酸素センサの故障検出装置
【課題】酸素センサの出力電圧が、正常の電圧範囲にある場合でも、酸素センサの故障判定を行うことができる酸素センサの故障検出装置を提供する。
【解決手段】酸素センサ１２６は、燃料供給量の増減制御中に正常に動作している場合に、目標空燃比に対してリッチとなる状態で出力される第１出力電圧域と、目標空燃比に対してリーンとなる状態で出力される第２出力電圧域とを備える。故障判断部２０２は、燃料噴射弁９８への燃料供給量の増加又は減少の制御が所定時間継続しているにもかかわらず、当該増加又は減少の制御により出力される酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが、第２出力電圧域から第１出力電圧域に移行しない状態である場合、又は第１出力電圧域から第２出力電圧域に移行しない状態である場合には、出力電圧Ｖｘが第２出力電圧域又は第１出力電圧域に存在している場合であっても、酸素センサ１２６が故障状態であると判断する。
【解決手段】酸素センサ１２６は、燃料供給量の増減制御中に正常に動作している場合に、目標空燃比に対してリッチとなる状態で出力される第１出力電圧域と、目標空燃比に対してリーンとなる状態で出力される第２出力電圧域とを備える。故障判断部２０２は、燃料噴射弁９８への燃料供給量の増加又は減少の制御が所定時間継続しているにもかかわらず、当該増加又は減少の制御により出力される酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが、第２出力電圧域から第１出力電圧域に移行しない状態である場合、又は第１出力電圧域から第２出力電圧域に移行しない状態である場合には、出力電圧Ｖｘが第２出力電圧域又は第１出力電圧域に存在している場合であっても、酸素センサ１２６が故障状態であると判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素センサの故障検出装置に関し、例えば内燃機関を備えた車両（自動二輪車等）に用いて好適な酸素センサの故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸素センサの故障検出装置として、空燃比フィードバック領域中の所定領域(診断領域）において、酸素センサの故障検出を行うことが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、診断領域として、酸素センサが正常であれば、酸素センサが活性化している領域に設定している。そして、酸素センサの故障検出は、酸素センサの出力電圧が、正常時に出力され得る出力電圧の範囲（酸素センサが正常である場合に、空燃比フィードバック制御中に出力され得る出力電圧の範囲）から外れていることを検出した場合に、酸素センサが故障していると判定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７−１８３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のような従来技術では、酸素センサの出力電圧が、正常時に出力され得る出力電圧の範囲から外れたときに、故障と判定するため、酸素センサの出力電圧が当該範囲から外れるまでは、故障の判定を行うことができず、故障判定が遅れるおそれや、故障の判定ができないことも考えられる。
【０００６】
従って、酸素センサの出力電圧が、正常の電圧範囲にある場合でも、酸素センサの故障判定を行うことができる手法が望まれていた。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、酸素センサの出力電圧が、正常の電圧範囲にある場合でも、酸素センサの故障判定を行うことができる酸素センサの故障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】
【０００８】
［１］ 本発明の請求項１に係る酸素センサの故障検出装置は、排気中の酸素濃度に関連した出力電圧を出力する酸素センサ（１２６）と、所定の空燃比フィードバック領域（２０４）にて、目標空燃比となるように前記酸素センサ（１２６）の出力電圧に基づき、燃料供給量を増減制御するフィードバック制御手段（２００）を有する制御装置（１４４）とを備え、前記制御装置（１４４）は、前記燃料供給量の増減制御中における前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）に基づいて前記酸素センサ（１２６）の故障状態の有無を判断する故障判断手段（２０２）を含む酸素センサの故障検出装置において、前記酸素センサ（１２６）は、当該酸素センサ（１２６）が前記燃料供給量の増減制御中に正常に動作している場合に、前記目標空燃比に対してリッチとなる状態で出力される第１出力電圧域（Ｚ１）と、前記目標空燃比に対してリーンとなる状態で出力されると共に、前記第１出力電圧域（Ｚ１）よりも低い第２出力電圧域（Ｚ２）とを備え、前記故障判断手段（２０２）は、前記燃料供給量の増減制御中において、前記燃料供給量の増加又は減少の制御が所定時間継続しているにもかかわらず、当該増加又は減少の制御により出力される前記出力電圧（Ｖｘ）が、前記第２出力電圧域（Ｚ２）から前記第１出力電圧域（Ｚ１）に移行しない状態である場合、又は前記第１出力電圧域（Ｚ１）から前記第２出力電圧域（Ｚ２）に移行しない状態である場合には、前記出力電圧（Ｖｘ）が前記第２出力電圧域（Ｚ２）又は前記第１出力電圧域（Ｚ１）に存在している場合であっても、前記酸素センサ（１２６）が故障状態であると判断することを特徴とする。
【０００９】
［２］ 本発明の請求項２に係る酸素センサの故障検出装置は、請求項１記載の酸素センサの故障検出装置において、前記故障判断手段（２０２）による故障状態の有無の判断は、前記空燃比フィードバック領域（２０４）中であって、且つ、スロットル開度（ＴＨｘ）とエンジン回転数（ＮＥｘ）が、それぞれ所定以上である故障検出領域（２３６）にあるときに行うことを特徴とする。
【００１０】
［３］ 本発明の請求項３に係る酸素センサの故障検出装置は、請求項２記載の酸素センサの故障検出装置において、前記故障検出領域（２３６）のエンジン回転数（ＮＥｄ）は、クラッチが接続した際のエンジン回転数よりも大きい回転数であることを特徴とする。
【００１１】
［４］ 本発明の請求項４に係る酸素センサの故障検出装置は、請求項３記載の酸素センサの故障検出装置において、前記制御装置（１４４）は、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記第１出力電圧域（Ｚ１）にある場合に前記燃料供給量を減量するための補正値（ＫＯ２）を算出し、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記第２出力電圧域（Ｚ２）にある場合に前記燃料供給量を増量するための補正値（ＫＯ２）を算出する補正値算出手段（２１０）を備え、前記補正値（ＫＯ２）は、増量に対する上限値及び減量に対する下限値が設定され、前記故障判断手段（２０２）は、前記補正値（ＫＯ２）が前記上限値にあるとき、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）を検出することを特徴とする。
【００１２】
［５］ 本発明の請求項５に係る酸素センサの故障検出装置は、請求項４記載の酸素センサの故障検出装置において、前記第２出力電圧域（Ｚ２）の範囲から所定の故障判定電圧（Ｖｂ）が設定され、前記故障判断手段（２０２）は、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記故障判定電圧（Ｖｂ）以下になった場合に、前記酸素センサ（１２６）が故障状態であると判断することを特徴とする。
【００１３】
［６］ 本発明の請求項６に係る酸素センサの故障検出装置は、請求項５記載の酸素センサの故障検出装置において、前記故障判断手段（２０２）は、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記故障判定電圧（Ｖｂ）以下になった回数が複数回となった場合に、前記酸素センサ（１２６）が故障状態であると判断することを特徴とする。
【００１４】
［７］ 本発明の請求項７に係る酸素センサの故障検出装置は、請求項６記載の酸素センサの故障検出装置において、前記故障判断手段（２０２）は、前記スロットル開度（ＴＨｘ）とエンジン回転数（ＮＥｘ）が、前記故障検出領域（２３６）に入って、最初に前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記故障判定電圧（Ｖｂ）以下になったときにのみ、前記回数を更新することを特徴とする。
【００１５】
［８］ 本発明の請求項８に係る酸素センサの故障検出装置は、請求項６又は７記載の酸素センサの故障検出装置において、前記故障判断手段（２０２）は、前記スロットル開度（ＴＨｘ）とエンジン回転数（ＮＥｘ）が、前記空燃比フィードバック領域（２０４）中であるとき、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）の、前記第１出力電圧域（Ｚ１）から前記第２出力電圧域（Ｚ２）への反転、あるいは、前記第２出力電圧域（Ｚ２）から前記第１出力電圧域（Ｚ１）への反転を検出した際に、前記回数を０にリセットすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
（１） 請求項１に係る本発明によれば、燃料供給量の増減制御（フィードバック制御）中で、燃料供給量が増加傾向となる場合は、燃料供給量が増加していくにつれて酸素センサの出力電圧が、第１出力電圧域に入るのが正常である。しかし、前記出力電圧が第２出力電圧域でとどまっている場合は、当該酸素センサの出力電圧が異常、すなわち、酸素センサが故障状態である可能性が高いと判断することができる。このように、本発明においては、上述のフィードバック制御中において、酸素センサが正常に動作している場合に出力される出力電圧の範囲（正常の出力電圧の範囲）を故障検出の監視範囲とした場合であっても、酸素センサの故障を検出することができる。その結果、酸素センサの出力電圧が正常の出力電圧の範囲から外れるまで待つ必要がなくなり、故障検出のタイミングを早めることができる。逆に、上述のフィードバック制御中で、燃料供給量が減少傾向となる場合は、燃料供給量が減少していくにつれて酸素センサの出力電圧が、第２出力電圧域に入るのが正常である。しかし、前記出力電圧が第１出力電圧域でとどまっている場合は、当該酸素センサの出力電圧が異常、すなわち、酸素センサが故障状態である可能性が高いと判断することができる。
【００１７】
（２） 例えばガス欠（燃料がなくなること）の場合は、燃料供給量を増加させる制御を行っても、燃料は供給されないため、酸素センサの出力電圧が第２出力電圧域でとどまり、酸素センサが正常であっても、故障状態として判断するおそれがある。そこで、請求項２に係る本発明によれば、前記故障判断手段による故障状態の有無の判断を、前記空燃比フィードバック領域中であって、且つ、スロットル開度とエンジン回転数が、それぞれ所定以上である故障検出領域にあるときに行うようにしたので、ガス欠時の酸素センサの故障誤判定を防止することができる。
【００１８】
（３） 請求項３に係る本発明によれば、ガス欠の場合、エンジン回転数はクラッチが接続した際のエンジン回転数以下であるため、前記故障検出領域のエンジン回転数を、クラッチが接続した際のエンジン回転数よりも大きい回転数とすることで、ガス欠時の酸素センサの故障誤判定を防止することができる。
【００１９】
（４） 請求項４に係る本発明によれば、補正値算出手段にて得られた補正値が上限値になるまでは、酸素センサが正常に動作している可能性が高いため、前記補正値が前記上限値にあるとき、前記酸素センサの出力電圧を検出して故障状態の有無を判断することで、酸素センサの故障誤判定を防止することができる。
【００２０】
（５） 請求項５に係る本発明によれば、酸素センサが故障状態であるか否かの判定を行う基準である故障判定電圧を、第２出力電圧域の範囲から設定するようにしたので、故障検出のタイミングを早めることができる。
【００２１】
（６） 請求項６に係る本発明によれば、前記酸素センサの出力電圧が前記故障判定電圧以下になった回数が複数回となった場合に、前記酸素センサが故障状態であると判断することで、酸素センサの故障誤判定を防止することができる。
【００２２】
（７） 請求項７に係る本発明によれば、前記スロットル開度とエンジン回転数が、前記故障検出領域に入って、最初に前記酸素センサの出力電圧が前記故障判定電圧以下になったときに故障判断のための回数が更新され、そのまま前記故障検出領域に入った状態で、前記酸素センサの出力電圧が前記故障判定電圧以下であっても前記回数は更新されない。一旦、前記故障検出領域から出た後、再度、前記故障検出領域に入って、最初に前記酸素センサの出力電圧が前記故障判定電圧以下になったときに前記回数が更新されることになる。これにより、瞬時に回数が更新されるという不都合がなくなり、酸素センサの故障誤判定を防止することができる。
【００２３】
（８） 請求項８に係る本発明によれば、前記スロットル開度とエンジン回転数が、前記空燃比フィードバック領域中であるとき、正常な酸素センサからの出力電圧は、燃料供給量の増減制御に応じて、第１出力電圧域と第２出力電圧域を行き来することになる。従って、上述の領域において、酸素センサの出力電圧が前記第１出力電圧域から前記第２出力電圧域への反転、あるいは、前記第２出力電圧域から前記第１出力電圧域への反転を検出した際に、前記回数を０にリセットすることで、酸素センサの故障誤判定を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態に係る酸素センサの故障検出装置（故障判断部）が設置される自動二輪車の一例を示す側面図である。
【図２】自動二輪車の内燃機関におけるシリンダヘッド付近の縦断面を左方から見た図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】内燃機関の制御系の一例を示すブロック図である。
【図５】空燃比フィードバック領域、短絡故障検出領域及び第１開放故障検出領域を示すマップである。
【図６】空燃比フィードバック制御部の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】酸素センサの出力電圧の第１出力電圧域及び第２出力電圧域を説明するための図である。
【図８】酸素センサの出力電圧に基づくフィードバック補正係数の変化を示す波形図である。
【図９】短絡故障判断部の構成を酸素センサ動作確認部と共に示す機能ブロック図である。
【図１０】短絡故障判断部における短絡故障検出領域判別部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１１】短絡故障判断部における短絡故障仮判断部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１２】短絡故障判断部における短絡故障確定判断部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１３】酸素センサ動作確認部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１４】第１開放故障判断部の構成を酸素センサ動作確認部と共に示す機能ブロック図である。
【図１５】第２開放故障判断部の構成を酸素センサ動作確認部と共に示す機能ブロック図である。
【図１６】空燃比フィードバック領域及び第２開放故障検出領域を示すマップである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る酸素センサの故障検出装置を例えば自動二輪車に適用した実施の形態例を図１〜図１６を参照しながら説明する。
【００２６】
先ず、本実施の形態に係る酸素センサの故障検出装置１０（図４参照）を搭載した自動二輪車１２について図１を参照しながら説明する。
【００２７】
自動二輪車１２は、図１に示すように、車体前部１４と車体後部１６とが車体フレーム１８を介して連結されて構成されている。車体前部１４は、その上部に、ハンドル２０が回転自在に取り付けられ、下部に前輪２２が軸支されている。車体後部１６は、その上部にシート２４が取り付けられ、下部に後輪２６が軸支されている。
【００２８】
また、この自動二輪車１２は、車体フレーム１８の前端部に位置するヘッドパイプ２８に、前輪２２を軸支する左右一対のフロントフォーク３０がステアリングステム３２を介して操向可能に枢支されている。ステアリングステム３２の上部には、ハンドル２０が取り付けてある。
【００２９】
車体フレーム１８の前部を構成する１本のメインフレーム３４がヘッドパイプ２８から斜め下方に延出し、曲がって水平に後方に延びている。この水平部には、運転者の足を載せるステップフロア３６が設置されている。
【００３０】
メインフレーム３４の後端部は、左右方向に延在するクロスフレーム３８の左右方向中間部に接合されている。クロスフレーム３８には、左右一対のピボットプレート４０が接合され、このピボットプレート４０とパワーユニット４２との間に介装された懸架リンク４４によって、パワーユニット４２は上下方向に揺動可能に支持されている。クロスフレーム３８の左右端部には左リヤフレーム４６Ｌと右リヤフレーム４６Ｒの前端部がそれぞれ接合されている。
【００３１】
左右リヤフレーム４６Ｌ、４６Ｒは、クロスフレーム３８から斜め上方に延びた後、屈曲して、傾斜を緩めている。また、斜め上方に延びる左右リヤフレーム４６Ｌ、４６Ｒの途中において、クロスメンバー４８によって互いに連結接合されている。右リヤフレーム４６Ｒの前半部は左リヤフレーム４６Ｌの前半部より高い。左右リヤフレーム４６Ｌ、４６Ｒの後端は、車幅方向の水平な連結部材５０によって互いに連結接合されている。
【００３２】
左右リヤフレーム４６Ｌ、４６Ｒの上方には、運転者用と同乗者用の座面を有するシート２４が設けてある。左右リヤフレーム４６Ｌ、４６Ｒの間の、シート２４の前部下方には収納ボックス５２が設けてあり、シート２４の後部下方には、燃料タンク５４が設けてある。車体フレーム１８は合成樹脂からなるボディカバー５６によって覆われている。
【００３３】
パワーユニット４２の後部は、リヤクッション５８を介して左リヤフレーム４６Ｌに支持されている。パワーユニット４２の後述する動力伝達装置６０の後端部には後輪２６が軸支されている。前輪２２の上方にはフロントフェンダ６２が、後輪２６の上方にはリヤフェンダ６４が設けてある。
【００３４】
パワーユニット４２は、内燃機関６６と、動力伝達装置６０とから構成されている。内燃機関６６のクランクケースと動力伝達装置６０のケースの前部はつながっており、クランク軸６８が両者の中間の壁を貫通している。
【００３５】
内燃機関６６は、クランクケースから順次前方へ結合されるシリンダブロック７０、シリンダヘッド７２、及びシリンダヘッドカバー７４（図２参照）から構成されている。
【００３６】
動力伝達装置６０は、Ｖベルト式無段変速機と歯車減速機とにより構成されている。歯車減速機の最後部の歯車の軸は後車軸となっており、後輪２６（図１参照）が一体的に取り付けられている。
【００３７】
図２は、内燃機関６６のシリンダヘッド７２付近の縦断面を左方から見た図である。すなわち、シリンダ軸線Ｃ方向に対する側面視の図である。図を説明するにあたり、図中の矢印Ｆｒの方向を前方、矢印Ｕｐの方向を上方、矢印Ｄｎの方向を下方として説明する。図において、シリンダヘッド７２は、ボルト７６によってシリンダブロック７０に結合され、シリンダヘッドカバー７４は、図示していないボルトによってシリンダヘッド７２に結合されている。シリンダヘッド７２の上部には、上流端が上方に向けて開口し、下流端が燃焼室７８に開口する湾曲した吸気ポート８０が形成されている。シリンダヘッド７２の下部には、上流端が燃焼室７８に開口し、下流端が下方に開口する湾曲した排気ポート８２が形成されている。
【００３８】
シリンダヘッド７２には、燃焼室７８の吸気口８４を開閉する吸気弁８６と、燃焼室７８の排気口８８を開閉する排気弁９０とが、それぞれバルブガイド９２に摺動可能に嵌装されている。吸気ポート８０の上流端開口には吸気管９４が接続されている。吸気管９４の上流端にはスロットルボディ９６（図１参照）が接続されている。吸気管９４には、燃料噴射弁９８が装着され、その先端は、吸気ポート８０に臨んでいる。排気ポート８２の下流端には排気管１００（図１参照）が接続されている。
【００３９】
バルブスプリング１０２によって閉弁方向に付勢される吸気弁８６と排気弁９０は、シリンダヘッド７２とシリンダヘッドカバー７４とで形成される動弁室１０４内の動弁装置１０６によって開閉駆動される。動弁室１０４内に、水平に１本のカム軸１０８がボールベアリングを介して回転可能に枢支され、このカム軸１０８に吸気カム１１０と排気カム１１２が一体に形成されている。吸気ロッカー軸１１４がカム軸１０８の前上方にシリンダヘッド７２に架設され、排気ロッカー軸１１６がカム軸１０８の前下方にシリンダヘッド７２に架設されている。この吸気ロッカー軸１１４と排気ロッカー軸１１６にそれぞれ吸気ロッカーアーム１１８と排気ロッカーアーム１２０が揺動可能に枢支されている。上記ロッカーアーム１１８、１２０の一端には、上記カム１１０、１１２に当接するローラ１２２がそれぞれ枢支され、上記ロッカーアーム１１８、１２０の他端には当接部材１２４がそれぞれ装着され、この当接部材１２４がそれぞれ吸気弁８６と排気弁９０の頂部に当接し、カム軸１０８の回転に応じて吸気弁８６と排気弁９０とを開閉する。
【００４０】
排気ポート８２の下流端に近い内壁面に酸素センサ１２６の装着孔１２８が開口し、酸素センサ１２６の先端部が排気ポート８２内に露出している。排気ポート８２の上流側から上記装着孔１２８に至る排気ガス捕集溝１３０が排気ポート８２の内壁に設けてある。
【００４１】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。すなわち、シリンダヘッド７２を後方から見たシリンダ軸線Ｃ方向視の図である。なお、上述の図２は、図３のＩＩ−ＩＩ断面図である。図中の矢印Ｕｐの方向が上方、矢印Ｌの方向が左方、矢印Ｒの方向が右方である。図３は、シリンダヘッド７２を燃焼室７８側から見た図である。燃焼室７８周辺の面は、シリンダブロック７０に対する当接面１３２である。図には、燃焼室７８の吸気口８４と排気口８８が見える。吸気口８４には吸気ポート８０が連なり、排気口８８には排気ポート８２が連なっている。シリンダヘッド７２には、酸素センサ１２６が、排気ポート８２の下流部に臨むように装着されている。
【００４２】
図２及び図３において、排気ポート８２の通路形状は、内燃機関６６のシリンダ軸線Ｃ方向に対する側面視（図２参照）にて、排気口８８から排気管取付け部１３４に向けて湾曲しているが、さらに、シリンダ軸線Ｃ方向視（図３参照）にても、左右方向に曲がり形状となっている。図３において、排気ポート８２の内壁に、排気口８８と排気管取付け部１３４との間で、排気ガスの流れ方向に沿う排気ガス捕集溝１３０が設けてある。排気ガス捕集溝１３０の後方に酸素センサ１２６が取り付けてある。従って、排気ガス捕集溝１３０によって排気ガスが酸素センサ１２６に導かれるので、内燃機関６６の始動時において酸素センサ１２６の活性化を早めることができる。
【００４３】
また、自動二輪車１２の内燃機関６６には、図４に模式的に示すように、上述した吸気管９４及び排気管１００が設けられ、内燃機関６６とエアクリーナ１３６間に吸気管９４が配管されている。吸気管９４に設けられたスロットルボディ９６には、スロットル弁１３８が設けられる。吸気管９４上で、内燃機関６６とスロットルボディ９６との間には燃料噴射弁９８が設けられる。
【００４４】
スロットル弁１３８は、ハンドル２０（図１参照）に取り付けられたスロットルグリップの回動操作に応じて回動し、その回動量（スロットル開度ＴＨｘ）がスロットル開度センサ１４０で検知される。すなわち、運転者のスロットルグリップの操作に応じて、スロットル弁１３８を開閉することで内燃機関６６へ供給する空気量を可変とする。
【００４５】
内燃機関６６には、内燃機関６６のエンジン回転数ＮＥｘを検出するエンジン回転数センサ１４２（Ｎｅセンサ）が設けられ、内燃機関６６の排気管１００には、排気ガス中の酸素濃度を検出する上述した酸素センサ１２６が設けられる。この酸素センサ１２６にて検知される酸素濃度は、排気ガスの空燃比に相当する。これらスロットル開度センサ１４０、エンジン回転数センサ１４２、酸素センサ１２６等からの各検出信号は、エンジン制御装置（エンジン・コントロール・ユニット：ＥＣＵ１４４）に入力される。スタータスイッチ１４６は、イグニッションキーの操作により内燃機関６６を始動させるスイッチである。
【００４６】
ＥＣＵ１４４は、少なくとも空燃比フィードバック制御部２００と、故障判断部２０２とを有する。
【００４７】
空燃比フィードバック制御部２００は、所定の空燃比フィードバック領域２０４（図５参照）にて、空燃比が目標空燃比となるように、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに基づいて、燃料供給量を増減制御する。
【００４８】
そして、この空燃比フィードバック制御部２００は、図６に示すように、基本噴射量算出部２０６と、リッチ・リーン判定部２０８と、フィードバック補正係数算出部２１０と、統合補正係数算出部２１２と、噴射量補正部２１４と、燃料噴射時間算出部２１６とを有する。
【００４９】
空燃比フィードバック領域２０４は、図５において斜線の領域で示すように、空燃比フィードバックを行うスロットル開度とエンジン回転数の組み合わせの範囲を示す情報マップである。この空燃比フィードバック領域２０４は、下限回転数ＮＥａ、上限回転数ＮＥｂ、下限スロットル開度ＴＨａ、上限スロットル開度ＴＨｂで囲まれた領域である。なお、下限回転数ＮＥａ、アイドル上限回転数ＮＥｃ、下限スロットル開度ＴＨａ、上限スロットル開度ＴＨｂで囲まれた領域はアイドル領域である。また、下限回転数ＮＥａ、上限回転数ＮＥｂ、下限スロットル開度ＴＨａ、上限スロットル開度ＴＨｂ、アイドル上限回転数ＮＥｃは、それぞれ増大方向（実線）と減少方向（破線）とでヒステリシスを有するように設定されている。従って、空燃比フィードバック領域２０４は、正確には、下限回転数ＮＥａの増大方向（実線）、上限回転数ＮＥｂの減少方向（破線）、下限スロットル開度ＴＨａの増大方向（実線）、上限スロットル開度ＴＨｂの減少方向（破線）で囲まれた領域である。
【００５０】
図６に示す基本噴射量算出部２０６は、エンジン回転数センサ１４２からのエンジン回転数ＮＥｘとスロットル開度センサ１４０からのスロットル開度ＴＨｘに基づいて基本噴射量マップ２１８を参照しつつ目標空燃比を得るための基本燃料噴射量Ｔ０を定める。
【００５１】
リッチ・リーン判定部２０８は、酸素センサ１２６からの出力電圧Ｖｘ（酸素濃度）に基づいて排気ガスのリッチ及びリーンの程度を判定する。
【００５２】
フィードバック補正係数算出部２１０は、リッチ・リーン判定部２０８からの判定結果に基づいてフィードバック補正係数ＫＯ２を算出する。
【００５３】
具体的には、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘの範囲は、図７に示すように、例えばＶｍｉｎ（例えば０Ｖ）〜Ｖｍａｘ（例えば５Ｖ）であるが、不活性状態のときの出力電圧の範囲を除くと、すなわち、空燃比フィードバック制御中での出力電圧Ｖｘの範囲は、Ｖｍｉｎ〜Ｖａ（例えば１．１５Ｖ）である。また、理論空燃比に対応する出力電圧Ｖｘは、Ｖｒｅｆ（例えば０．６Ｖ）である。従って、リッチ・リーン判定部２０８は、酸素センサ１２６の出力電圧ＶｘがＶｒｅｆより大きく、Ｖａ以下（第１出力電圧域Ｚ１）であれば、リッチ判定を行い、酸素センサ１２６の出力電圧ＶｘがＶｒｅｆより小さく、Ｖｍｉｎ以上（第２出力電圧域Ｚ２）であれば、リーン判定を行う。そして、図８に示すように、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第２出力電圧域Ｚ２にあって、リーン判定がなされると、フィードバック補正係数算出部２１０は、燃料供給量を増加させるべく、基準値（１．０）よりも大きい値をフィードバック補正係数ＫＯ２として算出する。リーン判定が時間的に継続すると、それに応じてフィードバック補正係数の値を段階的に増加させる。反対に、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第１出力電圧域Ｚ１にあって、リッチ判定がなされると、フィードバック補正係数算出部２１０は、燃料供給量を減少させるべく、基準値（１．０）よりも小さい値をフィードバック補正係数ＫＯ２として算出する。リッチ判定が時間的に継続すると、それに応じてフィードバック補正係数の値を段階的に減少させる。このフィードバック補正係数ＫＯ２には上限リミットと下限リミットが設定され、過剰にリッチ化及びリーン化されないようにしている。上限リミットとしては、例えば１．２５が挙げられ、下限リミットとしては、例えば０．８２が挙げられる。
【００５４】
また、このフィードバック補正係数算出部２１０は、後述する故障判断部２０２において、酸素センサ１２６の短絡故障あるいは開放故障（断線故障）が確定すると、フィードバック補正係数ＫＯ２を１．０に固定して出力する。短絡故障あるいは開放故障の確定の判断は、例えば故障状態フラグ２２０を参照することにより行われる。この場合、例えば故障状態フラグ２２０の値が０のとき、「故障なし」、故障状態フラグ２２０の値が１のとき、「短絡故障」、故障状態フラグ２２０の値が２のとき、「開放故障」とすればよい。
【００５５】
統合補正係数算出部２１２は、フィードバック補正係数ＫＯ２及び経時変化対応補正係数ＫＢＵに基づいて、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘによる空燃比制御のための統合補正係数ＫＴを、ＫＴ＝ＫＯ２×ＫＢＵの演算式によって算出する。ここで、経時変化対応補正係数ＫＢＵは、内燃機関６６の劣化等の経時変化に応じて変化するように学習しつつ定められる。
【００５６】
算出されたフィードバック補正係数ＫＯ２及び経時変化対応補正係数ＫＢＵは、所定の周期でメモリ２２２（不揮発性記憶部）に記憶され、自動二輪車１２の電源をオフ（システム停止）した後にも保持される。メモリ２２２に記憶されたフィードバック補正係数ＫＯ２及び経時変化対応補正係数ＫＢＵは、例えばイグニッションキーの操作によるスタータスイッチ１４６のＯＮ動作時（システム起動時）に基づいて読み込まれ、初期値として利用される。
【００５７】
噴射量補正部２１４は、基本噴射量算出部２０６からの基本噴射量Ｔ０を統合補正係数算出部２１２からの統合補正係数ＫＴに基づいて補正して補正燃料噴射量Ｔ１を求める。具体的には、補正燃料噴射量Ｔ１を、Ｔ１＝Ｔ０×ＫＴの演算式によって求める。
【００５８】
燃料噴射時間算出部２１６は、噴射量補正部２１４からの補正燃料噴射量に対応した燃料噴射時間を求める。ＥＣＵ１４４は、燃料噴射弁９８を駆動して、算出された燃料噴射時間にわたって燃料を噴射する。すなわち、ＥＣＵ１４４は、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに基づく空燃比を目標空燃比（理論空燃比）に近づけるように、燃料噴射弁９８からの燃料噴射量を制御することになる。特に、この例では、ＥＣＵ１４４は、空燃比を目標空燃比とするための基本燃料噴射量Ｔ０をスロットル開度ＴＨｘ及びエンジン回転数ＮＥｘに基づいて定めると共に、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに応じて定められるフィードバック補正係数ＫＯ２と、内燃機関６６の経時変化に応じて変化するように学習しつつ定められた経時変化対応補正係数ＫＢＵとを基本燃料噴射量Ｔ０に乗算して補正燃料噴射量Ｔ１を求めることで、吸気圧及び大気圧に基づくことなく、燃料噴射量を制御することができる。
【００５９】
次に、故障判断部２０２は、図４に示すように、酸素センサ１２６の短絡故障を判断するための短絡故障判断部２２４と、酸素センサ１２６の開放故障を判断するための開放故障判断部２２６と、酸素センサ動作確認部２２８とを有する。
【００６０】
短絡故障判断部２２４は、図９に示すように、短絡故障検出領域判別部２３０と、短絡故障仮判断部２３２と、短絡故障確定判断部２３４とを有する。
【００６１】
短絡故障検出領域判別部２３０は、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、短絡故障検出領域２３６（図５参照）にあるか否かを判別し、短絡故障検出領域２３６にあれば、検出領域フラグ２３８の値を１にし、短絡故障検出領域２３６になければ、検出領域フラグ２３８の値を０にする。
【００６２】
短絡故障検出領域２３６は、図５に示すように、空燃比フィードバック領域２０４内であって、且つ、空燃比フィードバック制御によって燃料供給量を増量し、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが高くなる条件の領域であり、空燃比フィードバック領域２０４内のエンジン回転数ＮＥｄ、上限エンジン回転数ＮＥｂの増大方向（実線）、スロットル開度ＴＨｃ、上限スロットル開度ＴＨｂの減少方向（破線）で囲まれた領域である。エンジン回転数ＮＥｄ及びスロットル開度ＴＨｃは、それぞれ所定以上に設定され、本実施の形態では、エンジン回転数ＮＥｄとして、クラッチが接続した際のエンジン回転数（クラッチＩＮのエンジン回転数：例えば４０００ｒｐｍ）よりも大きいエンジン回転数に設定され、また、スロットル開度ＴＨｃとして、スロットル弁１３８の可動範囲の８２％以上に設定される。具体的には、エンジン回転数ＮＥｄとして、例えば５０００ｒｐｍが設定され、スロットル開度ＴＨｃとして、例えば６５．９°が設定される。なお、スロットル弁１３８の可動範囲を０°〜８０°とし、７５°以上を全開状態としている。
【００６３】
短絡故障仮判断部２３２は、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、短絡故障検出領域２３６に入った際に動作し、燃料供給量を増加する制御が所定時間継続しているにもかかわらず、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが、第２出力電圧域Ｚ２から第１出力電圧域Ｚ１に移行しない状態である場合に、酸素センサ１２６が短絡故障であると仮決定する。一旦、仮決定が行われると、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、短絡故障検出領域２３６から外れて、再度短絡故障検出領域２３６に入るまで、短絡故障の判断処理を行わない。
【００６４】
短絡故障確定判断部２３４は、短絡故障仮判断部２３２での仮決定が複数回にわたって行われた場合に、初めて短絡故障であると確定し、例えば故障状態フラグ２２０の値を１にする。これにより、フィードバック補正係数算出部２１０は、短絡故障の確定によって、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに基づいたフィードバック補正係数ＫＯ２の算出を行わず、フィードバック補正係数ＫＯ２を１．０に固定する。
【００６５】
酸素センサ動作確認部２２８は、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、一旦、短絡故障検出領域２３６から外れて、空燃比フィードバック領域２０４にある場合に、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘを監視し、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが、第１出力電圧域Ｚ１から第２出力電圧域Ｚ２への反転、あるいは、第２出力電圧域Ｚ２から第１出力電圧域Ｚ１への反転を検出した際に、仮決定の回数を０にリセットする。つまり、酸素センサ１２６は正常であると判断する。
【００６６】
ここで、上述した短絡故障判断部２２４及び酸素センサ動作確認部２２８の処理動作について図１０〜図１３を参照しながら説明する。短絡故障判断部２２４の短絡故障検出領域判別部２３０、短絡故障仮判断部２３２及び短絡故障確定判断部２３４、並びに酸素センサ動作確認部２２８はＥＣＵ１４４によってマルチタスク方式で動作する。
【００６７】
最初に、短絡故障検出領域判別部２３０の処理動作について図１０を参照しながら説明する。
【００６８】
先ず、図１０のステップＳ１において、現在のスロットル開度ＴＨｘ及びエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４（図５参照）に入っているか否かを判別する。この判別は、現在のスロットル開度ＴＨｘが下限スロットル開度ＴＨａ以上、上限スロットル開度ＴＨｂ以下であって、且つ、現在のエンジン回転数ＮＥｘが下限エンジン回転数ＮＥａ以上、上限エンジン回転数ＮＥｂ以下であるかどうかで行われる。
【００６９】
現在のスロットル開度ＴＨｘ及びエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４に入っていれば、次のステップＳ２に進み、現在のエンジン回転数ＮＥｘが短絡故障検出領域２３６（図５参照）のエンジン回転数の範囲に入っているか否かを判別する。この判別は、現在のエンジン回転数ＮＥｘがエンジン回転数ＮＥｄ以上、上限エンジン回転数ＮＥｂ以下であるかどうかで行われる。
【００７０】
現在のエンジン回転数ＮＥｘが短絡故障検出領域２３６のエンジン回転数の範囲に入っていれば、次のステップＳ３に進み、現在のスロットル開度ＴＨｘが短絡故障検出領域２３６のスロットル開度の範囲に入っているか否かを判別する。この判別は、現在のスロットル開度ＴＨｘがスロットル開度ＴＨｃ以上であるかどうかで行われる。
【００７１】
現在のスロットル開度ＴＨｘが短絡故障検出領域２３６のスロットル開度の範囲に入っていれば、次のステップＳ４に進み、検出領域フラグ２３８の値を１にする。
【００７２】
一方、上述のステップＳ１において、現在のスロットル開度ＴＨｘ及びエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４に入っていないと判別された場合、あるいはステップＳ２において、現在のエンジン回転数ＮＥｘが、短絡故障検出領域２３６のエンジン回転数の範囲に入っていないと判別された場合、あるいはステップＳ３において、現在のスロットル開度ＴＨｘが、短絡故障検出領域２３６のスロットル開度の範囲に入っていないと判別された場合は、ステップＳ５に進み、検出領域フラグ２３８の値を０にする。
【００７３】
上述のステップＳ４又はステップＳ５での処理が終了した段階で、この短絡故障検出領域判別部２３０での処理が一旦終了する。この短絡故障検出領域判別部２３０は、例えば３秒〜１０秒のうちの任意の時間単位で起動される。
【００７４】
次に、短絡故障仮判断部２３２の処理動作について図１１を参照しながら説明する。
【００７５】
先ず、図１１のステップＳ１０１において、検出領域フラグ２３８の値が１であるか否かを判別する。
【００７６】
検出領域フラグ２３８の値が１であれば、次のステップＳ１０２に進み、インクリメントフラグ２４０の値が０であるか否かを判別する。このインクリメントフラグ２４０は、短絡故障検出領域２３６に入って最初の仮判断であるかどうかを判別するためのフラグであり、値が０であれば、短絡故障検出領域２３６に入って最初の仮判断であることを示し、値が１であれば短絡故障検出領域２３６に入った状態で２回目以降の仮判断であることを示す。本実施の形態では、短絡故障検出領域２３６に入って最初の仮判断のみを有効として処理を進めるようにしている。
【００７７】
そして、インクリメントフラグ２４０の値が０であれば、上述した図１０のステップＳ２及びステップＳ３と同様に、現在のエンジン回転数ＮＥｘが短絡故障検出領域２３６のエンジン回転数の範囲に入っているか否かを判別し（ステップＳ１０３）、現在のスロットル開度ＴＨｘが短絡故障検出領域２３６のスロットル開度の範囲に入っているか否かを判別する（ステップＳ１０４）。
【００７８】
現在のエンジン回転数ＮＥｘが短絡故障検出領域２３６のエンジン回転数の範囲に入っており、また、現在のスロットル開度ＴＨｘが短絡故障検出領域２３６のスロットル開度の範囲に入っていれば、次のステップＳ１０５に進み、フィードバック補正係数算出部２１０からのフィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値であるか否かを判別する。
【００７９】
上限リミットの値であれば、次のステップＳ１０６に進み、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが短絡故障判定電圧Ｖｂ以下であるか否かを判別する。短絡故障判定電圧Ｖｂは、第２出力電圧域Ｚ２から任意に選択できるが、本実施の形態では、仮判断であっても、酸素センサ１２６の短絡故障を確実に検出するため、燃料供給量を増加しているにもかかわらず、リーンの度合いが高い状態が続いていることを検出するようにしている。そのため、短絡故障判定電圧Ｖｂとしては、第２出力電圧域Ｚ２のうち、リーンの度合いが高いことを示す０．０５５〜０．０６５Ｖのうちの任意の電圧が選択可能で、本実施の形態では、０．０５９Ｖを使用している。
【００８０】
上述のステップＳ１０６において、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが短絡故障判定電圧Ｖｂ以下であると判別された場合は、次のステップＳ１０７において、計時が開始されていないか否かを判別する。計時はＥＣＵ１４４からの基準クロックを計時カウンタ２４２にて計数することにより行われる。従って、計時カウンタ２４２の値が０であれば、計時が開始されていないことになる。計時が開始されていなければ、次のステップＳ１０８に進み、計時を開始する。
【００８１】
計時を開始した後、次のステップＳ１０９において、計時を開始してから所定時間ｔａが経過したか否かを判別する。この判別は、計時カウンタ２４２の値が所定時間ｔａに相当する基準クロック数以上であるかどうかで行われる。所定時間ｔａとしては、例えば３秒〜５秒等が挙げられる。
【００８２】
所定時間ｔａが経過していなければ、上述のステップＳ１０５以降の処理を繰り返し、所定時間ｔａが経過していれば、ステップＳ１１０に進み、酸素センサ１２６が短絡故障であると仮決定し、仮決定フラグ２４４の値を１にする。
【００８３】
一方、上述のステップＳ１０１において、検出領域フラグ２３８の値が１でないと判別された場合は、ステップＳ１１１に進み、インクリメントフラグ２４０の値を０にする。
【００８４】
ステップＳ１１１での処理が終了した場合、あるいは、ステップＳ１０２において、インクリメントフラグ２４０の値が０でないと判別された場合、あるいはステップＳ１０３において、現在のエンジン回転数ＮＥｘが、短絡故障検出領域２３６のエンジン回転数の範囲に入っていないと判別された場合、あるいはステップＳ１０４において、現在のスロットル開度ＴＨｘが、短絡故障検出領域２３６のスロットル開度の範囲に入っていないと判別された場合、あるいはステップＳ１０５において、フィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミット未満であると判別された場合、あるいはステップＳ１０６において、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが短絡故障判定電圧Ｖｂを超えていると判別された場合は、ステップＳ１１２に進み、仮決定フラグ２４４の値を０にする。
【００８５】
上述のステップＳ１１０又はステップＳ１１２での処理が終了した段階で、この短絡故障仮判断部２３２での処理が一旦終了する。この短絡故障仮判断部２３２は、例えば上述の所定時間ｔａよりも長い例えば１０秒〜３０秒のうちの任意の時間単位で起動される。
【００８６】
次に、短絡故障確定判断部２３４の処理動作について図１２を参照しながら説明する。
【００８７】
先ず、図１２のステップＳ２０１において、酸素センサ１２６の短絡故障が仮決定されたか否か、すなわち、仮決定フラグ２４４の値が１であるか否かを判別する。
【００８８】
仮決定フラグ２４４の値が１であれば、次のステップＳ２０２に進み、仮決定カウンタ２４６の値を＋１更新する。また、インクリメントフラグ２４０の値を１にし、仮決定フラグ２４４の値を０にリセットする。
【００８９】
次のステップＳ２０３において、仮決定カウンタ２４６の値が規定値Ｄａであるか否かを判別する。規定値Ｄａとしては、酸素センサ１２６が短絡故障状態である蓋然性が高い仮決定の回数が選ばれ、本実施の形態では４を使用している。
【００９０】
仮決定カウンタ２４６の値が規定値Ｄａであれば、ステップＳ２０４に進み、酸素センサ１２６が短絡故障状態であると確定し、故障状態フラグ２２０の値を１にする。これにより、フィードバック補正係数算出部２１０は、フィードバック補正係数ＫＯ２を１．０に固定して出力する。すなわち、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに基づく空燃比フィードバック制御を停止する。
【００９１】
一方、上述のステップＳ２０３において、仮決定カウンタ２４６の値が規定値Ｄａ未満であると判別された場合は、次のステップＳ２０５に進み、仮決定フラグ２４４の値を０にリセットする。
【００９２】
上述のステップＳ２０１において、仮決定フラグ２４４の値が０であると判別された場合、あるいはステップＳ２０４又はステップＳ２０５での処理が終了した段階で、この短絡故障確定判断部２３４での処理が一旦終了する。この短絡故障確定判断部２３４は、例えば３秒〜１０秒のうちの任意の時間単位で起動される。
【００９３】
次に、酸素センサ動作確認部２２８の処理動作について図１３を参照しながら説明する。ここでは、２つのフラグ（今回の電圧域判定フラグ２４８及び前回の電圧域判定フラグ２５０）が使用される。
【００９４】
先ず、図１３のステップＳ３０１において、現在のスロットル開度ＴＨｘ及びエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４に入っているか否かを判別する。
【００９５】
現在のスロットル開度ＴＨｘ及びエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４に入っていれば、次のステップＳ３０２に進み、現在の酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第１出力電圧域Ｚ１（Ｖｒｅｆより大きく、Ｖａ以下）に入っている否かを判別する。
【００９６】
出力電圧Ｖｘが、第１出力電圧域Ｚ１に入っていれば、次にステップＳ３０３に進み、今回の電圧域判定フラグ２４８の値を１にし、出力電圧Ｖｘが、第１出力電圧域Ｚ１に入っていない、すなわち、第２出力電圧域Ｚ２に入っていれば、次にステップＳ３０４に進み、今回の電圧域判定フラグ２４８の値を２にする。
【００９７】
次のステップＳ３０５において、前回の電圧域判定フラグ２５０の値が初期値（例えば０）と異なる値であるか否かを判別する。すなわち、前回の電圧域判定フラグ２５０が第１出力電圧域Ｚ１を示す値「１」又は第２出力電圧域Ｚ２を示す値「２」であるかを判別する。
【００９８】
前回の電圧域判定フラグ２５０が初期値でなければ次のステップＳ３０６に進み、今回の電圧域判定フラグ２４８の値と前回の電圧域判定フラグ２５０の値とが異なるか否かを判別する。すなわち、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第１出力電圧域Ｚ１から第２出力電圧域Ｚ２に、あるいは第２出力電圧域Ｚ２から第１出力電圧域Ｚ１に反転しているか否かを判別する。
【００９９】
各値が異なっていれば、次のステップＳ３０７に進み、酸素センサ１２６が正常に動作しているとして、故障状態フラグ２２０の値を初期値０にリセットすると共に、仮決定カウンタ２４６の値を初期値０にリセットし、仮決定フラグ２４４も初期値０にリセットする。
【０１００】
上述のステップＳ３０７での処理が終了した段階、あるいは上述のステップＳ３０１において、現在のスロットル開度ＴＨｘ及びエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４に入っていないと判別された場合、あるいはステップＳ３０５において、前回の電圧域判定フラグ２５０が初期値であると判別された場合、あるいはステップＳ３０６において、今回の電圧域判定フラグ２４８の値と前回の電圧域判定フラグ２５０の値とが同じであると判別された場合に、この酸素センサ動作確認部２２８での処理が一旦終了する。この酸素センサ動作確認部２２８は、例えば３秒〜１０秒のうちの任意の時間単位で起動される。
【０１０１】
このように、本実施の形態に係る故障判断部２０２の短絡故障判断部２２４においては、以下に示す効果を奏する。
【０１０２】
すなわち、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに基づく燃料供給量の増減制御（空燃比フィードバック制御）中で、燃料供給量が増加傾向となる場合、酸素センサ１２６が正常であれば、燃料供給量が増加していくにつれて酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第１出力電圧域Ｚ１に入ることとなる。このような正常動作に対して、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第２出力電圧域Ｚ２でとどまっている場合は、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが異常、すなわち、酸素センサ１２６が短絡故障状態である蓋然性が高いこととなる。
【０１０３】
本実施の形態に係る短絡故障判断部２２４は、この原理を利用して、燃料供給量が増加しているにもかかわらず、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第２出力電圧域Ｚ２にとどまっている場合に、酸素センサ１２６が短絡故障状態であると判断するようにしている。つまり、上述の空燃比フィードバック制御中において、酸素センサ１２６が正常に動作している場合に出力される出力電圧の範囲のうち、第２出力電圧域Ｚ２を短絡故障検出の監視範囲とした場合であっても、酸素センサ１２６の短絡故障状態を検出することができる。その結果、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが正常の出力電圧の範囲（第１出力電圧域Ｚ１及び第２出力電圧域Ｚ２）から外れるまで待つ必要がなくなり、故障検出のタイミングを早めることができる。
【０１０４】
上述のように、第２出力電圧域Ｚ２を短絡故障検出の監視範囲とした場合、酸素センサ１２６が正常であっても、短絡故障状態として判断する故障誤判定を行うおそれがある。例えばガス欠（燃料がなくなること）の場合は、燃料供給量を増加させる制御を行っても、燃料は供給されないため、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第２出力電圧域Ｚ２でとどまり、酸素センサ１２６が正常であっても、短絡故障状態として判断するおそれがある。そこで、本実施の形態では、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４中であって、且つ、それぞれ所定以上である短絡故障検出領域２３６にあるときに短絡故障の判断を行うようにしたので、ガス欠時の酸素センサ１２６の故障誤判定を防止することができる。例えばガス欠の場合のエンジン回転数はクラッチが接続した際のエンジン回転数以下であるが、短絡故障検出領域２３６のエンジン回転数ＮＥｄを、クラッチが接続した際のエンジン回転数よりも大きい回転数としたので、スロットル開度が大きく、且つエンジン回転数が低いような、ガス欠時によく見られる領域を短絡故障検出領域２３６から省いて、ガス欠時の酸素センサ１２６の故障誤判定を確実に防止することができる。
【０１０５】
また、短絡故障判断部２２４では、フィードバック補正係数算出部２１０にて得られたフィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値である場合に、初めて酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘを検出して故障状態を判断するようにしている。これは、フィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値になるまでは、酸素センサ１２６が正常に動作している可能性が高いことから、上述のように、フィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値にあるときに、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘを検出して故障状態の有無を判断することで、酸素センサ１２６の故障誤判定を防止することができる。
【０１０６】
さらに、本実施の形態では、フィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値であって、且つ、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが短絡故障判定電圧Ｖｂ以下の状態が所定時間ｔａにわたって継続した場合に、短絡故障状態であると仮決定し、この仮決定の回数が複数回（本実施の形態では仮決定カウンタ２４６の値が４）となった場合に、初めて酸素センサ１２６が短絡故障状態であると確定するようにしたので、酸素センサ１２６の故障誤判定を確実に防止することができる。
【０１０７】
特に、本実施の形態では、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、短絡故障検出領域２３６に入って、最初にフィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値であって、且つ、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが短絡故障判定電圧Ｖｂ以下の状態が所定時間Ｔａにわたって継続した場合に、仮決定の回数（仮決定カウンタ２４６の値）を更新するようにしており、短絡故障検出領域２３６に入った状態で、フィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値であって、且つ、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが短絡故障判定電圧Ｖｂ以下の状態が所定時間ｔａの２倍以上にわたって継続したとしても、前記回数は更新されない。一旦、短絡故障検出領域２３６から出た後、再度、短絡故障検出領域２３６に入って、最初にフィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値であって、且つ、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが短絡故障判定電圧Ｖｂ以下の状態が所定時間ｔａにわたって継続したときに前記回数が更新されることになる。これにより、瞬時に回数が更新されるという不都合がなくなり、酸素センサ１２６の故障誤判定を確実に防止することができる。
【０１０８】
ところで、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４中であって、且つ、短絡故障検出領域２３６以外であるとき、正常な酸素センサ１２６からの出力電圧Ｖｘは、燃料供給量の増減制御に応じて、第１出力電圧域Ｚ１と第２出力電圧域Ｚ２を行き来することになる。そこで、本実施の形態では、酸素センサ動作確認部２２８において、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第１出力電圧域Ｚ１から第２出力電圧域Ｚ２への反転、あるいは、第２出力電圧域Ｚ２から第１出力電圧域Ｚ１への反転を検出した際に、少なくとも仮決定の回数（仮決定カウンタ２４６の値）を０にリセットするようにしたので、酸素センサ１２６の故障誤判定を防止することができる。
【０１０９】
次に、開放故障判断部２２６について図１４及び図１５を参照しながら説明する。
【０１１０】
開放故障判断部２２６は、２つの構成例、すなわち、第１開放故障判断部２２６Ａ（図１４参照）及び第２開放故障判断部２２６Ｂ（図１５参照）がある。
【０１１１】
第１開放故障判断部２２６Ａは、図１４に示すように、第１開放故障検出領域判別部２５２Ａと、第１開放故障仮判断部２５４Ａと、第１開放故障確定判断部２５６Ａとを有する。
【０１１２】
第１開放故障検出領域判別部２５２Ａは、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４から外れた第１開放故障検出領域２５８Ａ（図５参照）にあるか否かを判別する。この第１開放故障検出領域２５８Ａは、スロットル開度ＴＨｘがフェールカットを示す領域であり、例えば図５に示すように、エンジン回転数ＮＥｅ、上限エンジン回転数ＮＥｂ、スロットル開度０°、スロットル開度ＴＨｄで囲まれた領域である。エンジン回転数ＮＥｅはアイドル上限回転数ＮＥｃよりも僅かに大きく、スロットル開度ＴＨｄは、エンジン回転数ＮＥｅにおける下限スロットル開度ＴＨａとほぼ同じである。
【０１１３】
第１開放故障仮判断部２５４Ａは、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、第１開放故障検出領域２５８Ａに入った際に動作し、フェールカット中でもかかわらず酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第１出力電圧域Ｚ１あるいはそれ以上の電圧である状態である場合に、酸素センサ１２６が開放故障であると仮決定する。一旦、仮決定が行われると、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、第１開放故障検出領域２５８Ａから外れて、再度第１開放故障検出領域２５８Ａに入るまで、開放故障の判断処理を行わない。
【０１１４】
第１開放故障確定判断部２５６Ａは、第１開放故障仮判断部２５４Ａでの仮決定が複数回にわたって行われた場合に、初めて開放故障であると確定し、例えば故障状態フラグ２２０の値を２にする。これにより、フィードバック補正係数算出部２１０は、開放故障の確定によって、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに基づいたフィードバック補正係数ＫＯ２の算出を行わず、フィードバック補正係数ＫＯ２を１．０に固定する。
【０１１５】
この第１開放故障判断部２２６Ａにおける第１開放故障検出領域判別部２５２Ａ、第１開放故障仮判断部２５４Ａ及び第１開放故障確定判断部２５６Ａ、並びに酸素センサ動作確認部２２８においても、図１０〜図１３に示す短絡故障検出領域判別部２３０、短絡故障仮判断部２３２及び短絡故障確定判断部２３４、並びに酸素センサ動作確認部２２８と同様の処理動作を行わせてもよい。この場合、短絡故障検出領域２３６として第１開放故障検出領域２５８Ａを用い、検出領域フラグ２３８の代わりに第１検出領域フラグ２６０Ａを用い、仮決定フラグ２４４の代わりに第１仮決定フラグ２６２Ａを用い、インクリメントフラグ２４０の代わりに第１インクリメントフラグ２６４Ａを用い、計時カウンタ２４２の代わりに第１計時カウンタ２６６Ａを用い、仮決定カウンタ２４６の代わりに第１仮決定カウンタ２６８Ａを用いるようにして、短絡故障判断部２２４及び後述する第２開放故障判断部２２６Ｂとの動作上の干渉（データの不測の書き換え等）を回避することが好ましい。
【０１１６】
なお、空燃比フィードバック領域２０４から外れた第１開放故障検出領域２５８Ａは、スロットルグリップの回動角を０°程度とし、且つ、エンジン回転数を上げるという特別な操作を行わない限り到達しないため、この第１開放故障判断部２２６Ａにおいては、第１開放故障仮判断部２５４Ａにおいて最初の開放故障が仮決定された時点で、開放故障として確定させてもよい。
【０１１７】
また、上述した短絡故障判断部２２４の短絡故障仮判断部２３２では、図１１のステップＳ１０５において、フィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットであるか否かを判別している。この第１開放故障判断部２２６Ａにおける第１開放故障仮判断部２５４Ａに対応させると、フィードバック補正係数ＫＯ２が下限リミットであるか否かの判別になるが、この判別処理は省略してもよい。
【０１１８】
次に、第１開放故障仮判断部２５４Ａの別案として、第２開放故障判断部２２６Ｂは、図１５に示すように、第２開放故障検出領域判別部２５２Ｂと、第２開放故障仮判断部２５４Ｂと、第２開放故障確定判断部２５６Ｂとを有する。
【０１１９】
第２開放故障検出領域判別部２５２Ｂは、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４内の第２開放故障検出領域２５８Ｂ（図５参照）にあるか否かを判別する。この第２開放故障検出領域２５８Ｂは、空燃比フィードバック制御によって燃料供給量を減少し、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが低くなる条件の領域であり、例えば図１６に示すように、空燃比フィードバック領域２０４内のエンジン回転数ＮＥｄ、上限エンジン回転数ＮＥｂの増大方向（実線）、スロットル開度ＴＨｅ、下限スロットル開度ＴＨａの増大方向（実線）で囲まれた領域である。エンジン回転数ＮＥｄとして、上述した短絡故障検出領域２３６と同様に、クラッチが接続した際のエンジン回転数（クラッチＩＮのエンジン回転数）よりも大きい回転数に設定され、スロットル開度ＴＨｅとして、スロットル弁１３８の可動範囲の２５％以下に設定される。具体的には、エンジン回転数ＮＥｄとして、例えば５０００ｒｐｍが設定され、スロットル開度ＴＨｅとして、例えば２０．０°が設定される。
【０１２０】
第２開放故障仮判断部２５４Ｂは、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、第２開放故障検出領域２５８Ｂに入った際に動作し、燃料供給量を減少する制御が所定時間継続しているにもかかわらず、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが、第１出力電圧域Ｚ１から第２出力電圧域Ｚ２に移行しない状態である場合に、酸素センサ１２６が開放故障であると仮決定する。一旦、仮決定が行われると、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、第２開放故障検出領域２５８Ｂから外れて、再度第２開放故障検出領域２５８Ｂに入るまで、開放故障の判断処理を行わない。
【０１２１】
第２開放故障確定判断部２５６Ｂは、第２開放故障仮判断部２５４Ｂでの仮決定が複数回にわたって行われた場合に、初めて開放故障であると確定し、例えば故障状態フラグ２２０の値を２にする。これにより、フィードバック補正係数算出部２１０は、開放故障の確定によって、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに基づいたフィードバック補正係数ＫＯ２の算出を行わず、フィードバック補正係数ＫＯ２を１．０に固定する。
【０１２２】
この第２開放故障判断部２２６Ｂにおける第２開放故障検出領域判別部２５２Ｂ、第２開放故障仮判断部２５４Ｂ及び第２開放故障確定判断部２５６Ｂ、並びに酸素センサ動作確認部２２８においても、図１０〜図１３に示す短絡故障検出領域判別部２３０、短絡故障仮判断部２３２及び短絡故障確定判断部２３４、並びに酸素センサ動作確認部２２８と同様の処理動作を行わせてもよい。この場合、短絡故障検出領域２３６として第２開放故障検出領域２５８Ｂを用い、検出領域フラグ２３８の代わりに第２検出領域フラグ２６０Ｂを用い、仮決定フラグ２４４の代わりに第２仮決定フラグ２６２Ｂを用い、インクリメントフラグ２４０の代わりに第２インクリメントフラグ２６４Ｂを用い、計時カウンタ２４２の代わりに第２計時カウンタ２６６Ｂを用い、仮決定カウンタ２４６の代わりに第２仮決定カウンタ２６８Ｂを用いるようにして、短絡故障判断部２２４及び第１開放故障判断部２２６Ａとの動作上の干渉（データの不測の書き換え等）を回避することが好ましい。また、短絡故障判定電圧Ｖｂに代えて開放故障判定電圧Ｖｃを使用する。この開放故障判定電圧Ｖｃは、第１出力電圧域Ｚ１から任意に選択できるが、本実施の形態では、仮判断であっても、酸素センサ１２６の開放故障を確実に検出するため、燃料供給量を減少しているにもかかわらず、リッチの度合いが高い状態が続いていることを検出できるように、第１出力電圧域Ｚ１のうち、リッチの度合いが高いことを示す（Ｖａ−０．０６５Ｖ）〜（Ｖａ−０．０５５Ｖ）のうちの任意の電圧が選択可能である。
【０１２３】
なお、上述した短絡故障判断部２２４の短絡故障仮判断部２３２では、図１１のステップＳ１０５において、フィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットであるか否かを判別している。この第２開放故障判断部２２６Ｂにおける第２開放故障仮判断部２５４Ｂに対応させると、フィードバック補正係数ＫＯ２が下限リミットであるか否かの判別になるが、スロットル開度が全閉状態での判別ではないため、フィードバック補正係数ＫＯ２が下限リミットにならないおそれがある。そこで、この判別処理を省略することが好ましい。
【０１２４】
なお、本発明に係る酸素センサの故障検出装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１２５】
１０…故障検出装置 １２…自動二輪車
６０…動力伝達装置 ６６…内燃機関
９８…燃料噴射弁 １２６…酸素センサ
１３８…スロットル弁 １４０…スロットル開度センサ
１４２…エンジン回転数センサ １４４…ＥＣＵ
２００…空燃比フィードバック制御部 ２０２…故障判断部
２０４…空燃比フィードバック領域 ２０６…基本噴射量算出部
２０８…リッチ・リーン判定部 ２１０…フィードバック補正係数算出部
２１２…統合補正係数算出部 ２１４…噴射量補正部
２１６…燃料噴射時間算出部 ２１８…基本噴射量マップ
２２０…故障状態フラグ ２２４…短絡故障判断部
２２６…開放故障判断部 ２２６Ａ…第１開放故障判断部
２２６Ｂ…第２開放故障判断部 ２２８…酸素センサ動作確認部
２３０…短絡故障検出領域判別部 ２３２…短絡故障仮判断部
２３４…短絡故障確定判断部 ２３６…短絡故障検出領域
２３８…検出領域フラグ ２４０…インクリメントフラグ
２４２…計時カウンタ ２４４…仮決定フラグ
２４６…仮決定カウンタ ２４８…今回の電圧域判定フラグ
２５０…前回の電圧域判定フラグ ２５８Ａ…第１開放故障検出領域
２５８Ｂ…第２開放故障検出領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素センサの故障検出装置に関し、例えば内燃機関を備えた車両（自動二輪車等）に用いて好適な酸素センサの故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸素センサの故障検出装置として、空燃比フィードバック領域中の所定領域(診断領域）において、酸素センサの故障検出を行うことが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、診断領域として、酸素センサが正常であれば、酸素センサが活性化している領域に設定している。そして、酸素センサの故障検出は、酸素センサの出力電圧が、正常時に出力され得る出力電圧の範囲（酸素センサが正常である場合に、空燃比フィードバック制御中に出力され得る出力電圧の範囲）から外れていることを検出した場合に、酸素センサが故障していると判定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７−１８３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のような従来技術では、酸素センサの出力電圧が、正常時に出力され得る出力電圧の範囲から外れたときに、故障と判定するため、酸素センサの出力電圧が当該範囲から外れるまでは、故障の判定を行うことができず、故障判定が遅れるおそれや、故障の判定ができないことも考えられる。
【０００６】
従って、酸素センサの出力電圧が、正常の電圧範囲にある場合でも、酸素センサの故障判定を行うことができる手法が望まれていた。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、酸素センサの出力電圧が、正常の電圧範囲にある場合でも、酸素センサの故障判定を行うことができる酸素センサの故障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】
【０００８】
［１］ 本発明の請求項１に係る酸素センサの故障検出装置は、排気中の酸素濃度に関連した出力電圧を出力する酸素センサ（１２６）と、所定の空燃比フィードバック領域（２０４）にて、目標空燃比となるように前記酸素センサ（１２６）の出力電圧に基づき、燃料供給量を増減制御するフィードバック制御手段（２００）を有する制御装置（１４４）とを備え、前記制御装置（１４４）は、前記燃料供給量の増減制御中における前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）に基づいて前記酸素センサ（１２６）の故障状態の有無を判断する故障判断手段（２０２）を含む酸素センサの故障検出装置において、前記酸素センサ（１２６）は、当該酸素センサ（１２６）が前記燃料供給量の増減制御中に正常に動作している場合に、前記目標空燃比に対してリッチとなる状態で出力される第１出力電圧域（Ｚ１）と、前記目標空燃比に対してリーンとなる状態で出力されると共に、前記第１出力電圧域（Ｚ１）よりも低い第２出力電圧域（Ｚ２）とを備え、前記故障判断手段（２０２）は、前記燃料供給量の増減制御中において、前記燃料供給量の増加又は減少の制御が所定時間継続しているにもかかわらず、当該増加又は減少の制御により出力される前記出力電圧（Ｖｘ）が、前記第２出力電圧域（Ｚ２）から前記第１出力電圧域（Ｚ１）に移行しない状態である場合、又は前記第１出力電圧域（Ｚ１）から前記第２出力電圧域（Ｚ２）に移行しない状態である場合には、前記出力電圧（Ｖｘ）が前記第２出力電圧域（Ｚ２）又は前記第１出力電圧域（Ｚ１）に存在している場合であっても、前記酸素センサ（１２６）が故障状態であると判断することを特徴とする。
【０００９】
［２］ 本発明の請求項２に係る酸素センサの故障検出装置は、請求項１記載の酸素センサの故障検出装置において、前記故障判断手段（２０２）による故障状態の有無の判断は、前記空燃比フィードバック領域（２０４）中であって、且つ、スロットル開度（ＴＨｘ）とエンジン回転数（ＮＥｘ）が、それぞれ所定以上である故障検出領域（２３６）にあるときに行うことを特徴とする。
【００１０】
［３］ 本発明の請求項３に係る酸素センサの故障検出装置は、請求項２記載の酸素センサの故障検出装置において、前記故障検出領域（２３６）のエンジン回転数（ＮＥｄ）は、クラッチが接続した際のエンジン回転数よりも大きい回転数であることを特徴とする。
【００１１】
［４］ 本発明の請求項４に係る酸素センサの故障検出装置は、請求項３記載の酸素センサの故障検出装置において、前記制御装置（１４４）は、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記第１出力電圧域（Ｚ１）にある場合に前記燃料供給量を減量するための補正値（ＫＯ２）を算出し、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記第２出力電圧域（Ｚ２）にある場合に前記燃料供給量を増量するための補正値（ＫＯ２）を算出する補正値算出手段（２１０）を備え、前記補正値（ＫＯ２）は、増量に対する上限値及び減量に対する下限値が設定され、前記故障判断手段（２０２）は、前記補正値（ＫＯ２）が前記上限値にあるとき、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）を検出することを特徴とする。
【００１２】
［５］ 本発明の請求項５に係る酸素センサの故障検出装置は、請求項４記載の酸素センサの故障検出装置において、前記第２出力電圧域（Ｚ２）の範囲から所定の故障判定電圧（Ｖｂ）が設定され、前記故障判断手段（２０２）は、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記故障判定電圧（Ｖｂ）以下になった場合に、前記酸素センサ（１２６）が故障状態であると判断することを特徴とする。
【００１３】
［６］ 本発明の請求項６に係る酸素センサの故障検出装置は、請求項５記載の酸素センサの故障検出装置において、前記故障判断手段（２０２）は、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記故障判定電圧（Ｖｂ）以下になった回数が複数回となった場合に、前記酸素センサ（１２６）が故障状態であると判断することを特徴とする。
【００１４】
［７］ 本発明の請求項７に係る酸素センサの故障検出装置は、請求項６記載の酸素センサの故障検出装置において、前記故障判断手段（２０２）は、前記スロットル開度（ＴＨｘ）とエンジン回転数（ＮＥｘ）が、前記故障検出領域（２３６）に入って、最初に前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記故障判定電圧（Ｖｂ）以下になったときにのみ、前記回数を更新することを特徴とする。
【００１５】
［８］ 本発明の請求項８に係る酸素センサの故障検出装置は、請求項６又は７記載の酸素センサの故障検出装置において、前記故障判断手段（２０２）は、前記スロットル開度（ＴＨｘ）とエンジン回転数（ＮＥｘ）が、前記空燃比フィードバック領域（２０４）中であるとき、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）の、前記第１出力電圧域（Ｚ１）から前記第２出力電圧域（Ｚ２）への反転、あるいは、前記第２出力電圧域（Ｚ２）から前記第１出力電圧域（Ｚ１）への反転を検出した際に、前記回数を０にリセットすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
（１） 請求項１に係る本発明によれば、燃料供給量の増減制御（フィードバック制御）中で、燃料供給量が増加傾向となる場合は、燃料供給量が増加していくにつれて酸素センサの出力電圧が、第１出力電圧域に入るのが正常である。しかし、前記出力電圧が第２出力電圧域でとどまっている場合は、当該酸素センサの出力電圧が異常、すなわち、酸素センサが故障状態である可能性が高いと判断することができる。このように、本発明においては、上述のフィードバック制御中において、酸素センサが正常に動作している場合に出力される出力電圧の範囲（正常の出力電圧の範囲）を故障検出の監視範囲とした場合であっても、酸素センサの故障を検出することができる。その結果、酸素センサの出力電圧が正常の出力電圧の範囲から外れるまで待つ必要がなくなり、故障検出のタイミングを早めることができる。逆に、上述のフィードバック制御中で、燃料供給量が減少傾向となる場合は、燃料供給量が減少していくにつれて酸素センサの出力電圧が、第２出力電圧域に入るのが正常である。しかし、前記出力電圧が第１出力電圧域でとどまっている場合は、当該酸素センサの出力電圧が異常、すなわち、酸素センサが故障状態である可能性が高いと判断することができる。
【００１７】
（２） 例えばガス欠（燃料がなくなること）の場合は、燃料供給量を増加させる制御を行っても、燃料は供給されないため、酸素センサの出力電圧が第２出力電圧域でとどまり、酸素センサが正常であっても、故障状態として判断するおそれがある。そこで、請求項２に係る本発明によれば、前記故障判断手段による故障状態の有無の判断を、前記空燃比フィードバック領域中であって、且つ、スロットル開度とエンジン回転数が、それぞれ所定以上である故障検出領域にあるときに行うようにしたので、ガス欠時の酸素センサの故障誤判定を防止することができる。
【００１８】
（３） 請求項３に係る本発明によれば、ガス欠の場合、エンジン回転数はクラッチが接続した際のエンジン回転数以下であるため、前記故障検出領域のエンジン回転数を、クラッチが接続した際のエンジン回転数よりも大きい回転数とすることで、ガス欠時の酸素センサの故障誤判定を防止することができる。
【００１９】
（４） 請求項４に係る本発明によれば、補正値算出手段にて得られた補正値が上限値になるまでは、酸素センサが正常に動作している可能性が高いため、前記補正値が前記上限値にあるとき、前記酸素センサの出力電圧を検出して故障状態の有無を判断することで、酸素センサの故障誤判定を防止することができる。
【００２０】
（５） 請求項５に係る本発明によれば、酸素センサが故障状態であるか否かの判定を行う基準である故障判定電圧を、第２出力電圧域の範囲から設定するようにしたので、故障検出のタイミングを早めることができる。
【００２１】
（６） 請求項６に係る本発明によれば、前記酸素センサの出力電圧が前記故障判定電圧以下になった回数が複数回となった場合に、前記酸素センサが故障状態であると判断することで、酸素センサの故障誤判定を防止することができる。
【００２２】
（７） 請求項７に係る本発明によれば、前記スロットル開度とエンジン回転数が、前記故障検出領域に入って、最初に前記酸素センサの出力電圧が前記故障判定電圧以下になったときに故障判断のための回数が更新され、そのまま前記故障検出領域に入った状態で、前記酸素センサの出力電圧が前記故障判定電圧以下であっても前記回数は更新されない。一旦、前記故障検出領域から出た後、再度、前記故障検出領域に入って、最初に前記酸素センサの出力電圧が前記故障判定電圧以下になったときに前記回数が更新されることになる。これにより、瞬時に回数が更新されるという不都合がなくなり、酸素センサの故障誤判定を防止することができる。
【００２３】
（８） 請求項８に係る本発明によれば、前記スロットル開度とエンジン回転数が、前記空燃比フィードバック領域中であるとき、正常な酸素センサからの出力電圧は、燃料供給量の増減制御に応じて、第１出力電圧域と第２出力電圧域を行き来することになる。従って、上述の領域において、酸素センサの出力電圧が前記第１出力電圧域から前記第２出力電圧域への反転、あるいは、前記第２出力電圧域から前記第１出力電圧域への反転を検出した際に、前記回数を０にリセットすることで、酸素センサの故障誤判定を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態に係る酸素センサの故障検出装置（故障判断部）が設置される自動二輪車の一例を示す側面図である。
【図２】自動二輪車の内燃機関におけるシリンダヘッド付近の縦断面を左方から見た図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】内燃機関の制御系の一例を示すブロック図である。
【図５】空燃比フィードバック領域、短絡故障検出領域及び第１開放故障検出領域を示すマップである。
【図６】空燃比フィードバック制御部の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】酸素センサの出力電圧の第１出力電圧域及び第２出力電圧域を説明するための図である。
【図８】酸素センサの出力電圧に基づくフィードバック補正係数の変化を示す波形図である。
【図９】短絡故障判断部の構成を酸素センサ動作確認部と共に示す機能ブロック図である。
【図１０】短絡故障判断部における短絡故障検出領域判別部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１１】短絡故障判断部における短絡故障仮判断部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１２】短絡故障判断部における短絡故障確定判断部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１３】酸素センサ動作確認部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１４】第１開放故障判断部の構成を酸素センサ動作確認部と共に示す機能ブロック図である。
【図１５】第２開放故障判断部の構成を酸素センサ動作確認部と共に示す機能ブロック図である。
【図１６】空燃比フィードバック領域及び第２開放故障検出領域を示すマップである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る酸素センサの故障検出装置を例えば自動二輪車に適用した実施の形態例を図１〜図１６を参照しながら説明する。
【００２６】
先ず、本実施の形態に係る酸素センサの故障検出装置１０（図４参照）を搭載した自動二輪車１２について図１を参照しながら説明する。
【００２７】
自動二輪車１２は、図１に示すように、車体前部１４と車体後部１６とが車体フレーム１８を介して連結されて構成されている。車体前部１４は、その上部に、ハンドル２０が回転自在に取り付けられ、下部に前輪２２が軸支されている。車体後部１６は、その上部にシート２４が取り付けられ、下部に後輪２６が軸支されている。
【００２８】
また、この自動二輪車１２は、車体フレーム１８の前端部に位置するヘッドパイプ２８に、前輪２２を軸支する左右一対のフロントフォーク３０がステアリングステム３２を介して操向可能に枢支されている。ステアリングステム３２の上部には、ハンドル２０が取り付けてある。
【００２９】
車体フレーム１８の前部を構成する１本のメインフレーム３４がヘッドパイプ２８から斜め下方に延出し、曲がって水平に後方に延びている。この水平部には、運転者の足を載せるステップフロア３６が設置されている。
【００３０】
メインフレーム３４の後端部は、左右方向に延在するクロスフレーム３８の左右方向中間部に接合されている。クロスフレーム３８には、左右一対のピボットプレート４０が接合され、このピボットプレート４０とパワーユニット４２との間に介装された懸架リンク４４によって、パワーユニット４２は上下方向に揺動可能に支持されている。クロスフレーム３８の左右端部には左リヤフレーム４６Ｌと右リヤフレーム４６Ｒの前端部がそれぞれ接合されている。
【００３１】
左右リヤフレーム４６Ｌ、４６Ｒは、クロスフレーム３８から斜め上方に延びた後、屈曲して、傾斜を緩めている。また、斜め上方に延びる左右リヤフレーム４６Ｌ、４６Ｒの途中において、クロスメンバー４８によって互いに連結接合されている。右リヤフレーム４６Ｒの前半部は左リヤフレーム４６Ｌの前半部より高い。左右リヤフレーム４６Ｌ、４６Ｒの後端は、車幅方向の水平な連結部材５０によって互いに連結接合されている。
【００３２】
左右リヤフレーム４６Ｌ、４６Ｒの上方には、運転者用と同乗者用の座面を有するシート２４が設けてある。左右リヤフレーム４６Ｌ、４６Ｒの間の、シート２４の前部下方には収納ボックス５２が設けてあり、シート２４の後部下方には、燃料タンク５４が設けてある。車体フレーム１８は合成樹脂からなるボディカバー５６によって覆われている。
【００３３】
パワーユニット４２の後部は、リヤクッション５８を介して左リヤフレーム４６Ｌに支持されている。パワーユニット４２の後述する動力伝達装置６０の後端部には後輪２６が軸支されている。前輪２２の上方にはフロントフェンダ６２が、後輪２６の上方にはリヤフェンダ６４が設けてある。
【００３４】
パワーユニット４２は、内燃機関６６と、動力伝達装置６０とから構成されている。内燃機関６６のクランクケースと動力伝達装置６０のケースの前部はつながっており、クランク軸６８が両者の中間の壁を貫通している。
【００３５】
内燃機関６６は、クランクケースから順次前方へ結合されるシリンダブロック７０、シリンダヘッド７２、及びシリンダヘッドカバー７４（図２参照）から構成されている。
【００３６】
動力伝達装置６０は、Ｖベルト式無段変速機と歯車減速機とにより構成されている。歯車減速機の最後部の歯車の軸は後車軸となっており、後輪２６（図１参照）が一体的に取り付けられている。
【００３７】
図２は、内燃機関６６のシリンダヘッド７２付近の縦断面を左方から見た図である。すなわち、シリンダ軸線Ｃ方向に対する側面視の図である。図を説明するにあたり、図中の矢印Ｆｒの方向を前方、矢印Ｕｐの方向を上方、矢印Ｄｎの方向を下方として説明する。図において、シリンダヘッド７２は、ボルト７６によってシリンダブロック７０に結合され、シリンダヘッドカバー７４は、図示していないボルトによってシリンダヘッド７２に結合されている。シリンダヘッド７２の上部には、上流端が上方に向けて開口し、下流端が燃焼室７８に開口する湾曲した吸気ポート８０が形成されている。シリンダヘッド７２の下部には、上流端が燃焼室７８に開口し、下流端が下方に開口する湾曲した排気ポート８２が形成されている。
【００３８】
シリンダヘッド７２には、燃焼室７８の吸気口８４を開閉する吸気弁８６と、燃焼室７８の排気口８８を開閉する排気弁９０とが、それぞれバルブガイド９２に摺動可能に嵌装されている。吸気ポート８０の上流端開口には吸気管９４が接続されている。吸気管９４の上流端にはスロットルボディ９６（図１参照）が接続されている。吸気管９４には、燃料噴射弁９８が装着され、その先端は、吸気ポート８０に臨んでいる。排気ポート８２の下流端には排気管１００（図１参照）が接続されている。
【００３９】
バルブスプリング１０２によって閉弁方向に付勢される吸気弁８６と排気弁９０は、シリンダヘッド７２とシリンダヘッドカバー７４とで形成される動弁室１０４内の動弁装置１０６によって開閉駆動される。動弁室１０４内に、水平に１本のカム軸１０８がボールベアリングを介して回転可能に枢支され、このカム軸１０８に吸気カム１１０と排気カム１１２が一体に形成されている。吸気ロッカー軸１１４がカム軸１０８の前上方にシリンダヘッド７２に架設され、排気ロッカー軸１１６がカム軸１０８の前下方にシリンダヘッド７２に架設されている。この吸気ロッカー軸１１４と排気ロッカー軸１１６にそれぞれ吸気ロッカーアーム１１８と排気ロッカーアーム１２０が揺動可能に枢支されている。上記ロッカーアーム１１８、１２０の一端には、上記カム１１０、１１２に当接するローラ１２２がそれぞれ枢支され、上記ロッカーアーム１１８、１２０の他端には当接部材１２４がそれぞれ装着され、この当接部材１２４がそれぞれ吸気弁８６と排気弁９０の頂部に当接し、カム軸１０８の回転に応じて吸気弁８６と排気弁９０とを開閉する。
【００４０】
排気ポート８２の下流端に近い内壁面に酸素センサ１２６の装着孔１２８が開口し、酸素センサ１２６の先端部が排気ポート８２内に露出している。排気ポート８２の上流側から上記装着孔１２８に至る排気ガス捕集溝１３０が排気ポート８２の内壁に設けてある。
【００４１】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。すなわち、シリンダヘッド７２を後方から見たシリンダ軸線Ｃ方向視の図である。なお、上述の図２は、図３のＩＩ−ＩＩ断面図である。図中の矢印Ｕｐの方向が上方、矢印Ｌの方向が左方、矢印Ｒの方向が右方である。図３は、シリンダヘッド７２を燃焼室７８側から見た図である。燃焼室７８周辺の面は、シリンダブロック７０に対する当接面１３２である。図には、燃焼室７８の吸気口８４と排気口８８が見える。吸気口８４には吸気ポート８０が連なり、排気口８８には排気ポート８２が連なっている。シリンダヘッド７２には、酸素センサ１２６が、排気ポート８２の下流部に臨むように装着されている。
【００４２】
図２及び図３において、排気ポート８２の通路形状は、内燃機関６６のシリンダ軸線Ｃ方向に対する側面視（図２参照）にて、排気口８８から排気管取付け部１３４に向けて湾曲しているが、さらに、シリンダ軸線Ｃ方向視（図３参照）にても、左右方向に曲がり形状となっている。図３において、排気ポート８２の内壁に、排気口８８と排気管取付け部１３４との間で、排気ガスの流れ方向に沿う排気ガス捕集溝１３０が設けてある。排気ガス捕集溝１３０の後方に酸素センサ１２６が取り付けてある。従って、排気ガス捕集溝１３０によって排気ガスが酸素センサ１２６に導かれるので、内燃機関６６の始動時において酸素センサ１２６の活性化を早めることができる。
【００４３】
また、自動二輪車１２の内燃機関６６には、図４に模式的に示すように、上述した吸気管９４及び排気管１００が設けられ、内燃機関６６とエアクリーナ１３６間に吸気管９４が配管されている。吸気管９４に設けられたスロットルボディ９６には、スロットル弁１３８が設けられる。吸気管９４上で、内燃機関６６とスロットルボディ９６との間には燃料噴射弁９８が設けられる。
【００４４】
スロットル弁１３８は、ハンドル２０（図１参照）に取り付けられたスロットルグリップの回動操作に応じて回動し、その回動量（スロットル開度ＴＨｘ）がスロットル開度センサ１４０で検知される。すなわち、運転者のスロットルグリップの操作に応じて、スロットル弁１３８を開閉することで内燃機関６６へ供給する空気量を可変とする。
【００４５】
内燃機関６６には、内燃機関６６のエンジン回転数ＮＥｘを検出するエンジン回転数センサ１４２（Ｎｅセンサ）が設けられ、内燃機関６６の排気管１００には、排気ガス中の酸素濃度を検出する上述した酸素センサ１２６が設けられる。この酸素センサ１２６にて検知される酸素濃度は、排気ガスの空燃比に相当する。これらスロットル開度センサ１４０、エンジン回転数センサ１４２、酸素センサ１２６等からの各検出信号は、エンジン制御装置（エンジン・コントロール・ユニット：ＥＣＵ１４４）に入力される。スタータスイッチ１４６は、イグニッションキーの操作により内燃機関６６を始動させるスイッチである。
【００４６】
ＥＣＵ１４４は、少なくとも空燃比フィードバック制御部２００と、故障判断部２０２とを有する。
【００４７】
空燃比フィードバック制御部２００は、所定の空燃比フィードバック領域２０４（図５参照）にて、空燃比が目標空燃比となるように、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに基づいて、燃料供給量を増減制御する。
【００４８】
そして、この空燃比フィードバック制御部２００は、図６に示すように、基本噴射量算出部２０６と、リッチ・リーン判定部２０８と、フィードバック補正係数算出部２１０と、統合補正係数算出部２１２と、噴射量補正部２１４と、燃料噴射時間算出部２１６とを有する。
【００４９】
空燃比フィードバック領域２０４は、図５において斜線の領域で示すように、空燃比フィードバックを行うスロットル開度とエンジン回転数の組み合わせの範囲を示す情報マップである。この空燃比フィードバック領域２０４は、下限回転数ＮＥａ、上限回転数ＮＥｂ、下限スロットル開度ＴＨａ、上限スロットル開度ＴＨｂで囲まれた領域である。なお、下限回転数ＮＥａ、アイドル上限回転数ＮＥｃ、下限スロットル開度ＴＨａ、上限スロットル開度ＴＨｂで囲まれた領域はアイドル領域である。また、下限回転数ＮＥａ、上限回転数ＮＥｂ、下限スロットル開度ＴＨａ、上限スロットル開度ＴＨｂ、アイドル上限回転数ＮＥｃは、それぞれ増大方向（実線）と減少方向（破線）とでヒステリシスを有するように設定されている。従って、空燃比フィードバック領域２０４は、正確には、下限回転数ＮＥａの増大方向（実線）、上限回転数ＮＥｂの減少方向（破線）、下限スロットル開度ＴＨａの増大方向（実線）、上限スロットル開度ＴＨｂの減少方向（破線）で囲まれた領域である。
【００５０】
図６に示す基本噴射量算出部２０６は、エンジン回転数センサ１４２からのエンジン回転数ＮＥｘとスロットル開度センサ１４０からのスロットル開度ＴＨｘに基づいて基本噴射量マップ２１８を参照しつつ目標空燃比を得るための基本燃料噴射量Ｔ０を定める。
【００５１】
リッチ・リーン判定部２０８は、酸素センサ１２６からの出力電圧Ｖｘ（酸素濃度）に基づいて排気ガスのリッチ及びリーンの程度を判定する。
【００５２】
フィードバック補正係数算出部２１０は、リッチ・リーン判定部２０８からの判定結果に基づいてフィードバック補正係数ＫＯ２を算出する。
【００５３】
具体的には、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘの範囲は、図７に示すように、例えばＶｍｉｎ（例えば０Ｖ）〜Ｖｍａｘ（例えば５Ｖ）であるが、不活性状態のときの出力電圧の範囲を除くと、すなわち、空燃比フィードバック制御中での出力電圧Ｖｘの範囲は、Ｖｍｉｎ〜Ｖａ（例えば１．１５Ｖ）である。また、理論空燃比に対応する出力電圧Ｖｘは、Ｖｒｅｆ（例えば０．６Ｖ）である。従って、リッチ・リーン判定部２０８は、酸素センサ１２６の出力電圧ＶｘがＶｒｅｆより大きく、Ｖａ以下（第１出力電圧域Ｚ１）であれば、リッチ判定を行い、酸素センサ１２６の出力電圧ＶｘがＶｒｅｆより小さく、Ｖｍｉｎ以上（第２出力電圧域Ｚ２）であれば、リーン判定を行う。そして、図８に示すように、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第２出力電圧域Ｚ２にあって、リーン判定がなされると、フィードバック補正係数算出部２１０は、燃料供給量を増加させるべく、基準値（１．０）よりも大きい値をフィードバック補正係数ＫＯ２として算出する。リーン判定が時間的に継続すると、それに応じてフィードバック補正係数の値を段階的に増加させる。反対に、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第１出力電圧域Ｚ１にあって、リッチ判定がなされると、フィードバック補正係数算出部２１０は、燃料供給量を減少させるべく、基準値（１．０）よりも小さい値をフィードバック補正係数ＫＯ２として算出する。リッチ判定が時間的に継続すると、それに応じてフィードバック補正係数の値を段階的に減少させる。このフィードバック補正係数ＫＯ２には上限リミットと下限リミットが設定され、過剰にリッチ化及びリーン化されないようにしている。上限リミットとしては、例えば１．２５が挙げられ、下限リミットとしては、例えば０．８２が挙げられる。
【００５４】
また、このフィードバック補正係数算出部２１０は、後述する故障判断部２０２において、酸素センサ１２６の短絡故障あるいは開放故障（断線故障）が確定すると、フィードバック補正係数ＫＯ２を１．０に固定して出力する。短絡故障あるいは開放故障の確定の判断は、例えば故障状態フラグ２２０を参照することにより行われる。この場合、例えば故障状態フラグ２２０の値が０のとき、「故障なし」、故障状態フラグ２２０の値が１のとき、「短絡故障」、故障状態フラグ２２０の値が２のとき、「開放故障」とすればよい。
【００５５】
統合補正係数算出部２１２は、フィードバック補正係数ＫＯ２及び経時変化対応補正係数ＫＢＵに基づいて、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘによる空燃比制御のための統合補正係数ＫＴを、ＫＴ＝ＫＯ２×ＫＢＵの演算式によって算出する。ここで、経時変化対応補正係数ＫＢＵは、内燃機関６６の劣化等の経時変化に応じて変化するように学習しつつ定められる。
【００５６】
算出されたフィードバック補正係数ＫＯ２及び経時変化対応補正係数ＫＢＵは、所定の周期でメモリ２２２（不揮発性記憶部）に記憶され、自動二輪車１２の電源をオフ（システム停止）した後にも保持される。メモリ２２２に記憶されたフィードバック補正係数ＫＯ２及び経時変化対応補正係数ＫＢＵは、例えばイグニッションキーの操作によるスタータスイッチ１４６のＯＮ動作時（システム起動時）に基づいて読み込まれ、初期値として利用される。
【００５７】
噴射量補正部２１４は、基本噴射量算出部２０６からの基本噴射量Ｔ０を統合補正係数算出部２１２からの統合補正係数ＫＴに基づいて補正して補正燃料噴射量Ｔ１を求める。具体的には、補正燃料噴射量Ｔ１を、Ｔ１＝Ｔ０×ＫＴの演算式によって求める。
【００５８】
燃料噴射時間算出部２１６は、噴射量補正部２１４からの補正燃料噴射量に対応した燃料噴射時間を求める。ＥＣＵ１４４は、燃料噴射弁９８を駆動して、算出された燃料噴射時間にわたって燃料を噴射する。すなわち、ＥＣＵ１４４は、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに基づく空燃比を目標空燃比（理論空燃比）に近づけるように、燃料噴射弁９８からの燃料噴射量を制御することになる。特に、この例では、ＥＣＵ１４４は、空燃比を目標空燃比とするための基本燃料噴射量Ｔ０をスロットル開度ＴＨｘ及びエンジン回転数ＮＥｘに基づいて定めると共に、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに応じて定められるフィードバック補正係数ＫＯ２と、内燃機関６６の経時変化に応じて変化するように学習しつつ定められた経時変化対応補正係数ＫＢＵとを基本燃料噴射量Ｔ０に乗算して補正燃料噴射量Ｔ１を求めることで、吸気圧及び大気圧に基づくことなく、燃料噴射量を制御することができる。
【００５９】
次に、故障判断部２０２は、図４に示すように、酸素センサ１２６の短絡故障を判断するための短絡故障判断部２２４と、酸素センサ１２６の開放故障を判断するための開放故障判断部２２６と、酸素センサ動作確認部２２８とを有する。
【００６０】
短絡故障判断部２２４は、図９に示すように、短絡故障検出領域判別部２３０と、短絡故障仮判断部２３２と、短絡故障確定判断部２３４とを有する。
【００６１】
短絡故障検出領域判別部２３０は、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、短絡故障検出領域２３６（図５参照）にあるか否かを判別し、短絡故障検出領域２３６にあれば、検出領域フラグ２３８の値を１にし、短絡故障検出領域２３６になければ、検出領域フラグ２３８の値を０にする。
【００６２】
短絡故障検出領域２３６は、図５に示すように、空燃比フィードバック領域２０４内であって、且つ、空燃比フィードバック制御によって燃料供給量を増量し、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが高くなる条件の領域であり、空燃比フィードバック領域２０４内のエンジン回転数ＮＥｄ、上限エンジン回転数ＮＥｂの増大方向（実線）、スロットル開度ＴＨｃ、上限スロットル開度ＴＨｂの減少方向（破線）で囲まれた領域である。エンジン回転数ＮＥｄ及びスロットル開度ＴＨｃは、それぞれ所定以上に設定され、本実施の形態では、エンジン回転数ＮＥｄとして、クラッチが接続した際のエンジン回転数（クラッチＩＮのエンジン回転数：例えば４０００ｒｐｍ）よりも大きいエンジン回転数に設定され、また、スロットル開度ＴＨｃとして、スロットル弁１３８の可動範囲の８２％以上に設定される。具体的には、エンジン回転数ＮＥｄとして、例えば５０００ｒｐｍが設定され、スロットル開度ＴＨｃとして、例えば６５．９°が設定される。なお、スロットル弁１３８の可動範囲を０°〜８０°とし、７５°以上を全開状態としている。
【００６３】
短絡故障仮判断部２３２は、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、短絡故障検出領域２３６に入った際に動作し、燃料供給量を増加する制御が所定時間継続しているにもかかわらず、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが、第２出力電圧域Ｚ２から第１出力電圧域Ｚ１に移行しない状態である場合に、酸素センサ１２６が短絡故障であると仮決定する。一旦、仮決定が行われると、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、短絡故障検出領域２３６から外れて、再度短絡故障検出領域２３６に入るまで、短絡故障の判断処理を行わない。
【００６４】
短絡故障確定判断部２３４は、短絡故障仮判断部２３２での仮決定が複数回にわたって行われた場合に、初めて短絡故障であると確定し、例えば故障状態フラグ２２０の値を１にする。これにより、フィードバック補正係数算出部２１０は、短絡故障の確定によって、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに基づいたフィードバック補正係数ＫＯ２の算出を行わず、フィードバック補正係数ＫＯ２を１．０に固定する。
【００６５】
酸素センサ動作確認部２２８は、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、一旦、短絡故障検出領域２３６から外れて、空燃比フィードバック領域２０４にある場合に、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘを監視し、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが、第１出力電圧域Ｚ１から第２出力電圧域Ｚ２への反転、あるいは、第２出力電圧域Ｚ２から第１出力電圧域Ｚ１への反転を検出した際に、仮決定の回数を０にリセットする。つまり、酸素センサ１２６は正常であると判断する。
【００６６】
ここで、上述した短絡故障判断部２２４及び酸素センサ動作確認部２２８の処理動作について図１０〜図１３を参照しながら説明する。短絡故障判断部２２４の短絡故障検出領域判別部２３０、短絡故障仮判断部２３２及び短絡故障確定判断部２３４、並びに酸素センサ動作確認部２２８はＥＣＵ１４４によってマルチタスク方式で動作する。
【００６７】
最初に、短絡故障検出領域判別部２３０の処理動作について図１０を参照しながら説明する。
【００６８】
先ず、図１０のステップＳ１において、現在のスロットル開度ＴＨｘ及びエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４（図５参照）に入っているか否かを判別する。この判別は、現在のスロットル開度ＴＨｘが下限スロットル開度ＴＨａ以上、上限スロットル開度ＴＨｂ以下であって、且つ、現在のエンジン回転数ＮＥｘが下限エンジン回転数ＮＥａ以上、上限エンジン回転数ＮＥｂ以下であるかどうかで行われる。
【００６９】
現在のスロットル開度ＴＨｘ及びエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４に入っていれば、次のステップＳ２に進み、現在のエンジン回転数ＮＥｘが短絡故障検出領域２３６（図５参照）のエンジン回転数の範囲に入っているか否かを判別する。この判別は、現在のエンジン回転数ＮＥｘがエンジン回転数ＮＥｄ以上、上限エンジン回転数ＮＥｂ以下であるかどうかで行われる。
【００７０】
現在のエンジン回転数ＮＥｘが短絡故障検出領域２３６のエンジン回転数の範囲に入っていれば、次のステップＳ３に進み、現在のスロットル開度ＴＨｘが短絡故障検出領域２３６のスロットル開度の範囲に入っているか否かを判別する。この判別は、現在のスロットル開度ＴＨｘがスロットル開度ＴＨｃ以上であるかどうかで行われる。
【００７１】
現在のスロットル開度ＴＨｘが短絡故障検出領域２３６のスロットル開度の範囲に入っていれば、次のステップＳ４に進み、検出領域フラグ２３８の値を１にする。
【００７２】
一方、上述のステップＳ１において、現在のスロットル開度ＴＨｘ及びエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４に入っていないと判別された場合、あるいはステップＳ２において、現在のエンジン回転数ＮＥｘが、短絡故障検出領域２３６のエンジン回転数の範囲に入っていないと判別された場合、あるいはステップＳ３において、現在のスロットル開度ＴＨｘが、短絡故障検出領域２３６のスロットル開度の範囲に入っていないと判別された場合は、ステップＳ５に進み、検出領域フラグ２３８の値を０にする。
【００７３】
上述のステップＳ４又はステップＳ５での処理が終了した段階で、この短絡故障検出領域判別部２３０での処理が一旦終了する。この短絡故障検出領域判別部２３０は、例えば３秒〜１０秒のうちの任意の時間単位で起動される。
【００７４】
次に、短絡故障仮判断部２３２の処理動作について図１１を参照しながら説明する。
【００７５】
先ず、図１１のステップＳ１０１において、検出領域フラグ２３８の値が１であるか否かを判別する。
【００７６】
検出領域フラグ２３８の値が１であれば、次のステップＳ１０２に進み、インクリメントフラグ２４０の値が０であるか否かを判別する。このインクリメントフラグ２４０は、短絡故障検出領域２３６に入って最初の仮判断であるかどうかを判別するためのフラグであり、値が０であれば、短絡故障検出領域２３６に入って最初の仮判断であることを示し、値が１であれば短絡故障検出領域２３６に入った状態で２回目以降の仮判断であることを示す。本実施の形態では、短絡故障検出領域２３６に入って最初の仮判断のみを有効として処理を進めるようにしている。
【００７７】
そして、インクリメントフラグ２４０の値が０であれば、上述した図１０のステップＳ２及びステップＳ３と同様に、現在のエンジン回転数ＮＥｘが短絡故障検出領域２３６のエンジン回転数の範囲に入っているか否かを判別し（ステップＳ１０３）、現在のスロットル開度ＴＨｘが短絡故障検出領域２３６のスロットル開度の範囲に入っているか否かを判別する（ステップＳ１０４）。
【００７８】
現在のエンジン回転数ＮＥｘが短絡故障検出領域２３６のエンジン回転数の範囲に入っており、また、現在のスロットル開度ＴＨｘが短絡故障検出領域２３６のスロットル開度の範囲に入っていれば、次のステップＳ１０５に進み、フィードバック補正係数算出部２１０からのフィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値であるか否かを判別する。
【００７９】
上限リミットの値であれば、次のステップＳ１０６に進み、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが短絡故障判定電圧Ｖｂ以下であるか否かを判別する。短絡故障判定電圧Ｖｂは、第２出力電圧域Ｚ２から任意に選択できるが、本実施の形態では、仮判断であっても、酸素センサ１２６の短絡故障を確実に検出するため、燃料供給量を増加しているにもかかわらず、リーンの度合いが高い状態が続いていることを検出するようにしている。そのため、短絡故障判定電圧Ｖｂとしては、第２出力電圧域Ｚ２のうち、リーンの度合いが高いことを示す０．０５５〜０．０６５Ｖのうちの任意の電圧が選択可能で、本実施の形態では、０．０５９Ｖを使用している。
【００８０】
上述のステップＳ１０６において、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが短絡故障判定電圧Ｖｂ以下であると判別された場合は、次のステップＳ１０７において、計時が開始されていないか否かを判別する。計時はＥＣＵ１４４からの基準クロックを計時カウンタ２４２にて計数することにより行われる。従って、計時カウンタ２４２の値が０であれば、計時が開始されていないことになる。計時が開始されていなければ、次のステップＳ１０８に進み、計時を開始する。
【００８１】
計時を開始した後、次のステップＳ１０９において、計時を開始してから所定時間ｔａが経過したか否かを判別する。この判別は、計時カウンタ２４２の値が所定時間ｔａに相当する基準クロック数以上であるかどうかで行われる。所定時間ｔａとしては、例えば３秒〜５秒等が挙げられる。
【００８２】
所定時間ｔａが経過していなければ、上述のステップＳ１０５以降の処理を繰り返し、所定時間ｔａが経過していれば、ステップＳ１１０に進み、酸素センサ１２６が短絡故障であると仮決定し、仮決定フラグ２４４の値を１にする。
【００８３】
一方、上述のステップＳ１０１において、検出領域フラグ２３８の値が１でないと判別された場合は、ステップＳ１１１に進み、インクリメントフラグ２４０の値を０にする。
【００８４】
ステップＳ１１１での処理が終了した場合、あるいは、ステップＳ１０２において、インクリメントフラグ２４０の値が０でないと判別された場合、あるいはステップＳ１０３において、現在のエンジン回転数ＮＥｘが、短絡故障検出領域２３６のエンジン回転数の範囲に入っていないと判別された場合、あるいはステップＳ１０４において、現在のスロットル開度ＴＨｘが、短絡故障検出領域２３６のスロットル開度の範囲に入っていないと判別された場合、あるいはステップＳ１０５において、フィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミット未満であると判別された場合、あるいはステップＳ１０６において、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが短絡故障判定電圧Ｖｂを超えていると判別された場合は、ステップＳ１１２に進み、仮決定フラグ２４４の値を０にする。
【００８５】
上述のステップＳ１１０又はステップＳ１１２での処理が終了した段階で、この短絡故障仮判断部２３２での処理が一旦終了する。この短絡故障仮判断部２３２は、例えば上述の所定時間ｔａよりも長い例えば１０秒〜３０秒のうちの任意の時間単位で起動される。
【００８６】
次に、短絡故障確定判断部２３４の処理動作について図１２を参照しながら説明する。
【００８７】
先ず、図１２のステップＳ２０１において、酸素センサ１２６の短絡故障が仮決定されたか否か、すなわち、仮決定フラグ２４４の値が１であるか否かを判別する。
【００８８】
仮決定フラグ２４４の値が１であれば、次のステップＳ２０２に進み、仮決定カウンタ２４６の値を＋１更新する。また、インクリメントフラグ２４０の値を１にし、仮決定フラグ２４４の値を０にリセットする。
【００８９】
次のステップＳ２０３において、仮決定カウンタ２４６の値が規定値Ｄａであるか否かを判別する。規定値Ｄａとしては、酸素センサ１２６が短絡故障状態である蓋然性が高い仮決定の回数が選ばれ、本実施の形態では４を使用している。
【００９０】
仮決定カウンタ２４６の値が規定値Ｄａであれば、ステップＳ２０４に進み、酸素センサ１２６が短絡故障状態であると確定し、故障状態フラグ２２０の値を１にする。これにより、フィードバック補正係数算出部２１０は、フィードバック補正係数ＫＯ２を１．０に固定して出力する。すなわち、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに基づく空燃比フィードバック制御を停止する。
【００９１】
一方、上述のステップＳ２０３において、仮決定カウンタ２４６の値が規定値Ｄａ未満であると判別された場合は、次のステップＳ２０５に進み、仮決定フラグ２４４の値を０にリセットする。
【００９２】
上述のステップＳ２０１において、仮決定フラグ２４４の値が０であると判別された場合、あるいはステップＳ２０４又はステップＳ２０５での処理が終了した段階で、この短絡故障確定判断部２３４での処理が一旦終了する。この短絡故障確定判断部２３４は、例えば３秒〜１０秒のうちの任意の時間単位で起動される。
【００９３】
次に、酸素センサ動作確認部２２８の処理動作について図１３を参照しながら説明する。ここでは、２つのフラグ（今回の電圧域判定フラグ２４８及び前回の電圧域判定フラグ２５０）が使用される。
【００９４】
先ず、図１３のステップＳ３０１において、現在のスロットル開度ＴＨｘ及びエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４に入っているか否かを判別する。
【００９５】
現在のスロットル開度ＴＨｘ及びエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４に入っていれば、次のステップＳ３０２に進み、現在の酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第１出力電圧域Ｚ１（Ｖｒｅｆより大きく、Ｖａ以下）に入っている否かを判別する。
【００９６】
出力電圧Ｖｘが、第１出力電圧域Ｚ１に入っていれば、次にステップＳ３０３に進み、今回の電圧域判定フラグ２４８の値を１にし、出力電圧Ｖｘが、第１出力電圧域Ｚ１に入っていない、すなわち、第２出力電圧域Ｚ２に入っていれば、次にステップＳ３０４に進み、今回の電圧域判定フラグ２４８の値を２にする。
【００９７】
次のステップＳ３０５において、前回の電圧域判定フラグ２５０の値が初期値（例えば０）と異なる値であるか否かを判別する。すなわち、前回の電圧域判定フラグ２５０が第１出力電圧域Ｚ１を示す値「１」又は第２出力電圧域Ｚ２を示す値「２」であるかを判別する。
【００９８】
前回の電圧域判定フラグ２５０が初期値でなければ次のステップＳ３０６に進み、今回の電圧域判定フラグ２４８の値と前回の電圧域判定フラグ２５０の値とが異なるか否かを判別する。すなわち、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第１出力電圧域Ｚ１から第２出力電圧域Ｚ２に、あるいは第２出力電圧域Ｚ２から第１出力電圧域Ｚ１に反転しているか否かを判別する。
【００９９】
各値が異なっていれば、次のステップＳ３０７に進み、酸素センサ１２６が正常に動作しているとして、故障状態フラグ２２０の値を初期値０にリセットすると共に、仮決定カウンタ２４６の値を初期値０にリセットし、仮決定フラグ２４４も初期値０にリセットする。
【０１００】
上述のステップＳ３０７での処理が終了した段階、あるいは上述のステップＳ３０１において、現在のスロットル開度ＴＨｘ及びエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４に入っていないと判別された場合、あるいはステップＳ３０５において、前回の電圧域判定フラグ２５０が初期値であると判別された場合、あるいはステップＳ３０６において、今回の電圧域判定フラグ２４８の値と前回の電圧域判定フラグ２５０の値とが同じであると判別された場合に、この酸素センサ動作確認部２２８での処理が一旦終了する。この酸素センサ動作確認部２２８は、例えば３秒〜１０秒のうちの任意の時間単位で起動される。
【０１０１】
このように、本実施の形態に係る故障判断部２０２の短絡故障判断部２２４においては、以下に示す効果を奏する。
【０１０２】
すなわち、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに基づく燃料供給量の増減制御（空燃比フィードバック制御）中で、燃料供給量が増加傾向となる場合、酸素センサ１２６が正常であれば、燃料供給量が増加していくにつれて酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第１出力電圧域Ｚ１に入ることとなる。このような正常動作に対して、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第２出力電圧域Ｚ２でとどまっている場合は、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが異常、すなわち、酸素センサ１２６が短絡故障状態である蓋然性が高いこととなる。
【０１０３】
本実施の形態に係る短絡故障判断部２２４は、この原理を利用して、燃料供給量が増加しているにもかかわらず、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第２出力電圧域Ｚ２にとどまっている場合に、酸素センサ１２６が短絡故障状態であると判断するようにしている。つまり、上述の空燃比フィードバック制御中において、酸素センサ１２６が正常に動作している場合に出力される出力電圧の範囲のうち、第２出力電圧域Ｚ２を短絡故障検出の監視範囲とした場合であっても、酸素センサ１２６の短絡故障状態を検出することができる。その結果、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが正常の出力電圧の範囲（第１出力電圧域Ｚ１及び第２出力電圧域Ｚ２）から外れるまで待つ必要がなくなり、故障検出のタイミングを早めることができる。
【０１０４】
上述のように、第２出力電圧域Ｚ２を短絡故障検出の監視範囲とした場合、酸素センサ１２６が正常であっても、短絡故障状態として判断する故障誤判定を行うおそれがある。例えばガス欠（燃料がなくなること）の場合は、燃料供給量を増加させる制御を行っても、燃料は供給されないため、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第２出力電圧域Ｚ２でとどまり、酸素センサ１２６が正常であっても、短絡故障状態として判断するおそれがある。そこで、本実施の形態では、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４中であって、且つ、それぞれ所定以上である短絡故障検出領域２３６にあるときに短絡故障の判断を行うようにしたので、ガス欠時の酸素センサ１２６の故障誤判定を防止することができる。例えばガス欠の場合のエンジン回転数はクラッチが接続した際のエンジン回転数以下であるが、短絡故障検出領域２３６のエンジン回転数ＮＥｄを、クラッチが接続した際のエンジン回転数よりも大きい回転数としたので、スロットル開度が大きく、且つエンジン回転数が低いような、ガス欠時によく見られる領域を短絡故障検出領域２３６から省いて、ガス欠時の酸素センサ１２６の故障誤判定を確実に防止することができる。
【０１０５】
また、短絡故障判断部２２４では、フィードバック補正係数算出部２１０にて得られたフィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値である場合に、初めて酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘを検出して故障状態を判断するようにしている。これは、フィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値になるまでは、酸素センサ１２６が正常に動作している可能性が高いことから、上述のように、フィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値にあるときに、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘを検出して故障状態の有無を判断することで、酸素センサ１２６の故障誤判定を防止することができる。
【０１０６】
さらに、本実施の形態では、フィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値であって、且つ、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが短絡故障判定電圧Ｖｂ以下の状態が所定時間ｔａにわたって継続した場合に、短絡故障状態であると仮決定し、この仮決定の回数が複数回（本実施の形態では仮決定カウンタ２４６の値が４）となった場合に、初めて酸素センサ１２６が短絡故障状態であると確定するようにしたので、酸素センサ１２６の故障誤判定を確実に防止することができる。
【０１０７】
特に、本実施の形態では、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、短絡故障検出領域２３６に入って、最初にフィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値であって、且つ、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが短絡故障判定電圧Ｖｂ以下の状態が所定時間Ｔａにわたって継続した場合に、仮決定の回数（仮決定カウンタ２４６の値）を更新するようにしており、短絡故障検出領域２３６に入った状態で、フィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値であって、且つ、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが短絡故障判定電圧Ｖｂ以下の状態が所定時間ｔａの２倍以上にわたって継続したとしても、前記回数は更新されない。一旦、短絡故障検出領域２３６から出た後、再度、短絡故障検出領域２３６に入って、最初にフィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットの値であって、且つ、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが短絡故障判定電圧Ｖｂ以下の状態が所定時間ｔａにわたって継続したときに前記回数が更新されることになる。これにより、瞬時に回数が更新されるという不都合がなくなり、酸素センサ１２６の故障誤判定を確実に防止することができる。
【０１０８】
ところで、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４中であって、且つ、短絡故障検出領域２３６以外であるとき、正常な酸素センサ１２６からの出力電圧Ｖｘは、燃料供給量の増減制御に応じて、第１出力電圧域Ｚ１と第２出力電圧域Ｚ２を行き来することになる。そこで、本実施の形態では、酸素センサ動作確認部２２８において、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第１出力電圧域Ｚ１から第２出力電圧域Ｚ２への反転、あるいは、第２出力電圧域Ｚ２から第１出力電圧域Ｚ１への反転を検出した際に、少なくとも仮決定の回数（仮決定カウンタ２４６の値）を０にリセットするようにしたので、酸素センサ１２６の故障誤判定を防止することができる。
【０１０９】
次に、開放故障判断部２２６について図１４及び図１５を参照しながら説明する。
【０１１０】
開放故障判断部２２６は、２つの構成例、すなわち、第１開放故障判断部２２６Ａ（図１４参照）及び第２開放故障判断部２２６Ｂ（図１５参照）がある。
【０１１１】
第１開放故障判断部２２６Ａは、図１４に示すように、第１開放故障検出領域判別部２５２Ａと、第１開放故障仮判断部２５４Ａと、第１開放故障確定判断部２５６Ａとを有する。
【０１１２】
第１開放故障検出領域判別部２５２Ａは、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４から外れた第１開放故障検出領域２５８Ａ（図５参照）にあるか否かを判別する。この第１開放故障検出領域２５８Ａは、スロットル開度ＴＨｘがフェールカットを示す領域であり、例えば図５に示すように、エンジン回転数ＮＥｅ、上限エンジン回転数ＮＥｂ、スロットル開度０°、スロットル開度ＴＨｄで囲まれた領域である。エンジン回転数ＮＥｅはアイドル上限回転数ＮＥｃよりも僅かに大きく、スロットル開度ＴＨｄは、エンジン回転数ＮＥｅにおける下限スロットル開度ＴＨａとほぼ同じである。
【０１１３】
第１開放故障仮判断部２５４Ａは、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、第１開放故障検出領域２５８Ａに入った際に動作し、フェールカット中でもかかわらず酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが第１出力電圧域Ｚ１あるいはそれ以上の電圧である状態である場合に、酸素センサ１２６が開放故障であると仮決定する。一旦、仮決定が行われると、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、第１開放故障検出領域２５８Ａから外れて、再度第１開放故障検出領域２５８Ａに入るまで、開放故障の判断処理を行わない。
【０１１４】
第１開放故障確定判断部２５６Ａは、第１開放故障仮判断部２５４Ａでの仮決定が複数回にわたって行われた場合に、初めて開放故障であると確定し、例えば故障状態フラグ２２０の値を２にする。これにより、フィードバック補正係数算出部２１０は、開放故障の確定によって、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに基づいたフィードバック補正係数ＫＯ２の算出を行わず、フィードバック補正係数ＫＯ２を１．０に固定する。
【０１１５】
この第１開放故障判断部２２６Ａにおける第１開放故障検出領域判別部２５２Ａ、第１開放故障仮判断部２５４Ａ及び第１開放故障確定判断部２５６Ａ、並びに酸素センサ動作確認部２２８においても、図１０〜図１３に示す短絡故障検出領域判別部２３０、短絡故障仮判断部２３２及び短絡故障確定判断部２３４、並びに酸素センサ動作確認部２２８と同様の処理動作を行わせてもよい。この場合、短絡故障検出領域２３６として第１開放故障検出領域２５８Ａを用い、検出領域フラグ２３８の代わりに第１検出領域フラグ２６０Ａを用い、仮決定フラグ２４４の代わりに第１仮決定フラグ２６２Ａを用い、インクリメントフラグ２４０の代わりに第１インクリメントフラグ２６４Ａを用い、計時カウンタ２４２の代わりに第１計時カウンタ２６６Ａを用い、仮決定カウンタ２４６の代わりに第１仮決定カウンタ２６８Ａを用いるようにして、短絡故障判断部２２４及び後述する第２開放故障判断部２２６Ｂとの動作上の干渉（データの不測の書き換え等）を回避することが好ましい。
【０１１６】
なお、空燃比フィードバック領域２０４から外れた第１開放故障検出領域２５８Ａは、スロットルグリップの回動角を０°程度とし、且つ、エンジン回転数を上げるという特別な操作を行わない限り到達しないため、この第１開放故障判断部２２６Ａにおいては、第１開放故障仮判断部２５４Ａにおいて最初の開放故障が仮決定された時点で、開放故障として確定させてもよい。
【０１１７】
また、上述した短絡故障判断部２２４の短絡故障仮判断部２３２では、図１１のステップＳ１０５において、フィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットであるか否かを判別している。この第１開放故障判断部２２６Ａにおける第１開放故障仮判断部２５４Ａに対応させると、フィードバック補正係数ＫＯ２が下限リミットであるか否かの判別になるが、この判別処理は省略してもよい。
【０１１８】
次に、第１開放故障仮判断部２５４Ａの別案として、第２開放故障判断部２２６Ｂは、図１５に示すように、第２開放故障検出領域判別部２５２Ｂと、第２開放故障仮判断部２５４Ｂと、第２開放故障確定判断部２５６Ｂとを有する。
【０１１９】
第２開放故障検出領域判別部２５２Ｂは、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、空燃比フィードバック領域２０４内の第２開放故障検出領域２５８Ｂ（図５参照）にあるか否かを判別する。この第２開放故障検出領域２５８Ｂは、空燃比フィードバック制御によって燃料供給量を減少し、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが低くなる条件の領域であり、例えば図１６に示すように、空燃比フィードバック領域２０４内のエンジン回転数ＮＥｄ、上限エンジン回転数ＮＥｂの増大方向（実線）、スロットル開度ＴＨｅ、下限スロットル開度ＴＨａの増大方向（実線）で囲まれた領域である。エンジン回転数ＮＥｄとして、上述した短絡故障検出領域２３６と同様に、クラッチが接続した際のエンジン回転数（クラッチＩＮのエンジン回転数）よりも大きい回転数に設定され、スロットル開度ＴＨｅとして、スロットル弁１３８の可動範囲の２５％以下に設定される。具体的には、エンジン回転数ＮＥｄとして、例えば５０００ｒｐｍが設定され、スロットル開度ＴＨｅとして、例えば２０．０°が設定される。
【０１２０】
第２開放故障仮判断部２５４Ｂは、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、第２開放故障検出領域２５８Ｂに入った際に動作し、燃料供給量を減少する制御が所定時間継続しているにもかかわらず、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘが、第１出力電圧域Ｚ１から第２出力電圧域Ｚ２に移行しない状態である場合に、酸素センサ１２６が開放故障であると仮決定する。一旦、仮決定が行われると、スロットル開度ＴＨｘとエンジン回転数ＮＥｘが、第２開放故障検出領域２５８Ｂから外れて、再度第２開放故障検出領域２５８Ｂに入るまで、開放故障の判断処理を行わない。
【０１２１】
第２開放故障確定判断部２５６Ｂは、第２開放故障仮判断部２５４Ｂでの仮決定が複数回にわたって行われた場合に、初めて開放故障であると確定し、例えば故障状態フラグ２２０の値を２にする。これにより、フィードバック補正係数算出部２１０は、開放故障の確定によって、酸素センサ１２６の出力電圧Ｖｘに基づいたフィードバック補正係数ＫＯ２の算出を行わず、フィードバック補正係数ＫＯ２を１．０に固定する。
【０１２２】
この第２開放故障判断部２２６Ｂにおける第２開放故障検出領域判別部２５２Ｂ、第２開放故障仮判断部２５４Ｂ及び第２開放故障確定判断部２５６Ｂ、並びに酸素センサ動作確認部２２８においても、図１０〜図１３に示す短絡故障検出領域判別部２３０、短絡故障仮判断部２３２及び短絡故障確定判断部２３４、並びに酸素センサ動作確認部２２８と同様の処理動作を行わせてもよい。この場合、短絡故障検出領域２３６として第２開放故障検出領域２５８Ｂを用い、検出領域フラグ２３８の代わりに第２検出領域フラグ２６０Ｂを用い、仮決定フラグ２４４の代わりに第２仮決定フラグ２６２Ｂを用い、インクリメントフラグ２４０の代わりに第２インクリメントフラグ２６４Ｂを用い、計時カウンタ２４２の代わりに第２計時カウンタ２６６Ｂを用い、仮決定カウンタ２４６の代わりに第２仮決定カウンタ２６８Ｂを用いるようにして、短絡故障判断部２２４及び第１開放故障判断部２２６Ａとの動作上の干渉（データの不測の書き換え等）を回避することが好ましい。また、短絡故障判定電圧Ｖｂに代えて開放故障判定電圧Ｖｃを使用する。この開放故障判定電圧Ｖｃは、第１出力電圧域Ｚ１から任意に選択できるが、本実施の形態では、仮判断であっても、酸素センサ１２６の開放故障を確実に検出するため、燃料供給量を減少しているにもかかわらず、リッチの度合いが高い状態が続いていることを検出できるように、第１出力電圧域Ｚ１のうち、リッチの度合いが高いことを示す（Ｖａ−０．０６５Ｖ）〜（Ｖａ−０．０５５Ｖ）のうちの任意の電圧が選択可能である。
【０１２３】
なお、上述した短絡故障判断部２２４の短絡故障仮判断部２３２では、図１１のステップＳ１０５において、フィードバック補正係数ＫＯ２が上限リミットであるか否かを判別している。この第２開放故障判断部２２６Ｂにおける第２開放故障仮判断部２５４Ｂに対応させると、フィードバック補正係数ＫＯ２が下限リミットであるか否かの判別になるが、スロットル開度が全閉状態での判別ではないため、フィードバック補正係数ＫＯ２が下限リミットにならないおそれがある。そこで、この判別処理を省略することが好ましい。
【０１２４】
なお、本発明に係る酸素センサの故障検出装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１２５】
１０…故障検出装置 １２…自動二輪車
６０…動力伝達装置 ６６…内燃機関
９８…燃料噴射弁 １２６…酸素センサ
１３８…スロットル弁 １４０…スロットル開度センサ
１４２…エンジン回転数センサ １４４…ＥＣＵ
２００…空燃比フィードバック制御部 ２０２…故障判断部
２０４…空燃比フィードバック領域 ２０６…基本噴射量算出部
２０８…リッチ・リーン判定部 ２１０…フィードバック補正係数算出部
２１２…統合補正係数算出部 ２１４…噴射量補正部
２１６…燃料噴射時間算出部 ２１８…基本噴射量マップ
２２０…故障状態フラグ ２２４…短絡故障判断部
２２６…開放故障判断部 ２２６Ａ…第１開放故障判断部
２２６Ｂ…第２開放故障判断部 ２２８…酸素センサ動作確認部
２３０…短絡故障検出領域判別部 ２３２…短絡故障仮判断部
２３４…短絡故障確定判断部 ２３６…短絡故障検出領域
２３８…検出領域フラグ ２４０…インクリメントフラグ
２４２…計時カウンタ ２４４…仮決定フラグ
２４６…仮決定カウンタ ２４８…今回の電圧域判定フラグ
２５０…前回の電圧域判定フラグ ２５８Ａ…第１開放故障検出領域
２５８Ｂ…第２開放故障検出領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気中の酸素濃度に関連した出力電圧を出力する酸素センサ（１２６）と、
所定の空燃比フィードバック領域（２０４）にて、目標空燃比となるように前記酸素センサ（１２６）の出力電圧に基づき、燃料供給量を増減制御するフィードバック制御手段（２００）を有する制御装置（１４４）とを備え、
前記制御装置（１４４）は、前記燃料供給量の増減制御中における前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）に基づいて前記酸素センサ（１２６）の故障状態の有無を判断する故障判断手段（２０２）を含む酸素センサの故障検出装置において、
前記酸素センサ（１２６）は、当該酸素センサ（１２６）が前記燃料供給量の増減制御中に正常に動作している場合に、前記目標空燃比に対してリッチとなる状態で出力される第１出力電圧域（Ｚ１）と、前記目標空燃比に対してリーンとなる状態で出力されると共に、前記第１出力電圧域（Ｚ１）よりも低い第２出力電圧域（Ｚ２）とを備え、
前記故障判断手段（２０２）は、前記燃料供給量の増減制御中において、前記燃料供給量の増加又は減少の制御が所定時間継続しているにもかかわらず、当該増加又は減少の制御により出力される前記出力電圧（Ｖｘ）が、前記第２出力電圧域（Ｚ２）から前記第１出力電圧域（Ｚ１）に移行しない状態である場合、又は前記第１出力電圧域（Ｚ１）から前記第２出力電圧域（Ｚ２）に移行しない状態である場合には、前記出力電圧（Ｖｘ）が前記第２出力電圧域（Ｚ２）又は前記第１出力電圧域（Ｚ１）に存在している場合であっても、前記酸素センサ（１２６）が故障状態であると判断することを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の酸素センサの故障検出装置において、
前記故障判断手段（２０２）による故障状態の有無の判断は、前記空燃比フィードバック領域（２０４）中であって、且つ、スロットル開度（ＴＨｘ）とエンジン回転数（ＮＥｘ）が、それぞれ所定以上である故障検出領域（２３６）にあるときに行うことを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の酸素センサの故障検出装置において、
前記故障検出領域（２３６）のエンジン回転数（ＮＥｄ）は、クラッチが接続した際のエンジン回転数よりも大きい回転数であることを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項４】
請求項３記載の酸素センサの故障検出装置において、
前記制御装置（１４４）は、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記第１出力電圧域（Ｚ１）にある場合に前記燃料供給量を減量するための補正値（ＫＯ２）を算出し、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記第２出力電圧域（Ｚ２）にある場合に前記燃料供給量を増量するための補正値（ＫＯ２）を算出する補正値算出手段（２１０）を備え、
前記補正値（ＫＯ２）は、増量に対する上限値及び減量に対する下限値が設定され、
前記故障判断手段（２０２）は、前記補正値（ＫＯ２）が前記上限値にあるとき、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）を検出することを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項５】
請求項４記載の酸素センサの故障検出装置において、
前記第２出力電圧域（Ｚ２）の範囲から所定の故障判定電圧（Ｖｂ）が設定され、
前記故障判断手段（２０２）は、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記故障判定電圧（Ｖｂ）以下になった場合に、前記酸素センサ（１２６）が故障状態であると判断することを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項６】
請求項５記載の酸素センサの故障検出装置において、
前記故障判断手段（２０２）は、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記故障判定電圧（Ｖｂ）以下になった回数が複数回となった場合に、前記酸素センサ（１２６）が故障状態であると判断することを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項７】
請求項６記載の酸素センサの故障検出装置において、
前記故障判断手段（２０２）は、前記スロットル開度（ＴＨｘ）とエンジン回転数（ＮＥｘ）が、前記故障検出領域（２３６）に入って、最初に前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記故障判定電圧（Ｖｂ）以下になったときにのみ、前記回数を更新することを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の酸素センサの故障検出装置において、
前記故障判断手段（２０２）は、前記スロットル開度（ＴＨｘ）とエンジン回転数（ＮＥｘ）が、前記空燃比フィードバック領域（２０４）中であるとき、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）の、前記第１出力電圧域（Ｚ１）から前記第２出力電圧域（Ｚ２）への反転、あるいは、前記第２出力電圧域（Ｚ２）から前記第１出力電圧域（Ｚ１）への反転を検出した際に、前記回数を０にリセットすることを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項１】
排気中の酸素濃度に関連した出力電圧を出力する酸素センサ（１２６）と、
所定の空燃比フィードバック領域（２０４）にて、目標空燃比となるように前記酸素センサ（１２６）の出力電圧に基づき、燃料供給量を増減制御するフィードバック制御手段（２００）を有する制御装置（１４４）とを備え、
前記制御装置（１４４）は、前記燃料供給量の増減制御中における前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）に基づいて前記酸素センサ（１２６）の故障状態の有無を判断する故障判断手段（２０２）を含む酸素センサの故障検出装置において、
前記酸素センサ（１２６）は、当該酸素センサ（１２６）が前記燃料供給量の増減制御中に正常に動作している場合に、前記目標空燃比に対してリッチとなる状態で出力される第１出力電圧域（Ｚ１）と、前記目標空燃比に対してリーンとなる状態で出力されると共に、前記第１出力電圧域（Ｚ１）よりも低い第２出力電圧域（Ｚ２）とを備え、
前記故障判断手段（２０２）は、前記燃料供給量の増減制御中において、前記燃料供給量の増加又は減少の制御が所定時間継続しているにもかかわらず、当該増加又は減少の制御により出力される前記出力電圧（Ｖｘ）が、前記第２出力電圧域（Ｚ２）から前記第１出力電圧域（Ｚ１）に移行しない状態である場合、又は前記第１出力電圧域（Ｚ１）から前記第２出力電圧域（Ｚ２）に移行しない状態である場合には、前記出力電圧（Ｖｘ）が前記第２出力電圧域（Ｚ２）又は前記第１出力電圧域（Ｚ１）に存在している場合であっても、前記酸素センサ（１２６）が故障状態であると判断することを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の酸素センサの故障検出装置において、
前記故障判断手段（２０２）による故障状態の有無の判断は、前記空燃比フィードバック領域（２０４）中であって、且つ、スロットル開度（ＴＨｘ）とエンジン回転数（ＮＥｘ）が、それぞれ所定以上である故障検出領域（２３６）にあるときに行うことを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の酸素センサの故障検出装置において、
前記故障検出領域（２３６）のエンジン回転数（ＮＥｄ）は、クラッチが接続した際のエンジン回転数よりも大きい回転数であることを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項４】
請求項３記載の酸素センサの故障検出装置において、
前記制御装置（１４４）は、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記第１出力電圧域（Ｚ１）にある場合に前記燃料供給量を減量するための補正値（ＫＯ２）を算出し、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記第２出力電圧域（Ｚ２）にある場合に前記燃料供給量を増量するための補正値（ＫＯ２）を算出する補正値算出手段（２１０）を備え、
前記補正値（ＫＯ２）は、増量に対する上限値及び減量に対する下限値が設定され、
前記故障判断手段（２０２）は、前記補正値（ＫＯ２）が前記上限値にあるとき、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）を検出することを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項５】
請求項４記載の酸素センサの故障検出装置において、
前記第２出力電圧域（Ｚ２）の範囲から所定の故障判定電圧（Ｖｂ）が設定され、
前記故障判断手段（２０２）は、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記故障判定電圧（Ｖｂ）以下になった場合に、前記酸素センサ（１２６）が故障状態であると判断することを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項６】
請求項５記載の酸素センサの故障検出装置において、
前記故障判断手段（２０２）は、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記故障判定電圧（Ｖｂ）以下になった回数が複数回となった場合に、前記酸素センサ（１２６）が故障状態であると判断することを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項７】
請求項６記載の酸素センサの故障検出装置において、
前記故障判断手段（２０２）は、前記スロットル開度（ＴＨｘ）とエンジン回転数（ＮＥｘ）が、前記故障検出領域（２３６）に入って、最初に前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）が前記故障判定電圧（Ｖｂ）以下になったときにのみ、前記回数を更新することを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の酸素センサの故障検出装置において、
前記故障判断手段（２０２）は、前記スロットル開度（ＴＨｘ）とエンジン回転数（ＮＥｘ）が、前記空燃比フィードバック領域（２０４）中であるとき、前記酸素センサ（１２６）の出力電圧（Ｖｘ）の、前記第１出力電圧域（Ｚ１）から前記第２出力電圧域（Ｚ２）への反転、あるいは、前記第２出力電圧域（Ｚ２）から前記第１出力電圧域（Ｚ１）への反転を検出した際に、前記回数を０にリセットすることを特徴とする酸素センサの故障検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−２４６８５７（Ｐ２０１２−２４６８５７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２００６９（Ｐ２０１１−１２００６９）
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]