(57)【要約】【課題】  異常をより好適に検出する酸素センサの異常検出装置を提供する。【解決手段】  大気と排気ガスとの間に配置され、大気と排気ガスとの酸素分圧差に応じた起電力を発生する検出素子１１を備えた酸素センサ１０の異常検出装置１００Ａであって、酸素センサ１０を内燃機関に接続した排気通路２０において、排気通路２０が備える触媒３０の下流側に配設し、内燃機関において燃料カットを行った後に、酸素センサ１０の出力信号に基づき酸素センサ１０の異常の有無を診断するパッシブ診断と、空燃比を理論空燃比よりも、所定のレベル及び所定の時間間隔でリーン、リッチに交互に変更する空燃比制御を実行した後に酸素センサ１０の出力信号に基づき酸素センサ１０の異常の有無を診断するアクティブ診断とを実行する診断手段５Ａを有し、診断手段５Ａは、触媒３０の劣化度合いに応じてパッシブ診断とアクティブ診断とを切り替えて実行する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガスと第２のガスとの間に配置され、前記第１のガスと前記第２のガスとの酸素分圧差に応じた起電力を発生する検出素子を備えた酸素センサの異常検出装置であって、
前記第２のガスは、内燃機関が所定の空燃比で混合気を燃焼させた際に排気する排気ガスであり、
前記酸素センサを前記内燃機関に接続した排気通路において、該排気通路が備える触媒の下流側に配設し、
前記内燃機関において燃料カットを行った後に、前記酸素センサの出力信号に基づき前記酸素センサの異常の有無を診断するパッシブ診断と、
前記空燃比を理論空燃比よりも、所定のレベル及び所定の時間間隔でリーン、リッチに交互に変更する空燃比制御を実行した後に前記酸素センサの出力信号に基づき前記酸素センサの異常の有無を診断するアクティブ診断と
を実行する診断手段を有し、
前記診断手段は、前記触媒の劣化度合いに応じてパッシブ診断とアクティブ診断とを切り替えて実行することを特徴とする酸素センサの異常検出装置。
【請求項２】
前記診断手段が前記触媒の劣化度合いを判定し、該触媒が劣化していると判定した場合にアクティブ診断の代わりにパッシブ診断を実行し、
前記酸素センサに異常なし、と診断した場合にアクティブ診断を実行することを特徴とする請求項１記載の酸素センサの異常検出装置。
【請求項３】
前記診断手段が前記触媒の劣化度合いを判定し、該触媒が劣化していると判定した場合にアクティブ診断の代わりにパッシブ診断を実行し、
前記検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転していることを示す出力信号を検出した場合において、該出力信号が所定のレベルを満たさないため前記酸素センサに異常なし、と診断した場合にアクティブ診断を実行することを特徴とする請求項２記載の酸素センサの異常検出装置。
【請求項４】
前記診断手段が前記アクティブ診断を実行して、前記検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転していることを示す出力信号を検出した場合において、
該出力信号が前記所定のレベルを満たさない場合に、前記空燃比制御で制御される空燃比の前記所定のレベル及び前記所定の時間間隔を変更することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の酸素センサの異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素センサの異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関には、排気ガス中に含まれる有害成分を除去するため排気ガス浄化システムが配備されている。この排気ガス浄化システムを有効に機能させるためには、内燃機関で燃焼される大気（空気）と燃料との混合割合、すなわち空燃比を厳密にコントロールすることが重要である。そこで、内燃機関の排気通路中に排気ガスの酸素分圧を検出する酸素センサを設置して理想的な空燃比（ストイキ）が得られるようにフィードバック制御を行っている。
【０００３】
図６（Ａ）は、一般的な酸素センサにおける検出素子部を示した図である。酸素センサ１００は、排気通路１２０内に突出するように配設された筒型の検出素子部１０１を備えている。検出素子部１０１は内面側に大気（空気）Airが導入され、外面側にはセンサカバー１０２を通過した排気ガスＥＧが接触するように形成されている。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）中のＣＲ内の検出素子部１０１の断面構造を示した図である。図６（Ｂ）で示すように、検出素子部１０１は固体電解質１０７を間にして内側に大気電極１０５、外側に排気電極１０６を被覆した構造を有している。固体電解質１０７は酸素（Ｏ２）がイオン化（Ｏ2-）した状態でその内部を移動可能な物質、例えばジルコニアなどによって形成されている。
【０００４】
大気と排気ガスとには酸素分圧差があり、一般に大気側の酸素分圧が高い。その結果、酸素センサ１００内では内側の大気と外側の排気ガスとの酸素分圧差が小さくなるように、酸素がイオン化し固体電解質１０７を介して大気側から排気ガス側へと移動する。図６（Ｂ）で図示するように、酸素分子はイオン化する過程で４価の電子（ｅ−）を受け取り、イオン化した状態から分子に戻る過程で４価の電子を放出する。このような酸素の移動に応じて検出素子部１０１の内外表面の電極１０５、１０６で電子の移動が生じて検出素子部１０１に起電力が発生する。このように酸素センサ１００は、大気と排気ガスとの酸素分圧に応じた電圧を出力するので、従来から空燃比制御用のセンサとして使用されている。
【０００５】
ところが、図６（Ａ）で示すように、酸素センサ１００の検出素子部１０１に大気側と排気側とを連通するようなクラック等の異常（以下、単にクラックＣＫという）が発生する場合がある。検出素子部１０１にクラックＣＫがあると、排気ガスＥＧが検出素子部１０１の内側（大気電極１０５の側）に侵入する場合がある。このような状況が発生すると酸素センサ１００が正確に機能しなくなってしまう。
【０００６】
そこで、特許文献１では酸素センサの検出素子欠損（検出素子部のクラック）の有無判定する異常診断装置を提案している。この診断装置は、酸素センサの検出信号の出力分布に基づき検出素子部のクラック有無を判定して酸素センサの異常を診断する。特許文献１が提案する技術は、検出素子部にクラックが生じたときの酸素センサの出力パターンが正常時とは異なることに着目し、検出信号の出力分布を比較することで検出素子部のクラックの有無を判定している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１４６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の異常診断装置は、検出素子部にクラックがあるときに空燃比が理論空燃比よりもリーンであることを示す低い電圧域に偏る傾向があることを利用して正常時との区別を行っている。しかしながら、酸素センサを触媒下流側に配設した場合には、以下に示すような理由により酸素センサの異常検出が困難になる。内燃機関において混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御した場合に燃焼によって発生する排気ガス（以下、リーンな排気ガスという）は排気通路を通じて触媒に到達する。触媒には酸素を吸蔵する性質があるため、触媒を通過した排気ガスは触媒下流側ではより酸素濃度が低い排気ガス（以下、リッチな排気ガスという）になる。そして、酸素を吸蔵できる最大能力（以下、最大酸素吸蔵能という）まで触媒が酸素を吸蔵した状態では、触媒はそれ以上酸素を吸蔵しないため、触媒下流側にはリーンな排気ガスが流れる。
【０００９】
ここで、触媒の最大酸素吸蔵能は触媒が劣化するほど低下する。したがって、新しい触媒は劣化触媒と比較して最大酸素吸蔵能が高いため、様々な内燃機関の運転条件下においても、総じて触媒下流側にリーンな排気ガスが流れにくい。ところが、劣化触媒は最大酸素吸蔵能が低下しているため飽和しやすく、その結果総じて触媒下流側にリーンな排気ガスが流れやすい。これによって、触媒が劣化している場合には、大気電極を有する検出素子内にリーンな排気ガスが欠損を通じて侵入する機会が多くなる。一方、触媒が新しい場合には、大気電極を有する検出素子内にリッチな排気ガスが欠損を通じて侵入する機会が多くなる。そのため、酸素センサの異常診断を実行する直前に、例えば内燃機関において燃料カットを実行した場合、触媒が劣化していると酸素センサの検出素子内外面（大気電極および排気電極）に接触する気体の酸素濃度差が触媒劣化前と比較して小さくなるため、出力信号のレベルの有意差が小さくなり酸素センサの異常の検出が困難になる。しかしながら、特許文献１の提案技術ではこのような問題を有効に解決することができない。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、異常をより好適に検出する酸素センサの異常検出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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、第１のガスと第２のガスとの間に配置され、前記第１のガスと前記第２のガスとの酸素分圧差に応じた起電力を発生する検出素子を備えた酸素センサの異常検出装置であって、前記第２のガスは、内燃機関が所定の空燃比で混合気を燃焼させた際に排気する排気ガスであり、前記酸素センサを前記内燃機関に接続した排気通路において、該排気通路が備える触媒の下流側に配設し、前記内燃機関において燃料カットを行った後に、前記酸素センサの出力信号に基づき前記酸素センサの異常の有無を診断するパッシブ診断と、前記空燃比を理論空燃比よりも、所定のレベル及び所定の時間間隔でリーン、リッチに交互に変更する空燃比制御を実行した後に前記酸素センサの出力信号に基づき前記酸素センサの異常の有無を診断するアクティブ診断とを実行する診断手段を有し、前記診断手段は、前記触媒の劣化度合いに応じてパッシブ診断とアクティブ診断とを切り替えて実行することを特徴とする。
【００１２】
本発明では、触媒の劣化度合いに応じてパッシブ診断とアクティブ診断とを切り換えて実行する。より具体的には、触媒の最大酸素吸蔵能が所定値以下であれば触媒が劣化していると判定し、前述したように酸素センサの異常の検出が困難な触媒劣化時において、異常検出精度が高いアクティブ診断を実行することが可能である。なお、アクティブ診断のほうがパッシブ診断よりも異常検出精度が高いのは、アクティブ診断では、空燃比を強制的にリッチ、リーンに交互に変更することによって排気ガスに周期的な脈動を発生させることができ、この周期的な排気ガスの脈動によって検出素子内により確実に排気ガスを侵入させることができるためである。
【００１３】
一方、触媒の最大酸素吸蔵能が所定値以上である場合には触媒が劣化していないと判定し、異常検出精度はアクティブ診断より劣るものの、排気ガス中に含まれるエミッションの低減や、内燃機関を車両に備えた場合にはドライバビリティ悪化を抑制可能なパッシブ診断を実行する。なお、前述したように、触媒が劣化していない場合には酸素センサはリッチな排気ガスに晒される機会が多いため、パッシブ診断でも酸素センサの異常を検出できる可能性が高い。本発明によれば、上述のようにして触媒の劣化度合いに応じてパッシブ診断とアクティブ診断とを切り替えることによって、好適に異常を検出する酸素センサの異常検出装置を実現可能である。
【００１４】
なお、パッシブ診断において燃料カットを実行する代わりに、空燃比を理論空燃比よりもリーンに変更する制御を実行してもよい。また、パッシブ診断においても、より検出精度を向上させるべく、燃料カットまたはリーン制御を実行する前に空燃比を理論空燃比よりもリッチに変更する制御を実行してもよい。これによって、異常診断実行前に、欠損を通じてリッチな排気ガスを予め侵入させておくことが可能である。また、アクティブ診断及びパッシブ診断で実行する酸素センサの異常診断としては、例えば酸素センサの出力信号が所定のレベルを満たす負電圧であることを検出して酸素センサに異常あり、とする診断が可能であり公知のものであってよい。
【００１５】
また、本発明は、前記診断手段が前記触媒の劣化度合いを判定し、該触媒が劣化していると判定した場合にアクティブ診断の代わりにパッシブ診断を実行し、前記酸素センサに異常なし、と診断した場合にアクティブ診断を実行してもよい。本発明によれば、触媒が劣化している場合にもまずパッシブ診断を実行し、異常が検出されなかった場合に初めてアクティブ診断を実行することで、より好適にドライバビリティ悪化の抑制及びエミッションの低減が可能である。
【００１６】
また、本発明は、前記診断手段が前記触媒の劣化度合いを判定し、該触媒が劣化していると判定した場合にアクティブ診断の代わりにパッシブ診断を実行し、前記検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転していることを示す出力信号を検出した場合において、該出力信号が所定のレベルを満たさないため前記酸素センサに異常なし、と診断した場合にアクティブ診断を実行してもよい。
【００１７】
本発明によれば、触媒が劣化していると判定した場合においてもまずパッシブ診断を実行することによって、アクティブ診断を実行する場合と比較してエミッションなどの低減を図ることができ、パッシブ診断を実行した結果検出した負電圧が異常レベルを満たさない場合に、検出精度の高いアクティブ診断を実行することによってより好適に酸素センサの異常を診断可能である。
【００１８】
また、本発明は、前記診断手段が前記アクティブ診断を実行して、前記検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転していることを示す出力信号を検出した場合において、該出力信号が前記所定のレベルを満たさない場合に、前記空燃比制御で制御される空燃比の前記所定のレベル及び前記所定の時間間隔を変更してもよい。
【００１９】
検出精度の高いアクティブ診断を実行した結果検出した酸素センサの出力信号が前述した異常レベルを満たさない場合でも、正常な酸素センサの出力信号と異なる場合、例えば負電圧が発生している場合には酸素センサに欠損が生じている虞が高いと言える。言い換えれば、診断手段の検出精度をさらに向上すれば、異常レベルを満たす出力信号として検出できる場合がある。本発明によれば、アクティブ診断で実行する空燃比制御に設定されたリッチ、リーンレベル及びリッチ、リーン時間間隔を変更することによって、さらに酸素センサの異常検出精度を向上させることができる。このように空燃比制御を変更したアクティブ診断を実行すれば、より好適に酸素センサの異常を検出可能である。なお、このようなアクティブ診断を実行すると、エミッション増大やドライバビリティ悪化を招くことになるが、本発明では必要な最小限の状況に抑えて検出精度をさらに向上させたアクティブ診断を実行可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、異常をより好適に検出する酸素センサの異常検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本実施例に係る異常検出装置１００Ａ及び酸素センサ１０の模式図である。異常検出装置１００Ａは、ＥＣＵ５０の一部によって実現されている。より具体的には、ＥＣＵ５０はＣＰＵ１を含み、ＣＰＵ１は双方向バス２によってＲＯＭ３、ＲＡＭ４と接続されている。ＲＯＭ３には酸素センサ１０の出力信号に基づいて検出素子１１の異常の有無を診断するためのプログラムやアクティブ診断において実行する空燃比制御の所定のリーン、リッチレベル、所定のリッチ、リーン時間間隔等、ＣＰＵ１が実行する種々のプログラムやデータが格納されている。ＲＡＭ４はＣＰＵ１がプログラムを実行するための処理領域を提供する。異常検出装置１００ＡはこれらＣＰＵ１、双方向バス２、ＲＯＭ３、ＲＡＭ４によって実現可能である。また、異常検出装置１００Ａの診断手段５ＡはＣＰＵ１によって実現可能である。
【００２３】
酸素センサ１０は、検出素子１１、撥水フィルタ１２、シールド１３、大気孔１４の他、図示しない保護カバー等で構成されている。酸素センサ１０は、コップ状の検出素子１１を排気通路２０内に突出させた状態で排気通路２０に配設され、また、触媒３０の下流側に配設されている。検出素子１１の内側には大気電極１１ａが、検出素子１１の外側には排気電極１１ｂが固体電解質１１ｃを間にしてそれぞれ被覆されている。酸素センサ１０の頭部には、通気、防水性に優れた多孔質の撥水フィルタ１２が設けられている。大気は、シールド１３から外部へ突出した大気孔１４を通じ、撥水フィルタ１２を介して、検出素子１１内へ流入する。一方、排気通路２０は、図示しないエキゾーストマニホールドに接続し、排気通路２０内には、図示しない内燃機関から排気ガスが排気される。なお、検出素子１１内は、撥水フィルタ１２を介し、大気孔１４を通じて大気に連通しているが、撥水フィルタ１２が抵抗の役割を果たしているため、検出素子１１内から大気孔１４を通じて気体が流出するのをある程度抑制し、検出素子１１内に気体を保持することができる。酸素センサ１０は、検出素子１１内の大気電極１１ａ及び検出素子１１外の排気電極１１ｂにそれぞれ接触する気体の酸素分圧差に応じた起電力を出力信号として出力する。また、検出素子１１内外の気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転した場合には、酸素センサ１０は出力信号として負電圧を出力する。
【００２４】
図２は、実施例１に係る異常検出装置１００Ａが酸素センサ１０の異常を検出する際に実行する制御をフローチャートで示す図である。本実施例における異常検出装置１００Ａでは、診断手段５Ａが、まず触媒３０が劣化状態かどうかを判定する（ステップ１１）。触媒３０が劣化状態かどうかは最大酸素吸蔵能によって判定可能である。また、最大酸素吸蔵能は例えば以下のようにして計測可能である。内燃機関がリーンな排気ガスを排気した場合、触媒３０にリーンな排気ガスが到達すると、触媒３０は酸素を吸蔵する。触媒３０が酸素を吸蔵している間は、触媒３０下流側には酸素濃度が低いリッチな排気ガスが流れる。そして、触媒３０が最大酸素吸蔵能まで酸素を吸蔵すると、触媒３０下流側にはリーンな排気ガスが流れる。ここで、空燃比をリーンに制御してから触媒３０下流側にリーンな排気ガスが流れるまでの時間は触媒３０の最大酸素吸蔵能と相関関係を有している。したがって、この時間を計測して、計測した時間を実験などによって得られた変換係数などで酸素量に換算すれば、触媒３０の最大酸素吸蔵能を知ることができる。または、この時間そのものを最大酸素吸蔵能に代えて利用することで触媒３０の劣化状態を予測してもよい。触媒３０が劣化状態であるとは、この最大酸素吸蔵能が所定の設定値を満たさない状態まで低下した状態をいう。
【００２５】
上述のようにして触媒３０の劣化状態を判定した結果、触媒３０が劣化していると判定した場合には、診断手段５Ａは検出精度が高いアクティブ診断を実行する（ステップ１２）。ここで、触媒３０が劣化している場合には酸素センサ１０はリーンな排気ガスに晒される機会が多い。言い換えれば、検出素子１１内に欠損を通じてリッチな排気ガスが侵入する機会が少ない。そのため、検出素子１１内に欠損を通じて排気ガスが侵入しても、パッシブ診断で検出する負電圧のレベルは小さい場合が多いことから酸素センサ１０の異常の検出が困難である。さらに、パッシブ診断では燃料カットを実行した後異常診断を実行するまでの間に、欠損を通じて検出素子１１内に大気が侵入しやすいことに起因して負電圧を出力しなくなりやすいため異常の検出が困難である。
【００２６】
本実施例に係る異常検出装置１００Ａでは、触媒３０が劣化していると判定した場合には診断手段５Ａがステップ１２でアクティブ診断を実行するので、高い検出精度で酸素センサ１０の異常の有無を診断可能である。なお、アクティブ診断のほうがパッシブ診断よりも異常検出精度が高いのは、アクティブ診断では、空燃比を強制的にリッチ、リーンに交互に変更することによって排気ガスに周期的な脈動を発生させ、この周期的な排気ガスの脈動によって検出素子１１内により確実に排気ガスを侵入させておくことができることによる。
【００２７】
また、触媒３０の劣化状態を判定した結果、触媒３０が劣化していないと判定した場合には、診断手段５Ａはパッシブ診断を実行する（ステップ１３）。触媒３０が劣化していない場合には、酸素センサ１０はリッチな排気ガスに晒される機会が多いため、パッシブ診断でも酸素センサ１０の異常を検出できる可能性が高い。これによって、アクティブ診断と比較して検出精度は低下するものの、エミッション増大やドライバビリティ悪化を抑制して酸素センサ１０の異常診断を実行可能である。本実施例の異常検出装置１００Ａでは、上述したように触媒３０の劣化状態に応じてアクティブ診断とパッシブ診断とを切り換えて実行することで、より好適に酸素センサ１０の異常を検出可能である。なお、アクティブ診断及びパッシブ診断で実行する酸素センサ１０の異常診断としては、例えば酸素センサ１０の出力信号が所定のレベルを満たす負電圧であることを検出して酸素センサ１０に異常あり、とする診断が可能である。
【実施例２】
【００２８】
本実施例に係る異常検出装置１００Ｂの構成は、実施例１に係る異常検出装置１００Ａの構成と同一である。また、酸素センサ１０の配設位置も実施例１と同様、触媒３０下流側の排気通路２０である。本実施例に係る異常検出装置１００Ｂでは、診断手段５Ｂは触媒３０が劣化していると判定した場合にもまずパッシブ診断を実行する。パッシブ診断を実行し、その結果負電圧を検出した場合において、負電圧が所定のレベル（以下、異常レベルという）を満たす場合には診断手段５Ｂは酸素センサ１０に異常あり、と診断する。また、診断手段５Ｂはパッシブ診断で検出した負電圧が異常レベルを満たさない場合に検出精度の高いアクティブ診断を実行する。これによって、より必要性が高い場合のみ検出精度が高いアクティブ診断を実行する異常検出装置１００Ｂを実現可能である。なお、パッシブ診断で検出した出力信号が負電圧でない場合には、診断手段５Ｂは酸素センサ１０に異常なし、と診断する。
【実施例３】
【００２９】
本実施例に係る異常検出装置１００Ｃの構成は、実施例１に係る異常検出装置１００Ａの構成と同一である。また、酸素センサ１０の配設位置も実施例１と同様、触媒３０下流側の排気通路２０である。本実施例に係る異常検出装置１００Ｃでは、診断手段５Ｃはアクティブ診断を実行した結果、負電圧が異常レベルを満たさない場合に以下に示す制御を実行する。アクティブ制御を実行した結果検出した負電圧が異常レベルを満たさない場合でも、負電圧が発生している以上、酸素センサ１０に欠損が生じている虞が高いと言える。したがって、検出した負電圧が、酸素センサ１０に欠損が生じている虞が高いものとして設定したレベルの範囲内にあるときは、酸素センサ１０の異常の検出精度をさらに向上させて異常診断することが望ましい。
【００３０】
図３は、酸素センサ１０に欠損が生じている虞が高いものとして設定した負電圧の範囲を示す図である。図３に示すように、酸素センサ１０の出力信号が０Ｖよりも小さく、かつ異常レベルＡに満たないときには、正常な酸素センサでは原則的に出力されることがない負電圧が出力されているのであるから、酸素センサ１０に欠損が生じている虞が高いと言える。なお、異常レベルＡは実験などによって決定され例えば−１００ｍＶなどに設定可能である。また、上述した範囲の上限を０Ｖよりも小さい値に設定することも可能である。
【００３１】
本実施例に係る異常検出装置１００Ｃでは、アクティブ診断で検出した負電圧が図３に示す酸素センサ１０に欠損が生じている虞が高いレベルの範囲内にある場合には、アクティブ診断で実行する空燃比制御に設定された所定のリッチ、リーンレベル及び所定のリッチ、リーン時間間隔を変更することによって、酸素センサ１０の異常検出精度をさらに向上させることができる。
【００３２】
図４は、アクティブ診断で実行する空燃比制御を模式的に示す図である。図４に示すように、アクティブ診断で実行する空燃比制御によって空燃比は理論空燃比に対して所定のレベル及び所定の時間間隔でリッチ、リーンに交互に変更される。ここで、所定のリッチ、リーンレベルとは、図４に示す空燃比レベル４０であり、所定の時間間隔とは図４に示す時間間隔４１である。
【００３３】
異常検出精度を向上させるための空燃比制御の変更は、空燃比レベル４０、時間間隔４１それぞれが基準となる。この空燃比レベル４０及び時間間隔４１は通常エミッション増大やドライバビリティ悪化を極力抑制することなども考慮した値に設定されている。すなわち、空燃比レベル４０を小さく、時間間隔４１を短く設定することによって異常検出精度を犠牲にしていることから、このような場合に異常検出精度を向上させるためには空燃比レベル４０をより大きく、時間間隔４１をより長くすればよい。これにより、異常検出精度をさらに向上させたアクティブ診断を実行可能である。
【００３４】
図５は、本実施例に係る異常検出装置１００Ｃが酸素センサ１０の異常を検出する際に実行する制御をフローチャートで示す図である。なお、図５に示すフローチャートの制御を実行するのは、診断手段５Ｃが触媒３０が劣化していると判定した場合のほうが、エミッション低減などの観点からより好適な実施例となるが、実施例１の図２に示すフローチャートのステップ１１で触媒３０が劣化してないと判定した場合に図５に示すフローチャートの制御を実行することも可能である。
【００３５】
図５に示すように、診断手段５Ｃは酸素センサ１０の異常を検出するためにパッシブ診断を実行する（ステップ２１）。診断手段５Ｃはパッシブ診断を実行して検出した酸素センサ１０の出力信号が異常レベルＡよりも小さいかどうか判定する（ステップ２２）。検出した出力信号が異常レベルＡよりも小さい場合には、すなわち異常レベルＡよりも大きい負電圧である場合には診断手段５Ｃは酸素センサ１０に異常あり、と診断する（ステップ２３）。検出した出力信号が異常レベルＡ以上の場合には、診断手段５Ｃはアクティブ診断を実行する（ステップ２４）。診断手段５Ｃは検出精度が高いアクティブ診断を実行して検出した出力信号が異常レベルＡよりも小さいかどうか判定する（ステップ２５）。検出した出力信号が異常レベルＡよりも小さい場合には、診断手段５Ｃは酸素センサ１０に異常あり、と診断する（ステップ２３）。検出した出力信号が異常レベルＡ以上の場合には、診断手段５Ｃは出力信号が０Ｖよりも小さいかどうか判定する（ステップ２６）。検出した出力信号が０Ｖ以上の場合には、診断手段５Ｃは酸素センサ１０に異常なし、と診断する（ステップ２７）。なお、実施例２で前述したように、ステップ２７で範囲の上限を０Ｖよりも小さい値に設定することも可能である。
【００３６】
検出した出力信号が０Ｖよりも小さい場合には、診断手段５Ｃは図４で示したように空燃比制御を変更する（ステップ２８）。続いて診断手段５Ｃは変更した空燃比制御を実行するアクティブ診断を実行し（ステップ２９）、検出した出力信号が異常レベルＡよりも小さいかどうか判定する（ステップ３０）。検出した出力信号が異常レベルＡよりも小さい場合には、診断手段５Ｃは酸素センサ１０に異常あり、と診断する（ステップ２３）。検出した出力信号が異常レベルＡ以上の場合には、診断手段５Ｃは酸素センサ１０に異常なし、と診断する（ステップ２７）。なお、ステップ２１、２２、２３、２４、２５及び２７は実施例２に係る異常検出装置１００Ｂの診断手段５Ｂが、触媒３０が劣化していると判定した後に実行する制御に相当する。この場合、ステップ２５で診断手段５Ｂが検出した出力信号が異常レベルＡ以上であると判定したときには、診断手段５Ｂはステップ２６の代わりにステップ２７を実行する。以上により、より好適に異常を検出する酸素センサ１０の異常検出装置１００Ｃを実現可能である。
【００３７】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施例に係る異常検出装置１００Ａ及び酸素センサ１０の模式図である。
【図２】実施例１に係る異常検出装置１００Ａが酸素センサ１０の異常を検出する際に実行する制御をフローチャートで示す図である。
【図３】酸素センサ１０に欠損が生じている虞が高いものとして設定した負電圧の範囲を示す図である。
【図４】アクティブ診断で実行する空燃比制御を模式的に示す図である。
【図５】実施例３に係る異常検出装置１００Ｃが酸素センサ１０の異常を検出する際に実行する制御をフローチャートで示す図である。
【図６】一般的な酸素センサにおける検出素子部を示した図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ＣＰＵ
２  双方向バス
３  ＲＯＭ
４  ＲＡＭ
５  診断手段
１０  酸素センサ
１１  検出素子
１２  撥水フィルタ
１３  シールド
１４  大気孔
２０  排気通路
３０  触媒
４０  空燃比レベル
４１  時間間隔
５０  ＥＣＵ
１００  異常検出装置
【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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