(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の空燃比制御システムに関し、排気ガスセンサの故障診断が内燃機関の空燃比制御に与える弊害を効果的に抑制することのできる内燃機関の空燃比制御システムを提供することを目的とする。【解決手段】複数の気筒群を備える内燃機関の空燃比制御システムにおいて、前記気筒群の排気通路には、前記内燃機関の空燃比制御に用いられるセンサ出力値を発する排気ガスセンサがそれぞれ配置されている。排気ガスセンサに診断電圧を印加した時の印加結果に基づいて、当該排気ガスセンサの故障診断を行う故障診断において、故障診断の実行中およびその実行後の所定の禁止期間は、他の排気ガスセンサの新たな故障診断の実行を禁止する。【選択図】図２
2007315305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒群を備える内燃機関の空燃比制御システムにおいて、
前記気筒群の排気通路毎に配置され、前記内燃機関の空燃比制御に用いられるセンサ出力値を発する複数の排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサに診断電圧を印加した時の印加結果に基づいて、当該排気ガスセンサの故障診断を行う故障診断手段と、
何れかの排気ガスセンサの故障診断実行中およびその実行後の所定の禁止期間は、他の排気ガスセンサの新たな故障診断の実行を禁止する故障診断禁止手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御システム。
【請求項２】
前記排気ガスセンサの故障診断条件が成立するか否かを判定するセンサ判定手段を更に備え、
前記故障診断手段は、
前記故障診断条件の成立した排気ガスセンサについて、前記故障診断を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御システム。
【請求項３】
前記禁止期間は、前記排気ガスセンサに前記診断電圧の印加が開始されてから、印加終了後当該排気ガスセンサの出力が安定するまでの期間であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の空燃比制御システム。
【請求項４】
前記内燃機関への出力要求に基づいて、前記気筒群毎に機関の運転状態の制御を行う内燃機関の空燃比制御システムであり、
前記故障診断が実行された排気ガスセンサが配置された気筒群の空燃比に関する制御パラメータの変動を、前記禁止期間中制限する制限手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御システム。
【請求項５】
前記制限手段は、
当該故障診断が実行された排気ガスセンサが配置された気筒群の各気筒へ吸入される空気量の変動を制限することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の空燃比制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の空燃比制御システムに関し、特に、空燃比センサの故障診断時に空燃比制御を行う装置として好適な内燃機関の空燃比制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開平８−３２７５８６号公報に開示されるように、内燃機関の排気通路に配置された排気ガスセンサ（以下、単に「センサ」とも称す）の異常を検出するためのシステムが知られている。排気ガスセンサは、排気ガスに晒されるように設けられた排気側電極と、センサ素子内部の大気層に晒されるように設けられた大気側電極とを備えている。
【０００３】
大気層は、センサ素子により排気通路の内部空間から隔離され、かつ、大気に導通する空間である。上記従来のシステムにおいては、排気側電極を正極、大気側電極を負極として両者間に電圧（以下、「逆電圧」と称す）を印加すると、センサ素子には大気層内の酸素濃度に応じた電流が流れる。このため、センサ素子が正常な状態であれば、大気中の酸素濃度に対応する電流が流通する。一方、センサ素子に割れが生じており、大気層中に排気ガスが混入している場合は、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なものとなる。
【０００４】
このように、逆電圧印加に伴い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。したがって、その電流の値に着目すれば、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可能である。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３２７５８６号公報
【特許文献２】特開２００３−１３８９６７号公報
【特許文献３】特開２００４−３３２６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、排気ガスセンサの故障診断の実行中には、排気ガスセンサに逆電圧が印加されているため、排気空燃比に対応した電流値を検出することができない。また、逆電圧印加後しばらくの期間においては、センサ素子内部にポンピングされた酸素イオンの影響により、センサ出力値が安定しない。このため、故障診断の実行中等の期間は、当該排気ガスセンサの出力を、空燃比のフィードバック制御に使用することを禁止する等の措置を講じることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、Ｖ型エンジンに代表される複数の気筒群（以下、「バンク」とも称す）を備え、バンク毎に配置された排気ガスセンサのセンサ出力に基づいて、バンク毎に空燃比フィードバック制御が行われる内燃機関においては、両バンクのセンサの故障診断が同時期に行われる可能性がある。かかる場合においては、空燃比のフィードバック制御がすべて禁止される可能性があり、内燃機関の運転状態によっては、排気ガスの空燃比が理論空燃比から燃料リーン側あるいは燃料リッチ側に外れ、排気ガスのエミッション特性の悪化や機関のドライバビリティの悪化の原因となる。
【０００８】
この発明は、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が内燃機関の空燃比制御に与える弊害を効果的に抑制することのできる内燃機関の空燃比制御システム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】
【０００９】
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、
複数の気筒群を備える内燃機関の空燃比制御システムにおいて、
前記気筒群の排気通路毎に配置され、前記内燃機関の空燃比制御に用いられるセンサ出力値を発する複数の排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサに診断電圧を印加した時の印加結果に基づいて、当該排気ガスセンサの故障診断を行う故障診断手段と、
何れかの排気ガスセンサの故障診断実行中およびその実行後の所定の禁止期間は、他の排気ガスセンサの新たな故障診断の実行を禁止する故障診断禁止手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記排気ガスセンサの故障診断条件が成立するか否かを判定するセンサ判定手段を更に備え、
前記故障診断手段は、
前記故障診断条件の成立した排気ガスセンサについて、前記故障診断を実行することを特徴とする。
【００１１】
また、第３の発明は、第１または２の発明において、
前記禁止期間は、前記排気ガスセンサに前記診断電圧の印加が開始されてから、印加終了後当該排気ガスセンサの出力が安定するまでの期間であることを特徴とする。
【００１２】
また、第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記内燃機関への出力要求に基づいて、前記気筒群毎に機関の運転状態の制御を行う内燃機関の空燃比制御システムであり、
当該故障診断が実行された排気ガスセンサが配置された気筒群の空燃比に関する制御パラメータの変動を、前記禁止期間中制限する制限手段を更に備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記制限手段は、
当該故障診断が実行された排気ガスセンサが配置された気筒群の各気筒へ吸入される空気量の変動を制限することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、気筒群毎に配置された排気ガスセンサの出力値に基づいて、空燃比のフィードバック制御を行うことのできる内燃機関において、何れかの排気ガスセンサの故障診断実行中および実行後の期間は、他のセンサの新たな故障診断の実行が禁止される。このため、本発明によれば、気筒群毎に行われる空燃比のフィードバック制御を複数気筒群において同時期に行うことができない状態を回避することができ、何れかの気筒群においてセンサ出力値に基づく空燃比のフィードバック制御が行われることにより、排気エミッションの悪化を効果的に抑制することができる。
【００１５】
第２の発明によれば、排気ガスセンサの故障診断条件が成立したセンサについて、故障診断が実行される。このため、本発明によれば、排気ガスセンサの故障診断が精度よく実行されるため、故障センサの使用に基づく排気エミッションの悪化を効果的に抑制することができる。
【００１６】
第３の発明によれば、当該排気ガスセンサの故障診断実行中および実行後の所定の禁止期間は、故障診断条件が成立したセンサに故障診断用の診断電圧が印加されてから、当該排気ガスセンサの出力が安定するまでの期間とされる。このため、本発明によれば、故障診断の影響により排気ガスセンサの異常なセンサ出力値が検知される期間を特定し、かかる期間中、他のセンサの新たな故障診断を禁止することで、排気エミッションの悪化を効果的に抑制することができる。
【００１７】
第４の発明によれば、内燃機関の運転状態の制御に関し、当該故障診断が実行された排気ガスセンサの気筒群の空燃比に関する制御パラメータの変動を、当該禁止期間中制限することができる。禁止期間は、当該故障診断が実行された排気ガスセンサの正確なセンサ出力値を検知することができず、かかる値に基づく空燃比フィードバック制御を実行することができない。このため、本発明によれば、空燃比に関する制御パラメータの変動を制限することで、当該気筒群の空燃比の変動を効果的に抑制することができ、機関の排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００１８】
第５の発明によれば、当該故障診断が実行された排気ガスセンサの気筒群の各気筒に吸入される空気量の変動を制限することができる。このため、本発明によれば、当該気筒群の空燃比の変動を効果的に抑制することができ、機関の排気エミッション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】
【００１９】
以下、図面に基づいてこの発明のいくつか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。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１のハードウェア構成を説明するための図である。図１に示すとおり、本実施形態のシステムは内燃機関１０を備えている。内燃機関１０はＶ型エンジンであり、バンク１２Ａ（以下、単に「バンクＡ」とも称す）およびバンク１２Ｂ（以下、単に「バンクＢ」とも称す）を備えている。尚、図１は各バンクの１気筒のみの断面図を示している。
【００２１】
内燃機関１０のバンクＡには、吸気通路１４Ａおよび排気通路１６Ａが連通している。吸気通路１４Ａには、エアフロメータ１８が配置されている。エアフロメータ１８は、吸入空気量Ｇａを検出するセンサである。エアフロメータ１８の下流には、スロットルバルブ２０Ａが配置されている。また、スロットルバルブ２０Ａの近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ２２Ａが配置されている。また、内燃機関１０の各気筒には、吸気ポート内に燃料を噴射するためのインジェクタ２４Ａが設けられている。
【００２２】
内燃機関１０の排気通路１６Ａには、排気浄化触媒（以下、単に「触媒」とも称す）２６Ａが配置されている。触媒２６Ａは、流入する排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯＸを吸着、吸収またはその両方にて選択的に保持（貯蔵）し、流入する排気の空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比になったときに、貯蔵しているＮＯＸを排気中の還元成分（ＨＣ、ＣＯ）を用いて還元浄化するものである。換言すれば、触媒２６Ａは、排気通路１６Ａを流れるガス中に含まれる酸素を保持（貯蔵）することにより酸化され、排気中に還元成分が含まれる場合は、酸素を放出することで還元状態とされるものである。
【００２３】
排気通路１６Ａには、触媒２６Ａの上流に、空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）３０Ａ（以下、単に「センサＡ」とも称す）が配置されている。センサＡは、排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出するセンサであって、触媒２６Ａに流入する排気ガス中の酸素濃度に基づいて内燃機関１０で燃焼に付された混合気の空燃比を検出するものである。
【００２４】
また、内燃機関１０のバンクＢには、図１に示すとおり、上述したバンクＡと同様の構成が設けられているため、ここでは詳細な説明を省略する。尚、バンクＢに設けられた空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）３０Ｂは、以下、単に「センサＢ」とも称す。
【００２５】
本実施の形態の空燃比制御システムは、ECU(Electronic Control Unit)５０を備えている。ECU５０には、上述した各種センサ、およびインジェクタ２４Ａ、２４Ｂなどが接続されている。ECU５０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態をバンク毎に制御することができる。
【００２６】
［実施の形態１における空燃比制御］
空燃比フィードバック制御：
本実施の形態の装置は、センサＡおよびセンサＢ（以下、単に「センサ」とも称す）の出力などに基づいて、バンク毎に空燃比フィードバック制御を実行する。この空燃比フィードバック制御では、より具体的には、空燃比センサの出力に基づいて、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比（以下、「制御Ａ／Ｆ」と称す）が制御目標Ａ／Ｆ（通常は理論空燃比）に一致するように燃料噴射量を制御する処理が行われる。
【００２７】
フィードバック制御が実行された排気ガスは、排気通路１６Ａ、１６Ｂに配置された触媒２６Ａ、２６Ｂに流入する。上述したとおり、触媒２６Ａ、２６Ｂは酸素を内部に貯蔵する機能を有する。そして、排気ガスに含まれるＣＯ、ＨＣの酸化、ＮＯＸの還元を行い、それぞれＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、Ｎ２へと無害化する能力を持つ。このため、かかる酸化反応および還元反応がバランス良く実施されることで、触媒に貯蔵される酸素量の偏りを防止し、触媒の浄化能力を常に高く保つことができ、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００２８】
空燃比センサの故障診断：
本実施の形態の装置は空燃比センサの故障診断判定が定期的に実行される。空燃比センサは、ジルコニア等で構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を備えている。そして、空燃比センサには、センサ出力を検出するための正電圧と、故障診断を実施するための逆電圧とが選択的に印加される。正電圧を印加すると、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センサ電流、つまり、排気ガスの空燃比に応じたセンサ電流が流通する。このため、そのセンサ電流を検出すれば、排気空燃比を検知することができる。
【００２９】
一方、逆電圧を印加すると、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。その結果、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）が流通する。このため、センサ素子が正常である場合においては、大気中の酸素濃度に対応する電流が流通するが、センサ素子に割れが生じており、大気層中に排気ガスが混入している場合は、大気層中の酸素濃度が下がるため、その電流値は正常時の電流に比して小さなものとなる。したがって、ECU５０は、既燃ガスを含む排気ガスが排気通路を流通している環境下で、空燃比センサに対して逆電圧を印加し、その結果逆電流が正常に発生するか否かを見ることにより、空燃比センサに割れが生じているか否かを判定することができる。
【００３０】
ところで、センサの割れ異常を確実に検出するためには、排気通路内の排気ガスが素子割れ部から大気層に侵入し得る環境であることが条件とされる。ここで、排気通路内を流通する排気ガス環境は、機関の運転状態（吸入空気量Ｇａ、機関回転数ＮＥ等）、排気管内部を流れる排気ガスのガス当たり、或いは脈動等の影響により変化する。このため、故障診断条件として、これらの機関の運転状態および運転条件に基づいて、センサ周辺の排気ガスの圧力が大気層の圧力より高いか否か、および排気管内部に確実に排気ガスが流通しているか否か等を判定することが必要となる。
【００３１】
故障診断中の空燃比制御：
上述したセンサの故障診断実行中はセンサに逆電圧を印加するため、正電圧印加に伴うセンサ出力を検知することができない。また、逆電圧印加直後においては、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、逆電圧印加期間に加え、その後安定したセンサ出力信号が得られるまでの期間（以下、「故障診断期間」と称す）は、上記フィードバック制御を実施することができず、制御Ａ／Ｆが理論空燃比から燃料リーン側あるいは燃料リッチ側に外れる可能性がある。
【００３２】
制御Ａ／Ｆが燃料リーン側に外れた場合、触媒には燃料リーンな排気ガスが流入する。燃料リーンな排気ガスには、多量のＮＯＸが含まれている。このため、触媒内部においてはＮＯＸの還元反応が頻繁に行われ、触媒内部に多量の酸素が貯蔵される。そして、このような状況が継続すると、触媒の酸素貯蔵量が限界に達し（満貯蔵）、還元反応をすることができないＮＯＸがそのまま排出され、エミッションが悪化する原因となる。
【００３３】
一方、制御Ａ／Ｆが燃料リッチ側に外れた場合、触媒には燃料リッチな排気ガスが流入する。燃料リッチな排気ガスには、多量のＨＣやＣＯが含まれている。このため、触媒内部においてはＨＣやＣＯの酸化反応が頻繁に行われ、触媒内部に貯蔵された酸素が排出される。そして、このような状況が継続すると、触媒に貯蔵された酸素が不足し、酸化反応をすることができないＨＣやＣＯがそのまま排出され、エミッションが悪化する原因となる。
【００３４】
ここで、上述したとおり、本実施の形態の内燃機関１０はバンク毎に空燃比制御を行うことができる。このため、一方のバンク（例えば、バンクＡ）において故障診断期間のフィードバック制御を制限することとしても、他方のバンク（例えば、バンクＢ）においてはフィードバック制御を継続することとすれば、当該バンクの排気空燃比を適正に制御することができ、機関全体の排気エミッション特性の悪化を抑制することができる。
【００３５】
しかしながら、何れかの空燃比センサ（例えば、センサＡ）の故障診断期間に、他の空燃比センサ（例えば、センサＢ）の故障診断が開始された場合、バンクＡとバンクＢの双方においてフィードバック制御を行うことができないこととなる。かかる場合においては、排気ガスの空燃比が理論空燃比から燃料リーン側あるいは燃料リッチ側に外れ、排気ガスのエミッション特性の悪化や機関のドライバビリティの悪化の原因となる。
【００３６】
そこで、本実施の形態１では、何れかのセンサの故障診断期間は、他のセンサの新たな故障診断の実行を禁止することとする。これにより、双方のバンクにおいて、同時期にフィードバック制御を行うことができない状況を回避し、排気エミッション特性の悪化や機関のドライバビリティの悪化を効果的に抑制することが可能となる。
【００３７】
[実施の形態１における具体的処理]
図２は、上述した制御を実現するために、ECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図２に示すルーチンによれば、先ず、空燃比センサＡの故障診断条件が成立しているか否か判別される（ステップ１００）。ここでは、先ず、センサＡが活性状態に達しているか否かが判断される。より具体的には、センサＡのインピーダンスRiとセンサの活性状態を判定するための所定値Rとが比較され、インピーダンスRiが所定値Rより小さい場合に活性状態に達していると判断される。
【００３８】
また、上述したとおり、排気ガスが素子割れ部から大気層に侵入しうる環境であることが故障診断条件とされる。ECU５０は、診断条件判定のパラメータであるＧａ、ＮＥ等の運転状態と、診断条件の成否との関係を定めたマップを記憶している。ここでは、具体的には、そのマップに従って、センサＡの故障診断条件成立有無が判定される。
【００３９】
上記ステップ１００において、センサＡの故障診断条件成立が判定された場合には、次に、センサＢの故障診断期間か否かが判断される（ステップ１０２）。故障診断期間は、センサの特性、逆電圧の印加電圧値、および印加時間などに基づいて特定される期間である。ここでは、具体的には、その特定されるセンサＢの故障診断期間に該当するか否かが判断される。
【００４０】
上記ステップ１０２において、センサＢの故障診断期間でないと判断された場合には、センサＢが空燃比のフィードバック制御を実行することができると判断され、センサＡの故障診断が実行される（ステップ１０４）。一方、上記ステップ１０２において、センサＢの故障診断期間であると判断された場合には、センサＢが空燃比のフィードバック制御を実行することができないと判断され、センサＡの故障診断が禁止される（ステップ１０６）。また、上記ステップ１００において、センサＡの故障診断条件成立が否定された場合にも、上記ステップ１０６にてセンサＡの故障診断が禁止される。
【００４１】
上記ステップ１０４または１０６の処理の後、次に、空燃比センサＢの故障診断条件が成立しているか否か判別される（ステップ１０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００と同様の処理が、センサＢについて行われる。
【００４２】
上記ステップ１０８において、センサＢの故障診断条件成立が判定された場合には、次に、センサＡの故障診断期間か否かが判断される（ステップ１１０）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０２と同様の処理が、センサＡについて行われる。
【００４３】
上記ステップ１１０において、センサＡの故障診断期間でないと判断された場合には、センサＡが空燃比のフィードバック制御を実行することができると判断され、センサＢの故障診断が実行される（ステップ１１２）。一方、上記ステップ１１０において、センサＡの故障診断期間であると判断された場合には、センサＡが空燃比のフィードバック制御を実行することができないと判断され、センサＢの故障診断が禁止される（ステップ１１４）。また、上記ステップ１０８において、センサＢの故障診断条件成立が否定された場合にも、上記ステップ１１４においてセンサＢの故障診断が禁止される。これらの処理が終了すると、本ルーチンは速やかに終了される。
【００４４】
以上説明したとおり、バンク毎に配置された空燃比センサを利用した空燃比制御において、何れかのセンサの故障診断期間においては、他のセンサにおいて故障診断条件が成立しているとしても、当該他のセンサの新たな故障診断の実行が禁止される。これにより、両バンクの空燃比フィードバック制御の制限が同時期に行われることを回避し、未だ故障と診断されていない正常な他のセンサ出力値に基づく空燃比フィードバック制御が行われることにより、排気エミッション特性の悪化や機関のドライバビリティの悪化を効果的に抑制することが可能となる。
【００４５】
ところで、上述した実施の形態１においては、Ｖ型エンジンの内燃機関１０について、バンク毎に空燃比センサを１つ配置し、バンク毎に空燃比制御を独立して行うことのできるシステムにおいて本実施の形態に示す空燃比制御を行うこととしているが、使用されるシステム構成はこれに限定されない。すなわち、各バンクの気筒毎に空燃比センサを備え、気筒毎に空燃比制御を実行するシステムにおいて、本実施の形態に示す空燃比制御を行うこととしてもよい。
【００４６】
また、上述した実施の形態１においては、触媒２４Ａ、２４Ｂの上流に配置された空燃比センサＡ、Ｂの出力信号に基づいて、各バンクの空燃比フィードバック制御を実行することとしているが、空燃比制御手法はこれに限られない。すなわち、触媒２４Ａ、２４Ｂの下流に酸素センサを更に備え、当該酸素センサの出力信号をフィードバックするサブフィードバック制御と組み合わせて実行することとしてもよい。
【００４７】
また、上述した実施の形態１においては、排気ガスセンサの故障診断期間は、センサに印加される逆電圧値、および印加時間等に基づいて特定することとしているが、故障診断期間の特定手法はこれに限られない。すなわち、診断電圧が印加されたセンサが正常なセンサ出力値を検知できる時期を特定できるのであれば、その検知される出力値から直接判断することとしてもよい。
【００４８】
尚、上述した実施の形態１においては、空燃比センサＡおよびＢが前記第１の発明における「排気ガスセンサ」に相当していると共に、故障診断期間が前記第１の発明における「禁止期間」に相当している。また、ECU５０が、上記ステップ１０４または１１２の処理を実行することにより前記第１の発明における「故障診断手段」が、上記ステップ１０６または１１４の処理を実行することにより前記第１の発明における「故障診断禁止手段」が、それぞれ実現されている。
【００４９】
また、上述した実施の形態１においては、ECU５０が、上記ステップ１００または１０８の処理を実行することにより前記第２の発明における「センサ判定手段」が、実現されている。
【００５０】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、実施の形態１と同様の図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU５０に後述する図３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。
【００５１】
上述した実施の形態１では、バンク毎に配置された空燃比センサの出力値に基づいて、バンク毎に空燃比のフィードバック制御を実行することのできる空燃比制御システムにおいて、一方のセンサ（例えば、センサＡ）の故障診断期間は、センサＡの出力値に基づくバンクＡでの空燃比フィードバック制御を実行することができない。このため、当該故障診断期間は、他方のバンクＢにてセンサＢの正常なセンサ出力値に基づく空燃比フィードバック制御を実行することとし、センサの故障診断中においても機関全体の排気エミッションの悪化を効果的に抑制することができることとしている。
【００５２】
しかしながら、故障診断期間に空燃比のフィードバック制御が実行されないバンクの運転状態に変動が生じると、空燃比が大幅に変動する可能性がある。より具体的には、故障診断期間に可変バルブタイミング（ＶＶＴ）、バルブリフト量（ＶＶＬ）、或いはスロットル開度（ＴＡ）等の空燃比に関する制御パラメータを変化させることとすると、筒内に流入する空気量が変動するため、空燃比が理論空燃比から燃料リーン側あるいは燃料リッチ側に外れ、排気ガスのエミッション特性の悪化や機関のドライバビリティの悪化の原因となる。
【００５３】
そこで、本実施の形態２においては、センサの故障診断が実行され、当該センサの出力に基づくフィードバック制御が実行されないバンクにおいて、故障診断期間は、上述した空燃比ずれの原因となる空燃比に関する制御パラメータの変動を制限することとする。これにより、センサの故障診断期間にフィードバック制御が実行されないことによる空燃比ずれの弊害を抑制し、機関全体の排気エミッションの悪化を効果的に抑制することが可能となる。
【００５４】
[実施の形態２における具体的処理]
図３は、上述した制御を実現するために、ECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンによれば、先ず、空燃比センサＡの故障診断条件が成立しているか否か判別される（ステップ２００）。ここでは、具体的には、図２に示すステップ１００と同様の処理が実行される。
【００５５】
上記ステップ２００において、センサＡの故障診断条件成立が判定された場合には、次に、センサＢの故障診断期間か否かが判断される（ステップ２０２）。ここでは、具体的には、図２に示すステップ１０２と同様の処理が実行される。
【００５６】
上記ステップ２０２において、センサＢの故障診断期間であると判断された場合には、センサＢが空燃比のフィードバック制御を実行することができないと判断され、センサＡの故障診断が禁止される（ステップ２０４）。また、上記ステップ２００においてセンサＡの故障診断条件成立が否定された場合にも、上記ステップ２０４にてセンサＡの故障診断が禁止される。一方、上記ステップ２０２において、センサＢの故障診断期間でないと判断された場合には、センサＢが空燃比のフィードバック制御を実行することができると判断され、センサＡの故障診断が実行される（ステップ２０６）。
【００５７】
上記ステップ２０６においてセンサＡの故障診断が実行されると、センサＡの故障診断期間が開始される。当該故障診断期間は、バンクＡでのセンサＡの出力に基づく空燃比フィードバック制御を実行することができない。このため、本ステップでは、バンクＡでの空燃比ずれの原因となる動作、すなわち空燃比に関する制御パラメータの変動を制限する（ステップ２０８）。ここでは、具体的には、ＶＶＴ、ＶＶＬ、ＴＡを固定する処理が実行される。これにより、吸入空気量Ｇａおよび燃料噴射量の変動が抑制され、空燃比ずれを効果的に抑制することができる。
【００５８】
上記ステップ２０４または２０８の処理の後、次に、空燃比センサＢの故障診断条件が成立しているか否か判別される（ステップ２１０）。ここでは、具体的には、上記ステップ２００と同様の処理が、センサＢについて行われる。
【００５９】
上記ステップ２１０において、センサＢの故障診断条件成立が判定された場合には、次に、センサＡの故障診断期間か否かが判断される（ステップ２１２）。ここでは、具体的には、上記ステップ２０２と同様の処理が、センサＡについて行われる。
【００６０】
上記ステップ２１２において、センサＡの故障診断期間であると判断された場合には、センサＡが空燃比のフィードバック制御を実行することができないと判断され、センサＢの故障診断が禁止される（ステップ２１４）。また、上記ステップ２１０において、センサＢの故障診断条件成立が否定された場合にも、上記ステップ２１４にてセンサＢの故障診断が禁止される。一方、上記ステップ２１２において、センサＡの故障診断期間でないと判断された場合には、センサＡが空燃比のフィードバック制御を実行することができると判断され、センサＢの故障診断が実行される（ステップ２１６）。
【００６１】
次に、センサＢの配置されたバンクＢでの空燃比ずれの原因となる動作を制限する（ステップ２１８）。ここでは、具体的には、上記ステップ２０８と同様の処理が、センサＢについて行われる。
【００６２】
以上説明したとおり、バンク毎に配置された空燃比センサを利用した空燃比制御において、何れかのセンサの故障診断期間においては、他のセンサの故障診断条件が成立していても、他のセンサの故障診断実行が禁止される。そして、空燃比センサの出力に基づくフィードバック制御を行わない故障診断期間は、フィードバック制御を行わないバンクでの空燃比ずれの原因となる動作が制限される。これにより、フィードバック制御を行うことのできない故障診断期間においても空燃比ずれを抑制し、機関全体の排気エミッションの悪化を効果的に抑制することが可能となる。
【００６３】
ところで、上述した実施の形態２においては、Ｖ型エンジンの内燃機関１０について、バンク毎に空燃比センサを１つ配置し、バンク毎に空燃比制御を独立して行うことのできるシステムにおいて本実施の形態に示す空燃比制御を行うこととしているが、使用されるシステム構成はこれに限定されない。すなわち、各バンクの気筒毎に空燃比センサを備え、気筒毎に空燃比制御を実行するシステムにおいて、本実施の形態に示す空燃比制御を行うこととしてもよい。
【００６４】
また、上述した実施の形態２においては、触媒２４Ａ、２４Ｂの上流に配置された空燃比センサＡ、Ｂの出力信号に基づいて、各バンクの空燃比フィードバック制御を実行することとしているが、空燃比制御手法はこれに限られない。すなわち、触媒２４Ａ、２４Ｂの下流に酸素センサを更に備え、当該酸素センサの出力信号をフィードバックするサブフィードバック制御と組み合わせて実行することとしてもよい。
【００６５】
また、上述した実施の形態２においては、排気ガスセンサの故障診断期間は、センサに印加される逆電圧値、および印加時間等に基づいて特定することとしているが、故障診断期間の特定手法はこれに限られない。すなわち、診断電圧が印加されたセンサが正常なセンサ出力値を検知できる時期を特定できるのであれば、その検知される出力値から直接判断することとしてもよい。
【００６６】
また、上述した実施の形態２においては、空燃比に関する制御パラメータとして、ＶＶＴ、ＶＶＬ、ＴＡの変動を制限することとしているが、使用される制御パラメータはこれに限られない。すなわち、機関の空燃比の変動を抑制することができるのであれば、他の運転条件を制御パラメータとして使用してもよい。
【００６７】
尚、上述した実施の形態２においては、空燃比センサＡおよびＢが前記第１の発明における「排気ガスセンサ」に相当していると共に、故障診断期間が前記第１の発明における「禁止期間」に相当している。また、ECU５０が、上記ステップ２０４または２１４の処理を実行することにより前記第１の発明における「故障診断禁止手段」が、上記ステップ２０６または２１６の処理を実行することにより前記第１の発明における「故障診断手段」が、それぞれ実現されている。
【００６８】
また、上述した実施の形態２においては、ECU５０が、上記ステップ２００または２１０の処理を実行することにより前記第２の発明における「センサ判定手段」が、実現されている。
【００６９】
また、上述した実施の形態２においては、ECU５０が、上記ステップ２０８または２１８の処理を実行することにより前記第４の発明における「制限手段」が、実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７１】
１０  内燃機関
１２Ａ、１２Ｂ  バンク（気筒群）
１４Ａ、１４Ｂ  吸気通路
１６Ａ、１６Ｂ  排気通路
１８  エアフロメータ
２０Ａ、２０Ｂ  スロットルバルブ
２２Ａ、２２Ｂ  スロットルセンサ
２４Ａ、２４Ｂ  インジェクタ
２６Ａ、２６Ｂ  触媒
３０Ａ、３０Ｂ  空燃比センサ（排気ガスセンサ）
５０  ECU(Electronic Control Unit)
Ｇａ  吸入空気量
ＮＥ  機関回転数
ＴＡ  スロットル開度
ＶＶＴ  可変バルブタイミング
ＶＶＬ  バルブリフト量
【図１】
2007315305.tif 000003
【図２】
2007315305.tif 000004
【図３】
2007315305.tif 000005