグ、４９…排気浄化システム、
５１…上流側触媒コンバータ、５１ａ…排気浄化触媒、５３…下流側触媒コンバータ、
５３ａ…排気浄化触媒、５５…エアフローセンサ、５７…スロットル開度センサ、
５９…吸気圧センサ、６１…吸気温センサ、６３…検出板、
６５…エンジン回転数センサ、６７…水温センサ、６９…吸気カム角度センサ、
７１…排気カム角度センサ、７３…コモンレール、７５…燃圧センサ、
７７…フロント酸素センサ、７９…リア酸素センサ、８１…車速センサ、
８３…アクセルセンサ、８５…吸気量制御部、８７…燃料噴射量制御部、
８９…触媒劣化診断部、９１…燃料カット制御部、９３…吸蔵量算出部、
９５…流出量算出部、９７…センサ異常判定部、９９…警告灯
【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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