(57)【要約】【課題】この発明は、複数の排気ガスセンサを備える内燃機関において、排気ガスセンサの故障診断を確実に実施し、故障有無を正確に診断することのできる排気ガスセンサの故障診断装置を提供することを目的とする。【解決手段】内燃機関の排気通路に複数設置された同種の排気ガスセンサと、故障診断のための診断電圧を前記排気ガスセンサに一斉に印加する診断電圧印加共通回路と、何れかの排気ガスセンサについて故障検出条件が成立することを要件とする故障診断Ａ条件の成否を判定する手段と、前記故障診断Ａ条件が成立したときに、前記診断電圧印加共通回路に前記診断電圧を印加する手段と、前記故障検出条件が成立した排気ガスセンサを、条件成立センサとして特定する手段と、前記故障診断Ａ条件成立下で、前記診断電圧の印加結果に基づいて、前記条件成立センサにつき、故障診断を実施する手段と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に複数設置された同種の排気ガスセンサと、
故障診断のための診断電圧を前記排気ガスセンサに一斉に印加する診断電圧印加共通回路と、
何れかの排気ガスセンサについて故障検出条件が成立することを要件とする故障診断Ａ条件の成否を判定する故障診断Ａ条件判定手段と、
前記故障診断Ａ条件が成立したときに、前記診断電圧印加共通回路に前記診断電圧を印加するＡ条件診断電圧印加手段と、
前記故障検出条件が成立した排気ガスセンサを、条件成立センサとして特定するセンサ特定手段と、
前記故障診断Ａ条件成立下で、前記診断電圧の印加結果に基づいて、前記条件成立センサにつき、故障診断を実施する条件成立センサ故障診断手段と、
を備えることを特徴とする排気ガスセンサの故障診断装置。
【請求項２】
前記故障診断Ａ条件成立下で、前記センサ特定手段にて特定されなかった条件非成立センサにつき、故障診断を禁止する条件非成立センサ故障診断禁止手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の排気ガスセンサの故障診断装置。
【請求項３】
前記故障検出条件は、前記排気ガスセンサに異常が発生した場合に確実に異常を検出することができるための条件であり、
前記条件成立センサ故障診断手段は、
前記排気ガスセンサの正常を判定する正常診断実行手段と、異常を判定する異常診断実行手段と、を含み、
当該故障診断装置は、前記故障診断Ａ条件成立下で、前記診断電圧の印加結果に基づいて、前記センサ特定手段にて特定されなかった条件非成立センサにつき、異常を判定する条件非成立センサ異常診断実行手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の排気ガスセンサの故障診断装置。
【請求項４】
前記故障検出条件は、前記排気ガスセンサに異常が発生した場合に確実に異常を検出することができるための条件であり、
前記条件成立センサ故障診断手段は、
前記排気ガスセンサの正常を判定する正常診断実行手段と、異常を判定する異常診断実行手段と、を含み、
当該故障診断装置は、前記故障診断Ａ条件成立下で、前記診断電圧の印加結果に基づいて、前記センサ特定手段にて特定されなかった条件非成立センサにつき、異常を判定する条件非成立センサ異常診断実行手段と、
前記故障診断Ａ条件成立下で、前記診断電圧の印加結果に基づいて、前記センサ特定手段にて特定されなかった条件非成立センサにつき、前記正常診断実行手段に比して、厳しい基準で正常を判定する条件非成立センサ正常診断実行手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の排気ガスセンサの故障診断装置。
【請求項５】
すべての排気ガスセンサについて前記故障検出条件が成立することを要件とする故障診断Ｂ条件の成否を判定する故障診断Ｂ条件判定手段と、
前記故障診断Ｂ条件が成立したときに、前記診断電圧印加共通回路に前記診断電圧を印加するＢ条件診断電圧印加手段と、
前記故障診断Ｂ条件下で、前記診断電圧の印加結果に基づいて、前記すべての排気ガスセンサにつき、故障診断を実施する全センサ故障診断手段と、
すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施するために適した条件として、前記故障診断Ａ条件あるいは前記故障診断Ｂ条件の何れかを選択する故障診断実施条件選択手段と、
前記故障診断実施条件選択手段において前記故障診断Ａ条件が選択された場合には、前記故障診断Ａ条件判定手段、前記Ａ条件診断電圧印加手段、および前記条件成立センサ故障診断手段に基づく故障診断を実施し、前記故障診断実施条件選択手段において前記故障診断Ｂ条件が選択された場合には、前記故障診断Ｂ条件判定手段、前記Ｂ条件診断電圧印加手段、および前記全センサ故障診断手段に基づく故障診断を実施する、故障診断実施条件切り替え手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の排気ガスセンサの故障診断装置。
【請求項６】
前記故障診断実施条件選択手段は、
先回のトリップ期間において、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施することができたか否かを確認する故障診断実施履歴確認手段と、
先回のトリップ期間において選択された故障診断条件を取得する故障診断条件履歴取得手段と、を含み、
前記故障診断実施履歴確認手段により、すべての排気ガスセンサについて、故障診断実施が確認され、かつ前記故障診断条件履歴取得手段により、前記故障診断Ａ条件が取得された場合には、前記故障診断Ａ条件を選択することを特徴とする請求項５記載の排気ガスセンサの故障診断装置。
【請求項７】
前記故障診断実施条件選択手段は、
先回のトリップ期間において、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施することができたか否かを確認する故障診断実施履歴確認手段と、
先回のトリップ期間において選択された故障診断条件を取得する故障診断条件履歴取得手段と、を含み、
前記故障診断実施履歴確認手段により、すべての排気ガスセンサについて、故障診断実施が確認され、かつ前記故障診断条件履歴取得手段により、前記故障診断Ｂ条件が取得された場合には、前記故障診断Ｂ条件を選択することを特徴とする請求項５または６記載の排気ガスセンサの故障診断装置。
【請求項８】
前記故障診断実施条件選択手段は、
初期設定として前記故障診断Ｂ条件を選択することを特徴とする請求項６または７記載の排気ガスセンサの故障診断装置。
【請求項９】
前記故障診断実施条件選択手段は、
先回のトリップ期間において、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施することができたか否かを確認する故障診断実施履歴確認手段と、
先回のトリップ期間において選択された故障診断条件を取得する故障診断条件履歴取得手段と、を含み、
前記故障診断実施履歴確認手段により、すべての排気ガスセンサについて、故障診断実施が確認されなかった場合には、前記故障診断条件履歴取得手段により取得された故障診断条件と異なる故障診断条件を選択することを特徴とする請求項５乃至７記載の排気ガスセンサの故障診断装置。
【請求項１０】
前記故障診断実施条件選択手段は、
先回のトリップ期間において、前記故障診断Ａ条件が選択された場合に、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施することができた推定回数を、Ａ条件診断実施可能頻度として取得するＡ条件診断実施可能頻度取得手段と、
先回のトリップ期間において、前記故障診断Ｂ条件が選択された場合に、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施することができた推定回数を、Ｂ条件診断実施可能頻度として取得するＢ条件診断実施可能頻度取得手段と、
前記Ａ条件診断実施可能頻度と前記Ｂ条件診断実施可能頻度とを比較し、実施可能頻度の高い故障診断条件を選択する診断実施可能頻度比較手段と、
を備えることを特徴とする請求項５記載の排気ガスセンサの故障診断装置。
【請求項１１】
前記故障診断Ａ条件は、前記排気ガスセンサの故障診断が非実施中であることを更に要件とし、
前記故障診断実施条件選択手段は、
先回のトリップ期間において、前記故障診断Ａ条件が選択された場合に、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施するまでの時間をＡ条件診断時間として取得するＡ条件診断時間取得手段と、
先回のトリップ期間において、前記故障診断Ｂ条件が選択された場合に、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施するまでの時間をＢ条件診断時間として取得するＢ条件診断時間取得手段と、
前記Ａ条件診断時間と前記Ｂ条件診断時間とを比較し、故障診断を実施するまでの時間の短い故障診断条件を選択する診断時間比較手段と、
を備えることを特徴とする請求項５記載の排気ガス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、排気ガスセンサの故障診断装置に関し、特に、排気ガスセンサの割れを検出する装置として好適な排気ガスセンサの故障診断装置に関する。
【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酸素センサの異常を検出するためのシステムが知られている。酸素センサは、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」とする）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。つまり、センサ素子が正常であれば、大気中の酸素濃度に対応する電流（以下、「正常電流」とする）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、正常電流に比して小さなものとなる。
【０００４】
このように、排気側電極と大気側電極との間に電圧を印加することで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】特開平５−２０９８６０号公報
【特許文献３】特開２００４−１７０３０９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、同種の排気ガスセンサを複数備える内燃機関においては、１つの逆電圧印加回路を複数の排気ガスセンサにて共有するシステムが知られている。かかるシステムによれば、すべての排気ガスセンサに逆電圧が印加されることとなる。ここで、排気ガスセンサの故障診断を精度良く行うためには、センサ素子の活性温度等の検出条件が成立している必要がある。このため、すべての排気ガスセンサの検出条件が成立した場合に逆電圧を印加することとしないと、内燃機関の備える複数の排気ガスセンサの故障診断を一度に実施できないこととなる。したがって、故障診断の機会が減少する問題が生じ、排気ガスセンサの故障を早期に検出することが困難となる。
【０００７】
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、複数の排気ガスセンサを備える内燃機関において、排気ガスセンサの故障診断を確実に実施し、故障有無を正確に診断することのできる排気ガスセンサの故障診断装置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】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、排気ガスセンサの故障診断装置であって、
内燃機関の排気通路に複数設置された同種の排気ガスセンサと、
故障診断のための診断電圧を前記排気ガスセンサに一斉に印加する診断電圧印加共通回路と、
何れかの排気ガスセンサについて故障検出条件が成立することを要件とする故障診断Ａ条件の成否を判定する故障診断Ａ条件判定手段と、
前記故障診断Ａ条件が成立したときに、前記診断電圧印加共通回路に前記診断電圧を印加するＡ条件診断電圧印加手段と、
前記故障検出条件が成立した排気ガスセンサを、条件成立センサとして特定するセンサ特定手段と、
前記故障診断Ａ条件成立下で、前記診断電圧の印加結果に基づいて、前記条件成立センサにつき、故障診断を実施する条件成立センサ故障診断手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記故障診断Ａ条件成立下で、前記センサ特定手段にて特定されなかった条件非成立センサにつき、故障診断を禁止する条件非成立センサ故障診断禁止手段を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１の発明において、
前記故障検出条件は、前記排気ガスセンサに異常が発生した場合に確実に異常を検出することができるための条件であり、
前記条件成立センサ故障診断手段は、
前記排気ガスセンサの正常を判定する正常診断実行手段と、異常を判定する異常診断実行手段と、を含み、
当該故障診断装置は、前記故障診断Ａ条件成立下で、前記診断電圧の印加結果に基づいて、前記センサ特定手段にて特定されなかった条件非成立センサにつき、異常を判定する条件非成立センサ異常診断実行手段を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１の発明において、
前記故障検出条件は、前記排気ガスセンサに異常が発生した場合に確実に異常を検出することができるための条件であり、
前記条件成立センサ故障診断手段は、
前記排気ガスセンサの正常を判定する正常診断実行手段と、異常を判定する異常診断実行手段と、を含み、
当該故障診断装置は、前記故障診断Ａ条件成立下で、前記診断電圧の印加結果に基づいて、前記センサ特定手段にて特定されなかった条件非成立センサにつき、異常を判定する条件非成立センサ異常診断実行手段と、
前記故障診断Ａ条件成立下で、前記診断電圧の印加結果に基づいて、前記センサ特定手段にて特定されなかった条件非成立センサにつき、前記正常診断実行手段に比して、厳しい基準で正常を判定する条件非成立センサ正常診断実行手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第１の発明において、
すべての排気ガスセンサについて前記故障検出条件が成立することを要件とする故障診断Ｂ条件の成否を判定する故障診断Ｂ条件判定手段と、
前記故障診断Ｂ条件が成立したときに、前記診断電圧印加共通回路に前記診断電圧を印加するＢ条件診断電圧印加手段と、
前記故障診断Ｂ条件下で、前記診断電圧の印加結果に基づいて、前記すべての排気ガスセンサにつき、故障診断を実施する全センサ故障診断手段と、
すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施するために適した条件として、前記故障診断Ａ条件あるいは前記故障診断Ｂ条件の何れかを選択する故障診断実施条件選択手段と、
前記故障診断実施条件選択手段において前記故障診断Ａ条件が選択された場合には、前記故障診断Ａ条件判定手段、前記Ａ条件診断電圧印加手段、および前記条件成立センサ故障診断手段に基づく故障診断を実施し、前記故障診断実施条件選択手段において前記故障診断Ｂ条件が選択された場合には、前記故障診断Ｂ条件判定手段、前記Ｂ条件診断電圧印加手段、および前記全センサ故障診断手段に基づく故障診断を実施する、故障診断実施条件切り替え手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第５の発明において、
前記故障診断実施条件選択手段は、
先回のトリップ期間において、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施することができたか否かを確認する故障診断実施履歴確認手段と、
先回のトリップ期間において選択された故障診断条件を取得する故障診断条件履歴取得手段と、を含み、
前記故障診断実施履歴確認手段により、すべての排気ガスセンサについて、故障診断実施が確認され、かつ前記故障診断条件履歴取得手段により、前記故障診断Ａ条件が取得された場合には、前記故障診断Ａ条件を選択することを特徴とする。
【００１４】
また、第７の発明は、第５または６の発明において、
前記故障診断実施条件選択手段は、
先回のトリップ期間において、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施することができたか否かを確認する故障診断実施履歴確認手段と、
先回のトリップ期間において選択された故障診断条件を取得する故障診断条件履歴取得手段と、を含み、
前記故障診断実施履歴確認手段により、すべての排気ガスセンサについて、故障診断実施が確認され、かつ前記故障診断条件履歴取得手段により、前記故障診断Ｂ条件が取得された場合には、前記故障診断Ｂ条件を選択することを特徴とする。
【００１５】
また、第８の発明は、第６または７の発明において、
前記故障診断実施条件選択手段は、
初期設定として前記故障診断Ｂ条件を選択することを特徴とする。
【００１６】
また、第９の発明は、第５乃至７の発明において、
前記故障診断実施条件選択手段は、
先回のトリップ期間において、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施することができたか否かを確認する故障診断実施履歴確認手段と、
先回のトリップ期間において選択された故障診断条件を取得する故障診断条件履歴取得手段と、を含み、
前記故障診断実施履歴確認手段により、すべての排気ガスセンサについて、故障診断実施が確認されなかった場合には、前記故障診断条件履歴取得手段により取得された故障診断条件と異なる故障診断条件を選択することを特徴とする。
【００１７】
また、第１０の発明は、第５発明において、
前記故障診断実施条件選択手段は、
先回のトリップ期間において、前記故障診断Ａ条件が選択された場合に、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施することができた推定回数を、Ａ条件診断実施可能頻度として取得するＡ条件診断実施可能頻度取得手段と、
先回のトリップ期間において、前記故障診断Ｂ条件が選択された場合に、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施することができた推定回数を、Ｂ条件診断実施可能頻度として取得するＢ条件診断実施可能頻度取得手段と、
前記Ａ条件診断実施可能頻度と前記Ｂ条件診断実施可能頻度とを比較し、実施可能頻度の高い故障診断条件を選択する診断実施可能頻度比較手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、第１１の発明は、第５発明において、
前記故障診断Ａ条件は、前記排気ガスセンサの故障診断が非実施中であることを更に要件とし、
前記故障診断実施条件選択手段は、
先回のトリップ期間において、前記故障診断Ａ条件が選択された場合に、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施するまでの時間をＡ条件診断時間として取得するＡ条件診断時間取得手段と、
先回のトリップ期間において、前記故障診断Ｂ条件が選択された場合に、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施するまでの時間をＢ条件診断時間として取得するＢ条件診断時間取得手段と、
前記Ａ条件診断時間と前記Ｂ条件診断時間とを比較し、故障診断を実施するまでの時間の短い故障診断条件を選択する診断時間比較手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によれば、故障診断のための診断電圧の印加結果に基づいて、故障検出条件が成立した排気ガスセンサの故障診断を行うことができる。診断電圧は、何れかの排気ガスセンサの故障検出条件が成立した場合に、診断電圧印加共通回路によって、すべての排気ガスセンサに一斉に印加される。このため、本発明によれば、故障検出条件の成立した条件成立センサの故障診断を実行することにより、常に精度良く条件成立センサの故障を判断することができる。また、すべての排気ガスセンサの故障検出条件成立を待つことなく、故障検出条件の成立したセンサから早期に故障診断を実施することができる。
【００２０】
第２の発明によれば、故障検出条件の成立しない条件非成立センサの故障診断を禁止することができる。このため、本発明によれば、故障検出精度の低い条件非成立センサの故障診断を制限し、精度良く故障診断を行うことができる条件成立センサの故障診断のみを行うことができる。
【００２１】
第３の発明によれば、故障検出条件が成立した排気ガスセンサについては、センサに異常が発生していれば、故障診断において確実に異常が検出される。このため、本発明によれば、条件成立センサの故障診断については、異常診断だけでなく正常診断についても、精度良く診断を行うことができる。一方、故障検出条件が成立しない排気ガスセンサについては、センサに異常が発生しても故障診断において異常が検出されない場合もありうる。このため、異常診断は精度良く行うことができるが、正常診断は積極的に行うことができない。したがって、本発明によれば、条件非成立センサの故障診断については、異常診断のみを行うことで、高精度な診断を担保することができる。
【００２２】
第４の発明によれば、故障検出条件が成立した排気ガスセンサについては、センサに異常が発生していれば、故障診断において確実に異常が検出される。このため、本発明によれば、条件成立センサの故障診断については、異常診断だけでなく正常診断についても、精度良く診断を行うことができる。一方、故障検出条件が成立しない排気ガスセンサについては、センサに異常が発生しても、故障診断において異常が検出されない場合もありうる。このため、異常診断は精度良く行うことができるが、正常診断は積極的に行うことができない。したがって、本発明によれば、条件非成立センサの故障診断については、異常診断、および判定値を厳しく設定した正常診断を行う。これにより、微妙な正常判定を避け、明らかな正常判定のみを行うことができ、高精度な診断を担保することができる。
【００２３】
第５の発明によれば、何れかの排気ガスセンサの故障検出条件が成立した場合に故障診断を実施する故障診断Ａ条件と、すべての排気ガスセンサの故障検出条件が成立した場合に故障診断を実施する故障診断Ｂ条件とから、すべての排気ガスセンサについて故障診断を実施するために適した条件を選択することができる。このため、本発明によれば、選択された条件に従い、すべての排気ガスセンサの故障診断を確実に実施することができる。
【００２４】
第６の発明によれば、すべての排気ガスセンサの故障診断を実施するために適した条件を選択するために、先回トリップ期間の故障診断履歴として、すべての排気ガスセンサの故障診断を実施することができたか否か、および選択された故障診断条件を取得することができる。そして、先回トリップ期間において、すべての排気ガスセンサの故障診断を実施することができ、かつ故障診断Ａ条件であった場合には、本トリップ期間の故障診断条件として故障診断Ａ条件を選択し故障診断を実施する。このため、本発明によれば、先回のトリップ期間において、すべての排気ガスセンサの故障診断を問題なく実施することができた条件と同じ条件を選択することで、本トリップ期間においても、すべての排気ガスセンサの故障診断を確実に実施する可能性を高めることができる。
【００２５】
第７の発明によれば、先回トリップ期間において、すべての排気ガスセンサの故障診断を実施することができ、かつ故障診断Ｂ条件であった場合には、本トリップ期間の故障診断条件として故障診断Ｂ条件を選択し故障診断を実施する。このため、本発明によれば、先回のトリップ期間において、すべての排気ガスセンサの故障診断を問題なく実施することができた条件と同じ条件を選択することで、本トリップ期間においても、すべての排気ガスセンサの故障診断を確実に実施する可能性を高めることができる。
【００２６】
第８の発明によれば、故障診断条件の初期設定を故障診断Ｂ条件に設定する。このため、かかる故障診断Ｂ条件に基づいて、すべての排気ガスセンサの故障診断を実施することができた場合には、次トリップ期間において、再度故障診断Ｂ条件が選択される。ここで、故障診断Ｂ条件に基づく故障診断は、一度の診断電圧印加に基づいて、すべての排気ガスセンサの故障診断を実施することができる。このため、本発明によれば、故障診断Ｂ条件が初期設定されることで、故障診断Ｂ条件に基づく故障診断の実施を継続することができ、診断電圧の印加を過剰に行うことなく故障診断を実施することができる。
【００２７】
第９の発明によれば、先回トリップ期間において、すべての排気ガスセンサの故障診断を実施することができなかった場合には、本トリップ期間の故障診断条件として、先回トリップ期間に選択された故障診断条件と異なる条件を選択し故障診断を実施する。このため、本発明によれば、先回のトリップ期間において、すべての排気ガスセンサの故障診断を問題なく実施することができなかった条件と異なる条件を選択することで、本トリップ期間においては、すべての排気ガスセンサの故障診断を確実に実施する可能性を高めることができる。
【００２８】
第１０の発明によれば、すべての排気ガスセンサの故障診断を実施するために適した条件を選択するために、先回トリップ期間の故障診断履歴として、故障診断Ａ条件および故障診断Ｂ条件に基づいて、すべての排気ガスセンサの故障診断を実施することができた推定回数を、各条件に基づく実施可能頻度として取得し比較することができる。このため、本発明によれば、先回のトリップ期間において、すべての排気ガスセンサの故障診断を問題なく実施することができた推定回数の多い条件を選択することで、本トリップ期間において、すべての排気ガスセンサの故障診断を確実に実施する可能性を高めることができる。
【００２９】
第１１の発明によれば、すべての排気ガスセンサの故障診断を実施するために適した条件を選択するために、先回トリップ期間の故障診断履歴として、故障診断Ａ条件および故障診断Ｂ条件に基づいて、すべての排気ガスセンサの故障診断を実施するまでの時間を、それぞれ取得し比較することができる。このため、本発明によれば、先回のトリップ期間において、すべての排気ガスセンサの故障診断を問題なく実施するまでの時間の短い条件を選択することで、本トリップ期間において、すべての排気ガスセンサの故障診断を確実に実施する可能性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。
【００３１】
実施の形態１．
［ハードウェア構成］
図１は、本発明の実施の形態１において用いられるハードウェアの構成を説明するための図である。図１に示すとおり、本内燃機関はＶ型エンジン１０を備える。エンジン１０の各バンクには、排気管１２および１４が独立して設けられている。そして、排気管１２および１４には、空燃比センサ１および２が設置されている。
【００３２】
本実施の形態は、ECU(Electronic Control Unit)２０を備えている。そして、上述した空燃比センサ１および２は、ECU２０に接続されている。ECU２０は、各空燃比センサから供給される信号に基づいて、空燃比A/Fのフィードバック制御をおこなう。このため、バンク毎に独立した条件（目標空燃比A/F等）に基づいて、バンク毎に詳細な空燃比制御を行うことができる。また、ECU２０は、各空燃比センサから供給される信号に基づいて、後述する空燃比センサの故障診断をおこなう。
【００３３】
［空燃比センサの構成］
次に、図２を参照して、本実施の形態において用いられる空燃比センサ１および２の構成について詳細に説明する。ここで、空燃比センサ１および２は同様の構成を有するため、ここでは空燃比センサ１についてのみ説明する。図２は、空燃比センサ１の、センサ素子部分の断面図を示す。空燃比センサ１は、図２に示す断面構造を有するセンサ素子と、そのセンサ素子を保護するためのカバーとを備えている。空燃比センサ１は、そのカバーに覆われたセンサ素子が排気ガスに晒されるように、内燃機関の排気通路に組み付けられる。
【００３４】
空燃比センサ１のカバーには、排気通路の内部を流通するガスがセンサ素子に到達するように、複数の通気孔が設けられている。このため、図２に示す空燃比センサ１（センサ素子）は、周囲が排気ガスに晒された状態に置かれることになる。
【００３５】
空燃比センサ１は、ヒータ層２２を有している。ヒータ層２２の内部には、センサ素子を活性温度に加熱するためのヒータ２４が埋め込まれている。図２において、ヒータ層２２の上には大気層形成部材２６が配置されている。大気層形成部材２６は、アルミナなどのセラミックスで構成されている。
【００３６】
大気層形成部材２６の上部には、ジルコニア等で構成された電解質層３０が配置されている。大気層形成部材２６の中央上部には、大気層２８を形成するための窪みが設けられている。大気層２８は、大気層形成部材２６および電解質層３０により排気通路の内部空間から隔絶されており、かつ、図示しない大気孔により大気に開放されている。
【００３７】
電解質層３０の下面には、大気層２８に晒されるように大気側電極３２が配置されている。一方、電解質層３０の上面には排気側電極３４が配置されている。排気側電極３４は、拡散抵抗層３６により覆われている。拡散抵抗層３６は、多孔質性の物質であり、排気通路を流れるガスが、排気側電極３４に到達する速度を適度に規制する働きを有している。
【００３８】
空燃比センサ１には、図２中に符号(i)を付して示すような正電圧と、符号(ii)を付して示すような逆電圧とが選択的に印加される。正電圧は、具体的には、大気側電極３２が排気側電極３４に比して高電位となるように印加される。この場合、大気側電極３２と排気側電極３４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。
【００３９】
逆電圧は、具体的には、排気側電極３４が大気側電極３２に比して高電位となるように印加される。この場合、大気側電極３２の表面に接している酸素がイオン化されて排気側電極３４に向けてポンピングされる。その結果、排気側電極３４と大気側電極３２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、つまり、逆電流が流通する。尚、ここでは、大気側電極３２から排気側電極３４に向かう電流の向きを正の方向とし、その逆方向を負の方向とする。
【００４０】
［空燃比センサの駆動回路］
図３は、２つの空燃比センサを駆動するためのECU２０の構成を説明するための回路図である。図３に示す回路は、空燃比センサ１の大気側電極３２に接続される正極端子４２aと、排気側電極３４に接続される負極端子４４a、および空燃比センサ２の大気側電極３２bに接続される正極端子４２bと、排気側電極３４bに接続される負極端子４４bを備えている。
【００４１】
正極端子４２aおよび４２bの電位は、オペアンプ４６aおよび４６bによるフィードバックにより、常に正側基準電圧（3.3V）に制御されている。また、負極端子４４aおよび４４bには、オペアンプ４８aおよび４８bを用いたフィードバック回路が接続されている。また、図３の鎖線部に示すとおり、センサ１の負極端子４４aおよびセンサ２の負極端子４４bは、共にトランジスタ５０を用いた共通のスイッチ回路に接続されている。つまり、両センサはかかるスイッチ回路を共有する。このため、ポート３の状態に応じて、トランジスタ５０のON状態とOFF状態を切り換えると、センサ１および２の電位の印加状態を一斉に変化させることが可能である。
【００４２】
負極端子４４aおよび４４bの電位は、トランジスタ５０がOFF状態の場合は、オペアンプ４８aおよび４８bの機能により負側基準電圧（2.9V）に制御される。一方、トランジスタ５０がONとなると、オペアンプ４８aおよび４８bに対する入力電位が高まり、負極端子４４aおよび４４bの電位が、正側基準電圧より高い逆電圧電位（3.7V程度）に上昇する。ECU２０は、以上の通り構成されているため、ポート３をOFF状態とすることで、空燃比センサ１および２に対して同様に0.4V程度の正電圧を印加することができる。また、ポート３をON状態とすることで、空燃比センサ１および２に対して0.4V程度の逆電圧を印加することができる。
【００４３】
ECU２０は、更に、ＡＤ１ポートおよびＡＤ２ポートを有している。ＡＤ１ポートとＡＤ２ポートの間には、空燃比センサ１を流れるセンサ電流に応じた電位差が表れる。このため、ECU２０は、ＡＤ１ポートの電位とＡＤ２ポートの電位を取り込むことにより、センサ電流を検知することができる。また、空燃比センサ２についても同様に、ＡＤ３ポートの電位とＡＤ４ポートの電位を取り込むことにより、センサ電流を検知することができる。
【００４４】
［センサ割れの判定原理］
図３に示すECU２０によれば、各空燃比センサに対して0.4V程度の正電圧を印加しつつ、それぞれのセンサ電流を検知することができる。この場合、かかるセンサ電流に基づいて、それぞれ排気空燃比を検知することが可能である。また、ECU２０によれば、両センサに対して0.4V程度の逆電圧を印加しつつ、それぞれのセンサ電流（逆電流）を検知することができる。この場合、かかる逆電流は、大気層２８内部の酸素濃度と相関を有する値となる。
【００４５】
図２に示すとおり、大気層２８の内部は、空燃比センサが正常である場合には、排気通路の内部空間から隔絶された状態に維持される。しかしながら、空燃比センサ１には、大気層２８に通じる割れなどが生ずることがある。図２は、ヒータ層２２と大気層形成部材２６に割れが生じ、割れ部２２ａおよび２６ａから排気ガスが大気層２８に流入している状態を示している。
【００４６】
空燃比センサ１に上記の割れが生じていると、排気通路内を流通するガスが、割れを伝って大気層２８内部に進入する事態が生ずる。この場合、大気層２８内部の酸素濃度は、排気ガスが混入することにより、上記の割れが存在しない場合に比して低下する。
【００４７】
空燃比センサ１を流れる逆電流は、上述した通り、大気層２８内部の酸素濃度に応じた値となる。このため、大気層２８に割れが存在する場合は、その逆電流が、正常時に比して小さな値となる。従って、ECU２０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１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１に割れが生じているか否かを判定することができる。
【００４８】
ここで、センサ周辺の排気ガスの圧力が大気層２８の圧力より高いと、排気ガスが割れを伝って大気層２８内部に確実に侵入する。このため、センサの割れを確実に検出するためには、排気管内の排気ガスが大気層２８に侵入し得る環境であることが、センサの故障検出を行う条件とされる。また、排気管内部の排気ガス環境は、内燃機関の運転状態、排気管内部を流れる排気ガスのガス当たり、あるいは脈動等の影響により、バンク毎に異なることがある。したがって、上述した検出条件の成立有無に関しては、バンク毎に判断する必要がある。
【００４９】
上述したとおり、各バンクの排気管内部を流通する排気ガス環境は、運転状態、すなわち吸入空気量Ga、機関回転数NE等と相関を有する。したがって、上述した検出条件は、バンク毎にGa、NE等に基づいて判断することができる。
【００５０】
次に、図４を参照して、具体的な故障判定手法について説明する。図４は、本実施形態の装置が空燃比センサ１の故障を検出するために実行する処理の内容を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図４（Ａ）は、空燃比センサ１に対する印加電圧の変化を示す波形を示す。図４（Ｂ）は、空燃比センサ１を流れるセンサ電流の波形である。
【００５１】
図４（Ａ）は、時刻t１〜t２の間だけ、空燃比センサ１に逆電圧が印加され、それ以外の期間は空燃比センサ１に正電圧が印加されている状態を示している。時刻t１以前において、正電圧が印加されている間は、センサ割れの有無に関係なく、排気側電極３４から大気側電極３２に至る経路中にポンピング過程にある酸素イオンが存在していると共に、大気側電極３２の表面付近に酸素が存在している。この状態で印加電圧が逆電圧とされると、大気側電極３２と排気側電極３４との間には、空燃比センサのインピーダンスに応じた逆電流が流れる。この逆電圧印加直後（時刻t１）に生ずるセンサ電流を第１逆電流i１とする。
【００５２】
センサ割れが生じていない場合には、大気層２８の内部に十分な酸素が存在している。このため、この場合は、図４（Ｂ）中に破線で示すように、時刻t１からt２にかけて、逆電流の絶対値はさほど減少しない。一方、センサ割れが生じている場合は、前述した検出条件の成立を条件として、時刻t1の時点で大気層２８に排気ガスが侵入している。この場合、酸素のポンピングが進むに連れて酸素濃度が更に低下するため、図４（Ｂ）中に実線で示すように、逆電流の絶対値は、時刻t１の後、明らかな減少を示す。その結果、時刻t２における逆電流は、正常時には、インピーダンスに対応した大きな値となり、他方、割れ発生時には、正常時に比して絶対値の小さな値となる。この正電圧への反転直前（時刻t２）に生ずるセンサ電流を第２逆電流i２とする。
【００５３】
ECU２０は、第２逆電流i２の絶対値に比して、第１逆電流i１の絶対値が有意に大きいか否かを判断することにより、空燃比センサ１の故障診断を行うことができる。判断手法としては、例えば、センサ電流比の絶対値｜i１／i２｜が判定値より大きいか否かにより判断する手法が一般的に知られている。この手法においては、センサ電流比｜i１／i２｜が判定値よりも小さいと判断された場合は、空燃比センサ１が正常であると判断する。一方、センサ電流比｜i１／i２｜が判定値よりも大きいと判断された場合は、空燃比センサ１に、大気層２８に通じる割れが生じていると判断する。
【００５４】
上記の処理によれば、空燃比センサに逆電圧を印加することにより、第１逆電流と第２逆電流を取得することができる。このため、本実施形態の装置によれば、逆電流印加時のセンサ電流の変化に基づいて、大気層２８に通じる割れが生じているかを正確に判定することが可能である。
【００５５】
[実施の形態１における具体的処理]
図５は、上記故障診断を実現するために、ECU２０が実行するルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンによれば、先ず、空燃比センサ１、またはセンサ２の故障検出条件が成立しているか否かが判断される（ステップ１００）。ここでは、先ず、電解質層２０が活性状態に達しているか否かがセンサ毎に判断される。具体的には、電解質層２０のインピーダンスRiが電解質層（センサ素子）の活性状態を判定するための所定値R以下であるか否かを判別する。
【００５６】
また、上述したとおり、排気ガスが大気層２８に侵入し得る環境であることが、センサの故障検出を行う前提条件とされる。したがって、ここでは、具体的には、センサ毎（バンク毎）に、上記条件成立有無が判断される。ECU２０は検出条件パラメータであるGa、NE等と上記検出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、そのマップに従って、センサ毎の条件成立有無が特定される。
【００５７】
上記ステップ１００において、どちらか一方の空燃比センサの検出条件が成立した場合には、次に、逆電圧を印加するための処理、具体的には図３に示す回路において、ポート３にON信号を供給する処理が実行される（ステップ１０２）。図３の回路に示すとおり、本実施の形態のシステムによれば、２つの空燃比センサにて１つの逆電圧印加回路を共有する。このため、センサ１およびセンサ２に等しく逆電圧が印加される。一方、いずれの空燃比センサにおいても上記検出条件が不成立である場合には、本ルーチンは終了し、いずれかのセンサの検出条件が成立するまで本ルーチンが繰り返し実行される。
【００５８】
次に、上記ステップの処理により検出条件の成立が認められたセンサが特定される（ステップ１０４）。センサ１の検出条件成立が特定された場合には、次のステップに移行し、正常／異常診断判定がセンサ１のみに実行される（ステップ１０６）。一方、センサ２の検出条件成立が特定された場合には、正常／異常診断判定がセンサ２のみに実行される（ステップ１０８）。
【００５９】
故障診断判定は、具体的には、上述したとおり、逆電圧印加直後（時刻t１）に生ずるセンサ電流（逆電流）i１と、正電圧への反転直前（時刻t２）に生ずるセンサ電流（逆電流）i２とを取得する。そして、ECU２０は、第２逆電流i２の絶対値に比して、第１逆電流i１の絶対値が有意に大きいか否かを判断することにより、空燃比センサの故障診断を行う。つまり、センサ電流比｜i１／i２｜が判定値よりも小さいと判断された場合は、空燃比センサが正常である旨の正常診断判定を行い、一方、センサ電流比｜i１／i２｜が判定値よりも大きいと判断された場合は、空燃比センサが異常である旨の異常診断判定を行う。故障診断判定が終了すると、本ルーチンは終了する。
【００６０】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、センサの検出条件の成立したセンサのみ、故障診断判定を行い、上記検出条件が不成立のセンサの故障診断判定を制限することができる。これにより、故障診断精度が低い場合の診断を制限し、高精度の故障診断判定を実現することができる。また、複数のセンサを有していても、いずれかのセンサの検出条件が成立した時点で逆電圧を印加し、故障診断を行うことができる。このため、両センサの検出条件が同時に成立するタイミングを待たずに、検出条件の成立したセンサから、先行して故障診断を行うことができる。
【００６１】
ところで、上述した実施の形態１においては、逆電圧印加時に生じる逆電流のセンサ電流比｜i１／i２｜と判定値との比較に基づいて、センサの正常および異常を判断することとしているが、故障判定手法はこれに限定されない。すなわち、逆電圧印加時に生じる逆電流の変動に基づいて故障診断を行うのであれば、他の公知の手法により、判定を行うこととしてもよい。この点は、以下に説明する他の実施形態においても同様である。
【００６２】
また、上述した実施の形態１においては、内燃機関に２つの空燃比センサを備えるシステムについて故障診断を行うこととしているが、内燃機関の備える空燃比センサの数量はこれに限定されない。すなわち、空燃比センサを３個以上備える内燃機関において、本実施の形態を実行することとしてもよい。この点は、以下に説明する他の実施形態においても同様である。
【００６３】
また、上述した実施の形態１においては、Ｖ型エンジンの各バンクに空燃比センサを備えるシステムについてセンサの故障診断を行うこととしているが、システムを構成する内燃機関はこれに限定されない。すなわち、複数の空燃比センサを備える内燃機関であれば、各気筒にセンサを備える直列エンジンでもよい。この点は、以下に説明する他の実施形態においても同様である。
【００６４】
尚、上述した実施の形態１においては、空燃比センサ１あるいは２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、ECU２０が、上記ステップ１００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Ａ条件判定手段」が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「Ａ条件診断電圧印加手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「センサ特定手段」が、上記ステップ１０６あるいは１０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「条件成立センサ故障診断手段」が、それぞれ実現されている。
【００６５】
また、上述した実施の形態１においては、上記ステップ１０６あるいは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「条件非成立センサ故障診断禁止手段」が、実現されている。
【００６６】
実施の形態２．
［実施の形態２の構成］
次に、図６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と同様のハードウェア構成を用いて、ECU２０に後述する図６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。
【００６７】
上述した実施の形態１では、故障検出条件の成立したセンサのみ、故障診断判定を行い、故障検出条件が不成立のセンサについては、故障診断を制限することとし、故障診断の信頼性向上を図ることとしている。これに対して、前記故障検出条件が成立していなくとも、センサの異常判断のみは、確実に診断することが可能である。つまり、電解質層２０、あるいは大気層形成部材１６等に割れが生じ、大気層１８に排気ガスが流入することができる状況において、前記故障検出条件が成立していない場合においては、大気層１８に排気ガスが流入しない可能性もあるが、仮に流入すれば確実に異常を特定可能である。このため、前記故障検出条件が成立していないセンサにおいても、異常判定のみ行うこととすれば、早期に異常を検出することが可能となる。
【００６８】
[実施の形態２における具体的処理]
図６は、上記故障診断を実現するために、ECU２０が実行するルーチンのフローチャートである。図６に示すルーチンによれば、先ず、センサ１またはセンサ２の故障検出条件が成立しているか否かが判断される（ステップ２００）。上記ステップ２００において、どちらか一方の空燃比センサの検出条件が成立した場合には、次に、逆電圧を印加するための処理が実行される（ステップ２０２）。ここでは、具体的には、図５に示すステップ１００および１０２と同様の処理が実行される。一方、いずれの空燃比センサにおいても上記検出条件が不成立である場合には、本ルーチンは終了し、いずれかのセンサの検出条件が成立するまで本ルーチンが繰り返し実行される。
【００６９】
次に、上記ステップ２００において、検出条件が成立したセンサが特定される（ステップ２０４）。センサ１の検出条件成立が特定された場合には、次のステップに移行し、センサ１の正常／異常診断判定、およびセンサ２の異常診断判定が実行される（ステップ２０６）。ここで、センサ１の正常／異常診断判定は、具体的には、図４に示すステップ１０６と同様の処理が実行される。一方、センサ２は、異常判定のみが実行される。ここでは、具体的には、センサ電流比｜i１／i２｜が判定値よりも大きいと判断された場合は、センサ２の異常判定の処理が実行されるが、センサ電流比｜i１／i２｜が判定値よりも小さいと判断された場合は、センサ２の正常判定の処理は実行されない。
【００７０】
これに対し、上記ステップ２０４において、センサ２の検出条件成立が特定された場合には、センサ２の正常／異常診断判定、およびセンサ１の異常診断判定が実行される（ステップ２０８）。故障診断判定が終了すると、本ルーチンは終了する。
【００７１】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、センサの検出条件の成立したセンサのみ、正常および異常の故障診断判定を行い、センサの検出条件が不成立のセンサは異常の故障診断判定のみを実行する。これにより、故障診断精度が低い場合、つまり、検出条件不成立のセンサの正常判定の診断を制限し、高精度の故障診断判定を実現することができる。また、複数のセンサを有していても、いずれかのセンサの検出条件が成立した時点で逆電圧を印加し、故障診断を行うことができる。このため、両センサの検出条件が同時に成立するタイミングを待たずに、検出条件の成立したセンサの正常／異常診断、さらには検出条件不成立のセンサの異常診断を先行して行うことができる。
【００７２】
尚、上述した実施の形態２においては、空燃比センサ１あるいは２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、ECU２０が、上記ステップ２００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Ａ条件判定手段」が、上記ステップ２０２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「Ａ条件診断電圧印加手段」が、上記ステップ２０４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「センサ特定手段」が、上記ステップ２０６あるいは２０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「条件成立センサ故障診断手段」が、それぞれ実現されている。
【００７３】
また、上述した実施の形態２においては、上記ステップ２０６あるいは２０８の処理において、条件非成立センサの異常診断を実施することにより、前記第３の発明における「条件非成立センサ異常診断実行手段」が、条件成立センサの正常診断を実施することにより、前記第３の発明における「正常診断実行手段」が、条件成立センサの異常診断を実施することにより、前記第３の発明における「異常診断実行手段」が、それぞれ実現されている。
【００７４】
実施の形態３．
［実施の形態３の構成］
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態３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と同様のハードウェア構成を用いて、ECU２０に後述する図７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。
【００７５】
上述した実施の形態２では、故障検出条件が不成立のセンサについては、異常の故障診断のみを行い、正常の故障診断は制限することとし、故障診断の信頼性向上を図ることとしている。これに対して、故障検出条件が不成立のセンサであっても、明らかに正常と判断できる場合においては、正常の故障判定を行うこととしても、故障診断の信頼性に悪影響を及ぼすことはない。
【００７６】
つまり、前記故障検出条件が成立していないセンサにおいても、他方の排気ガスセンサの検出条件が成立しているのであれば、条件成立に近い状態であると推定できる。このため、この条件不成立センサの電解質層２０、あるいは大気層形成部材１６等に割れが生じ、大気層１８が排気管と通じている場合には、排気ガスが大気層１８に流入する可能性が高い。したがって、前記故障検出条件が成立していないセンサにおいては、逆電圧印加時の逆電流値の変化が正常時とほとんど差異がない場合に限り割れは生じていないと判断し、正常判定を行うことが可能である。
【００７７】
[実施の形態３における具体的処理]
図７は、上記故障診断を実現するために、ECU２０が実行するルーチンのフローチャートである。図７に示すルーチンによれば、先ず、センサ１またはセンサ２の故障検出条件が成立しているか否かが判断される（ステップ３００）。上記ステップ３００において、どちらか一方の空燃比センサの検出条件が成立した場合には、次に、逆電圧を印加するための処理が実行される（ステップ３０２）。ここでは、具体的には、図５に示すステップ１００および１０２と同様の処理が実行される。一方、いずれの空燃比センサにおいても上記検出条件が不成立である場合には、本ルーチンは終了し、どちらかのセンサの検出条件が成立するまで本ルーチンが繰り返し実行される。
【００７８】
次に、上記ステップ３００において、故障検出条件が成立したセンサが特定される（ステップ３０４）。センサ１の故障検出条件成立が特定された場合には、次のステップに移行し、センサ１および２の正常／異常診断判定が実行される（ステップ３０６）。ここでは、具体的には、先ず、センサ１の正常／異常診断判定が実行される。ここで、故障診断判定は、実施の形態１にて述べたとおり、算出されたセンサ電流比｜i１／i２｜と所定の判定値の比較により行う。したがって、故障検出条件が成立したセンサにおいては、通常の判定レベルα（例えば、判定値を2.0とすると、｜i１／i２｜≦2.0の場合には正常を判定し、｜i１／i２｜＞2.0の場合には異常を判定する）により故障診断判定を行う。
【００７９】
上記ステップ３０６においては、次に、故障診断条件不成立のセンサ２の正常／異常判定が実行される。ここで、前述のとおり、故障検出条件が不成立のセンサにおいては、微妙な正常判断は行うことができない。このため、上記判定レベルαの正常判定を厳しく設定した判定レベルβ（例えば、｜i１／i２｜＞2.0の場合に異常判定とし、｜i１／i２｜≦1.2の場合に正常判定とする）により故障診断判定を行う。
【００８０】
一方、上記ステップ３０４において、センサ２の故障検出条件成立が特定された場合には、判定レベルαにてセンサ２の正常／異常診断判定、および判定レベルβにてセンサ１の正常／異常判定が実行される（ステップ３０８）。故障診断判定が終了すると、本ルーチンは終了する。
【００８１】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、センサの検出条件の成立したセンサは、通常の判定レベルに基づいて、正常および異常の故障診断判定を行い、センサの故障検出条件が不成立のセンサは正常の故障判定を厳しく設定した判定レベルに基づいて、正常および異常判定を実行する。これにより、故障診断精度が低い場合、つまり、検出条件不成立のセンサの微妙な正常判定の診断を制限し、高精度の故障診断判定を実現することができる。また、複数のセンサを有していても、いずれかのセンサの検出条件が成立した時点で逆電圧を印加し、故障診断を行うことができる。このため、両センサの検出条件が同時に成立するタイミングを待たずに、高精度な判定を実施することができる範囲内において故障診断を先行して行うことができる。
【００８２】
尚、上述した実施の形態３においては、空燃比センサ１あるいは２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、ECU２０が、上記ステップ３００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Ａ条件判定手段」が、上記ステップ３０２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「Ａ条件診断電圧印加手段」が、上記ステップ３０４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「センサ特定手段」が、上記ステップ３０６あるいは３０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「条件成立センサ故障診断手段」が、それぞれ実現されている。
【００８３】
また、上述した実施の形態３においては、上記ステップ３０６あるいは３０８の処理において、条件成立センサの正常診断を実施することにより、前記第４の発明における「正常診断実行手段」が、条件成立センサの異常診断を実施することにより、前記第４の発明における「異常診断実行手段」が、条件非成立センサの異常診断を実施することにより、前記第４の発明における「条件非成立センサ異常診断実行手段」が、条件非成立センサの正常診断を実施することにより、前記第４の発明における「条件非成立センサ正常診断実行手段」が、それぞれ実現されている。
【００８４】
実施の形態４．
［実施の形態４の構成］
次に、図８および９を参照して、本発明の実施の形態４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と同様のハードウェア構成を用いて、ECU２０に後述する図９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。
【００８５】
上述した実施の形態１では、複数のセンサを有する内燃機関において、いずれかのセンサの検出条件が成立した時点で逆電圧を印加し、検出条件の成立したセンサのみ故障診断を行うこととしている。このため、両センサの検出条件が同時に成立するタイミングを待たずに、検出条件の成立したセンサから、先行して故障診断を行うことができる。
【００８６】
図８は、本実施形態の装置が、空燃比センサの故障を検出するために実行する処理の内容を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図８（Ａ）および（Ｂ）は、センサ１および２の故障検出条件の成立有無をそれぞれ示す波形である。図８（Ｃ）は、いずれかのセンサの故障検出条件が成立したときに逆電圧印加を実施する場合（以下、「逆電圧印加条件Ａ」とする）の逆電圧印加パターンを表す波形である。また、図８（Ｄ）は、すべてのセンサの故障検出条件が成立したときに逆電圧印加を実施する場合（以下、「逆電圧印加条件Ｂ」とする）の逆電圧印加パターンを表す波形である。
【００８７】
逆電圧印加条件Ａの場合、すなわち、前述した実施の形態１と同様の診断処理を行う場合においては、図８（Ｃ）に示す逆電圧印加パターンとなる。より具体的には、先ず、図８（Ａ）に示すとおり、時刻t１の時点においてセンサ１の検出条件が成立する。したがって、時刻t１の時点において逆電圧が印加され、かかる逆電圧に伴うセンサ電流の変動に基づいて、センサ１の故障診断が実施される。
【００８８】
一方、図８（Ｂ）に示すとおり、時刻t２の時点においてセンサ２の検出条件が成立する。しかしながら、図８（Ｃ）に示すとおり、時刻t２の時点においては、時刻t１の時点において印加された逆電圧の印加中である。したがって、かかるタイミングにてセンサ２の故障診断を実施することはできない。このため、センサ２は次の検出条件成立時、すなわち時刻t３を待って逆電圧が印加され、故障診断が実施される。
【００８９】
これに対し、逆電圧印加条件Ｂの場合、図８（Ｄ）に示すとおり、センサ１および２の検出条件が同時に成立する時刻t２の時点において、逆電圧が印加される。そして、逆電圧に伴うセンサ電流に変動に基づいて、センサ１および２の故障診断が同時に実行される。このように、条件Ｂにおいては、各センサの故障診断が同じ逆電圧印加タイミングにより実行される。したがって、図８に示すタイミングチャートの場合、時刻t２において、センサ１および２の故障診断が終了することとなり、条件Ａに比して早期に両センサの故障診断が終了したこととなる。
【００９０】
以上説明したとおり、内燃機関の運転状態等の影響により、各センサの検出条件の成立タイミングが異なる。このため、適切な逆電圧印加条件を選択することにより、故障診断の実施可能性を高めることができる。したがって、本実施の形態４においては、早期に、かつ確実にすべてのセンサの故障診断を実施するために、先回のトリップ（IG ON〜OFFまで）の逆電圧印加条件、および診断実施可否を考慮する。これにより、故障診断を問題なく実施することができる可能性の高い逆電圧印加条件を選択することができ、正常／異常の故障診断を確実に実施することが可能となる。
【００９１】
[実施の形態４における具体的処理]
図９は、上記故障診断を実現するために、ECU２０が実行するルーチンのフローチャートである。図９に示すルーチンによれば、先ず、先回トリップにおいて、すべてのセンサの故障診断判定を実施することができたか否かが判断される（ステップ４００）。ここでは、具体的には、後述するステップ４１６にて記憶した先回トリップの故障診断終了可否の履歴が読み込まれる。
【００９２】
上記ステップ４００において、故障診断判定を終了することができたと判断された場合には、次に、先回トリップにおいて、逆電圧印加条件Ａが選択されていたか否かが判断される（ステップ４０２）。ここでは、具体的には、先回トリップの後述するステップ４１６にて記憶した逆電圧印加条件が読み込まれる。そして、逆電圧印加条件Ａが選択されていた場合には、本ルーチンの逆電圧印加条件が条件Ａに特定される（ステップ４０４）。一方、逆電圧印加条件Ａが選択されていない場合には、本ルーチンの逆電圧印加条件が条件Ｂに特定される（ステップ４０６）。
【００９３】
また、上記ステップ４００において、故障診断判定を実施することができなかったと判断された場合には、上記ステップ４０２と同様に、先回トリップにおいて、逆電圧印加条件Ａが選択されていたか否かが判断される（ステップ４０８）。そして、逆電圧印加条件Ａが選択されていた場合には、ステップ４０６に移行し、本ルーチンの逆電圧印加条件が条件Ｂに特定される。一方、逆電圧印加条件Ａが選択されていない場合には、ステップ４０４に移行し、本ルーチンの逆電圧印加条件が条件Ａに特定される。
【００９４】
図９に示すルーチンにおいては、次に、前ステップ４０４あるいは４０６にて特定された逆電圧印加条件ＡあるいはＢが成立するか否かが判断される（ステップ４１０）。ここでは、具体的には、逆電圧印加条件Ａにおいては、いずれかのセンサの故障検出条件が成立した場合、逆電圧印加条件Ｂにおいては、すべてのセンサの故障検出条件が成立した場合に本ステップの逆電圧印加条件が成立したと判断される。上記条件成立の場合は、次のステップに移行し、上記条件が不成立である場合には、後述するステップ４１６に移行する。
【００９５】
次に、逆電圧を印加するための処理が実行される（ステップ４１２）。ここでは、具体的には、図５に示すステップ１０２と同様の処理が実行される。次に、センサの正常／異常診断判定が実行される（ステップ４１４）。ここでは、具体的には、上記ステップ４０４にて条件Ａが特定された場合には、上記ステップ４１０において検出条件が成立したセンサについての正常／異常診断判定が実行される。一方、上記ステップ４０６にて条件Ｂが特定された場合には、センサ１および２についての正常／異常診断判定が実行される。正常／異常診断判定は、具体的には、図５に示すステップ１０６あるいは１０８と同様の処理が実行される。
【００９６】
上記ステップ４１４において判定処理が終了すると、次に、故障判定終了可否の記憶処理が実行される（ステップ４１６）。ここでは、具体的には、本ルーチンにおいてセンサ１および２の故障判定が共に終了したか否か、および設定された逆電圧印加条件が記憶され、本ルーチンは終了する。
【００９７】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、逆電圧印加条件を特定するために、先回のトリップの逆電圧印加条件、およびすべての空燃比センサの故障診断が実施されたか否かを考慮する。これにより、故障診断を問題なく実施することができる可能性の高い逆電圧印加条件を選択することができる。したがって、空燃比センサの正常／異常の故障診断を確実かつ早期に実施することが可能となる。
【００９８】
ところで、上述した実施の形態４においては、逆電圧印加条件Ａが特定された場合には、実施の形態１と同様に、検出条件の成立したセンサのみ故障診断判定を行うこととしているが、故障判定手法はこれに限定されない。すなわち、検出条件が成立しないセンサについても、実施の形態２あるいは３に示す手法等により、条件付で故障診断判定を行うこととしてもよい。この点は、以下に説明する他の実施形態においても同様である。
【００９９】
尚、上述した実施の形態４においては、空燃比センサ１あるいは２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。
【０１００】
また、上述した実施の形態４においては、ECU２０が、上記ステップ４０４あるいは４０６の処理において、適した故障診断条件を選択する処理を実行することにより、前記第５の発明における「故障診断実施条件選択手段」が、故障診断の条件を選択された故障診断条件に切り替える処理を実行することにより、前記第５の発明における「故障診断実施条件切り替え手段」が、それぞれ実現されている。
【０１０１】
また、上述した実施の形態４においては、ECU２０が、上記ステップ４０４の処理において、故障診断Ａ条件に切り替える処理を実行し、上記ステップ４１０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Ａ条件判定手段」が、上記ステップ４１２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「Ａ条件診断電圧印加手段」が、上記ステップ４１４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「条件成立センサ故障診断手段」が、それぞれ実現されている。
【０１０２】
また、上述した実施の形態４においては、ECU２０が、上記ステップ４０６の処理において、故障診断Ｂ条件に切り替える処理を実行し、上記ステップ４１０の処理を実行することにより、前記第５の発明における「故障診断Ｂ条件判定手段」が、上記ステップ４１２の処理を実行することにより、前記第５の発明における「Ｂ条件診断電圧印加手段」が、上記ステップ４１４の処理を実行することにより、前記第５の発明における「全センサ故障診断手段」が、それぞれ実現されている。
【０１０３】
また、上述した実施の形態４においては、ECU２０が、上記ステップ４００の処理を実行することにより、前記第６の発明における「故障診断実施履歴確認手段」が、上記ステップ４０２あるいは４０８の処理を実行することにより、前記第６の発明における「故障診断条件履歴取得手段」が、それぞれ実現されている。
【０１０４】
実施の形態５．
［実施の形態５の構成］
次に、図１０および１１を参照して、本発明の実施の形態５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と同様のハードウェア構成を用いて、ECU２０に後述する図１０および１１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。
【０１０５】
上述した実施の形態４では、逆電圧印加条件を特定するために、先回のトリップの逆電圧印加条件、およびすべての空燃比センサの故障診断が実施されたか否かを考慮することとしている。これにより、空燃比センサの正常／異常の故障診断を確実かつ早期に実施することができる可能性の高い逆電圧印加条件を選択することができる。
【０１０６】
しかしながら、先回のトリップにて診断終了することができた逆電圧印加条件が、常に早期に成立し易い逆電圧印加条件とは限らない。そこで、本実施の形態５においては、先回のトリップ中においての逆電圧印加条件の成立頻度（回数）の観点から、すべてのセンサに関して故障診断を実施し易い逆電圧印加条件を推定し、センサの故障診断を行うこととする。これにより、故障診断を実施することができる可能性の高い逆電圧印加条件を選択し、正常／異常の故障診断を確実に実施することが可能となる。
【０１０７】
[実施の形態５における具体的処理]
図１０は、逆電圧印加条件の成立頻度（回数）を積算するために、ECU２０が実行するルーチンのフローチャートである。図１０に示すルーチンによれば、先ず、内燃機関のイグニッション（IG）がONとなっているか否かが判断される（ステップ５００）。ここでは、IG−ONにて本トリップが開始され、成立頻度（回数）を積算処理が開始されることとなる。
【０１０８】
次に、センサ１の故障検出条件が成立しているか否かが判断される（ステップ５０２）。ここでは、具体的には、図５に示すステップ１００と同様の処理がセンサ１について実行される。上記ステップ５０２において、条件成立が肯定された場合には、センサ１の条件成立回数（CNT_ｘ）を積算する処理が実行される（ステップ５０４）。積算処理の後、あるいは上記ステップ５０２にて条件成立が否定された場合には、次のステップに移行し、センサ２の故障検出条件が成立しているか否かが判断される（ステップ５０６）。そして、条件成立が肯定された場合には、センサ２の条件成立回数（CNT_ｙ）を積算する処理が実行される（ステップ５０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ５０２および５０４と同様の処理が、センサ２について実行される。
【０１０９】
次に、上記ステップ５０８において積算処理が終了、あるいは上記ステップ５０６にて条件成立が否定された場合には、逆電圧印加条件Ａに基づくセンサ１および２の故障診断の推定実施回数が算出される（ステップ５１０）。ここでは、具体的には、上記ステップ５０４にて積算されたセンサ１の条件成立回数（CNT_ｘ）と、上記ステップ５０８にて積算されたセンサ２の条件成立回数（CNT_ｙ）との平均値が逆電圧印加条件Ａでの故障診断推定実施回数（CNT_Ａ）として特定される。
【０１１０】
図１０に示すルーチンにおいては、次に、センサ１および２の故障検出条件が共に成立しているか否かが判断される（ステップ５１２）。そして、条件成立が肯定された場合には、逆電圧印加条件Ｂでの故障診断推定実施回数（CNT_Ｂ）を積算する処理が実行される（ステップ５１４）。ここでは、具体的には、上記ステップ５０２および５０４と同様の処理が、センサ１および２について実行される。上記ステップ５１４において積算処理が終了、あるいは上記ステップ５１２にて条件成立が否定された場合には、本ルーチンは終了する。図１０に示すルーチンは、IG-OFFとされるまで、所定の頻度で繰り返し実行される。積算されたCNT_ＡおよびCNT_Ｂは、後述する図１１に示すルーチンにて使用される。
【０１１１】
次に、図１１を参照して、上記故障診断を実現するための具体的処理について説明する。図１１は、ECU２０が実行するルーチンのフローチャートである。図１１に示すルーチンによれば、先ず、先回トリップの逆電圧印加条件Ａでの故障診断推定実施回数（CNT_Ａ）が条件Ｂでの故障診断推定実施回数（CNT_Ｂ）よりも大きいか否かが判断される（ステップ５２０）。ここでは、具体的には、前述した図１０に示すルーチンのステップ５１０にて算出されたCNT_Ａが、ステップ５１４にて算出されたCNT_Ｂよりも大きいか否かが判断される。
【０１１２】
上記ステップ５２０にてCNT_Ａ＞CNT_Ｂが肯定された場合には、逆電圧印加条件Ａが本ルーチンの条件として特定される（ステップ５２２）。一方、CNT_Ａ＞CNT_Ｂが否定された場合には、逆電圧印加条件Ｂが本ルーチンの条件として特定される（ステップ５２４）。
【０１１３】
図１１に示すルーチンにおいては、次に、前ステップ５２２あるいは５２４にて特定された逆電圧印加条件ＡあるいはＢが成立するか否かが判断される（ステップ５２６）。次に、逆電圧を印加するための処理が実行される（ステップ５２８）。そして、センサの正常／異常診断判定が実行される（ステップ５３０）。ここでは、具体的には、図９に示すステップ４１０乃至４１４と同様の処理が実行される。故障診断の処理が実行されると、本ルーチンは終了する。
【０１１４】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、逆電圧印加条件を特定するために、先回のトリップの逆電圧印加条件の成立頻度（回数）に基づいて、故障診断実施可能頻度を推定する。このため、すべてのセンサの故障診断を実施し易い逆電圧印加条件を効果的に推定し、センサの故障診断を行うことができる。これにより、故障診断を問題なく実施することができる可能性の高い逆電圧印加条件を選択することができ、正常／異常の故障診断を確実に実施することが可能となる。
【０１１５】
ところで、上述した実施の形態５においては、センサ１の条件成立回数（CNT_ｘ）と、センサ２の条件成立回数（CNT_ｙ）との平均値を、逆電圧印加条件Ａでの故障診断推定実施回数（CNT_Ａ）として特定しているが、故障診断推定実施回数の特定手法はこれに限られない。すなわち、センサ１の条件成立回数（CNT_ｘ）と、センサ２の条件成立回数（CNT_ｙ）がそれぞれ積算された時点で、逆電圧印加条件Ａでの故障診断推定実施回数（CNT_Ａ）を積算することとしてもよい。
【０１１６】
尚、上述した実施の形態５においては、空燃比センサ１あるいは２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。
【０１１７】
また、上述した実施の形態５においては、ECU２０が、上記ステップ５１０の処理を実行することにより、前記第１０の発明における「Ａ条件診断実施可能頻度取得手段」が、上記ステップ５１４の処理を実行することにより、前記第１０の発明における「Ｂ条件診断実施可能頻度取得手段」が、上記ステップ５２０の処理を実行することにより、前記第１０の発明における「診断実施可能頻度比較手段」が、それぞれ実現されている。
【０１１８】
また、上述した実施の形態５においては、ECU２０が、上記ステップ５２２あるいは５２４の処理において、適した故障診断条件を選択する処理を実行することにより、前記第５の発明における「故障診断実施条件選択手段」が、故障診断の条件を選択された故障診断条件に切り替える処理を実行することにより、前記第５の発明における「故障診断実施条件切り替え手段」が、それぞれ実現されている。
【０１１９】
また、上述した実施の形態５においては、ECU２０が、上記ステップ５２２の処理において、故障診断Ａ条件に切り替える処理を実行し、上記ステップ５２６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Ａ条件判定手段」が、上記ステップ５２８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「Ａ条件診断電圧印加手段」が、上記ステップ５３０の処理を実行することにより、前記第１の発明における「条件成立センサ故障診断手段」が、それぞれ実現されている。
【０１２０】
また、上述した実施の形態５においては、ECU２０が、上記ステップ５２４の処理において、故障診断Ｂ条件に切り替える処理を実行し、上記ステップ５２６の処理を実行することにより、前記第５の発明における「故障診断Ｂ条件判定手段」が、上記ステップ５２８の処理を実行することにより、前記第５の発明における「Ｂ条件診断電圧印加手段」が、上記ステップ５３０の処理を実行することにより、前記第５の発明における「全センサ故障診断手段」が、それぞれ実現されている。
【０１２１】
実施の形態６．
［実施の形態６の構成］
次に、図１２乃至１４を参照して、本発明の実施の形態６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と同様のハードウェア構成を用いて、ECU２０に後述する図１２乃至１４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。
【０１２２】
上述した実施の形態５では、逆電圧印加条件を特定するために、逆電圧印加条件の成立頻度（回数）の観点から、すべてのセンサの故障診断を実施し易い逆電圧印加条件を推定し、センサの故障診断を行うこととしている。これにより、故障診断を実施することができる可能性の高い逆電圧印加条件を選択することができ、正常／異常の故障診断を確実に実施することが可能となる。
【０１２３】
これに対して、本実施の形態６においては、逆電圧印加条件を特定するために、先回のトリップにおいて、逆電圧印加条件ＡあるいはＢを設定した場合におけるすべてのセンサに関して故障診断を実施するまでの時間を推定する。そして、かかる時間を比較することにより、すべてのセンサの故障診断を早期に実施することができる可能性の高い逆電圧印加条件を選択することができ、正常／異常の故障診断を確実に実施することが可能となる。
【０１２４】
[実施の形態６における具体的処理]
図１２は、センサ１および２の故障検出条件の成立履歴を記憶するために、ECU２０が実行するルーチンのフローチャートである。図１２に示すルーチンによれば、先ず、内燃機関のIGがONとなっているか否かが判断される（ステップ６００）。ここでは、IG−ONにて本トリップが開始され、故障検出条件の成立履歴を記憶するための処理が開始されることとなる。
【０１２５】
次に、センサ１の逆電圧印加条件が成立しているか否かが判断される（ステップ６０２）。ここでは、具体的には、図５のルーチンに示すステップ１００と同様の処理により、センサ１の検出条件が成立しているか否かが判断される。また、センサ２の検出条件成立に基づく逆電圧の印加中となりうる状況か否かが判断される。センサ２に逆電圧が印加されている間には、センサ１にも同様に逆電圧が印加されるからである。上記ステップ６０２において、条件成立が肯定された場合には、センサ１の印加条件成立履歴のフラグがONとされる（ステップ６０４）。
【０１２６】
上記ステップ６０４の処理の後、あるいは上記ステップ６０２にて条件成立が否定された場合には、次のステップに移行し、センサ２の逆電圧印加条件が成立しているか否かが判断される（ステップ６０６）。そして、条件成立が肯定された場合には、センサ２の印加条件成立履歴のフラグがONとされる（ステップ６０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ６０２および６０４と同様の処理が、センサ２について実行される。
【０１２７】
次に、上記ステップ６０８の処理の後、あるいは上記ステップ６０６にて条件成立が否定された場合には、次のステップに移行し、センサ１および２の故障検出条件が共に成立しているか否かが判断される（ステップ６１０）。ここでは、具体的には、図５に示すルーチンのステップ１００と同様の処理がセンサ１および２について実行される。そして、条件成立が肯定された場合には、逆電圧印加条件Ｂの成立履歴のフラグがONとされる（ステップ６１２）。上記ステップ６１２に示す処理が終了、あるいは上記ステップ６１０にて条件成立が否定された場合には、本ルーチンは終了する。図１２に示すルーチンは、IG-OFFとされるまで、所定の頻度で繰り返し実行される。
【０１２８】
次に、図１３を参照して、各逆電圧印加条件の成立までの時間を比較するための具体的処理について説明する。図１３は、ECU２０が実行するルーチンのフローチャートである。図１３に示すルーチンによれば、先ず、センサ１および２の印加条件履歴フラグがONとされているかが判断される（ステップ６２０）。ここでは、具体的には、前述した図１２に示すルーチンのステップ６０４にて、センサ１の印加条件履歴フラグがONとされているか、およびステップ６０６にて、センサ２の印加条件履歴フラグがONとされているかが判断される。
【０１２９】
上記ステップ６２０にて条件成立が否定された場合には、本トリップにおいて、逆電圧印加条件Ａにより、センサ１および２の故障診断が終了していないと判断され、逆電圧印加条件Ａ不成立の回数（CNT_Ｃ）を積算する処理が実行される（ステップ６２２）。一方、上記ステップ６２２の処理の後、あるいは上記ステップ６２０にて条件成立が肯定された場合には、次のステップに移行し、図１２に示すルーチンのステップ６１２にて、逆電圧印加条件Ｂの成立履歴フラグがONとされているかが判断される（ステップ６２４）。上記ステップ６２４にて条件成立が否定された場合には、本トリップにおいて、逆電圧印加条件Ｂにより、センサ１および２の故障診断が終了していないと判断され、逆電圧印加条件Ｂ不成立の回数（CNT_Ｄ）に積算する処理が実行される（ステップ６２６）。上記ステップ６２２の後、あるいは上記ステップ６２４にて条件成立が肯定された場合には、本ルーチンは終了する。そして、図１３に示すルーチンはIG-OFFとされるまで、所定の頻度で繰り返し実行される。
【０１３０】
以上説明したとおり、図１３に示すルーチンでは、逆電圧印加条件Ａあるいは条件Ｂにより、すべてのセンサの故障診断が終了したと判断されるまで、CNT_ＣあるいはCNT_Ｄが積算される。このため、かかる積算値の大小を比較すれば、条件成立までの時間が短い条件を特定することができる。
【０１３１】
次に、図１４を参照して、上記故障診断を実現するための具体的処理について説明する。図１４は、ECU２０が実行するルーチンのフローチャートである。図１４に示すルーチンによれば、先ず、先回トリップにおいて逆電圧印加条件Ａが選択された場合の条件不成立回数（CNT_Ｃ）が、条件Ｂが選択された場合の不成立回数（CNT_Ｄ）よりも小さいか否かが判断される（ステップ６３０）。ここでは、具体的には、前述した図１３に示すルーチンのステップ６２２にて算出された先回トリップのCNT_Ｃが、ステップ６２４にて算出された先回トリップのCNT_Ｄよりも小さいか否かが判断される。
【０１３２】
上記ステップ６３０にてCNT_Ｃ＜CNT_Ｄが肯定された場合には、先回トリップにおいて逆電圧印加条件Ａを選択したほうが、センサ１および２の故障診断を早期に終了できたと判断され、逆電圧印加条件Ａが本ルーチンの条件として特定される（ステップ６３２）。一方、CNT_Ｃ＜CNT_Ｄが否定された場合には、逆電圧印加条件Ｂが本ルーチンの条件として特定される（ステップ６３４）。
【０１３３】
図１４に示すルーチンにおいては、次に、前ステップ６３２あるいは６３４にて特定された逆電圧印加条件ＡあるいはＢが成立するか否かが判断される（ステップ６３６）。次に、逆電圧を印加するための処理が実行される（ステップ６３８）。そして、センサの正常／異常診断判定が実行される（ステップ６４０）。ここでは、具体的には、図９に示すステップ４１０乃至４１４と同様の処理が実行される。故障診断の処理が実行されると、本ルーチンは終了する。
【０１３４】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、逆電圧印加条件を特定するために、先回のトリップにおいて、逆電圧印加条件をＡあるいはＢとしたときの、すべてのセンサに関して故障診断を実施するまでの時間を推定する。このため、早期にすべてのセンサの故障診断が実施できる逆電圧印加条件を推定し、センサの故障診断を行うことができる。これにより、すべてのセンサの正常／異常の故障診断を早期に実施することが可能となる。
【０１３５】
尚、上述した実施の形態６においては、空燃比センサ１あるいは２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。
【０１３６】
また、上述した実施の形態６においては、ECU２０が、上記ステップ６２２の処理を実行することにより、前記第１１の発明における「Ａ条件診断時間取得手段」が、上記ステップ６２６の処理を実行することにより、前記第１１の発明における「Ｂ条件診断時間取得手段」が、上記ステップ６３０の処理を実行することにより、前記第１１の発明における「診断時間比較手段」が、それぞれ実現されている。
【０１３７】
また、上述した実施の形態６においては、ECU２０が、上記ステップ６３２あるいは６３４の処理において、適した故障診断条件を選択する処理を実行することにより、前記第５の発明における「故障診断実施条件選択手段」が、故障診断の条件を選択された故障診断条件に切り替える処理を実行することにより、前記第５の発明における「故障診断実施条件切り替え手段」が、それぞれ実現されている。
【０１３８】
また、上述した実施の形態６においては、ECU２０が、上記ステップ６３２の処理において、故障診断Ａ条件に切り替える処理を実行し、上記ステップ６３６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Ａ条件判定手段」が、上記ステップ６３８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「Ａ条件診断電圧印加手段」が、上記ステップ６４０の処理を実行することにより、前記第１の発明における「条件成立センサ故障診断手段」が、それぞれ実現されている。
【０１３９】
また、上述した実施の形態６においては、ECU２０が、上記ステップ６３４の処理において、故障診断Ｂ条件に切り替える処理を実行し、上記ステップ６３６の処理を実行することにより、前記第５の発明における「故障診断Ｂ条件判定手段」が、上記ステップ６３８の処理を実行することにより、前記第５の発明における「Ｂ条件診断電圧印加手段」が、上記ステップ６４０の処理を実行することにより、前記第５の発明における「全センサ故障診断手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【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において用いられる空燃比センサの構成を説明するための断面図である。
【図３】図１に示す空燃比センサを駆動するためのECU２０の構成を説明するための回路図である。
【図４】本発明の実施の形態１における故障検出の手法を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】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６】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。
【図７】本発明の実施の形態３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８】本発明の実施の形態４における故障検出の手法を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施の形態４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１０】本発明の実施の形態５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１１】本発明の実施の形態５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１２】本発明の実施の形態６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１３】本発明の実施の形態６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１４】本発明の実施の形態６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】
【０１４１】
１、２  空燃比センサ
１０  エンジン
１２、１４  排気管
２０  ECU(Electronic Control Unit)
２２  ヒータ層
２４  ヒータ
２６  大気層形成部材
２８  大気層
３０  電解質層
３２  大気側電極
３４  排気側電極
３６  拡散抵抗層
４２  正極端子
４４  負極端子
４６、４８  オペアンプ
５０  トランジスタ
i１  第１逆電流
i２  第２逆電流  
Ga  吸入空気量
NE  機関回転数
T  逆電圧印加時間（設定時間）
Ri  インピーダンス
R  判定値
【図１】
2007225331.tif 000003
【図２】
2007225331.tif 000004
【図３】
2007225331.tif 000005
【図４】
2007225331.tif 000006
【図５】
2007225331.tif 000007
【図６】
2007225331.tif 000008
【図７】
2007225331.tif 000009
【図８】
2007225331.tif 000010
【図９】
2007225331.tif 000011
【図１０】
2007225331.tif 000012
【図１１】
2007225331.tif 000013
【図１２】
2007225331.tif 000014
【図１３】
2007225331.tif 000015
【図１４】
2007225331.tif 000016