(57)【要約】 【課題】  活性状態により応答速度が異なる車両用のセンサの劣化診断装置に関し、精度良くセンサの劣化を診断することを可能とする。【解決手段】  センサの劣化診断装置は、内燃機関の排気通路に設けられる酸素濃度センサなどに対して劣化診断を行う。酸素濃度センサなどのセンサは、温度によって応答時間が変化し、高温ほど応答速度が速くなる。このような特性を有する酸素濃度センサは、劣化している場合においても、高温であれば応答速度が比較的速いため、正常であるセンサとの応答速度の差が小さくなり、正確な判定が難しい。したがって、センサの劣化診断装置は、正常なセンサの応答速度と劣化しているセンサの応答速度との差が顕著に現れる非活性状態、即ちセンサの温度が低温であるときに劣化診断を行う。これにより、精度良く劣化診断を行うことができる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正常なセンサと劣化したセンサの応答の差が活性状態よりも非活性状態において大きい性質を有する車両用のセンサの劣化診断装置であって、前記センサが非活性状態にあるときに劣化診断を行うことを特徴とするセンサの劣化診断装置。
【請求項２】
前記正常なセンサと劣化したセンサの応答の差が活性状態よりも非活性状態において大きい性質を有する車両用のセンサとは、非活性状態におけるセンサの応答が活性状態の応答よりも遅くなるセンサであることを特徴とする請求項１に記載のセンサの劣化診断装置。
【請求項３】
前記非活性状態とは前記センサの温度が所定温度以下である状態をいい、
前記センサの温度を検出するセンサ温度検出手段と、
前記センサ温度が前記所定温度以下であるときに劣化診断を行う劣化診断手段と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサの劣化診断装置。
【請求項４】
前記センサの温度を上昇させる温度上昇手段と、
前記センサ温度が前記所定温度以上であるときは、前記温度上昇手段を停止する手段と、を備えることを特徴とする請求項３に記載のセンサの劣化診断装置。
【請求項５】
前記センサの応答時間を検出するセンサ応答時間検出手段を備え、
前記劣化診断手段は、前記センサ応答時間が所定時間以下であれば、前記センサは劣化していないと診断し、
前記センサ応答時間が前記所定時間以上であれば、前記センサは劣化していると診断することを特徴とする請求項３又は４に記載のセンサの劣化診断装置。
【請求項６】
前記非活性状態は、前記車両の機関始動後、前記センサの温度が前記所定温度に到達するまでの間の状態であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサの劣化診断装置。
【請求項７】
前記非活性状態は、前記センサの温度が一旦前記所定温度に達した後、前記センサの温度が前記所定温度以下となった状態であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のセンサの劣化診断装置。
【請求項８】
前記センサは、酸素濃度を検出する酸素センサ又はＡ／Ｆセンサであることを特徴とする請求項１及至７のいずれか一項に記載の劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性状態により応答が異なる車両用のセンサの劣化診断装置に関し、精度良くセンサの劣化を診断することを可能とする劣化診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などにおいては、様々な箇所に温度や気体の流量などを検出するセンサが設置されている。例えば、自動車の排気通路には酸素濃度に感応して出力が変化する酸素濃度センサ（以下、単に「酸素センサ」と呼ぶ）が設けられている。この酸素センサは、間接的に空気／燃料比（以下、「Ａ／Ｆ」と表記する）を検出している。酸素センサで検出されたＡ／Ｆは、車両を制御するコンピュータであるＥＣＵ（Engine Control Unit)に出力され、このＡ／Ｆに基づいて燃料噴射量などの制御が行われる。
【０００３】
上記のように自動車などが有するＥＣＵは、センサからの検出結果に基づいて各構成部を制御するとともに、このようなセンサが正常であるかを診断することもできる。具体的には、ＥＣＵは、前述の酸素センサの劣化を診断することができる。例えば、特許文献１に記載された技術では、酸素センサ内にあるヒータで酸素センサを高温にして活性化させ、活性化させた後にＡ／Ｆをリッチ・リーンに変化させ、その際の酸素センサの出力を観測して酸素センサの応答性に対する劣化を診断している。上記のようにヒータでセンサを活性化させてから診断を行うのは、酸素センサが、活性状態ではセンサの応答性が良いという特性を有することに起因している。
【０００４】
しかし、酸素センサが劣化している場合でも当該酸素センサの温度が高温であれば、応答時間は比較的速くなるため、正常な酸素センサの応答時間との差がわずかになってしまう場合がある。したがって、酸素センサを活性化させると、正常な酸素センサと劣化している酸素センサとの応答の差が小さくなるため、劣化診断の精度が落ちてしまうという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１４１１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、活性状態によって応答が異なる車両用のセンサの劣化を精度良く診断することを可能とする劣化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】
【０００７】
本発明の１つの観点では、正常なセンサと劣化したセンサの応答の差が活性状態よりも非活性状態において大きい性質を有する車両用のセンサの劣化診断装置であって、前記センサが非活性状態にあるときに劣化診断を行うことを特徴とする。
【０００８】
上記のセンサの劣化診断装置は、車両などに設置されているセンサの劣化診断を行う。劣化診断が行われるセンサは、活性状態と非活性状態を有している。さらに、このセンサは、非活性状態にあるときに、正常なセンサと劣化しているセンサとの応答の差が顕著に現れるという特性を有する。そこで、劣化診断装置は、このような特性を有するセンサに対し、センサが非活性状態にあるときに劣化診断を行う。これにより、センサの劣化診断装置は、劣化しているセンサを精度良く判別することができる。
【０００９】
上記のセンサの劣化診断装置の一態様は、前記正常なセンサと劣化したセンサの応答の差が活性状態よりも非活性状態において大きい性質を有する車両用のセンサとは、非活性状態におけるセンサの応答が活性状態よりも遅くなるセンサであることを特徴とする。劣化診断が行われるセンサは、活性状態のときは応答性が良く、非活性状態のときは応答性が低下する。このような特性を有するセンサは、劣化している場合であってもセンサが活性状態にあれば、正常なセンサとの応答の差がわずかになってしまい、正確な劣化判定が難しくなる傾向がある。そこで、上記のセンサの劣化診断装置は、正常なセンサと劣化しているセンサとの応答の差が顕著に現れる非活性状態のときに劣化診断を行う。
【００１０】
上記のセンサの劣化診断装置の他の一態様では、前記非活性状態とは前記センサの温度が所定温度以下である状態をいい、前記センサの温度を検出するセンサ温度検出手段と、前記センサ温度が前記所定温度以下であるときに劣化診断を行う劣化診断手段と、を備える。上記のセンサは温度によって活性状態が変化し、センサの温度が高温である活性状態のときに応答性が良い。センサが劣化していても、センサの温度が高温であれば応答性が良いため、劣化しているか否かの判別が困難になる。したがって、センサの劣化診断装置は、非活性状態、即ちセンサの温度が所定温度以下であるときに劣化診断を行う。これにより、劣化しているセンサを精度良く判別することができる。
【００１１】
上記のセンサの劣化診断装置の他の一態様では、前記センサの温度を上昇させる温度上昇手段と、前記センサ温度が前記所定温度以上であるときは、前記温度上昇手段を停止する手段と、を備える。センサは高温である活性状態のときに応答性が良いという特性を有しているので、センサを温度上昇手段にて高温にすることにより即座にセンサからの出力が得られるようにすることができる。上記のセンサの劣化診断装置はセンサの温度が所定温度以下であるときに劣化診断を行うので、センサの温度が所定温度以上である場合には温度上昇手段を停止して、センサの温度が所定温度以下に下がるまで待機し、センサの温度が所定温度以下になってから診断を行う。
【００１２】
上記のセンサの劣化診断装置の他の一態様は、前記センサの応答時間を検出するセンサ応答時間検出手段を備え、前記劣化診断手段は、前記センサ応答時間が所定時間以下であれば、前記センサは劣化していないと診断し、前記センサ応答時間が前記所定時間以上であれば、前記センサは劣化していると診断する。センサの応答時間としては、センサの劣化診断装置がセンサの出力が変化するように状態を強制的に変動させたとき、センサの出力が所定の第１の出力値から第２の出力値に達するまでに要した時間を用いることができる。このようにして算出した応答時間が予め設定した所定の応答時間よりも大きければ、センサの劣化診断装置は劣化していると診断する。
【００１３】
上記のセンサの劣化診断装置の他の一態様では、前記非活性状態は、前記車両の機関始動後、前記センサの温度が前記所定温度に到達するまでの間の状態とすることができる。
【００１４】
上記のセンサの劣化診断装置の他の一態様では、前記非活性状態は、前記センサの温度が一旦前記所定温度に達した後、前記センサの温度が前記所定温度以下となった状態とすることができる。
【００１５】
好適な実施例では、前記センサは、酸素濃度を検出する酸素センサ又はＡ／Ｆセンサとすることができる。酸素センサやＡ／Ｆセンサは、酸素濃度に感応して出力が変化するセンサである。酸素センサからの出力は、車両においてＡ／Ｆとして用いられる。この酸素センサも、前述と同様に、活性状態のときは応答性が良く、非活性状態のときは応答性が落ちる特性を有しており、センサが劣化している場合であっても活性状態にあれば、正常なセンサの応答と差がわずかになってしまう。したがって、上記の劣化診断装置により、酸素センサやＡ／Ｆセンサの劣化診断を精度よく行うことが可能となる。
【００１６】
なお、他の適用例として、前記センサは、排気ガスの温度を検出する排気温センサなどとすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は、本発明の１つの実施形態に係るセンサの劣化診断装置を適用した車両２００ａの一部を示す構成概略図である。
【００１８】
図１において車両２００ａは、エンジン１０１と、排気通路１０２と、ＥＣＵ１０５と、酸素センサ（Ｏ２センサ）１０６と、を備える。本実施形態において、劣化診断装置は主としてＥＣＵ１０５により構成され、酸素センサ１０６が劣化しているか否かを診断する。
【００１９】
エンジン１０１としては、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関を用いることができる。
【００２０】
エンジン１０１から排出される排気ガスは、排気通路１０２を流通して排出される。この排気通路１０２の途中には、排気ガス中の酸素濃度を検出することができる酸素センサ１０６が配置されている。酸素センサ１０６は、排気通路１０２を流通する酸素の酸素濃度に感応して、電気信号の出力値が変化するセンサである。
【００２１】
酸素センサ１０６としては、例えば、ジルコニア素子の内外面に白金がコーティングされているものを用いることができる。この酸素センサ１０６は、センサの内外面の酸素濃度差によって電力が発生する仕組みを利用している。つまり、センサ内部に導入されている大気（酸素を多く含む）とセンサ外部に当たる排気ガス（酸素をそれほど含まない）の酸素の濃度差が大きいほど電圧差が生じ、酸素の濃度差がない場合には電圧差が生じない。したがって、エンジン１０１がリーン状態（希薄燃焼状態）であれば、燃料が少なく燃焼後の排気ガスに酸素が多く含まれているため酸素センサ１０６の出力電圧は小さくなるが、リッチ状態であれば、排気ガス中に燃え残った酸素が少ないため酸素センサ１０６の出力電圧は大きくなる。この酸素センサ１０６からの出力電圧Ｓ１は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１０５に入力されて、エンジン１０１の空燃費のフィードバック制御（燃料噴射量制御）などが行われる。
【００２２】
ＥＣＵ１０５は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。本実施形態では、ＥＣＵ１０５は、酸素センサ１０６から酸素濃度を示す電気信号（すなわち、Ａ／Ｆを示す電気信号）Ｓ１を取得する。またＥＣＵ１０５は、酸素センサ１０６の素子に流れる電流値に基づいて酸素センサ１０６の素子インピーダンスを算出する。そして、ＥＣＵ１０５は、算出された素子インピーダンスから酸素センサ１０６の温度（即ち、素子温度）を算出する。酸素センサ１０６においては、センサ内部の素子インピーダンスとセンサ温度に相関があるので、センサ内部の素子インピーダンスを検出することにより酸素センサ１０６の温度を知ることができる。
【００２３】
また、ＥＣＵ１０５は、酸素センサ１０６の応答時間も算出する。ＥＣＵ１０５は、上記の酸素センサ１０６の温度及び応答時間に基づいて、酸素センサ１０６の劣化診断を行う。また、ＥＣＵ１０５は酸素センサ１０６から得た酸素濃度に基づいてエンジン１０１に対して燃料噴射量などを含む指示信号Ｓ３を供給し、空燃費のフィードバック制御を行う。
【００２４】
次に、ＥＣＵ１０５によって行われる本実施形態に係る酸素センサ１０６の劣化診断について概要を説明する。まず、酸素センサ１０６の劣化診断においてセンサの温度を判断要素として用いている理由について述べる。酸素センサ１０６は、センサの活性状態と非活性状態で応答性が変化することが知られている。言い換えると、酸素センサ１０６は、その温度によって応答速度が変化する。
【００２５】
具体的に、図２を用いて酸素センサ１０６の活性度と応答の関係について説明する。図２は、横軸に酸素センサ１０６の温度を示し、縦軸に酸素センサ１０６の応答時間を示している。ここで、特性Ａ１は正常な（即ち、劣化していない）酸素センサ１０６の計測結果の一例を示しており、特性Ａ２は劣化している酸素センサ１０６の計測結果の一例を示している。図２より、正常な酸素センサ１０６の応答時間も劣化している酸素センサ１０６の応答時間も、センサの温度が高くなるほど短くなる、即ち応答速度が速くなることが見て取れる。また、正常な酸素センサ１０６の応答時間は、劣化している酸素センサ１０６の応答時間よりも一貫して短いことがわかる。また、酸素センサ１０６の温度が低温である非活性状態では、正常な酸素センサ１０６の応答時間と劣化している酸素センサ１０６の応答時間の差は顕著であるが、酸素センサ１０６が高温である活性状態になるとその応答時間の差がわずかになることがわかる。
【００２６】
以上より、本実施形態では、正常な酸素センサ１０６と劣化した酸素センサ１０６の応答の差が顕著に現れる状態、即ち酸素センサ１０６の温度が低温である非活性状態に劣化診断を行う。具体的には、酸素センサ１０６の応答時間に所定の閾値を設け、酸素センサ１０６の温度を所定温度以下にして非活性状態とし、測定した酸素センサ１０６の応答時間がその閾値よりも大きいか小さいかを判定することにより劣化診断を行う。以上より、劣化している酸素センサ１０６を精度よく判別することができる。
【００２７】
次に、酸素センサ１０６の応答時間の検出方法について図３を用いて説明する。図３は、横軸に時間（msec）を示し、縦軸に酸素センサ１０６の出力（Ｖ）を示している。特性Ｂ１は酸素センサ１０６の出力波形の一例を示している。酸素センサ１０６の応答時間は、Ａ／Ｆ（Air by Fuel）をリッチ状態とリーン状態（燃料希薄状態）の間で周期的に変化させ、その際の酸素センサ１０６の出力を観測することによって算出する。図３の例では、Ａ／Ｆを周期的にリッチ状態とリーン状態に変化させたものを示している。また、酸素センサ１０６の出力は０Ｖから１Ｖの間で変動しており、出力が0.45ＶのときはＡ／Ｆがストイキ状態（Ａ／Ｆが理論空燃比であるとき）であり、出力が0.45Ｖ以上のときはＡ／Ｆがリッチ状態であり、0.45Ｖ以下のときはＡ／Ｆがリーン状態であることを表している。ここで酸素センサ１０６の応答時間は、例えば、酸素センサ１０６の出力が、0.45Ｖから所定電圧量を減算した値（図３の所定電圧「Ｖ１」）から0.45Ｖに所定電圧量を加算した値（図３の所定電圧「Ｖ２」）に達するまでに要した時間とすることができる。そして、ＥＣＵ１０５は、図示しないメモリに記録された目標応答時間と検出した応答時間を比較する。ＥＣＵ１０５は、検出した応答時間が目標応答時間よりも小さければ酸素センサ１０６は正常であると判定し、目標応答時間よりも大きければ酸素センサ１０６は劣化していると判定を下す。
【００２８】
なお、本実施形態では、酸素濃度を検出する酸素センサ１０６に対して劣化診断する例について示したが、本発明の適用はこれには限定されず、酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサに適用することもできる。また、本発明の劣化診断装置は、酸素濃度センサに限らず、活性状態によって応答が変動するようなセンサ全般について適用することができ、例えば排気ガスの温度を検出する排気温センサの劣化診断に適用することができる。また、劣化診断する対象となるセンサを配置する場所は、内燃機関の排気通路には限定されない。さらに、本発明の劣化診断装置は、内燃機関を有する車両のみに適用を限定されない。
【実施例】
【００２９】
［劣化診断装置］
以下では、本発明に係るセンサの劣化診断装置の実施例について説明する。図４は、本発明の実施例に係る酸素センサの劣化診断装置を適用した車両の一部の構成を示す概略ブロック図である。
【００３０】
図４において、車両２００ｂは、エンジン１０１と、排気通路１０２と、フロント触媒１０３と、リア触媒１０４と、ＥＣＵ１０５と、Ａ／Ｆセンサ１０７と、酸素（Ｏ2）センサ１０８と、を備える。本実施例においては、劣化診断装置は、主としてＥＣＵ１０５により構成され、Ａ／Ｆセンサ１０７又は酸素センサ１０８が劣化しているか否かを判別することができる。
【００３１】
エンジン１０１としては、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関を用いることができる。
【００３２】
エンジン１０１から排出される排気ガスは、排気通路１０２を流通する。上流側の排気通路１０２にはフロント触媒１０３が、下流側の排気通路１０２にはリア触媒が設けられている。エンジン１０１から排出される排気ガスは、排気通路に設けられたフロント触媒１０３及びリア触媒１０４にて浄化される。このようなフロント触媒１０３及びリア触媒１０４は、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）、ＳＯｘ（硫黄酸化物）、ＣＯ（一酸化炭素）、粒子状物質（ＰＭ；Particulate Matter）などを除去することができる。また、フロント触媒１０３及びリア触媒１０４としては、三元触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒や粒子状物質除去フィルタなどを用いることができる。
【００３３】
排気通路１０２には、フロント触媒１０３の上流側にＡ／Ｆセンサ１０７が設けられており、フロント触媒１０３とリア触媒１０４の間には酸素センサ１０８が設けられている。Ａ／Ｆセンサ１０７と酸素センサ１０８は、ともに排気通路１０２を流通する排気ガスの酸素濃度に応じた電気信号（即ち、Ａ／Ｆに相当する信号）Ｓ１１及びＳ１３を出力する。このように、Ａ／Ｆセンサ１０７と酸素センサ１０８の２つの酸素センサを併用してＡ／Ｆを検出することにより、精度良くエンジンの１０１の空燃費フィードバック制御などを行うことができる。
【００３４】
本実施例においては、Ａ／Ｆセンサ１０７及び酸素センサ１０８には、センサ素子を加熱するためのヒータ１２０及び１２２が付設されている。前述したように酸素濃度センサは高温であるときに応答速度が速いために、ヒータにて加熱して活性状態となってから酸素濃度を検出するようにしている。これにより、Ａ／Ｆセンサ１０７及び酸素センサ１０８は、即座に酸素濃度を示す電気信号Ｓ１１及びＳ１３を出力することができる。以上のＡ／Ｆセンサ１０７及び酸素センサ１０８の出力信号は、ＥＣＵ１０５に供給される。
【００３５】
ＥＣＵ１０５は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。本実施例では、ＥＣＵ１０５は、Ａ／Ｆセンサ１０７及び酸素センサ１０８から酸素濃度を示す電気信号Ｓ１１及びＳ１３を取得する。またＥＣＵ１０５は、Ａ／Ｆセンサ１０７及び酸素センサ１０８の素子を流れる電流値に基づいて酸素センサ１０６の素子インピーダンスを算出し、この算出された素子インピーダンスからＡ／Ｆセンサ１０７及び酸素センサ１０８の温度を決定する。酸素センサ等においては、センサ内部の素子インピーダンスとセンサ温度に相関があるので、センサ内部の素子インピーダンスを検出することによりセンサの温度を知ることができる。
【００３６】
また、ＥＣＵ１０５はＡ／Ｆセンサ１０７及び酸素センサ１０８から得た酸素濃度に基づいてエンジン１０１に対して燃料噴射量などを含む指示信号Ｓ３を供給し、空燃費のフィードバック制御を行う。
【００３７】
本実施例のＡ／Ｆセンサ１０７及び酸素センサ１０８においても、先に述べたように、センサの温度が低温である非活性状態では、正常なものと劣化しているものとの応答時間の差が顕著に現れるが、センサが高温である活性状態では応答時間の差がわずかになるという特性がある。したがって、正常なＡ／Ｆセンサ１０７及び酸素センサ１０８から得られる応答時間と、劣化しているセンサから得られる応答時間との差が顕著に生じる非活性状態、即ちセンサ温度が低温であるときに劣化診断を行う。具体的には、Ａ／Ｆセンサ１０７及び酸素センサ１０８の応答時間にそれぞれ所定の閾値を設け、Ａ／Ｆセンサ１０７及び酸素センサ１０８の温度を所定温度以下にして、測定したセンサの応答時間がそれぞれ対応する閾値よりも大きいか小さいかで劣化診断を行う。以上により、劣化しているセンサを精度良く判別することができる。
【００３８】
センサが低温である非活性状態とは、具体的には、（１）車両の機関始動後にセンサ温度が活性状態に対応する所定温度に達するまでの期間、及び、（２）一旦センサ温度が活性状態に対応する所定温度に上昇した後、所定温度以下に低下したとき、が含まれる。
【００３９】
センサの非活性状態として、車両の機関始動後にセンサ温度が所定温度に達する前にセンサ劣化の診断を行うことにより、当該センサによる検出値を用いて車両の他の制御を開始する前にセンサの劣化を判断することができる。そして、例えばセンサが劣化していると判定されたときには、そのセンサを用いた制御の開始前に劣化に対して必要な対処を行うことができる。よって、センサの検出値を利用した車両の制御を適正に行うことが可能となる。
【００４０】
また、センサの非活性状態として、一旦センサ温度が活性状態に対応する所定温度に上昇した後、所定温度以下に低下したときにセンサ劣化の診断を行うことにより、センサの温度検出装置などの故障に起因してセンサの劣化の有無を誤判定することが防止できる。即ち、センサの温度検出装置が故障しているためにセンサ温度が所定温度に上昇しない場合にはセンサ劣化の判定は行わない。実際はセンサが所定温度以上になっているのに、センサ温度検出装置の故障などにより所定温度以下、即ち非活性状態であると判断してセンサの劣化診断を行った場合、センサは実際は活性状態であるので正常なセンサと劣化したセンサの応答の差は小さく、センサの劣化について誤判定する可能性が高くなる。よって、一旦センサ温度が活性状態に対応する所定温度に上昇した後、所定温度以下に低下したとき、つまりセンサの温度検出が正常に行われているときにセンサ劣化の診断を行うことにより、そのような誤判定を防止することが可能となる。
【００４１】
ＥＣＵ１０５は、図３を用いて説明した方法と同様の方法で、Ａ／Ｆセンサ１０７及び酸素センサ１０８の応答時間を算出する。すなわち、ＥＣＵ１０５は、制御信号Ｓ３によりエンジン１０１内部の燃料噴射量を制御することによりＡ／Ｆをリッチ状態とリーン状態との間で周期的に変化させ、例えば図３のように、センサの出力電圧が所定レベルＶ１から所定レベルＶ２に達するまでに要した時間を算出する。そして、ＥＣＵ１０５は、図示しないメモリに記録された目標応答時間と検出した応答時間を比較する。ＥＣＵ１０５は、検出した応答時間が目標応答時間よりも小さければＡ／Ｆセンサ１０７又は酸素センサ１０８は正常であると判定し、目標応答時間よりも大きければ劣化していると判定を下す。
【００４２】
［劣化診断処理］
次に、本実施例に係るセンサの劣化診断処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
図５に示した処理は、主にＥＣＵ１０５が行う。ここでの処理は、ＥＣＵ１０５が、図４に示したＡ／Ｆセンサ１０７に対して、このセンサの温度及びセンサの応答時間に基づいて劣化診断を行うものである。なお、センサの劣化診断処理は、エンジン１０１の１回の始動につき１回実施するものとする。
【００４４】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１０５が、診断実施条件が成立しているか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ１０５がエンジン１０１の負荷状態などを読み込み、高負荷状態でない場合に診断実施条件が成立していると判定する。これは、劣化診断処理では前述のようにエンジン１０１のＡ／Ｆをリッチ状態とリーン状態の間で周期的に変化させて劣化診断を行うため、高負荷状態のときにはエンジン１０１に悪影響を及ぼすからである。したがって、診断実施条件は車両が比較的安定な走行を行っている際に成立するように予め決定されている。
【００４５】
診断実施条件が成立していない場合は（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０１に戻り、再度判定を行う。
【００４６】
診断実施条件が成立している場合は（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１０５は、Ａ／Ｆセンサ１０７の温度を検出し、検出されたセンサ温度が所定温度Ｘ（℃）よりも低温であるか否かを判定する。ステップＳ１０２のような判定を行うのは、所定温度Ｘよりも低温であるときをＡ／Ｆセンサ１０７の非活性状態であるとし、非活性状態のときに劣化診断を行うものとしたからである。Ａ／Ｆセンサ１０７の温度は、ＥＣＵ１０５が、Ａ／Ｆセンサ１０７から供給される信号Ｓ１１により示されるセンサの素子インピーダンスに基づいて算出する。また、所定温度Ｘは、センサの非活性状態の温度、例えば図２の例では、正常なセンサと劣化しているセンサとの応答時間の差が顕著に現れている５５０〜６００℃付近とすることができる。この所定温度Ｘは、予めＥＣＵ１０５内のメモリに記憶させておくことできる。
【００４７】
なお、車両２００ｂが機関始動後であれば、Ａ／Ｆセンサ１０７の温度は所定温度Ｘ以下である場合が多い。このような状態のときに劣化診断を行うことにより、Ａ／Ｆセンサ１０７の検出値を用いた車両２００ｂの制御を行う前に、事前に劣化診断することができる。これにより、車両２００ｂの制御が開始する前にＡ／Ｆセンサ１０７の劣化に対処でき、良好に車両２００ｂの制御を行うことができる。
【００４８】
Ａ／Ｆセンサ１０７の温度が所定温度Ｘ（℃）よりも高温であった場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１０５は、Ａ／Ｆセンサ１０７に付設されたヒータ１２０をオフにする。本発明ではセンサが非活性状態にある低温時にセンサの劣化診断するものとしたので、所定温度Ｘ（℃）以下にまでセンサ温度を下げる必要があるため、ＥＣＵ１０５はヒータ１２０の電源などをオフにする。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０１に戻り再度診断実施条件の判定を行う。
【００４９】
ステップＳ１０２及びステップＳ１０３の処理を行うことにより、Ａ／Ｆセンサ１０７が一旦活性状態（所定温度Ｘ以上）となった後、ヒータ１２０をオフにして所定温度Ｘ以下となった場合にのみ劣化診断を行うことができる。すなわち、Ａ／Ｆセンサ１０７の温度を測定する装置（ＥＣＵ１０５内のインピーダンスを算出する回路など）が故障しており、所定温度Ｘ以上であるのに所定温度Ｘ以下であると示し続けているセンサに対しては、劣化診断を行わないようにすることができる。こうすることにより、センサの温度を測定する装置が正しく温度検出を行っている状態においてのみセンサの劣化の判定が行われるので、センサの温度検出を正しく行えない状況でセンサ劣化の判定を行い、センサが劣化しているのに劣化していないと誤判定してしまうことを防止することができる。
【００５０】
一方、Ａ／Ｆセンサ１０７の温度が所定温度Ｘよりも低温であった場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１０５は、Ａ／Ｆセンサ１０７の応答時間を算出する。この応答時間は、図３に示すように、ＥＣＵ１０５がＡ／Ｆをリッチ状態とリーン状態との間で周期的に変化させ、Ａ／Ｆセンサ１０７の出力電圧が所定電圧Ｖ１からＶ２に達するまでに要した時間を算出したものである。そして、処理はステップＳ１０５に進む。
【００５１】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１０５は、上記のように応答時間を算出した回数が所定回数Ｙを超えたか否かを判定する。劣化診断処理には、所定回数Ｙ繰り返し測定した応答時間の平均値を用いるためである。本実施例では、劣化診断の確実性を増すために繰り返し測定して、判定を行う。したがって、応答時間を算出した回数が所定回数Ｙを超えていなければ、処理はステップＳ１０１に戻り再度ステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理を行っていく。なお、ＥＣＵ１０５は、Ａ／Ｆセンサ１０７の応答時間を算出した回数をメモリ内に更新記録することができる。さらに、ＥＣＵ１０５内のメモリに、繰り返し測定したＡ／Ｆセンサ１０７の応答時間がそれぞれ記憶される。
【００５２】
応答時間を算出した回数が所定回数Ｙを超えていれば（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１０５は、Ｙ回算出したＡ／Ｆセンサ１０７の応答時間から平均の応答時間を算出する。そして、処理はステップＳ１０７に進む。
【００５３】
ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６にて算出した平均応答時間が所定応答時間Ｚ（msec）より小さいか否かを判定する。この所定応答時間Ｚには、例えば図２の例では、センサの温度が６００℃以下であるときに確実にセンサが正常であるか否かの判定が可能である５００（msec）を用いることができる。なお、この所定応答時間Ｘは、予めＥＣＵ１０５内のメモリに記憶させておくことができる。
【００５４】
平均応答時間が所定応答時間Ｚ（msec）よりも小さければ（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８にてＥＣＵ１０５は、Ａ／Ｆセンサ１０７は正常である（劣化していない）との判定を行う。
【００５５】
一方、平均応答時間が所定応答時間Ｚ（msec）よりも大きければ（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、ステップＳ１０９にてＥＣＵ１０５は、Ａ／Ｆセンサ１０７は劣化しているとの判定を行う。このとき、ＥＣＵ１０５では、Ａ／Ｆセンサ１０７の異常に関するダイアグコードを出し、図示しないエンジンチェックランプを点灯させる制御などがなされる。
【００５６】
以上のように、正常なセンサと劣化しているセンサとの応答の差が顕著に現れるセンサ温度が低温であるときに劣化診断処理を行うことにより、劣化しているセンサを精度良く判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態に係る劣化診断装置を適用した車両の一部のブロック図である。
【図２】酸素センサの温度と応答速度の関係の一例を示す図である。
【図３】酸素センサの応答速度を決定する方法の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る劣化診断装置を適用した車両の一部のブロック図である。
【図５】本発明の実施例に係る劣化診断処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１０１  エンジン
１０２  排気通路
１０３  フロント触媒
１０４  リア触媒
１０５  ＥＣＵ
１０６、１０８  酸素センサ
１０７  Ａ／Ｆセンサ
１２０、１２２  ヒータ
２００ａ、２００ｂ  車両
【図１】
2005140742.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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