ガス濃度検出装置の異常診断装置
【課題】空燃比検出装置の増幅回路４４の異常の有無を適切に診断することのできる空燃比検出装置の異常診断装置を提供する。
【解決手段】燃料カット制御が開始されてから規定時間経過したと判断された場合、異常診断処理を開始する。詳しくは、増幅回路４４の増幅率がＬｏｗゲインとされる状況下、増幅回路４４の出力信号（Ａ／Ｆ出力電圧）が閾値電圧を上回ると判断された場合、Ｌｏｗゲイン側にスイッチ素子５０を切り替えることができなくなる異常が生じている旨診断する。また、増幅回路４４の増幅率がＨｉｇｈゲインとされる状況下、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧以下になると判断された場合、Ｈｉｇｈゲイン側にスイッチ素子５０を切り替えることができなくなる異常が生じている旨診断する。
【解決手段】燃料カット制御が開始されてから規定時間経過したと判断された場合、異常診断処理を開始する。詳しくは、増幅回路４４の増幅率がＬｏｗゲインとされる状況下、増幅回路４４の出力信号（Ａ／Ｆ出力電圧）が閾値電圧を上回ると判断された場合、Ｌｏｗゲイン側にスイッチ素子５０を切り替えることができなくなる異常が生じている旨診断する。また、増幅回路４４の増幅率がＨｉｇｈゲインとされる状況下、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧以下になると判断された場合、Ｈｉｇｈゲイン側にスイッチ素子５０を切り替えることができなくなる異常が生じている旨診断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出ガス中の特定成分の濃度を広域に検出可能であって且つ該特定成分の濃度に応じた信号を出力するガス濃度センサと、スイッチ素子を有して且つ該スイッチ素子の切替によって前記ガス濃度センサの出力信号の増幅率を可変設定可能な増幅回路とを備え、前記増幅回路の出力信号に基づき前記特定成分の濃度を算出するガス濃度検出装置に適用されるガス濃度検出装置の異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に見られるように、センサ素子を有して且つ被検出ガス中の特定成分の濃度を広域に検出可能なガス濃度センサと、センサ素子の電流信号を増幅する増幅回路とを備え、増幅回路から出力される電気信号に基づきガス濃度演算を実施するガス濃度検出装置が知られている。詳しくは、この装置では、増幅回路の備えるスイッチ素子の切替によって増幅回路の増幅率を可変設定可能となっている。この装置によれば、被検出ガス中の特定成分の濃度の検出レンジを調節するとともに、所望とする検出レンジにおける特定成分の濃度の検出精度を向上させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１５９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記装置の備える増幅回路のスイッチ素子の切替を正常に行うことができなくなる異常が生じ得る。この場合、被検出ガス中の特定成分の濃度を適切に検出することができなくなるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ガス濃度検出装置の増幅回路の異常の有無を適切に診断することのできるガス濃度検出装置の異常診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、被検出ガス中の特定成分の濃度を検出可能であって且つ該特定成分の濃度に応じた信号を出力するガス濃度センサと、スイッチ素子を有して且つ該スイッチ素子の切替によって前記ガス濃度センサの出力信号の増幅率を可変設定可能な増幅回路とを備え、前記増幅回路の出力信号に基づき前記特定成分の濃度を算出するガス濃度検出装置に適用され、前記スイッチ素子の切替によってワイドレンジの増幅率又はナローレンジの増幅率が選択可能とされており、前記ナローレンジの増幅率は、前記ワイドレンジの増幅率よりも大きく設定されるとともに、前記被検出ガス中の特定成分の濃度が規定濃度になる状況下において前記増幅回路の出力信号が所定範囲から外れるように設定され、前記ワイドレンジの増幅率は、前記被検出ガス中の特定成分の濃度が前記規定濃度になる状況下において前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲に収まるように設定され、前記被検出ガス中の特定成分の濃度が前記規定濃度になると想定されて且つ前記ワイドレンジが選択されている状況下、前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲から外れると判断されることに基づき前記増幅回路に異常が生じている旨診断する処理、及び前記被検出ガス中の特定成分の濃度が前記規定濃度になると想定されて且つ前記ナローレンジが選択されている状況下、前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲に収まると判断されることに基づき前記増幅回路に異常が生じている旨診断する処理のうち少なくとも１つを行う診断手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、上記態様にてワイドレンジ及びナローレンジの増幅率が設定されている。このため、被検出ガス中の特定成分の濃度が規定濃度になると想定されて且つワイドレンジが選択されている状況下において、増幅回路の出力信号が所定範囲から外れると判断されることに基づき、スイッチ素子をワイドレンジ側に切り替えることができなくなる異常が生じている旨診断することができる。
【０００９】
また、被検出ガス中の特定成分の濃度が規定濃度になると想定されて且つナローレンジが選択されている状況下において、増幅回路の出力信号が所定範囲に収まると判断されることに基づき、スイッチ素子をナローレンジ側に切り替えることができなくなる異常が増幅回路に生じている旨診断することもできる。
【００１０】
こうした上記発明によれば、増幅回路の異常の有無を適切に診断することができる。
【００１１】
請求項２，３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記診断手段は、前記被検出ガス中の特定成分の濃度が特定の濃度になると想定される状況下、前記スイッチ素子の切替に伴って前記増幅回路の出力信号が変化しないと判断されることに基づき、前記増幅回路に異常が生じている旨診断する処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
被検出ガス中の特定成分の濃度が特定の濃度になる状況下において、増幅回路のスイッチ素子の切替を正常に行うことができる場合、スイッチ素子の切替に伴って増幅回路の出力信号が変化する。これに対し、スイッチ素子の切替を正常に行うことができない場合には、スイッチ素子の切替に伴って増幅回路の出力信号が変化しない。
【００１３】
この点に鑑み、上記発明では、被検出ガス中の特定成分の濃度が特定の濃度になると想定される状況下、スイッチ素子の切替に伴って増幅回路の出力信号が変化しないと判断されることに基づき、増幅回路に異常が生じている旨診断することができる。
【００１４】
なお、上記特定の濃度は、例えば、増幅回路の各増幅率のそれぞれに対応する出力信号が同一となる特定成分の濃度以外の濃度として設定すればよい。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記ガス濃度センサは、内燃機関から排気通路へと排出される排気を被検出ガスとして且つ前記排気通路に設けられるセンサであり、前記規定濃度とは、前記排気通路における前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況下における前記被検出ガス中の特定成分の濃度であり、前記診断手段は、前記排気通路における前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされると想定される状況下、前記診断を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされると想定される状況とは、前記内燃機関の燃料カット制御が実行中であると判断される状況であることを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況を適切に判断することができる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の発明において、前記ガス濃度センサには、通電により該センサを加熱するヒータが設けられ、所定の指令信号を入力として、前記内燃機関の始動前に前記ヒータに通電する処理を行う処理手段を更に備え、前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされると想定される状況とは、前記処理手段によって前記ヒータに通電中であると判断される状況であることを特徴とする。
【００１９】
ガス濃度センサは通常、その温度が所定の高温となって活性状態とされることで、排気中の特定成分の濃度を適切に検出することができる。このため、上記発明では、エンジンの始動前に、ヒータの通電操作によってガス濃度センサの温度を上昇させるようにしている。ここで、ヒータは通電操作される状況は、エンジン始動前であるため、排気通路が大気で満たされている蓋然性が高い状況であると考えられる。この点に鑑み、上記発明では、上記態様にてガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況を適切に判断することができる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか1項に記載の発明において、前記ガス濃度センサは、内燃機関から排気通路へと排出される排気を被検出ガスとして且つ前記排気通路に設けられるセンサであり、前記ガス濃度検出装置は、前記増幅回路の出力信号に基づき空燃比を算出するものであり、ストイキを含むストイキ近傍のナローレンジと、該ナローレンジを含んで且つ該ナローレンジのリッチ側限界よりもリッチ側の領域とリーン側限界よりもリーン側の領域とを含むワイドレンジとが予め規定され、前記スイッチ素子の切替によって前記ワイドレンジの増幅率又は前記ナローレンジの増幅率が選択可能とされており、前記ナローレンジの増幅率は、前記ワイドレンジの増幅率よりも大きく設定されるとともに、前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況下において前記増幅回路の出力信号が所定範囲から外れるように設定され、前記ワイドレンジの増幅率は、前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況下において前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲に収まるように設定されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか1項に記載の発明において、前記ガス濃度検出装置は、前記ガス濃度センサが有するセンサ素子への電圧印加時に該センサ素子に流れる電流を計測するための電流計測用抵抗、オペアンプ及び前記増幅率を決定するための複数の増幅用抵抗を備えて構成されるものであり、前記増幅回路は、前記オペアンプ及び前記複数の増幅用抵抗を備えるとともに、前記電流計測用抵抗によって計測された電流信号を増幅するものであり、前記複数の増幅用抵抗は、前記増幅回路の入力抵抗及び帰還抵抗のそれぞれに分割されて用いられるものであり、前記スイッチ素子は、前記複数の増幅用抵抗の中から前記入力抵抗及び前記帰還抵抗となるものを選択可能なように設けられることを特徴とする。
【００２２】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか1項に記載の発明において、前記診断手段によって前記増幅回路に異常が生じている旨診断されることに基づき、その旨を外部に報知する報知手段を更に備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる空燃比検出装置の回路構成を示す図。
【図３】同実施形態にかかる空燃比及びＡ／Ｆ出力電圧の関係を示す図。
【図４】同実施形態にかかる異常診断処理の手順を示すフローチャート。
【図５】同実施形態にかかる異常診断処理の一例を示すタイムチャート。
【図６】同実施形態にかかる異常診断処理の一例を示すタイムチャート。
【図７】第２の実施形態にかかる異常診断処理の手順を示すフローチャート。
【図８】第３の実施形態にかかる異常診断処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる異常診断装置を車載エンジンシステムの空燃比検出装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００２６】
図示されるエンジン１０は、火花点火式内燃機関である。エンジン１０の吸気通路１２には、上流側から順に、吸気量を検出するエアフローメータ１４と、吸気通路１２を流れる吸気量を調節するスロットルバルブ１６とが設けられている。吸気通路１２のうちスロットルバルブ１６の下流側は、エンジン１０の図示しない燃焼室につながっている。
【００２７】
エンジン１０には、燃焼室に燃料を供給する電子制御式の燃料噴射弁１８と、燃焼室に放電火花を発生させる点火プラグ２０とが設けられている。燃料噴射弁１８によって供給された燃料と吸気との混合気は、点火プラグ２０の放電火花によって燃焼室において燃焼に供される。そして、燃焼に供された混合気は、排気として排気通路２２に排出される。
【００２８】
排気通路２２には、排気中の有害成分を浄化する排気浄化用触媒（以下、触媒２４）が設けられている。本実施形態では、触媒２４として、排気中のＮＯｘ、ＨＣ及びＣＯを浄化する三元触媒を想定している。なお、三元触媒は、その温度が所定の活性温度域内となって且つ、混合気の空燃比が理論空燃比（ストイキ）近傍となる状態において排気浄化能力を高く維持可能なものである。
【００２９】
排気通路２２のうち、触媒２４の上流側には、排気中の特定成分（酸素濃度や、ＣＯ，ＨＣ，Ｈ２等の未燃成分）に応じてリニアな電気信号を出力するＡ／Ｆセンサ２６が設けられている。Ａ／Ｆセンサ２６は、混合気の空燃比を広域に検出可能ないわゆる全領域空燃比センサであり、その温度が所定の高温となって活性状態とされることで、空燃比の検出精度を維持可能なものである。
【００３０】
Ａ／Ｆセンサ２６の出力信号は、センサ制御回路２８を介して電子制御装置（以下、ＥＣＵ３０）に入力される。以下、本実施形態にかかるＡ／Ｆセンサ２６及びセンサ制御回路２８の構成について詳述する。
【００３１】
図２は、本実施形態にかかるＡ／Ｆセンサ２６及びセンサ制御回路２８等を備える空燃比検出装置の回路構成を示す図である。
【００３２】
図示されるように、上記Ａ／Ｆセンサ２６は、ヒータ２６ａ及びセンサ素子２６ｂ等を備えて構成されている。ヒータ２６ａは、車載バッテリ３２から給電されることにより発熱する線状の発熱体よりなり、その発熱によりセンサ素子２６ｂを加熱する機能を有する。また、センサ素子２６ｂは、固体電解質等からなるものである。なお、本実施形態では、センサ素子２６ｂとして、特開２００７−３１５９４３号公報の図２に示す構成を採用することとする。
【００３３】
上記センサ制御回路２８において、センサ素子２６ｂの正極端子（＋端子）には、電流検出抵抗３４（電流計測用抵抗）を介してオペアンプ３６の出力端子が接続されている。オペアンプ３６の非反転入力端子には、基準電圧Ｖｆを有する電源３８が接続されており、反転入力端子には、センサ素子２６ｂの正極端子と電流検出抵抗３４との接続点が接続されている。こうした構成によれば、電流検出抵抗３４とセンサ素子２６ｂの正極端子との接続点（Ａ点）の電圧は、基準電圧Ｖｆと同じ電圧に保持される。
【００３４】
一方、センサ素子２６ｂの負極端子（−端子）には、オペアンプ４０を介して印加電圧制御回路４２が接続されている。詳しくは、オペアンプ４０の出力端子には、センサ素子２６ｂの負極端子が接続されている。また、オペアンプ４０の非反転入力端子には印加電圧制御回路が接続され、反転入力端子には、オペアンプ４０の出力端子とセンサ素子２６ｂの負極端子との接続点（Ｄ点）が接続されている。こうした構成によれば、Ｄ点の電圧は、印加電圧制御回路４２の印加電圧と同じ電圧に保持される。
【００３５】
上記オペアンプ３６の出力端子と電流検出抵抗３４との接続点（Ｂ点）の電圧は、混合気の空燃比の変化によって変化する。詳しくは、混合気の空燃比がリーンとなる（排気中の酸素濃度が高くなる）場合、センサ素子２６ｂの正極端子から負極端子へと電流が流れる現象が生じるため、Ｂ点の電圧が上昇する。一方、空燃比がリッチとなる（排気中の酸素濃度が低くなる）場合、センサ素子２６ｂの負極端子から正極端子へと電流が流れる現象が生じるため、Ｂ点の電圧が低下する。
【００３６】
上記印加電圧制御回路４２では、Ｂ点の電圧をモニタするとともにその電圧値に応じてセンサ素子２６ｂに印加すべき電圧を設定し、オペアンプ４０を介してＤ点の電圧を制御する機能を有する。印加電圧制御回路４２のこうした機能によれば、電流検出抵抗３４を流れる素子電流が混合気の空燃比の増減（リーン・リッチの度合い）に対応するものとなる。詳しくは、空燃比がリーンになるほど素子電流が増大し、空燃比がリッチになるほど素子電流が減少する。
【００３７】
電流検出抵抗３４の両端であるＡ点及びＢ点には、増幅回路４４が接続されている。増幅回路４４は、オペアンプ４６、複数（３つ）の増幅用抵抗４８ａ〜４８ｃの直列接続体及びスイッチ素子５０を備えて構成されている。なお、スイッチ素子５０としては、例えばＭＯＳトランジスタを採用することができる。また、以降、増幅用抵抗４８ａ〜４８ｃの抵抗値をそれぞれ、Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃとする。
【００３８】
増幅回路４４の構成について詳述すると、オペアンプ４６の非反転入力端子には上記Ｂ点が接続され、反転入力端子にはスイッチ素子５０が接続されている。ここで、スイッチ素子５０の切換接点である接点ａ及び接点ｂのそれぞれは、増幅用抵抗４８ｂの両端のそれぞれに接続されている。
【００３９】
こうした構成において、オペアンプ４６の反転入力端子とスイッチ素子５０の接点ａとが接続される場合（図示の状態）、増幅用抵抗４８ａが増幅回路４４の入力抵抗となり、増幅用抵抗４８ｂ，４８ｃが増幅回路４４の帰還抵抗となる。このとき、増幅回路４４の増幅率ＧＡは、下式（ｃ１）で表される。
ＧＡ＝（Ｒｂ＋Ｒｃ）／Ｒａ …（ｃ１）
一方、オペアンプ４６の反転入力端子とスイッチ素子５０の接点ｂとが接続される場合には、増幅用抵抗４８ａ，４８ｂが増幅回路４４の入力抵抗となり、増幅用抵抗４８ｃが増幅回路４４の帰還抵抗となる。このとき、増幅回路４の増幅率ＧＢは、下式（ｃ２）で表される。
ＧＢ＝Ｒｃ／（Ｒａ＋Ｒｂ） …（ｃ２）
上記増幅率ＧＡ，ＧＢの大小関係はＧＡ＞ＧＢであり、本実施形態では、増幅率ＧＡを「×１５」とし、増幅率ＧＢを「×５」とする。なお、以降、増幅率ＧＡをＨｉｇｈゲインと称し、増幅率ＧＢをＬｏｗゲインと称すこととする。
【００４０】
オペアンプ４６の出力端子には、ＥＣＵ３０が接続されている。つまり、オペアンプ４６の出力電圧（以下、Ａ／Ｆ出力電圧）は、ＥＣＵ３０に入力される。
【００４１】
図１の説明に戻り、ＥＣＵ３０は、エンジンシステムの各種アクチュエータを操作対象とし、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されるものである。ＥＣＵ３０には、車両のユーザによって携帯されて且つ車両ドアの施錠・解錠用の信号等を出力する携帯機５２や、ユーザのアクセル操作量を検出するアクセルセンサ５４、車両の走行速度を検出する車速センサ５６、エアフローメータ１４等の出力信号、更にはＡ／Ｆ出力電圧が入力される。ＥＣＵ３０は、上記入力に応じて、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、Ａ／Ｆセンサ２６のヒータ２６ａの通電処理や、空燃比演算処理、空燃比制御処理等を行う。
【００４２】
上記ヒータ２６ａの通電処理は、エンジン１０の始動に先立ち、Ａ／Ｆセンサ２６の空燃比の検出精度を速やかに向上させるための処理である。これは、上述したように、センサ素子２６ｂの温度が所定の高温となって活性状態とされることで、Ａ／Ｆセンサ２６の検出精度を維持可能であることに鑑みたものである。ここで、ヒータ２６ａの通電処理は、携帯機５２からＥＣＵ３０へと所定の指令信号が入力されたことをトリガとして、バッテリ３２からヒータ２６ａへと電力を供給する処理となる。本実施形態では、上記所定の指令信号を、ＥＣＵ３０を起動させるための指令信号（いわゆるＥＣＵウェークアップ信号）とし、より具体的には、ドア解錠指示信号とする。
【００４３】
上記空燃比演算処理は、ＥＣＵ３０の有するマイコンのＡ／Ｄ入力端子に入力されたＡ／Ｆ出力電圧と、Ｈｉｇｈゲイン，Ｌｏｗゲインの切替指令とに基づき、混合気の空燃比を算出する処理である。以下、この処理について詳述する。
【００４４】
本実施形態では、リッチ領域（例えばＡ／Ｆ＝１１）から大気状態までの広い範囲の空燃比を検出可能とすべく、空燃比の検出レンジとして、図３に示すように、ストイキを含むストイキ近傍のナローレンジ（Ａ／Ｆ＝１３〜１８のレンジ）と、ナローレンジを含んで且つナローレンジのリッチ側限界よりもリッチ側の領域とリーン側限界よりもリーン側の領域とを含むワイドレンジ（Ａ／Ｆ＝１０〜大気）とが予め規定されている。そして、ナローレンジ又はワイドレンジのいずれかを選択して空燃比の検出が可能となっている。詳しくは、ナローレンジが選択される場合、増幅回路４４の増幅率をＨｉｇｈゲインＧＡとすべくスイッチ素子５０の切替操作を行う。一方、ワイドレンジが選択される場合、増幅回路４４の増幅率をＬｏｗゲインＧＢとすべくスイッチ素子５０の切替操作を行う。
【００４５】
ちなみに、本実施形態では、ＨｉｇｈゲインＧＡは、大気状態の場合にＡ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回るように設定されている。また、ＬｏｗゲインＧＢは、大気状態の場合にＡ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下に収まるように設定されている。ここで、閾値電圧Ｖαは、例えば、ＥＣＵ３０のマイコンのＡ／Ｄ入力端子に入力可能な電圧範囲（作動電圧範囲、例えば０〜５Ｖ）の上限電圧（５Ｖ）よりもやや低い値に設定すればよい。
【００４６】
上記空燃比制御処理は、空燃比演算処理によって算出される混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御すべく、燃料噴射弁１８を通電操作する処理である。本実施形態では、エンジン１０の運転状態に応じて、目標空燃比をストイキ近傍に設定するストイキ空燃比制御や、目標空燃比を所定のリーン領域における空燃比に設定するリーン空燃比制御等を適宜行う。
【００４７】
ここで、ストイキ空燃比制御では、ストイキを含むストイキ近傍領域で高精度に空燃比を検出する必要があるのに対し、リーン空燃比制御等では、大気状態を含む広域の空燃比を検出する必要がある。そこで、本実施形態では、これら制御に応じて、Ｈｉｇｈゲイン又はＬｏｗゲインのいずれかを選択して空燃比検出レンジを切り替える。
【００４８】
ところで、上記増幅回路４４のスイッチ素子５０を切り替えることができなくなる異常が発生し得る。この要因としては、スイッチ素子５０が固着したり、ＥＣＵ３０とスイッチ素子５０とを接続する電気経路に異常が生じたりすること等が挙げられる。この場合、実際の空燃比を適切に把握することができなくなることで、空燃比制御を適切に行うことができなくなり、エミッションが増大するおそれがある。
【００４９】
こうした問題を解決すべく、本実施形態では、増幅回路４４の異常の有無を診断する異常診断処理を行う。詳しくは、排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされると想定される状況下、Ｌｏｗゲイン又はＨｉｇｈゲインの選択に対応するＡ／Ｆ出力電圧となっているか否かに基づき、増幅回路４４の異常の有無を診断する。ここで、排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされていると想定される状況下において異常診断処理を行うのは、車両が通常使用されると想定される地域において大気中の酸素濃度が略同一であるため、Ｌｏｗゲイン又はＨｉｇｈゲインに対応するＡ／Ｆ出力電圧の診断基準を適切に設定可能であることに鑑みたものである。以下、図４を用いて、上記異常診断処理について詳述する。
【００５０】
図４は、本実施形態にかかる異常診断処理の手順である。この処理は、ＥＣＵ３０によって繰り返し実行される。
【００５１】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、燃料噴射弁１８からの燃料噴射を停止させる燃料カット制御の実行中であるか否かを判断する。この処理は、排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされているか否かを判断するためのものである。ここで、燃料カット制御が実行中であるか否かは、例えばアクセルセンサ５４及び車速センサ５６の出力値に基づき判断すればよい。ちなみに、本実施形態では、燃料カット制御の開始後、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα近傍になると判断された場合、Ｌｏｗゲインへの切替指令がなされることとする。これは、その後、燃焼制御が開始される場合に備えるためのものである。
【００５２】
ステップＳ１０において燃料カット制御の実行中であると判断された場合には、ステップＳ１２に進み、燃料カット制御が開始されてからの吸気通路１２を流れる吸気量の積算値（積算吸気量ΣＧａ）が規定量β以上になるか否かを判断する。この処理は、排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされているか否かの判断精度を向上させるための処理である。これは、燃料カット制御が開始された後、吸気通路１２から燃焼室を介して排気通路２２を流れる吸気量の積算値が多くなると、排気通路２２を流れる気体の大部分が大気となっている蓋然性が高いと考えられることによるものである。ここで、上記規定量βは、予め実験によって、燃料カット制御が開始されてからの積算吸気量ΣＧａと、排気通路２２のＡ／Ｆセンサ２６設置部付近の酸素濃度との測定結果に基づき定められる値である。また、積算吸気量ΣＧａは、エアフローメータ１４によって検出される吸気量の積算値とすればよい。
【００５３】
ステップＳ１２において積算吸気量ΣＧａが規定量β以上になると判断された場合には、排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされていると判断するとともに、積算吸気量ΣＧａをリセットし、ステップＳ１４に進む。なお、ステップＳ１０からステップＳ１２を介してステップＳ１４に移行する間に、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα付近に到達するため、ＨｉｇｈゲインからＬｏｗゲインへの切替指令がなされる。
【００５４】
ステップＳ１４では、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下となる状態が規定時間Ｔ１継続されるか否かを判断する。この処理は、スイッチ素子５０をＨｉｇｈゲイン側から切り替えることができなくなる異常が生じているか否かを判断するためのものである。つまり、Ｌｏｗゲインが選択されて且つ、排気通路２２のＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされる状況下においては、Ａ／Ｆ出力電圧は閾値電圧Ｖα以下になる。このため、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回る場合には、スイッチ素子５０をＨｉｇｈゲイン側から切り替えることができなくなる異常が生じている旨判断できる。なお、上記規定時間Ｔ１が設定されているのは、例えばＡ／Ｆ出力電圧にノイズ等が混入することに起因して、異常診断精度が低下する事態を回避するためである。
【００５５】
ステップＳ１４において肯定判断された場合には、スイッチ素子５０をＨｉｇｈゲイン側から切り替えることができなくなる異常が生じていないと判断し、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、ＬｏｗゲインからＨｉｇｈゲインへの切替指令を出力する。
【００５６】
続くステップＳ１８では、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回る状態が上記規定時間Ｔ１継続されるか否かを判断する。この処理は、スイッチ素子５０をＬｏｗゲイン側から切り替えることができなくなる異常が生じているか否かを判断するためのものである。つまり、Ｈｉｇｈゲインが選択されて且つ、排気通路２２のＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされる状況下においては、Ａ／Ｆ出力電圧は閾値電圧Ｖαを上回る。このため、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下となる場合には、スイッチ素子５０をＬｏｗゲイン側から切り替えることができなくなる異常が生じている旨判断できる。なお、上記規定時間Ｔ１が設定されているのは、上記ステップＳ１４の処理と同様の理由によるものである。
【００５７】
ステップＳ１８において肯定判断された場合には、ステップＳ２０に進み、増幅回路４４に異常が生じていない旨診断する。そして、ステップＳ２２に進み、ＨｉｇｈゲインからＬｏｗゲインへの切替指令を出力する。これは、その後燃焼制御が開始される場合に備えるための処理である。
【００５８】
一方、上記ステップＳ１４やステップＳ１８において否定判断された場合には、ステップＳ２４に進み、増幅回路４４に異常が生じている旨診断するとともに、ユーザにその旨を報知する報知処理を行う。ここで、報知処理としては、具体的には例えば、エンジンチェックランプの点灯や音声によって報知する処理を採用すればよい。
【００５９】
ちなみに、スイッチ素子５０をＬｏｗゲイン側（又はＨｉｇｈゲイン側）から切り替えることができなくなる異常が生じていると判断された場合、その後、Ｌｏｗゲイン（Ｈｉｇｈゲイン）が選択される場合のＡ／Ｆ出力電圧が入力されると判断して空燃比演算処理を行う。
【００６０】
なお、上記ステップＳ１０やステップＳ１２において否定判断された場合や、ステップＳ２２、Ｓ２４の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００６１】
図５に、本実施形態にかかる異常診断処理の一例を示す。詳しくは、図５は、増幅回路４４が正常時の場合、及びスイッチ素子５０がＨｉｇｈゲイン側（増幅回路４４の接点ａ側）に固着する異常が生じた場合における異常診断処理の一例である。なお、図５（ａ）は、Ａ／Ｆ出力電圧の推移を示し、図５（ｂ）は、ゲイン切替指令の推移を示し、図５（ｃ）は、積算吸気量ΣＧａの推移を示す。また、図５（ｄ）〜図５（ｋ）は、異常診断処理に用いる各種カウンタ，フラグの推移を示す。
【００６２】
まず、増幅回路４４が正常な場合について説明する。
【００６３】
図中破線にて示すように、時刻ｔ１において燃料カット制御が開始されて排気中の酸素濃度が上昇するため、Ａ／Ｆ出力電圧が漸増を開始する。また、燃料カット制御の開始判断とともに積算吸気量ΣＧａのカウントが開始される。
【００６４】
その後、時刻ｔ２において、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα近傍になると判断されることで、ＨｉｇｈゲインからＬｏｗゲインへの切替指令がなされる。そしてその後、積算吸気量ΣＧａが規定量β以上になると判断される時刻ｔ３において、異常診断処理が開始される。
【００６５】
詳しくは、Ｌｏｗゲインが選択されている状況下、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下であると判断されることで、Ｌｏｗ正常カウンタがカウントアップされる。そして、Ｌｏｗ正常カウンタが所定の閾値ＣＮＬＯＫに到達すると判断される時刻ｔ４において、Ｌｏｗ正常フラグが「Ｈ」とされる。すなわち、Ｌｏｗゲインが選択されている状況下、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下になる状態が規定時間Ｔ１継続されると判断されることで、スイッチ素子５０をＨｉｇｈゲイン側に切り替えることができなくなる異常が生じていない旨診断される。
【００６６】
時刻ｔ４において、ＬｏｗゲインからＨｉｇｈゲインへの切替指令がなされた後、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回ると判断されることで、Ｈｉｇｈ正常カウンタがカウントアップされる。そして、Ｈｉｇｈ正常カウンタが閾値ＣＮＨＯＫに到達すると判断される時刻ｔ５において、Ｈｉｇｈ正常フラグが「Ｈ」とされる。すなわち、Ｈｉｇｈゲインが選択されている状況下、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回る状態が規定時間Ｔ１継続されると判断されることで、スイッチ素子５０をＬｏｗゲイン側に切り替えることができなくなる異常が生じていない旨診断される。
【００６７】
そしてその後、時刻ｔ５において、燃焼制御の開始に備えてＨｉｇｈゲインからＬｏｗゲインへの切替指令がなされる。
【００６８】
次に、スイッチ素子５０がＨｉｇｈゲイン側に固着する異常が生じている場合について説明する。
【００６９】
図中実線にて示すように、時刻ｔ３からＬｏｗゲインが選択されているにもかかわらず、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回って上限電圧に飽和しているため、Ｈｉｇｈ異常カウンタがカウントアップされる。そして、Ｈｉｇｈ異常カウンタが閾値ＣＮＨＮＧに到達すると判断される時刻ｔ４において、Ｈｉｇｈ異常フラグが「Ｈ」とされる。すなわち、Ｌｏｗゲインが選択されている状況下、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回る状態が規定時間Ｔ１継続されると判断されることで、スイッチ素子５０をＬｏｗゲイン側に切り替えることができなくなる異常が生じている旨診断される。
【００７０】
次に、図６を用いて、スイッチ素子５０がＬｏｗゲイン側（増幅回路４４の接点ｂ側）に固着する異常が生じている場合における異常診断処理について説明する。詳しくは、図６（ａ）〜図６（ｋ）は、先の図５（ａ）〜図５（ｋ）に対応している。なお、図中、破線にて示す正常時の波形は、先の図５に示した正常時の波形と同一である。
【００７１】
図中実線にて示すように、時刻ｔ３からＬｏｗゲインが選択されている状況下、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下になると判断されることで、Ｌｏｗ正常カウンタがカウントアップされる。そして、Ｌｏｗ正常カウンタが閾値ＣＮＬＯＫに到達すると判断される時刻ｔ４において、Ｌｏｗ正常フラグが「Ｈ」とされる。
【００７２】
時刻ｔ４において、ＬｏｗゲインからＨｉｇｈゲインへの切替指令がなされた後、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下になると判断されることで、Ｌｏｗ異常カウンタがカウントアップされる。そして、Ｌｏｗ異常カウンタが閾値ＣＮＬＮＧに到達すると判断される時刻ｔ５において、Ｌｏｗ異常フラグが「Ｈ」とされる。すなわち、Ｈｉｇｈゲインが選択されている状況下、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下になる状態が規定時間Ｔ１継続されると判断されることで、スイッチ素子５０をＨｉｇｈゲイン側に切り替えることができなくなる異常が生じている旨診断される。
【００７３】
このように、本実施形態では、上記態様の異常診断処理を行うことで、増幅回路４４の異常の有無を適切に診断することができる。
【００７４】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００７５】
（１）排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされていると想定される状況下において、Ｌｏｗゲインが選択されて且つ規定時間Ｔ１継続してＡ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回ると判断された場合、スイッチ素子５０をＬｏｗゲイン側に切り替えることができなくなる異常が生じている旨診断した。また、Ｈｉｇｈゲインが選択されて且つ規定時間Ｔ１継続してＡ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下になると判断された場合、スイッチ素子５０をＨｉｇｈゲイン側に切り替えることができなくなる異常が生じている旨診断した。こうした診断手法によれば、増幅回路４４の異常の有無を適切に診断することができる。
【００７６】
（２）燃料カット制御が開始されてから規定時間Ｔ１経過したと判断された場合、異常診断処理を行った。これにより、Ａ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされている状況下において異常診断処理を行うことができ、ひいては異常診断精度を向上させることができる。
【００７７】
（３）増幅回路４４に異常が生じている旨診断された場合、その旨をユーザに報知する報知処理を行った。これにより、ユーザにその後の対応を適切に取らせることなどができる。
【００７８】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７９】
本実施形態では、エンジン１０の始動前であって且つ排気通路２２上のＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされていると判断される状況下において異常診断処理を行う。具体的には、Ａ／Ｆセンサ２６の備えるヒータ２６ａの通電処理の実行中に異常診断処理を行う。これは、このような状況においては、エンジン１０始動前であるため、排気通路２２が大気で満たされている蓋然性が高いと考えられることによるものである。
【００８０】
図７に、本実施形態にかかる異常診断処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０によって繰り返し実行される。なお、図７において、先の図４に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００８１】
この一連の処理では、まずステップＳ２６において、エンジン１０の停止中にドア解錠指令がなされたとの条件、及びエンジン１０が前回停止されてから規定時間Ｔ２経過したとの条件の論理積が真であるとの条件が成立しているか否かを判断する。ここで、エンジン１０が前回停止されてから規定時間Ｔ２経過したとの条件は、排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされている旨の判断精度を向上させるための条件である。
【００８２】
ステップＳ２６において肯定判断された場合には、ステップＳ２８に進み、ヒータ２６ａの通電処理を行う。
【００８３】
続くステップＳ３０では、Ａ／Ｆセンサ２６が活性状態になったか否かを判断する。そして、ステップＳ３０において肯定判断された場合には、ステップＳ１４に進む。
【００８４】
なお、上記ステップＳ２６やステップＳ３０において否定判断された場合や、ステップＳ２２、Ｓ２４の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００８５】
このように、本実施形態では、ヒータ２６ａの通電処理の実行中に異常診断処理を行うことができる。
【００８６】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８７】
本実施形態では、エンジン１０の運転中（燃焼制御中）に、混合気の空燃比が特定の空燃比とされる状況下において、Ｌｏｗゲイン及びＨｉｇｈゲインのうちいずれか一方から他方への切替に伴ってＡ／Ｆ出力電圧が変化しないと判断された場合、増幅回路４４に異常が生じている旨診断する。これは、排気中の酸素濃度が特定の濃度になる状況下において、スイッチ素子５０の切替を正常に行うことができる場合、スイッチ素子５０の切替に伴ってＡ／Ｆ出力電圧が変化するのに対し、スイッチ素子５０の切替を正常に行うことができない場合には、スイッチ素子５０の切替指令に伴ってＡ／Ｆ出力電圧が変化しないことに基づくものである。
【００８８】
図８に、本実施形態にかかる異常診断処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０によって繰り返し実行される。なお、図８において、先の図４に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００８９】
この一連の処理では、まずステップＳ３２において、混合気の空燃比が安定しているか否かを判断する。詳しくは、Ａ／Ｆ出力電圧が特定の空燃比に対応するＡ／Ｆ出力電圧近傍となるか否かを判断し、より具体的には、Ａ／Ｆ出力電圧と、上記特定の空燃比に対応するＡ／Ｆ出力電圧との差の絶対値が所定以下であるか否かを判断する。ここで、上記特定の空燃比は、ＨｉｇｈゲインＧＡ及びＬｏｗゲインＧＢのそれぞれに対応するＡ／Ｆ出力電圧が同一となる空燃比（ストイキ）以外の空燃比として設定される。
【００９０】
ステップＳ３２において肯定判断された場合には、ステップＳ３４に進み、Ｌｏｗゲイン及びＨｉｇｈゲインのうちいずれか一方から他方への切替指令によってＡ／Ｆ出力電圧が変化するか否かを判断する。
【００９１】
ステップＳ３４において肯定判断された場合には、ステップＳ２０に進む。一方、上記ステップＳ３４において否定判断された場合には、ステップＳ２４に進む。
【００９２】
なお、上記ステップＳ３２において否定判断された場合や、ステップＳ２２、Ｓ２４の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００９３】
このように、本実施形態では、エンジン１０の運転中に異常診断処理を行うことができる。
【００９４】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００９５】
・上記第1の実施形態において、燃料カット制御が開始されてからの積算吸気量ΣＧａが規定量β以上になるとの条件に代えて、燃料カット制御が開始されたと判断されてからの経過時間が規定時間Ｔｇ以上になるとの条件を用いてもよい（先の図４のステップＳ１２参照）。これは、燃料カット制御が開始されてからある程度時間が経過すると、吸気通路１２から燃焼室を介して排気通路２２を流れる吸気によって、排気通路２２を流れる気体の大部分が大気となる蓋然性が高いと考えられることによるものである。
【００９６】
・上記第３の実施形態では、混合気の空燃比が安定していると判断された場合に異常診断処理を行ったがこれに限らない。例えば、空燃比が安定しない状況下において異常診断処理を行ってもよい。これは、空燃比が安定しない状況下であっても、微視的なタイムスケールにおけるゲイン切替に伴うＡ／Ｆ出力電圧の変化の有無によれば、増幅回路４４の異常の有無を診断できると考えられることによるものである。
【００９７】
・増幅回路４４の構成としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、特開２００７−３１５９４３号公報の図６〜図７に示す構成を採用してもよい。また、例えば、センサ素子２６ｂとして、例えば上記公報の図８（ａ）に示す構成を採用する場合、増幅回路４４の構成として、上記公報の図９，図１０に示す構成を採用してもよい。
【００９８】
・エンジン１０始動前に異常診断を開始するための所定の指令信号（ＥＣＵウェークアップ信号）としては、上記第２の実施形態に例示したものに限らない。例えば、ＥＣＵウェークアップ信号を、エンジン１０の停止中において、車両のドアの開操作がなされた旨の信号や、ユーザの運転席への着座がなされた旨の信号、ブレーキペダルの踏み込みがなされた旨の信号としてもよい。
【００９９】
・上記各実施形態では、空燃比が大きくなるほど、Ａ／Ｆ出力電圧が高くなるような空燃比検出装置を採用したがこれに限らない。例えば、空燃比が大きくなるほど、Ａ／Ｆ出力電圧が低くなるような空燃比検出装置があるならば、これを採用してもよい。この場合、大気状態において、ＬｏｗゲインＧＢを、Ａ／Ｆ出力電圧が作動電圧範囲の下限電圧よりもやや高い値以上に収まるように設定して且つ、ＨｉｇｈゲインＧＡを、Ａ／Ｆ出力電圧が上記やや高い値を下回るように設定すればよい。
【０１００】
・増幅回路４４の異常診断手法としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、上記第1の実施形態の異常診断処理を基本としつつ、排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされる状況の実現頻度が低いと判断された場合には、上記第３の実施形態の異常診断処理を行う手法を採用してもよい。
【０１０１】
・内燃機関としては、火花点火式内燃機関に限らず、例えばディーゼルエンジン等の圧縮着火式内燃機関であってもよい。
【０１０２】
・本願発明が適用されるガス濃度検出装置としては、車両に搭載されるものに限らない。この場合、被検出ガスとしては、排気に限らず他のガスとしてもよい。
【０１０３】
・排気中の特定成分の濃度を検出可能なセンサとしては、Ａ／Ｆセンサに限らない。例えば、排気中のＮＯｘ濃度を検出可能なＮＯｘセンサや、排気中のＨＣ濃度を検出可能なＨＣセンサであってもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１０…エンジン、１８…燃料噴射弁、２２…排気通路、２６…Ａ／Ｆセンサ、３０…ＥＣＵ（ガス濃度検出装置の異常診断装置の一実施形態）、４４…増幅回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出ガス中の特定成分の濃度を広域に検出可能であって且つ該特定成分の濃度に応じた信号を出力するガス濃度センサと、スイッチ素子を有して且つ該スイッチ素子の切替によって前記ガス濃度センサの出力信号の増幅率を可変設定可能な増幅回路とを備え、前記増幅回路の出力信号に基づき前記特定成分の濃度を算出するガス濃度検出装置に適用されるガス濃度検出装置の異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に見られるように、センサ素子を有して且つ被検出ガス中の特定成分の濃度を広域に検出可能なガス濃度センサと、センサ素子の電流信号を増幅する増幅回路とを備え、増幅回路から出力される電気信号に基づきガス濃度演算を実施するガス濃度検出装置が知られている。詳しくは、この装置では、増幅回路の備えるスイッチ素子の切替によって増幅回路の増幅率を可変設定可能となっている。この装置によれば、被検出ガス中の特定成分の濃度の検出レンジを調節するとともに、所望とする検出レンジにおける特定成分の濃度の検出精度を向上させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１５９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記装置の備える増幅回路のスイッチ素子の切替を正常に行うことができなくなる異常が生じ得る。この場合、被検出ガス中の特定成分の濃度を適切に検出することができなくなるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ガス濃度検出装置の増幅回路の異常の有無を適切に診断することのできるガス濃度検出装置の異常診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、被検出ガス中の特定成分の濃度を検出可能であって且つ該特定成分の濃度に応じた信号を出力するガス濃度センサと、スイッチ素子を有して且つ該スイッチ素子の切替によって前記ガス濃度センサの出力信号の増幅率を可変設定可能な増幅回路とを備え、前記増幅回路の出力信号に基づき前記特定成分の濃度を算出するガス濃度検出装置に適用され、前記スイッチ素子の切替によってワイドレンジの増幅率又はナローレンジの増幅率が選択可能とされており、前記ナローレンジの増幅率は、前記ワイドレンジの増幅率よりも大きく設定されるとともに、前記被検出ガス中の特定成分の濃度が規定濃度になる状況下において前記増幅回路の出力信号が所定範囲から外れるように設定され、前記ワイドレンジの増幅率は、前記被検出ガス中の特定成分の濃度が前記規定濃度になる状況下において前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲に収まるように設定され、前記被検出ガス中の特定成分の濃度が前記規定濃度になると想定されて且つ前記ワイドレンジが選択されている状況下、前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲から外れると判断されることに基づき前記増幅回路に異常が生じている旨診断する処理、及び前記被検出ガス中の特定成分の濃度が前記規定濃度になると想定されて且つ前記ナローレンジが選択されている状況下、前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲に収まると判断されることに基づき前記増幅回路に異常が生じている旨診断する処理のうち少なくとも１つを行う診断手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、上記態様にてワイドレンジ及びナローレンジの増幅率が設定されている。このため、被検出ガス中の特定成分の濃度が規定濃度になると想定されて且つワイドレンジが選択されている状況下において、増幅回路の出力信号が所定範囲から外れると判断されることに基づき、スイッチ素子をワイドレンジ側に切り替えることができなくなる異常が生じている旨診断することができる。
【０００９】
また、被検出ガス中の特定成分の濃度が規定濃度になると想定されて且つナローレンジが選択されている状況下において、増幅回路の出力信号が所定範囲に収まると判断されることに基づき、スイッチ素子をナローレンジ側に切り替えることができなくなる異常が増幅回路に生じている旨診断することもできる。
【００１０】
こうした上記発明によれば、増幅回路の異常の有無を適切に診断することができる。
【００１１】
請求項２，３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記診断手段は、前記被検出ガス中の特定成分の濃度が特定の濃度になると想定される状況下、前記スイッチ素子の切替に伴って前記増幅回路の出力信号が変化しないと判断されることに基づき、前記増幅回路に異常が生じている旨診断する処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
被検出ガス中の特定成分の濃度が特定の濃度になる状況下において、増幅回路のスイッチ素子の切替を正常に行うことができる場合、スイッチ素子の切替に伴って増幅回路の出力信号が変化する。これに対し、スイッチ素子の切替を正常に行うことができない場合には、スイッチ素子の切替に伴って増幅回路の出力信号が変化しない。
【００１３】
この点に鑑み、上記発明では、被検出ガス中の特定成分の濃度が特定の濃度になると想定される状況下、スイッチ素子の切替に伴って増幅回路の出力信号が変化しないと判断されることに基づき、増幅回路に異常が生じている旨診断することができる。
【００１４】
なお、上記特定の濃度は、例えば、増幅回路の各増幅率のそれぞれに対応する出力信号が同一となる特定成分の濃度以外の濃度として設定すればよい。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記ガス濃度センサは、内燃機関から排気通路へと排出される排気を被検出ガスとして且つ前記排気通路に設けられるセンサであり、前記規定濃度とは、前記排気通路における前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況下における前記被検出ガス中の特定成分の濃度であり、前記診断手段は、前記排気通路における前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされると想定される状況下、前記診断を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされると想定される状況とは、前記内燃機関の燃料カット制御が実行中であると判断される状況であることを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況を適切に判断することができる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の発明において、前記ガス濃度センサには、通電により該センサを加熱するヒータが設けられ、所定の指令信号を入力として、前記内燃機関の始動前に前記ヒータに通電する処理を行う処理手段を更に備え、前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされると想定される状況とは、前記処理手段によって前記ヒータに通電中であると判断される状況であることを特徴とする。
【００１９】
ガス濃度センサは通常、その温度が所定の高温となって活性状態とされることで、排気中の特定成分の濃度を適切に検出することができる。このため、上記発明では、エンジンの始動前に、ヒータの通電操作によってガス濃度センサの温度を上昇させるようにしている。ここで、ヒータは通電操作される状況は、エンジン始動前であるため、排気通路が大気で満たされている蓋然性が高い状況であると考えられる。この点に鑑み、上記発明では、上記態様にてガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況を適切に判断することができる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか1項に記載の発明において、前記ガス濃度センサは、内燃機関から排気通路へと排出される排気を被検出ガスとして且つ前記排気通路に設けられるセンサであり、前記ガス濃度検出装置は、前記増幅回路の出力信号に基づき空燃比を算出するものであり、ストイキを含むストイキ近傍のナローレンジと、該ナローレンジを含んで且つ該ナローレンジのリッチ側限界よりもリッチ側の領域とリーン側限界よりもリーン側の領域とを含むワイドレンジとが予め規定され、前記スイッチ素子の切替によって前記ワイドレンジの増幅率又は前記ナローレンジの増幅率が選択可能とされており、前記ナローレンジの増幅率は、前記ワイドレンジの増幅率よりも大きく設定されるとともに、前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況下において前記増幅回路の出力信号が所定範囲から外れるように設定され、前記ワイドレンジの増幅率は、前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況下において前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲に収まるように設定されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか1項に記載の発明において、前記ガス濃度検出装置は、前記ガス濃度センサが有するセンサ素子への電圧印加時に該センサ素子に流れる電流を計測するための電流計測用抵抗、オペアンプ及び前記増幅率を決定するための複数の増幅用抵抗を備えて構成されるものであり、前記増幅回路は、前記オペアンプ及び前記複数の増幅用抵抗を備えるとともに、前記電流計測用抵抗によって計測された電流信号を増幅するものであり、前記複数の増幅用抵抗は、前記増幅回路の入力抵抗及び帰還抵抗のそれぞれに分割されて用いられるものであり、前記スイッチ素子は、前記複数の増幅用抵抗の中から前記入力抵抗及び前記帰還抵抗となるものを選択可能なように設けられることを特徴とする。
【００２２】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか1項に記載の発明において、前記診断手段によって前記増幅回路に異常が生じている旨診断されることに基づき、その旨を外部に報知する報知手段を更に備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる空燃比検出装置の回路構成を示す図。
【図３】同実施形態にかかる空燃比及びＡ／Ｆ出力電圧の関係を示す図。
【図４】同実施形態にかかる異常診断処理の手順を示すフローチャート。
【図５】同実施形態にかかる異常診断処理の一例を示すタイムチャート。
【図６】同実施形態にかかる異常診断処理の一例を示すタイムチャート。
【図７】第２の実施形態にかかる異常診断処理の手順を示すフローチャート。
【図８】第３の実施形態にかかる異常診断処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる異常診断装置を車載エンジンシステムの空燃比検出装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００２６】
図示されるエンジン１０は、火花点火式内燃機関である。エンジン１０の吸気通路１２には、上流側から順に、吸気量を検出するエアフローメータ１４と、吸気通路１２を流れる吸気量を調節するスロットルバルブ１６とが設けられている。吸気通路１２のうちスロットルバルブ１６の下流側は、エンジン１０の図示しない燃焼室につながっている。
【００２７】
エンジン１０には、燃焼室に燃料を供給する電子制御式の燃料噴射弁１８と、燃焼室に放電火花を発生させる点火プラグ２０とが設けられている。燃料噴射弁１８によって供給された燃料と吸気との混合気は、点火プラグ２０の放電火花によって燃焼室において燃焼に供される。そして、燃焼に供された混合気は、排気として排気通路２２に排出される。
【００２８】
排気通路２２には、排気中の有害成分を浄化する排気浄化用触媒（以下、触媒２４）が設けられている。本実施形態では、触媒２４として、排気中のＮＯｘ、ＨＣ及びＣＯを浄化する三元触媒を想定している。なお、三元触媒は、その温度が所定の活性温度域内となって且つ、混合気の空燃比が理論空燃比（ストイキ）近傍となる状態において排気浄化能力を高く維持可能なものである。
【００２９】
排気通路２２のうち、触媒２４の上流側には、排気中の特定成分（酸素濃度や、ＣＯ，ＨＣ，Ｈ２等の未燃成分）に応じてリニアな電気信号を出力するＡ／Ｆセンサ２６が設けられている。Ａ／Ｆセンサ２６は、混合気の空燃比を広域に検出可能ないわゆる全領域空燃比センサであり、その温度が所定の高温となって活性状態とされることで、空燃比の検出精度を維持可能なものである。
【００３０】
Ａ／Ｆセンサ２６の出力信号は、センサ制御回路２８を介して電子制御装置（以下、ＥＣＵ３０）に入力される。以下、本実施形態にかかるＡ／Ｆセンサ２６及びセンサ制御回路２８の構成について詳述する。
【００３１】
図２は、本実施形態にかかるＡ／Ｆセンサ２６及びセンサ制御回路２８等を備える空燃比検出装置の回路構成を示す図である。
【００３２】
図示されるように、上記Ａ／Ｆセンサ２６は、ヒータ２６ａ及びセンサ素子２６ｂ等を備えて構成されている。ヒータ２６ａは、車載バッテリ３２から給電されることにより発熱する線状の発熱体よりなり、その発熱によりセンサ素子２６ｂを加熱する機能を有する。また、センサ素子２６ｂは、固体電解質等からなるものである。なお、本実施形態では、センサ素子２６ｂとして、特開２００７−３１５９４３号公報の図２に示す構成を採用することとする。
【００３３】
上記センサ制御回路２８において、センサ素子２６ｂの正極端子（＋端子）には、電流検出抵抗３４（電流計測用抵抗）を介してオペアンプ３６の出力端子が接続されている。オペアンプ３６の非反転入力端子には、基準電圧Ｖｆを有する電源３８が接続されており、反転入力端子には、センサ素子２６ｂの正極端子と電流検出抵抗３４との接続点が接続されている。こうした構成によれば、電流検出抵抗３４とセンサ素子２６ｂの正極端子との接続点（Ａ点）の電圧は、基準電圧Ｖｆと同じ電圧に保持される。
【００３４】
一方、センサ素子２６ｂの負極端子（−端子）には、オペアンプ４０を介して印加電圧制御回路４２が接続されている。詳しくは、オペアンプ４０の出力端子には、センサ素子２６ｂの負極端子が接続されている。また、オペアンプ４０の非反転入力端子には印加電圧制御回路が接続され、反転入力端子には、オペアンプ４０の出力端子とセンサ素子２６ｂの負極端子との接続点（Ｄ点）が接続されている。こうした構成によれば、Ｄ点の電圧は、印加電圧制御回路４２の印加電圧と同じ電圧に保持される。
【００３５】
上記オペアンプ３６の出力端子と電流検出抵抗３４との接続点（Ｂ点）の電圧は、混合気の空燃比の変化によって変化する。詳しくは、混合気の空燃比がリーンとなる（排気中の酸素濃度が高くなる）場合、センサ素子２６ｂの正極端子から負極端子へと電流が流れる現象が生じるため、Ｂ点の電圧が上昇する。一方、空燃比がリッチとなる（排気中の酸素濃度が低くなる）場合、センサ素子２６ｂの負極端子から正極端子へと電流が流れる現象が生じるため、Ｂ点の電圧が低下する。
【００３６】
上記印加電圧制御回路４２では、Ｂ点の電圧をモニタするとともにその電圧値に応じてセンサ素子２６ｂに印加すべき電圧を設定し、オペアンプ４０を介してＤ点の電圧を制御する機能を有する。印加電圧制御回路４２のこうした機能によれば、電流検出抵抗３４を流れる素子電流が混合気の空燃比の増減（リーン・リッチの度合い）に対応するものとなる。詳しくは、空燃比がリーンになるほど素子電流が増大し、空燃比がリッチになるほど素子電流が減少する。
【００３７】
電流検出抵抗３４の両端であるＡ点及びＢ点には、増幅回路４４が接続されている。増幅回路４４は、オペアンプ４６、複数（３つ）の増幅用抵抗４８ａ〜４８ｃの直列接続体及びスイッチ素子５０を備えて構成されている。なお、スイッチ素子５０としては、例えばＭＯＳトランジスタを採用することができる。また、以降、増幅用抵抗４８ａ〜４８ｃの抵抗値をそれぞれ、Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃとする。
【００３８】
増幅回路４４の構成について詳述すると、オペアンプ４６の非反転入力端子には上記Ｂ点が接続され、反転入力端子にはスイッチ素子５０が接続されている。ここで、スイッチ素子５０の切換接点である接点ａ及び接点ｂのそれぞれは、増幅用抵抗４８ｂの両端のそれぞれに接続されている。
【００３９】
こうした構成において、オペアンプ４６の反転入力端子とスイッチ素子５０の接点ａとが接続される場合（図示の状態）、増幅用抵抗４８ａが増幅回路４４の入力抵抗となり、増幅用抵抗４８ｂ，４８ｃが増幅回路４４の帰還抵抗となる。このとき、増幅回路４４の増幅率ＧＡは、下式（ｃ１）で表される。
ＧＡ＝（Ｒｂ＋Ｒｃ）／Ｒａ …（ｃ１）
一方、オペアンプ４６の反転入力端子とスイッチ素子５０の接点ｂとが接続される場合には、増幅用抵抗４８ａ，４８ｂが増幅回路４４の入力抵抗となり、増幅用抵抗４８ｃが増幅回路４４の帰還抵抗となる。このとき、増幅回路４の増幅率ＧＢは、下式（ｃ２）で表される。
ＧＢ＝Ｒｃ／（Ｒａ＋Ｒｂ） …（ｃ２）
上記増幅率ＧＡ，ＧＢの大小関係はＧＡ＞ＧＢであり、本実施形態では、増幅率ＧＡを「×１５」とし、増幅率ＧＢを「×５」とする。なお、以降、増幅率ＧＡをＨｉｇｈゲインと称し、増幅率ＧＢをＬｏｗゲインと称すこととする。
【００４０】
オペアンプ４６の出力端子には、ＥＣＵ３０が接続されている。つまり、オペアンプ４６の出力電圧（以下、Ａ／Ｆ出力電圧）は、ＥＣＵ３０に入力される。
【００４１】
図１の説明に戻り、ＥＣＵ３０は、エンジンシステムの各種アクチュエータを操作対象とし、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されるものである。ＥＣＵ３０には、車両のユーザによって携帯されて且つ車両ドアの施錠・解錠用の信号等を出力する携帯機５２や、ユーザのアクセル操作量を検出するアクセルセンサ５４、車両の走行速度を検出する車速センサ５６、エアフローメータ１４等の出力信号、更にはＡ／Ｆ出力電圧が入力される。ＥＣＵ３０は、上記入力に応じて、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、Ａ／Ｆセンサ２６のヒータ２６ａの通電処理や、空燃比演算処理、空燃比制御処理等を行う。
【００４２】
上記ヒータ２６ａの通電処理は、エンジン１０の始動に先立ち、Ａ／Ｆセンサ２６の空燃比の検出精度を速やかに向上させるための処理である。これは、上述したように、センサ素子２６ｂの温度が所定の高温となって活性状態とされることで、Ａ／Ｆセンサ２６の検出精度を維持可能であることに鑑みたものである。ここで、ヒータ２６ａの通電処理は、携帯機５２からＥＣＵ３０へと所定の指令信号が入力されたことをトリガとして、バッテリ３２からヒータ２６ａへと電力を供給する処理となる。本実施形態では、上記所定の指令信号を、ＥＣＵ３０を起動させるための指令信号（いわゆるＥＣＵウェークアップ信号）とし、より具体的には、ドア解錠指示信号とする。
【００４３】
上記空燃比演算処理は、ＥＣＵ３０の有するマイコンのＡ／Ｄ入力端子に入力されたＡ／Ｆ出力電圧と、Ｈｉｇｈゲイン，Ｌｏｗゲインの切替指令とに基づき、混合気の空燃比を算出する処理である。以下、この処理について詳述する。
【００４４】
本実施形態では、リッチ領域（例えばＡ／Ｆ＝１１）から大気状態までの広い範囲の空燃比を検出可能とすべく、空燃比の検出レンジとして、図３に示すように、ストイキを含むストイキ近傍のナローレンジ（Ａ／Ｆ＝１３〜１８のレンジ）と、ナローレンジを含んで且つナローレンジのリッチ側限界よりもリッチ側の領域とリーン側限界よりもリーン側の領域とを含むワイドレンジ（Ａ／Ｆ＝１０〜大気）とが予め規定されている。そして、ナローレンジ又はワイドレンジのいずれかを選択して空燃比の検出が可能となっている。詳しくは、ナローレンジが選択される場合、増幅回路４４の増幅率をＨｉｇｈゲインＧＡとすべくスイッチ素子５０の切替操作を行う。一方、ワイドレンジが選択される場合、増幅回路４４の増幅率をＬｏｗゲインＧＢとすべくスイッチ素子５０の切替操作を行う。
【００４５】
ちなみに、本実施形態では、ＨｉｇｈゲインＧＡは、大気状態の場合にＡ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回るように設定されている。また、ＬｏｗゲインＧＢは、大気状態の場合にＡ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下に収まるように設定されている。ここで、閾値電圧Ｖαは、例えば、ＥＣＵ３０のマイコンのＡ／Ｄ入力端子に入力可能な電圧範囲（作動電圧範囲、例えば０〜５Ｖ）の上限電圧（５Ｖ）よりもやや低い値に設定すればよい。
【００４６】
上記空燃比制御処理は、空燃比演算処理によって算出される混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御すべく、燃料噴射弁１８を通電操作する処理である。本実施形態では、エンジン１０の運転状態に応じて、目標空燃比をストイキ近傍に設定するストイキ空燃比制御や、目標空燃比を所定のリーン領域における空燃比に設定するリーン空燃比制御等を適宜行う。
【００４７】
ここで、ストイキ空燃比制御では、ストイキを含むストイキ近傍領域で高精度に空燃比を検出する必要があるのに対し、リーン空燃比制御等では、大気状態を含む広域の空燃比を検出する必要がある。そこで、本実施形態では、これら制御に応じて、Ｈｉｇｈゲイン又はＬｏｗゲインのいずれかを選択して空燃比検出レンジを切り替える。
【００４８】
ところで、上記増幅回路４４のスイッチ素子５０を切り替えることができなくなる異常が発生し得る。この要因としては、スイッチ素子５０が固着したり、ＥＣＵ３０とスイッチ素子５０とを接続する電気経路に異常が生じたりすること等が挙げられる。この場合、実際の空燃比を適切に把握することができなくなることで、空燃比制御を適切に行うことができなくなり、エミッションが増大するおそれがある。
【００４９】
こうした問題を解決すべく、本実施形態では、増幅回路４４の異常の有無を診断する異常診断処理を行う。詳しくは、排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされると想定される状況下、Ｌｏｗゲイン又はＨｉｇｈゲインの選択に対応するＡ／Ｆ出力電圧となっているか否かに基づき、増幅回路４４の異常の有無を診断する。ここで、排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされていると想定される状況下において異常診断処理を行うのは、車両が通常使用されると想定される地域において大気中の酸素濃度が略同一であるため、Ｌｏｗゲイン又はＨｉｇｈゲインに対応するＡ／Ｆ出力電圧の診断基準を適切に設定可能であることに鑑みたものである。以下、図４を用いて、上記異常診断処理について詳述する。
【００５０】
図４は、本実施形態にかかる異常診断処理の手順である。この処理は、ＥＣＵ３０によって繰り返し実行される。
【００５１】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、燃料噴射弁１８からの燃料噴射を停止させる燃料カット制御の実行中であるか否かを判断する。この処理は、排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされているか否かを判断するためのものである。ここで、燃料カット制御が実行中であるか否かは、例えばアクセルセンサ５４及び車速センサ５６の出力値に基づき判断すればよい。ちなみに、本実施形態では、燃料カット制御の開始後、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα近傍になると判断された場合、Ｌｏｗゲインへの切替指令がなされることとする。これは、その後、燃焼制御が開始される場合に備えるためのものである。
【００５２】
ステップＳ１０において燃料カット制御の実行中であると判断された場合には、ステップＳ１２に進み、燃料カット制御が開始されてからの吸気通路１２を流れる吸気量の積算値（積算吸気量ΣＧａ）が規定量β以上になるか否かを判断する。この処理は、排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされているか否かの判断精度を向上させるための処理である。これは、燃料カット制御が開始された後、吸気通路１２から燃焼室を介して排気通路２２を流れる吸気量の積算値が多くなると、排気通路２２を流れる気体の大部分が大気となっている蓋然性が高いと考えられることによるものである。ここで、上記規定量βは、予め実験によって、燃料カット制御が開始されてからの積算吸気量ΣＧａと、排気通路２２のＡ／Ｆセンサ２６設置部付近の酸素濃度との測定結果に基づき定められる値である。また、積算吸気量ΣＧａは、エアフローメータ１４によって検出される吸気量の積算値とすればよい。
【００５３】
ステップＳ１２において積算吸気量ΣＧａが規定量β以上になると判断された場合には、排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされていると判断するとともに、積算吸気量ΣＧａをリセットし、ステップＳ１４に進む。なお、ステップＳ１０からステップＳ１２を介してステップＳ１４に移行する間に、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα付近に到達するため、ＨｉｇｈゲインからＬｏｗゲインへの切替指令がなされる。
【００５４】
ステップＳ１４では、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下となる状態が規定時間Ｔ１継続されるか否かを判断する。この処理は、スイッチ素子５０をＨｉｇｈゲイン側から切り替えることができなくなる異常が生じているか否かを判断するためのものである。つまり、Ｌｏｗゲインが選択されて且つ、排気通路２２のＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされる状況下においては、Ａ／Ｆ出力電圧は閾値電圧Ｖα以下になる。このため、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回る場合には、スイッチ素子５０をＨｉｇｈゲイン側から切り替えることができなくなる異常が生じている旨判断できる。なお、上記規定時間Ｔ１が設定されているのは、例えばＡ／Ｆ出力電圧にノイズ等が混入することに起因して、異常診断精度が低下する事態を回避するためである。
【００５５】
ステップＳ１４において肯定判断された場合には、スイッチ素子５０をＨｉｇｈゲイン側から切り替えることができなくなる異常が生じていないと判断し、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、ＬｏｗゲインからＨｉｇｈゲインへの切替指令を出力する。
【００５６】
続くステップＳ１８では、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回る状態が上記規定時間Ｔ１継続されるか否かを判断する。この処理は、スイッチ素子５０をＬｏｗゲイン側から切り替えることができなくなる異常が生じているか否かを判断するためのものである。つまり、Ｈｉｇｈゲインが選択されて且つ、排気通路２２のＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされる状況下においては、Ａ／Ｆ出力電圧は閾値電圧Ｖαを上回る。このため、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下となる場合には、スイッチ素子５０をＬｏｗゲイン側から切り替えることができなくなる異常が生じている旨判断できる。なお、上記規定時間Ｔ１が設定されているのは、上記ステップＳ１４の処理と同様の理由によるものである。
【００５７】
ステップＳ１８において肯定判断された場合には、ステップＳ２０に進み、増幅回路４４に異常が生じていない旨診断する。そして、ステップＳ２２に進み、ＨｉｇｈゲインからＬｏｗゲインへの切替指令を出力する。これは、その後燃焼制御が開始される場合に備えるための処理である。
【００５８】
一方、上記ステップＳ１４やステップＳ１８において否定判断された場合には、ステップＳ２４に進み、増幅回路４４に異常が生じている旨診断するとともに、ユーザにその旨を報知する報知処理を行う。ここで、報知処理としては、具体的には例えば、エンジンチェックランプの点灯や音声によって報知する処理を採用すればよい。
【００５９】
ちなみに、スイッチ素子５０をＬｏｗゲイン側（又はＨｉｇｈゲイン側）から切り替えることができなくなる異常が生じていると判断された場合、その後、Ｌｏｗゲイン（Ｈｉｇｈゲイン）が選択される場合のＡ／Ｆ出力電圧が入力されると判断して空燃比演算処理を行う。
【００６０】
なお、上記ステップＳ１０やステップＳ１２において否定判断された場合や、ステップＳ２２、Ｓ２４の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００６１】
図５に、本実施形態にかかる異常診断処理の一例を示す。詳しくは、図５は、増幅回路４４が正常時の場合、及びスイッチ素子５０がＨｉｇｈゲイン側（増幅回路４４の接点ａ側）に固着する異常が生じた場合における異常診断処理の一例である。なお、図５（ａ）は、Ａ／Ｆ出力電圧の推移を示し、図５（ｂ）は、ゲイン切替指令の推移を示し、図５（ｃ）は、積算吸気量ΣＧａの推移を示す。また、図５（ｄ）〜図５（ｋ）は、異常診断処理に用いる各種カウンタ，フラグの推移を示す。
【００６２】
まず、増幅回路４４が正常な場合について説明する。
【００６３】
図中破線にて示すように、時刻ｔ１において燃料カット制御が開始されて排気中の酸素濃度が上昇するため、Ａ／Ｆ出力電圧が漸増を開始する。また、燃料カット制御の開始判断とともに積算吸気量ΣＧａのカウントが開始される。
【００６４】
その後、時刻ｔ２において、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα近傍になると判断されることで、ＨｉｇｈゲインからＬｏｗゲインへの切替指令がなされる。そしてその後、積算吸気量ΣＧａが規定量β以上になると判断される時刻ｔ３において、異常診断処理が開始される。
【００６５】
詳しくは、Ｌｏｗゲインが選択されている状況下、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下であると判断されることで、Ｌｏｗ正常カウンタがカウントアップされる。そして、Ｌｏｗ正常カウンタが所定の閾値ＣＮＬＯＫに到達すると判断される時刻ｔ４において、Ｌｏｗ正常フラグが「Ｈ」とされる。すなわち、Ｌｏｗゲインが選択されている状況下、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下になる状態が規定時間Ｔ１継続されると判断されることで、スイッチ素子５０をＨｉｇｈゲイン側に切り替えることができなくなる異常が生じていない旨診断される。
【００６６】
時刻ｔ４において、ＬｏｗゲインからＨｉｇｈゲインへの切替指令がなされた後、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回ると判断されることで、Ｈｉｇｈ正常カウンタがカウントアップされる。そして、Ｈｉｇｈ正常カウンタが閾値ＣＮＨＯＫに到達すると判断される時刻ｔ５において、Ｈｉｇｈ正常フラグが「Ｈ」とされる。すなわち、Ｈｉｇｈゲインが選択されている状況下、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回る状態が規定時間Ｔ１継続されると判断されることで、スイッチ素子５０をＬｏｗゲイン側に切り替えることができなくなる異常が生じていない旨診断される。
【００６７】
そしてその後、時刻ｔ５において、燃焼制御の開始に備えてＨｉｇｈゲインからＬｏｗゲインへの切替指令がなされる。
【００６８】
次に、スイッチ素子５０がＨｉｇｈゲイン側に固着する異常が生じている場合について説明する。
【００６９】
図中実線にて示すように、時刻ｔ３からＬｏｗゲインが選択されているにもかかわらず、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回って上限電圧に飽和しているため、Ｈｉｇｈ異常カウンタがカウントアップされる。そして、Ｈｉｇｈ異常カウンタが閾値ＣＮＨＮＧに到達すると判断される時刻ｔ４において、Ｈｉｇｈ異常フラグが「Ｈ」とされる。すなわち、Ｌｏｗゲインが選択されている状況下、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回る状態が規定時間Ｔ１継続されると判断されることで、スイッチ素子５０をＬｏｗゲイン側に切り替えることができなくなる異常が生じている旨診断される。
【００７０】
次に、図６を用いて、スイッチ素子５０がＬｏｗゲイン側（増幅回路４４の接点ｂ側）に固着する異常が生じている場合における異常診断処理について説明する。詳しくは、図６（ａ）〜図６（ｋ）は、先の図５（ａ）〜図５（ｋ）に対応している。なお、図中、破線にて示す正常時の波形は、先の図５に示した正常時の波形と同一である。
【００７１】
図中実線にて示すように、時刻ｔ３からＬｏｗゲインが選択されている状況下、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下になると判断されることで、Ｌｏｗ正常カウンタがカウントアップされる。そして、Ｌｏｗ正常カウンタが閾値ＣＮＬＯＫに到達すると判断される時刻ｔ４において、Ｌｏｗ正常フラグが「Ｈ」とされる。
【００７２】
時刻ｔ４において、ＬｏｗゲインからＨｉｇｈゲインへの切替指令がなされた後、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下になると判断されることで、Ｌｏｗ異常カウンタがカウントアップされる。そして、Ｌｏｗ異常カウンタが閾値ＣＮＬＮＧに到達すると判断される時刻ｔ５において、Ｌｏｗ異常フラグが「Ｈ」とされる。すなわち、Ｈｉｇｈゲインが選択されている状況下、Ａ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下になる状態が規定時間Ｔ１継続されると判断されることで、スイッチ素子５０をＨｉｇｈゲイン側に切り替えることができなくなる異常が生じている旨診断される。
【００７３】
このように、本実施形態では、上記態様の異常診断処理を行うことで、増幅回路４４の異常の有無を適切に診断することができる。
【００７４】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００７５】
（１）排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされていると想定される状況下において、Ｌｏｗゲインが選択されて且つ規定時間Ｔ１継続してＡ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖαを上回ると判断された場合、スイッチ素子５０をＬｏｗゲイン側に切り替えることができなくなる異常が生じている旨診断した。また、Ｈｉｇｈゲインが選択されて且つ規定時間Ｔ１継続してＡ／Ｆ出力電圧が閾値電圧Ｖα以下になると判断された場合、スイッチ素子５０をＨｉｇｈゲイン側に切り替えることができなくなる異常が生じている旨診断した。こうした診断手法によれば、増幅回路４４の異常の有無を適切に診断することができる。
【００７６】
（２）燃料カット制御が開始されてから規定時間Ｔ１経過したと判断された場合、異常診断処理を行った。これにより、Ａ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされている状況下において異常診断処理を行うことができ、ひいては異常診断精度を向上させることができる。
【００７７】
（３）増幅回路４４に異常が生じている旨診断された場合、その旨をユーザに報知する報知処理を行った。これにより、ユーザにその後の対応を適切に取らせることなどができる。
【００７８】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７９】
本実施形態では、エンジン１０の始動前であって且つ排気通路２２上のＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされていると判断される状況下において異常診断処理を行う。具体的には、Ａ／Ｆセンサ２６の備えるヒータ２６ａの通電処理の実行中に異常診断処理を行う。これは、このような状況においては、エンジン１０始動前であるため、排気通路２２が大気で満たされている蓋然性が高いと考えられることによるものである。
【００８０】
図７に、本実施形態にかかる異常診断処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０によって繰り返し実行される。なお、図７において、先の図４に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００８１】
この一連の処理では、まずステップＳ２６において、エンジン１０の停止中にドア解錠指令がなされたとの条件、及びエンジン１０が前回停止されてから規定時間Ｔ２経過したとの条件の論理積が真であるとの条件が成立しているか否かを判断する。ここで、エンジン１０が前回停止されてから規定時間Ｔ２経過したとの条件は、排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされている旨の判断精度を向上させるための条件である。
【００８２】
ステップＳ２６において肯定判断された場合には、ステップＳ２８に進み、ヒータ２６ａの通電処理を行う。
【００８３】
続くステップＳ３０では、Ａ／Ｆセンサ２６が活性状態になったか否かを判断する。そして、ステップＳ３０において肯定判断された場合には、ステップＳ１４に進む。
【００８４】
なお、上記ステップＳ２６やステップＳ３０において否定判断された場合や、ステップＳ２２、Ｓ２４の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００８５】
このように、本実施形態では、ヒータ２６ａの通電処理の実行中に異常診断処理を行うことができる。
【００８６】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８７】
本実施形態では、エンジン１０の運転中（燃焼制御中）に、混合気の空燃比が特定の空燃比とされる状況下において、Ｌｏｗゲイン及びＨｉｇｈゲインのうちいずれか一方から他方への切替に伴ってＡ／Ｆ出力電圧が変化しないと判断された場合、増幅回路４４に異常が生じている旨診断する。これは、排気中の酸素濃度が特定の濃度になる状況下において、スイッチ素子５０の切替を正常に行うことができる場合、スイッチ素子５０の切替に伴ってＡ／Ｆ出力電圧が変化するのに対し、スイッチ素子５０の切替を正常に行うことができない場合には、スイッチ素子５０の切替指令に伴ってＡ／Ｆ出力電圧が変化しないことに基づくものである。
【００８８】
図８に、本実施形態にかかる異常診断処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０によって繰り返し実行される。なお、図８において、先の図４に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００８９】
この一連の処理では、まずステップＳ３２において、混合気の空燃比が安定しているか否かを判断する。詳しくは、Ａ／Ｆ出力電圧が特定の空燃比に対応するＡ／Ｆ出力電圧近傍となるか否かを判断し、より具体的には、Ａ／Ｆ出力電圧と、上記特定の空燃比に対応するＡ／Ｆ出力電圧との差の絶対値が所定以下であるか否かを判断する。ここで、上記特定の空燃比は、ＨｉｇｈゲインＧＡ及びＬｏｗゲインＧＢのそれぞれに対応するＡ／Ｆ出力電圧が同一となる空燃比（ストイキ）以外の空燃比として設定される。
【００９０】
ステップＳ３２において肯定判断された場合には、ステップＳ３４に進み、Ｌｏｗゲイン及びＨｉｇｈゲインのうちいずれか一方から他方への切替指令によってＡ／Ｆ出力電圧が変化するか否かを判断する。
【００９１】
ステップＳ３４において肯定判断された場合には、ステップＳ２０に進む。一方、上記ステップＳ３４において否定判断された場合には、ステップＳ２４に進む。
【００９２】
なお、上記ステップＳ３２において否定判断された場合や、ステップＳ２２、Ｓ２４の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００９３】
このように、本実施形態では、エンジン１０の運転中に異常診断処理を行うことができる。
【００９４】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００９５】
・上記第1の実施形態において、燃料カット制御が開始されてからの積算吸気量ΣＧａが規定量β以上になるとの条件に代えて、燃料カット制御が開始されたと判断されてからの経過時間が規定時間Ｔｇ以上になるとの条件を用いてもよい（先の図４のステップＳ１２参照）。これは、燃料カット制御が開始されてからある程度時間が経過すると、吸気通路１２から燃焼室を介して排気通路２２を流れる吸気によって、排気通路２２を流れる気体の大部分が大気となる蓋然性が高いと考えられることによるものである。
【００９６】
・上記第３の実施形態では、混合気の空燃比が安定していると判断された場合に異常診断処理を行ったがこれに限らない。例えば、空燃比が安定しない状況下において異常診断処理を行ってもよい。これは、空燃比が安定しない状況下であっても、微視的なタイムスケールにおけるゲイン切替に伴うＡ／Ｆ出力電圧の変化の有無によれば、増幅回路４４の異常の有無を診断できると考えられることによるものである。
【００９７】
・増幅回路４４の構成としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、特開２００７−３１５９４３号公報の図６〜図７に示す構成を採用してもよい。また、例えば、センサ素子２６ｂとして、例えば上記公報の図８（ａ）に示す構成を採用する場合、増幅回路４４の構成として、上記公報の図９，図１０に示す構成を採用してもよい。
【００９８】
・エンジン１０始動前に異常診断を開始するための所定の指令信号（ＥＣＵウェークアップ信号）としては、上記第２の実施形態に例示したものに限らない。例えば、ＥＣＵウェークアップ信号を、エンジン１０の停止中において、車両のドアの開操作がなされた旨の信号や、ユーザの運転席への着座がなされた旨の信号、ブレーキペダルの踏み込みがなされた旨の信号としてもよい。
【００９９】
・上記各実施形態では、空燃比が大きくなるほど、Ａ／Ｆ出力電圧が高くなるような空燃比検出装置を採用したがこれに限らない。例えば、空燃比が大きくなるほど、Ａ／Ｆ出力電圧が低くなるような空燃比検出装置があるならば、これを採用してもよい。この場合、大気状態において、ＬｏｗゲインＧＢを、Ａ／Ｆ出力電圧が作動電圧範囲の下限電圧よりもやや高い値以上に収まるように設定して且つ、ＨｉｇｈゲインＧＡを、Ａ／Ｆ出力電圧が上記やや高い値を下回るように設定すればよい。
【０１００】
・増幅回路４４の異常診断手法としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、上記第1の実施形態の異常診断処理を基本としつつ、排気通路２２におけるＡ／Ｆセンサ２６の設置部付近が大気で満たされる状況の実現頻度が低いと判断された場合には、上記第３の実施形態の異常診断処理を行う手法を採用してもよい。
【０１０１】
・内燃機関としては、火花点火式内燃機関に限らず、例えばディーゼルエンジン等の圧縮着火式内燃機関であってもよい。
【０１０２】
・本願発明が適用されるガス濃度検出装置としては、車両に搭載されるものに限らない。この場合、被検出ガスとしては、排気に限らず他のガスとしてもよい。
【０１０３】
・排気中の特定成分の濃度を検出可能なセンサとしては、Ａ／Ｆセンサに限らない。例えば、排気中のＮＯｘ濃度を検出可能なＮＯｘセンサや、排気中のＨＣ濃度を検出可能なＨＣセンサであってもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１０…エンジン、１８…燃料噴射弁、２２…排気通路、２６…Ａ／Ｆセンサ、３０…ＥＣＵ（ガス濃度検出装置の異常診断装置の一実施形態）、４４…増幅回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出ガス中の特定成分の濃度を検出可能であって且つ該特定成分の濃度に応じた信号を出力するガス濃度センサと、スイッチ素子を有して且つ該スイッチ素子の切替によって前記ガス濃度センサの出力信号の増幅率を可変設定可能な増幅回路とを備え、前記増幅回路の出力信号に基づき前記特定成分の濃度を算出するガス濃度検出装置に適用され、
前記スイッチ素子の切替によってワイドレンジの増幅率又はナローレンジの増幅率が選択可能とされており、
前記ナローレンジの増幅率は、前記ワイドレンジの増幅率よりも大きく設定されるとともに、前記被検出ガス中の特定成分の濃度が規定濃度になる状況下において前記増幅回路の出力信号が所定範囲から外れるように設定され、
前記ワイドレンジの増幅率は、前記被検出ガス中の特定成分の濃度が前記規定濃度になる状況下において前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲に収まるように設定され、
前記被検出ガス中の特定成分の濃度が前記規定濃度になると想定されて且つ前記ワイドレンジが選択されている状況下、前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲から外れると判断されることに基づき前記増幅回路に異常が生じている旨診断する処理、及び前記被検出ガス中の特定成分の濃度が前記規定濃度になると想定されて且つ前記ナローレンジが選択されている状況下、前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲に収まると判断されることに基づき前記増幅回路に異常が生じている旨診断する処理のうち少なくとも１つを行う診断手段を備えることを特徴とするガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項２】
前記診断手段は、前記被検出ガス中の特定成分の濃度が特定の濃度になると想定される状況下、前記スイッチ素子の切替に伴って前記増幅回路の出力信号が変化しないと判断されることに基づき、前記増幅回路に異常が生じている旨診断する処理を行うことを特徴とする請求項１記載のガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項３】
被検出ガス中の特定成分の濃度を検出可能であって且つ該特定成分の濃度に応じた信号を出力するガス濃度センサと、スイッチ素子を有して且つ該スイッチ素子の切替によって前記ガス濃度センサの出力信号の増幅率を可変設定可能な増幅回路とを備え、前記増幅回路の出力信号に基づき前記特定成分の濃度を算出するガス濃度検出装置に適用され、
前記被検出ガス中の特定成分の濃度が特定の濃度になると想定される状況下、前記スイッチ素子の切替に伴って前記増幅回路の出力信号が変化しないと判断されることに基づき、前記増幅回路に異常が生じている旨診断する処理を行う診断手段を備えることを特徴とするガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項４】
前記ガス濃度センサは、内燃機関から排気通路へと排出される排気を被検出ガスとして且つ前記排気通路に設けられるセンサであり、
前記規定濃度とは、前記排気通路における前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況下における前記被検出ガス中の特定成分の濃度であり、
前記診断手段は、前記排気通路における前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされると想定される状況下、前記診断を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項５】
前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされると想定される状況とは、前記内燃機関の燃料カット制御が実行中であると判断される状況であることを特徴とする請求項４記載のガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項６】
前記ガス濃度センサには、通電により該センサを加熱するヒータが設けられ、
所定の指令信号を入力として、前記内燃機関の始動前に前記ヒータに通電する処理を行う処理手段を更に備え、
前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされると想定される状況とは、前記処理手段によって前記ヒータに通電中であると判断される状況であることを特徴とする請求項４又は５記載のガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項７】
前記ガス濃度センサは、内燃機関から排気通路へと排出される排気を被検出ガスとして且つ前記排気通路に設けられるセンサであり、
前記ガス濃度検出装置は、前記増幅回路の出力信号に基づき空燃比を算出するものであり、
ストイキを含むストイキ近傍のナローレンジと、該ナローレンジを含んで且つ該ナローレンジのリッチ側限界よりもリッチ側の領域とリーン側限界よりもリーン側の領域とを含むワイドレンジとが予め規定され、
前記スイッチ素子の切替によって前記ワイドレンジの増幅率又は前記ナローレンジの増幅率が選択可能とされており、
前記ナローレンジの増幅率は、前記ワイドレンジの増幅率よりも大きく設定されるとともに、前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況下において前記増幅回路の出力信号が所定範囲から外れるように設定され、
前記ワイドレンジの増幅率は、前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況下において前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲に収まるように設定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載のガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項８】
前記ガス濃度検出装置は、前記ガス濃度センサが有するセンサ素子への電圧印加時に該センサ素子に流れる電流を計測するための電流計測用抵抗、オペアンプ及び前記増幅率を決定するための複数の増幅用抵抗を備えて構成されるものであり、
前記増幅回路は、前記オペアンプ及び前記複数の増幅用抵抗を備えるとともに、前記電流計測用抵抗によって計測された電流信号を増幅するものであり、
前記複数の増幅用抵抗は、前記増幅回路の入力抵抗及び帰還抵抗のそれぞれに分割されて用いられるものであり、
前記スイッチ素子は、前記複数の増幅用抵抗の中から前記入力抵抗及び前記帰還抵抗となるものを選択可能なように設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか1項に記載のガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項９】
前記診断手段によって前記増幅回路に異常が生じている旨診断されることに基づき、その旨を外部に報知する報知手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか1項に記載のガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項１】
被検出ガス中の特定成分の濃度を検出可能であって且つ該特定成分の濃度に応じた信号を出力するガス濃度センサと、スイッチ素子を有して且つ該スイッチ素子の切替によって前記ガス濃度センサの出力信号の増幅率を可変設定可能な増幅回路とを備え、前記増幅回路の出力信号に基づき前記特定成分の濃度を算出するガス濃度検出装置に適用され、
前記スイッチ素子の切替によってワイドレンジの増幅率又はナローレンジの増幅率が選択可能とされており、
前記ナローレンジの増幅率は、前記ワイドレンジの増幅率よりも大きく設定されるとともに、前記被検出ガス中の特定成分の濃度が規定濃度になる状況下において前記増幅回路の出力信号が所定範囲から外れるように設定され、
前記ワイドレンジの増幅率は、前記被検出ガス中の特定成分の濃度が前記規定濃度になる状況下において前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲に収まるように設定され、
前記被検出ガス中の特定成分の濃度が前記規定濃度になると想定されて且つ前記ワイドレンジが選択されている状況下、前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲から外れると判断されることに基づき前記増幅回路に異常が生じている旨診断する処理、及び前記被検出ガス中の特定成分の濃度が前記規定濃度になると想定されて且つ前記ナローレンジが選択されている状況下、前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲に収まると判断されることに基づき前記増幅回路に異常が生じている旨診断する処理のうち少なくとも１つを行う診断手段を備えることを特徴とするガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項２】
前記診断手段は、前記被検出ガス中の特定成分の濃度が特定の濃度になると想定される状況下、前記スイッチ素子の切替に伴って前記増幅回路の出力信号が変化しないと判断されることに基づき、前記増幅回路に異常が生じている旨診断する処理を行うことを特徴とする請求項１記載のガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項３】
被検出ガス中の特定成分の濃度を検出可能であって且つ該特定成分の濃度に応じた信号を出力するガス濃度センサと、スイッチ素子を有して且つ該スイッチ素子の切替によって前記ガス濃度センサの出力信号の増幅率を可変設定可能な増幅回路とを備え、前記増幅回路の出力信号に基づき前記特定成分の濃度を算出するガス濃度検出装置に適用され、
前記被検出ガス中の特定成分の濃度が特定の濃度になると想定される状況下、前記スイッチ素子の切替に伴って前記増幅回路の出力信号が変化しないと判断されることに基づき、前記増幅回路に異常が生じている旨診断する処理を行う診断手段を備えることを特徴とするガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項４】
前記ガス濃度センサは、内燃機関から排気通路へと排出される排気を被検出ガスとして且つ前記排気通路に設けられるセンサであり、
前記規定濃度とは、前記排気通路における前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況下における前記被検出ガス中の特定成分の濃度であり、
前記診断手段は、前記排気通路における前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされると想定される状況下、前記診断を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項５】
前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされると想定される状況とは、前記内燃機関の燃料カット制御が実行中であると判断される状況であることを特徴とする請求項４記載のガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項６】
前記ガス濃度センサには、通電により該センサを加熱するヒータが設けられ、
所定の指令信号を入力として、前記内燃機関の始動前に前記ヒータに通電する処理を行う処理手段を更に備え、
前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされると想定される状況とは、前記処理手段によって前記ヒータに通電中であると判断される状況であることを特徴とする請求項４又は５記載のガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項７】
前記ガス濃度センサは、内燃機関から排気通路へと排出される排気を被検出ガスとして且つ前記排気通路に設けられるセンサであり、
前記ガス濃度検出装置は、前記増幅回路の出力信号に基づき空燃比を算出するものであり、
ストイキを含むストイキ近傍のナローレンジと、該ナローレンジを含んで且つ該ナローレンジのリッチ側限界よりもリッチ側の領域とリーン側限界よりもリーン側の領域とを含むワイドレンジとが予め規定され、
前記スイッチ素子の切替によって前記ワイドレンジの増幅率又は前記ナローレンジの増幅率が選択可能とされており、
前記ナローレンジの増幅率は、前記ワイドレンジの増幅率よりも大きく設定されるとともに、前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況下において前記増幅回路の出力信号が所定範囲から外れるように設定され、
前記ワイドレンジの増幅率は、前記ガス濃度センサの設置部付近が大気で満たされる状況下において前記増幅回路の出力信号が前記所定範囲に収まるように設定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載のガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項８】
前記ガス濃度検出装置は、前記ガス濃度センサが有するセンサ素子への電圧印加時に該センサ素子に流れる電流を計測するための電流計測用抵抗、オペアンプ及び前記増幅率を決定するための複数の増幅用抵抗を備えて構成されるものであり、
前記増幅回路は、前記オペアンプ及び前記複数の増幅用抵抗を備えるとともに、前記電流計測用抵抗によって計測された電流信号を増幅するものであり、
前記複数の増幅用抵抗は、前記増幅回路の入力抵抗及び帰還抵抗のそれぞれに分割されて用いられるものであり、
前記スイッチ素子は、前記複数の増幅用抵抗の中から前記入力抵抗及び前記帰還抵抗となるものを選択可能なように設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか1項に記載のガス濃度検出装置の異常診断装置。
【請求項９】
前記診断手段によって前記増幅回路に異常が生じている旨診断されることに基づき、その旨を外部に報知する報知手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか1項に記載のガス濃度検出装置の異常診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２３００４６（Ｐ２０１２−２３００４６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９３７７（Ｐ２０１１−９９３７７）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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