(57)【要約】【課題】Ａ／Ｆセンサ２６の劣化診断をより高精度に行うことのできるＡ／Ｆセンサ２６の劣化診断装置を提供する。【解決手段】Ａ／Ｆセンサ２６によって検出される空燃比をその目標値にフィードバック制御する際、まず、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の極小値を検出する。そして、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の極小値と、極小値となる時点から所定期間経過時のＡ／Ｆセンサ２６の出力値との差分の絶対値が閾値β以下であるか否かを判断する。そして、絶対値が閾値β以下であると判断された場合、Ａ／Ｆセンサ２６が劣化していると診断する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系統に備えられる空燃比センサにより検出される空燃比を目標値にフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置に適用され、
前記空燃比センサの出力値を取得するセンサ出力取得手段と、
前記取得される出力値に基づき、前記空燃比センサの出力値の極値を検出する極値検出手段と、
前記極値となる時点からの所定期間内における前記空燃比センサの出力値の変化が所定以下であることに基づき、前記空燃比センサが劣化している旨診断する診断手段とを備えることを特徴とする空燃比センサの劣化診断装置。
【請求項２】
前記診断手段は、前記内燃機関の燃焼室に供給される吸気量が所定値以上である場合、前記診断を行うことを特徴とする請求項１記載の空燃比センサの劣化診断装置。
【請求項３】
前記極値検出手段は、前記空燃比センサの出力値の変化量の符号が規定期間継続して同一の符号となった後に、別の符号に変化することに基づき、前記極値を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の空燃比センサの劣化診断装置。
【請求項４】
前記診断手段は、前記極値となる時点からの前記所定期間内の第２の所定期間内に、前記空燃比センサの出力値の変化量の符号が前記極値となる時点の直前の符号と同一の符号となる場合、前記診断を中断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空燃比センサの劣化診断装置。
【請求項５】
前記空燃比センサの出力値についての現在の値と過去の値とを都度比較することで前記空燃比センサの出力値の変化量の符号を都度把握する把握手段を更に備えることを特徴とする請求項３又は４記載の空燃比センサの劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系統に備えられる空燃比センサにより検出される空燃比を目標値にフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置に適用され、前記空燃比センサの劣化の有無を診断する劣化診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼室に供給される混合気の実際の空燃比（吸気量／燃料量）をリニアに検出すべく内燃機関の排気系統に備えられる空燃比センサが知られている。空燃比センサを備えるものにあっては、空燃比センサによって検出される実際の空燃比を目標値（目標空燃比）にフィードバック制御している。ここでは通常、上記目標値が、空燃比センサの下流側に設けられる排気浄化用触媒の排気浄化効率が高くなる空燃比付近に設定されるため、排気特性を良好なものとすることができる。
【０００３】
ところで、空燃比センサが劣化する場合、空燃比センサ出力のむだ時間や応答時間が長くなる懸念がある。ここで、むだ時間とは、図６に示すように、上記空燃比がリッチからリーン又はリーンからリッチに変更されてから空燃比センサ出力が変化を開始するまでの時間（図中、ＬＬ、ＬＲと表記）のことである。また、応答時間とは、上記変更前後における空燃比センサ出力の定常値間の差に対する空燃比センサ出力の変化量の割合が所定の割合（例えば６３％）に達するまでに要する時間（図中、ＴＬ、ＴＲと表記）のことである。図中点線にて示すように、これらむだ時間や応答時間が長くなる場合、空燃比センサによる実際の空燃比の検出精度が悪化し、実際の空燃比と目標値とのずれが大きくなることで、排気特性が悪化するおそれがある。
【０００４】
そこで従来は、下記特許文献１に見られるように、実際の空燃比を強制的にリッチからリーン又はリーンからリッチに変更してから空燃比センサ出力が変化を開始するまでの時間をむだ時間として測定したり、空燃比センサ出力の微分値の極値に基づいて応答時間を算出したりして、これらむだ時間や応答時間に基づき空燃比センサの劣化の有無を診断する技術も提示されている。
【特許文献１】特開２００７−００９７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、実際の空燃比を目標値にフィードバック制御している場合であっても、実際の空燃比と目標値との間にはずれが生じ得、実際の空燃比は、目標値近傍で変動し得る。こうした状況下、上述した手法によってむだ時間や応答時間を測定する場合、上記実際の空燃比の変動に起因して空燃比センサの劣化の検出精度が低下するおそれがある。すなわち、例えば図７に示すように、上記実際の空燃比の変動に起因して空燃比センサがリーン側に変化するタイミング近傍で空燃比を強制的にリーンに変更する場合、強制的に変更してから空燃比センサの出力がこれに対応した変化を示すまでの時間は、強制的な変更タイミングに依存することとなり、上記むだ時間や応答時間を高精度に検出することができないおそれがある。
【０００６】
更に、空燃比の強制的な変更度合いによっては、本来の目標値と実際の空燃比とのずれが大きくなることで、排気特性が悪化したり、空燃比変動による内燃機関の発生トルクの変動によりドライバビリティが損なわれたりするおそれもある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、空燃比センサの劣化診断をより高精度に行うことのできる空燃比センサの劣化診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
請求項１記載の発明は、内燃機関の排気系統に備えられる空燃比センサにより検出される空燃比を目標値にフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置に適用され、前記空燃比センサの出力値を取得するセンサ出力取得手段と、前記取得される出力値に基づき、前記空燃比センサの出力値の極値を検出する極値検出手段と、前記極値となる時点からの所定期間内における前記空燃比センサの出力値の変化が所定以下であることに基づき、前記空燃比センサが劣化している旨診断する診断手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
混合気の実際の空燃比を目標値にフィードバック制御するものにあっては、実際の空燃比と目標値との間にはずれが生じ得るため、実際の空燃比が目標値近傍で変動し得る。このような状況下において、実際の空燃比を検出する空燃比センサ出力の変化は、空燃比センサの劣化度合いで相違しており、特に空燃比センサ出力が極値となる時点からの変化が大きく相違している。上記発明では、この点に鑑み、空燃比センサ出力が極値となる時点からの所定期間内における空燃比センサ出力の変化に基づき、空燃比センサ出力のむだ時間と応答時間とに関する情報を高精度に把握することができるため、空燃比センサの劣化診断をより高精度に行うことができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記診断手段は、前記内燃機関の燃焼室に供給される吸気量が所定値以上である場合、前記診断を行うことを特徴とする。
【００１２】
内燃機関の燃焼室に供給される吸気量が小さい場合、燃焼に供された混合気（排気）の流速が小さくなり、空燃比センサ出力の変化が緩慢になることがある。この場合、空燃比センサの劣化度合いの相違による空燃比センサ出力の変化の相違を把握することが困難となるおそれがある。この点、上記発明では、空燃比センサ出力の変化が緩慢になるような状況下で上記劣化診断が行われるのを回避することで、空燃比センサ出力のむだ時間や応答時間に関する情報を高精度に把握することができ、ひいては空燃比センサの劣化診断をいっそう高精度に行うことができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記極値検出手段は、前記空燃比センサの出力値の変化量の符号が規定期間継続して同一の符号となった後に、別の符号に変化することに基づき、前記極値を検出することを特徴とする。
【００１４】
空燃比センサ出力の変動周期が過度に短くなる状況下においては、空燃比センサ出力の変化速度が過度に大きくなることなどから、空燃比センサ出力の極値を特定するのが困難となるおそれがある。これに対し、空燃比センサ出力の変動周期が長くなる状況下においては、空燃比センサ出力の極値を容易に特定することができる一方、上記極値の検出機会が減少するおそれがある。この点、上記発明では、空燃比センサ出力の変化量の符号が継続して同一の符号となる規定期間の設定によって、空燃比センサ出力が極値となる状況を適切に特定することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記診断手段は、前記極値となる時点からの前記所定期間内の第２の所定期間内に、前記空燃比センサの出力値の変化量の符号が前記極値となる時点の直前の符号と同一の符号となる場合、前記診断を中断することを特徴とする。
【００１６】
上記発明では、第２の所定期間内における空燃比センサの出力値の変化量の符号によって、空燃比センサ出力の極値としての信頼性を評価することで、極値として信頼性の高い値を得ることができる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の発明において、前記空燃比センサの出力値についての現在の値と過去の値とを都度比較することで前記空燃比センサの出力値の変化量の符号を都度把握する把握手段を更に備えることを特徴とする。
【００１８】
上記発明では、空燃比センサ出力値を多く記憶することなく空燃比センサ出力値の変化量の符号を把握することができるため、上記極値検出手段による極値検出等の劣化診断のための処理に必要な記憶容量の増大を極力抑制しつつ空燃比センサの劣化診断を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明にかかる空燃比センサの劣化診断装置を複数気筒のガソリンエンジンに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１に本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。図示されるように、吸気通路１０には吸気量を検出するエアフローメータ１２が設けられている。エアフローメータ１２の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータによって開度調節され、吸気量を調節する電子制御式のスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４の下流側には、エンジン１６の各気筒の燃焼室に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されている。吸気マニホールド１８において、エンジン１６の各気筒の吸気ポート近傍のそれぞれには、燃料を噴射供給する電子制御式の燃料噴射弁２０が設けられている。燃料噴射弁２０によって噴射された燃料は、吸気とともに混合気としてエンジン１６の図示しない吸気バルブの開動作に伴い燃焼室へ導入される。導入された混合気は、エンジン１６の燃焼室に突出して設けられる図示しない点火プラグで発生する放電火花により燃焼に供される。
【００２１】
エンジン１６の燃焼室で燃焼に供された混合気は、図示しない排気バルブの開動作に伴い排気として排気通路２２に排出される。排気通路２２には、排気浄化を行うための排気後処理システムとして、排気中の有害成分を浄化する三元触媒２４が設けられている。排気通路２２において、三元触媒２４の上流側には、排気中の酸素濃度や未燃成分（ＣＯ，ＨＣ及びＨ２等）に応じてリニアな電気信号を出力するＡ／Ｆセンサ２６が設けられている。詳しくは、Ａ／Ｆセンサ２６は、広域の空燃比を検出可能な、いわゆる全領域空燃比センサである。また、三元触媒２４の下流側には、排気中の酸素濃度に応じて２値的に出力値を変化させるＯ２センサ２８が設けられている。Ｏ２センサ２８は、排気中の実際の酸素濃度に基づいて実際の空燃比が理論空燃比に対して小さい値である（リッチ）か大きい値である（リーン）かを検出するものである。
【００２２】
エンジン１６には、クランク軸３０の近傍でクランク軸３０の回転角度を検出するクランク角度センサ３２が設けられている。クランク角度センサ３２や、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ３４、エアフローメータ１２、Ａ／Ｆセンサ２６及びＯ２センサ２８からの出力信号は、電子制御装置（以下、ＥＣＵ３６）に入力される。
【００２３】
本制御システムでは、ＥＣＵ３６の行う処理によって、Ａ／Ｆセンサ２６の出力値に基づいて混合気の実際の空燃比が算出され、算出された空燃比が目標値（目標空燃比）に一致するよう燃料噴射弁２０から噴射される燃料量のフィードバック（以下、Ｆ／Ｂ）制御が行われる。図１には、ＥＣＵ３６の行う処理のうち、特に空燃比Ｆ／Ｂ制御に関する処理をブロック図として示している。
【００２４】
ここで、空燃比偏差算出部３８では、Ａ／Ｆセンサ２６の出力値に基づいて算出された混合気の実際の空燃比と別途設定された目標空燃比との偏差を算出し、空燃比Ｆ／Ｂ制御部４０では、その偏差に基づいてＦ／Ｂ補正係数を算出する。一方、基本噴射量算出部４２では、エアフローメータ１２によって検出される吸気量と、クランク角度センサ３２の出力値から算出されるエンジン回転速度と、アクセルセンサ３４によって検出されるアクセルペダルの踏み込み量とに基づいて基本噴射量を算出する。最終噴射量算出部４４では、基本噴射量にＦ／Ｂ補正係数を乗算することで最終噴射量を算出する。これにより、上記最終噴射量に相当する燃料が燃料噴射弁２０から噴射される。
【００２５】
サブＦ／Ｂ制御部４６では、Ｏ２センサ２８の出力値が、三元触媒２４の排気浄化効率を高めるべくエンジン１６の運転状態に応じて設定される目標出力値になるように上記目標空燃比を適宜設定する。これは、Ａ／Ｆセンサ２６の特性ばらつきによって実際の空燃比が高精度に検出されていない場合、実際の空燃比が三元触媒２４の排気浄化効率が高くなる空燃比（λ＝１）付近からずれることで排気特性が悪化するおそれがあるため、このような事態を回避すべく設けられる処理である。
【００２６】
次に、本実施形態にかかるＡ／Ｆセンサ２６の劣化診断について詳述する。
【００２７】
実際の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御している場合であっても、実際の空燃比と目標空燃比との間にはずれが生じ得、実際の空燃比は目標空燃比近傍で変動し得る。実際の空燃比と目標空燃比との間にずれが生じる主な要因としては、以下の（ア）〜（ウ）の要因が挙げられる。
【００２８】
（ア）燃料噴射弁２０から噴射される燃料の一部が、エンジン１６の燃焼室に供給されるまでに吸気マニホールド１８等へ付着することで、燃焼室に供給されると想定される上記最終噴射量と実際に燃焼室に供給される燃料量とにずれが生じるとの要因。
【００２９】
（イ）エンジン１６の間欠的な吸気行程に応じた吸気量の変動により、燃焼室に供給されると想定される上記最終噴射量に応じた吸気量と実際に燃焼室に供給される吸気量とにずれが生じるとの要因。
【００３０】
（ウ）複数気筒を有するエンジン１６において、燃焼室に供給される混合気の空燃比や、燃焼室における混合気の燃焼状態が各気筒間でばらつくとの要因。
【００３１】
図２に、これらの要因によって生じるＡ／Ｆセンサ２６の出力の変動の一例を示す。図示されるように、上記要因によって、Ａ／Ｆセンサ２６の出力は、目標空燃比に相当するセンサ出力近傍で変動している。特に、エンジン１６が過渡運転状態となる時刻ｔ１以降においては、時刻ｔ１以前における期間である定常運転状態と比較して、Ａ／Ｆセンサ２６の出力が特に大きく変動する。これは、上記最終噴射量が算出されてから上記燃料が燃焼室に供給されるまでの期間にエンジン１６の運転状態が変化するために、燃料噴射弁２０から噴射される燃料が燃焼室に供給される時点における吸気量にとっての最適な燃料量と、実際に燃焼室に供給される燃料量との間にずれを生じることによる。
【００３２】
このような状況下において、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化度合いによって、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の変化が大きく相違する。ここで、図３（ａ）、（ｂ）に、上記実際の空燃比の変動に起因してＡ／Ｆセンサ２６の出力がリーン側に変化するタイミング近傍において、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化前後での出力変化同士の相違を示す。図３（ａ）に示すように、Ａ／Ｆセンサ２６の出力がリーン側からリッチ側へ移行し極値（極小値）となった後のセンサ出力は、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化によりむだ時間が伸張した場合（図中、点線）の方が、そうでない場合（図中、実線）と比較して、リーン側への移行が遅れることとなる。同様に、図３（ｂ）に示すように、Ａ／Ｆセンサ２６の出力がリーン側からリッチ側へ移行し極値（極小値）となった後のセンサ出力は、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化により応答時間が伸張した場合（図中、点線）の方が、そうでない場合（図中、実線）と比較して、リーン側への移行が遅れることとなる。このように、Ａ／Ｆセンサ２６が極値となる時点から所定期間Ｔ内におけるセンサ出力の変化は、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化度合いによって相違する。このため、上記Ａ／Ｆセンサ２６が極値となる時点から所定期間Ｔ内におけるセンサ出力の変化には、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化の有無に応じて顕著な差が生じる。したがって、上記Ａ／Ｆセンサ２６が極値となる時点から所定期間Ｔ内におけるセンサ出力の変化を定量化することで、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化度合いを高精度に定量化することができる。
【００３３】
そこで、本実施形態では、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の極小値と、Ａ／Ｆセンサ２６の出力が極小値となる時点から所定期間Ｔ経過時のＡ／Ｆセンサ２６の出力値との差分の絶対値が小さいことに基づいて、むだ時間や応答時間が長くなっていると判断することで、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化の有無を診断する。
【００３４】
図４に、本実施形態にかかるＡ／Ｆセンサ２６の劣化診断に関する処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３６によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００３５】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の極小値を格納するλ１と、Ａ／Ｆセンサ２６の出力が極小値となる時点から所定期間Ｔ経過時のＡ／Ｆセンサ２６の出力値を格納するλ２とを「０」にリセットする。続くステップＳ１２では、Ａ／Ｆセンサ２６の診断実行条件が成立しているか否かを判断する。本実施形態では、診断実行条件を以下の条件（Ａ）〜（Ｃ）の論理積条件とする。
【００３６】
（Ａ）Ａ／Ｆセンサ２６の温度が所定範囲内であるとの条件：これは、Ａ／Ｆセンサ２６によって実際の空燃比の検出が可能であるとの条件である。すなわち、Ａ／Ｆセンサ２６によって実際の空燃比を検出するには、Ａ／Ｆセンサ２６のセンサ素子の温度を所定の活性温度に保持する必要がある。ここで、センサ素子温度と素子インピーダンスとは相関を有するため、素子インピーダンスが目標値に一致するようにセンサ内に設けられるヒータの通電量がフィードバック制御される。
【００３７】
（Ｂ）空燃比Ｆ／Ｂ制御が実行中であるとの条件：これは、上記空燃比Ｆ／Ｂ制御中におけるＡ／Ｆセンサ２６の出力の変動を利用して、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化診断を行うために設けられる条件である。
【００３８】
（Ｃ）エンジン１６の燃焼室に供給される吸気量が所定値以上であるとの条件：これは、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の変化が緩慢になるような状況下で上記劣化診断が行われることを回避するために設けられる条件である。すなわち、吸気量が過度に小さい場合では、排気の流速が小さくなり、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の変化が緩慢になることで、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化度合いの相違による上記所定期間Ｔ経過時のセンサ出力値の相違を高精度に把握することが困難となるおそれがある。これを回避するための条件が条件（Ｃ）である。ちなみに、上記吸気量は、エアフローメータ１２によって検出すればよい。
【００３９】
上記ステップＳ１２で診断実行条件が成立していると判断された場合には、ステップＳ１４へ移行する。
【００４０】
ステップＳ１４〜Ｓ２０では、極小値の検出処理に先立ち、Ａ／Ｆセンサ２６の出力が所定期間Ｔ１継続して減少しているか否かを判断する処理を行う。この処理は、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の極小値の検出機会と、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化度合いの相違による上記所定期間Ｔ経過時のセンサ出力値の相違の把握精度とを調節するために設けられるものである。すなわち、上記所定期間Ｔ１が長いほど、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の変動周期が短くなる状況を回避して上記極小値を検出することができるため、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化度合いの相違による上記所定期間Ｔ経過時のセンサ出力値の差が顕著になり、上記劣化度合いの相違によるＡ／Ｆセンサ２６の出力値の相違を高精度に把握することができる。しかしこの場合、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の極小値を検出する機会が減少するおそれがある。一方、上記所定期間Ｔ１が短いほど、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の変動周期が短くなる状況下における極小値を検出するため、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の極小値を検出する機会は増大する。しかしこの場合、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化度合いの相違による上記所定期間Ｔ経過時のセンサ出力値の差が小さくなり、上記劣化度合いの相違による上記所定期間Ｔ経過時のセンサ出力値の相違を高精度に把握するのが困難となるおそれがある。そこで、本実施形態では、上記所定期間Ｔ１を予め実験等に基づき適切に設定することで、上記極小値の検出機会と、上記所定期間Ｔ経過時のセンサ出力の相違の把握精度とを適切なものとしている。
【００４１】
詳しくは、まずステップＳ１４において、極小判定カウンタＩ１を「０」にリセットする。続くステップＳ１６では、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の現在値が前回値よりも小さいか否かを判断する。ステップＳ１６で否定判断された場合には、上記ステップＳ１４へ戻る。一方、上記ステップＳ１６で肯定判断された場合には、ステップＳ１８に進み、極小判定カウンタＩ１に「１」を加算する。続くステップＳ２０では、極小判定カウンタＩ１が閾値Ｎ１（Ｎ１≧１）であるか否かを判断する。本実施形態では、閾値Ｎ１を、この図４の処理の処理周期と上記所定期間Ｔ１とに基づいて設定する。ステップＳ２０において極小判定カウンタＩ１がＮ１でないと判断された場合には、上記ステップＳ１６へ戻る。一方、上記ステップＳ２０で肯定判断された場合には、ステップＳ２２に進む。
【００４２】
ステップＳ２２では、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の現在値が前回値以上となるまで待機する。そして、ステップＳ２２で前回値以上になると、ステップＳ２４において、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の前回値をλ１に格納することで、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の極小値を確定する。
【００４３】
ステップＳ２４の処理の完了後、ステップＳ２６では、反転判定カウンタＩ２を「０」にリセットし、ステップＳ２８へ移行する。
【００４４】
ステップＳ２８〜Ｓ３２では、上記極小値となる時点から所定期間Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ）内にＡ／Ｆセンサ２６の出力が減少状態に移行しないか否かを判断する処理を行う。この処理は、上記ステップＳ２４において格納されたλ１の極小値としての信頼性を評価するために設けられるものである。
【００４５】
詳しくは、まずステップＳ２８において、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の現在値が前回値以上であるか否かを判断する。ステップＳ２８で前回値以上であると判断された場合には、ステップＳ３０に進み、反転判定カウンタＩ２に「１」を加算する。続くステップＳ３２では、反転判定カウンタＩ２が閾値Ｎ２（Ｎ２≧１）であるか否かを判断する。ここで、閾値Ｎ２は、上記λ１の極小値としての信頼性を評価すべく上記所定期間Ｔ２に基づいて設定する。すなわち、上記所定期間Ｔ２が長いほど、上記ステップＳ２４において格納されたλ１の極小値としての信頼性が高くなる。しかしこの場合、上記所定期間Ｔ２内においてＡ／Ｆセンサ２６の出力が減少状態に移行する可能性が高くなるため、上記ステップＳ２８において否定判定される機会が増大し、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化診断が中断されやすくなるおそれがある。一方、上記所定期間Ｔ２が短いほど、上記所定期間Ｔ２内においてＡ／Ｆセンサ２６の出力が減少状態に移行する可能性が低くなるため、上記ステップＳ２８において否定判定される機会が減少し、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化診断は中断されにくくなる。しかしこの場合、上記λ１の極小値としての信頼性が低くなるおそれがある。そこで、本実施形態では、上記所定期間Ｔ２を予め実験等に基づき適切に設定することで、上記λ１の極小値としての信頼性を適切なものとしている。ステップＳ３２において反転判定カウンタＩ２がＮ２でないと判断された場合には、上記ステップＳ２８へ戻る。一方、上記ステップＳ３２で肯定判断された場合には、ステップＳ３４に進む。
【００４６】
ステップＳ３４では、上記ステップＳ２４においてＡ／Ｆセンサ２６の出力の極小値が確定してから所定期間Ｔ経過時のＡ／Ｆセンサ２６の出力を測定し、この測定値をλ２に格納する。
【００４７】
ステップＳ３４の処理の完了後、ステップＳ３６では、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の極小値（λ１）と上記所定期間Ｔ経過時のＡ／Ｆセンサ２６の出力値（λ２）との差分の絶対値が閾値βより大きいか否かを判断する。ここで、閾値βは、Ａ／Ｆセンサ２６が劣化していない場合における上記絶対値のばらつきの下限値と、Ａ／Ｆセンサ２６が劣化している場合における上記絶対値のばらつきの上限値とを区別できる値として予め実験等に基づいて設定される。ちなみに、「Ａ／Ｆセンサ２６が劣化している」とは、空燃比Ｆ／Ｂ制御した場合における排気特性が許容範囲の境界となる特性を有するＡ／Ｆセンサ２６に基づいて定義すればよい。ステップＳ３６で閾値βより大きいと判断された場合には、ステップＳ３８に進み、Ａ／Ｆセンサ２６は正常である（劣化していない）と診断する。一方、上記ステップＳ３６で否定判断された場合には、ステップＳ４０に進み、Ａ／Ｆセンサ２６は異常である（劣化している）と診断する。そして、エンジンチェックランプを点灯させ、Ａ／Ｆセンサ２６の異常をドライバに知らせる。
【００４８】
なお、上記ステップＳ１２、Ｓ２８で否定判断された場合や、ステップＳ３８、Ｓ４０の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００４９】
図５に、上記処理によるＡ／Ｆセンサ２６の劣化診断にかかるセンサ出力の極小値及び上記所定期間Ｔ経過時のセンサ出力値測定の一例を示す。
【００５０】
図示されるように、時刻ｔ１〜ｔ２において、図５（ａ）の実線に示すＡ／Ｆセンサ２６の出力が所定期間Ｔ１継続して減少することが確認されることで、時刻ｔ２において、先の図４のステップＳ２０において肯定判断され、極小値の検出処理を開始すべく極小判定フラグがオン状態とされる。続く時刻ｔ３において、Ａ／Ｆセンサ２６の出力が増大することが確認されると、先の図４のステップＳ２２において肯定判断され、先の図４のステップＳ２４における極小値の確定処理がなされることで、極小判定フラグがオフ状態とされる。そして、Ａ／Ｆセンサ２６の出力が極小値となる時点から所定期間Ｔ経過するのを待機すべくパラメータ測定中フラグがオン状態とされる。その後、時刻ｔ３〜ｔ４において、Ａ／Ｆセンサ２６の出力が所定期間Ｔ２継続して増大することが確認されることで、先の図４のステップＳ３２において肯定判断され、時刻ｔ４において、上記所定期間Ｔ経過時のＡ／Ｆセンサ２６の出力値の測定処理を開始すべく偏差算出ディレイフラグがオン状態とされる。これにより、時刻ｔ５において、上記所定期間Ｔ経過時のＡ／Ｆセンサ２６の出力値が測定される。
【００５１】
ここで、図５（ａ）にＡ／Ｆセンサ２６が劣化している場合のセンサ出力を一点鎖線で併記した。Ａ／Ｆセンサ２６が劣化している場合には、むだ時間や応答時間が長くなるため、時刻ｔ３〜ｔ５において、Ａ／Ｆセンサ２６の出力が変化しない。このため、時刻ｔ５において、上記所定期間Ｔ経過時のＡ／Ｆセンサ２６の出力値と、上記ステップＳ２４において確定された極小値との差分の絶対値が閾値β以下となるため、Ａ／Ｆセンサ２６が劣化していると診断することができる。
【００５２】
このように、本実施形態では、上記極小値となる時点をＡ／Ｆセンサ２６の出力の変化の基準タイミングとすることで、先の図７に示したように、変化の基準となるタイミングと実際にＡ／Ｆセンサ２６の出力が変化するタイミングとの間にずれが生じることもないため、上記劣化診断をより高精度に行うことができる。
【００５３】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００５４】
（１）空燃比Ｆ／Ｂ制御中におけるＡ／Ｆセンサ２６の出力の極小値と、上記極小値となる時点から所定期間Ｔ経過時のＡ／Ｆセンサ２６の出力値との差分の絶対値が閾値β以下の場合、Ａ／Ｆセンサ２６が劣化していると診断した。これにより、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化診断をより高精度に行うことができる。
【００５５】
（２）診断実行条件にエンジン１６の燃焼室に供給される吸気量が所定値以上であるとの条件を取り入れた。これにより、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の変化が緩慢になるような状況下で上記劣化診断が行われることを回避することができ、ひいてはＡ／Ｆセンサ２６の劣化診断をいっそう高精度に行うことができる
（３）Ａ／Ｆセンサ２６の出力の極小値の検出処理を行うのに先立ち、Ａ／Ｆセンサ２６の出力が所定期間Ｔ１継続して減少しているかを確認した。この所定期間Ｔ１によって、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化診断を行うための極小値の検出機会と、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化度合いの相違による上記所定期間Ｔ経過時のセンサ出力値の相違の把握精度とを好適に調節することができる。
【００５６】
（４）Ａ／Ｆセンサ２６の出力が極小値となる時点から所定期間Ｔ２内にＡ／Ｆセンサ２６の出力が減少状態に移行する場合、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化診断処理を中断した。これにより、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の極小値として信頼性の高い値を得ることができる。
【００５７】
（５）先の図４に示したステップＳ１６、Ｓ２２、Ｓ２８において、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の現在値と前回値とを劣化診断処理の処理周期毎に比較することでＡ／Ｆセンサ２６の出力の減少又は増大状態を把握した。これにより、上記ステップＳ１６、Ｓ２２、Ｓ２８の処理に必要なＥＣＵ３６の記憶容量の増大を極力抑制しつつＡ／Ｆセンサ２６の劣化診断を行うことができる。
【００５８】
（６）通常時の空燃比Ｆ／Ｂ制御がなされている際にＡ／Ｆセンサ２６の劣化診断を行った。これにより、上記劣化診断のために混合気の空燃比を強制的に変更することがないため、排気特性の悪化やドライバビリティの低下を回避することができる。
【００５９】
（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００６０】
・上記実施形態では、Ａ／Ｆセンサ２６の出力がリーン側に変化するタイミングでＡ／Ｆセンサ２６の劣化診断を行ったがこれに限らない。Ａ／Ｆセンサ２６の出力がリッチ側に変化するタイミングで上記劣化診断を行ってもよい。この場合、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の極大値と上記極大値となる時点から所定期間Ｔ経過時のＡ／Ｆセンサ２６の出力値との差分の絶対値と、所定の閾値とに基づいて上記劣化診断を行えばよい。更に、Ａ／Ｆセンサ２６の出力がリーン側に変化するタイミングとリッチ側に変化するタイミングとの双方で行ってもよい。これらの場合であっても、上記実施形態の効果を得ることができる。
【００６１】
・上記実施形態では、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化診断における診断実行条件を上記条件（Ａ）〜（Ｃ）の論理積条件としたがこれに限らない。例えば診断実行条件を上記条件（Ａ）〜（Ｃ）とエンジン１６の運転状態が過渡運転状態であるとの条件との論理積条件としてもよい。先の図４に示すステップＳ１４〜Ｓ２４の処理において、上記所定期間Ｔ１の設定によっては、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化度合いの相違による上記所定期間Ｔ経過時のセンサ出力値の相違を高精度に把握するのが困難になる事態が懸念される。そこで、Ａ／Ｆセンサ２６の出力変動が特に大きくなる過渡運転状態であるとの条件を加えることによって、このような事態を回避することができ、Ａ／Ｆセンサ２６の劣化度合いの相違による上記所定期間Ｔ経過時のセンサ出力値の相違をいっそう高精度に把握することができる。
【００６２】
・上記実施形態では、Ａ／Ｆセンサ２６の出力値の現在値と前回値との比較に基づき、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の極値（極小値）を検出したがこれに限らない。例えば、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の微分値に基づいて上記極値を検出してもよい。また例えば、Ａ／Ｆセンサ２６出力の現在の微分値と前回の微分値との乗算値が０より小さいことに基づいて上記極値を検出してもよい。
【００６３】
・上記実施形態では、Ａ／Ｆセンサ２６の出力の現在値と前回値とを劣化診断処理の処理周期毎に比較することでＡ／Ｆセンサ２６の出力の減少又は増大状態を把握したがこれに限らない。例えば劣化診断処理に使用可能な記憶容量に余裕がある場合には、一定の期間におけるＡ／Ｆセンサ２６の出力値をＥＣＵ３６のメモリに格納し、格納されたＡ／Ｆセンサ２６の出力値に基づいて上記劣化診断を行ってもよい。この場合でも、上記実施形態の上記（１）〜（４）及び（６）の効果を得ることはできる。
【００６４】
・上記実施形態では、通常時の空燃比Ｆ／Ｂ制御中におけるＡ／Ｆセンサ２６の出力変動を利用して上記劣化診断を行ったがこれに限らない。Ａ／Ｆセンサ２６の出力変動量を増大させるべく、混合気の空燃比を強制的に変更することによって生じるＡ／Ｆセンサ２６の出力変動を利用してもよい。この場合でも、上記実施形態の上記（１）〜（５）の効果を得ることはできる。
【００６５】
・空燃比センサ出力が極値となる時点からの所定期間内における前記空燃比センサの出力値の変化が所定以下であることに基づき、前記空燃比センサが劣化している旨診断する診断手段としては、上記極値と上記所定期間Ｔ経過時の空燃比センサの出力値との差分の絶対値に基づき、上記劣化している旨診断するものに限らない。例えば上記極値となる時点から所定期間内における複数の空燃比センサの出力値のうち隣接するサンプリングタイミングにおけるもの同士の差分の絶対値を算出し、これらの平均値が所定の閾値以下となることで、空燃比センサが劣化している旨と診断してもよい。
【００６６】
・空燃比センサの出力が極値となる時点からの所定期間内における空燃比センサの出力値の変化（例えば｜λ２−λ１｜）が所定（例えば閾値β）以下であることに基づき、前記空燃比センサが劣化している旨診断する診断手段としては、上記実施形態やその変形例で例示されたものに限らない。例えば所定以下であるとの判断が複数回なされることに基づき、空燃比センサが劣化している旨診断してもよい。この場合、空燃比センサの劣化診断の信頼性を更に向上させることができる。
【００６７】
・上記実施形態では、吸気量をエアフローメータ１２の出力値に基づいて算出したがこれに限らない。例えば、スロットルバルブ１４の下流側に吸気圧センサが設けられるシステムにおいて、吸気圧センサとクランク角度センサ３２との出力値に基づいて吸気量を算出してもよい。
【００６８】
・上記実施形態では、内燃機関として複数気筒を有する内燃機関を対象としたがこれに限らない。単気筒の内燃機関を対象にしてもよい。この場合であっても、上記（ア）、（イ）の要因により実際の空燃比は目標空燃比近傍で変動し得るため、本発明の適用は有効である。
【００６９】
・上記実施形態では、内燃機関としてポート噴射式の火花点火式内燃機関を対象としたがこれに限らない。例えば筒内噴射式の火花点火式内燃機関を対象としてもよい。更に例えば圧縮点火式内燃機関を対象としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】一実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。
【図２】同実施形態にかかる空燃比フィードバック制御におけるＡ／Ｆセンサの出力の変動を例示するタイムチャート。
【図３】同実施形態にかかるＡ／Ｆセンサの劣化度合いの相違による出力変化の相違を示すタイムチャート。
【図４】同実施形態にかかるＡ／Ｆセンサの劣化診断の手順を示すフローチャート。
【図５】同実施形態にかかるＡ／Ｆセンサの劣化診断にかかるＡ／Ｆセンサ出力の極小値及び所定期間経過時のＡ／Ｆセンサの出力値測定の実施態様を示すタイムチャート。
【図６】従来技術にかかる空燃比センサの劣化によるむだ時間及び応答時間の相違を示す図。
【図７】従来技術の問題点を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００７１】
１２…エアフローメータ、１６…エンジン、２０…燃料噴射弁、２２…排気通路、２４…三元触媒、２６…Ａ／Ｆセンサ、２８…Ｏ２センサ、３６…ＥＣＵ（空燃比センサの劣化診断装置の一実施形態）、３８…空燃比偏差算出部、４０…空燃比Ｆ／Ｂ制御部、４２…基本噴射量算出部、４４…最終噴射量算出部、４６…サブＦ／Ｂ制御部
【図１】
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【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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【図７】
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