(57)【要約】【課題】この発明の目的は、内燃機関のリッチ運転状態を伴わずに下流側排気センサの故障を診断することができ、故障診断の際に排気ガス成分値の悪化を防止することにある。【解決手段】この発明は、内燃機関の所定の運転状態にて下流側排気ガスセンサの状態を判定する下流側排気ガスセンサの故障診断装置において、上流側排気ガスセンサおよび下流側排気ガスセンサの出力値を用いたフィードバック制御による内燃機関の理論空燃比運転状態が成立し、内燃機関の運転状態を示すパラメータを用いた制御による内燃機関の燃料カット運転状態が成立した場合には、下流側排気ガスセンサの出力値の最大値と最小値の差分と設定値との比較、あるいは下流側排気ガスセンサの出力値の最小値と設定値との比較のいずれかにより下流側排気ガスセンサの状態を診断する診断手段を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
2007032537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けた触媒の上流側および下流側に空燃比を制御するための上流側排気ガスセンサおよび下流側排気ガスセンサを設け、前記下流側排気ガスセンサの出力値を計測するとともに前記内燃機関の運転状態を示すパラメータを計測し、前記内燃機関の所定の運転状態にて前記下流側排気ガスセンサの状態を判定する下流側排気ガスセンサの故障診断装置において、前記上流側排気ガスセンサおよび下流側排気ガスセンサの出力値を用いたフィードバック制御による前記内燃機関の理論空燃比運転状態が成立し、前記内燃機関の運転状態を示すパラメータを用いた制御による前記内燃機関の燃料カット運転状態が成立した場合には、前記下流側排気ガスセンサの出力値の最大値と最小値の差分と設定値との比較、あるいは前記下流側排気ガスセンサの出力値の最小値と設定値との比較のいずれかにより前記下流側排気ガスセンサの状態を診断する診断手段を設けたことを特徴とする下流側排気センサの故障診断装置。
【請求項２】
前記診断手段は、前記下流側排気ガスセンサを診断するための出力値計測の終了時刻をカウントする出力値計測終了カウンタを有し、前記内燃機関が燃料カット運転状態から復帰した後のカウントダウン禁止時間内は前記出力値計測終了カウンタのカウントダウンを禁止することを特徴とする請求項１に記載の下流側排気センサの故障診断装置。
【請求項３】
前記診断手段は、前記内燃機関が燃料カット運転状態から復帰した後のカウントダウン禁止時間を空気量、噴射量、エンジン負荷等によって設定することを特徴とする請求項２に記載の下流側排気センサの故障診断装置。
【請求項４】
前記診断手段は、前記内燃機関の始動後に触媒が不活性状態である場合には、前記下流側排気ガスセンサの出力値計測終了カウンタのカウントダウンを禁止することを特徴とする請求項２に記載の下流側排気センサの故障診断装置。
【請求項５】
前記診断手段は、前記内燃機関が燃料カット運転状態から復帰した後に前記下流側排気ガスセンサの出力値が設定値よりも大きくなった場合には、前記下流側排気ガスセンサの出力値計測終了カウンタのカウントダウンを開始することを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれか１項に記載の下流側排気センサの故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は下流側排気ガスセンサの故障診断装置に係り、特に、内燃機関のリッチ運転状態を伴わずに下流側排気センサの故障を診断することができ、故障診断の際に排気ガスの成分値を悪化させることがない下流側排気ガスセンサの故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される内燃機関には、排気通路に設けた触媒の上流側および下流側に空燃比を制御するためのパラメータを検出する上流側排気ガスセンサおよび下流側排気ガスセンサを設け、これら上流側排気ガスセンサおよび下流側排気ガスセンサの出力値を用いて燃料噴射弁の燃料噴射量をフィードバック制御する燃料噴射量制御手段を備えたものがある。内燃機関は、上流側排気ガスセンサおよび下流側排気ガスセンサの出力値を用いた燃料噴射量のフィードバック制御により空燃比を適正化して燃焼性を改善し、触媒による排気浄化効率を向上し、排気ガスの有害成分の低減を図っている。
【０００３】
このように、触媒の上流側および下流側に空燃比を制御するための上流側排気ガスセンサおよび下流側排気ガスセンサを設けた、いわゆるデュアルＯ２センサ燃料フィードバック制御においては、下流側排気ガスセンサが故障すると、フィードバック制御に狂いが生じ、空燃比が不適切となって内燃機関不調を生じるため、下流側排気ガスセンサの故障を判定する故障診断装置が提案されている。
【０００４】
従来の下流側排気ガスセンサの故障診断装置には、車両の運転状態が理論空燃比運転状態、リーン運転状態、リッチ運転状態、燃料カット運転状態とある中で、リッチ運転状態とリーン運転状態とを経験したことを条件として、下流側排気ガスセンサの出力値により故障を診断するものが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１９３９０３号公報
【０００５】
従来の下流側排気ガスセンサの故障診断装置には、下流側排気ガスセンサの出力するリーン信号の出力割合が所定値以上となった場合に、下流側排気ガスセンサの故障と診断するものがある。
【特許文献２】特開２００３−１４６８３号公報
【０００６】
従来の下流側排気ガスセンサの故障診断装置には、燃料カット中において、燃料カットの開始から所定時間が経過した後の下流側排気ガスセンサの出力がリッチ側であるときには、下流側排気ガスセンサの故障と判定する。
【特許文献３】特開１９９９−２１８０４５号公報
【０００７】
従来の下流側排気ガスセンサの故障診断装置には、下流側排気ガスセンサの出力値がリッチ側設定値からリーン側設定値に移行するまでの時間を応答時間として計測し、燃料カット継続時間が設定値以上のときの燃料カットリカバ後経過時間が設定時間に達したときに、前記応答時間が劣化判定値以上の場合に下流側排気ガスセンサの劣化と判定するものがある。
【特許文献４】特許第３５６０２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記特許文献１に開示される下流側排気ガスセンサの故障診断装置においては、リッチ運転状態とリーン運転状態とを経験したことを条件として、下流側排気ガスセンサの故障診断を行っている。
【０００９】
しかし、昨今は、排気ガス規制が強化されてきており、リッチ運転状態が発生しないように理論空燃比制御を基本とする内燃機関システムに設定し、排気ガスの成分値の悪化を防止している。
【００１０】
従って、従来の故障診断装置では、リッチ運転状態となる機会が少ないことから、下流側排気ガスセンサに故障が発生しても、故障診断を実行する条件が成立せず、故障を検出することができないという問題が発生している。
【００１１】
また、強制的にリッチ運転状態を作って故障を検出する装置では、リッチ運転状態にすること自体で排気ガスの有害成分を増加させてしまうことになり、排気ガス規制強化に対応できない診断方法となる問題がある。
【００１２】
このように、従来の故障診断装置では、故障が発生しても診断が遅れ、不適切な下流側排気ガスセンサの出力で燃料を制御してしまうことになり、排気ガスの有害成分が増大したままで車両が走行される期間が長くなってしまうという不具合が発生する。
【００１３】
この発明は、内燃機関のリッチ運転状態を伴わずに下流側排気センサの故障を診断することができ、故障診断の際の排気ガス成分値の悪化を防止することを目的とする。
【００１４】
さらに、上流側排気ガスセンサおよび下流側排気ガスセンサによる空燃比の制御においては、図１３に示すように、正常時に上流側排気ガスセンサであるフロントＯ２センサおよび下流側排気ガスセンサであるリアＯ２センサの出力が動く。
【００１５】
内燃機関のある気筒の燃料噴射量が何らかの不具合によって少なくなった場合には、図１４に示すように、フロントＯ２センサの出力は一見正常時と変わらないが、リアＯ２センサの出力に変化が発生する。フロントＯ２センサおよびリアＯ２センサの出力を使用して燃料噴射量をフィードバック制御する、いわゆるデュアルＯ２センサ燃料フィードバック制御では、このように変化したリアＯ２センサの出力を使用すると、排気ガスの有害成分が増加してしまう方向に燃料を間違って制御してしまうことになる。
【００１６】
また、リアＯ２センサは、センサ自体に不具合が発生した場合にも正常な作動ができなくなり、図１４に示す動きをすることがある。このように故障したリアＯ２センサの出力を使用した場合には、排気ガスの有害成分が増加してしまう方向に燃料を間違って制御してしまうことになる。
【００１７】
さらに、内燃機関が正常の場合には、燃料カット運転によって触媒に酸素が溜め込まれ、その後しばらくの間、触媒下流の空燃比はリーン状態を示す。図１５は、燃料カット運転状態後のリアＯ２センサの動きを示すものである。
【００１８】
このリーン状態の時間は、図１０に示すように、燃料カット運転状態から復帰した後の走行空気量や燃料噴射量などの空燃比状態によって相関がある。燃料カットが頻繁に行われる走行を行うと、触媒下流側の空燃比のリーン状態が長く続き、リアＯ２センサは正常であるにも拘らず、図１４に示すような異常ともとれる動きを示すことが、実験によりわかった。
【００１９】
この場合に、このリーン状態のみでリアＯ２センサの出力値によって故障を診断すると、正常であるにも拘らず異常と誤診断してしまうことがある。このため、このリーン時間のみで診断を実施しないように、診断時期を調整する必要がある。
【００２０】
この発明は、診断時期を適正に設定することができ、リアＯ２センサの診断をより正確に行うことができるようにすることを目的とする。
【００２１】
また、内燃機関を始動した場合には、触媒が暖機されるまでの間は触媒および触媒下流側のリアＯ２センサが不活性状態であることから、リアＯ２センサは触媒下流側の空燃比を設定どおりの安定した出力で発生することができないため、不活性状態となっている間に診断を行っても誤診断となる問題がある。
【００２２】
この発明は、内燃機関の始動時の触媒の浄化能力による影響を排除して、誤判定する機会を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この発明は、内燃機関の排気通路に設けた触媒の上流側および下流側に空燃比を制御するための上流側排気ガスセンサおよび下流側排気ガスセンサを設け、前記下流側排気ガスセンサの出力値を計測するとともに前記内燃機関の運転状態を示すパラメータを計測し、前記内燃機関の所定の運転状態にて前記下流側排気ガスセンサの状態を判定する下流側排気ガスセンサの故障診断装置において、前記上流側排気ガスセンサおよび下流側排気ガスセンサの出力値を用いたフィードバック制御による前記内燃機関の理論空燃比運転状態が成立し、前記内燃機関の運転状態を示すパラメータを用いた制御による前記内燃機関の燃料カット運転状態が成立した場合には、前記下流側排気ガスセンサの出力値の最大値と最小値の差分と設定値との比較、あるいは前記下流側排気ガスセンサの出力値の最小値と設定値との比較のいずれかにより前記下流側排気ガスセンサの状態を診断する診断手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
この発明の下流側排気ガスセンサの故障診断装置は、診断手段によって、上流側排気ガスセンサおよび下流側排気ガスセンサの出力値を用いたフィードバック制御による内燃機関の理論空燃比運転状態が成立し、内燃機関の運転状態を示すパラメータを用いた制御による内燃機関の燃料カット運転状態が成立した場合には、下流側排気ガスセンサの出力値の最大値と最小値の差分と設定値との比較、あるいは下流側排気ガスセンサの出力値の最小値と設定値との比較のいずれかにより下流側排気ガスセンサの状態を診断する。
これにより、この発明の下流側排気ガスセンサの故障診断装置は、内燃機関のリッチ運転状態の成立を下流側排気ガスセンサの診断を行うための条件としていないので、内燃機関のリッチ運転状態を伴わずに下流側排気センサの故障を診断することができ、排気ガスの成分値の悪化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
この発明の下流側排気ガスセンサの故障診断装置は、下流側排気ガスセンサの診断を行うための条件として、内燃機関の理論空燃比運転状態の成立と内燃機関の燃料カット運転状態の成立とを設定し、内燃機関のリッチ運転状態の成立を設定していないことで、内燃機関のリッチ運転状態を伴わずに下流側排気センサの故障を診断することができ、排気ガスの成分値の悪化を防止するものである。
以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００２６】
図１〜図１２は、この発明の実施例を示すものである。図１２において、２は車両に搭載された内燃機関、４は吸気通路、６は排気通路である。この内燃機関２は、一側の第１シリンダバンク８−１と他側の第２シリンダバンク８−２とをＶ字形状に配置して構成されている。
【００２７】
前記吸気通路４は、上流端にエアクリーナ１０を設け、途中にスロットルバルブ１２を設け、下流側を２本の第１・第２分岐吸気通路４−１・４−２に分岐して交差させ、第１分岐吸気通路４−１の下流端を第１シリンダバンク８−１側の第１燃焼室１４−１に連通するとともに、第２分岐吸気通路４−２の下流端を第２シリンダバンク８−２側の第２燃焼室１４−２に連通している。
【００２８】
前記吸気通路４には、スロットルバルブ１２をバイパスして上流側と下流側とを連通するバイパス空気通路１６を設けている。バイパス空気通路１６の途中には、バイパス空気通路１６を流れるアイドル空気流量を調整可能なアイドル制御弁１８を設けている。アイドル制御弁１８は、後述する制御手段８０に接続している。
【００２９】
前記第２分岐吸気通路４−２には、吸気マニホルド調整バルブ２０を設けている。吸気マニホルド調整バルブ２０は、圧力通路２２により吸気マニホルド調整バルブ２０下流側の第２分岐吸気通路４−２に連通している。圧力通路２２には、第２分岐吸気通路４−２側から順次に負圧タンク２４と吸気マニホルド調整負圧ソレノイドバルブ２６とを設けている。
【００３０】
前記排気通路６は、上流側を２本の第１・第２分岐排気通路６−１・６−２に分岐し、第１分岐排気通路６−１の上流端を第１シリンダバンク８−１側の第１燃焼室１４−１に連通するとともに、第２分岐排気通路６−２の上流端を第２シリンダバンク８−２側の第２燃焼室１４−２に連通し、第１・第２分岐排気通路６−１・６−２の下流端を合流している。
【００３１】
前記第１分岐排気通路６−１には、触媒である第１暖機用三元触媒２８−１を設け、第１暖機用三元触媒２８−１よりも上流側部位に上流側排気ガスセンサである第１フロントＯ２センサ３０−１を設けるとともに、第１暖機用三元触媒２８−１よりも下流側部位に下流側排気ガスセンサである第１リアＯ２センサ３２−１を設けている。
【００３２】
前記第２分岐排気通路６−２には、触媒である第２暖機用三元触媒２８−２を設け、第２暖機用三元触媒２８−２よりも上流側部位に上流側排気ガスセンサである第２フロントＯ２センサ３０−２を設けるとともに、第２暖機用三元触媒２８−２よりも下流側部位に下流側排気ガスセンサである第２リアＯ２センサ３２−２を設けている。
【００３３】
第１・第２フロントＯ２センサ３０−１・３０−２は、第１・第２暖機用三元触媒２８−１・２８−２上流側の第１・第２分岐排気通路６−１・６−２内の排気ガス中の酸素濃度を空燃比を制御するためのパラメータとして検出し、反転するリッチ信号とリーン信号とを出力する。第１・第２リアＯ２センサ３２−１・３２−２は、第１・第２暖機用三元触媒２８−１・２８−２下流側の第１・第２分岐排気通路６−１・６−２内の排気ガス中の酸素濃度を空燃比を制御するためのパラメータとして検出し、反転するリッチ信号とリーン信号とを出力する。第１・第２分岐排気通路６−１・６−２の合流部位よりも下流側の排気通路６には、三元触媒３４を設けている。なお、第１・第２フロントＯ２センサ３０−１・３０−２および第１・第２リアＯ２センサ３２−１・３２−２は、排気ガスと反応するセンサであれば、Ｏ２センサ以外のもの、例えば、空燃比センサでも良い。
【００３４】
前記内燃機関２は、第１・第２シリンダバンク８−１・８−２の第１・第２燃焼室１４−１・１４−２に指向させて、夫々第１・第２燃料噴射弁３６−１・３６−２を設けている。第１・第２燃料噴射弁３６−１・３６−２は、燃料供給通路３８により燃料タンク４０に連通されている。燃料タンク４０内の燃料は、燃料ポンプ４２により燃料供給通路３８に圧送され、燃料フィルタ４４により塵挨を除去されて第１・第２燃料噴射弁３６−１・３６−２に供給される。
【００３５】
前記燃料供給通路３８途中には、燃料の圧力を調整する燃料圧力調整部４６を設けている。燃料圧力調整部４６は、第２分岐吸気通路４−２に連通する導圧通路４８から導入される吸気管圧力により燃料圧力を所定値に調整し、余剰の燃料を燃料戻り通路５０により燃料タンク４０に戻す。
【００３６】
前記燃料タンク４０は、エバポ通路５２によりキャニスタ５４に連通している。キャニスタ５４は、パージ通路５６によりスロットルバルブ１２下流側の吸気通路４に連通している。パージ通路５６の途中には、パージ制御バルブ５８を設けている。また、キャニスタ５４には、大気を導入する大気通路６０を連通している。大気通路６０には、キャニスタ５４に導入される大気の塵埃を除去するエアサクションフィルタ６２を設け、キャニスタ５４から大気への蒸発燃料漏れをチェックするリークチェックモジュール６４を設けている。
【００３７】
前記内燃機関２には、排気系システムを構成する第２フロントＯ２センサ３０−２よりも上流側の第２分岐排気通路６−２と吸気系システムを構成する第１・第２分岐吸気通路４−１・４−２の合流部位とを連通するＥＧＲ通路６６を設けている。ＥＧＲ通路６６の途中には、ＥＧＲ制御バルブ６８を設けている。ＥＧＲ制御バルブ６８は、排気系システムから吸気系システムに還流される排気のＥＧＲ量を調整する。
【００３８】
また、この内燃機関２には、第１・第２シリンダバンク８−１・８−２の第１・第２燃−室１４−１・１４−２に臨ませて第１・第２点火プラグ７０−１・７０−２を設け、第１・第２点火プラグ７０−１・７０−２に飛火させる第１・第２イグニションコイル７２−１・７２−２を設け、第２シリンダバンク８−２にＰＣＶバルブ７４を設け、このＰＣＶバルブ７４と第１・第２分岐吸気通路４−１・４−２の上流端部位とを連絡するＰＣＶ通路７６を設けている。
【００３９】
前記アイドル制御弁１８と、吸気マニホルド調整負圧ソレノイドバルブ２６、第１・第２フロントＯ２センサ３０−１・３０−２と、第１・第２リアＯ２センサ３２−１・３２−２と、第１・第２燃料噴射弁３６−１・３６−２と、燃料ポンプ４２と、パージ制御バルブ５８と、ＥＧＲ制御バルブ６８と、第１・第２イグニションコイル７２−１・７２−２とは、下流側排気ガスセンサである第１・第２リアＯ２センサ３２−１・３２−２の故障診断装置７８を構成する制御手段８０に接続している。
【００４０】
制御手段８０には、吸気温度を検出する吸気温センサ８２と、吸入空気量を検出する吸入空気量センサ８４と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ８６と、吸気管圧力を検出する吸気圧センサ８８と、内燃機関２の冷却水温度を検出する水温センサ９０と、ノッキングを検出するノックセンサ９２と、カム角を検出するカム角センサ９４と、クランク角を検出してエンジン回転数センサとしても機能するクランク角センサ９６と、車速を検出する車速センサ９８と、燃料タンク４０内に設けた燃料レベルセンサ１００と、リークチェックモジュール６４内に設けた蒸発燃料漏れチェック用の圧力センサ１０２とを、接続している。
【００４１】
また、制御手段８０には、コンビネーションメータ１０４と、クルーズコントロールモジュールｌ０６と、表示ランプ１０８とを接続し、パワーステアリング圧力スイッチ１１０と、ストップランプスイッチ１１２と、ＢＣＭ１１４と、トランスミッションコントロールモジュール１１６と、ＡＢＳコントロールモジュール１１８と、データリンクコネクタ１２０と、Ａ／Ｃコンデンサファンリレー１２２と、Ａ／Ｃコンプレッサクラッチリレー１２４と、ＨＶＡＣコントロールモジュール１２６と、Ａ／Ｃ冷媒圧力スイッチ１２８とを接続し、メインリレー１３０と、イグニションスイッチ１３２、Ｐ／Ｎ位置スイッチ１３４と、スタータマグネットスイッチ１３６と、バッテリ１３８とを接続している。
【００４２】
第１・第２リアＯ２センサ３２−１・３２−２の故障診断装置７８は、図１に示すように構成される。なお、この実施例の内燃機関２は、第１・第２シリンダバンク８−１・８−２に、第１・第２暖機用三元触媒２８−１・２８−２、第１・第２フロントＯ２センサ３０−１・３０−２、第１・第２リアＯ２センサ３２−１・３２−２、第１・第２燃料噴射弁３６−１・３６−２を設けて、対称に構成されている。そこで、以下においては、それぞれ単に触媒２８、フロントＯ２センサ３０、リアＯ２センサ３２、燃料噴射弁３６として記載する。
【００４３】
故障診断装置７８は、図１に示すように、制御手段８０に、フロントＯ２センサ３０およびリアＯ２センサ３２の出力値を用いて燃料噴射弁３６の燃料噴射量をフィードバック制御する燃料噴射量制御手段１４０と、吸気温センサ８２等から出力される内燃機関２の運転状態を示すパラメータにより燃料カット運転状態を検出する燃料カット検出手段１４２と、リアＯ２センサ３２の状態を診断する診断手段１４４とを、備えている。診断手段１４４は、リアＯ２センサ３２の出力値の最大値と最小値とを計測する期間の終了時刻をカウントする出力値計測終了カウンタ１４６と、計測したリアＯ２センサ３２の出力値の最大値と最小値とをカウントする最大値最小値計測カウンタ１４８とを有している。
【００４４】
故障診断装置７８は、内燃機関２の排気通路６に設けた触媒２８の上流側および下流側に空燃比を制御するためのフロントＯ２センサ３０およびリアＯ２センサ３２を設け、リアＯ２センサ３２の出力値を計測するとともに内燃機関２の運転状態を示すパラメータを計測し、内燃機関２の所定の運転状態にてリアＯ２センサ３２の状態を判定する。
【００４５】
この故障診断装置７８は、診断手段１４４によって、フロントＯ２センサ３０およびリアＯ２センサ３２の出力値を用いたフィードバック制御による内燃機関２の理論空燃比運転状態が成立し、内燃機関２の運転状態を示すパラメータを用いた制御による内燃機関２の燃料カット運転状態が成立した場合には、リアＯ２センサ３２の出力値の最大値と最小値の差分と設定値との比較、あるいはリアＯ２センサ３２の出力値の最小値と設定値との比較のいずれかにより、リアＯ２センサ３２の状態を診断する。
【００４６】
前記診断手段１４４は、内燃機関２が燃料カット運転状態から復帰した後のカウントダウン禁止時間内は、出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウンを禁止する。
【００４７】
また、前記診断手段１４４は、内燃機関２が燃料カット運転状態から復帰した後のカウントダウン禁止時間を、空気量、噴射量、エンジン負荷等によって設定する。
【００４８】
さらに、前記診断手段１４４は、内燃機関２の始動後に触媒２８が未活性状態である場合には、リアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウンを禁止する。
【００４９】
さらにまた、前記診断手段１４４は、内燃機関２が燃料カット運転状態から復帰した後に、リアＯ２センサ３２の出力値が設定値よりも大きくなった場合には、リアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウンを開始する。
【００５０】
次に、図２〜図１１に従って作用を説明する。
【００５１】
故障診断装置７８は、図２に示すように、内燃機関２の始動後開始条件を判定する。図２において、判定がスタートすると（２００）、内燃機関２が始動されて（２０２）、この内燃機関２に供給された空気の積算空気量が設定値よりも大きいか、あるいは、内燃機関２に供給された燃料の積算燃料噴射量が設定値よりも大きいか、あるいは、触媒２８の温度が設定値よりも大きくなって暖機が完了したかを判断する（２０４）。この判断（２０４）においては、触媒２８および触媒２８下流側のリアＯ２センサ３２が活性状態であるかを判断する。
【００５２】
この判断（２０４）がＮＯの場合は、この判断を繰り返す。この判断（２０４）がＹＥＳの場合は、内燃機関２の始動後開始条件成立（図１１のＡ点）とする（２０５）。
【００５３】
このように、内燃機関２を始動した場合には、図８に示すように、触媒２８が暖機（昇温）されるまでの間は、触媒２８および触媒２８下流側のリアＯ２センサ３２が活性（不活性状態）しない。このため、リアＯ２センサ３２は、触媒２８下流側の空燃比を設定どおりの安定した出力で信号を発生することができなない。そこで、故障診断装置７８は、リアＯ２センサ３２が不活性状態となっている間（始動後開始条件不成立）はリアＯ２センサ３２を診断するための出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウンを禁止し、誤診断を防止する。
【００５４】
内燃機関２は、触媒２８および触媒２８下流側のリアＯ２センサ３２が活性状態になると（始動後開始条件成立）、燃料噴射量制御手段１４０により、フロントＯ２センサ３０およびリアＯ２センサ３２の出力値を用いて燃料噴射弁３６の燃料噴射量をフィードバック制御される。燃料噴射量制御手段１４０は、燃料のフィードバック制御中において、フロントＯ２センサ３０およびリアＯ２センサ３２の出力値を用いて、内燃機関２を理論空燃比運転状態、リーン運転状態、リッチ運転状態、燃料カット運転状態などに制御する。
【００５５】
この燃料のフィードバック制御中においては、図１３に示すように、フロントＯ２センサ３０の動作はリッチ・リーン反転を継続中であり、これに対して、リアＯ２センサ３２の動作は、フロントＯ２センサ３０の動作にほぼ同期するリッチ・リーン反転と、同期していないリッチ・リーン反転とをし、フロントＯ２センサ３０の反転と違うタイミングとなっている。
【００５６】
故障診断装置７８は、始動後開始条件成立後に、図３に示すように、リアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウン実施条件を判定する。図３において、判定がスタートすると（３００）、燃料カット検出手段１４２の出力によって燃料カット運転状態であるか否かを判断する（３０２）。
【００５７】
この判断（３０２）がＮＯの場合は、この判断を繰り返す。この判断（３０２）がＹＥＳの場合は、出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔを初期化し（３０４）、燃料カット運転から復帰したか否かを判断する（３０６）。
【００５８】
この判断（３０６）がＮＯの場合は、この判断を繰り返す。この判断（３０６）がＹＥＳの場合は、図１０に示す設定値に従ってカウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔをカウントダウンし（３０８）し、カウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔが零「０」になったか否かを判断する（３１０）。
【００５９】
この判断（３１０）がＮＯの場合は、カウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔのカウントダウン（３０８）に戻る。この判断（３１０）がＹＥＳの場合は、リアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウン実施条件成立（図１１のＢ点）とする（３１２）。
【００６０】
このように、故障診断装置７８は、図９に示すように、燃料カット運転状態から復帰した後に触媒２８に溜め込まれた酸素によりリアＯ２センサ３２がリーン状態となる期間をカウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔとして設定し、燃料カット運転状態の成立時に出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔを初期化し、燃料カット運転状態から復帰した後に図１０の設定値に従ってカウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔをカウントダウンし、カウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔが零「０」になると出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウン実施実施条件成立とする。なお、カウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔは、図１０に示す走行空気量以外に、燃料噴射量、エンジン負荷等によって設定することができる。
【００６１】
また、出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウン実施条件の判定は、図４に示すように行うこともできる。図４おいて、判定がスタートすると（４００）、燃料カット運転状態であるか否かを判断する（４０２）。
【００６２】
この判断（４０２）がＮＯの場合は、この判断を繰り返す。この判断（４０２）がＹＥＳの場合は、出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔを初期化し（４０４）、燃料カット運転から復帰したか否かを判断する（４０６）。
【００６３】
この判断（４０６）がＮＯの場合は、この判断を繰り返す。この判断（４０６）がＹＥＳの場合は、図１０に示す設定値に従ってカウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔをカウントダウンし（４０８）し、リアＯ２センサ３２の出力値が設定値よりも大きいか否かを判断する（４１０）。
【００６４】
この判断（４１０）がＹＥＳの場合は、カウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔを零「０」にし（４１２）、カウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔが零「０」になったか否かを判断する（４１４）。この判断（４１０）がＮＯの場合は、カウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔが零「０」になったか否かを判断する（４１４）。
【００６５】
この判断（４１４）がＮＯの場合は、カウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔのカウントダウン（４０８）に戻る。この判断（４１４）がＹＥＳの場合は、リアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウン実施条件成立（図１１のＣ点）とする（４１６）。
【００６６】
このように、故障診断装置７８は、図９に示すように、燃料カット運転状態から復帰した後にリアＯ２センサ３２の出力値が設定値よりも大きい場合にはカウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔをクリアすることにより、リアＯ２センサ３２の出力値の計測開始時間を速めることができ、リアＯ２センサ３２の故障発生時に故障を可能な限り短期間で診断することができるようになり、特にリアＯ２センサ３２がリッチ出力側（１Ｖ）に故障している場合には故障を短期間に検出できるようになる。
【００６７】
故障診断装置７８は、カウントダウン実施条件成立後に、図５に示すように、リアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウン開始条件を判定する。図５において、判定がスタートすると（５００）、リアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６を初期化し（５０２）、始動後開始条件が成立したか否か（図２参照）を判断する（５０４）。
【００６８】
この判断（５０４）がＮＯの場合は、この判断を繰り返す。この判断（５０４）がＹＥＳの場合は、フロントＯ２センサ３０およびリアＯ２センサ３２の出力値を用いた燃料噴射量のフィードバック制御による理論空燃比運転状態が成立したか否かを判断する（５０６）。
【００６９】
この判断（５０６）がＮＯの場合は、始動後開始条件の判断（５０４）に戻る。この判断（５０６）がＹＥＳの場合は、リアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウン実施条件が成立したか否か（図３・図４参照）を判断する（５０８）。
【００７０】
この判断（５０８）がＮＯの場合は、始動後開始条件の判断（５０４）に戻る。この判断（５０８）がＹＥＳの場合は、リアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウンを開始し（５１０）、リアＯ２センサ３２の出力値の最大値と最小値との計測を行い、出力値計測終了カウンタ１４６が零「０」になったか否かを判断する（５１２）。
【００７１】
この判断（５１２）がＮＯの場合は、始動後開始条件の判断（５０４）に戻る。この判断（５１２）がＹＥＳの場合は、リアＯ２センサ３２の出力値の最大値と最小値との計測を終了（図１１のＤ点）する（５１４）。
【００７２】
また、故障診断装置７８は、図６に示すように、リアＯ２センサ３２の出力値の最大値と最小値との計測終了条件を判定する。図６において、判定がスタートして（６００）、内燃機関２が始動されると（６０２）、リアＯ２センサ３２の出力値の最大値最小値計測カウンタ１４８を初期化し（６０４）、出力値計測終了カウンタ１４６が零「０」になったか否かを判断する（６０６）。
【００７３】
この判断（６０６）がＮＯの場合は、内燃機関２の始動（６０２）に戻る。この判断（６０６）がＹＥＳの場合は、リアＯ２センサ３２の出力値の最大値と最小値との計測を終了して、図７に示す故障判定のスタート（７００）に移行する（６０８）。
【００７４】
このように、故障診断装置７８は、リアＯ２センサ３２の出力値の最大値と最小値との計測を、内燃機関２の始動後、リアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６が０となるまでの期間で実施する。また、リアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６は、図３の各条件、あるいは図４の各条件が成立する毎にカウントダウンを行う。
【００７５】
故障診断装置７８は、図７に示すように、判定がスタートすると（７００）、リアＯ２センサ２８の最大値と最小値との差分ＲＯ２ｄｉｔを求め（７０２）、この差分ＲＯ２ｄｉｔが第１の異常判定値である第１設定値よりも小さいか否かを判断する（７０４）。
【００７６】
この判断（７０４）がＹＥＳの場合は、リアＯ２センサ３２の状態を故障と判定する（７０６）。この判断（７０４）がＮＯの場合は、リアＯ２センサ３２の最小値が第２の異常判定値である第２設定値よりも大きいか否かを判断する（７０８）。
【００７７】
この判断（７０８）がＹＥＳの場合は、リアＯ２センサ３２の状態を故障と判定する（７１０）。この判断（７０８）がＮＯの場合は、リアＯ２センサ３２の状態を正常と判定する（７４２）。
【００７８】
これにより、故障診断装置７８は、リアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６が零「０」となった時点までに求まったリアＯ２センサ３２の出力値の最大値と最小値とを設定値と比較し、最大値−最小値が第１設定値よりも小さい場合はリアＯ２センサ３２を故障と判定し、また、最小値が第２設定値よりも大きい場合はリアＯ２センサ３２を故障と判定する。
【００７９】
このように、リアＯ２センサ３２の故障診断装置７８は、診断手段１４４によって、フロントＯ２センサ３０およびリアＯ２センサ３２の出力値を用いたフィードバック制御による内燃機関２の理論空燃比運転状態が成立し、内燃機関２の運転状態を示すパラメータを用いた制御による内燃機関２の燃料カット運転状態が成立した場合には、リアＯ２センサ３２の出力値の最大値と最小値の差分と設定値との比較、あるいはリアＯ２センサ３２の出力値の最小値と設定値との比較のいずれかにより、リアＯ２センサ３２の状態を診断する。
【００８０】
これにより、この故障診断装置７８は、内燃機関２のリッチ運転状態の成立をリアＯ２センサ３２の診断を行うための条件としていないので、内燃機関２のリッチ運転状態を伴わずにリアＯ２センサ３２の故障を診断することができ、排気ガスの成分値の悪化を防止することができる。
【００８１】
診断手段１４４は、内燃機関２が燃料カット運転状態から復帰した後のカウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔ内は、出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウンを禁止している。
【００８２】
これにより、故障診断装置７８は、燃料カット運転状態から復帰した後のリアＯ２センサ３２の出力値がリーンとなっている状態での診断を行わないので、より正確な故障診断を行うことができる。また、故障診断装置７８は、触媒２８に溜め込まれた酸素による浄化作用を判定に含めないようにしており、判定精度を高めることができる。
【００８３】
また、診断手段１４４は、内燃機関２が燃料カット運転状態から復帰した後のカウントダウン禁止時間ＲＯ２ｉｎｈｔを、空気量、噴射量、エンジン負荷などによって設定している。
【００８４】
これにより、故障診断装置７８は、内燃機関２が燃料カット運転状態から復帰した後の診断可能なタイミングを的確に設定することができ、無駄な時間（例えば、診断可能なのに判定しないようにする無駄な待ち時間）を減らすことができる。
【００８５】
さらに、診断手段１４４は、内燃機関２の始動後に触媒２８が不活性状態である場合には、リアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウンを禁止している。
【００８６】
これにより、故障診断装置７８は、内燃機関２の始動時の触媒２８の浄化能力による影響を排除して、誤判定する機会を低減することができる。
【００８７】
さらにまた、診断手段１４４は、内燃機関２が燃料カット運転状態から復帰した後に、リアＯ２センサ３２の出力値が設定値よりも大きくなった場合には、リアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウンを開始している。
【００８８】
これにより、故障診断装置７８は、内燃機関２が燃料カット運転状態から復帰した後のリアＯ２センサ３２の出力値計測終了カウンタ１４６のカウントダウン開始を早めることができ、故障判定の機会を増すことができ、故障診断の精度を向上することができる。
【００８９】
なお、この発明は、上述実施例に限定されることなく、種々応用改変が可能である。
【００９０】
例えば、上述実施例においては、内燃機関２の理論空燃比運転状態の成立と内燃機関２の燃料カット運転状態の成立とをリアＯ２センサ３２の診断を行うための条件として設定したが、内燃機関２の加速運転状態の成立と内燃機関２の燃料カット運転状態の成立とをリアＯ２センサ３２の診断を行うための条件として設定することにより、内燃機関２のリッチ運転状態を伴わずにリアＯ２センサ３２の故障を診断することができ、排気ガスの成分値の悪化を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
この発明の下流側排気ガスセンサの故障診断装置は、内燃機関の理論空燃比運転状態の成立と内燃機関の燃料カット運転状態の成立とを下流側排気ガスセンサの診断を行うための条件として設定しており、内燃機関のリッチ運転状態の成立を設定していないことで、内燃機関のリッチ運転状態を伴わずに下流側排気センサの故障を診断することができ、排気ガスの成分値の悪化を防止するものであり、車両に搭載された各種の内燃機関の排気通路に設けた下流側排気ガスセンサの故障診断に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】実施例を示す故障診断装置の概略構成図である。
【図２】始動後開始条件判定のフローチャートである。
【図３】出力値計測終了カウンタのカウントダウン実施条件判定のフローチャートである。
【図４】出力値計測終了カウンタのカウントダウン実施条件判定の他のフローチャートである。
【図５】出力値計測終了カウンタのカウントダウン開始条件判定のフローチャートである。
【図６】リアＯ２センサの出力値の最大値と最小値との計測条件判定のフローチャートである。
【図７】リアＯ２センサの故障判定のフローチャートである。
【図８】始動後開始条件判定の設定値を示す図である。
【図９】触媒に溜め込まれた酸素によるリアＯ２センサのリーン期間を説明するタイムチャートである。
【図１０】出力値計測終了カウンタのカウントダウン禁止時間の設定値を示す図である。
【図１１】リアＯ２センサの出力値計測終了カウンタの動作を説明するタイムチャートである。
【図１２】内燃機関の概略構成図である。
【図１３】正常時のフロントＯ２センサとリアＯ２センサとの動きを示すタイムチャートである。
【図１４】燃料噴射量が不具合により減少したときのフロントＯ２センサとリアＯ２センサとの動きを示すタイムチャートである。
【図１５】燃料カット運転から復帰した後のリアＯ２センサの動きを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００９３】
２  内燃機関
４  吸気通路
６  排気通路
１２  スロットルバルブ
２８−１  第１暖機用三元触媒
２８−２  第２暖機用三元触媒
３０−１  第１フロントＯ２センサ
３０−２  第２フロントＯ２センサ
３２−１  第１リヤＯ２センサ
３２−２  第２リアＯ２センサ
３６−１  第１燃料噴射弁
３６−２  第２燃料噴射弁
７８  故障診断装置
８０  制御手段
８５  吸気温センサ
７４  吸入空気量センサ
８６  スロットル開度センサ
８８  吸気圧センサ
９０  水温センサ
９２  ノックセンサ
９４  カム角センサ
９６  クランク角センサ
９８  車速センサ
１００  燃料レベルセンサ
１０２  圧力センサ
１４０  燃料噴射量制御手段
１４２  燃料カット検出手段
１４４  診断手段
１４６  最大値最小値計測カウンタ
１４８  最大値最小値計測カウンタ
【図１】
2007032537.tif 000003
【図２】
2007032537.tif 000004
【図３】
2007032537.tif 000005
【図４】
2007032537.tif 000006
【図５】
2007032537.tif 000007
【図６】
2007032537.tif 000008
【図７】
2007032537.tif 000009
【図８】
2007032537.tif 000010
【図９】
2007032537.tif 000011
【図１０】
2007032537.tif 000012
【図１１】
2007032537.tif 000013
【図１２】
2007032537.tif 000014
【図１３】
2007032537.tif 000015
【図１４】
2007032537.tif 000016
【図１５】
2007032537.tif 000017