(57)【要約】【課題】排気浄化触媒の下流側センサの出力に基づくサブ空燃比フィードバック制御による空燃比の異常を抑制することにより下流側センサの異常検出前後などにおけるエミッションの悪化を防止する。【解決手段】素子割れに起因して触媒コンバータの下流側に存在するＯ2センサの出力電圧Ｖｏ2の出現頻度分布は標準の出現頻度分布に対してリーン側にずれることになる。この状態を、Ｖｏ2＜０．０５Ｖとなる出現頻度Ｌｒの値により検出し（Ｓ１８８，Ｓ１９０，Ｓ１９４）、Ｌｒの値に応じて、空燃比制御に対する補正量の上限を設定するプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）を低下調節している（Ｓ１９６）。このことによりＯ2センサの異常可能性を補正量に反映できる。このようにしてＯ2センサの異常検出前においても、異常検出後においても、エミッションが悪化しないようにすることが可能となる。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒の上流側と下流側とに排気成分から空燃比状態を検出するセンサをそれぞれ備えて、上流側センサの出力値に基づいて空燃比制御を実行すると共に、下流側センサの出力値に基づいて設定される補正量により前記空燃比制御に対する補正を実行する内燃機関の空燃比制御装置であって、
下流側センサの異常可能性を検出する下流側センサ異常可能性検出手段と、
前記下流側センサ異常可能性検出手段にて検出された異常可能性の程度に応じて前記空燃比制御に対する補正量を調節する補正量調節手段と、
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において、前記下流側センサ異常可能性検出手段は、前記下流側センサの出力値の出現頻度分布に応じて異常可能性を検出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】
請求項１又は２において、前記補正量調節手段は、前記下流側センサ異常可能性検出手段にて検出された異常可能性の程度に応じて、前記空燃比制御に対する補正量に限界を設定することにより、前記補正量を調節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４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記下流側センサ異常可能性検出手段は、前記下流側センサの出力値の出現頻度分布がリーン側に変移した程度が大きいほど、異常可能性が高いと判定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５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記下流側センサ異常可能性検出手段は、リーン側に基準出力値を設け、前記下流側センサの出力の内、前記基準出力値よりもリーン側の出力の出現頻度を、前記下流側センサの異常可能性として検出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６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記補正量調節手段は、前記下流側センサ異常可能性検出手段にて検出された異常可能性が高いほど、空燃比のリッチ化を抑制する方向に前記空燃比制御に対する補正量を調節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７】
内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒の上流側と下流側とに排気成分から空燃比状態を検出するセンサをそれぞれ備えて、上流側センサの出力値に基づいて空燃比制御を実行すると共に、下流側センサの出力値に基づいて設定される補正量により前記空燃比制御に対する補正を実行する内燃機関の空燃比制御装置であって、
下流側センサの出力値の出現頻度分布を検出する下流側センサ出力頻度検出手段と、
前記下流側センサ出力頻度検出手段にて検出された前記出現頻度分布に応じて前記空燃比制御に対する補正量を調節する補正量調節手段と、
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８】
請求項７において、前記補正量調節手段は、前記下流側センサ出力頻度検出手段にて検出された出現頻度分布に応じて、前記空燃比制御に対する補正量に限界を設定することにより、前記補正量を調節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９】
請求項７又は８において、前記補正量調節手段は、前記出現頻度分布におけるリーン側への変移に応じて前記空燃比制御に対する補正量を調節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１０】
請求項７〜９のいずれかにおいて、前記補正量調節手段は、前記下流側センサ出力頻度検出手段にて検出される出現頻度分布の内で、リーン側に設けた基準出力値よりもリーン側の出現頻度に応じて前記空燃比制御に対する補正量を調節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１１】
請求項１〜１０のいずれかにおいて、前記下流側センサは、理論空燃比を中心としてリッチ側とリーン側とで急激に出力値が変化するＯ2センサであることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかにおいて、前記上流側センサは、空燃比に応じて徐々に出力値が変化する空燃比センサ、又は理論空燃比を中心としてリッチ側とリーン側とで急激に出力値が変化するＯ2センサであることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかにおいて、前記空燃比制御は、前記上流側センサの出力値と理論空燃比相当出力値との差に基づいて燃料噴射量の算出処理を実行するとともに、該算出処理において前記下流側センサの出力値と理論空燃比相当出力値との差に基づいて算出された補正量による補正を加えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１４】
請求項１３において、前記空燃比制御は、前記算出処理において前記下流側センサの出力値と理論空燃比相当出力値との差に基づいて算出される補正量により前記上流側センサの出力値に補正を加える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、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒の上流側と下流側とに排気成分から空燃比状態を検出するセンサを備えて、上流側センサの出力値に基づいて空燃比制御を実行すると共に、下流側センサの出力値に基づいて前記空燃比制御に対して補正を実行する空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気浄化触媒を有効に機能させるために、排気浄化触媒の上流にセンサ（例えば空燃比に応じて徐々に出力値が変化するセンサ）を備えて、理論空燃比を中心とする極めて狭い範囲に、排気浄化触媒に流入する排気の空燃比を制御している。更にこのように空燃比制御された状況下での排気浄化触媒による排気浄化が常に適切に実行されるように、排気浄化触媒の下流側にもう一つのセンサ（例えばＯ2センサ）を設けることにより排気浄化触媒下流側の酸素濃度に基づいて前記空燃比制御に補正を加えるシステムが存在する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
又、排気浄化触媒下流側センサの素子割れを出力頻度分布から検出する異常診断システムが存在する（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−１９７８３７号公報（第６−８頁、図３）
【特許文献２】特開２００３−１４６８３号公報（第６−７頁、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献２に示すごとくの異常診断システムにて下流側センサの割れ発生が検出された時には、下流側センサの出力ずれにより排気中の酸素濃度が実際より可成り高く検出される状態となっている。このような時には前記特許文献１のシステムでは燃料濃度を増加することで空燃比を低下させる補正が過剰に実行されてしまう。このため異常診断システムにて異常と診断された時には既に排気浄化に適切な空燃比から可成り外れて、エミッションが悪化しているおそれがある。
【０００５】
しかも異常診断システムの診断結果に基づいて下流側センサを取り替えるまでの退避走行においては、空燃比を過剰に低下させる補正が継続されていることになる。したがって、上記特許文献１，２の技術では退避走行におけるエミッション悪化には対処できない。
【０００６】
更に、実際に下流側センサに割れが発生していても、割れの状態が初期段階でわずかであれば、更に割れが進行して、前記異常診断システムにて下流側センサに割れが発生したと明確に判定されるまでには長時間を要することになる。したがって、このような期間においても、割れの程度に応じてエミッションが悪化しているにもかかわらず、何らの対処もできないことになる。
【０００７】
本発明は、排気浄化触媒の下流側センサの出力による空燃比の異常を抑制することにより、下流側センサの異常検出前後などにおけるエミッションの悪化を防止することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒の上流側と下流側とに排気成分から空燃比状態を検出するセンサをそれぞれ備えて、上流側センサの出力値に基づいて空燃比制御を実行すると共に、下流側センサの出力値に基づいて設定される補正量により前記空燃比制御に対する補正を実行する内燃機関の空燃比制御装置であって、下流側センサの異常可能性を検出する下流側センサ異常可能性検出手段と、前記下流側センサ異常可能性検出手段にて検出された異常可能性の程度に応じて前記空燃比制御に対する補正量を調節する補正量調節手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
補正量調節手段は、下流側センサ異常可能性検出手段にて検出された下流側センサの異常可能性に応じて空燃比制御に対する補正量を調節している。このため下流側センサの出力値自体のみでなく、下流側センサの異常可能性を空燃比制御の補正量に反映できる。このことから排気浄化触媒の下流側センサの出力による空燃比の異常を抑制でき、下流側センサの異常検出前後におけるエミッションの悪化を防止できる。
【００１０】
請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１において、前記下流側センサ異常可能性検出手段は、前記下流側センサの出力値の出現頻度分布に応じて異常可能性を検出することを特徴とする。
【００１１】
下流側センサに素子割れなどが生じて異常となったり異常になりかけた場合には、下流側センサの出力値は空燃比制御により実現されている空燃比に対応せず、出力値がずれることになる。下流側センサの出力値の出現頻度分布を見れば前記ずれの程度が判断できるので、出現頻度分布に応じて異常可能性の程度を検出できる。
【００１２】
請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１又は２において、前記補正量調節手段は、前記下流側センサ異常可能性検出手段にて検出された異常可能性の程度に応じて、前記空燃比制御に対する補正量に限界を設定することにより、前記補正量を調節することを特徴とする。
【００１３】
補正量調節手段による補正量の調節は、異常可能性の程度に応じて前記空燃比制御に対する補正量に限界を設定することとしても良い。このように異常可能性の程度に応じた限界を補正量に設定することで、異常可能性が高いほど補正量が限界により制限されて、空燃比制御に影響しにくくなる。このようにして排気浄化触媒の下流側センサの出力による空燃比の異常を抑制でき、下流側センサの異常検出前後におけるエミッションの悪化を防止できる。
【００１４】
請求項４に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記下流側センサ異常可能性検出手段は、前記下流側センサの出力値の出現頻度分布がリーン側に変移した程度が大きいほど、異常可能性が高いと判定することを特徴とする。
【００１５】
下流側センサは特に割れにより実際の空燃比よりもリーン側に出力値がずれる。これは理論空燃比を中心としてリッチ側とリーン側とで急激に出力値が変化するＯ2センサにおいても、空燃比に応じて徐々に出力値が変化する空燃比センサにおいても同様な傾向にある。そしてこのリーン側へのずれの程度は割れの進行程度に対応している。このことから、下流側センサの出力値の出現頻度分布がリーン側に変移した程度が大きいほど異常可能性が高いと判定することができる。
【００１６】
したがって補正量調節手段は、リーン側に変移した程度に応じて前記空燃比制御に対する補正量を調節することで、下流側センサの異常可能性の高さを空燃比制御の補正量に反映できる。このようにして排気浄化触媒の下流側センサの出力による空燃比の異常を抑制でき、下流側センサの異常検出前後におけるエミッションの悪化を防止できる。
【００１７】
請求項５に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記下流側センサ異常可能性検出手段は、リーン側に基準出力値を設け、前記下流側センサの出力の内、前記基準出力値よりもリーン側の出力の出現頻度を、前記下流側センサの異常可能性として検出することを特徴とする。
【００１８】
素子割れによりリーン側に出力値がずれるのを検出する手法として、リーン側に基準出力値を設けて、この基準出力値よりも更にリーン側の出力値の出現頻度を下流側センサの異常可能性として検出しても良い。このように基準出力値を設けて、この基準出力値よりもリーン側の出力値かリッチ側の出力値かをカウントして頻度を算出することで、下流側センサの異常可能性が検出できるので、容易に下流側センサの異常可能性を求めることができる。したがって下流側センサの異常検出前後における補正量をエミッションが悪化しないように調節することが容易となる。
【００１９】
請求項６に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記補正量調節手段は、前記下流側センサ異常可能性検出手段にて検出された異常可能性が高いほど、空燃比のリッチ化を抑制する方向に前記空燃比制御に対する補正量を調節することを特徴とする。
【００２０】
補正量調節手段は、下流側センサの異常可能性が高いほど、空燃比のリッチ化を抑制する方向に空燃比制御に対する補正量を調節することとしても良い。例えば、空燃比制御により算出される燃料量を異常可能性が高いほど少なくする方向に補正したり、燃料量が増量側に制御されている時にこの増量分を異常可能性が高いほど少なくする方向に補正することにより実現できる。
【００２１】
請求項７に記載の内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒の上流側と下流側とに排気成分から空燃比状態を検出するセンサをそれぞれ備えて、上流側センサの出力値に基づいて空燃比制御を実行すると共に、下流側センサの出力値に基づいて設定される補正量により前記空燃比制御に対する補正を実行する内燃機関の空燃比制御装置であって、下流側センサの出力値の出現頻度分布を検出する下流側センサ出力頻度検出手段と、前記下流側センサ出力頻度検出手段にて検出された前記出現頻度分布に応じて前記空燃比制御に対する補正量を調節する補正量調節手段とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
何らかの原因で下流側センサの出力値全体が、標準とするセンサの出力値からずれた場合には、下流側センサの出力値の出現頻度分布も標準とするセンサの出力値出現頻度分布からずれる。
【００２３】
したがって補正量調節手段は、下流側センサ出力頻度検出手段にて検出された下流側センサの出力値の出現頻度分布に応じて空燃比制御に対する補正量を調節する。このため下流側センサの出力値自体のみでなく、下流側センサの出力ずれを空燃比制御の補正量に反映できる。このことから排気浄化触媒の下流側センサの出力による空燃比の異常を抑制でき、下流側センサの異常検出前後などにおけるエミッションの悪化を防止できる。
【００２４】
請求項８に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項７において、前記補正量調節手段は、前記下流側センサ出力頻度検出手段にて検出された出現頻度分布に応じて、前記空燃比制御に対する補正量に限界を設定することにより、前記補正量を調節することを特徴とする。
【００２５】
補正量調節手段による補正量の調節は、出現頻度分布に応じて前記空燃比制御に対する補正量に限界を設定することとしても良い。このように出現頻度分布に応じた限界を補正量に設定することで、出力ずれが大きいほど補正量が限界により制限されて空燃比制御に影響しにくくなる。このことから排気浄化触媒の下流側センサの出力による空燃比の異常を抑制でき、下流側センサの異常検出前後などにおけるエミッションの悪化を防止できる。
【００２６】
請求項９に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項７又は８において、前記補正量調節手段は、前記出現頻度分布におけるリーン側への変移に応じて前記空燃比制御に対する補正量を調節することを特徴とする。
【００２７】
下流側センサは前述したごとく割れなどにより実際の空燃比よりもリーン側に出力値がずれる。そしてこのリーン側へのずれの程度は割れなどの進行程度に対応している。このことから、下流側センサの出力値の出現頻度分布がリーン側に変移した程度が大きいほど出力ずれが大きいと判定することができる。
【００２８】
したがって補正量調節手段は、出現頻度分布のリーン側への変移に応じて前記空燃比制御に対する補正量を調節することで、下流側センサの出力ずれの程度を空燃比制御の補正量に反映できる。このことにより排気浄化触媒の下流側センサの出力による空燃比の異常を抑制でき、下流側センサの異常検出前後などにおけるエミッションの悪化を防止できる。
【００２９】
請求項１０に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項７〜９のいずれかにおいて、前記補正量調節手段は、前記下流側センサ出力頻度検出手段にて検出される出現頻度分布の内で、リーン側に設けた基準出力値よりもリーン側の出現頻度に応じて前記空燃比制御に対する補正量を調節することを特徴とする。
【００３０】
出力ずれに対する補正量の調節手法として、リーン側に基準出力値を設けて、この基準出力値よりもリーン側の出力の出現頻度に応じて補正量を調節するようにしても良い。このように基準出力値を設けて、この基準出力値よりもリーン側の出力かリッチ側出力かをカウントして頻度を算出することで、下流側センサの出力ずれを反映した値の計算が容易にできるので、エミッションが悪化しないように補正量を調節することが容易となる。
【００３１】
請求項１１に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１〜１０のいずれかにおいて、前記下流側センサは、理論空燃比を中心としてリッチ側とリーン側とで急激に出力値が変化するＯ2センサであることを特徴とする。
【００３２】
ここで下流側センサとしては上述したＯ2センサを用いることができる。Ｏ2センサは理論空燃比を中心として急激に出力値が変化するが、このような出力であっても出力値に基づいて空燃比制御に対する補正を実行できる。そしてＯ2センサの異常可能性や出力ずれの程度がＯ2センサの出力値の出現頻度分布に現れることから、下流側センサの異常可能性や出力ずれを反映して補正量を調節することが容易となり、エミッションの悪化を防止できる。
【００３３】
請求項１２に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１〜１１のいずれかにおいて、前記上流側センサは、空燃比に応じて徐々に出力値が変化する空燃比センサ、又は理論空燃比を中心としてリッチ側とリーン側とで急激に出力値が変化するＯ2センサであることを特徴とする。
【００３４】
上流側センサとしては、空燃比センサ又はＯ2センサを用いることができる。そしてこのような上流側センサを用いて空燃比制御する際に上流側センサの出力やこの出力から算出した空燃比制御用パラメータなどを補正する補正量を、下流側センサの異常可能性や出力ずれを反映して調節することでエミッションが悪化しないようにすることが可能となる。
【００３５】
請求項１３に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１〜１２のいずれかにおいて、前記空燃比制御は、前記上流側センサの出力値と理論空燃比相当出力値との差に基づいて燃料噴射量の算出処理を実行するとともに、該算出処理において前記下流側センサの出力値と理論空燃比相当出力値との差に基づいて算出された補正量による補正を加えることを特徴とする。
【００３６】
この補正量による補正が加えられることにより、適切な空燃比となるように燃料噴射量が算出され、排気浄化触媒による排気浄化が常に適切に実行されるようになる。そしてこの補正量が下流側センサの異常可能性や出力ずれを反映して調節されることにより、下流側センサの異常可能性や出力ずれによって燃料噴射量が大きく変化することがなくエミッションの悪化を抑制できる。
【００３７】
請求項１４に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１３において、前記空燃比制御は、前記算出処理において前記下流側センサの出力値と理論空燃比相当出力値との差に基づいて算出される補正量により前記上流側センサの出力値に補正を加えることを特徴とする。
【００３８】
このように上流側センサの出力値に対して下流側センサの出力値と理論空燃比相当出力値との差に基づいて算出される補正量にて補正を加えるようにしても良い。このことにより、上流側センサの出力値自体が下流側センサの異常可能性や出力ずれによって大きく変化することが防止されて、燃料噴射量に大きく反映されることが無くエミッションの悪化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
［実施の形態１］
図１は、車両に搭載された内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）２、及び制御装置としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）４の概略構成図を示している。エンジン２は４気筒エンジンであるが、図１では１気筒のみ縦断面図にて示している。尚、気筒数は６気筒でも８気筒でも良い。又、図では各気筒には吸気バルブ２ａと排気バルブ２ｂとはそれぞれ１つ示されているが、４バルブエンジンでも５バルブエンジンでも良い。
【００４０】
エンジン２の出力は変速機を介して最終的に車輪に走行駆動力として伝達される。エンジン２には、燃焼室１０内の混合気に点火する点火プラグ１４が設けられている。この燃焼室１０には吸気バルブ２ａにより開閉される吸気ポート１６が設けられ、この吸気ポート１６に接続された各吸気通路２０の途中には吸気ポート１６に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１２が気筒毎に設けられている。そして吸気通路２０はサージタンク２２に接続され、サージタンク２２の上流側にはモータ２４によって開度が調節されるスロットルバルブ２６が設けられている。このスロットルバルブ２６の開度（スロットル開度ＴＡ）により吸入空気量ＧＡが調節される。スロットル開度ＴＡはスロットル開度センサ２８により検出されてＥＣＵ４に読み込まれている。吸入空気量ＧＡはスロットルバルブ２６の上流側に設けられた吸入空気量センサ３０により検出されてＥＣＵ４に読み込まれている。尚、燃料噴射弁１２が直接、燃焼室１０内に燃料を噴射する筒内噴射タイプのガソリンエンジンであっても良い。
【００４１】
更に、燃焼室１０には排気バルブ２ｂにより開閉される排気ポート３２が設けられ、排気ポート３２に接続された排気通路３６の途中には触媒コンバータ３８が配置されている。触媒コンバータ３８内には排気浄化触媒としての三元触媒が配置されている。尚、図では触媒コンバータ３８は１つ示しているが、排気の上流と下流とで２つ設けても良い。この場合、上流側の触媒コンバータ内にはスタートキャタリストとしての三元触媒が、エンジン始動時の触媒暖機を短時間で行えるように比較的小量にて配置される。そして下流側の触媒コンバータ内にはメインキャタリストとしての三元触媒が、主触媒として十分な量で配置される。
【００４２】
触媒コンバータ３８の上流側の排気通路３６には、図２に示すごとく排気の空燃比に対応して徐々に変化する電圧Ｖａｆ信号を出力する空燃比センサ４０が配置されている。ここで「３．３Ｖ」が理論空燃比相当出力値に相当する。更に触媒コンバータ３８の下流側の排気通路３６には、図３に示すごとく排気の空燃比に対応して理論空燃比を中心として急激に変化する電圧Ｖｏ2信号を出力するＯ2センサ４４が配置されている。ここで「０．４５Ｖ」が理論空燃比相当出力値に相当する。
【００４３】
ＥＣＵ４はデジタルコンピュータを中心として構成されているエンジン制御回路である。このＥＣＵ４は、上述したスロットル開度センサ２８、吸入空気量センサ３０、空燃比センサ４０、Ｏ2センサ４４以外にもエンジン２の運転状態を検出するセンサ類から信号を入力している。すなわちアクセルペダル４６の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ４８、クランクシャフトの回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ５０、及び吸気カムシャフトの回転位相から基準クランク角を決定する基準クランク角センサ５２から信号を入力している。更にエンジン冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ５４からも信号を入力している。尚、このようなセンサ以外にも各種のセンサが必要に応じて設けられる。
【００４４】
ＥＣＵ４は、上述した各センサからの検出内容に基づいて、スロットルバルブ用モータ２４、燃料噴射弁１２あるいは点火プラグ１４に対する制御信号によりエンジン２のスロットル開度ＴＡ、燃料噴射時期、燃料噴射量及び点火時期等を適宜制御する。そして前記燃料噴射量は目標空燃比、ここでは理論空燃比を達成するように空燃比センサ４０及びＯ2センサ４４の出力によりフィードバック制御されている。
【００４５】
次にＥＣＵ４により実行される制御の内、空燃比制御処理について説明する。本処理のフローチャートを図４に示す。本処理はクランクシャフトの一定回転毎（４気筒エンジンであれば、１８０°毎）に繰り返し実行される処理である。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。
【００４６】
空燃比制御処理が開始されると、まずＯ2センサ４４による空燃比制御の補正を行うべき条件（サブ空燃比フィードバック条件）が成立しているか否かが判定される（Ｓ１０２）。このサブ空燃比フィードバック条件は、例えば、次の（１）〜（５）が挙げられる。（１）エンジン冷却水温ＴＨＷが規定値以上である。（２）エンジン２の始動が完了している。（３）始動後増量、暖機増量、パワー増量、触媒過熱防止のためのＯＴＰ増量などの燃料増量が実行中でなく、かつこのような増量が終了してから規定時間が経過している。（４）燃料カットが実行中でなく、かつ燃料カットが終了してから規定時間が経過している。（５）エンジン２の始動後、Ｏ2センサ４４の出力が少なくとも一度反転（リーン出力からリッチ出力、またはその逆の変化をしたこと、すなわちＯ2センサ４４が活性化したと判断されたこと）していること等である。そして、これらの条件が全部成立した時のみに、サブ空燃比フィードバック条件成立（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）と判定される。
【００４７】
ここでサブ空燃比フィードバック条件が成立しているとすると（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）、次に式１のごとく基準電圧Ｖos（ここでは理論空燃比にて出力される０．４５Ｖ）とＯ2センサ４４が出力している出力電圧Ｖｏ2との差からＯ2センサ出力電圧偏差ΔＶｏ2が算出される（Ｓ１０４）。
【００４８】
ΔＶｏ2  ←    Ｖos  −  Ｖｏ2    …  ［式１］
次にＯ2センサ出力電圧偏差ΔＶｏ2に基づいて積分値ＳＵＭ及びなまし積分値ＡＳＵＭが算出される（Ｓ１０６）。
【００４９】
積分値ＳＵＭについては式２のごとく算出される。尚、右辺の積分値ＳＵＭは前回算出時の値である。
ＳＵＭ  ←  ＳＵＭ  ＋  ΔＶｏ2          …  ［式２］
なまし積分値ＡＳＵＭは、積分値ＳＵＭの短周期の変動を抑制した平均値的な値を示すものであり、式３のごとく上記積分値ＳＵＭの加重平均値として求められる。尚、右辺のなまし積分値ＡＳＵＭは前回算出時の値である。
【００５０】
ＡＳＵＭ  ←  ｛（ｎ−１）・ＡＳＵＭ  ＋  ＳＵＭ｝／ｎ    …  ［式３］
ここで数値ｎは、例えば１以上の値が設定されている。なお、加重平均値以外の処理でもよく、積分値ＳＵＭの変動を緩和した平均値的な値としてなまし積分値ＡＳＵＭが得られればよい。
【００５１】
積分値ＳＵＭ及びなまし積分値ＡＳＵＭが算出される（Ｓ１０６）と次にＯ2センサ出力電圧偏差ΔＶｏ2の変化量ｄΔＶｏ2が式４のごとく算出される（Ｓ１０８）。
ｄΔＶｏ2  ←  ΔＶｏ2  −  ΔＶｏ2ｏｌｄ    …  ［式４］
ここで右辺の前回値ΔＶｏ2ｏｌｄは前回算出時のＯ2センサ出力電圧偏差ΔＶｏ2の値である。
【００５２】
次に上述したごとく算出されたＯ2センサ出力電圧偏差ΔＶｏ2、積分値ＳＵＭ及び変化量ｄΔＶｏ2に基づいて、式５のごとく空燃比センサ４０の出力電圧Ｖａｆを補正するための補正量ｄＶａｆが算出される（Ｓ１１０）。
【００５３】
ｄＶａｆ  ←  ＫＰ・ΔＶｏ2  ＋  ＫＩ・ＳＵＭ  ＋  ＫＤ・ｄΔＶｏ2
…  ［式５］
ここで各係数ＫＰ，ＫＩ，ＫＤは予め実験により決定された値が用いられている。
【００５４】
尚、サブ空燃比フィードバック条件が成立していなければ（Ｓ１０２で「ＮＯ」）、補正量ｄＶａｆには以前のサブ空燃比フィードバック条件成立時に算出されている最新のなまし積分値ＡＳＵＭに基づいて、式６のごとく算出される（Ｓ１１２）。
【００５５】
ｄＶａｆ  ←  ＫＩ・ＡＳＵＭ      …  ［式６］
ステップＳ１１０又はステップＳ１１２にて補正量ｄＶａｆが算出されると、次に補正量ｄＶａｆに対するガード処理が実行される（Ｓ１１４）。図５のフローチャートに補正量ｄＶａｆのガード処理を示す。
【００５６】
まず、補正量ｄＶａｆが「０（Ｖ）」以上か否かが判定される（Ｓ１５２）。ｄＶａｆ≧０であれば（Ｓ１５２で「ＹＥＳ」）、ｄＶａｆ≦ｄＶｇｒｄ（＋）か否かが判定される（Ｓ１５４）。ここでプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）は後述するガード値設定処理にて設定されている上限値である。
【００５７】
ｄＶａｆ≦ｄＶｇｒｄ（＋）であれば（Ｓ１５４で「ＹＥＳ」）、補正量ｄＶａｆを変更せずにガード処理を一旦終了する。しかし、ｄＶａｆ＞ｄＶｇｒｄ（＋）であれば（Ｓ１５４で「ＮＯ」）、補正量ｄＶａｆの値をプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）に変更する（Ｓ１５６）。このことで補正量ｄＶａｆの値をプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）を上限として制限する。こうして、ガード処理を一旦終了する。
【００５８】
一方、ｄＶａｆ＜０であれば（Ｓ１５２で「ＮＯ」）、ｄＶａｆ≧ｄＶｇｒｄ（−）か否かが判定される（Ｓ１５８）。ここでマイナス側ガード値ｄＶｇｒｄ（−）は後述するガード値設定処理にて設定されている下限値である。
【００５９】
ｄＶａｆ≧ｄＶｇｒｄ（−）であれば（Ｓ１５８で「ＹＥＳ」）、補正量ｄＶａｆを変更せずにガード処理を一旦終了する。しかし、ｄＶａｆ＜ｄＶｇｒｄ（−）であれば（Ｓ１５８で「ＮＯ」）、補正量ｄＶａｆの値をマイナス側ガード値ｄＶｇｒｄ（−）に変更する（Ｓ１６０）。このことで補正量ｄＶａｆの値をマイナス側ガード値ｄＶｇｒｄ（−）を下限として制限する。こうして、ガード処理を一旦終了する。
【００６０】
図４の説明に戻り、上述したガード処理（Ｓ１１４）が終了すると、式７のごとく補正量ｄＶａｆにより空燃比センサ４０の出力電圧Ｖａｆが補正されて、制御用電圧値Ｖａｆｃが算出される（Ｓ１１６）。
【００６１】
Ｖａｆｃ  ←  Ｖａｆ  ＋  ｄＶａｆ      …  ［式７］
そして制御用電圧値Ｖａｆｃに基づいて、フィードバック演算により、吸入空気量センサ３０から検出されている吸入空気量ＧＡに対して目標空燃比が達成される燃料噴射量ｆｉｎｊが、燃料噴射弁１２の開弁期間として算出される（Ｓ１１８）。そしてこの燃料噴射量ｆｉｎｊの値が燃料噴射弁１２の駆動回路に設定される（Ｓ１２０）。このことにより燃焼室１０内に吸入される混合気の空燃比がフィードバック制御される。
【００６２】
図６にガード値設定処理を示す。本処理は一定時間周期で繰り返し実行される処理である。本処理が開始されると、まずＯ2センサ４４の出力電圧Ｖｏ2が読み込まれる（Ｓ１８２）。
【００６３】
次にモニタ条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ１８４）。ここでモニタ条件とは、Ｏ2センサ４４の出力電圧Ｖｏ2からＯ2センサ４４自身の出力異常が判定できる状態にあるかを判定するための条件である。例えば、「（１）Ｏ2センサ４４の活性化完了、（２）サブ空燃比フィードバック制御実行中（前記図４のステップＳ１０４〜Ｓ１１０の実行中）、（３）燃料カットからの復帰後に規定時間経過、（４）吸入空気量ＧＡが規定値以上に大きい、（５）アイドル状態ではない」を条件とする。尚、（３）は、燃料カットからの復帰後に燃料カットによる影響が無くなるまで待機するためであり、（４）及び（５）はＯ2センサ４４に素子割れが生じていることが明確に出力電圧Ｖｏ2に現れるようにするために排気の背圧を十分に高めるために条件とされている。
【００６４】
モニタ条件が成立していれば（Ｓ１８４で「ＹＥＳ」）、次にモニタ時間Ｍｔのカウントアップが実行される（Ｓ１８６）。このモニタ時間ＭｔはＥＣＵ４の立ち上がり時の初期設定にて「０」に設定されており、モニタ条件成立時のトータルの経過時間をカウントするためのタイマーカウンタである。
【００６５】
次に出力電圧Ｖｏ2が０．０５Ｖより低いか否かが判定される（Ｓ１８８）。ここでＯ2センサ４４が正常であった場合の出力電圧Ｖｏ2の出現頻度分布を図７(Ａ)に示す。棒グラフは０．０５Ｖ間隔での出現頻度を示している。
【００６６】
このようにＯ2センサ４４が正常である場合には、サブ空燃比フィードバック制御時には０．４５Ｖを中心にして低電圧側と高電圧側でほぼ同等の頻度で出現し、０Ｖ≦Ｖｏ2＜０．０５Ｖである極めてリーンの領域では非常に出現頻度が小さくなっている。
【００６７】
図７(Ｂ)は初期の素子割れにより排気がわずかにＯ2センサ４４の大気側に漏れている状態を示している。この排気のわずかな漏れのため、Ｏ2センサ４４の出力電圧Ｖｏ2はリーン側に傾き、０Ｖ≦Ｖｏ2＜０．０５Ｖの領域については出現頻度が急増している。
【００６８】
図７(Ｃ)は素子割れが進んで、図７(Ｂ)の場合よりも更に多くの排気がＯ2センサ４４の大気側に漏れている状態を示している。このためＯ2センサ４４の出力電圧Ｖｏ2はリーン側のみの出力となり、０Ｖ≦Ｖｏ2＜０．０５Ｖの領域については極めて大きい出現頻度となっている。
【００６９】
このように素子割れによる影響が０Ｖ≦Ｖｏ2＜０．０５Ｖの領域では、Ｏ2センサ４４の出力電圧Ｖｏ2の出現頻度として明確に現れる。ステップＳ１８８におけるＶｏ2＜０．０５Ｖか否かの判定は、この領域についての出現頻度を求めるための判定である。
【００７０】
ここでＶｏ2＜０．０５Ｖであれば（Ｓ１８８で「ＹＥＳ」）、過大リーン時間Ｌｔのカウントアップが実行される（Ｓ１９０）。この過大リーン時間ＬｔはＥＣＵ４の立ち上がり時の初期設定にて「０」に設定されており、０Ｖ≦Ｖｏ2＜０．０５Ｖである時のトータルの経過時間をカウントするためのタイマーカウンタである。
【００７１】
ステップＳ１９０の後、あるいはＶｏ2≧０．０５Ｖ（Ｓ１８８で「ＮＯ」）と判定された後は、モニタ時間Ｍｔがモニタ基準時間Ｊｔ以上となったか否かが判定される（Ｓ１９２）。ここでＭｔ＜Ｊｔであれば（Ｓ１９２で「ＮＯ」）、このまま一旦本処理を終了する。
【００７２】
上述した処理を繰り返すことで、モニタ時間Ｍｔ≧Ｊｔとなれば（Ｓ１９２で「ＹＥＳ」）、式８に示すごとく、モニタ時間Ｍｔ内において０Ｖ≦Ｖｏ2＜０．０５Ｖである時の出現頻度Ｌｒ(％)を算出する（Ｓ１９４）。
【００７３】
Ｌｒ  ←  １００・Ｌｔ／Ｍｔ      …  ［式８］
そして、この出現頻度Ｌｒを用いて、前述したガード値ｄＶｇｒｄ（＋），ｄＶｇｒｄ（−）を図８に示すマップから算出する（Ｓ１９６）。
【００７４】
図８では、プラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）は出現頻度Ｌｒ＝０〜３０％では「０．３Ｖ」で一定であるが、Ｌｒ＝３０〜１００％では、「０．３Ｖ」から「０．０５Ｖ」へと次第に値が低下している。マイナス側ガード値ｄＶｇｒｄ（−）は出現頻度Ｌｒの全域(０〜１００％)で「−０．３Ｖ」で一定である。
【００７５】
したがって補正量ｄＶａｆがプラスであって制御用電圧値Ｖａｆｃを増加補正する場合には、出現頻度Ｌｒ≦３０％では補正量ｄＶａｆは一定値「０．３Ｖ」が上限とされる。しかし、出現頻度Ｌｒ＝３０〜１００％では、出現頻度Ｌｒが上昇するにつれて制限が強くなり、出現頻度Ｌｒ＝１００％では「０．０５Ｖ」が上限となる。
【００７６】
一方、補正量ｄＶａｆがマイナスであって制御用電圧値Ｖａｆｃを減少補正する場合には、出現頻度Ｌｒの値にかかわらず、補正量ｄＶａｆは一定値「−０．３Ｖ」が下限とされる。
【００７７】
すなわち燃料噴射量を増加して燃料濃度を高める方向のサブ空燃比フィードバック時のみ、高出現頻度域（Ｌｒ＝３０〜１００％）において次第に制限が強められて、サブ空燃比フィードバック制御によるリッチ方向への変更がなされにくくされている。
【００７８】
このようにステップＳ１９６では、出現頻度Ｌｒ≦３０％では、プラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）には「０．３Ｖ」が設定され、マイナス側ガード値ｄＶｇｒｄ（−）には「−０．３Ｖ」が設定される。そして、出現頻度Ｌｒ＞３０％では、例えば、Ｌｒ＝５８％では、プラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）＝「０．２Ｖ」、マイナス側ガード値ｄＶｇｒｄ（−）＝「−０．３Ｖ」が設定される。
【００７９】
こうしてガード値ｄＶｇｒｄ（＋），ｄＶｇｒｄ（−）の算出が終了すると、次にモニタ時間Ｍｔと過大リーン時間Ｌｔとがクリアされ（Ｓ１９８）、一旦本処理を終了する。このことにより再度、上述したモニタ時間Ｍｔの間の出現頻度Ｌｒを求めてガード値ｄＶｇｒｄ（＋），ｄＶｇｒｄ（−）を計算する処理が繰り返されることになる。
【００８０】
尚、再度、ガード値ｄＶｇｒｄ（＋），ｄＶｇｒｄ（−）が算出されるまでは、以前に算出された値が用いられ、ステップＳ１９６の処理により更新される。更に、ガード値ｄＶｇｒｄ（＋），ｄＶｇｒｄ（−）の値は、エンジン２の停止時にはＥＣＵ４内のバックアップＲＡＭに記憶されて、再始動後において使用される。
【００８１】
本実施の形態による制御の一例を図９のタイミングチャートに示す。ここで時刻ｔ０以前では「０Ｖ≦Ｖｏ2＜０．０５Ｖ」の出現頻度Ｌｒは３０％未満であり、プラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）＝「０．３Ｖ」、マイナス側ガード値ｄＶｇｒｄ（−）＝「−０．３Ｖ」である。このため補正量ｄＶａｆは正常時の範囲である「−０．３Ｖ〜０．３Ｖ」の範囲に規制されている。
【００８２】
出現頻度Ｌｒが３０％以上となると（ｔ０）、以後、プラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）が出現頻度Ｌｒの上昇に応じて低下する。そしてＯ2センサ４４の出力電圧Ｖｏ2が大きくリーンに偏った状態が継続することで、ＥＣＵ４により別途実行されている異常判定にて、Ｏ2センサ４４が異常であると判定される（ｔ１）。異常判定がなされると、例えば警告ランプが点灯してドライバーに知らせる。
【００８３】
本実施の形態では、このように異常判定がなされてドライバーに報知されるよりも前（ｔ０〜ｔ１）にて、Ｏ2センサ４４の異常出力による燃料噴射量の増量を、プラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）の低下により抑制している。勿論、異常判定後（ｔ１〜）も更に強く燃料噴射量の増量を抑制している。
【００８４】
上述した構成における請求項との対応関係は、空燃比センサ４０が上流側センサに、Ｏ2センサ４４が下流側センサに相当する。ガード値設定処理（図６）にて出現頻度Ｌｒを求めるための処理（Ｓ１８２〜Ｓ１９４）が、下流側センサ異常可能性検出手段又は下流側センサ出力頻度検出手段としての処理に、出現頻度Ｌｒの値が、異常可能性の程度又は出現頻度分布に相当する。そしてステップＳ１８８にて用いられる判定用出力電圧値「０．０５Ｖ」が基準出力値に相当する。又、ガード値設定処理（図６）のステップＳ１９６及び補正量ｄＶａｆのガード処理（図５）が補正量調節手段としての処理に相当する。
【００８５】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．何らかの原因、ここでは素子割れに起因して触媒コンバータ３８の下流側に存在するＯ2センサ４４の出力電圧Ｖｏ2が標準とするセンサの出力電圧からずれた場合には、図７に示すごとく出現頻度分布に明確に現れる。例えば素子割れでは、標準の出現頻度分布に対してリーン側にずれることになる。
【００８６】
本実施の形態では、この出力頻度分布の状態を、０Ｖ≦Ｖｏ2＜０．０５Ｖとなる出現頻度Ｌｒの値により検出し、この出現頻度Ｌｒの値に応じてプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）を変更することにより空燃比制御に対する補正量ｄＶａｆを調節している。このことによりＯ2センサ４４の異常可能性を補正量ｄＶａｆに反映できる。ここでは素子割れなどの異常により出力電圧Ｖｏ2のリーン側へのずれが大きくなるほど、プラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）を低くすることで、サブ空燃比フィードバック制御によって燃料噴射量ｆｉｎｊが増加されるのを抑制している。
【００８７】
このようにしてＯ2センサ４４の異常検出前においても、更に異常検出後においても、エミッションが悪化しないようにすることが可能となる。すなわち、実際にＯ2センサ４４の割れの状態が初期段階でわずかであっても、出現頻度Ｌｒに現れる異常可能性の程度により燃料増量を抑制しているので、素子割れの初期段階からエミッションの悪化を効果的に防止できる。
【００８８】
（ロ）．特に、出力頻度分布の状態を、０Ｖ≦Ｖｏ2＜０．０５Ｖとなる出現頻度Ｌｒの値にて検出しているので、Ｏ2センサ４４の出力ずれを反映する値の計算が容易にでき、エミッションが悪化しないように補正量ｄＶａｆを調節することが容易となる。
【００８９】
［実施の形態２］
本実施の形態では図６のガード値設定処理の代わりに、図１０に示すガード値設定処理が実行される点が前記実施の形態１と異なる。
【００９０】
ガード値設定処理(図１０)について説明する。本処理は一定時間周期で繰り返し実行される処理である。本処理が開始されると、まずＯ2センサ４４の出力電圧Ｖｏ2が読み込まれ（Ｓ２０２）、次にモニタ条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ２０４）。これらステップＳ２０２，Ｓ２０４の処理は前記図６のステップＳ１８２，Ｓ１８４と同じ処理である。
【００９１】
モニタ条件が成立していれば（Ｓ２０４で「ＹＥＳ」）、次にモニタ時間Ｍｔのカウントアップが実行される（Ｓ２０６）。このモニタ時間Ｍｔについても前記図６のステップＳ１８６にて説明したごとくである。
【００９２】
次に出力電圧Ｖｏ2が基準電圧Ｖosより低いか否かが判定される（Ｓ２０８）。この基準電圧Ｖosは前述した図３に示したごとく、Ｏ2センサ４４においてリーン側出力電圧とリッチ側出力電圧との境界であり、具体的には、Ｖos＝「０．４５Ｖ」である。
【００９３】
Ｏ2センサ４４が正常である場合には、図７(Ａ)に示すごとくサブ空燃比フィードバック制御時には基準電圧Ｖosを中心にして低電圧側(リーン側)と高電圧側(リッチ側)とでほぼ同等の頻度で出力電圧Ｖｏ2が出現している。
【００９４】
初期の素子割れにて、わずかに排気がＯ2センサ４４の大気側に漏れている図７(Ｂ)では、出現頻度はリッチ側よりもリーン側に偏っている。そして素子割れが進んで図７(Ｂ)の場合よりも更に多くの排気がＯ2センサ４４の大気側に漏れている図７(Ｃ)では出現頻度はほぼリーン側に限られている。
【００９５】
このように素子割れによる影響が基準電圧Ｖosを境界としてリーン側とリッチ側とで、Ｏ2センサ４４の出力電圧Ｖｏ2の出現頻度として明確に現れる。ステップＳ２０８におけるＶｏ2＜Ｖosか否かの判定はこの出現頻度状態を判定するものである。
【００９６】
ここでＶｏ2＜Ｖosであれば（Ｓ２０８で「ＹＥＳ」）、リーン時間Ｌｘｔのカウントアップが実行される（Ｓ２１０）。このリーン時間ＬｘｔはＥＣＵ４の立ち上がり時の初期設定にて「０」に設定されており、０Ｖ≦Ｖｏ2＜Ｖosである時のトータルの経過時間をカウントするためのタイマーカウンタである。
【００９７】
ステップＳ２１０の後、あるいはＶｏ2≧Ｖos（Ｓ２０８で「ＮＯ」）と判定された後に、モニタ時間Ｍｔがモニタ基準時間Ｊｘｔ以上となったか否かが判定される（Ｓ２１２）。ここでＭｔ＜Ｊｘｔであれば（Ｓ２１２で「ＮＯ」）、このまま一旦本処理を終了する。
【００９８】
上述した処理を繰り返すことで、モニタ時間Ｍｔ≧Ｊｘｔとなれば（Ｓ２１２で「ＹＥＳ」）、式９に示すごとく、Ｏ2センサ４４の出力電圧Ｖｏ2がリーン側を示すリーン側出現頻度Ｌｘｒ(％)を算出する（Ｓ２１４）。
【００９９】
Ｌｘｒ  ←  １００・Ｌｘｔ／Ｍｔ      …  ［式９］
そして、このリーン側出現頻度Ｌｘｒを用いて、前述したガード値ｄＶｇｒｄ（＋），ｄＶｇｒｄ（−）を図１１に示すマップから算出する（Ｓ２１６）。
【０１００】
図１１では、プラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）はリーン側出現頻度Ｌｘｒ＝０〜７０％では「０．３Ｖ」で一定であるが、Ｌｒ＝７０〜１００％では、「０．３Ｖ」から「０．０５Ｖ」へと次第に値が低下している。マイナス側ガード値ｄＶｇｒｄ（−）はリーン側出現頻度Ｌｘｒの全域(０〜１００％)で「−０．３Ｖ」で一定である。
【０１０１】
したがって前記補正量ｄＶａｆのガード処理(図５)では補正量ｄＶａｆがプラスであって制御用電圧値Ｖａｆｃを増加補正する場合には、リーン側出現頻度Ｌｘｒ≦７０％では補正量ｄＶａｆは一定値「０．３Ｖ」が上限とされる。しかし、リーン側出現頻度Ｌｘｒ＝７０〜１００％では、リーン側出現頻度Ｌｘｒが上昇するにつれて制限が強くなり、リーン側出現頻度Ｌｘｒ＝１００％では「０．０５Ｖ」が上限となる。
【０１０２】
一方、補正量ｄＶａｆがマイナスであって制御用電圧値Ｖａｆｃを減少補正する場合には、リーン側出現頻度Ｌｘｒの値にかかわらず、補正量ｄＶａｆは一定値「−０．３Ｖ」が下限とされる。
【０１０３】
すなわち燃料噴射量を増加して燃料濃度を高める方向のサブ空燃比フィードバック時のみ、高出現頻度域（Ｌｘｒ＝７０〜１００％）において次第に制限が強められて、燃料濃度を高めにくくされている。
【０１０４】
このようにステップＳ２１６では、リーン側出現頻度Ｌｘｒ≦７０％では、プラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）には「０．３Ｖ」が設定され、マイナス側ガード値ｄＶｇｒｄ（−）には「−０．３Ｖ」が設定される。リーン側出現頻度Ｌｘｒ＞７０％では、例えば、Ｌｘｒ＝８２％では、プラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）＝「０．２Ｖ」、マイナス側ガード値ｄＶｇｒｄ（−）＝「−０．３Ｖ」が設定される。
【０１０５】
こうしてガード値ｄＶｇｒｄ（＋），ｄＶｇｒｄ（−）の算出が終了すると、次にモニタ時間Ｍｔとリーン時間Ｌｘｔとがクリアされ（Ｓ２１８）、一旦本処理を終了する。このことにより再度、上述したモニタ時間Ｍｔの間のリーン側出現頻度Ｌｘｒを求めてガード値ｄＶｇｒｄ（＋），ｄＶｇｒｄ（−）を計算する処理が繰り返されることになる。
【０１０６】
上述した構成における請求項との対応関係は、ガード値設定処理（図１０）にてリーン側出現頻度Ｌｘｒを求めるための処理（Ｓ２０２〜Ｓ２１４）が下流側センサ異常可能性検出手段又は下流側センサ出力頻度検出手段としての処理に相当する。そしてリーン側出現頻度Ｌｘｒの値が異常可能性の程度又は出現頻度分布に、ステップＳ２０８にて用いられる基準電圧Ｖosが基準出力値に相当する。又、ガード値設定処理（図１０）のステップＳ２１６及び補正量ｄＶａｆのガード処理（図５）が補正量調節手段としての処理に相当する。
【０１０７】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．出力頻度分布の状態を、理論空燃比よりもリーン側とリッチ側とで分けて、リーン側となるリーン側出現頻度Ｌｘｒにより検出し、このリーン側出現頻度Ｌｘｒに応じて空燃比制御に対する補正量ｄＶａｆを調節している。この結果、前記実施の形態１の（イ）及び（ロ）と同様な効果を生じる。
【０１０８】
［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態１においては、図８に示したごとくプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）を出現頻度Ｌｒ＝３０％から１００％にかけて、０．３Ｖから０．０５Ｖへと次第に減少させたが、これ以外のパターンでプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）を強めても良い。例えば、図１２〜１６に示すごとくに変化させても良い。尚、マイナス側ガード値ｄＶｇｒｄ（−）は、いずれにおいても図８と同じく「−０．３Ｖ」で一定としている。
【０１０９】
図１２では出現頻度Ｌｒ＝３０％〜４０％の間にｄＶｇｒｄ（＋）＝０．３Ｖから０．０５Ｖへと減少させ、Ｌｒ＞４０％ではｄＶｇｒｄ（＋）＝０．０５Ｖに固定している。図１３は、Ｌｒ≦３０％ではｄＶｇｒｄ（＋）＝０．３Ｖであるが、Ｌｒ＞３０％ではｄＶｇｒｄ（＋）＝０．０５Ｖであり、Ｌｒ＝３０％で直ちに切り替えている。図１４は、Ｌｒ＝３０％から１００％にかけて、ｄＶｇｒｄ（＋）を０．３Ｖから０Ｖへと次第に減少させている。すなわちＬｒ＝１００％では補正量ｄＶａｆ＝０Ｖ以下にされて、前記式７の計算では実質的にサブ空燃比フィードバック制御による燃料増量側への補正が禁止されることになる。図１５では出現頻度Ｌｒ＝３０％〜４０％の間にｄＶｇｒｄ（＋）＝０．３Ｖから０Ｖへと減少させ、Ｌｒ＞４０％ではｄＶｇｒｄ（＋）＝０Ｖとしている。したがってＬｒ＞４０％では実質的にサブ空燃比フィードバック制御による燃料増量側への補正が禁止される。図１６は、Ｌｒ≦３０％ではｄＶｇｒｄ（＋）＝０．３Ｖであるが、Ｌｒ＞３０％ではｄＶｇｒｄ（＋）＝０Ｖであり、Ｌｒ＝３０％で直ちに切り替えている。したがってＬｒ＞３０％では直ちにサブ空燃比フィードバック制御による燃料増量側への補正が禁止される。
【０１１０】
尚、前記図１２〜１６に示す変化パターンは、変化する出現頻度領域は異なるが前記実施の形態２の図１１に示したプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）の設定に対しても同様に適用できる。
【０１１１】
（ｂ）．前記実施の形態１ではＯ2センサ４４における出力電圧Ｖｏ2の出現頻度を、「０．０５Ｖ」を境界としてこれよりもリーン側の出現頻度を求めたが、エンジンの種類、三元触媒の種類、あるいはＯ2センサの種類によっては適切な境界は異なる。したがって境界は「０．０５Ｖ」に限られるものではなく、実験によりＯ2センサの異常を判定するための適切な境界を求めて設定することにより、前記実施の形態１の効果を生じさせることができる。
【０１１２】
（ｃ）．前記各実施の形態ではＯ2センサの出力電圧Ｖｏ2の出現頻度の割合により、プラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）を変更したが、これ以外に次のようにしても良い。すなわち基準電圧Ｖosよりもリーン側の出現頻度ピーク値とリッチ側の出現頻度ピーク値との比あるいは差を計算し、リーン側の出現頻度ピーク値の方が或る程度以上大きい場合に、前記比あるいは差に応じて、プラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）を低くするように設定しても良い。
【０１１３】
（ｄ）．前記各実施の形態では、Ｏ2センサの出力電圧Ｖｏ2の値に基づいて補正量ｄＶａｆを求めて空燃比センサ４０の出力電圧Ｖａｆを補正していたが、これ以外の手法でＯ2センサの出力電圧Ｖｏ2を空燃比制御に反映させても良い。
【０１１４】
例えば、空燃比制御処理（図４）のステップＳ１１６で前記式７の計算は実行せずに、ステップＳ１１８での燃料噴射量ｆｉｎｊ演算時に、補正量ｄＶａｆに相当する燃料噴射補正量を燃料噴射量ｆｉｎｊに加えるあるいは減ずることにより、Ｏ2センサの出力電圧Ｖｏ2を空燃比制御に反映させることができる。そしてこの燃料噴射補正量に対して前記ガード値ｄＶｇｒｄ（＋），ｄＶｇｒｄ（−）に相当する燃料補正量ガード値を設定して制限する。この制限において燃料噴射量ｆｉｎｊを増量する補正の場合には、プラス側燃料補正量ガード値を前記図８，１１〜１６に示したごとく設定することにより、前記各実施の形態と同様の効果を生じさせることができる。
【０１１５】
（ｅ）．前記各実施の形態では触媒コンバータの上流側に設けたセンサは、図２に示したごとく空燃比に対応して徐々に変化する電圧Ｖａｆ信号を出力する空燃比センサを用いたが、図３に示した理論空燃比を中心として急激に出力が変化するＯ2センサを上流側センサとして用いても良い。
【０１１６】
この場合にも上流側Ｏ2センサの出力電圧値を、下流側Ｏ2センサの出力電圧Ｖｏ2の値から求めた補正量ｄＶａｆにて補正しても良い。あるいは上流側Ｏ2センサの出力電圧値から求められる燃料噴射量を前記（ｄ）のごとく補正しても良い。この補正において前述したごとく制限することにより前記各実施の形態と同様の効果を生じさせることができる。
【０１１７】
又、この場合の空燃比を補正する手法としては、上流側Ｏ2センサがリーン（＜Ｖos）とリッチ（＞Ｖos）との間で変化した時にステップ的に燃料を増減させるスキップ燃料補正量を設けている場合には、このスキップ燃料補正量を下流側Ｏ2センサの出力電圧Ｖｏ2の値に応じて補正しても良い。そしてリーン（＜Ｖos）からリッチ（＞Ｖos）に変化した場合の増量側スキップ燃料補正量に対して、Ｏ2センサの出力電圧Ｖｏ2の出現頻度分布に基づいて制限するようにしても良い。
【０１１８】
（ｆ）．前記各実施の形態では触媒コンバータ下流側のＯ2センサの代わりに、図２に示したごとく空燃比に対応して徐々に変化する電圧信号を出力する空燃比センサを用いても良い。
【０１１９】
この場合も、上流側のセンサの出力電圧値を、下流側の空燃比センサの出力電圧値に基づいて求めた補正量ｄＶａｆにて補正する。あるいは（ｄ）のように燃料噴射量を補正する。そしてこのような空燃比センサについても、素子割れ等により出力値の出現頻度分布はリーン側にシフト（この場合は高電圧側へシフト）する。したがって、このような出現頻度分布の変化程度に応じて補正量ｄＶａｆや燃料噴射補正量を前述したごとく制限することにより前記各実施の形態と同様の効果を生じさせることができる。
【０１２０】
又、上流側にＯ2センサを用いた場合には増量側のスキップ補正量を（ｅ）で述べたごとく制限しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】実施の形態１としてのエンジン及び制御装置の概略構成図。
【図２】触媒コンバータ上流の空燃比センサによる排気空燃比と出力電圧Ｖａｆとの関係を示すグラフ。
【図３】触媒コンバータ下流のＯ2センサによる排気空燃比と出力電圧Ｖｏ2との関係を示すグラフ。
【図４】実施の形態１のＥＣＵが実行する空燃比制御処理のフローチャート。
【図５】同じく補正量ｄＶａｆのガード処理のフローチャート。
【図６】同じくガード値設定処理のフローチャート。
【図７】Ｏ2センサの出力電圧Ｖｏ2の出現頻度分布における正常時と異常時との違いを示すグラフ。
【図８】実施の形態１におけるプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）とマイナス側ガード値ｄＶｇｒｄ（−）とを求めるためのマップ構成説明図。
【図９】実施の形態１の処理の一例を示すタイミングチャート。
【図１０】実施の形態２のＥＣＵが実行するガード値設定処理のフローチャート。
【図１１】実施の形態２におけるプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）とマイナス側ガード値ｄＶｇｒｄ（−）とを求めるためのマップ構成説明図。
【図１２】他の実施の形態におけるプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）を求めるためのマップ構成説明図。
【図１３】他の実施の形態におけるプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）を求めるためのマップ構成説明図。
【図１４】他の実施の形態におけるプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）を求めるためのマップ構成説明図。
【図１５】他の実施の形態におけるプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）を求めるためのマップ構成説明図。
【図１６】他の実施の形態におけるプラス側ガード値ｄＶｇｒｄ（＋）を求めるためのマップ構成説明図。
【符号の説明】
【０１２２】
２…エンジン、２ａ…吸気バルブ、２ｂ…排気バルブ、４…ＥＣＵ、１０…燃焼室、１２…燃料噴射弁、１４…点火プラグ、１６…吸気ポート、２０…吸気通路、２２…サージタンク、２４…モータ、２６…スロットルバルブ、２８…スロットル開度センサ、３０…吸入空気量センサ、３２…排気ポート、３６…排気通路、３８…触媒コンバータ、４０…空燃比センサ、４４…Ｏ2センサ、４６…アクセルペダル、４８…アクセル開度センサ、５０…エンジン回転数センサ、５２…基準クランク角センサ、５４…冷却水温センサ。
【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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【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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