JP2004285859A - 酸素センサの劣化判定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】酸素センサの劣化判定をより適切に行うことのできる酸素センサの劣化判定装置を提供する。
【解決手段】この酸素センサの劣化判定装置は、酸素センサ４４の出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うとともに、酸素センサ４４の出力結果に対する空燃比補正係数の応答性を可変設定するエンジン１０に適用されて、酸素センサ４４の出力の反転周期に基づいて酸素センサ４４の劣化の有無を判定する。そして、酸素センサ４４の出力結果に対する空燃比補正係数の応答性の設定に応じて、劣化の有無の判定に係る劣化判定値を可変設定する。
【選択図】 図１
【解決手段】この酸素センサの劣化判定装置は、酸素センサ４４の出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うとともに、酸素センサ４４の出力結果に対する空燃比補正係数の応答性を可変設定するエンジン１０に適用されて、酸素センサ４４の出力の反転周期に基づいて酸素センサ４４の劣化の有無を判定する。そして、酸素センサ４４の出力結果に対する空燃比補正係数の応答性の設定に応じて、劣化の有無の判定に係る劣化判定値を可変設定する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うエンジンに適用されて、酸素センサの劣化の有無を判定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、多くのエンジンでは、排気系に排気中の酸素濃度を検出する酸素センサを設け、その出力に基づき空燃比フィードバック制御が行われている。こうしたエンジンでは、酸素センサの出力によって空燃比が目標空燃比よりもリッチであることが検出されたときには、燃料噴射量を減量補正し、空燃比が目標空燃比よりもリーンであることが検出されたときには、燃料噴射量を増量補正することで、空燃比を目標空燃比に制御している。こうした燃料噴射量の補正は一般に、酸素センサ出力によってリーン／リッチ反転が確認されたときに空燃比補正係数を一時に所定量増減させるスキップ補正と、酸素センサの出力がリーンまたはリッチを示している期間、空燃比補正係数を徐々に増減させる積分補正とで行われている。
【０００３】
こうした空燃比フィードバック制御に用いられる酸素センサは、熱劣化などによって、その内部抵抗や起電力、応答時間等の特性が変化することがあり、その特性変化により、空燃比制御の精度を低下させることがある。そのため、上記のような空燃比フィードバック制御を行うエンジンの多くでは、そうした精度悪化を未然に防ぐため、酸素センサの劣化の有無の判定が行われている。
【０００４】
従来、そうした酸素センサの劣化判定は、酸素センサ出力のリーン／リッチの反転周期が所定の劣化判定値以上となったとき、応答性の低下有りと判定することで行われている（例えば、特許文献１参照）。ここで、酸素センサ出力のリーン／リッチの反転周期とは、酸素センサ出力がリーンとなってからリッチとなるまでの時間、及びリッチとなってからリーンとなるまでの時間の双方を指している。
【０００５】
また従来には、そうした酸素センサの反転周期に基づく劣化判定に際し、吸入空気量の積算値に応じて劣化判定値を可変設定する酸素センサの劣化判定装置も提案されている（特許文献２参照）。この劣化判定装置によれば、吸入空気量に応じた吸排気の流速変化に起因した酸素センサの反転周期の変化に拘わらず、適切な劣化判定を行うことができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−５０２００号公報
【特許文献２】
特開平１１−１６６４３８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、空燃比フィードバック制御においては、酸素センサ出力のリーン／リッチ反転に対する上記空燃比補正係数の応答性を、状況に応じて可変設定することがある。そうした応答性の可変設定は、上記積分補正時の空燃比補正係数の増減率である積分補正量や、上記スキップ補正時の空燃比補正係数の増減量であるスキップ補正量を変更することでなされている。例えば、積分補正量やスキップ補正量を小さくすれば、酸素センサ出力のリーン／リッチ反転に対応した空燃比補正係数の変化度合いが小さくなり、その応答性が低下するようになる。
【０００８】
また、そうした上記空燃比補正係数の積分補正量やスキップ補正量を、リッチ時とリーン時とでそれぞれ異なった値に設定して、上記応答性をそれぞれ異ならせることで、空燃比補正係数のフィードバック中心を調整することがある。例えば、リーンからリッチへの酸素センサ出力の反転がなされたときのスキップ補正量、及び酸素センサ出力がリッチであるときの積分補正量を小さくしてリッチ時の空燃比補正係数の応答性を、リーン時よりも低くすれば、空燃比補正係数のフィードバック中心は、その目標空燃比に相当する値よりもリッチ側に偏倚するようになる。
【０００９】
こうして上記空燃比補正係数の応答性を変更すれば、酸素センサ自体の応答性とは関係なく、その出力の反転周期が変化する。例えば、積分補正量やスキップ補正量を小さくして、空燃比補正係数の応答性を低下させれば、酸素センサ自体の応答性が良好であっても、酸素センサの出力の反転周期は大きくなる。
【００１０】
このように酸素センサ出力の反転周期は、同センサの劣化や吸入空気量以外に、空燃比補正係数の応答性の設定によっても変化する。しかし、上記従来の判定態様では、そうした空燃比補正係数の応答性による反転周期の変化には、適切に対応することができず、誤判定が生じるおそれがある。
【００１１】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、酸素センサの劣化判定をより適切に行うことのできる酸素センサの劣化判定装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
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。
請求項１に記載の発明は、酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うとともに、前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性を可変設定するエンジンに適用されて、前記酸素センサの出力の反転周期に基づいて該酸素センサの劣化の有無を判定する装置であって、前記酸素センサの出力結果に対する空燃比補正係数の応答性の設定に応じて、前記劣化の有無の判定に係る劣化判定値を可変設定することを要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、酸素センサの出力結果に対する空燃比補正係数の応答性が変更されると、それに応じて劣化判定値も変更されるようになる。これにより、上記空燃比補正係数の応答性の変化に起因した酸素センサ出力の反転周期の変化に対応して劣化判定値を適宜調整することが可能となる。したがって、酸素センサの劣化判定をより適切に行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の酸素センサの劣化判定装置において、前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性の設定は、空燃比補正係数の積分補正量を変更することで行われ、前記劣化判定値は、その積分補正量に基づいて可変設定されることを要旨とする。
【００１５】
酸素センサの出力結果に対する空燃比補正係数の応答性は、その積分補正量を変更することで変化させることができる。よって、そうした積分補正量に基づいて劣化判定値を設定することで、空燃比補正係数の応答性の変化に起因した酸素センサ出力の反転周期の変化に対応した適切な劣化判定値を設定することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の酸素センサの劣化判定装置において、前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性の設定は、空燃比補正係数のスキップ補正量を変更することで行われ、前記劣化判定値は、そのスキップ補正量に基づいて可変設定されることを要旨とする。
【００１７】
酸素センサの出力結果に対する空燃比補正係数の応答性は、そのスキップ補正量の変更によっても、変化させることができる。よって、そうしたスキップ補正量に基づいて劣化判定値を設定することで、空燃比補正係数の応答性の変化に起因した酸素センサ出力の反転周期の変化に対応した適切な劣化判定値を設定することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の酸素センサの劣化判定装置において、前記劣化判定値は、前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性が低いときほど、前記酸素センサの劣化有りと判定するときの前記反転周期が大きくなるように可変設定されることを要旨とする。
【００１９】
空燃比補正係数の応答性を低下させれば、酸素センサ出力の反転周期は長くなる。そのため、その応答性が低いときほど、酸素センサの劣化有りと判定するときの反転周期が大きくなるように劣化判定値を設定すれば、適切に劣化判定を行うことができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うとともに、前記酸素センサの出力により空燃比が目標空燃比よりもリッチであることが検出されたときと、リーンであることが検出されたときとで、前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性を異ならせることで、前記空燃比補正係数のフィードバック中心を調整するエンジンに適用されて、前記酸素センサの出力の反転周期に基づいて該酸素センサの劣化の有無を判定する装置であって、前記空燃比補正係数のフィードバック中心の調整度合いに応じて、前記劣化の有無の判定に係る劣化判定値を可変設定することを要旨とする。
【００２１】
上記のように酸素センサの出力により空燃比が目標空燃比よりもリッチであることが検出されたときと、リーンであることが検出されたときとで、酸素センサの出力結果に対する空燃比補正係数の応答性を異ならせることで、空燃比補正係数のフィードバック中心を調整することができる。こうしたフィードバック中心の調整を行えば、酸素センサによって空燃比が目標空燃比よりもリッチであることを示す検出結果が出力されている期間（リッチ期間）と、リーンであることを示す検出結果が出力されている期間（リーン期間）との比率が変化する。そしてそれに合わせて、酸素センサの出力の反転周期も変化するようになる。
【００２２】
上記構成では、そうしたフィードバック中心の調整度合いに応じて劣化判定値が可変設定されるため、その調整に起因した酸素センサ出力の反転周期の変化に対応して劣化判定値を適宜調整することが可能となる。したがって、酸素センサの劣化判定をより適切に行うことができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の酸素センサの劣化判定装置において、前記劣化判定値は、前記フィードバック中心の調整度合いが大きいときほど、前記酸素センサの劣化有りと判定するときの前記反転周期が大きくなるように可変設定されることを要旨とする。
【００２４】
フィードバック中心を大きく調整すれば、その分、酸素センサ出力のリッチ期間とリーン期間との差が大きくなり、その反転周期の変化も大きくなる。そのため、フィードバック中心の調整度合いが大きいときほど、酸素センサの劣化有りと判定するときの反転周期が大きくなるように劣化判定値を設定すれば、適切に劣化判定を行うことができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うエンジンに適用され、前記空燃比フィードバック制御の目標空燃比に相当する値を跨いで前記空燃比補正係数が変化した時点から、空燃比が前記目標空燃比よりもリッチにある状態とリーンにある状態とが切り替わったことが前記酸素センサの出力に基づき検出されるまでの時間を測定するとともに、その測定された時間に基づき前記酸素センサの劣化の有無を判定することを要旨とする。
【００２６】
空燃比フィードバック制御と併せ実施される制御として、空燃比補正係数の推移に基づいて空燃比学習値を学習する学習制御が行われることがある。こうした学習制御において、空燃比学習値の学習が適切になされていれば、空燃比フィードバック制御の目標空燃比に相当する空燃比補正係数の値を把握することができる。
【００２７】
このように目標空燃比に相当する空燃比補正係数の値が把握されている場合には、空燃比補正係数がその目標空燃比に相当する値を跨いで変化した時点に、実際の空燃比がリーン／リッチ反転したと推定することができる。そして、その時点から酸素センサの出力がリーン／リッチ反転するまでの時間が、酸素センサの応答遅れ時間であると見積もることができる。
【００２８】
一方、空燃比補正係数のフィードバック中心が目標空燃比に相当する値から偏倚された状態となっていると、酸素センサ出力のリッチ期間とリーン期間との比率に偏りが生じ、その反転周期が変化する。その点、上記構成によれば、そうしたフィードバック中心の偏倚が反転周期に与える影響分を除いた酸素センサの応答遅れ時間に基づき劣化判定が行われるため、酸素センサの劣化判定をより適切に行うことができる。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の酸素センサの劣化判定装置において、前記劣化の有無の判定は、空燃比のリッチからリーンへの切り替わりに係る前記時間と、リーンからリッチへの切り替わりに係る前記時間との和に基づき行われることを要旨とする。
【００３０】
上記構成では、次の時間（Ａ）、（Ｂ）の和に基づいて劣化判定が行われる。
（Ａ）目標空燃比に相当する値を跨いで空燃比補正係数がリッチからリーンに変化した時点から、酸素センサの出力により、空燃比がその目標空燃比よりもリッチにある状態からリーンにある状態へと切り替わったことが検出されるまでの時間。
【００３１】
（Ｂ）目標空燃比に相当する値を跨いで空燃比補正係数がリーンからリッチに変化した時点から、酸素センサの出力により、空燃比がその目標空燃比よりもリーンにある状態からリッチにある状態へと切り替わったことが検出されるまでの時間。
【００３２】
そのため、酸素センサのリーンからリッチへの反転時の応答遅れ時間、及びリッチからリーンへの反転時の応答遅れ時間を双方同時に評価して判定を行うことができ、更に適切に劣化判定を行うことができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置を具体化した第１の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００３４】
図１は、本実施形態にかかる酸素センサの劣化判定装置並びに同装置が適用される車両用エンジン等の概略構成を示している。同図１に示されるように、エンジン１０には吸気通路２０が接続されている。この吸気通路２０には、スロットルモータ２２によって開閉駆動されるスロットルバルブ２４が設けられている。そして、吸気通路２０を通じてエンジン１０に供給される吸入空気は、このスロットルバルブ２４の開度に基づいて調量される。また、吸気通路２０のエンジン１０近傍には、燃料を噴射するインジェクタ２６が設けられている。
【００３５】
一方、エンジン１０に接続される排気通路３０には、三元触媒３２が配設されている。この三元触媒３２によって、排気に含まれるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）がそれぞれ浄化される。
【００３６】
さらに、エンジン１０には、その運転状態を検出するための各種センサが設けられている。例えば、エンジン１０のクランクシャフト近傍にはエンジン回転速度信号ＮＥを検出する回転速度センサ４１が設けられている。また、スロットルバルブ２４の近傍には、スロットルバルブ開度ＴＡを検出してこれを目標開度にフィードバック制御するためのスロットルセンサ４２が設けられている。さらに、このスロットルバルブ２４の上流には、吸気通路２０を通過する吸入空気量ＱＡを検出するエアフロメータ４３が取付けられている。また、排気通路３０において、三元触媒３２の上流側および下流側には、それぞれの酸素濃度信号ＯＤＵ、ＯＤＤを検出する上流側の酸素センサ４４、下流側の酸素センサ４５が設けられている。これら各センサ４１〜４５の検出信号は、エンジンの各種制御を実行する電子制御装置５０に入力される。
【００３７】
この電子制御装置５０は、演算ユニット（ＣＰＵ）をはじめ、各種制御プログラムや演算用マップ、制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリを備えている。電子制御装置５０は、各種センサ４１〜４５等によって検出されるエンジン１０の運転状態等に基づいて、排気の酸素濃度に応じた空燃比フィードバック制御や、アイドル運転時における回転速度制御等を実行する。
【００３８】
また、本実施形態におけるエンジン１０では、電子制御装置５０は下式（１）に基づいて上記インジェクタ２６による燃料噴射時間τｆｉｎを算出する。
τｆｉｎ＝τｂａｓｅ＋ＫＧ＋ＦＡＦ …（１）
上式（１）において、「τｂａｓｅ」は基本燃料噴射時間であり、具体的には吸入空気と燃料の混合比である空燃比が理論空燃比（ストイキ）となるように、エンジン回転速度と吸入空気量ＱＡとに基づいて決定される。
【００３９】
また、「ＫＧ」は燃料噴射時間の学習補正量であり、エンジン１０の運転状態に応じて空燃比がストイキ相当となるように設定される。すなわち、燃料噴射量（時間）を補正するための学習が完了した後は、空燃比フィードバック制御におけるフィードバック中心は基本的にはストイキ相当値に一致することとなる。なお、この燃料噴射量補正の学習は、エンジン負荷等により区分けされたエンジン運転領域毎に行われている。
【００４０】
また、「ＦＡＦ」は、上記酸素センサ４４、４５の出力に基づいて算出される空燃比補正係数であり、空燃比フィードバック制御中は酸素センサ４４、４５の出力に基づいて上記エンジン１０に供給される混合気の空燃比が目標空燃比に一致するように設定される。より詳しくは、この空燃比補正係数ＦＡＦは、下式（２）に基づいて繰り返し設定される。
ＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＲＳ＋ＫＩ …（２）
上式（２）の「ＲＳ」は、スキップ補正量である。スキップ補正量ＲＳは、上流側の酸素センサ４４の出力がリーンからリッチへの空燃比の反転を示したときには所定の負の値Ｒｄに設定され、リッチからリーンへの空燃比の反転を示したときには所定の正の値Ｒｉに設定される。これにより、上流側の酸素センサ４４の出力が反転したとき、空燃比補正係数ＦＡＦがスキップ状に増減される。
【００４１】
上記各値Ｒｄ，Ｒｉは、下流側の酸素センサ４５の酸素濃度信号ＯＤＤから把握される空燃比のリーン・リッチ傾向に応じて、全体的な空燃比をストイキとするように調整される。具体的には、下流側の酸素センサ４５の出力によって空燃比が全体的にストイキからリーン側に偏った傾向にあることが検出されたときには、値Ｒｉは値Ｒｄに対して相対的に増加され、リーンとなっている期間（リーン期間）に対して、空燃比がリッチとなっている期間（リッチ期間）が相対的に長くされる。また下流側の酸素センサ４５の出力によって空燃比が全体的にストイキからリッチ側に偏った傾向にあることが検出されたときには、値Ｒｄは値Ｒｉに対して相対的に増加され、リッチ期間に対してリーン期間が相対的に長くされる。すなわち、ここでは、増量補正時のスキップ補正量ＲＳの設定値（値Ｒｉ）と減量補正時の同設定値（Ｒｄ）とを非対称とすることで、全体的な空燃比の理論空燃比からのずれを補償するようにしている。
【００４２】
上式（２）の「ＫＩ」は、積分補正量である。積分補正量ＫＩは、上流側の酸素センサ４４が、空燃比がリッチであることを示す信号を出力している間は、所定の負の値Ｋｄに設定され、リーンであることを示す信号を出力している間は、所定の正の値Ｋｉに設定される。これにより、空燃比補正係数ＦＡＦは、空燃比がリッチであることが示されている期間は、所定時間毎に値Ｋｄずつ除減され、リーンであることが示されている期間は、所定時間毎に値Ｋｉずつ徐増される。よって、これら値Ｋｄ，Ｋｉの値が大きいほど、燃料噴射時間τｆｉｎの変化速度、すなわち燃料噴射量の変化速度が大きくなる。
【００４３】
なお、上記各値Ｋｄ，Ｋｉは、吸入空気量ＱＡ等に応じて可変設定されており、吸入空気量ＱＡに応じた酸素センサ４４の応答性の変化に対して、空燃比制御の適合を図るようにしている。すなわち、吸入空気量ＱＡが少ないときには、排気の流速が低下して、実際の空燃比の変化が酸素センサ４４の出力に反映されるまでの時間が長くなる。そのため、吸入空気量ＱＡが少ないときに、空燃比フィードバック中の燃料噴射量の変化速度があまり高く設定されていると、過補正による空燃比のぶれが大きくなる。そこで、ここでは、吸入空気量ＱＡが少ないときには、多いときに比して上記各値Ｋｄ，Ｋｉを小さい値に設定することで、空燃比のぶれを抑えるようにしている。
【００４４】
以下、本実施形態における酸素センサの劣化判定について、図２〜図５を併せ参照して説明する。
本実施形態では、上流側の酸素センサ４４の出力の反転周期を測定し、その測定された反転周期が所定の劣化判定値を上回るとき、同酸素センサ４４の劣化有りと判定して、その劣化判定を行っている。酸素センサ４４の出力の反転周期の測定は、図２に示す手順で行われる。
【００４５】
この一連の処理では、まず、酸素センサの出力が反転したか否かが判定される（ステップ１２００）。具体的には、上記酸素センサ４４の出力が、リッチ側からリーン側あるいはリーン側からリッチ側に反転したか否かが判定される。すなわち、酸素センサ４４の出力が反転した時点を、同酸素センサ４４の出力の反転周期を測定する際の起点とするため、その出力が反転したか否かの判定が行われる。
【００４６】
この判定処理を通じて、酸素センサの出力が反転した旨判定された場合には（ステップ１２００：ＹＥＳ）、酸素センサの出力の反転周期の測定が許可される（ステップ１２０２）。具体的には、上記判定結果を表すフラグＦＯＲの値が「１」に設定される。すなわち、上記酸素センサ４４の出力が反転したことから、フラグＦＯＲによって上記測定を開始する条件が整ったことが示される。
【００４７】
一方、この判定処理を通じて、酸素センサの出力が反転していない旨判定された場合（ステップ１２００：ＮＯ）には、上記測定の許可は行われない。具体的には、フラグＦＯＲの値が「０」に設定された状態で維持され、上記測定を開始する条件が整っていないことが示される。
【００４８】
続いて、酸素センサの出力の反転周期の測定が許可された状態か否かが判定される（ステップ１２０４）。具体的には、上記フラグＦＯＲの値が「１」に設定されているか否かが判定される。すなわち、酸素センサ４４の出力が反転して上記測定が許可された状態（ステップ１２０２）、あるいは既に同測定が行われている状態のいずれかであるか否かが判定される。
【００４９】
この判定処理を通じて、酸素センサの出力の反転周期の測定が許可された状態でない旨判定された場合には（ステップ１２０４：ＮＯ）、この一連の処理は一旦終了される。
【００５０】
一方、この判定処理を通じて、酸素センサの出力の反転周期の測定が許可された状態である旨判定された場合（ステップ１２０４：ＹＥＳ）には、酸素センサの出力が再び反転したか否かが判定される（ステップ１２０６）。具体的には、酸素センサ４４の出力が、リッチ側からリーン側あるいはリーン側からリッチ側に反転したか否かが判定される。すなわち、酸素センサ４４の出力が一度反転した（ステップ１２００）後に、同酸素センサ４４の出力が再び反転して、リッチ側あるいはリーン側の一周期が終了したか否かが判定される。
【００５１】
この判定処理を通じて、酸素センサの出力が再び反転していない旨判定された場合には（ステップ１２０６：ＮＯ）、酸素センサの出力の反転周期の計数が加算される（ステップ１２０８）。具体的には、上記電子制御装置５０に備えられたカウンタをカウントアップすることによって、同カウンタのカウント数に換算された上記酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１が加算される。すなわち、酸素センサ４４の出力が再び反転しておらず、リッチ側あるいはリーン側の一周期が未だ終了していないため、同反転周期ＴＣ１の測定が継続される。このようにして、酸素センサの出力の反転周期の計数が加算された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００５２】
一方、この判定処理を通じて、酸素センサの出力が再び反転した旨判定された場合（ステップ１２０６：ＹＥＳ）には、反転周期の計数が確定される（ステップ１２１０）。具体的には、上記カウンタのカウントアップが終了し、同カウンタのカウント数に換算された酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１が確定する。すなわち、酸素センサ４４の出力が再び反転して、リッチ側あるいはリーン側の一周期が終了したため、反転周期ＴＣ１の測定が終了する。
【００５３】
このようにして反転周期の計数が確定された後、反転周期の測定の許可が解除され、かつ反転周期の計数が初期化される（ステップ１２１２）。具体的には、上記フラグＦＯＲの値が「０」に設定されるとともに、上記カウンタのカウント数が「０」に戻される。このようにして反転周期の測定の許可が解除され、かつ反転周期の計数が初期化された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００５４】
一方、本実施形態では、上述のようにスキップ補正量ＲＳを、リーンからリッチへの空燃比の反転時と、リッチからリーンへの空燃比の反転時とでそれぞれ異なった値とすることで、全体的な空燃比の調整を行っている。このような調整がなされると、酸素センサ４４の応答性が低下していないにも拘わらず、酸素センサ４４の出力の反転周期が長くなり、劣化有りとの誤った判定結果がなされる虞がある。以下、その理由を、図３を参照して説明する。
【００５５】
まず、スキップ補正量ＲＳが増量補正時と減量補正時とで対称の場合、換言すれば空燃比フィードバック制御におけるフィードバック中心がストイキ相当値ＦＡＦＳと一致している場合（フィードバック中心の調整度合いＣＡが「０」の場合）について説明する。
【００５６】
同図３の左側のグラフに示されるように、上記酸素センサ４４によって検出される酸素濃度信号ＯＤＵがストイキ相当値ＶＳを跨いでリッチ側とリーン側とで変化（酸素センサの出力が反転）すると、空燃比補正係数ＦＡＦにスキップ補正量ＲＳが加算される（スキップタイミング）。このため、空燃比補正係数ＦＡＦの値は、ストイキ相当値ＦＡＦＳを跨いで増量補正状態および減量補正状態の一方から他方へと大きく変化する。その結果、酸素濃度信号ＯＤＵはリッチ側からリーン側へ、あるいはリーン側からリッチ側へと急激に変化するようになる。このとき、例えば時間Ｔ１１が、酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１に換算されて計測される。なお、スキップ補正量ＲＳが加算された後は、上記の積分補正量ＫＩにより、空燃比補正係数ＦＡＦは徐々に増される。
【００５７】
次に、スキップ補正量ＲＳが増量補正時と減量補正時とで非対称の場合、換言すれば空燃比フィードバック制御におけるフィードバック中心がストイキ相当値ＦＡＦＳからずれている場合（フィードバック中心の調整度合いが「０」でない場合）について説明する。なお、本実施形態において、フィードバック中心の調整度合いＣＡは、空燃比補正係数ＦＡＦの最大値と最小値の中央値をフィードバック中心（同図３に一点鎖線で示す）としたとき、このフィードバック中心とストイキ相当値ＦＡＦＳとの偏差によって表される。
【００５８】
同図３の右側のグラフに示されるように、酸素濃度信号ＯＤＵがストイキ相当値ＶＳを跨いでリッチ側とリーン側とで変化すると、空燃比補正係数ＦＡＦにスキップ補正量ＲＳが加算される。ところが、スキップ補正量ＲＳに基づくフィードバック中心の調整度合いＣＡが大きい場合には、酸素センサ４４の出力が反転して空燃比補正係数ＦＡＦにスキップ補正量ＲＳが加算されても、減量補正状態から増量補正状態へ入れ替わらなくなることがある（時間ｔ１１）。
【００５９】
その結果、燃料噴射量は減量補正状態が未だ継続することとなるため、酸素濃度信号ＯＤＵのリーン側からリッチ側への変化は生じていない。そして、積分補正量ＫＩによって空燃比補正係数ＦＡＦの値がストイキ相当値ＦＡＦＳとなり（時間ｔ１２）、さらに燃料噴射量が増量補正状態となるにつれて、酸素濃度信号ＯＤＵはリーン側からリッチ側へと徐々に変化することとなる（時間ｔ１３）。このとき、例えば時間Ｔ１２が、酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１に換算されて計測される。
【００６０】
このように、フィードバック中心の調整の度合いＣＡによって、酸素センサ４４の出力の反転周期が変動し、この傾向はその調整の度合いＣＡが大きいほど顕著になる。すなわち、フィードバック中心の調整の度合いＣＡが大きいほど、酸素センサ４４の出力の反転周期は長くなる傾向にある。このため、フィードバック中心の調整の度合いＣＡが大きいほど、同反転周期に基づく酸素センサ４４の劣化判定において誤判定される蓋然性が高くなる。
【００６１】
そこで、本実施形態においては、図４に示されるマップを参照して、フィードバック中心の調整度合いＣＡに基づき劣化判定値ＴＲ１を可変設定するようにしている。同図４に示されるように、この劣化判定値ＴＲ１は、フィードバック中心の調整度合いＣＡが大きいほど大きな値に設定される。これは、上述したように、フィードバック中心の調整の度合いＣＡが大きいほど、酸素センサ４４の出力の反転周期が長くなる傾向にあるためである。このため、フィードバック中心の調整の度合いＣＡが大きくなり、酸素センサの出力の反転周期が長くなったとしても、それに応じた適切な劣化判定値ＴＲ１が設定されるようになる。
【００６２】
図５に、以上説明した本実施形態の酸素センサ４４の劣化判定処理のフローチャートを示す。このフローチャートに示される一連の処理は、上記電子制御装置５０により所定の周期をもって繰り返し実行される。
【００６３】
同図５に示されるように、この一連の処理では、まず、燃料噴射量補正の学習が完了した状態であるか否かが判定される（ステップ１００）。すなわち、現在の運転領域において学習補正量ＫＧが算出されており、空燃比フィードバック制御における空燃比のフィードバック中心が、ストイキ相当値に一致している状態であるか否かが判定される。
【００６４】
この判定処理を通じて、燃料噴射量補正の学習が完了した状態である旨判定された場合には（ステップ１００：ＹＥＳ）、空燃比フィードバック制御を行っている状態であるか否かが判定される（ステップ１１０）。具体的には、上記空燃比補正係数ＦＡＦに基づいて、燃料噴射量（時間）が制御されている状態であるか否かが判定される。これは、上記酸素センサ４４の出力の反転周期に基づいて同酸素センサ４４の劣化判定を行う前提として、空燃比のフィードバック制御が行われている必要があるためである。
【００６５】
この判定処理を通じて、空燃比フィードバック制御を行っている状態である旨判定された場合には（ステップ１１０：ＹＥＳ）、上述した処理により酸素センサの出力の反転周期が測定される（ステップ１２０）。
【００６６】
一方、これらの判定処理を通じて、燃料噴射量補正の学習が完了した状態ではない旨判定された場合（ステップ１００：ＮＯ）又は空燃比フィードバック制御を行っている状態ではない旨判定された場合（ステップ１１０：ＮＯ）には、この一連の処理は一旦終了される。すなわち、酸素センサの劣化判定を行うための前提条件が整っていないものとして、同センサの劣化判定は行われない。
【００６７】
このようにして酸素センサの出力の反転周期が測定された後、フィードバック中心の調整度合いに基づき劣化判定値が設定される（ステップ１３０）。具体的には、上記空燃比補正係数ＦＡＦのスキップ補正量ＲＳの設定に基づく、空燃比のフィードバック中心の調整に基づいて劣化判定値が設定される。
【００６８】
このようにしてフィードバック中心の調整度合いに基づき劣化判定値が設定された後、劣化判定値よりも酸素センサの出力の反転周期が大きいか否かが判定される（ステップ１４０）。具体的には、上記劣化判定値ＴＲ１よりも上記反転周期ＴＣ１が大きいか否かが判定される（ＴＲ１＜ＴＣ１）。すなわち、上記酸素センサ４４が劣化してその応答性が低下することにより、劣化判定値ＴＲ１よりも上記反転周期ＴＣ１が大きくなっているか否かが判定される。
【００６９】
この判定処理を通じて、劣化判定値よりも酸素センサの出力の反転周期が大きい旨判定された場合には（ステップ１４０：ＹＥＳ）、酸素センサの劣化有りと判定される（ステップ１５０）。具体的には、上記判定結果を表すフラグＦＯＦの値が「１」に設定される。このようにして酸素センサの劣化有りと判定された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００７０】
一方、この判定処理を通じて、劣化判定値よりも酸素センサの出力の反転周期が大きくない旨判定された場合には（ステップ１４０：ＮＯ）、酸素センサの劣化無しと判定される（ステップ１６０）。具体的には、上記判定結果を表すフラグＦＯＦの値が「０」に設定される。このようにして酸素センサの劣化無しと判定された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
（１）酸素センサ４４の出力結果に対する空燃比補正係数ＦＡＦの応答性が変更されると、それに応じて劣化判定値ＴＲ１も変更されるようになる。これにより、上記空燃比補正係数ＦＡＦの応答性の変化に起因した酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１の変化に対応して劣化判定値ＴＲ１を適宜調整することが可能となる。したがって、酸素センサ４４の劣化判定をより適切に行うことができる。
【００７２】
（２）フィードバック中心の調整度合いＣＡに応じて劣化判定値ＴＲ１が可変設定されるため、その調整に起因した酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１の変化に対応して劣化判定値ＴＲ１を適宜調整することが可能となる。したがって、酸素センサ４４の劣化判定をより適切に行うことができる。
【００７３】
（３）フィードバック中心を大きく調整すれば、その分、酸素センサ４４の出力のリッチ期間とリーン期間との差が大きくなり、その反転周期ＴＣ１の変化も大きくなる。そのため、フィードバック中心の調整度合いＣＡが大きいときほど、酸素センサ４４の劣化有りと判定するときの反転周期が大きくなるように劣化判定値ＴＲ１を設定すれば、適切に劣化判定を行うことができる。
【００７４】
（第２の実施形態）
以下、本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置を具体化した第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。上述のように、吸入空気量ＱＡによる酸素センサ４４の応答性の変化に対応すべく、空燃比補正係数ＦＡＦの積分補正量ＫＩの値を吸入空気量ＱＡ等に応じて可変設定すれば、その積分補正量ＫＩの設定により酸素センサ４４の出力の反転周期にも自ずと変化が生じることとなる。
【００７５】
そうした、積分補正量ＫＩと上記酸素センサ４４の出力との関係について、図６を参照して説明する。なお、スキップ補正量ＲＳがリッチ側とリーン側とで対称の場合、換言すれば空燃比フィードバック制御におけるフィードバック中心がストイキ相当値ＦＡＦＳと一致している場合を例にして説明する。
【００７６】
同図６に示されるように、積分補正量ＫＩの絶対値が小さい場合（同図６の左側のグラフ）の酸素センサ４４の出力が反転するまでの時間Ｔ２１は、積分補正量ＫＩの絶対値が相対的に大きい場合（同図６の右側のグラフ）の同時間Ｔ２２よりも長くなる（Ｔ２１＞Ｔ２２）。すなわち、積分補正量ＫＩの絶対値が小さい場合は、燃料噴射量の変化速度が小さくなり、ひいては排気の酸素濃度の変化速度が小さくなる。逆に、積分補正量ＫＩの絶対値が大きい場合は、燃料噴射量の変化速度が大きくなり、ひいては排気の酸素濃度の変化速度が大きくなる。このため、積分補正量ＫＩの絶対値の大きさによって、酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１が変動することとなり、酸素センサ４４の劣化判定が適切に行われなくなるおそれがある。
【００７７】
そこで、本実施形態においては、図５のステップ１３０の処理にて、図７に示されるマップを参照して、積分補正量ＫＩの絶対値に基づき劣化判定値ＴＲ２を可変設定するようにしている。同図７に示されるように、この劣化判定値ＴＲ２は、積分補正量ＫＩの絶対値が大きいほど小さな値に設定される。これは、積分補正量ＫＩの絶対値が大きいほど、酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１が短くなる傾向にあるためである。このため、積分補正量ＫＩの絶対値が大きくなり、酸素センサ４４の出力の反転周期が短くなったとしても、それに応じた適切な劣化判定値ＴＲ２が設定されるようになる。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態において（１）に記載した効果を奏することができるのに加え、さらに、
（４）酸素センサ４４の出力結果に対する空燃比補正係数ＦＡＦの応答性は、その積分補正量ＫＩを変更することで変化させることができる。よって、そうした積分補正量ＫＩに基づいて劣化判定値ＴＲ２を設定することで、空燃比補正係数ＦＡＦの応答性の変化に起因した酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１の変化に対応した適切な劣化判定値ＴＲ２を設定することができる。
【００７９】
（第３の実施形態）
以下、本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置を具体化した第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。第１の実施形態では、酸素センサの出力が反転してから再び反転するまでの時間（反転周期）に基づいて判定するようにしていたが、本実施形態では、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化してから酸素センサの出力が反転するまでの時間（酸素センサの応答時間）に基づいて判定するようにしている。
【００８０】
本実施形態にかかる酸素センサの劣化判定装置による酸素センサの劣化判定について、図８〜１０を参照して詳細に説明する。
まず、酸素センサの応答時間の測定について、図８のフローチャート及び図９のグラフを併せ参照して詳細に説明する。
【００８１】
この一連の処理では、まず、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化したか否かが判定される（ステップ１２５０）。具体的には、上記空燃比補正係数ＦＡＦの値が、ストイキ相当値ＦＡＦＳを跨いで増量補正状態から減量補正状態、あるいは減量補正状態から増量補正状態に変化したか否かが判定される。
【００８２】
ここで、図９のグラフを参照して、さらに詳細に説明する。
まず、スキップ補正量ＲＳがリッチ側とリーン側とで対称の場合、換言すれば空燃比フィードバック制御におけるフィードバック中心がストイキ相当値ＦＡＦＳと一致している場合について説明する（同図９の左側のグラフ）。
【００８３】
この場合には、上述したように、空燃比補正係数ＦＡＦにスキップ補正量ＲＳが加算されると、空燃比補正係数ＦＡＦの値は、ストイキ相当値ＦＡＦＳを跨いで増量補正状態および減量補正状態の一方から他方へと大きく変化する。このとき、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化した旨判定される。
【００８４】
次に、スキップ補正量ＲＳがリッチ側とリーン側とで非対称の場合、換言すれば空燃比フィードバック制御におけるフィードバック中心がストイキ相当値ＦＡＦＳから偏倚している場合について説明する。
【００８５】
この場合には、上述したように、空燃比補正係数ＦＡＦにスキップ補正量ＲＳが加算されても、減量補正状態から増量補正状態へ入れ替わらなくなることがある（時間ｔ３１）。そして、積分補正量ＫＩによる微調整よって空燃比補正係数ＦＡＦの値がストイキ相当値ＦＡＦＳとなったとき（時間ｔ３２）、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化した旨判定される。すなわち、燃料噴射量の補正状態が実際に増量補正状態と減量補正状態とで反転した時点（時間ｔ３２）が、上記酸素センサ４４の応答時間を測定する際の起点とされる。
【００８６】
この判定処理を通じて、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化した旨判定された場合には（ステップ１２５０：ＹＥＳ）、酸素センサの応答時間の測定が許可される（ステップ１２５２）。具体的には、上記判定結果を表すフラグＦＦＲの値が「１」に設定される。すなわち、上記空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化したことから、フラグＦＦＲによって上記測定を開始する条件が整ったことが示される。
【００８７】
一方、この判定処理を通じて、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化していない旨判定された場合（ステップ１２５０：ＮＯ）には、上記測定の許可は行われない。具体的には、フラグＦＦＲの値が「０」に設定された状態で維持され、上記測定を開始する条件が整っていないことが示される。すなわち、図９において時間ｔ３１〜ｔ３２の間は、酸素センサ４４の出力が反転しても、空燃比補正係数ＦＡＦが減量補正状態から変化していないため、酸素センサ４４の応答時間の測定は許可されない。
【００８８】
続いて、酸素センサの応答時間の測定が許可された状態か否かが判定される（ステップ１２５４）。具体的には、上記フラグＦＦＲの値が「１」に設定されているか否かが判定される。すなわち、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化して上記測定が許可された状態（ステップ１２５２）、あるいは既に同測定が行われている状態のいずれかであるか否かが判定される。
【００８９】
この判定処理を通じて、酸素センサの応答時間の測定が許可された状態でない旨判定された場合には（ステップ１２５４：ＮＯ）、この一連の処理は一旦終了される。
【００９０】
一方、この判定処理を通じて、酸素センサの応答時間の測定が許可された状態である旨判定された場合（ステップ１２５４：ＹＥＳ）には、酸素センサの出力が反転したか否かが判定される（ステップ１２５６）。具体的には、酸素センサ４４の出力が、リッチ側からリーン側あるいはリーン側からリッチ側に反転したか否かが判定される。すなわち、図９に示されるように、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化した後に（時間ｔ３２）、燃料噴射量の補正状態の変化、ひいては排気の酸素濃度の変化に応答して、酸素センサ４４出力が反転したか否かが判定される。
【００９１】
この判定処理を通じて、酸素センサの出力が再び反転していない旨判定された場合には（ステップ１２５６：ＮＯ）、酸素センサの応答時間の計数が加算される（ステップ１２５８）。具体的には、上記電子制御装置５０に備えられたカウンタをカウントアップすることによって、同カウンタのカウント数に換算された上記酸素センサ４４の応答時間ＴＣ２が測定される。すなわち、図９において時間ｔ３２〜ｔ３３の間は、酸素センサ４４の出力が反転していないため、応答時間ＴＣ２の測定が継続される。このようにして、酸素センサの応答時間の計数が加算された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００９２】
一方、この判定処理を通じて、酸素センサの出力が反転した旨判定された場合（ステップ１２５６：ＹＥＳ）には、応答時間の計数が確定される（ステップ１２６０）。具体的には、上記カウンタのカウントアップが終了し、同カウンタのカウント数に換算された酸素センサ４４の応答時間ＴＣ２が確定する。すなわち、図９において時間ｔ３３となり、酸素センサ４４の出力が反転したため、例えば時間Ｔ３３が、酸素センサ４４の応答時間ＴＣ２に換算されて測定が終了する。なお、同図９の左側のグラフに示す場合には、酸素センサ４４の応答時間はその出力の反転周期と等しくなり、例えば時間Ｔ３１が、酸素センサ４４の応答時間ＴＣ２に換算されて計測される。
【００９３】
このようにして応答時間の計数が確定された後、応答時間の測定の許可が解除され、かつ応答時間の計数が初期化される（ステップ１２６２）。具体的には、上記フラグＦＦＲの値が「０」に設定されるとともに、上記カウンタのカウント数が「０」に戻される。このようにして応答時間の測定の許可が解除され、かつ応答時間の計数が初期化された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００９４】
図１０は、この酸素センサの劣化判定装置による酸素センサの劣化判定の手順を示すフローチャートである。この図１０に示すフローチャートにおいて、先の図５に示すフローチャートと同じ符号を付したステップについては処理内容が同一であるため、その説明を省略する。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、上記電子制御装置５０により所定の周期をもって繰り返し実行される。
【００９５】
同図１０に示されるように、空燃比フィードバック制御を行っている状態である旨判定された場合には（ステップ１１０：ＹＥＳ）、上述した処理により酸素センサの応答時間が測定される（ステップ１２５）。
【００９６】
一方、燃料噴射量補正の学習が完了した状態ではない旨判定された場合（ステップ１００：ＮＯ）又は空燃比フィードバック制御を行っている状態ではない旨判定された場合（ステップ１１０：ＮＯ）には、この一連の処理は一旦終了される。
【００９７】
このようにして酸素センサの応答時間が測定された後、劣化判定値よりも酸素センサの応答時間が大きいか否かが判定される（ステップ１４５）。具体的には、所定の劣化判定値ＴＲ３よりも上記応答時間ＴＣ２が大きいか否かが判定される（ＴＲ３＜ＴＣ２）。ここで、劣化判定値ＴＲ３は、酸素センサ４４が新品の場合の応答時間を基準として、例えばその１．５〜２．０倍の値に設定される。すなわち、劣化判定値ＴＲ３は、酸素センサ４４の応答時間がこれよりも長くなっていることをもって、同酸素センサ４４が劣化していることを判定することのできる値に設定される。
【００９８】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
（５）フィードバック中心の偏倚が反転周期ＴＣ１に与える影響分を除いた酸素センサ４４の応答遅れ時間に基づき劣化判定が行われるため、酸素センサ４４の劣化判定をより適切に行うことができる。
【００９９】
なお、本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置は上記の各実施形態に限定されるものではなく、それら各実施形態を適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
【０１００】
・第１の実施形態では、空燃比制御のフィードバック中心の調整度合いとして、空燃比補正係数ＦＡＦの中央値とストイキ相当値ＦＡＦＳとの偏差を用いるようにしたが、これに代えて、例えば増加補正時のスキップ補正量ＲＳと減量補正時のスキップ補正量ＲＳとの比を用いるようにしてもよい。すなわち、空燃比制御のフィードバック中心の調整度合いは、ストイキ相当値ＦＡＦＳからのフィードバック中心の偏倚を表すものであれば、その他のパラメータを用いることもできる。このように、酸素センサ４４の出力結果に対する空燃比補正係数ＦＡＦの応答性は、そのスキップ補正量ＲＳの変更によっても、変化させることができる。よって、そうしたスキップ補正量ＲＳに基づいて劣化判定値を設定することで、空燃比補正係数ＦＡＦの応答性の変化に起因した酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１の変化に対応した適切な劣化判定値を設定することができる。
【０１０１】
・上記第１〜第３の各実施形態では、酸素センサ４４の出力の反転周期あるいは応答時間として、酸素センサ４４の出力のリッチ側あるいはリーン側のいずれか一方のみを測定するようにしたが、リッチ側およびリーン側の双方の和を測定するようにしてもよい。また、リッチ側およびリーン側を含め、同反転周期あるいは応答時間を複数測定するようにしてもよい。このような方法によれば、酸素センサ４４のリーンからリッチへの反転時の応答遅れ時間、及びリッチからリーンへの反転時の応答遅れ時間を双方同時に評価して判定を行うことができ、更に適切に劣化判定を行うことができる。
【０１０２】
・第１〜第３の各実施形態では、劣化判定値ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３をそのまま判定に使用するようにしたが、これらを吸入空気量に応じて補正するようにしてもよい。すなわち、酸素センサ４４の出力の反転周期あるいは応答時間は、吸入空気量によって変化するため、吸入空気量に応じてこれら劣化判定値ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３を補正することにより、劣化判定の精度を向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置の第１の実施形態についてその概略を示すブロック図。
【図２】同実施形態にかかる酸素センサの出力の反転周期の測定についてその処理手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態の酸素センサの出力および空燃比補正係数の変化を示すタイミングチャート。
【図４】同実施形態のフィードバック中心の調整度合いと酸素センサの劣化判定値との関係を示すマップ。
【図５】同実施形態の酸素センサの劣化判定についてその処理手順を示すフローチャート。
【図６】本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置の第２の実施形態について酸素センサの出力および空燃比補正係数の変化を示すタイミングチャート。
【図７】同実施形態の積分補正量の絶対値と酸素センサの劣化判定値との関係を示すマップ。
【図８】本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置の第３の実施形態において酸素センサの応答時間の測定についてその処理手順を示すフローチャート。
【図９】同実施形態の酸素センサの出力および空燃比補正係数の変化を示すタイミングチャート。
【図１０】同実施形態において酸素センサの劣化判定についてその処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０…エンジン、２０…吸気通路、２２…スロットルモータ、２４…スロットルバルブ、２６…インジェクタ、３０…排気通路、３２…三元触媒、４１…回転速度センサ、４２…スロットルセンサ、４３…エアフロメータ、４４…酸素センサ、４５…酸素センサ、５０…電子制御装置。
【発明の属する技術分野】
この発明は、酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うエンジンに適用されて、酸素センサの劣化の有無を判定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、多くのエンジンでは、排気系に排気中の酸素濃度を検出する酸素センサを設け、その出力に基づき空燃比フィードバック制御が行われている。こうしたエンジンでは、酸素センサの出力によって空燃比が目標空燃比よりもリッチであることが検出されたときには、燃料噴射量を減量補正し、空燃比が目標空燃比よりもリーンであることが検出されたときには、燃料噴射量を増量補正することで、空燃比を目標空燃比に制御している。こうした燃料噴射量の補正は一般に、酸素センサ出力によってリーン／リッチ反転が確認されたときに空燃比補正係数を一時に所定量増減させるスキップ補正と、酸素センサの出力がリーンまたはリッチを示している期間、空燃比補正係数を徐々に増減させる積分補正とで行われている。
【０００３】
こうした空燃比フィードバック制御に用いられる酸素センサは、熱劣化などによって、その内部抵抗や起電力、応答時間等の特性が変化することがあり、その特性変化により、空燃比制御の精度を低下させることがある。そのため、上記のような空燃比フィードバック制御を行うエンジンの多くでは、そうした精度悪化を未然に防ぐため、酸素センサの劣化の有無の判定が行われている。
【０００４】
従来、そうした酸素センサの劣化判定は、酸素センサ出力のリーン／リッチの反転周期が所定の劣化判定値以上となったとき、応答性の低下有りと判定することで行われている（例えば、特許文献１参照）。ここで、酸素センサ出力のリーン／リッチの反転周期とは、酸素センサ出力がリーンとなってからリッチとなるまでの時間、及びリッチとなってからリーンとなるまでの時間の双方を指している。
【０００５】
また従来には、そうした酸素センサの反転周期に基づく劣化判定に際し、吸入空気量の積算値に応じて劣化判定値を可変設定する酸素センサの劣化判定装置も提案されている（特許文献２参照）。この劣化判定装置によれば、吸入空気量に応じた吸排気の流速変化に起因した酸素センサの反転周期の変化に拘わらず、適切な劣化判定を行うことができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−５０２００号公報
【特許文献２】
特開平１１−１６６４３８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、空燃比フィードバック制御においては、酸素センサ出力のリーン／リッチ反転に対する上記空燃比補正係数の応答性を、状況に応じて可変設定することがある。そうした応答性の可変設定は、上記積分補正時の空燃比補正係数の増減率である積分補正量や、上記スキップ補正時の空燃比補正係数の増減量であるスキップ補正量を変更することでなされている。例えば、積分補正量やスキップ補正量を小さくすれば、酸素センサ出力のリーン／リッチ反転に対応した空燃比補正係数の変化度合いが小さくなり、その応答性が低下するようになる。
【０００８】
また、そうした上記空燃比補正係数の積分補正量やスキップ補正量を、リッチ時とリーン時とでそれぞれ異なった値に設定して、上記応答性をそれぞれ異ならせることで、空燃比補正係数のフィードバック中心を調整することがある。例えば、リーンからリッチへの酸素センサ出力の反転がなされたときのスキップ補正量、及び酸素センサ出力がリッチであるときの積分補正量を小さくしてリッチ時の空燃比補正係数の応答性を、リーン時よりも低くすれば、空燃比補正係数のフィードバック中心は、その目標空燃比に相当する値よりもリッチ側に偏倚するようになる。
【０００９】
こうして上記空燃比補正係数の応答性を変更すれば、酸素センサ自体の応答性とは関係なく、その出力の反転周期が変化する。例えば、積分補正量やスキップ補正量を小さくして、空燃比補正係数の応答性を低下させれば、酸素センサ自体の応答性が良好であっても、酸素センサの出力の反転周期は大きくなる。
【００１０】
このように酸素センサ出力の反転周期は、同センサの劣化や吸入空気量以外に、空燃比補正係数の応答性の設定によっても変化する。しかし、上記従来の判定態様では、そうした空燃比補正係数の応答性による反転周期の変化には、適切に対応することができず、誤判定が生じるおそれがある。
【００１１】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、酸素センサの劣化判定をより適切に行うことのできる酸素センサの劣化判定装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
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。
請求項１に記載の発明は、酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うとともに、前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性を可変設定するエンジンに適用されて、前記酸素センサの出力の反転周期に基づいて該酸素センサの劣化の有無を判定する装置であって、前記酸素センサの出力結果に対する空燃比補正係数の応答性の設定に応じて、前記劣化の有無の判定に係る劣化判定値を可変設定することを要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、酸素センサの出力結果に対する空燃比補正係数の応答性が変更されると、それに応じて劣化判定値も変更されるようになる。これにより、上記空燃比補正係数の応答性の変化に起因した酸素センサ出力の反転周期の変化に対応して劣化判定値を適宜調整することが可能となる。したがって、酸素センサの劣化判定をより適切に行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の酸素センサの劣化判定装置において、前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性の設定は、空燃比補正係数の積分補正量を変更することで行われ、前記劣化判定値は、その積分補正量に基づいて可変設定されることを要旨とする。
【００１５】
酸素センサの出力結果に対する空燃比補正係数の応答性は、その積分補正量を変更することで変化させることができる。よって、そうした積分補正量に基づいて劣化判定値を設定することで、空燃比補正係数の応答性の変化に起因した酸素センサ出力の反転周期の変化に対応した適切な劣化判定値を設定することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の酸素センサの劣化判定装置において、前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性の設定は、空燃比補正係数のスキップ補正量を変更することで行われ、前記劣化判定値は、そのスキップ補正量に基づいて可変設定されることを要旨とする。
【００１７】
酸素センサの出力結果に対する空燃比補正係数の応答性は、そのスキップ補正量の変更によっても、変化させることができる。よって、そうしたスキップ補正量に基づいて劣化判定値を設定することで、空燃比補正係数の応答性の変化に起因した酸素センサ出力の反転周期の変化に対応した適切な劣化判定値を設定することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の酸素センサの劣化判定装置において、前記劣化判定値は、前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性が低いときほど、前記酸素センサの劣化有りと判定するときの前記反転周期が大きくなるように可変設定されることを要旨とする。
【００１９】
空燃比補正係数の応答性を低下させれば、酸素センサ出力の反転周期は長くなる。そのため、その応答性が低いときほど、酸素センサの劣化有りと判定するときの反転周期が大きくなるように劣化判定値を設定すれば、適切に劣化判定を行うことができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うとともに、前記酸素センサの出力により空燃比が目標空燃比よりもリッチであることが検出されたときと、リーンであることが検出されたときとで、前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性を異ならせることで、前記空燃比補正係数のフィードバック中心を調整するエンジンに適用されて、前記酸素センサの出力の反転周期に基づいて該酸素センサの劣化の有無を判定する装置であって、前記空燃比補正係数のフィードバック中心の調整度合いに応じて、前記劣化の有無の判定に係る劣化判定値を可変設定することを要旨とする。
【００２１】
上記のように酸素センサの出力により空燃比が目標空燃比よりもリッチであることが検出されたときと、リーンであることが検出されたときとで、酸素センサの出力結果に対する空燃比補正係数の応答性を異ならせることで、空燃比補正係数のフィードバック中心を調整することができる。こうしたフィードバック中心の調整を行えば、酸素センサによって空燃比が目標空燃比よりもリッチであることを示す検出結果が出力されている期間（リッチ期間）と、リーンであることを示す検出結果が出力されている期間（リーン期間）との比率が変化する。そしてそれに合わせて、酸素センサの出力の反転周期も変化するようになる。
【００２２】
上記構成では、そうしたフィードバック中心の調整度合いに応じて劣化判定値が可変設定されるため、その調整に起因した酸素センサ出力の反転周期の変化に対応して劣化判定値を適宜調整することが可能となる。したがって、酸素センサの劣化判定をより適切に行うことができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の酸素センサの劣化判定装置において、前記劣化判定値は、前記フィードバック中心の調整度合いが大きいときほど、前記酸素センサの劣化有りと判定するときの前記反転周期が大きくなるように可変設定されることを要旨とする。
【００２４】
フィードバック中心を大きく調整すれば、その分、酸素センサ出力のリッチ期間とリーン期間との差が大きくなり、その反転周期の変化も大きくなる。そのため、フィードバック中心の調整度合いが大きいときほど、酸素センサの劣化有りと判定するときの反転周期が大きくなるように劣化判定値を設定すれば、適切に劣化判定を行うことができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うエンジンに適用され、前記空燃比フィードバック制御の目標空燃比に相当する値を跨いで前記空燃比補正係数が変化した時点から、空燃比が前記目標空燃比よりもリッチにある状態とリーンにある状態とが切り替わったことが前記酸素センサの出力に基づき検出されるまでの時間を測定するとともに、その測定された時間に基づき前記酸素センサの劣化の有無を判定することを要旨とする。
【００２６】
空燃比フィードバック制御と併せ実施される制御として、空燃比補正係数の推移に基づいて空燃比学習値を学習する学習制御が行われることがある。こうした学習制御において、空燃比学習値の学習が適切になされていれば、空燃比フィードバック制御の目標空燃比に相当する空燃比補正係数の値を把握することができる。
【００２７】
このように目標空燃比に相当する空燃比補正係数の値が把握されている場合には、空燃比補正係数がその目標空燃比に相当する値を跨いで変化した時点に、実際の空燃比がリーン／リッチ反転したと推定することができる。そして、その時点から酸素センサの出力がリーン／リッチ反転するまでの時間が、酸素センサの応答遅れ時間であると見積もることができる。
【００２８】
一方、空燃比補正係数のフィードバック中心が目標空燃比に相当する値から偏倚された状態となっていると、酸素センサ出力のリッチ期間とリーン期間との比率に偏りが生じ、その反転周期が変化する。その点、上記構成によれば、そうしたフィードバック中心の偏倚が反転周期に与える影響分を除いた酸素センサの応答遅れ時間に基づき劣化判定が行われるため、酸素センサの劣化判定をより適切に行うことができる。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の酸素センサの劣化判定装置において、前記劣化の有無の判定は、空燃比のリッチからリーンへの切り替わりに係る前記時間と、リーンからリッチへの切り替わりに係る前記時間との和に基づき行われることを要旨とする。
【００３０】
上記構成では、次の時間（Ａ）、（Ｂ）の和に基づいて劣化判定が行われる。
（Ａ）目標空燃比に相当する値を跨いで空燃比補正係数がリッチからリーンに変化した時点から、酸素センサの出力により、空燃比がその目標空燃比よりもリッチにある状態からリーンにある状態へと切り替わったことが検出されるまでの時間。
【００３１】
（Ｂ）目標空燃比に相当する値を跨いで空燃比補正係数がリーンからリッチに変化した時点から、酸素センサの出力により、空燃比がその目標空燃比よりもリーンにある状態からリッチにある状態へと切り替わったことが検出されるまでの時間。
【００３２】
そのため、酸素センサのリーンからリッチへの反転時の応答遅れ時間、及びリッチからリーンへの反転時の応答遅れ時間を双方同時に評価して判定を行うことができ、更に適切に劣化判定を行うことができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置を具体化した第１の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００３４】
図１は、本実施形態にかかる酸素センサの劣化判定装置並びに同装置が適用される車両用エンジン等の概略構成を示している。同図１に示されるように、エンジン１０には吸気通路２０が接続されている。この吸気通路２０には、スロットルモータ２２によって開閉駆動されるスロットルバルブ２４が設けられている。そして、吸気通路２０を通じてエンジン１０に供給される吸入空気は、このスロットルバルブ２４の開度に基づいて調量される。また、吸気通路２０のエンジン１０近傍には、燃料を噴射するインジェクタ２６が設けられている。
【００３５】
一方、エンジン１０に接続される排気通路３０には、三元触媒３２が配設されている。この三元触媒３２によって、排気に含まれるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）がそれぞれ浄化される。
【００３６】
さらに、エンジン１０には、その運転状態を検出するための各種センサが設けられている。例えば、エンジン１０のクランクシャフト近傍にはエンジン回転速度信号ＮＥを検出する回転速度センサ４１が設けられている。また、スロットルバルブ２４の近傍には、スロットルバルブ開度ＴＡを検出してこれを目標開度にフィードバック制御するためのスロットルセンサ４２が設けられている。さらに、このスロットルバルブ２４の上流には、吸気通路２０を通過する吸入空気量ＱＡを検出するエアフロメータ４３が取付けられている。また、排気通路３０において、三元触媒３２の上流側および下流側には、それぞれの酸素濃度信号ＯＤＵ、ＯＤＤを検出する上流側の酸素センサ４４、下流側の酸素センサ４５が設けられている。これら各センサ４１〜４５の検出信号は、エンジンの各種制御を実行する電子制御装置５０に入力される。
【００３７】
この電子制御装置５０は、演算ユニット（ＣＰＵ）をはじめ、各種制御プログラムや演算用マップ、制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリを備えている。電子制御装置５０は、各種センサ４１〜４５等によって検出されるエンジン１０の運転状態等に基づいて、排気の酸素濃度に応じた空燃比フィードバック制御や、アイドル運転時における回転速度制御等を実行する。
【００３８】
また、本実施形態におけるエンジン１０では、電子制御装置５０は下式（１）に基づいて上記インジェクタ２６による燃料噴射時間τｆｉｎを算出する。
τｆｉｎ＝τｂａｓｅ＋ＫＧ＋ＦＡＦ …（１）
上式（１）において、「τｂａｓｅ」は基本燃料噴射時間であり、具体的には吸入空気と燃料の混合比である空燃比が理論空燃比（ストイキ）となるように、エンジン回転速度と吸入空気量ＱＡとに基づいて決定される。
【００３９】
また、「ＫＧ」は燃料噴射時間の学習補正量であり、エンジン１０の運転状態に応じて空燃比がストイキ相当となるように設定される。すなわち、燃料噴射量（時間）を補正するための学習が完了した後は、空燃比フィードバック制御におけるフィードバック中心は基本的にはストイキ相当値に一致することとなる。なお、この燃料噴射量補正の学習は、エンジン負荷等により区分けされたエンジン運転領域毎に行われている。
【００４０】
また、「ＦＡＦ」は、上記酸素センサ４４、４５の出力に基づいて算出される空燃比補正係数であり、空燃比フィードバック制御中は酸素センサ４４、４５の出力に基づいて上記エンジン１０に供給される混合気の空燃比が目標空燃比に一致するように設定される。より詳しくは、この空燃比補正係数ＦＡＦは、下式（２）に基づいて繰り返し設定される。
ＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＲＳ＋ＫＩ …（２）
上式（２）の「ＲＳ」は、スキップ補正量である。スキップ補正量ＲＳは、上流側の酸素センサ４４の出力がリーンからリッチへの空燃比の反転を示したときには所定の負の値Ｒｄに設定され、リッチからリーンへの空燃比の反転を示したときには所定の正の値Ｒｉに設定される。これにより、上流側の酸素センサ４４の出力が反転したとき、空燃比補正係数ＦＡＦがスキップ状に増減される。
【００４１】
上記各値Ｒｄ，Ｒｉは、下流側の酸素センサ４５の酸素濃度信号ＯＤＤから把握される空燃比のリーン・リッチ傾向に応じて、全体的な空燃比をストイキとするように調整される。具体的には、下流側の酸素センサ４５の出力によって空燃比が全体的にストイキからリーン側に偏った傾向にあることが検出されたときには、値Ｒｉは値Ｒｄに対して相対的に増加され、リーンとなっている期間（リーン期間）に対して、空燃比がリッチとなっている期間（リッチ期間）が相対的に長くされる。また下流側の酸素センサ４５の出力によって空燃比が全体的にストイキからリッチ側に偏った傾向にあることが検出されたときには、値Ｒｄは値Ｒｉに対して相対的に増加され、リッチ期間に対してリーン期間が相対的に長くされる。すなわち、ここでは、増量補正時のスキップ補正量ＲＳの設定値（値Ｒｉ）と減量補正時の同設定値（Ｒｄ）とを非対称とすることで、全体的な空燃比の理論空燃比からのずれを補償するようにしている。
【００４２】
上式（２）の「ＫＩ」は、積分補正量である。積分補正量ＫＩは、上流側の酸素センサ４４が、空燃比がリッチであることを示す信号を出力している間は、所定の負の値Ｋｄに設定され、リーンであることを示す信号を出力している間は、所定の正の値Ｋｉに設定される。これにより、空燃比補正係数ＦＡＦは、空燃比がリッチであることが示されている期間は、所定時間毎に値Ｋｄずつ除減され、リーンであることが示されている期間は、所定時間毎に値Ｋｉずつ徐増される。よって、これら値Ｋｄ，Ｋｉの値が大きいほど、燃料噴射時間τｆｉｎの変化速度、すなわち燃料噴射量の変化速度が大きくなる。
【００４３】
なお、上記各値Ｋｄ，Ｋｉは、吸入空気量ＱＡ等に応じて可変設定されており、吸入空気量ＱＡに応じた酸素センサ４４の応答性の変化に対して、空燃比制御の適合を図るようにしている。すなわち、吸入空気量ＱＡが少ないときには、排気の流速が低下して、実際の空燃比の変化が酸素センサ４４の出力に反映されるまでの時間が長くなる。そのため、吸入空気量ＱＡが少ないときに、空燃比フィードバック中の燃料噴射量の変化速度があまり高く設定されていると、過補正による空燃比のぶれが大きくなる。そこで、ここでは、吸入空気量ＱＡが少ないときには、多いときに比して上記各値Ｋｄ，Ｋｉを小さい値に設定することで、空燃比のぶれを抑えるようにしている。
【００４４】
以下、本実施形態における酸素センサの劣化判定について、図２〜図５を併せ参照して説明する。
本実施形態では、上流側の酸素センサ４４の出力の反転周期を測定し、その測定された反転周期が所定の劣化判定値を上回るとき、同酸素センサ４４の劣化有りと判定して、その劣化判定を行っている。酸素センサ４４の出力の反転周期の測定は、図２に示す手順で行われる。
【００４５】
この一連の処理では、まず、酸素センサの出力が反転したか否かが判定される（ステップ１２００）。具体的には、上記酸素センサ４４の出力が、リッチ側からリーン側あるいはリーン側からリッチ側に反転したか否かが判定される。すなわち、酸素センサ４４の出力が反転した時点を、同酸素センサ４４の出力の反転周期を測定する際の起点とするため、その出力が反転したか否かの判定が行われる。
【００４６】
この判定処理を通じて、酸素センサの出力が反転した旨判定された場合には（ステップ１２００：ＹＥＳ）、酸素センサの出力の反転周期の測定が許可される（ステップ１２０２）。具体的には、上記判定結果を表すフラグＦＯＲの値が「１」に設定される。すなわち、上記酸素センサ４４の出力が反転したことから、フラグＦＯＲによって上記測定を開始する条件が整ったことが示される。
【００４７】
一方、この判定処理を通じて、酸素センサの出力が反転していない旨判定された場合（ステップ１２００：ＮＯ）には、上記測定の許可は行われない。具体的には、フラグＦＯＲの値が「０」に設定された状態で維持され、上記測定を開始する条件が整っていないことが示される。
【００４８】
続いて、酸素センサの出力の反転周期の測定が許可された状態か否かが判定される（ステップ１２０４）。具体的には、上記フラグＦＯＲの値が「１」に設定されているか否かが判定される。すなわち、酸素センサ４４の出力が反転して上記測定が許可された状態（ステップ１２０２）、あるいは既に同測定が行われている状態のいずれかであるか否かが判定される。
【００４９】
この判定処理を通じて、酸素センサの出力の反転周期の測定が許可された状態でない旨判定された場合には（ステップ１２０４：ＮＯ）、この一連の処理は一旦終了される。
【００５０】
一方、この判定処理を通じて、酸素センサの出力の反転周期の測定が許可された状態である旨判定された場合（ステップ１２０４：ＹＥＳ）には、酸素センサの出力が再び反転したか否かが判定される（ステップ１２０６）。具体的には、酸素センサ４４の出力が、リッチ側からリーン側あるいはリーン側からリッチ側に反転したか否かが判定される。すなわち、酸素センサ４４の出力が一度反転した（ステップ１２００）後に、同酸素センサ４４の出力が再び反転して、リッチ側あるいはリーン側の一周期が終了したか否かが判定される。
【００５１】
この判定処理を通じて、酸素センサの出力が再び反転していない旨判定された場合には（ステップ１２０６：ＮＯ）、酸素センサの出力の反転周期の計数が加算される（ステップ１２０８）。具体的には、上記電子制御装置５０に備えられたカウンタをカウントアップすることによって、同カウンタのカウント数に換算された上記酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１が加算される。すなわち、酸素センサ４４の出力が再び反転しておらず、リッチ側あるいはリーン側の一周期が未だ終了していないため、同反転周期ＴＣ１の測定が継続される。このようにして、酸素センサの出力の反転周期の計数が加算された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００５２】
一方、この判定処理を通じて、酸素センサの出力が再び反転した旨判定された場合（ステップ１２０６：ＹＥＳ）には、反転周期の計数が確定される（ステップ１２１０）。具体的には、上記カウンタのカウントアップが終了し、同カウンタのカウント数に換算された酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１が確定する。すなわち、酸素センサ４４の出力が再び反転して、リッチ側あるいはリーン側の一周期が終了したため、反転周期ＴＣ１の測定が終了する。
【００５３】
このようにして反転周期の計数が確定された後、反転周期の測定の許可が解除され、かつ反転周期の計数が初期化される（ステップ１２１２）。具体的には、上記フラグＦＯＲの値が「０」に設定されるとともに、上記カウンタのカウント数が「０」に戻される。このようにして反転周期の測定の許可が解除され、かつ反転周期の計数が初期化された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００５４】
一方、本実施形態では、上述のようにスキップ補正量ＲＳを、リーンからリッチへの空燃比の反転時と、リッチからリーンへの空燃比の反転時とでそれぞれ異なった値とすることで、全体的な空燃比の調整を行っている。このような調整がなされると、酸素センサ４４の応答性が低下していないにも拘わらず、酸素センサ４４の出力の反転周期が長くなり、劣化有りとの誤った判定結果がなされる虞がある。以下、その理由を、図３を参照して説明する。
【００５５】
まず、スキップ補正量ＲＳが増量補正時と減量補正時とで対称の場合、換言すれば空燃比フィードバック制御におけるフィードバック中心がストイキ相当値ＦＡＦＳと一致している場合（フィードバック中心の調整度合いＣＡが「０」の場合）について説明する。
【００５６】
同図３の左側のグラフに示されるように、上記酸素センサ４４によって検出される酸素濃度信号ＯＤＵがストイキ相当値ＶＳを跨いでリッチ側とリーン側とで変化（酸素センサの出力が反転）すると、空燃比補正係数ＦＡＦにスキップ補正量ＲＳが加算される（スキップタイミング）。このため、空燃比補正係数ＦＡＦの値は、ストイキ相当値ＦＡＦＳを跨いで増量補正状態および減量補正状態の一方から他方へと大きく変化する。その結果、酸素濃度信号ＯＤＵはリッチ側からリーン側へ、あるいはリーン側からリッチ側へと急激に変化するようになる。このとき、例えば時間Ｔ１１が、酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１に換算されて計測される。なお、スキップ補正量ＲＳが加算された後は、上記の積分補正量ＫＩにより、空燃比補正係数ＦＡＦは徐々に増される。
【００５７】
次に、スキップ補正量ＲＳが増量補正時と減量補正時とで非対称の場合、換言すれば空燃比フィードバック制御におけるフィードバック中心がストイキ相当値ＦＡＦＳからずれている場合（フィードバック中心の調整度合いが「０」でない場合）について説明する。なお、本実施形態において、フィードバック中心の調整度合いＣＡは、空燃比補正係数ＦＡＦの最大値と最小値の中央値をフィードバック中心（同図３に一点鎖線で示す）としたとき、このフィードバック中心とストイキ相当値ＦＡＦＳとの偏差によって表される。
【００５８】
同図３の右側のグラフに示されるように、酸素濃度信号ＯＤＵがストイキ相当値ＶＳを跨いでリッチ側とリーン側とで変化すると、空燃比補正係数ＦＡＦにスキップ補正量ＲＳが加算される。ところが、スキップ補正量ＲＳに基づくフィードバック中心の調整度合いＣＡが大きい場合には、酸素センサ４４の出力が反転して空燃比補正係数ＦＡＦにスキップ補正量ＲＳが加算されても、減量補正状態から増量補正状態へ入れ替わらなくなることがある（時間ｔ１１）。
【００５９】
その結果、燃料噴射量は減量補正状態が未だ継続することとなるため、酸素濃度信号ＯＤＵのリーン側からリッチ側への変化は生じていない。そして、積分補正量ＫＩによって空燃比補正係数ＦＡＦの値がストイキ相当値ＦＡＦＳとなり（時間ｔ１２）、さらに燃料噴射量が増量補正状態となるにつれて、酸素濃度信号ＯＤＵはリーン側からリッチ側へと徐々に変化することとなる（時間ｔ１３）。このとき、例えば時間Ｔ１２が、酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１に換算されて計測される。
【００６０】
このように、フィードバック中心の調整の度合いＣＡによって、酸素センサ４４の出力の反転周期が変動し、この傾向はその調整の度合いＣＡが大きいほど顕著になる。すなわち、フィードバック中心の調整の度合いＣＡが大きいほど、酸素センサ４４の出力の反転周期は長くなる傾向にある。このため、フィードバック中心の調整の度合いＣＡが大きいほど、同反転周期に基づく酸素センサ４４の劣化判定において誤判定される蓋然性が高くなる。
【００６１】
そこで、本実施形態においては、図４に示されるマップを参照して、フィードバック中心の調整度合いＣＡに基づき劣化判定値ＴＲ１を可変設定するようにしている。同図４に示されるように、この劣化判定値ＴＲ１は、フィードバック中心の調整度合いＣＡが大きいほど大きな値に設定される。これは、上述したように、フィードバック中心の調整の度合いＣＡが大きいほど、酸素センサ４４の出力の反転周期が長くなる傾向にあるためである。このため、フィードバック中心の調整の度合いＣＡが大きくなり、酸素センサの出力の反転周期が長くなったとしても、それに応じた適切な劣化判定値ＴＲ１が設定されるようになる。
【００６２】
図５に、以上説明した本実施形態の酸素センサ４４の劣化判定処理のフローチャートを示す。このフローチャートに示される一連の処理は、上記電子制御装置５０により所定の周期をもって繰り返し実行される。
【００６３】
同図５に示されるように、この一連の処理では、まず、燃料噴射量補正の学習が完了した状態であるか否かが判定される（ステップ１００）。すなわち、現在の運転領域において学習補正量ＫＧが算出されており、空燃比フィードバック制御における空燃比のフィードバック中心が、ストイキ相当値に一致している状態であるか否かが判定される。
【００６４】
この判定処理を通じて、燃料噴射量補正の学習が完了した状態である旨判定された場合には（ステップ１００：ＹＥＳ）、空燃比フィードバック制御を行っている状態であるか否かが判定される（ステップ１１０）。具体的には、上記空燃比補正係数ＦＡＦに基づいて、燃料噴射量（時間）が制御されている状態であるか否かが判定される。これは、上記酸素センサ４４の出力の反転周期に基づいて同酸素センサ４４の劣化判定を行う前提として、空燃比のフィードバック制御が行われている必要があるためである。
【００６５】
この判定処理を通じて、空燃比フィードバック制御を行っている状態である旨判定された場合には（ステップ１１０：ＹＥＳ）、上述した処理により酸素センサの出力の反転周期が測定される（ステップ１２０）。
【００６６】
一方、これらの判定処理を通じて、燃料噴射量補正の学習が完了した状態ではない旨判定された場合（ステップ１００：ＮＯ）又は空燃比フィードバック制御を行っている状態ではない旨判定された場合（ステップ１１０：ＮＯ）には、この一連の処理は一旦終了される。すなわち、酸素センサの劣化判定を行うための前提条件が整っていないものとして、同センサの劣化判定は行われない。
【００６７】
このようにして酸素センサの出力の反転周期が測定された後、フィードバック中心の調整度合いに基づき劣化判定値が設定される（ステップ１３０）。具体的には、上記空燃比補正係数ＦＡＦのスキップ補正量ＲＳの設定に基づく、空燃比のフィードバック中心の調整に基づいて劣化判定値が設定される。
【００６８】
このようにしてフィードバック中心の調整度合いに基づき劣化判定値が設定された後、劣化判定値よりも酸素センサの出力の反転周期が大きいか否かが判定される（ステップ１４０）。具体的には、上記劣化判定値ＴＲ１よりも上記反転周期ＴＣ１が大きいか否かが判定される（ＴＲ１＜ＴＣ１）。すなわち、上記酸素センサ４４が劣化してその応答性が低下することにより、劣化判定値ＴＲ１よりも上記反転周期ＴＣ１が大きくなっているか否かが判定される。
【００６９】
この判定処理を通じて、劣化判定値よりも酸素センサの出力の反転周期が大きい旨判定された場合には（ステップ１４０：ＹＥＳ）、酸素センサの劣化有りと判定される（ステップ１５０）。具体的には、上記判定結果を表すフラグＦＯＦの値が「１」に設定される。このようにして酸素センサの劣化有りと判定された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００７０】
一方、この判定処理を通じて、劣化判定値よりも酸素センサの出力の反転周期が大きくない旨判定された場合には（ステップ１４０：ＮＯ）、酸素センサの劣化無しと判定される（ステップ１６０）。具体的には、上記判定結果を表すフラグＦＯＦの値が「０」に設定される。このようにして酸素センサの劣化無しと判定された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
（１）酸素センサ４４の出力結果に対する空燃比補正係数ＦＡＦの応答性が変更されると、それに応じて劣化判定値ＴＲ１も変更されるようになる。これにより、上記空燃比補正係数ＦＡＦの応答性の変化に起因した酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１の変化に対応して劣化判定値ＴＲ１を適宜調整することが可能となる。したがって、酸素センサ４４の劣化判定をより適切に行うことができる。
【００７２】
（２）フィードバック中心の調整度合いＣＡに応じて劣化判定値ＴＲ１が可変設定されるため、その調整に起因した酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１の変化に対応して劣化判定値ＴＲ１を適宜調整することが可能となる。したがって、酸素センサ４４の劣化判定をより適切に行うことができる。
【００７３】
（３）フィードバック中心を大きく調整すれば、その分、酸素センサ４４の出力のリッチ期間とリーン期間との差が大きくなり、その反転周期ＴＣ１の変化も大きくなる。そのため、フィードバック中心の調整度合いＣＡが大きいときほど、酸素センサ４４の劣化有りと判定するときの反転周期が大きくなるように劣化判定値ＴＲ１を設定すれば、適切に劣化判定を行うことができる。
【００７４】
（第２の実施形態）
以下、本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置を具体化した第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。上述のように、吸入空気量ＱＡによる酸素センサ４４の応答性の変化に対応すべく、空燃比補正係数ＦＡＦの積分補正量ＫＩの値を吸入空気量ＱＡ等に応じて可変設定すれば、その積分補正量ＫＩの設定により酸素センサ４４の出力の反転周期にも自ずと変化が生じることとなる。
【００７５】
そうした、積分補正量ＫＩと上記酸素センサ４４の出力との関係について、図６を参照して説明する。なお、スキップ補正量ＲＳがリッチ側とリーン側とで対称の場合、換言すれば空燃比フィードバック制御におけるフィードバック中心がストイキ相当値ＦＡＦＳと一致している場合を例にして説明する。
【００７６】
同図６に示されるように、積分補正量ＫＩの絶対値が小さい場合（同図６の左側のグラフ）の酸素センサ４４の出力が反転するまでの時間Ｔ２１は、積分補正量ＫＩの絶対値が相対的に大きい場合（同図６の右側のグラフ）の同時間Ｔ２２よりも長くなる（Ｔ２１＞Ｔ２２）。すなわち、積分補正量ＫＩの絶対値が小さい場合は、燃料噴射量の変化速度が小さくなり、ひいては排気の酸素濃度の変化速度が小さくなる。逆に、積分補正量ＫＩの絶対値が大きい場合は、燃料噴射量の変化速度が大きくなり、ひいては排気の酸素濃度の変化速度が大きくなる。このため、積分補正量ＫＩの絶対値の大きさによって、酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１が変動することとなり、酸素センサ４４の劣化判定が適切に行われなくなるおそれがある。
【００７７】
そこで、本実施形態においては、図５のステップ１３０の処理にて、図７に示されるマップを参照して、積分補正量ＫＩの絶対値に基づき劣化判定値ＴＲ２を可変設定するようにしている。同図７に示されるように、この劣化判定値ＴＲ２は、積分補正量ＫＩの絶対値が大きいほど小さな値に設定される。これは、積分補正量ＫＩの絶対値が大きいほど、酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１が短くなる傾向にあるためである。このため、積分補正量ＫＩの絶対値が大きくなり、酸素センサ４４の出力の反転周期が短くなったとしても、それに応じた適切な劣化判定値ＴＲ２が設定されるようになる。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態において（１）に記載した効果を奏することができるのに加え、さらに、
（４）酸素センサ４４の出力結果に対する空燃比補正係数ＦＡＦの応答性は、その積分補正量ＫＩを変更することで変化させることができる。よって、そうした積分補正量ＫＩに基づいて劣化判定値ＴＲ２を設定することで、空燃比補正係数ＦＡＦの応答性の変化に起因した酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１の変化に対応した適切な劣化判定値ＴＲ２を設定することができる。
【００７９】
（第３の実施形態）
以下、本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置を具体化した第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。第１の実施形態では、酸素センサの出力が反転してから再び反転するまでの時間（反転周期）に基づいて判定するようにしていたが、本実施形態では、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化してから酸素センサの出力が反転するまでの時間（酸素センサの応答時間）に基づいて判定するようにしている。
【００８０】
本実施形態にかかる酸素センサの劣化判定装置による酸素センサの劣化判定について、図８〜１０を参照して詳細に説明する。
まず、酸素センサの応答時間の測定について、図８のフローチャート及び図９のグラフを併せ参照して詳細に説明する。
【００８１】
この一連の処理では、まず、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化したか否かが判定される（ステップ１２５０）。具体的には、上記空燃比補正係数ＦＡＦの値が、ストイキ相当値ＦＡＦＳを跨いで増量補正状態から減量補正状態、あるいは減量補正状態から増量補正状態に変化したか否かが判定される。
【００８２】
ここで、図９のグラフを参照して、さらに詳細に説明する。
まず、スキップ補正量ＲＳがリッチ側とリーン側とで対称の場合、換言すれば空燃比フィードバック制御におけるフィードバック中心がストイキ相当値ＦＡＦＳと一致している場合について説明する（同図９の左側のグラフ）。
【００８３】
この場合には、上述したように、空燃比補正係数ＦＡＦにスキップ補正量ＲＳが加算されると、空燃比補正係数ＦＡＦの値は、ストイキ相当値ＦＡＦＳを跨いで増量補正状態および減量補正状態の一方から他方へと大きく変化する。このとき、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化した旨判定される。
【００８４】
次に、スキップ補正量ＲＳがリッチ側とリーン側とで非対称の場合、換言すれば空燃比フィードバック制御におけるフィードバック中心がストイキ相当値ＦＡＦＳから偏倚している場合について説明する。
【００８５】
この場合には、上述したように、空燃比補正係数ＦＡＦにスキップ補正量ＲＳが加算されても、減量補正状態から増量補正状態へ入れ替わらなくなることがある（時間ｔ３１）。そして、積分補正量ＫＩによる微調整よって空燃比補正係数ＦＡＦの値がストイキ相当値ＦＡＦＳとなったとき（時間ｔ３２）、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化した旨判定される。すなわち、燃料噴射量の補正状態が実際に増量補正状態と減量補正状態とで反転した時点（時間ｔ３２）が、上記酸素センサ４４の応答時間を測定する際の起点とされる。
【００８６】
この判定処理を通じて、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化した旨判定された場合には（ステップ１２５０：ＹＥＳ）、酸素センサの応答時間の測定が許可される（ステップ１２５２）。具体的には、上記判定結果を表すフラグＦＦＲの値が「１」に設定される。すなわち、上記空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化したことから、フラグＦＦＲによって上記測定を開始する条件が整ったことが示される。
【００８７】
一方、この判定処理を通じて、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化していない旨判定された場合（ステップ１２５０：ＮＯ）には、上記測定の許可は行われない。具体的には、フラグＦＦＲの値が「０」に設定された状態で維持され、上記測定を開始する条件が整っていないことが示される。すなわち、図９において時間ｔ３１〜ｔ３２の間は、酸素センサ４４の出力が反転しても、空燃比補正係数ＦＡＦが減量補正状態から変化していないため、酸素センサ４４の応答時間の測定は許可されない。
【００８８】
続いて、酸素センサの応答時間の測定が許可された状態か否かが判定される（ステップ１２５４）。具体的には、上記フラグＦＦＲの値が「１」に設定されているか否かが判定される。すなわち、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化して上記測定が許可された状態（ステップ１２５２）、あるいは既に同測定が行われている状態のいずれかであるか否かが判定される。
【００８９】
この判定処理を通じて、酸素センサの応答時間の測定が許可された状態でない旨判定された場合には（ステップ１２５４：ＮＯ）、この一連の処理は一旦終了される。
【００９０】
一方、この判定処理を通じて、酸素センサの応答時間の測定が許可された状態である旨判定された場合（ステップ１２５４：ＹＥＳ）には、酸素センサの出力が反転したか否かが判定される（ステップ１２５６）。具体的には、酸素センサ４４の出力が、リッチ側からリーン側あるいはリーン側からリッチ側に反転したか否かが判定される。すなわち、図９に示されるように、空燃比補正係数がストイキ相当値を跨いで変化した後に（時間ｔ３２）、燃料噴射量の補正状態の変化、ひいては排気の酸素濃度の変化に応答して、酸素センサ４４出力が反転したか否かが判定される。
【００９１】
この判定処理を通じて、酸素センサの出力が再び反転していない旨判定された場合には（ステップ１２５６：ＮＯ）、酸素センサの応答時間の計数が加算される（ステップ１２５８）。具体的には、上記電子制御装置５０に備えられたカウンタをカウントアップすることによって、同カウンタのカウント数に換算された上記酸素センサ４４の応答時間ＴＣ２が測定される。すなわち、図９において時間ｔ３２〜ｔ３３の間は、酸素センサ４４の出力が反転していないため、応答時間ＴＣ２の測定が継続される。このようにして、酸素センサの応答時間の計数が加算された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００９２】
一方、この判定処理を通じて、酸素センサの出力が反転した旨判定された場合（ステップ１２５６：ＹＥＳ）には、応答時間の計数が確定される（ステップ１２６０）。具体的には、上記カウンタのカウントアップが終了し、同カウンタのカウント数に換算された酸素センサ４４の応答時間ＴＣ２が確定する。すなわち、図９において時間ｔ３３となり、酸素センサ４４の出力が反転したため、例えば時間Ｔ３３が、酸素センサ４４の応答時間ＴＣ２に換算されて測定が終了する。なお、同図９の左側のグラフに示す場合には、酸素センサ４４の応答時間はその出力の反転周期と等しくなり、例えば時間Ｔ３１が、酸素センサ４４の応答時間ＴＣ２に換算されて計測される。
【００９３】
このようにして応答時間の計数が確定された後、応答時間の測定の許可が解除され、かつ応答時間の計数が初期化される（ステップ１２６２）。具体的には、上記フラグＦＦＲの値が「０」に設定されるとともに、上記カウンタのカウント数が「０」に戻される。このようにして応答時間の測定の許可が解除され、かつ応答時間の計数が初期化された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００９４】
図１０は、この酸素センサの劣化判定装置による酸素センサの劣化判定の手順を示すフローチャートである。この図１０に示すフローチャートにおいて、先の図５に示すフローチャートと同じ符号を付したステップについては処理内容が同一であるため、その説明を省略する。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、上記電子制御装置５０により所定の周期をもって繰り返し実行される。
【００９５】
同図１０に示されるように、空燃比フィードバック制御を行っている状態である旨判定された場合には（ステップ１１０：ＹＥＳ）、上述した処理により酸素センサの応答時間が測定される（ステップ１２５）。
【００９６】
一方、燃料噴射量補正の学習が完了した状態ではない旨判定された場合（ステップ１００：ＮＯ）又は空燃比フィードバック制御を行っている状態ではない旨判定された場合（ステップ１１０：ＮＯ）には、この一連の処理は一旦終了される。
【００９７】
このようにして酸素センサの応答時間が測定された後、劣化判定値よりも酸素センサの応答時間が大きいか否かが判定される（ステップ１４５）。具体的には、所定の劣化判定値ＴＲ３よりも上記応答時間ＴＣ２が大きいか否かが判定される（ＴＲ３＜ＴＣ２）。ここで、劣化判定値ＴＲ３は、酸素センサ４４が新品の場合の応答時間を基準として、例えばその１．５〜２．０倍の値に設定される。すなわち、劣化判定値ＴＲ３は、酸素センサ４４の応答時間がこれよりも長くなっていることをもって、同酸素センサ４４が劣化していることを判定することのできる値に設定される。
【００９８】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
（５）フィードバック中心の偏倚が反転周期ＴＣ１に与える影響分を除いた酸素センサ４４の応答遅れ時間に基づき劣化判定が行われるため、酸素センサ４４の劣化判定をより適切に行うことができる。
【００９９】
なお、本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置は上記の各実施形態に限定されるものではなく、それら各実施形態を適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
【０１００】
・第１の実施形態では、空燃比制御のフィードバック中心の調整度合いとして、空燃比補正係数ＦＡＦの中央値とストイキ相当値ＦＡＦＳとの偏差を用いるようにしたが、これに代えて、例えば増加補正時のスキップ補正量ＲＳと減量補正時のスキップ補正量ＲＳとの比を用いるようにしてもよい。すなわち、空燃比制御のフィードバック中心の調整度合いは、ストイキ相当値ＦＡＦＳからのフィードバック中心の偏倚を表すものであれば、その他のパラメータを用いることもできる。このように、酸素センサ４４の出力結果に対する空燃比補正係数ＦＡＦの応答性は、そのスキップ補正量ＲＳの変更によっても、変化させることができる。よって、そうしたスキップ補正量ＲＳに基づいて劣化判定値を設定することで、空燃比補正係数ＦＡＦの応答性の変化に起因した酸素センサ４４の出力の反転周期ＴＣ１の変化に対応した適切な劣化判定値を設定することができる。
【０１０１】
・上記第１〜第３の各実施形態では、酸素センサ４４の出力の反転周期あるいは応答時間として、酸素センサ４４の出力のリッチ側あるいはリーン側のいずれか一方のみを測定するようにしたが、リッチ側およびリーン側の双方の和を測定するようにしてもよい。また、リッチ側およびリーン側を含め、同反転周期あるいは応答時間を複数測定するようにしてもよい。このような方法によれば、酸素センサ４４のリーンからリッチへの反転時の応答遅れ時間、及びリッチからリーンへの反転時の応答遅れ時間を双方同時に評価して判定を行うことができ、更に適切に劣化判定を行うことができる。
【０１０２】
・第１〜第３の各実施形態では、劣化判定値ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３をそのまま判定に使用するようにしたが、これらを吸入空気量に応じて補正するようにしてもよい。すなわち、酸素センサ４４の出力の反転周期あるいは応答時間は、吸入空気量によって変化するため、吸入空気量に応じてこれら劣化判定値ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３を補正することにより、劣化判定の精度を向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置の第１の実施形態についてその概略を示すブロック図。
【図２】同実施形態にかかる酸素センサの出力の反転周期の測定についてその処理手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態の酸素センサの出力および空燃比補正係数の変化を示すタイミングチャート。
【図４】同実施形態のフィードバック中心の調整度合いと酸素センサの劣化判定値との関係を示すマップ。
【図５】同実施形態の酸素センサの劣化判定についてその処理手順を示すフローチャート。
【図６】本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置の第２の実施形態について酸素センサの出力および空燃比補正係数の変化を示すタイミングチャート。
【図７】同実施形態の積分補正量の絶対値と酸素センサの劣化判定値との関係を示すマップ。
【図８】本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置の第３の実施形態において酸素センサの応答時間の測定についてその処理手順を示すフローチャート。
【図９】同実施形態の酸素センサの出力および空燃比補正係数の変化を示すタイミングチャート。
【図１０】同実施形態において酸素センサの劣化判定についてその処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０…エンジン、２０…吸気通路、２２…スロットルモータ、２４…スロットルバルブ、２６…インジェクタ、３０…排気通路、３２…三元触媒、４１…回転速度センサ、４２…スロットルセンサ、４３…エアフロメータ、４４…酸素センサ、４５…酸素センサ、５０…電子制御装置。
Claims (8)
- 酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うとともに、前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性を可変設定するエンジンに適用されて、前記酸素センサの出力の反転周期に基づいて該酸素センサの劣化の有無を判定する装置であって、
前記酸素センサの出力結果に対する空燃比補正係数の応答性の設定に応じて、前記劣化の有無の判定に係る劣化判定値を可変設定する
ことを特徴とする酸素センサの劣化判定装置。 - 前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性の設定は、空燃比補正係数の積分補正量を変更することで行われ、前記劣化判定値は、その積分補正量に基づいて可変設定される請求項１に記載の酸素センサの劣化判定装置。
- 前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性の設定は、空燃比補正係数のスキップ補正量を変更することで行われ、前記劣化判定値は、そのスキップ補正量に基づいて可変設定される請求項１又は２に記載の酸素センサの劣化判定装置。
- 前記劣化判定値は、前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性が低いときほど、前記酸素センサの劣化有りと判定するときの前記反転周期が大きくなるように可変設定される請求項１〜３のいずれかに記載の酸素センサの劣化判定装置。
- 酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うとともに、前記酸素センサの出力により空燃比が目標空燃比よりもリッチであることが検出されたときと、リーンであることが検出されたときとで、前記酸素センサの出力結果に対する前記空燃比補正係数の応答性を異ならせることで、前記空燃比補正係数のフィードバック中心を調整するエンジンに適用されて、前記酸素センサの出力の反転周期に基づいて該酸素センサの劣化の有無を判定する装置であって、
前記空燃比補正係数のフィードバック中心の調整度合いに応じて、前記劣化の有無の判定に係る劣化判定値を可変設定する
ことを特徴とする酸素センサの劣化判定装置。 - 前記劣化判定値は、前記フィードバック中心の調整度合いが大きいときほど、前記酸素センサの劣化有りと判定するときの前記反転周期が大きくなるように可変設定される請求項５に記載の酸素センサの劣化判定装置。
- 酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うエンジンに適用され、
前記空燃比フィードバック制御の目標空燃比に相当する値を跨いで前記空燃比補正係数が変化した時点から、空燃比が前記目標空燃比よりもリッチにある状態とリーンにある状態とが切り替わったことが前記酸素センサの出力に基づき検出されるまでの時間を測定するとともに、
その測定された時間に基づき前記酸素センサの劣化の有無を判定する
ことを特徴とする酸素センサの劣化判定装置。 - 前記劣化の有無の判定は、空燃比のリッチからリーンへの切り替わりに係る前記時間と、リーンからリッチへの切り替わりに係る前記時間との和に基づき行われる請求項７に記載の酸素センサの劣化判定装置。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011074777A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の制御装置 |
| JP2016023614A (ja) * | 2014-07-23 | 2016-02-08 | トヨタ自動車株式会社 | 空燃比センサの異常検出方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9925227D0 (en) * | 1999-10-25 | 1999-12-22 | Internet Limited | Data storage retrieval and access system |
| US20060196487A1 (en) * | 2005-03-01 | 2006-09-07 | Belton David N | Fuel control compensation for exhaust sensor response time degradation |
| JP4647393B2 (ja) * | 2005-05-23 | 2011-03-09 | 富士重工業株式会社 | 空燃比センサの異常診断装置 |
| US20070083307A1 (en) * | 2005-10-06 | 2007-04-12 | Spx Corporation | Method and apparatus for monitoring an oxygen sensor |
| DE102006005503A1 (de) * | 2006-02-07 | 2007-08-09 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Computerprogramm-Produkt, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine |
| DE102006007698B4 (de) * | 2006-02-20 | 2019-03-21 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Computerprogramm-Produkt, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine |
| DE102009054935B4 (de) | 2009-12-18 | 2022-03-10 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors |
| US9518529B2 (en) * | 2013-10-11 | 2016-12-13 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for an intake oxygen sensor |
| JP2017002843A (ja) * | 2015-06-11 | 2017-01-05 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| CN112282954B (zh) * | 2020-11-02 | 2022-10-28 | 潍柴动力股份有限公司 | 氮氧传感器作弊故障检测方法及设备 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2936809B2 (ja) | 1990-07-24 | 1999-08-23 | 株式会社デンソー | 酸素センサーの劣化検出装置 |
| JPH0650200A (ja) | 1992-07-31 | 1994-02-22 | Honda Motor Co Ltd | 内燃エンジンの酸素センサ劣化検出装置 |
| JP2978960B2 (ja) * | 1992-07-31 | 1999-11-15 | 本田技研工業株式会社 | 内燃エンジンの酸素センサ劣化検出装置 |
| JPH08101161A (ja) | 1994-09-30 | 1996-04-16 | Suzuki Motor Corp | 内燃機関の空燃比センサ劣化判定装置 |
| JPH11166438A (ja) | 1997-12-03 | 1999-06-22 | Honda Motor Co Ltd | 内燃エンジンの空燃比センサ劣化検出装置 |
-
2003
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