JP2003138967A - 内燃機関の触媒早期暖機制御システムの異常診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒早期暖機システムの異常の有無を精度良
く診断すると共に、低コスト化の要求を満たすことがで
きるようにする。 【解決手段】 Ｖ型エンジン１１の左右各バンク毎に独
立して設けられた排気管１５に、それぞれ排出ガスの空
燃比を検出する空燃比センサ１６を設ける。触媒早期暖
機制御中に異常診断を行う際には、エンジン１１の片方
のバンクの空燃比センサ１６のヒータ２０をオフした状
態で、その空燃比センサ１６の活性化の進み具合を判定
する。これにより、ヒータ２０の発熱量の影響を排除し
て排気熱量による空燃比センサ１６の活性化の進み具合
を判定して、触媒早期暖機制御システムの異常の有無を
精度良く診断する。更に、異常診断中は、異常診断に利
用しない他方のバンクの空燃比センサ１６のヒータ２０
を発熱させ、その空燃比センサ１６の出力に基づいて各
バンクの燃料噴射量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排出ガ
ス浄化用の触媒の暖機を促進する触媒早期暖機制御シス
テムの異常の有無を診断する内燃機関の触媒早期暖機制
御システムの異常診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の自動車は、排出ガスを浄化するた
めに三元触媒等の触媒を搭載しているが、この触媒は、
エンジン始動後に活性温度に暖機されるまでは、排出ガ
ス浄化率が低いため、エンジン始動後に触媒が活性温度
に暖機されるまで、点火時期遅角制御等により触媒早期
暖機制御を実行して、排気熱量を増加させて触媒を短時
間で暖機するようにしている。この触媒早期暖機システ
ムの故障等によって触媒早期暖機制御中の排気熱量が減
少して触媒に供給する熱量が不足すると、触媒の暖機
（活性化）が遅れて、エンジン始動後の排気エミッショ
ンが悪化してしまうため、触媒早期暖機システムの異常
を早期に検出する必要がある。

【０００３】そこで、特開２００１−１３２４３８号公
報に示すように、触媒の温度を検出する触媒温度センサ
を設け、この触媒温度センサで検出した触媒温度と、始
動後の積算吸入空気量に基づいて推定した推定触媒温度
とを比較して、触媒早期暖機システムの異常の有無を診
断することが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報の構
成では、触媒温度を検出するための触媒温度センサを新
たに設ける必要があるため、その分、コストアップして
しまい、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要
求を満たすことができない。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、触媒早期暖機システ
ムの異常診断を行う機能を低コスト化の要求を満たしな
がら実現することができる内燃機関の触媒早期暖機制御
システムの異常診断装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の触媒早期暖機制御シ
ステムの異常診断装置は、排出ガスの酸素濃度等のガス
成分濃度、空燃比、リッチ／リーンのいずれかを検出す
る排出ガスセンサを排気系に設置すると共に、該排出ガ
スセンサにそのセンサ素子を加熱するヒータを内蔵さ
せ、触媒早期暖機制御中に異常診断を行う際に、ヒータ
を発熱させない状態又はその発熱量を少なくした状態で
排出ガスセンサの活性化の進み具合をセンサ活性判定手
段により判定し、その判定結果に基づいて排出ガスセン
サの活性化が異常に遅れているか否かを異常診断手段に
より判定して触媒早期暖機制御システムの異常の有無を
診断するようにしたものである。

【０００７】近年の電子制御化された内燃機関では、排
気通路中の触媒の上流側（又は触媒の上流・下流の両
側）に排出ガスの酸素濃度等のガス成分濃度、空燃比、
リッチ／リーンのいずれかを検出する排出ガスセンサを
設置し、この排出ガスセンサの出力に基づいて空燃比を
理論空燃比付近に制御することで、触媒の排出ガス浄化
効率を高めるようにしている。一般に、排出ガスセンサ
は、活性温度（例えば約６００〜７００℃以上）まで昇
温しないと、検出精度が悪いため、排出ガスセンサにヒ
ータを内蔵させ、そのヒータの発熱と排気熱の両方によ
って排出ガスセンサの活性化を促進するようにしてい
る。内燃機関の始動後に、排出ガスセンサの活性化が進
むに従って、排出ガスセンサの出力レベルが正常レベル
へ上昇するが、もし、触媒早期暖機制御システムの故障
等によって触媒早期暖機制御中の排気熱量が減少して触
媒の暖機（活性化）が遅れると、排出ガスセンサの活性
化も遅れることになる。

【０００８】本発明は、このような触媒の暖機の進み具
合と排出ガスセンサの活性化の進み具合との相関関係に
着目して、触媒早期暖機制御中に排出ガスセンサの活性
化の進み具合を判定することで、間接的に触媒の暖機の
進み具合を判断して、触媒早期暖機制御システムの異常
の有無を診断するものである。この場合、始動後に排出
ガスセンサの活性化の進み具合を判定する際に、排出ガ
スセンサのヒータを発熱させると、排出ガスセンサの活
性化に必要な総熱量に対する排気熱量の割合が少なくな
るため、触媒早期暖機制御システムの正常時と異常時と
で排気熱量が比較的大きく異なっても、その排気熱量の
相違が排出ガスセンサの活性化の進み具合に及ぼす影響
が相対的に小さくなり、正常時と異常時とで排出ガスセ
ンサの活性化の進み具合の差が小さくなる（図５参
照）。そのため、ヒータの発熱量のばらつきが大きい場
合や、寒冷時等で始動後の排気温度の上昇が遅れる場合
には、始動後の排出ガスセンサの活性化の進み具合を見
ても、ヒータの発熱量の影響の方が大きくなりすぎて、
正常と異常の判別が困難になる場合がある。

【０００９】そこで、請求項１では、触媒早期暖機制御
中に異常診断を行う際にヒータを発熱させない状態又は
その発熱量を少なくした状態で排出ガスセンサの活性化
の進み具合を判定し、その判定結果に基づいて触媒早期
暖機制御システムの異常の有無を診断するようにしたも
のである。このようにすれば、排出ガスセンサの活性化
に対するヒータの発熱量の影響を排除又は低減して、触
媒早期暖機制御中の排気熱量による排出ガスセンサの活
性化の進み具合を精度良く判定することができ、触媒早
期暖機制御システムの異常診断を精度良く行うことがで
きる。しかも、この異常診断に利用する排出ガスセンサ
は、空燃比制御のために設置されている空燃比センサや
酸素センサ等を利用すれば良いため、触媒温度センサ等
の新たなセンサを設ける必要がなく、低コスト化の要求
も満たすことができる。

【００１０】この場合、始動毎に、毎回、触媒早期暖機
制御システムの異常診断を行うようにしても良いが、触
媒早期暖機制御システムの異常は頻繁に発生するもので
ないため、所定回数の始動を行う毎、又は、前回の異常
診断実行時から所定期間が経過する毎、又は、前回の異
常診断実行時からの積算走行距離が所定値に達する毎
に、異常診断を行うようにしても良い。このようにすれ
ば、異常診断時のヒータのオフ又はヒータ発熱量減少に
よる排出ガスセンサの活性化の遅れが排気エミッション
（空燃比制御）に影響を及ぼす頻度を少なくすることが
できる。

【００１１】また、触媒の上流側に複数個の排出ガスセ
ンサを設置したシステムでは、請求項２のように、複数
個の排出ガスセンサのうちの特定の排出ガスセンサのヒ
ータを発熱させない状態又はその発熱量を少なくした状
態で当該特定の排出ガスセンサの活性化の進み具合を判
定し、その判定結果に基づいて触媒早期暖機制御システ
ムの異常の有無を診断すると共に、特定の排出ガスセン
サの活性化の進み具合を判定する際に、特定の排出ガス
センサ以外の排出ガスセンサのヒータを発熱させて当該
排出ガスセンサの出力に基づいて空燃比制御手段により
空燃比を制御するようにしても良い。このようにすれ
ば、触媒早期暖機制御システムの異常診断を行う際に、
ヒータのオフ又はヒータ発熱量減少により活性化の遅れ
る排出ガスセンサの出力を空燃比制御に使用せずに、ヒ
ータの発熱により活性化が促進される残りの排出ガスセ
ンサの出力のみを使用して空燃比を制御することがで
き、異常診断精度向上と異常診断時の排気エミッション
低減とを両立させることができる。

【００１２】一方、請求項３のように、触媒早期暖機制
御中にヒータを発熱させて排出ガスセンサの活性化の進
み具合を第１のセンサ活性判定手段により判定し、その
判定結果に基づいて排出ガスセンサの活性化の遅れを第
１の異常診断手段により判定して触媒早期暖機制御シス
テムの異常の可能性（疑い）の有無を診断し（以下「一
次診断」という）、その結果、異常の可能性が有ると診
断された場合に、次回の内燃機関始動後にヒータを発熱
させない状態又はその発熱量を少なくした状態で排出ガ
スセンサの活性化の進み具合を第２のセンサ活性判定手
段により判定し、その判定結果に基づいて排出ガスセン
サの活性化が異常に遅れているか否かを第２の異常診断
手段により判定して触媒早期暖機制御システムの異常の
有無を確定診断するようにしても良い。

【００１３】この構成では、排出ガスセンサのヒータを
発熱させた状態で一次診断し、その結果、異常の可能性
（疑い）が有ると診断された場合のみ、次回の内燃機関
始動後にヒータをオフ又は発熱量を少なくして確定診断
するようにしたので、触媒早期暖機制御システムが明ら
かに正常に機能しているような場合（つまり一次診断で
正常と判定される場合）には、異常診断時にヒータをオ
フ又は発熱量を少なくせずに済み、異常診断時にヒータ
をオフ又は発熱量を少なくする頻度を著しく少なくする
ことができて、異常診断時のヒータのオフ又はヒータ発
熱量減少による排出ガスセンサの活性化の遅れが排気エ
ミッション（空燃比制御）に影響を及ぼす頻度を著しく
少なくすることができる。しかも、異常の可能性（疑
い）が有る場合は、ヒータをオフ又は発熱量を少なくし
て確定診断を行うので、触媒早期暖機制御システムの異
常の有無を精度良く診断することができる。

【００１４】この請求項３に係る発明を、触媒の上流側
に複数個の排出ガスセンサを設置したシステムに適用す
る場合は、請求項４のように、複数個の排出ガスセンサ
のうちの特定の排出ガスセンサのヒータを発熱させない
状態又はその発熱量を少なくした状態で当該特定の排出
ガスセンサの活性化の進み具合を判定し、特定の排出ガ
スセンサの活性化の進み具合を判定する際に特定の排出
ガスセンサ以外の排出ガスセンサのヒータを発熱させて
当該排出ガスセンサの出力に基づいて空燃比制御手段に
より空燃比を制御するようにしても良い。このようにす
れば、前記請求項２と同じように、触媒早期暖機制御シ
ステムの異常診断を行う際に、ヒータの発熱により活性
化が促進される残りの排出ガスセンサの出力のみを使用
して空燃比を制御することができ、異常診断精度向上と
異常診断時の排気エミッション低減とを両立させること
ができる。

【００１５】また、排気系に複数個の排出ガスセンサを
設置したシステムでは、請求項５のように、複数の排出
ガスセンサのうちの少なくとも１つの排出ガスセンサに
そのセンサ素子を加熱するヒータを内蔵させ、触媒早期
暖機制御中に異常診断を行う際にヒータを内蔵しない排
出ガスセンサの活性化の進み具合を判定し、その判定結
果に基づいて排出ガスセンサの活性化が異常に遅れてい
るか否かを判定して触媒早期暖機制御システムの異常の
有無を診断するようにしても良い。この場合、ヒータを
内蔵しない排出ガスセンサは、排気熱量のみによって活
性化が進むため、ヒータを内蔵しない排出ガスセンサの
活性化の進み具合を判定すれば、排気熱量による触媒の
暖機の進み具合を精度良く判定することができ、触媒早
期暖機制御システムの異常診断を精度良く行うことがで
きる。

【００１６】この場合、請求項６のように、ヒータを内
蔵しない排出ガスセンサの活性化の進み具合を判定する
際に、ヒータを内蔵した排出ガスセンサのヒータを発熱
させて当該排出ガスセンサの出力に基づいて空燃比を制
御するようにしても良い。このようにすれば、異常診断
時に、ヒータの発熱により活性化が促進される排出ガス
センサの出力を利用して空燃比を制御することができ、
異常診断精度向上と異常診断時の排気エミッション低減
とを両立させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】［実施形態（１）］以下、本発明
をＶ型エンジンを搭載した車両に適用した実施形態
（１）を図１乃至図５に基づいて説明する。まず、図１
に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明
する。内燃機関であるＶ型エンジン１１の左右両バンク
の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１２の吸気
ポート近傍には、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁１
３が取り付けられている。また、エンジン１１の各バン
クのシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ１４が
取り付けられ、各点火プラグ１４の火花放電によって筒
内の混合気に点火される。また、エンジン１１のシリン
ダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ
（図示せず）や、エンジン回転速度を検出するクランク
角センサ（図示せず）が設けられている。

【００１８】一方、エンジン１１の各バンク毎に独立し
て設けられた排気管１５には、それぞれ排出ガスの空燃
比を検出する空燃比センサ１６（排出ガスセンサ）が設
けられ、各バンクの排気管１５の排出ガスが合流する集
合排気管１７には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等
を低減させる三元触媒等の触媒１８が設けられている。
各空燃比センサ１６のセンサ素子１９は、活性温度が高
いため（約６００〜７００℃以上）、排出ガスの熱のみ
では、エンジン始動後にセンサ素子１９を早期に活性化
することは困難である。そこで、各空燃比センサ１６
は、ヒータ２０を内蔵し、このヒータ２０の発熱により
センサ素子１９を早期に活性化させると共に、エンジン
運転中にセンサ素子１９の温度を活性温度範囲に維持す
るようにヒータ２０への通電を制御するようにしてい
る。この空燃比センサ１６のセンサ素子１９のインピー
ダンス（以下「素子インピーダンス」という）Ｚｄｃ
は、センサ素子１９の温度に依存し、センサ素子１９の
温度が上昇するに従って、素子インピーダンスＺｄｃが
低下するという特性がある。

【００１９】一方、制御装置２１は、エンジン制御用の
マイコンと空燃比センサ制御用のマイコンとを備え、エ
ンジン制御用のマイコンをホストマイコン、空燃比セン
サ制御用のマイコンをサブマイコンとして構成されてい
る。制御装置２１のエンジン制御用のマイコンは、ＲＯ
Ｍ（図示せず）に記憶された各種の制御ルーチンを実行
することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１３
の燃料噴射量や点火プラグ１４の点火時期を制御する。

【００２０】これに対して、制御装置２１の空燃比セン
サ制御用のマイコンは、通常時（後述する触媒早期暖機
制御システムの異常診断時以外の時）には、エンジン１
１の両方のバンクの空燃比センサ１６に対してＲＯＭ
（図示せず）に記憶された図２のヒータ制御ルーチンを
実行することで、各空燃比センサ１６のヒータ２０の電
流（以下「ヒータ電流」という）を制御する。以下、こ
の空燃比センサ制御用のマイコンで実行される図２のヒ
ータ制御ルーチンの処理内容を説明する。

【００２１】図２に示すヒータ制御ルーチンは、所定の
周期（例えば１２８ｍｓ周期）でタイマ割り込み処理に
て起動される。本ルーチンが起動されると、まず、ステ
ップ１０１で、空燃比センサ１６の素子インピーダンス
Ｚｄｃが所定の半活性判定値（例えば２００Ω）以下に
低下したか否かで、センサ素子２０が半活性状態に達し
たか否かを判定する。

【００２２】この際、素子インピーダンスＺｄｃは、次
のようにして検出される。素子インピーダンスＺｄｃの
検出時に空燃比センサ１６の印加電圧を一時的に正方向
に変化させた後、負方向に変化させる。そして、印加電
圧を正方向（又は負方向）に変化させた時の電圧変化量
ΔＶと電流変化量ΔＩとから素子インピーダンスＺｄｃ
を次式により算出する。 Ｚｄｃ＝ΔＶ／ΔＩ

【００２３】尚、この検出方法は一例であって、正負両
側の電圧及び電流の変化量に基づいて素子インピーダン
スＺｄｃを検出したり、負の印加電圧Ｖｎｅｇを印加し
た時のセンサ電流Ｉｎｅｇから素子インピーダンスＺｄ
ｃ（＝Ｖｎｅｇ／Ｉｎｅｇ）を算出しても良い。

【００２４】上記ステップ１０１で、素子インピーダン
スＺｄｃが半活性判定値（２００Ω）以下に低下してい
ないと判定された場合は、センサ素子１９が半活性状態
に達していないと判断して、ステップ１０２に進み、ヒ
ータ２０の通電を「１００％通電制御」で制御する。こ
の１００％通電制御は、ヒータ２０の通電率（デューテ
ィ比）を１００％に維持して、ヒータ２０の発熱量を最
大に維持してセンサ素子１９の温度上昇を促進する制御
である。センサ素子１９が半活性状態に達していない期
間中は、この１００％通電制御が継続して実施される。

【００２５】その後、ヒータ２０の発熱によりセンサ素
子１９の温度が上昇し、ステップ１０１で、素子インピ
ーダンスＺｄｃが半活性判定値（２００Ω）以下に低下
したと判定されたときに、センサ素子１９が半活性状態
に達したと判断して、ステップ１０３に進み、素子イン
ピーダンスＺｄｃが素子インピーダンスフィードバック
制御（以下「素子インピーダンスＦ／Ｂ制御」と表記す
る）を開始するための所定の判定値以下であるか否かを
判定する。ここで、素子インピーダンスＦ／Ｂ制御開始
の判定値は、センサ素子１９の温度が活性温度付近まで
昇温したか否か（つまりセンサ素子１９が活性化したか
否か）を判定するものであり、バックアップＲＡＭ（図
示せず）内に記憶保持されている目標インピーダンスＺ
ｄｃＴＧよりも１０Ω程度大きい値に設定される。例え
ば、目標インピーダンスＺｄｃＴＧの初期値（センサ劣
化前の値）が３０Ωである場合、素子インピーダンスＦ
／Ｂ制御開始の判定値は３０＋１０＝４０Ωに設定され
る。

【００２６】このステップ１０３で「Ｎｏ」と判定され
た場合は、センサ素子１９の温度が活性温度付近まで昇
温していない（活性化していない）と判断して、ステッ
プ１０４に進み、ヒータ２０の通電を「電力制御」によ
り制御する。この際、素子インピーダンスＺｄｃに応じ
てマップ等より電力指令値が決定され、その電力指令値
に応じてヒータ２０のデューティ比Ｄｕｔｙが算出され
る。この電力制御は、センサ素子１９が半活性状態で且
つ活性化が完了する前の期間に実施される。

【００２７】その後、ステップ１０８に進み、電力指令
値が電力ガード値設定ルーチン（図示せず）によって算
出された所定の電力ガード値ＷＨＧＤ以上であるか否か
を判定し、もし、電力指令値が電力ガード値ＷＨＧＤ以
上であれば、ステップ１０９に進み、電力指令値を電力
ガード値ＷＨＧＤでガード処理して（電力指令値＝ＷＨ
ＧＤ）、本ルーチンを終了する。一方、電力指令値が電
力ガード値ＷＨＧＤよりも小さければ、ステップ１０４
で算出した電力指令値をそのまま採用して本ルーチンを
終了する。

【００２８】その後、センサ素子１９の温度が活性温度
付近まで昇温すると、本ルーチンが起動されたときに、
ステップ１０３で「Ｙｅｓ」と判定され、ステップ１０
５に進み、目標インピーダンス設定ルーチン（図示せ
ず）を実行して、空燃比センサ１６が劣化したときで
も、センサ素子１９の温度を最適活性温度（例えば７０
０℃）付近に維持できるように、目標インピーダンスＺ
ｄｃＴＧをセンサ素子１９の劣化度合いに応じて設定す
る。

【００２９】この後、ステップ１０６に進み、素子イン
ピーダンスＦ／Ｂ制御を実施する。この素子インピーダ
ンスＦ／Ｂ制御では、例えばＰＩＤ制御を用いてヒータ
２０の通電率であるデューティ比Ｄｕｔｙを次のように
して算出する。

【００３０】まず、次の（１）〜（３）式により比例項
ＧＰ、積分項ＧＩ、微分項ＧＤを算出する。 ＧＰ＝ＫＰ・（Ｚｄｃ−ＺｄｃＴＧ） ……（１） ＧＩ＝ＧＩ(i-1) ＋ＫＩ・（Ｚｄｃ−ＺｄｃＴＧ） ……（２） ＧＤ＝ＫＤ・｛Ｚｄｃ−Ｚｄｃ(i-1) ｝ ……（３） ここで、ＫＰは比例定数、ＫＩは積分定数、ＫＤは微分
定数であり、ＧＩ(i-1)及びＺｄｃ(i-1) は前回処理時
の値である。

【００３１】そして、上記比例項ＧＰ、積分項ＧＩ、微
分項ＧＤを積算して、ヒータ２０のデューティ比Ｄｕｔ
ｙを算出すると共に（Ｄｕｔｙ＝ＧＰ＋ＧＩ＋ＧＤ）、
算出したデューティ比Ｄｕｔｙに対応する電力指令値を
算出する。尚、デューティ比Ｄｕｔｙの制御は、上記Ｐ
ＩＤ制御に限定されるものではなく、ＰＩ制御やＰ制御
を用いても良い。

【００３２】そして、次のステップ１０７で、素子イン
ピーダンスＦ／Ｂ実行フラグＸＦＢを「１」にセットす
る。このフラグＸＦＢは、素子インピーダンスＦ／Ｂ制
御が実施されているか否かを示すものであり、ＸＦＢ＝
１は素子インピーダンスＦ／Ｂ制御の実施を意味し、Ｘ
ＦＢ＝０は素子インピーダンスＦ／Ｂ制御の未実施を意
味する。尚、このフラグＸＦＢは、イグニッションキー
のオン操作時に「０」にリセットされる。

【００３３】素子インピーダンスＦ／Ｂ制御期間中も、
電力ガード値設定ルーチン（図示せず）によって電力ガ
ード値ＷＨＧＤが算出され、電力指令値のガード処理が
行われる（ステップ１０８、１０９）。このとき、電力
指令値が電力ガード値ＷＨＧＤに達している場合には、
上記ステップ１０６で算出したデューティ比Ｄｕｔｙが
電力ガード値ＷＨＧＤに応じて修正される。

【００３４】以上のようにして、センサ素子１９の温度
上昇（素子インピーダンスＺｄｃの低下）に応じて、ヒ
ータ２０の制御を１００％通電制御→電力制御の順に実
行してセンサ素子１９の温度を活性温度付近まで上昇さ
せ、その後は、素子インピーダンスＦ／Ｂ制御により素
子インピーダンスＺｄｃを目標インピーダンスＺｄｃＴ
Ｇに維持することで、センサ素子１９の温度を活性温度
に保持する。

【００３５】また、制御装置２１のエンジン制御用のマ
イコン（又は空燃比センサ制御用のマイコン）は、図３
及び図４の異常診断用の各ルーチンを実行することで、
冷間始動時に触媒早期暖機制御を実行して点火時期遅角
制御等により排気熱量を増加させて触媒１８の暖機（活
性化）を促進すると共に、触媒早期暖機制御システムの
異常診断を実行する。

【００３６】ここで、本実施形態（１）の触媒早期暖機
制御システムの異常診断方法を概略的に説明する。一般
に、エンジン始動後は、空燃比センサ１６の周辺を流れ
る排出ガスの熱とヒータ２０の発熱によって空燃比セン
サ１６が加熱されて温度上昇し、それによって、空燃比
センサ１６の活性化が進むに従って、空燃比センサ１６
の出力レベルが正常レベルへ上昇する。もし、触媒早期
暖機制御システムの故障等によって触媒早期暖機制御中
の排気熱量が減少して触媒１８の暖機（活性化）が遅れ
ると、空燃比センサ１６の活性化も遅れることになる。

【００３７】このような触媒１８の暖機の進み具合と空
燃比センサ１６の活性化の進み具合との相関関係に着目
して、エンジン始動後に空燃比センサ１６の活性化の進
み具合を判定することで、間接的に触媒１８の暖機の進
み具合を判断して、触媒早期暖機制御システムの異常の
有無を診断するものである。

【００３８】しかし、エンジン始動後に空燃比センサ１
６の活性化の進み具合を判定する際に、空燃比センサ１
６のヒータ２０を発熱させると、空燃比センサ１６の活
性化に必要な総熱量に対する排気熱量の割合が少なくな
るため、触媒早期暖機制御システムの正常時と異常時と
で排気熱量が比較的大きく異なっても、その排気熱量の
相違が空燃比センサ１６の活性化の進み具合に及ぼす影
響が相対的に小さくなり、正常時と異常時とで空燃比セ
ンサ１６の活性化の進み具合の差が小さくなる（図５参
照）。そのため、ヒータ２０の発熱量のばらつきが大き
い場合や、寒冷時等で始動後の排出ガス温度の上昇が遅
れる場合には、始動後の空燃比センサ１６の活性化の進
み具合を見ても、ヒータ２０の発熱量の影響の方が大き
くなりすぎて、正常と異常の判別が困難になる場合があ
る。

【００３９】そこで、本実施形態（１）では、触媒早期
暖機制御中に異常診断を行う際に、エンジン１１の左右
いずれか一方のバンクの空燃比センサ１６のヒータ２０
のみをオフして発熱させない状態で、その空燃比センサ
１６の活性化の進み具合を判定し、その判定結果に基づ
いて触媒早期暖機制御システムの異常の有無を診断す
る。このようにすれば、空燃比センサ１６の活性化に対
するヒータ２０の発熱量の影響を排除して、触媒早期暖
機制御中の排気熱量による空燃比センサ１６の活性化の
進み具合、ひいては触媒１８の暖機の進み具合を精度良
く判定することができ、触媒早期暖機制御システムの異
常診断を精度良く行うことができる。

【００４０】以下、制御装置２１のエンジン制御用のマ
イコン（又は空燃比センサ制御用のマイコン）が実行す
る図３及び図４の異常診断用の各ルーチンの処理内容を
説明する。

【００４１】図３の異常診断制御ベースルーチンは、イ
グニッションスイッチ（図示せず）のオン後に所定周期
で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステ
ップ２０１で、触媒早期暖機制御実行条件が成立してい
るか否かを判定する。この触媒早期暖機制御実行条件と
しては、例えば、触媒１８が暖機前（活性前）であるこ
と、点火時期遅角制御を実行可能な運転状態であること
（例えばアイドル運転時）等であり、これらの条件が全
て満たされたときに触媒早期暖機制御実行条件が成立す
る。尚、触媒１８が暖機前であるか否かは、始動後経過
時間や冷却水温で判断したり、或は、始動後の吸入空気
量積算値又は燃料噴射量積算値で判断するようにして良
く、要は、始動後に触媒１８に与える総熱量に関係する
パラメータを用いて触媒１８が暖機前であるか否かを判
定すれば良い。

【００４２】触媒早期暖機制御実行条件が成立していれ
ば、ステップ２０２に進み、触媒早期暖機制御を実行し
て点火時期遅角制御等により排気熱量を増加させて触媒
１８の暖機を促進する。

【００４３】この後、ステップ２０３に進み、触媒早期
暖機制御システムの異常診断が終了したか否かを判定
し、異常診断が終了していなければ、ステップ２０４に
進み、異常診断時ヒータ制御を実行する。この異常診断
時ヒータ制御では、エンジン１１の左右いずれか一方の
バンクの空燃比センサ１６に対してのみ前述した図２の
ヒータ制御ルーチンを実行してヒータ２０を発熱させ、
他方のバンクの空燃比センサ１６に対してはヒータ電流
をオフしてヒータ２０を発熱させないようにする。この
場合、ヒータ電流をオフする空燃比センサ１６は、毎
回、特定のバンクの空燃比センサ１６に固定しても良い
が、１回〜所定回数の始動（異常診断）を行う毎、又
は、前回の異常診断実行時から所定期間が経過する毎、
又は、前回の異常診断実行時からの積算走行距離が所定
値に達する毎に、ヒータ電流をオフする空燃比センサ１
６を切り換えるようにしても良い。

【００４４】そして、次のステップ２０５で、触媒早期
暖機制御システムの異常診断を実行する。この異常診断
では、後述する図４の触媒早期暖機制御異常診断ルーチ
ンを実行して、ヒータ２０をオフした片方のバンクの空
燃比センサ１６の活性化の進み具合を判定し、その判定
結果に基づいて触媒早期暖機制御システムの異常の有無
を診断する。

【００４５】その後、触媒早期暖機制御システムの異常
診断が終了した時点で、上記ステップ２０３で「Ｙｅ
ｓ」と判定されてステップ２０６に進み、それまでヒー
タ２０をオフしていた空燃比センサ１６のヒータ制御を
異常診断時ヒータ制御から通常時ヒータ制御に戻し、エ
ンジン１１の両方のバンクの空燃比センサ１６に対して
前述した図２のヒータ制御ルーチンを実行して両方の空
燃比センサ１６のヒータ２０を発熱させるようにする。

【００４６】上述したステップ２０５又はステップ２０
６からステップ２０７に進むと、空燃比Ｆ／Ｂ（フィー
ドバック）制御実行条件が成立しているか否かを判定す
る。この空燃比Ｆ／Ｂ制御実行条件は、冷却水温が所定
温度以上であること、エンジン運転状態が高回転・高負
荷領域ではないこと、少なくとも一方のバンクの空燃比
センサ１６が活性化していること等であり、これらの条
件を全て満たしたときに空燃比Ｆ／Ｂ制御実行条件が成
立する。

【００４７】始動直後で両方の空燃比センサ１６が未活
性状態のときには、空燃比Ｆ／Ｂ制御実行条件が不成立
と判定されて、ステップ２０９に進み、オープンループ
制御によって各バンクの燃料噴射弁１３の燃料噴射量を
制御する。

【００４８】その後、少なくとも一方のバンクの空燃比
センサ１６が活性化して、空燃比Ｆ／Ｂ制御実行条件が
成立したときに、ステップ２０８に進み、両方の空燃比
センサ１６が活性化したか否かを判定する。触媒早期暖
機制御システムの異常診断中は、一方のバンクの空燃比
センサ１６のヒータ２０をオフし、他方のバンクの空燃
比センサ１６のヒータ２０のみを発熱させるため、ヒー
タ２０を発熱させる片方のバンクの空燃比センサ１６の
方が先に活性化する。従って、触媒早期暖機制御システ
ムの異常診断中に、他方のバンクの空燃比センサ１６が
先に活性化した時点で、ステップ２０７で「Ｙｅｓ」、
ステップ２０８で「Ｎｏ」と判定されて、ステップ２１
０に進み、異常診断時Ｆ／Ｂ制御を実行する。

【００４９】この異常診断時Ｆ／Ｂ制御中は、ヒータ２
０を発熱させる他方のバンクでは、そのバンクの活性済
みの空燃比センサ１６で検出した実空燃比が目標空燃比
となるように、燃料噴射弁１３の燃料噴射量を制御す
る。これに対し、ヒータ２０を発熱させない一方のバン
クでは、他方のバンクの活性済みの空燃比センサ１６で
検出した空燃比を実空燃比と見なして、その実空燃比が
目標空燃比となるように燃料噴射弁１３の燃料噴射量を
制御する。このステップ２１０の処理が特許請求の範囲
でいう空燃比制御手段に相当する役割を果たす。尚、触
媒１８の下流側に空燃比センサ（又は酸素濃度センサ）
２２が設けられているシステムでは、この触媒１８下流
側の空燃比センサ（又は酸素濃度センサ）２２の出力に
基づいて目標空燃比を補正するようにしても良い。

【００５０】その後、両バンクの空燃比センサ１６が両
方とも活性化した時点で、ステップ２０８で「Ｙｅｓ」
と判定されて、ステップ２１１に進み、空燃比制御を異
常診断時Ｆ／Ｂ制御から通常時Ｆ／Ｂ制御に切り換え
る。この通常時Ｆ／Ｂ制御では、両バンクで、それぞれ
活性済みの空燃比センサ１６で検出した実空燃比が目標
空燃比となるように燃料噴射弁１３の燃料噴射量を制御
する。

【００５１】一方、前記ステップ２０５で実行される図
４の触媒早期暖機制御異常診断ルーチンは、特許請求の
範囲でいう異常診断手段としての役割を果たす。本ルー
チンが起動されると、まず、ステップ３０１で、ヒータ
２０をオフした空燃比センサ１６の素子インピーダンス
Ｚｄｃが所定の活性判定値（例えば４０Ω）よりも大き
いか否かで、センサ素子１９が活性化する前であるか否
かを判定する。この活性判定値は、前記図２のステップ
１０３で用いた素子インピーダンスＦ／Ｂ制御開始の判
定値と同じ値に設定すれば良い。

【００５２】ステップ３０１で、素子インピーダンスＺ
ｄｃが所定の活性判定値よりも大きいと判定された場合
は、センサ素子１９が活性化する前と判断して、ステッ
プ３０２に進み、始動後の経過時間を計測する始動後経
過時間カウンタＣＮＴをカウントアップし、更に、次の
ステップ３０３で、始動から前回までの吸入空気量積算
値ＧＡＳＭ(i-1) に今回の吸入空気量ＧＡを加算して、
吸入空気量積算値ＧＡＳＭの記憶値を更新する。

【００５３】その後、空燃比センサ１６が活性化して空
燃比センサ１６の素子インピーダンスＺｄｃが所定の活
性判定値（例えば４０Ω）以下になった時点で、ステッ
プ３０１で「Ｎｏ」と判定されて、ステップ３０４に進
み、異常診断の判定値Ｋ_CNTを次式により算出する。 Ｋ_CNT ＝Ｂ_CNT ×Ｃ_CNT

【００５４】ここで、異常診断の判定値Ｋ_CNT は、触媒
早期暖機制御システムが正常である場合にヒータ２０を
オフした空燃比センサ１６が始動から活性化するまでに
必要とする経過時間ＣＮＴに相当する。また、Ｂ_CNT は
ベース値であり、予め、基準となるエンジン運転条件で
設定した判定値に相当する。Ｃ_CNT は、エンジン運転条
件に応じてベース値Ｂ_CNT を補正するための補正係数で
ある。

【００５５】本ルーチンでは、空燃比センサ１６に供給
する排気熱量が吸入空気量ＧＡ（排出ガス流量）によっ
て変化することを考慮して、ステップ３０３で、始動か
ら空燃比センサ１６が活性化するまでの吸入空気量積算
値ＧＡＳＭを求め、空燃比センサ１６の活性後に、ステ
ップ３０４に進み、マップ等により吸入空気量積算値Ｇ
ＡＳＭに応じて補正係数Ｃ_CNT を算出する。この際、吸
入空気量積算値ＧＡＳＭが多くなるほど、空燃比センサ
１６に供給する排気熱量が多くなって空燃比センサ１６
の活性化が早くなることを考慮して、吸入空気量積算値
ＧＡＳＭが多くなるほど、補正係数Ｃ_CNT が小さくなる
ように設定され、吸入空気量積算値ＧＡＳＭが基準値の
ときに補正係数Ｃ_CNT が１．０となる。ベース値Ｂ_CNT
は、吸入空気量積算値ＧＡＳＭが基準値のときに実験又
はシミュレーション等で設定した判定値Ｋ_CNT に相当す
る。

【００５６】尚、吸入空気量積算値ＧＡＳＭの代わりに
吸入空気量ＧＡの平均値を算出して、吸入空気量ＧＡの
平均値に応じて補正係数Ｃ_CNT を算出するようにしても
良い。また、空燃比に応じて排出ガス温度が変化して空
燃比センサ１６に供給する排気熱量が変化するため、始
動から空燃比センサ１６が活性化するまでの空燃比積算
値（又は平均値）に応じて補正係数Ｃ_CNT を設定しても
良い。

【００５７】或は、始動初期の排気管温度に応じて排出
ガス温度が変化して空燃比センサ１６に供給する排気熱
量が変化するため、始動初期の排気管温度に相関するパ
ラメータ（例えば始動時の冷却水温、油温、吸気温、外
気温、エンジン停止時間等）に応じて補正係数Ｃ_CNT を
設定しても良い。

【００５８】また、可変バルブタイミング機構を搭載し
たエンジンでは、バルブオーバーラップ量に応じて排出
ガス温度が変化して空燃比センサ１６に供給する排気熱
量が変化するため、始動から空燃比センサ１６が活性化
するまでのバルブオーバーラップ量積算値（又は平均
値）に応じて補正係数Ｃ_CNT を設定しても良い。

【００５９】また、車速が速くなるに従って排気管１５
を冷やす走行風量が増加して排気管１５の温度上昇が少
なくなり、それによって、排出ガス温度の上昇が少なく
なって、空燃比センサ１６の活性化が遅れるため、始動
から空燃比センサ１６が活性化するまでの車速積算値
（又は平均値）に応じて補正係数Ｃ_CNT を設定しても良
い。

【００６０】また、点火時期遅角量に応じて排出ガス温
度が変化して空燃比センサ１６に供給する排気熱量が変
化するため、始動から空燃比センサ１６が活性化するま
での点火時期遅角量積算値（又は平均値）に応じて補正
係数Ｃ_CNT を設定するようにしても良い。

【００６１】以上のようにして、ステップ３０４で異常
診断の判定値Ｋ_CNT を算出した後、ステップ３０５に進
み、始動から空燃比センサ１６が活性化するまでの時間
ＣＮＴが判定値Ｋ_CNT よりも短い（ＣＮＴ＜Ｋ_CNT ）か
否かで、ヒータ２０をオフした空燃比センサ１６の活性
化が正常に進んだか否かを判定し、それによって、触媒
早期暖機制御システムの正常／異常を診断する。

【００６２】始動から空燃比センサ１６が活性化するま
での時間ＣＮＴが判定値Ｋ_CNT よりも短いと判定された
場合には、空燃比センサ１６の活性化、ひいては触媒１
８の早期暖機が正常に行われたと判断して、ステップ３
０６に進み、正常判定フラグを触媒早期暖機制御システ
ムが正常であることを意味する「ＯＮ」にセットして、
本ルーチンを終了する。

【００６３】これに対して、始動から空燃比センサ１６
が活性化するまでの時間ＣＮＴが判定値Ｋ_CNT 以上であ
る場合には、空燃比センサ１６の活性化、ひいては触媒
１８の早期暖機が正常に行われなかったと判断して、ス
テップ３０７に進み、異常判定フラグを触媒早期暖機制
御システムが異常であることを意味する「ＯＮ」にセッ
トして、本ルーチンを終了する。上記ステップ３０５の
処理が特許請求の範囲でいうセンサ活性判定手段として
の役割を果たす。

【００６４】以上説明した本実施形態（１）では、触媒
１８の暖機の進み具合と空燃比センサ１６の活性化の進
み具合との相関関係に着目し、触媒早期暖機制御中に空
燃比センサ１６の活性化の進み具合が異常に遅いか否か
を判定することで、間接的に触媒１８の暖機の進み具合
が異常に遅いか否かを判断して、触媒早期暖機制御シス
テムの異常の有無を診断するものである。

【００６５】この場合、図５に示すように、触媒早期暖
機制御システムの異常診断を行う際に、空燃比センサ１
６のヒータ２０を発熱させると、正常時と異常時とで空
燃比センサ１６の活性化の進み具合の差（始動から空燃
比センサ１６が活性化するまでの時間ＣＮＴの差）が小
さくなるため、正常と異常の判別が困難になる場合があ
る。

【００６６】これに対して、本実施形態（１）では、触
媒早期暖機制御システムの異常診断を行う際に、異常診
断に利用する空燃比センサ１６のヒータ２０を発熱させ
ずに空燃比センサ１６の活性化の進み具合を判定するよ
うにしたので、空燃比センサ１６の活性化に対するヒー
タ２０の発熱量の影響を排除することができて、正常時
と異常時とで空燃比センサ１６の活性化の進み具合の差
（始動から空燃比センサ１６が活性化するまでの時間Ｃ
ＮＴの差）を大きくすることができて、触媒早期暖機制
御システムの異常の有無を精度良く診断することができ
る。しかも、触媒早期暖機制御システムの異常診断に利
用する空燃比センサ１６は、空燃比制御のために設置さ
れている空燃比センサ１６を利用すれば良いため、触媒
温度センサ等の新たなセンサを設ける必要がなく、低コ
スト化の要求も満たすことができる。

【００６７】また、本実施形態（１）では、Ｖ型エンジ
ン１１の左右両バンクにそれぞれヒータ２０付きの空燃
比センサ１６が設置されていることに着目し、一方のバ
ンクの空燃比センサ１６のヒータ２０のみを発熱させず
に、当該空燃比センサ１６の活性化の進み具合を判定し
て触媒早期暖機制御システムの異常診断を行い、他方の
バンクの空燃比センサ１６のヒータ２０を発熱させて、
当該空燃比センサ１６を早期に活性化させ、当該空燃比
センサ１６の出力に基づいて空燃比を制御するようにし
たので、異常診断時には、ヒータ２０のオフにより活性
化の遅れる空燃比センサ１６の出力を空燃比制御に使用
せずに、ヒータ２０の発熱により活性化が促進される残
りの空燃比センサ１６の出力のみを使用して空燃比を制
御することができ、異常診断精度向上と異常診断時の排
気エミッション低減とを両立させることができる。

【００６８】尚、本実施形態（１）は、始動毎に、毎
回、触媒早期暖機制御システムの異常診断を行うように
しても良いが、触媒早期暖機制御システムの異常は頻繁
に発生するものでないため、所定回数の始動を行う毎、
又は、前回の異常診断実行時から所定期間が経過する
毎、又は、前回の異常診断実行時からの積算走行距離が
所定値に達する毎に、異常診断を行うようにしても良
い。このようにすれば、異常診断時のヒータ２０のオフ
による空燃比センサ１６の活性化の遅れが排気エミッシ
ョン（空燃比制御）に影響を及ぼす頻度を少なくするこ
とができる。

【００６９】また、本実施形態（１）では、触媒早期暖
機制御システムの異常診断を行う際に、異常診断に利用
する空燃比センサ１６のヒータ２０を発熱させない状態
に維持したが、ヒータ２０の発熱量を少なくした状態に
制御するようにしても良く、この場合でも、空燃比セン
サ１６の活性化に対するヒータ２０の発熱量の影響を少
なくすることができて、正常時と異常時とで空燃比セン
サ１６の活性化の進み具合の差を大きくすることがで
き、異常診断精度を向上できる。

【００７０】［実施形態（２）］次に、本発明の実施形
態（２）を図６及び図７を用いて説明する。尚、本実施
形態（２）のシステム構成は、前記実施形態（１）と同
じである。

【００７１】本実施形態（２）の触媒早期暖機制御シス
テムの異常診断の特徴は、触媒早期暖機制御中に、ま
ず、エンジン１１の両方のバンクの空燃比センサ１６の
ヒータ２０を発熱させた状態で、一次異常診断を実行し
て、両方又は一方の空燃比センサ１６の活性化の進み具
合に基づいて触媒早期暖機制御システムの異常の可能性
（疑い）の有無を診断する。その結果、異常の可能性が
有ると診断された場合には、次回のエンジン始動後の触
媒早期暖機制御中に、前回の一次異常診断で異常の可能
性有りの診断結果を出した方の空燃比センサ１６のヒー
タ２０をオフして発熱させない状態で、確定異常診断
（最終的な異常診断）を実行して、その空燃比センサ１
６の活性化の進み具合に基づいて触媒早期暖機制御シス
テムの異常の有無を最終的に診断する。

【００７２】以下、制御装置２１が実行する図６及び図
７の異常診断用の各ルーチの処理内容を説明する。

【００７３】図６の異常診断制御ベースルーチンでは、
触媒早期暖機制御実行条件が成立している時に触媒早期
暖機制御を実行し（ステップ４０１、４０２）、次のス
テップ４０３で、触媒早期暖機制御システムの異常診断
（後述するステップ４０６の一次異常診断又はステップ
４０８の確定異常診断）が終了しているか否かを判定
し、異常診断が終了していなければ、ステップ４０４に
進み、一次異常判定フラグが「ＯＮ」にセットされてい
るか否かを判定する。この一次異常判定フラグは後述す
るステップ４０６で実行する図７の一次異常診断ルーチ
ンによって、触媒早期暖機制御システムに異常の可能性
（疑い）が有ると診断されたときに「ＯＮ」にセットさ
れる。

【００７４】一次異常判定フラグが「ＯＮ」にセットさ
れていない場合（つまり前回の一次異常診断で正常と診
断されている場合）には、ステップ４０５に進み、通常
時ヒータ制御を実行して、エンジン１１の両方のバンク
の空燃比センサ１６に対して前述した図２のヒータ制御
ルーチンを実行して両方のバンクの空燃比センサ１６の
ヒータ２０を発熱させるようにする。

【００７５】この後、ステップ４０６に進み、触媒早期
暖機制御システムの一次異常診断を実行する。この一次
異常診断では、後述する図７の一次異常診断ルーチンを
実行して、エンジン１１の両方のバンクの空燃比センサ
１６のヒータ２０を発熱させた状態で、両方又は一方の
空燃比センサ１６の活性化の進み具合を判定し、その判
定結果に基づいて触媒早期暖機制御システムの異常の可
能性の有無を診断し、その結果、触媒早期暖機制御シス
テムに異常の可能性が有ると診断されたときに一次異常
判定フラグを「ＯＮ」にセットする。

【００７６】この一次異常診断の終了後は、前記ステッ
プ４０３で「Ｙｅｓ」と判定されてステップ４０９に進
み、通常時ヒータ制御を実行する。

【００７７】一方、前回のエンジン始動後の一次異常診
断で、一次異常判定フラグが「ＯＮ」にセットされてい
る場合、つまり、触媒早期暖機制御システムに異常の可
能性が有ると診断された場合には、次回のエンジン始動
後に、上記ステップ４０４で「Ｙｅｓ」と判定されてス
テップ４０７に進み、確定異常診断時ヒータ制御を実行
して、一方のバンクの空燃比センサ１６に対してのみ前
述した図２のヒータ制御ルーチンを実行してヒータ２０
を発熱させ、他方のバンクの空燃比センサ１６に対して
はヒータ電流をオフしてヒータ２０を発熱させないよう
にする。この場合、ヒータ電流をオフする空燃比センサ
１６は、前回の一次異常診断で異常の可能性有りの診断
結果を出した方の空燃比センサ１６とすると良いが、こ
れ以外の空燃比センサ１６としても良い。また、両方の
空燃比センサ１６で異常の可能性有りの診断結果を出し
た場合は、確定異常診断時に、どちらか一方の空燃比セ
ンサ１６のヒータ２０をオフすれば良い。

【００７８】この後、ステップ４０８に進み、触媒早期
暖機制御システムの確定異常診断を実行する。この確定
異常診断では、前述した図４の触媒早期暖機制御異常診
断ルーチンを実行して、ヒータ２０をオフした空燃比セ
ンサ１６の活性化の進み具合を判定し、その判定結果に
基づいて触媒早期暖機制御システムの異常の有無を最終
的に診断する。本実施形態（２）では、この図４の触媒
早期暖機制御異常診断ルーチンの処理が特許請求の範囲
でいう第２のセンサ活性判定手段及び第２の異常診断手
段に相当する役割を果たす。この確定異常診断の終了後
は、前記ステップ４０３で「Ｙｅｓ」と判定されてステ
ップ４０９に進み、空燃比センサ１６のヒータ２０の制
御を確定異常診断時ヒータ制御から通常時ヒータ制御に
戻す。

【００７９】前述したステップ４０６又はステップ４０
８又はステップ４０９からステップ４１０に進むと、空
燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御実行条件が成立して
いるか否かを判定し、始動直後で両方の空燃比センサ１
６が未活性状態のときには、空燃比Ｆ／Ｂ制御実行条件
が不成立と判定されて、ステップ４１２に進み、オープ
ンループ制御によって各バンクの燃料噴射弁１３の燃料
噴射量を制御する。

【００８０】一次異常診断中は、両方のバンクの空燃比
センサ１６のヒータ２０を発熱させるため、一次異常診
断中に両方のバンクの空燃比センサ１６が活性化され
て、ステップ４１０とステップ４１１で共に「Ｙｅｓ」
と判定されて、ステップ４１４に進み、通常時Ｆ／Ｂ制
御を実行して、エンジン１１の各バンクで、それぞれ空
燃比センサ１６で検出した実空燃比が目標空燃比となる
ように燃料噴射弁１３の燃料噴射量を制御する。

【００８１】一方、確定異常診断中は、一方のバンクの
空燃比センサ１６のみヒータ２０を発熱させ、他方のバ
ンクの空燃比センサ１６のヒータ２０をオフするため、
一方のバンクの空燃比センサ１６が先に活性化する。従
って、確定異常診断中に、一方のバンクの空燃比センサ
１６が先に活性化した時点で、ステップ４１０で「Ｙｅ
ｓ」、ステップ４１１で「Ｎｏ」と判定されて、ステッ
プ４１３に進み、異常診断時Ｆ／Ｂ制御を実行して、一
方のバンクの活性済みの空燃比センサ１６で検出した実
空燃比が目標空燃比となるように、各バンクの燃料噴射
弁１３の燃料噴射量を制御する。

【００８２】その後、両方の空燃比センサ１６が活性化
した時点で、ステップ４１１で「Ｙｅｓ」と判定され
て、ステップ４１４に進み、空燃比制御を異常診断時Ｆ
／Ｂ制御から通常時Ｆ／Ｂ制御に切り換える。

【００８３】前記図６のステップ４０６で実行される図
７の一次異常診断ルーチンは、特許請求の範囲でいう第
１のセンサ活性判定手段及び第１の異常診断手段に相当
する役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、
ステップ５０１で、空燃比センサ１６が活性化する前で
あるか否かを判定し、活性前であれば、ステップ５０２
に進み、始動から前回までのヒータ電力積算値ＷＨＳＭ
(i-1) に今回のヒータ電力ＷＨを加算して、ヒータ電力
積算値ＷＨＳＭの記憶値を更新する。

【００８４】この後、ステップ５０３に進み、始動後経
過時間カウンタＣＮＴをカウントアップし、更に、次の
ステップ５０４で、始動から前回までの吸入空気量積算
値ＧＡＳＭ(i-1) に今回の吸入空気量ＧＡを加算して、
吸入空気量積算値ＧＡＳＭの記憶値を更新する。

【００８５】その後、空燃比センサ１６が活性化した時
点で、ステップ５０５に進み、一次異常診断の判定値Ｋ
Ｋ_WHSM、ＫＫ_CNT を次式により算出する。 ＫＫ_WHSM＝ＫＢ_WHSM×Ｃ_WHSM ＫＫ_CNT ＝ＫＢ_CNT ×Ｃ_CNT

【００８６】ここで、一次異常診断の判定値ＫＫ_WHSMと
ＫＫ_CNT は、触媒早期暖機制御システムが異常である場
合にヒータ制御を実施した空燃比センサ１６が始動から
活性化するまでに必要とするヒータ電力積算値ＷＨＳＭ
の最小値と経過時間ＣＮＴの最小値に相当する。また、
ＫＢ_WHSMとＫＢ_CNT はベース値であり、予め基準となる
エンジン運転条件で設定した一次異常診断の判定値に相
当する。また、Ｃ_WHSMとＣ_CNT は、それぞれエンジン運
転条件に応じてベース値ＫＢ_WHSM、ＫＢ_CNT を補正する
ための補正係数である。

【００８７】本ルーチンでは、吸入空気量積算値ＧＡＳ
Ｍに応じて補正係数Ｃ_WHSM、Ｃ_CNTを算出する。尚、吸
入空気量積算値ＧＡＳＭの代わりに吸入空気量ＧＡの平
均値に応じて補正係数Ｃ_WHSM、Ｃ_CNT を算出するように
しても良い。また、空燃比積算値（又は平均値）、始動
初期の排気管温度に相関するパラメータ（例えば始動時
の冷却水温、油温、吸気温、外気温、エンジン停止時間
等）、バルブオーバーラップ量積算値（又は平均値）、
車速積算値（又は平均値）、点火時期遅角量積算値（又
は平均値）等に応じて補正係数Ｃ_WHSM、Ｃ_CNT を設定し
ても良い。

【００８８】以上のようにして、ステップ５０５で一次
異常診断の判定値ＫＫ_WHSM、ＫＫ_{CN T} を算出した後、ス
テップ５０６に進み、次のとの条件を両方とも満た
すか否かを判定する。 始動から空燃比センサ１６が活性化するまでのヒータ
電力積算値ＷＨＳＭが判定値ＫＫ_WHSMよりも少ないこと
（ＷＨＳＭ＜ＫＫ_WHSM） 始動から空燃比センサ１６が活性化するまでの時間Ｃ
ＮＴが判定値ＫＫ_CNTよりも短いこと（ＣＮＴ＜ＫＫ
_CNT ）

【００８９】これら２つの条件，を両方とも満たせ
ば、空燃比センサ１６の活性化、ひいては触媒１８の早
期暖機が正常に行われたと判断して、ステップ５０７に
進み、正常判定フラグを触媒早期暖機制御システムが正
常であることを意味する「ＯＮ」にセットして、本ルー
チンを終了する。

【００９０】これに対して、上記２つの条件，のい
ずれか一方でも満たさない条件があれば、空燃比センサ
１６の活性化、ひいては触媒１８の早期暖機が正常に行
われなかったと可能性が有ると判断して、ステップ５０
８に進み、一次異常判定フラグを触媒早期暖機制御シス
テムに異常の可能性が有ることを意味する「ＯＮ」にセ
ットして、本ルーチンを終了する。

【００９１】尚、本ルーチンでは、上記２つの条件，
のいずれか一方でも満たさない条件があれば、触媒早
期暖機制御システムに異常の可能性があると判定するよ
うにしたが、一次異常診断の判定値ＫＫ_WHSM、ＫＫ_CNT
を大きめの値に設定して、上記２つの条件，が両方
とも満たされないときに、触媒早期暖機制御システムが
異常であると判定するようにしても良い。

【００９２】或は、演算処理の簡略化のために、上記２
つの条件，のいずれか一方の演算、判定処理を省略
して、片方の演算、判定処理のみを実行するようにして
も良い。

【００９３】以上説明した本実施形態（２）では、一次
異常診断で異常の可能性が有ると診断された場合にの
み、次回のエンジン始動後にヒータ２０をオフして空燃
比センサ１６の活性化に対するヒータ２０の発熱量の影
響を排除した状態にして、触媒早期暖機制御システムの
異常の有無を確定診断するようにしたので、異常診断精
度を向上させながら、ヒータ２０のオフによる空燃比セ
ンサ２０の活性化の遅れが排気エミッション（空燃比制
御）に影響を及ぼす頻度を最小限に抑えることができ
る。

【００９４】また、本実施形態（２）においても、前記
実施形態（１）と同じように、触媒早期暖機制御システ
ムの確定異常診断を行う際に、ヒータ２０を発熱させな
い空燃比センサ１６の活性化の進み具合を判定して精度
良く異常診断を行いながら、ヒータ２０を発熱させた空
燃比センサ１６の出力に基づいてエンジン１１の両方の
バンクの空燃比を制御するようにしたので、異常診断精
度向上と異常診断時の排気エミッション低減とを両立さ
せることができる。

【００９５】尚、本実施形態（２）では、触媒早期暖機
制御システムの確定異常診断を行う際に、確定異常診断
に利用する空燃比センサ１６のヒータ２０を発熱させな
い状態にしたが、ヒータ２０の発熱量を少なくした状態
に制御するようにしても良いことは言うまでもない。

【００９６】［実施形態（３）］上記各実施形態
（１）、（２）では、エンジン１１の両方のバンクの排
気管１５に、それぞれヒータ２０付きの空燃比センサ１
６を配置した構成としたが、本発明の実施形態（３）で
は、図８に示すように、エンジン１１の一方のバンクの
排気管１５に、ヒータ２０付きの空燃比センサ１６を配
置し、他方のバンクの排気管１５には、ヒータを内蔵し
ていない空燃比センサ（以下「ヒータレス空燃比セン
サ」という）２４を配置した構成としている。その他の
システム構成は、前記実施形態（１）と同じである。

【００９７】本実施形態（３）の触媒早期暖機制御シス
テムの異常診断の特徴は、触媒早期暖機制御中に異常診
断を行う際に、エンジン１１の片方のバンクのヒータレ
ス空燃比センサ２４の活性化の進み具合を判定し、その
判定結果に基づいて触媒早期暖機制御システムの異常の
有無を診断する。

【００９８】以下、制御装置２１が実行する図９の異常
診断制御ベースルーチンの処理内容を説明する。図９の
異常診断制御ベースルーチンでは、触媒早期暖機制御実
行条件が成立している時に、触媒早期暖機制御を実行し
（ステップ６０１、６０２）、次のステップ６０３で、
触媒早期暖機制御システムの異常診断を実行する。この
異常診断では、前述した図４の触媒早期暖機制御異常診
断ルーチンを実行して、ヒータレス空燃比センサ２４の
活性化の進み具合を判定し、その判定結果に基づいて触
媒早期暖機制御システムの異常の有無を診断する。

【００９９】この後、ステップ６０４に進み、空燃比Ｆ
／Ｂ（フィードバック）制御実行条件が成立しているか
否かを判定し、始動直後でヒータ２０付きの空燃比セン
サ１６が未活性状態のときには、空燃比Ｆ／Ｂ制御実行
条件が不成立と判定されて、ステップ６０６に進み、オ
ープンループ制御によって各バンクの燃料噴射弁１３の
燃料噴射量を制御する。

【０１００】その後、触媒早期暖機制御システムの異常
診断中に、一方のバンクのヒータ２０付きの空燃比セン
サ１６が先に活性化した時点で、ステップ６０４で「Ｙ
ｅｓ」、ステップ６０５で「Ｎｏ」と判定されて、ステ
ップ６０７に進み、異常診断時Ｆ／Ｂ制御を実行して、
一方のバンクのヒータ２０付きの空燃比センサ１６で検
出した実空燃比が目標空燃比となるように、各バンクの
燃料噴射弁１３の燃料噴射量を制御する。

【０１０１】その後、ヒータレス空燃比センサ２４が活
性化した時点で、ステップ６０５で「Ｙｅｓ」と判定さ
れて、ステップ６０８に進み、通常時Ｆ／Ｂ制御を実行
して、エンジン１１の各バンクで、それぞれ空燃比セン
サ１６，２４で検出した実空燃比が目標空燃比となるよ
うに燃料噴射弁１３の燃料噴射量を制御する。

【０１０２】以上説明した本実施形態（３）では、エン
ジン１１の一方のバンクにヒータ２０付きの空燃比セン
サ１６を配置し、他方のバンクにヒータレス空燃比セン
サ２４を配置した構成とし、触媒早期暖機制御中に異常
診断を行う際に、ヒータレス空燃比センサ２４の活性化
の進み具合を判定し、その判定結果に基づいて触媒早期
暖機制御システムの異常の有無を診断するようにしたの
で、触媒早期暖機制御中の排気熱量によるヒータレス空
燃比センサ２４の活性化の進み具合を精度良く判定する
ことができ、触媒早期暖機制御システムの異常診断を精
度良く行うことができる。

【０１０３】また、本実施形態（３）では、触媒早期暖
機制御システムの異常診断を行う際に、ヒータレス空燃
比センサ２４の活性化の進み具合を判定して精度良く異
常診断を行いながら、ヒータ２０付きの空燃比センサ１
６の出力に基づいてエンジン１１の両方のバンクの空燃
比をフィードバック制御するようにしたので、異常診断
精度向上と異常診断時の排気エミッション低減とを両立
させることができる。

【０１０４】［その他の実施形態］以上説明した各実施
形態（１）〜（３）の異常診断方法は、図１０に示すよ
うに、集合排気管１７の触媒１８以外に、エンジン１１
の各バンクの排気管１５のうちの空燃比センサ１６（２
４）の下流側に、それぞれ触媒２５を設けたシステムに
適用しても良い。この場合、各排気管１５に設ける触媒
２５は、始動時に早期に暖機が完了して始動時の排気エ
ミッションを低減できるように比較的小容量に形成する
と良い。

【０１０５】また、前記各実施形態（１）〜（３）の適
用範囲は、Ｖ型エンジン１１に限定されず、Ｖ型以外の
エンジン（直列エンジン、水平対向エンジン等）の気筒
群毎に独立して設けた複数の排気管に、それぞれヒータ
付きの空燃比センサ（又はヒータ付きの空燃比センサと
ヒータレス空燃比センサ）を設けたシステムに適用して
も良い。或は、エンジンの全気筒共通の１本の排気管に
複数のヒータ付きの空燃比センサ（又はヒータ付きの空
燃比センサとヒータレス空燃比センサ）を設けたシステ
ムに適用しても良い。エンジンの排気系に複数のヒータ
付きの空燃比センサ（又はヒータ付きの空燃比センサと
ヒータレス空燃比センサ）を設けたシステムであれば、
触媒早期暖機制御システムの異常診断を行う際に、ヒー
タを発熱させない空燃比センサ（又はヒータレス空燃比
センサ）の活性化の進み具合を判定して精度良く異常診
断を行いながら、ヒータを発熱させた空燃比センサの出
力に基づいて空燃比を制御することができる。

【０１０６】尚、前記実施形態（１）、（２）の異常診
断方法、つまり、ヒータ付きの空燃比センサのヒータを
発熱させない状態で、その空燃比センサの活性化の進み
具合を判定して触媒早期暖機制御システムの異常の有無
を精度良く診断する方法は、排気系にヒータ付きの空燃
比センサを１つのみ設けたシステムにも適用可能であ
る。

【０１０７】また、前記各実施形態（１）〜（３）の触
媒早期暖機制御異常診断ルーチンや前記実施形態（２）
の一次異常診断ルーチンでは、１つのパラメータ（吸入
空気量積算値ＧＡＳＭ）のみに基づいてベース値
Ｂ_CNT 、ＫＢ_WHSM、ＫＢ_CNT を補正して判定値Ｋ_CNT 、
ＫＫ_WHSM、ＫＫ_CNT を求めるようにしたが、複数のパラ
メータによってベース値Ｂ_CNT 、ＫＢ_WHSM、ＫＢ_CNT を
補正して判定値Ｋ_CNT 、ＫＫ _WHSM、ＫＫ_CNT を求めるよ
うにしても良い。この場合は、複数のパラメータから算
出した複数の補正係数を掛け合わせたり、或は、複数の
パラメータを変数とするマップ又は数式を作成して、そ
のマップ又は数式から補正係数を算出するようにしても
良い。

【０１０８】また、前記各実施形態（１）〜（３）の触
媒早期暖機制御異常診断ルーチンや上記実施形態（２）
の一次異常診断ルーチンでは、各ベース値Ｂ_CNT 、ＫＢ
_WHSM、ＫＢ_CNT を補正係数Ｃ_WHSM、Ｃ_CNT で補正して判
定値Ｋ_CNT 、ＫＫ_WHSM、ＫＫ _CNT を求めるようにした
が、始動から空燃比センサ１６（２４）が活性化するま
でのヒータ電力積算値ＷＨＳＭや始動後経過時間カウン
タＣＮＴのカウント値を補正係数Ｃ_WHSM、Ｃ_CNT で補正
するようにしても良い。この場合は、ベース値Ｂ _CNT 、
ＫＢ_WHSM、ＫＢ_CNT をそのまま判定値Ｋ_CNT 、Ｋ
Ｋ_WHSM、ＫＫ_CNT として用いれば良い。

【０１０９】また、前記各実施形態（１）〜（３）の触
媒早期暖機制御異常診断ルーチンや前記実施形態（２）
の一次異常診断ルーチンでは、始動から空燃比センサ１
６（２４）が活性化するまでの経過時間ＣＮＴやヒータ
電力積算値ＷＨＳＭを測定したが、始動後に空燃比セン
サ１６（２４）の素子インピーダンスＺｄｃが所定値
（例えば１００Ω）以下に低下してから活性判定値（例
えば４０Ω）に低下するまでの経過時間ＣＮＴやヒータ
電力積算値ＷＨＳＭを測定し、この経過時間ＣＮＴやヒ
ータ電力積算値ＷＨＳＭをそれぞれ判定値と比較して、
触媒早期暖機制御システムの異常診断や一次異常診断を
行うようにしても良い。このようにすれば、始動当初の
空燃比センサ１６（２４）の温度（素子インピーダンス
Ｚｄｃ）が異なっていても、空燃比センサ１６（２４）
の活性化に要する時間ＣＮＴやヒータ電力積算値ＷＨＳ
Ｍを常に同じ条件で測定することができ、異常診断精度
を向上することができる。

【０１１０】また、始動後にエンジン運転状態がある程
度安定するまで暫く待ってから点火時期遅角制御等の触
媒早期暖機制御が開始されることを考慮して、始動後に
点火時期遅角制御等の触媒早期暖機制御が開始されてか
ら空燃比センサ１６（２４）の素子インピーダンスＺｄ
ｃが活性判定値（例えば４０Ω）に低下するまでの経過
時間ＣＮＴやヒータ電力積算値ＷＨＳＭを測定し、この
経過時間ＣＮＴやヒータ電力積算値ＷＨＳＭをそれぞれ
判定値と比較して、触媒早期暖機制御システムの異常診
断（一次異常診断、確定異常診断）を行うようにしても
良い。このようにすれば、触媒早期暖機制御が開始され
る前のエンジン運転状態のばらつきの影響を受けずに、
触媒早期暖機制御による空燃比センサ１６（２４）の活
性化の進み具合を精度良く判定することができ、異常診
断精度を向上することができる。

【０１１１】また、前述のヒータ電力積算値ＷＨＳＭの
代わりに、素子インピーダンスＺｄｃの積算値を算出し
て、この素子インピーダンスＺｄｃの積算値を判定値と
比較して、触媒早期暖機制御システムの異常診断を行う
ようにしても良い。

【０１１２】また、所定の期間（例えば２００Ω≧素子
インピーダンスＺｄｃ＞４０Ωの期間）中に素子インピ
ーダンスＺｄｃの変化率の平均値を算出し、この素子イ
ンピーダンスＺｄｃの変化率平均値を判定値と比較して
触媒早期暖機制御システムの異常診断や一次異常診断を
行うようにしても良い。

【０１１３】尚、排気系に設ける排出ガスセンサは、空
燃比を検出する空燃比センサに限定されず、排出ガスの
酸素濃度等のガス成分濃度を検出するセンサや、排出ガ
スのリッチ／リーンを検出する酸素センサを搭載したシ
ステムに本発明を適用して実施することができる。

【０１１４】また、前記各実施形態（１）〜（３）で
は、排出ガスセンサ（空燃比センサ）の活性判定を素子
インピーダンスＺｄｃに基づいて行うようにしたが、排
出ガスセンサの出力が所定値以上になったか否かで活性
判定を行っても良い。また、排出ガスのリッチ／リーン
を検出する酸素センサの場合は、酸素センサの出力がリ
ーン出力からリッチ出力に変化したか否かで活性判定を
行っても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）を示すエンジン制御シ
ステム全体の概略構成図

【図２】実施形態（１）のヒータ制御ルーチンの処理の
流れを示すフローチャート

【図３】実施形態（１）の異常診断制御ベースルーチン
の処理の流れを示すフローチャート

【図４】実施形態（１）の触媒早期暖機制御異常診断ル
ーチンの処理の流れを示すフローチャート

【図５】触媒早期暖機制御システムの正常時と異常時の
空燃比センサの活性化の進み具合の差（始動から空燃比
センサが活性化するまでの時間ＣＮＴの差）を、空燃比
センサのヒータの発熱有りの場合とヒータの発熱無しの
場合とで比較したタイムチャート

【図６】実施形態（２）の異常診断制御ベースルーチン
の処理の流れを示すフローチャート

【図７】実施形態（２）の一次異常診断ルーチンの処理
の流れを示すフローチャート

【図８】実施形態（３）を示すエンジン制御システム全
体の概略構成図

【図９】実施形態（３）の異常診断制御ベースルーチン
の処理の流れを示すフローチャート

【図１０】その他の実施形態を示すエンジン制御システ
ム全体の概略構成図

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、１３…燃料噴射弁、１４
…点火プラグ、１５…排気管、１６…空燃比センサ（排
出ガスセンサ）、１７…集合排気管、１８…触媒、１９
…センサ素子、２０…ヒータ、２１…制御装置（異常診
断手段，第１の異常診断手段，第２の異常診断手段，セ
ンサ活性判定手段，第１のセンサ活性判定手段，第２の
センサ活性判定手段，空燃比制御手段）、２４…空燃比
センサ（排出ガスセンサ）、２５…触媒。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/06 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/06 ３０５ 45/00 ３１４ 45/00 ３１４Ｚ ３６８ ３６８Ｈ (72)発明者 摩島 嘉裕 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 岡 達也 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 前地 英幸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 堤 昌之 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G084 BA09 BA24 BA33 CA01 CA02 DA04 DA10 DA13 DA27 DA30 EA03 EB12 EC04 FA20 FA29 FA38 3G091 AA02 AA17 AA23 AA28 AA29 AB03 BA03 BA14 BA15 BA19 BA27 CA05 CB02 CB05 CB08 DA01 DA02 DB04 DB05 DB06 DB08 DB10 DC01 EA00 EA01 EA05 EA06 EA08 EA16 EA30 EA34 FA02 FA04 FA12 FB02 FC07 GA06 HA03 HA11 HA12 HA36 HA37 HA42 HB02 3G301 HA01 HA07 HA08 JA20 JA33 JB09 KA01 KA05 MA01 NA07 NA09 NB01 ND04 ND13 PD05Z PD08Z PE03Z PE08Z

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排出ガス浄化用の触媒の暖機
   を促進する触媒早期暖機制御システムの異常の有無を診
   断する内燃機関の触媒早期暖機制御システムの異常診断
   装置において、 排出ガスの酸素濃度等のガス成分濃度、空燃比、リッチ
   ／リーンのいずれかを検出する排出ガスセンサを排気系
   に設置すると共に、前記排出ガスセンサにそのセンサ素
   子を加熱するヒータを内蔵させ、 触媒早期暖機制御中に異常診断を行う際に前記ヒータを
   発熱させない状態又はその発熱量を少なくした状態で前
   記排出ガスセンサの活性化の進み具合を判定するセンサ
   活性判定手段と、 前記センサ活性判定手段の判定結果に基づいて前記排出
   ガスセンサの活性化が異常に遅れているか否かを判定し
   て前記触媒早期暖機制御システムの異常の有無を診断す
   る異常診断手段とを備えていることを特徴とする内燃機
   関の触媒早期暖機制御システムの異常診断装置。
2. 【請求項２】 前記排出ガスセンサは前記触媒の上流側
   に複数個設置され、 前記センサ活性判定手段は、前記複数個の排出ガスセン
   サのうちの特定の排出ガスセンサのヒータを発熱させな
   い状態又はその発熱量を少なくした状態で当該特定の排
   出ガスセンサの活性化の進み具合を判定し、 前記センサ活性判定手段で前記特定の排出ガスセンサの
   活性化の進み具合を判定する際に前記特定の排出ガスセ
   ンサ以外の排出ガスセンサのヒータを発熱させて当該排
   出ガスセンサの出力に基づいて空燃比を制御する空燃比
   制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載
   の内燃機関の触媒早期暖機制御システムの異常診断装
   置。
3. 【請求項３】 内燃機関の排出ガス浄化用の触媒の暖機
   を促進する触媒早期暖機制御システムの異常の有無を診
   断する内燃機関の触媒早期暖機制御システムの異常診断
   装置において、 排出ガスの酸素濃度等のガス成分濃度、空燃比、リッチ
   ／リーンのいずれかを検出する排出ガスセンサを排気系
   に設置すると共に、前記排出ガスセンサにそのセンサ素
   子を加熱するヒータを内蔵させ、 触媒早期暖機制御中に前記ヒータを発熱させて前記排出
   ガスセンサの活性化の進み具合を判定する第１のセンサ
   活性判定手段と、 前記第１のセンサ活性判定手段の判定結果に基づいて前
   記排出ガスセンサの活性化の遅れを判定して前記触媒早
   期暖機制御システムの異常の可能性の有無を診断する第
   １の異常診断手段と、 前記第１の異常診断手段で異常の可能性が有ると診断さ
   れた場合に、次回の内燃機関始動後に前記ヒータを発熱
   させない状態又はその発熱量を少なくした状態で前記排
   出ガスセンサの活性化の進み具合を判定する第２のセン
   サ活性判定手段と、 前記第２のセンサ活性判定手段の判定結果に基づいて前
   記排出ガスセンサの活性化が異常に遅れているか否かを
   判定して前記触媒早期暖機制御システムの異常の有無を
   確定診断する第２の異常診断手段とを備えていることを
   特徴とする内燃機関の触媒早期暖機制御システムの異常
   診断装置。
4. 【請求項４】 前記排出ガスセンサは前記触媒の上流側
   に複数個設置され、 前記第２のセンサ活性判定手段は、前記複数個の排出ガ
   スセンサのうちの特定の排出ガスセンサのヒータを発熱
   させない状態又はその発熱量を少なくした状態で当該特
   定の排出ガスセンサの活性化の進み具合を判定し、 前記第２のセンサ活性判定手段で前記特定の排出ガスセ
   ンサの活性化の進み具合を判定する際に前記特定の排出
   ガスセンサ以外の排出ガスセンサのヒータを発熱させて
   当該排出ガスセンサの出力に基づいて空燃比を制御する
   空燃比制御手段を備えていることを特徴とする請求項３
   に記載の内燃機関の触媒早期暖機制御システムの異常診
   断装置。
5. 【請求項５】 内燃機関の排出ガス浄化用の触媒の暖機
   を促進する触媒早期暖機制御システムの異常の有無を診
   断する内燃機関の触媒早期暖機制御システムの異常診断
   装置において、 排出ガスの酸素濃度等のガス成分濃度、空燃比、リッチ
   ／リーンのいずれかを検出する複数の排出ガスセンサを
   排気系に設置すると共に、前記複数の排出ガスセンサの
   うちの少なくとも１つの排出ガスセンサにそのセンサ素
   子を加熱するヒータを内蔵させ、 触媒早期暖機制御中に異常診断を行う際に前記ヒータを
   内蔵しない排出ガスセンサの活性化の進み具合を判定す
   るセンサ活性判定手段と、 前記センサ活性判定手段の判定結果に基づいて前記排出
   ガスセンサの活性化が異常に遅れているか否かを判定し
   て前記触媒早期暖機制御システムの異常の有無を診断す
   る異常診断手段とを備えていることを特徴とする内燃機
   関の触媒早期暖機制御システムの異常診断装置。
6. 【請求項６】 前記センサ活性判定手段で前記ヒータを
   内蔵しない排出ガスセンサの活性化の進み具合を判定す
   る際に前記ヒータを内蔵した排出ガスセンサのヒータを
   発熱させて当該排出ガスセンサの出力に基づいて空燃比
   を制御する空燃比制御手段を備えていることを特徴とす
   る請求項５に記載の内燃機関の触媒早期暖機制御システ
   ムの異常診断装置。