(57)【要約】【課題】空燃比センサの故障形態を切り分けて判定できる故障判定装置を提供する。【解決手段】故障判定装置１は、算出部３と、判定部４と、を備える。算出部３は、空燃比センサ２の出力値Ｖの単位時間あたりの変化量Ｄを算出する。判定部４は、変化量Ｄの最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎを取得し、最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎに基づいて、出力値Ｖが反転する際に実際の空燃比の値よりも遅れる第１故障、および出力値Ｖの傾きが実際の空燃比の値よりも緩やかとなる第２故障のいずれか一方の故障と判定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空燃比センサの出力値の単位時間あたりの変化量を算出する算出部と、
前記変化量の最大値と最小値とを取得し、前記最大値と前記最小値に基づいて、前記出力値が反転する際に実際の空燃比の値よりも遅れる第１故障および前記出力値の傾きが実際の空燃比の値よりも緩やかとなる第２故障のいずれか一方の故障と判定する判定部と、
を備える故障判定装置。
【請求項２】
前記判定部は、
前記最大値と、前記最小値と、を比較し、
前記最大値と前記最小値との差の絶対値が小さければ前記第１故障と判定し、
前記最大値と前記最小値との差の絶対値が大きければ前記第２故障と判定する、
請求項１に記載の故障判定装置。
【請求項３】
前記算出部は、
前記最大値を前記最小値で除算した値と、前記最小値を前記最大値で除算した値と、の差分の絶対値を算出し、
前記判定部は、
前記差分の絶対値が所定値よりも大きい場合は、前記第２故障と判定し、
前記差分の絶対値が前記所定値以下の場合は、前記第１故障と判定する、
請求項１または２に記載の故障判定装置。
【請求項４】
前記算出部は、
前記出力値が反転する際に実際の空燃比よりも遅れる時間である第１時間を計測するとともに前記第１時間を積算し
前記判定部は、
前記第１時間が所定時間より大きい場合に、前記第１故障と判定する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の故障判定装置。
【請求項５】
前記算出部は、
前記変化量が０よりも大きい値にある第２時間を計測し、
前記変化量が０よりも小さい値にある第３時間を計測し、
前記第２時間と、前記第３時間の比率を算出し、前記比率が所定より大きい場合に、前記第３時間を積算し、
前記判定部は、
前記第３時間の積算値が、前記所定時間よりも大きい場合に、前記第２故障と判定する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の故障判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、故障判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気の空燃比を検出する空燃比センサの出力値が、リッチ側からリーン側へ移動する場合と、リーン側からリッチ側へ移動する場合と、で非対称的な出力となる故障を判定する故障判定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の故障判定装置で、空燃比センサの出力における前回値から今回値までの変化量である出力偏差を算出し、出力偏差の積算値を算出する。これによって、空燃比センサの出力がリーン側からリッチ側へ反転し移動する際の応答遅れ（以下リッチ方向反転遅れ故障という）、および、リッチ側からリーン側へ反転し移動する際の応答遅れ（以下リーン方向反転遅れ故障という）を検出し、空燃比センサの故障の有無を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１０１６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の故障判定装置では、空燃比センサの故障形態のうち反転遅れ故障についてのみ検出している。空燃比センサの故障形態には反転遅れ故障のほかに、リッチ方向変調故障およびリーン方向変調故障がある。リッチ方向変調故障は、空燃比センサの出力がリッチ側に移動する際に、実際の空燃比よりも緩やかに変化する故障である。リーン方向変調故障は、空燃比センサの出力がリーン側に移動する際に、実際の空燃比よりも緩やかに変化する故障である。特許文献１の故障判定装置では、このような反転遅れ故障と変調故障とを切り分けて判定することができない。
【０００５】
また、特許文献１の故障判定装置では、出力偏差の積算値が所定範囲内なるか否かによって、反転遅れ故障だけを検出している。このような故障判定装置では、実際には変調故障であるにもかかわらず、反転遅れ故障として検出してしまうおそれがある。
【０００６】
本発明の課題は、空燃比センサの故障形態を切り分けて判定できる故障判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る故障判定装置は、算出部と、判定部と、を備える。算出部は、空燃比センサの出力値の単位時間あたりの変化量を算出する。判定部は、変化量の最大値と最小値とを取得し、最大値と最小値に基づいて、出力値が反転する際に実際の空燃比の値よりも遅れる第１故障および出力値の傾きが実際の空燃比の値よりも緩やかとなる第２故障のいずれか一方の故障と判定する。
【０００８】
出力値が実際の空燃比の値に対して出力値が反転する際に実際の空燃比の値よりも遅れる第１故障（例えば、反転遅れ故障）では、空燃比センサの出力値の最大値と最小値の絶対値がほぼ同一となる。一方、出力値の傾きが実際の空燃比の値よりも緩やかとなる第２故障（例えば、変調故障）では、空燃比センサの出力値の最大値と最小値の絶対値が大きく異なる。この故障判定装置では、空燃比センサの出力値の単位時間あたり変化量の最大値と最小値を用いて、空燃比センサの故障を判定するので、第１故障および第２故障のいずれかの故障であるかを切り分けて判定できる。
【０００９】
判定部は、最大値と、最小値と、を比較し、最大値と最小値との差の絶対値が小さければ第１故障と判定し、最大値と最小値との差の絶対値が大きければ第２故障と判定してもよい。
【００１０】
この構成によれば、最大値と最小値との差の絶対値を比較することができる。これによって、第１故障と第２故障とを精度よく切り分けできる。
【００１１】
算出部は、最大値を最小値で除算した値と、最小値を最大値で除算した値と、の差分の絶対値を算出してもよい。判定部は、差分の絶対値が所定値よりも大きい場合は、第２故障と判定し、差分の絶対値が所定値以下の場合は、第１故障と判定してもよい。
【００１２】
この構成によれば、第１故障の場合は、空燃比センサの出力値の最大値と最小値の絶対値がほぼ同一となるので、変化量の最大値を最小値で除算した値と、最小値を最大値で除算した値と、がほぼ同じ値になる。一方、第２故障では、空燃比センサの出力値の最大値と最小値の絶対値が大きく異なるので、変化量の最大値を最小値で除算した値と、最小値を最大値で除算した値と、が大きく異なる。この値が所定値より小さいか否かによって精度よく第１故障と、第２故障を判定できる。
【００１３】
算出部は、出力値が反転する際に実際の空燃比よりも遅れる時間である第１時間を計測するとともに第１時間を積算してもよい。判定部は、第１時間が所定時間より大きい場合に、第１故障と判定してもよい。
【００１４】
この構成によれば、判定部は、算出部で積算された第１時間が所定時間を超えるまでは、故障と判定しない。これによって、第１故障の誤判定を防止しやすい。
【００１５】
算出部は、変化量が０よりも大きい値にある第２時間を計測してもよい。算出部は、変化量が０よりも小さい値にある第３時間を計測してもよい。算出部は、第２時間と、第３時間の比率を算出し、比率が所定より大きい場合に、第３時間を積算してもよい。判定部は、第３時間の積算値が、所定時間よりも大きい場合に、第２故障と判定してもよい。
【００１６】
空燃比センサの出力値の傾きが実際の空燃比の値よりも緩やかとなる第２故障では、第２時間および第３時間のいずれか一方が短く、他方が長くなる。この構成によれば、第２時間と第３時間の比率を算出するので、第２故障である可能性を検出しやすい。さらに、判定部は、算出部で積算された第２時間および第３時間が所定時間を超えるまでは第２故障と判定しない。これによって、第２故障の誤判定を防止しやすい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る故障判定装置は、空燃比センサの故障形態を切り分けて判定できる故障判定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の故障判定装置のシステム図。
【図２】第１故障と、第２故障の故障形態を示す図。
【図３】本発明の故障判定装置の算出部が算出する変化量と第１故障との関係を示す図。
【図４】本発明の故障判定装置の算出部が算出する変化量と第２故障との関係を示す図。
【図５】本発明の算出部におけるリッチ方向変調故障およびリーン方向反転故障を判定する場合のフローチャート。
【図６】本発明の判定部におけるリッチ方向変調故障およびリーン方向反転故障を判定する場合のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１に示すように、故障判定装置１は、空燃比センサ２と、算出部３と、判定部４と、を備える。本実施形態では、故障判定装置１は、車両に搭載される内燃機関５の排気中の空燃比を検出する空燃比センサ２の故障判定を行う装置である。内燃機関５は、吸気通路５ａ、スロットルバルブ５ｂ、燃料噴射弁５ｅ、吸気バルブ５ｆ、排気通路５ｇ、および排気バルブ５ｈ、を有する。スロットルバルブ５ｂは、吸気通路５ａの吸気流量を調整する。燃料噴射弁５ｅは、シリンダ５ｃおよびピストン５ｄで形成される燃焼室に燃料を供給する。吸気バルブ５ｆは、吸気通路５ａと燃焼室を開閉する。排気バルブ５ｈは、排気通路５ｇと燃焼室を開閉する。排気通路５ｇには、排気浄化触媒６が設けられ、内燃機関５で排出された排気を浄化する。
【００２１】
スロットルバルブ５ｂおよび燃料噴射弁５ｅは、エンジン制御装置７と電気的に接続される。スロットルバルブ５ｂおよび燃料噴射弁５ｅは、燃焼室に吸入される空気量と、噴射量および噴射タイミングが制御される。より具体的には、エンジン制御装置７は、燃焼室内が燃焼に適した所定空燃比となるように、スロットルバルブ５ｂの開度、燃料噴射弁５ｅの噴射量、および燃料噴射弁５ｅの噴射タイミングを調整する。このとき、エンジン制御装置７は、制御上の目標となる空燃比（目標空燃比）を、所定空燃比を中心としてリッチ側およびリーン側に微小変動させる。これによって、排気浄化触媒６の浄化効率を高く維持できる。
【００２２】
エンジン制御装置７は、実際には、演算装置と、メモリと、入出力バッファ等とを含むマイクロコンピュータによって構成される。エンジン制御装置７は、各センサおよび各種装置からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、内燃機関５が、所望の運転状態となるように各種装置を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。
【００２３】
空燃比センサ２は、所定の検出周期で排気中の空燃比を検出する酸素濃度センサである。空燃比センサ２は、排気中の酸素の濃度に応じて起電力が変化する。すなわち、吸気に対して燃料の比率が多い場合（空燃比がリッチ）、吸気中の酸素がより多く消費されるため、排気中の酸素の濃度が低下し、空燃比センサ２の出力値（出力電圧）Ｖが上昇する。吸気に対して燃料の比率が少ない場合（空燃比がリーン）、吸気中の酸素の消費が少ないため、排気中の酸素の濃度が上昇し、空燃比センサ２の出力値（出力電圧）Ｖが下降する。本実施形態では、リニア空燃比センサであり、内燃機関５の運転領域に全域において、排気中の空燃比の変動と同調して出力値が変化する。
【００２４】
図２は、空燃比センサ２の故障形態を示すために、故障検出期間の一部期間における実際の空燃比と出力値Ｖの波形を示す図である。図２に示すように、このように構成された空燃比センサ２は、空燃比センサ２を構成する検出素子の劣化によって、種々の故障形態がある。図２（ａ）および図２（ｃ）に示すように、空燃比センサ２が反転遅れ故障（第１故障）状態となると、空燃比がリーン側からリッチ側、または、リッチ側からリーン側へ反転する際に、空燃比センサの出力値Ｖ（実線）が実際の空燃比（破線）よりも遅れて出力される。このうち、図２（ａ）は、出力値Ｖがリーン側からリッチ側へ反転する際の遅れを示すリッチ方向反転遅れ故障の状態を示す。図２（ｃ）は、出力値Ｖがリッチ側からリーン側へ反転する際の遅れを示すリーン方向反転遅れ故障の状態を示す。
【００２５】
図２（ｂ）および図２（ｄ）に示すように、空燃比センサ２が変調故障（第２故障）状態となると、リーン側からリッチ側、または、リッチ側からリーン側へ空燃比が移動する際に、空燃比センサ２の出力値Ｖ（実線）の傾きが実際の空燃比（破線）よりも緩やかとなって出力される。このうち、図２（ｂ）は、出力値Ｖがリーン側からリッチ側へ移動する際に傾きが緩やかとなるリッチ方向変調故障の状態を示す。図２（ｄ）は、出力値Ｖがリッチ側からリーン側へ移動する際に傾きが緩やかとなるリッチ方向変調故障の状態を示す。
【００２６】
算出部３は、空燃比センサ２の出力値Ｖから出力偏差Ｄを算出する。また、算出部３は、後述する出力偏差Ｄの最大値Ｄｍａｘおよび最小値Ｄｍｉｎを取得し、後述する演算を行った後、判定部にこれら演算結果を送る。さらに、算出部３は、後述する第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２、および、第３時間Ｔ３を計測するとともに、これら値を積算する。本実施形態では、算出部３は、これら演算を行うために、エンジン制御装置７に記憶されたソフトウェアによって実現される機能構成である。算出部３は、空燃比センサ２の故障検出を行う期間中、これら演算を繰り返し続ける。
【００２７】
図３の上段は、リーン方向反転遅れ現象が発生している際の出力値Ｖの波形を示し、下段は、出力偏差Ｄの波形を示す。ここで出力偏差Ｄは、出力値Ｖが移動した値を時間で微分した値である。すなわち、出力偏差Ｄとは、出力値Ｖの単位時間あたりの変化量である。図３の下段に示すように、出力偏差Ｄは、出力値Ｖがリッチ側からリーン側へ移動する間の値が正の値となり、リーン側からリッチ側へ移動する間の値が負の値となる。図３の時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間に示すように、空燃比センサ２にリーン方向反転遅れ現象が発生している場合に、出力値Ｖの値は変化せず、単位時間あたりの変化量も０近傍に張り付く。すなわち、出力偏差Ｄの値はゼロ付近に所定期間滞留する。
【００２８】
算出部３は、この所定期間の遅れを含む第１時間Ｔ１を計測するとともに一定時間（例えば１０秒程度）の間、積算する。そして、この一定時間中に積算した第１時間Ｔ１が、空燃比センサ２が正常であるときの波形よりも長い時間の場合は、反転遅れ現象があると判断し、反応遅れ現象を検出する。算出部３は、反転遅れ現象があることを検出した場合に、第１時間を積算する。より具体的には、算出部３は、出力偏差Ｄが負の領域に設けた第２閾値を正の値から負の値に向け通過し、次に正の領域に設けた第１閾値を跨ぐまでの時間を反転遅れ時間を第１時間Ｔ１として積算する。このように、算出部３は、出力偏差Ｄが０近傍の第１閾値と第２閾値の範囲内に滞留する時間を含んで計測することで、出力偏差Ｄが０から僅かに外れた値で滞留する場合であっても反転遅れ現象として検出できるようにしている。
【００２９】
図４の上段は、リッチ方向変調現象が発生した際の出力値Ｖの波形を示し、下段は、出力偏差Ｄの波形を示す。図４の下段に示すように、空燃比センサ２の出力値Ｖが正常である時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間では、単位時間あたりの変化量が大きくなるので、出力偏差Ｄは、正の値に向けて振幅して大きくする。しかし、変調現象が発生している時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間では、出力値Ｖが変調し傾きが緩やかになるので、単位時間あたりの変化量が小さくなるとともに、波長も長くなる。これによって、出力偏差Ｄの振幅は小さくなり、波長は長くなる。
【００３０】
算出部３は、出力値Ｖが正常な期間と、変調している期間の波長の差を利用して、出力値Ｖの変調現象を検出する。より具体的には、出力偏差Ｄが０よりも大きい値にある時間である第２時間Ｔ２を計測する。また、算出部３は、出力偏差Ｄが０よりも小さい値にある時間である第３時間Ｔ３を計測する。算出部３は、一定時間の間、第２時間Ｔ２および第３時間Ｔ３をそれぞれ積算する。算出部３は、第２時間Ｔ２および第３時間Ｔ３をそれぞれ積算した後に、一定時間中に積算した第２時間と、一定時間中に積算した第３時間の比を算出する。これによって、算出部３は、比が所定より大きければ出力値Ｖの変調現象として検出するとともに、変調現象が発生している第３時間Ｔ３を積算する。
【００３１】
また、図３の下段に示すように、空燃比センサ２に反転遅れ故障が発生している場合は、出力偏差Ｄの最大値Ｄｍａｘの絶対値は、出力偏差Ｄの最小値Ｄｍｉｎとほぼ同じ値となる。すなわち、反転遅れ故障では、出力値Ｖの波形と、実際の空燃比の波形との間で位相のずれはあるものの、反転遅れによって出力値Ｖが滞留する期間を除いて、振幅および波長は同じである。したがって、単位時間あたりの変化量である出力偏差Ｄの最大値Ｄｍａｘと、出力偏差Ｄの最小値Ｄｍｉｎは略同一になる。
【００３２】
一方、図４の下段に示すように、空燃比センサ２に変調故障が発生している場合は、上述のとおり、出力値Ｖが正常な場合の波形に対し、変調している期間の波長が長く振幅が小さい。これによって、出力偏差Ｄの最大値Ｄｍａｘの絶対値は、出力偏差Ｄの最小値Ｄｍｉｎよりも大きい値となる。
【００３３】
算出部３は、故障検出期間における出力偏差Ｄの最大値Ｄｍａｘおよび最小値Ｄｍｉｎを取得する。算出部３は、出力偏差Ｄの最大値Ｄｍａｘを最小値Ｄｍｉｎで除算した値と、出力偏差Ｄの最小値Ｄｍｉｎを最大値Ｄｍａｘで除算した値との差分の絶対値を算出する。算出部３は、これら演算結果を判定部４に送信する。
【００３４】
判定部４は、算出部３の演算結果に基づいて、空燃比センサ２の故障を判定する。本実施形態では、判定部４は、空燃比センサ２の故障を判定するために必要な演算を行うために、エンジン制御装置７に記憶されたソフトウェアによって実現される機能構成である。判定部４は、算出部３から第１時間Ｔ１の積算値を取得し、積算値が所定時間Ｔｄ以上の場合に、故障種別判定へと進む。また、判定部４は、第３時間Ｔ３の積算値を取得し、積算値が所定時間Ｔｄ以上の場合に、故障種別判定に進む。ここで、所定時間Ｔｄは、空燃比センサ２が故障した場合に排気浄化性能が著しく悪化しない程度の時間で定められ、内燃機関５の性能や内燃機関５が搭載される車両によって異なる時間である。所定時間Ｔｄは、ハイブリッド車両などの内燃機関５を高負荷で運転する機会が多い車両は、動力源が内燃機関５のみである車両よりも短い時間に設定される。
【００３５】
次に、図５および図６に示すフローチャートを用いて、本発明の故障判定装置１における、図２（ｃ）に示すリーン方向反転遅れ故障（第１故障）、および、図２（ｂ）リッチ方向変調故障（第２故障）を判定する制御フローについて説明する。
【００３６】
算出部３は、図５に示すように、空燃比センサ２の故障検出期間が開始されると、出力値Ｖを取得する（Ｓ１）。出力値Ｖを取得すると、算出部３は、出力値Ｖを時間で微分することで、出力値Ｖの単位時間あたりの変化量である出力偏差Ｄを算出する（Ｓ２）。算出部３は、算出した出力偏差Ｄの波形から、出力偏差Ｄの最大値Ｄｍａｘを取得する（Ｓ３）。算出部３は、次に取得した出力偏差Ｄが前回取得した最大値Ｄｍａｘよりも大きい値であると判断した場合は（Ｓ３  Ｙｅｓ）、Ｓ３からＳ４に処理を進め、最大値Ｄｍａｘを更新する（Ｓ４）。算出部３は、次に取得した出力偏差Ｄが前回取得した最大値Ｄｍａｘ以下であると判断した場合は（Ｓ３  Ｎｏ）は、Ｓ３からＳ５へ処理を進める。
【００３７】
算出部３は、出力偏差Ｄの波形から、出力偏差Ｄの最小値Ｄｍｉｎを取得する（Ｓ５）。算出部３は、次に取得した出力偏差Ｄが前回取得した最小値Ｄｍｉｎよりも小さい値であると判断した場合は（Ｓ５  Ｙｅｓ）、Ｓ５からＳ６に処理を進め、最小値Ｄｍｉｎを更新する（Ｓ６）。算出部３は、次に取得した出力偏差Ｄが前回取得した最小値Ｄｍｉｎ以上の場合は（Ｓ５  Ｎｏ）、Ｓ５からＳ７へ処理を進める。
【００３８】
算出部３は、Ｓ７では、リーン方向反転遅れ時間（図３の第１時間Ｔ１参照）を計測し、反転遅れ現象が発生している場合に、リーン方向反転遅れ時間の積算値Ｔｆ１を算出する。または、算出部３は、リッチ方向変調時間（図４の第２時間Ｔ２および第３時間Ｔ３参照）を計測し、変調現象が発生している場合に、リッチ方向変調時間の積算値Ｔｆ２を算出する。算出部３は、積算値Ｔｆ１、または、積算値Ｔｆ２が所定時間（Ｔｄ）以上であると判断した場合は（Ｓ７  Ｙｅｓ）、積算値Ｔｆ１、または、積算値Ｔｆ２を判定部４に送信する。
【００３９】
判定部４は、積算値Ｔｆ１、または、積算値Ｔｆ２が所定時間以上であると判断した場合（Ｓ７  Ｙｅｓ）に、故障種別判定へ処理を進める（Ｓ１０）。
【００４０】
一方、判定部４は、積算値Ｔｆ１、または、積算値Ｔｆ２が所定時間より小さい場合は（Ｓ７  Ｎｏ）、算出部３に処理を引き継ぐ。算出部３は、第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２、および、第３時間Ｔ３を計測するとともに、リーン側反転遅れ現象、および、リッチ側変調現象を検出する。算出部３は、リーン側反転遅れ現象があると判断した場合は（Ｓ８  Ｙｅｓ）、第１時間Ｔ１を積算し（Ｓ９）、リッチ側変調現象があると判断した場合は（Ｓ８  Ｙｅｓ）、第３時間Ｔ３を積算する（Ｓ９）。算出部３は、いずれの現象もない場合は、処理をスタートに戻す。
【００４１】
判定部４は、故障種別判定（Ｓ１０）に進むと、図６に示すように、故障検出期間における出力偏差Ｄの最大値Ｄｍａｘと、最小値Ｄｍｉｎを取得する（Ｓ１１、Ｓ１２）。判定部４は、最大値Ｄｍａｘと、最小値Ｄｍｉｎを取得すると、算出部３に送り、算出部３で最小値Ｄｍｉｎを最大値Ｄｍａｘで除算した値Ｄ１、および、最大値Ｄｍａｘを最小値Ｄｍｉｎで除算した値Ｄ２を算出させる（Ｓ１３、Ｓ１４）。また、判定部４は、算出部３で値Ｄ１と値Ｄ２の差の絶対値である差分Ｐ１を算出させる（Ｓ１５）。判定部４は、差分Ｐ１が所定値より大きいと判断した場合は（Ｓ１６Ｙｅｓ）、出力偏差Ｄの波形が最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎとの間で差が大きいリッチ方向変調故障（第２故障）であると判定する（Ｓ１７）。ここで所定値は、出力偏差Ｄの最大値Ｄｍａｘの絶対値は、出力偏差Ｄの最小値Ｄｍｉｎとほぼ同じ値になることを基準に予め定めた値であればよく、０に近い値である。
【００４２】
一方、判定部４は、差分Ｐ１が所定値以下であると判断した場合は（Ｓ１６  Ｎｏ）、出力偏差Ｄの波形が最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎとの間で差がほぼないリーン方向反転遅れ故障（第１故障）であると判定する（Ｓ１７）。すなわち、判定部４は、出力偏差Ｄの最大値Ｄｍａｘと、最小値Ｄｍｉｎを取得し、算出部３によって差分Ｐ１を算出させて出力偏差Ｄの最大値Ｄｍａｘと、最小値Ｄｍｉｎを比較することで、反転遅れ現象の波形と、変調現象の波形の違いによって発生する出力偏差Ｄの波形の差を割り出す。これによって、判定部４は、反転遅れ故障と、変調故障を確実に切り分けることができる。
【００４３】
なお、図２（ａ）リッチ方向反転遅れ故障（第１故障）、および、図２（ｄ）に示すリーン方向変調故障（第２故障）についても、リーン方向反転遅れ故障（第１故障）、および、リッチ方向変調故障（第２故障）を判定する制御フローと同様に、算出部３によって、リーン方向変調現象、および、リッチ方向お反転遅れ現象を検出し、第１時間Ｔ１および第３時間Ｔ３を積算するとともに、出力偏差Ｄの最大値Ｄｍａｘと、最小値Ｄｍｉｎを取得し、演算することで判定可能である。
【００４４】
また、判定部は、第１故障、または、第２故障を判定した場合は、車両に搭載された表示部（図示せず）に故障が発生している旨を通知し、運転者に知らせる。
【００４５】
以上説明した通り、本発明の故障判定装置１では、反転遅れ故障と、変調故障とを切り分けて判定できる。例えば、算出部３が、変調現象の波形であるにも関わらず、反転遅れ現象と誤検出してしまうこともある。より具体的には、算出部３は、図４に示すリッチ方向変調現象の波形において、第３時間Ｔ３が、空燃比センサ２が正常の場合の波長よりも長い場合に、リーン方向反転遅れ現象の第１時間Ｔ１であると誤検知し、積算してしまうこともある。本発明の故障判定装置１では、算出部３が、誤検出したとしても、判定部４が、故障検出期間の出力偏差Ｄの最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎを用いて反転遅れ故障（第１故障）と、変調故障（第２故障）を確実に切り分けて故障判定を行うことができる。
【００４６】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。
【００４７】
（ａ）本実施形態では、リーン方向反転遅れ故障、および、リッチ方向変調故障を判定する判定値として、第１時間Ｔ１の積算値Ｔｆ１の値と、第３時間Ｔ３の積算値Ｔｆ２が、所定時間Ｔｄ以上である場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。所定時間Ｔｄは、リーン方向反転遅れ故障を判定する場合と、リッチ方向変調故障を判定する場合とで、異なる値としてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１：故障判定装置，２：空燃比センサ，３：算出部，４：判定部
Ｄ：出力偏差  （変化量），Ｄｍａｘ  ：最大値，Ｄｍｉｎ  ：最小値
Ｐ１：差分，Ｔ１：第１時間，Ｔ２：第２時間，Ｔ３：第３時間
Ｔｄ：所定時間，Ｔｆ１：積算値，Ｔｆ２：積算値，Ｖ：出力値 
【図１】
2020183712.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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