(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に設けられ排気ガスの実空燃比を検出する空燃比検出センサと、
燃料カット条件が成立すると、該エンジンの燃料噴射を一時的に中止する燃料カット制御を実行する燃料カット制御手段と、
該燃料カット制御手段が該燃料カット制御を実行してから該空燃比検出センサによって該実空燃比のリーン側への変動が検出されるまでの期間であるカット後遅れ期間が、所定のカット後判定期間を経過し、且つ、該燃料カット制御手段による該燃料カット制御の実行が終了してから該空燃比検出センサによって該実空燃比のリッチ側への変動が検出されるまでの期間である復帰後遅れ期間が、所定の復帰後判定期間を経過した、という条件を所定回数満たした場合、該空燃比検出センサの反応に遅れが生じていると判定する反応遅れ判定手段と、
該反応遅れ判定手段での判定結果と該空燃比検出センサで検出される実空燃比とに基づき該空燃比検出センサの異常を診断するセンサ異常診断手段とを備え、
該センサ異常診断手段は、
該エンジンから排出される該排気ガスの空燃比の目標値をリッチ側とリーン側とに繰り返し変更する空燃比変更制御を実行する空燃比変更制御手段と、
該空燃比の目標値を挟んで所定の閾幅を設定する空燃比閾幅設定手段とを有し、かつ、該空燃比検出センサで検出された該実空燃比が、該空燃比変更制御手段による該空燃比変更制御の実行中に、該閾幅を超えた回数が異常判定閾値以下である場合に、該空燃比検出センサが異常であると診断するものであり、
該空燃比閾幅設定手段は、該反応遅れ判定手段により少なくとも１回の該反応遅れが生じているとの判定がなされた場合に、該閾幅を拡大する
ことを特徴とする、空燃比検出センサ異常診断装置。
【請求項２】
該空燃比検出センサによって検出された該排気ガスの実空燃比の平均値である平均空燃比を算出する平均空燃比算出手段を備え、
該空燃比閾幅設定手段は、該平均空燃比算出手段によって算出された該平均空燃比に基づいて該閾幅を設定する
ことを特徴とする、請求項１記載の空燃比検出センサ異常診断装置。
【請求項３】
該反応遅れ判定手段が、該燃料カット制御の終了後におけるシリンダへの流入空気量の積算量が所定量に達してから該実空燃比のリッチ側への変動が検出されるまでの期間を、該復帰後遅れ期間としてカウントする
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の空燃比検出センサ異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空燃比検出センサの異常を診断する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の要請から、車両用のエンジンから排出される排気ガス（単に、排気ともいう）の成分に対する規制が高まっている。このため、車両には、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサを設け、この空燃比センサによる検出結果に基づいて、エンジンをフィードバック制御することが一般的である。
一方、この空燃比センサに異常が生じた場合には、排気ガス性能が低下するおそれがある。それ故、この空燃比検出センサの異常を診断する技術が開発されている。このような技術の一例を示す文献（例えば、特許文献１）には、Ｏ2センサの出力電圧が、所定の閾値を超える回数を検出することで、Ｏ2センサの異常を診断する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３６６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、Ｏ2センサの異常には、無駄時間遅れ（Initial reaction delay）と一次応答遅れ（Transition delay）があることが一般的に知られている。しかしながら、特許文献１の技術に代表される従来の技術では、Ｏ2センサに無駄時間遅れが発生したとしても、Ｏ2センサに異常が発生していることを正確に判定しにくいという課題がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出センサの反応遅れをより的確に判定して、空燃比検出センサの異常をより的確に診断することができるようにした空燃比検出センサ異常診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の空燃比検出センサ異常診断装置は、エンジンの排気通路に設けられ排気ガスの実空燃比を検出する空燃比検出センサと、燃料カット条件が成立すると、該エンジンの燃料噴射を一時的に中止する燃料カット制御を実行する燃料カット制御手段と、該燃料カット制御手段が該燃料カット制御を実行してから該空燃比検出センサによって該実空燃比のリーン側への変動が検出されるまでの期間であるカット後遅れ期間が、所定のカット後判定期間を経過し、且つ、該燃料カット制御手段による該燃料カット制御の実行が終了してから該空燃比検出センサによって該実空燃比のリッチ側への変動が検出されるまでの期間である復帰後遅れ期間が、所定の復帰後判定期間を経過した、という条件を所定回数満たした場合、該空燃比検出センサの反応に遅れが生じていると判定する反応遅れ判定手段と、該反応遅れ判定手段での判定結果と該空燃比検出センサで検出される実空燃比とに基づき該空燃比検出センサの異常を診断するセンサ異常診断手段とを備える。
【０００６】
該センサ異常診断手段は、該エンジンから排出される該排気ガスの空燃比の目標値をリッチ側とリーン側とに繰り返し変更する空燃比変更制御を実行する空燃比変更制御手段と、該空燃比の目標値を挟んで所定の閾幅を設定する空燃比閾幅設定手段とを有し、かつ、該空燃比検出センサで検出された該実空燃比が、該空燃比変更制御手段による該空燃比変更制御の実行中に、該閾幅を超えた回数が異常判定閾値以下である場合に、該空燃比検出センサが異常であると診断するものであり、該空燃比閾幅設定手段は、該反応遅れ判定手段により少なくとも１回の該反応遅れが生じているとの判定がなされた場合に、該閾幅を拡大する。
【０００７】
また、該空燃比検出センサによって検出された該排気ガスの実空燃比の平均値である平均空燃比を算出する平均空燃比算出手段を備え、該空燃比閾幅設定手段は、該平均空燃比算出手段によって算出された該平均空燃比に基づいて該閾幅を設定することが好ましい（請求項２）。
また、該反応遅れ判定手段が、該燃料カット制御の終了後におけるシリンダへの流入空気量の積算値が所定流入量に達してから該実空燃比のリッチ側への変動が検出されるまでの期間を、該復帰後遅れ期間としてカウントすることが好ましい（請求項３）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の空燃比検出センサ異常診断装置では、空燃比検出センサの反応遅れ（無駄時間遅れ）の判定と一次遅れの判定とに関して、反応遅れ（無駄時間遅れ）が複数回検出された場合に一次遅れの判定に係る閾幅が拡大される。したがって、空燃比検出センサの反応遅れ判定のみならず一次遅れをもより的確に判定して、空燃比検出センサの異常をより的確に診断できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態における空燃比検出センサ異常診断装置の全体構成を示す模式的なブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態における空燃比検出センサ異常診断装置が適用された車両の目標排気空燃比を模式的に示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態における空燃比検出センサ異常診断装置が適用された車両に搭載された各構成要素の動作のタイミングを示すタイムチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態における空燃比検出センサ異常診断装置が適用された車両の実排気空燃比のばらつきを示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態における空燃比検出センサ異常診断装置の全体構成を示す模式的なブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態における空燃比検出センサ異常診断装置が適用された車両の実排気空燃比のばらつきを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
本実施形態の空燃比検出センサ異常診断装置は、車両５０に適用されている。
図１に示すように、車両５０に搭載された四気筒エンジン１のシリンダヘッド２には、シリンダ３毎に点火プラグ１１が設けられている。この点火プラグ１１には高電圧の電力を供給する点火コイル（図示略）が接続されている。
【００１１】
また、シリンダヘッド２には、シリンダ３毎に吸気ポート５が形成されている。この吸気ポート５には、吸気マニホールド１５の下流端が接続されている。
また、吸気マニホールド１５には、スロットルバルブ１６が設けられている。このスロットルバルブ１６により、吸気マニホールド１５を流れる吸気量を調整できるようになっている。
【００１２】
また、吸気マニホールド１５よりも上流側における吸気管１９には、エアフローセンサ２０が設けられている。このエアフローセンサ２０は、吸気管１９を通過して吸気マニホールド１５に流れ込む流入空気量Ｑinを検出するものであって、検出結果はＥＣＵ４０に出力されるようになっている。そして、後述する反応遅れ判定部４４により、流入空気量Ｑinの積算量が演算されるようになっている。
【００１３】
また、吸気マニホールド１５には、燃料噴射弁２１が取り付けられている。この燃料噴射弁２１には、燃料パイプ２２を介し、図示しない燃料タンクから燃料が供給されるようになっている。そして、ＥＣＵ４０から入力されるパルス信号に基づいて、燃料噴射弁２１から噴射される燃料噴射量が制御されるようになっている。
また、シリンダヘッド２には、シリンダ３毎に排気ポート６が形成されている。この排気ポート６には、排気マニホールド２５の上流端が接続されている。
【００１４】
また、排気マニホールド２５の下流端には、排気管（排気通路）２６が接続されている。この排気管２６には、リニア空燃比センサ（Linear A/F Sensor，以下「ＬＡＦＳ」という）２８及び排気浄化触媒装置として三元触媒２７が設置されている。
この三元触媒２７は、エンジン１から排出された排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ），炭化水素（ＨＣ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）を、窒素（Ｎ２），二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）へ化学変化させることで、排気ガスを浄化するようになっている。
【００１５】
また、三元触媒２７の上流側に設けられたＬＡＦＳ（空燃比検出センサ）２８は、排気管２６を通過する排気ガスの空燃比（以下、単に排気空燃比という）を実排気空燃比（実空燃比）ＡＦAとして検出するものであって、検出結果は後述するＥＣＵ４０に出力されるようになっている。そして、ＬＡＦＳ２８により、排気空燃比を検出することで良好なエンジン制御を実施するようになっている。なお、このＬＡＦＳ２８は、リッチ，リーンおよび理論空燃比（ストイキ）周辺といったいずれの領域にあっても、排気空燃比を検出することができるセンサであって、全領域空燃比センサとも呼ばれるものである。
【００１６】
また、車両５０には、ＥＣＵ(Electric Control Unit)４０が設けられている。このＥＣＵ４０は、いずれも図示しないメモリやＣＰＵ(Central Processing Unit)を有する電子制御ユニットである。また、このＥＣＵ４０のメモリには、いずれもソフトウェアプログラムとして、車速演算部４１，エンジン回転数演算部４２，燃料カット制御部（燃料カット制御手段）４３，反応遅れ判定部（反応遅れ判定手段）４４およびセンサ異常診断部（センサ異常診断手段）４５が記録されている。
【００１７】
これらのうち、車速演算部４１は、車両５０の車輪（図示略）の回転速度ＶWを検出する車輪速センサ（図示略）の検出結果に基づいて、車両５０の車速ＶSを演算するものである。
エンジン回転数演算部４２は、エンジン１のクランクシャフト角度θCLを検出するクランクシャフト角度センサ４の検出結果に基づいて、エンジン回転数ＮEを演算するものである。
【００１８】
燃料カット制御部４３は、燃料カット条件が成立すると、燃料噴射弁２１による燃料噴射を一時的に中止する燃料カット制御を実行するものである。なお、燃料カット条件が成立する場合とは、具体的には、以下の条件（１）および（２）が満たされた場合をいう。
条件（１）：図示しないアクセルペダル開度センサによってアクセルペダルの踏み込み量ＡCCがゼロであることが検出されたこと。
【００１９】
条件（２）：エンジン回転数演算部４２によって演算されたエンジン回転数ＮEが所定値（例えば、１０００rpm）以上であること。
反応遅れ判定部４４は、反応遅れ条件が所定回数満たされた場合に、ＬＡＦＳ２８に反応遅れの異常が生じている旨の判定である反応遅れ判定を行なうものである。ここでいう反応遅れとは、変動する目標排気空燃比ＡＦTに対する実排気空燃比ＡＦAの追従性の低下（換言すれば、無駄時間遅れ）を意味する。なお、反応遅れ条件が成立する場合とは、具体的には、以下の条件（３）および（４）が満たされた場合をいう。
【００２０】
条件（３）：燃料カット制御部４３が燃料カット制御を実行してから、ＬＡＦＳ２８によって実排気空燃比ＡＦAのリーン側への変動が検出されるまでの期間であるカット後遅れ期間ＴONaftが、カット後判定期間ＴONthを経過（ＴONaft＞ＴONth）したこと。
条件（４）：燃料カット制御部４３による燃料カット制御の実行が終了してからＬＡＦＳ２８によって実排気空燃比ＡＦAのリッチ側への変動が検出されるまでの期間である復帰後遅れ期間ＴOFFaftが、復帰後判定期間ＴOFFthを経過（ＴOFFaft＞ＴOFFth）したこと。
【００２１】
センサ異常診断部４５は、反応遅れ判定部４４の判定結果に基づきＬＡＦＳ２８の異常を診断するものである。
そして、このセンサ異常診断部４５は、ＬＡＦＳ２８が異常であると診断した場合、車両５０のインストルメントパネル（図示略）に配置されている警告灯５１を点灯するようになっている。これにより、ＬＡＦＳ２８が正常に作動しておらず、早急に車両５０を修理工場に持ち込む必要があることを、ドライバに対して迅速に警告することができるようになっている。なお、このセンサ異常診断部４５には、いずれもサブプログラムとして、空燃比変更制御部（空燃比変更制御手段）４６および空燃比閾幅設定部（空燃比閾幅設定手段）４７が組み込まれている。
【００２２】
より具体的に、このセンサ異常診断部４５は、ＬＡＦＳ２８で検出された実排気空燃比ＡＦAが、空燃比変更制御部４６による空燃比変更制御の実行中における単位期間ＴAFに、空燃比閾幅設定部４７により設定された閾幅を超える回数（以下、反転回数Ｎerrという）が異常判定閾値ＮTH以下である場合に、ＬＡＦＳ２８が異常であると診断するようになっている。
【００２３】
ここで、「閾幅」とは、第１空燃比閾値ＡＦTH1と第２空燃比閾値ＡＦTH2のとの間の幅である。したがって、「閾幅を超える」とは、実排気空燃比ＡＦAが、第１空燃比閾値ＡＦTH1或いは第２空燃比閾値ＡＦTH2を超えることを意味する。なお、閾幅を超える回数である反転回数Ｎerrは、実排気空燃比ＡＦAが、第１空燃比閾値ＡＦTH1或いは第２空燃比閾値ＡＦTH2を超える毎に１回カウントされるようになっている。もっとも、第１空燃比閾値ＡＦTH1と第２空燃比閾値ＡＦTH2とが交互に行なわれなければ、反転回数Ｎerrのカウント数は増大されないようになっている。そのため、実排気空燃比ＡＦAが、第１空燃比閾値ＡＦTH1を超えた後、第２空燃比閾値ＡＦTH2を超えることなく、再度、第１空燃比閾値ＡＦTH1を超えた場合、この反転回数Ｎerrのカウントは行なわれないようになっている。これは、第２空燃比閾値ＡＦTH2についても同様である。
【００２４】
また、異常判定閾値ＮTHは、例えば１０回として設定されており、ＥＣＵ４０の図示しないメモリに記録されている。
また、単位期間ＴAFとは、空燃比変更制御部４６による空燃比変更制御の実行中に、目標排気空燃比ＡＦTが、目標排気空燃比ＡＦTの中央値１４．５５（即ち、理論空燃比）を２４回超える（リーンからリッチ、或いは、リッチからリーンに反転する）のに要する期間である。具体的には、図２に示す時点ｔAから時点ｔB迄の期間であり、ＥＣＵ４０の図示しないメモリに記録されている。
【００２５】
空燃比変更制御部４６は、図２に示すように、エンジン１から排出される排気ガスの空燃比の目標値である目標排気空燃比（目標空燃比）ＡＦTをリッチ側とリーン側とに繰り返し変更する空燃比変更制御を実行するものである。なお、この空燃比変更制御部４６は、空燃比変更制御の実行中は、繰り返し変更された目標排気空燃比ＡＦTに応じて、燃料噴射弁２１による燃料噴射量を変更するようになっている。
【００２６】
空燃比閾幅設定部４７は、目標排気空燃比（目標空燃比）ＡＦTを含む所定の閾幅を設定するものである。具体的には、図４に示すように、第１空燃比閾値ＡＦTH1は、目標排気空燃比ＡＦTの中央値（例えば、理論空燃比１４．５５）よりもリーン側（図４の変更前の第１空燃比閾値ＡＦTH1およびＬ１参照）の値として設定され、また、第２空燃比閾値ＡＦTH2は、目標排気空燃比ＡＦTの中央値よりもリッチ側（図４の変更前の第２空燃比閾値ＡＦTH2およびＬ１参照）の値として設定されており、ＥＣＵ４０の図示しないメモリに記録されている。第１空燃比閾値ＡＦTH1および第２空燃比閾値ＡＦTH2と目標排気空燃比ＡＦTの中央値との関係は、ＡＦTH2＜中央値＜ＡＦTH1である。
【００２７】
この空燃比閾幅設定部４７は、反応遅れ判定部４４によって反応遅れ判定が３回なされた場合、実排気空燃比ＡＦAが第１空燃比閾値ＡＦTH1および第２空燃比閾値ＡＦTH2を超えにくくなるように、閾幅を拡大するようになっている。即ち、この空燃比閾幅設定部４７は、反応遅れ判定部４４によって反応遅れ判定が３回なされた場合、第１空燃比閾値ＡＦTH1をよりリーン側（図４の変更後の第１空燃比閾値ＡＦTH1およびＬ2参照）に変更し、且つ、第２空燃比閾値ＡＦTH2をよりリッチ側（図４の変更後の第２空燃比閾値ＡＦTH2およびＬ2参照）に変更するようになっている。
【００２８】
空燃比でいえば、空燃比閾幅設定部４７は、反応遅れ判定が３回なされたときに第１空燃比閾値ＡＦTH1を増大させるとともに第２空燃比閾値ＡＦTH2を減少させる。つまりここでは、無駄時間遅れが複数回検出された場合にセンサ異常診断部４５での診断に係る「閾幅」を拡大して、実排気空燃比ＡＦAが閾幅を超えにくく（反転回数Ｎerrがカウントされにくく）なるようにしている。
【００２９】
本発明の第１実施形態にかかる空燃比検出センサ異常診断装置は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果を奏する。
図３の（Ｄ）に示すように、時点ｔ0から時点ｔ1迄の期間では、空燃比変更制御部４６によって空燃比変更制御が実行され、ＬＡＦＳ２８によって検出される実排気空燃比ＡＦAはリッチ側・リーン側への振動を繰り返す。
【００３０】
その後、時点ｔ1において、燃料カット条件が成立すると、燃料カット制御部４３は、燃料噴射弁２１による燃料噴射を一時的に中止する燃料カット制御を実行（図３の（Ｂ）参照）する。これと同時に、反応遅れ判定部４４が、ＬＡＦＳ２８の異常である無駄時間遅れを検出するための計測フラグをオフからオンに実行する（図３の（Ｃ）参照）。また、反応遅れ判定部４４は、計測フラグをオフからオンに実行すると同時にカット後判定期間ＴONthをカウントダウンする。そして、カット後遅れ期間ＴONaft、即ち、燃料カット制御部４３が燃料カット制御を実行してからＬＡＦＳ２８によって実排気空燃比ＡＦAの変動が検出されるまでの期間が、カット後判定期間ＴONthを経過（ＴONaft＞ＴONth）した場合には、反応遅れ判定部４４により、排気空燃比がリーン方向へ変化した際におけるＬＡＦＳ２８の反応遅れ（即ち、無駄時間遅れ）の判定（図３のＣRL1参照）がなされる。
【００３１】
その後、時点ｔ3において、燃料カット条件が満たされなくなると、燃料カット制御部４３は、燃料カット制御の実行を終了（図３の（Ｂ）参照）する。これと同時に、反応遅れ判定部４４は、エアフローセンサ２０によって検出された流入空気量Ｑinの積算を開始する。ところで、燃料カット制御の実行が終了された直後においては、流入空気量Ｑinはエンジン１の運転状態に左右される。このため、もし、燃料カット制御の実行終了直後にリッチ方向への反応に対する無駄時間遅れ判定を行なってしまうと、その判定にばらつきが生じ得る。かかるばらつきを抑えるため、反応遅れ判定部４４は、復帰後判定期間ＴOFFthについて、流入空気量Ｑinの積算量が、所定の流入空気量Ｑ1に達してから（時点ｔ4参照）、時点ｔ4から時点ｔ5迄の所定期間をカウントダウンする。そのため、復帰後判定期間ＴOFFthは、図３で示す時点ｔ4から時点ｔ5迄の期間となる。そして、復帰後遅れ期間ＴOFFaft、即ち、燃料カット制御部４３による燃料カット制御の実行が終了してからＬＡＦＳ２８によって実排気空燃比ＡＦAの変動が検出されるまでの期間が、復帰後判定期間ＴOFFthを経過（ＴOFFaft＞ＴOFFth）した場合には、反応遅れ判定部４４により、排気空燃比がリッチ方向へ変化した際におけるＬＡＦＳ２８の反応遅れ、即ち、無駄時間遅れの判定（図３のＣLR1）がなされる。
【００３２】
また、時点ｔ5において、反応遅れ判定部４４は、ＬＡＦＳ２８の異常である無駄時間遅れを検出するための計測フラグをオンからオフに実行する（図３の（Ｃ）参照）すると共に、エアフローセンサ２０によって検出された流入空気量Ｑinの積算を終了（図３のＱ0参照）する。さらに、反応遅れ判定部４４は、リッチからリーン方向への反応に対する無駄時間遅れ判定（図３のＣRL1）を次回の判定に備えて初期値ＣRL0とし、リーンからリッチ方向への反応に対する無駄時間遅れ判定（図３のＣLR1）についても同様に初期値ＣLR0とする。
【００３３】
そして、時点ｔ5において、反応遅れ判定部４４が、１回目のリッチからリーン方向への反応に対する無駄時間遅れ判定（図３のＣRL1参照）を行ない、かつ、１回目のリーンからリッチ方向への反応に対する無駄時間遅れ判定（図３のＣLR1参照）を行なったため、反応遅れ判定部４４は、１回目の反応遅れ判定（図３のＣ1参照）を行なう。
上記のような制御及び反応遅れ判定が繰り返され、反応遅れ判定部４４によりかかる反応遅れ判定が３回なされた場合に、空燃比閾幅設定部４７は、実排気空燃比ＡＦAが第１空燃比閾値ＡＦTH1および第２空燃比閾値ＡＦTH2を超えにくくなるように、閾幅を拡大する。つまり、空燃比閾幅設定部４７は、第１空燃比閾値ＡＦTH1をよりリーン側（図４の変更後の第１空燃比閾値ＡＦTH1およびＬ2参照）に変更し、且つ、第２空燃比閾値ＡＦTH2をよりリッチ側（図４の変更後の第２空燃比閾値ＡＦTH2およびＬ2参照）に変更する。
【００３４】
このように、本実施形態の空燃比検出センサ異常診断装置によれば、ＬＡＦＳ２８における無駄時間遅れ判定が可能となり、ＬＡＦＳ２８に異常が発生していることをより正確に判定することができる。
以下、ＬＡＦＳ２８に無駄時間遅れの異常が発生している場合の判定について、図４に示す実験結果を用いて具体的に説明する。
【００３５】
ＬＡＦＳ２８によって検出される実排気空燃比ＡＦAは、目標排気空燃比ＡＦTの振動にともなって振動する。なお、上述したとおり、本実施形態では、目標排気空燃比ＡＦTが目標排気空燃比ＡＦTの中央値１４．５５を超える回数は２４回に設定されており、実排気空燃比ＡＦAの反転回数Ｎerrが異常判定閾値ＮTH（１０回）以下の場合に、センサ異常診断部４５は、ＬＡＦＳ２８に異常が発生していることを判定するものである。
【００３６】
ここで、ＬＡＦＳ２８に無駄時間遅れの異常が発生している時に、実排気空燃比ＡＦAが図４に示すように比較的大きく振幅する場合があり、変更前の第１空燃比閾値ＡＦTH1または変更前の第２空燃比閾値ＡＦTH2を超える回数は１７回（ａ1〜ａ17）であった。
つまり、この場合には、実排気空燃比ＡＦAの反転回数Ｎerrは異常判定閾値ＮTH（１０回）を下回らないこととなり、ＬＡＦＳ２８に異常が発生しているにもかかわらず、空燃比閾幅設定部４７による作用を考慮しないと仮定すると、センサ異常診断部４５はその判定をしないこととなる。
【００３７】
これに対して、本実施形態においては、図４に示すように、空燃比閾幅設定部４７は、反応遅れ判定部４４によって反応遅れ判定が３回なされると、第１空燃比閾値ＡＦTH1をよりリーン側（図４の変更後の第１空燃比閾値ＡＦTH1およびＬ2参照）に変更し、且つ、第２空燃比閾値ＡＦTH2をよりリッチ側（図４の変更後の第２空燃比閾値ＡＦTH2およびＬ2参照）に変更する。つまり、図４に示す実験結果において、空燃比閾幅設定部４７による作用を考慮した場合には、第１空燃比閾値ＡＦTH1または第２空燃比閾値ＡＦTH2を超える回数は６回（ｂ1〜ｂ6）となる。
【００３８】
これにより、センサ異常診断部４５による異常判定閾値ＮTH（１０回）を下回り、ＬＡＦＳ２８に異常が発生していることを正確に判定することができる。
また、図示はしないが、本実施形態の空燃比検出センサ異常診断装置によれば、ＬＡＦＳ２８に一次遅れの異常が発生している場合は、実排気空燃比ＡＦAの振幅が安定的に小さくなり、空燃比閾幅設定部４７による作用を考慮しなくても、実排気空燃比ＡＦAの反転回数Ｎerrが容易に異常判定閾値ＮTH（１０回）以下となるため、無駄時間遅れ判定のみならず、一次遅れ判定も可能であり、ＬＡＦＳ２８に異常が発生していることをより正確に判定することができる。
【００３９】
このように、本実施形態の空燃比検出センサ異常診断装置は、多大なコストを要することなく、ＬＡＦＳ２８に異常が発生していることを正確に判定することができるのである。
【００４０】
［第２実施形態］
次に、図５および図６を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と重複する説明は省略する。
【００４１】
本実施形態では、図５に示すように、車両５０には、ＥＣＵ６０が設けられている。このＥＣＵ６０は、空燃比閾幅設定部（空燃比閾幅設定手段）５７および平均空燃比算出部（平均空燃比算出手段）５８を有している点で、上述の第１実施形態のＥＣＵ４０と異なっている。なお、これらの空燃比閾幅設定部５７および平均空燃比算出部５８は、いずれもＥＣＵ６０の図示しないメモリに記録されたソフトウェアプログラムである。
【００４２】
また、空燃比閾幅設定部５７は、後述する平均空燃比算出部５８によって算出された平均空燃比ＡＦAVEに基づいて、第１空燃比閾値ＡＦTH11および第２空燃比閾値ＡＦTH22を設定するものである。より具体的には、図６に示すように、空燃比閾幅設定部５７が、第１空燃比閾値ＡＦTH11および第２空燃比閾値ＡＦTH22がともに平均空燃比算出部５８で算出された平均空燃比ＡＦAVEと同様の特性となるように設定する。また、空燃比閾幅設定部５７は、第１空燃比閾値ＡＦTH11を平均空燃比ＡＦAVEよりもリーン側の値（図中Ｌ3参照）として設定し、また、第２空燃比閾値ＡＦTH22を平均空燃比ＡＦAVEよりもリッチ側の値（図中Ｌ3参照）として設定する。
【００４３】
平均空燃比算出部５８は、ＬＡＦＳ２８によって検出された排気ガスの実排気空燃比ＡＦAの平均値である平均空燃比ＡＦAVEを算出するものである。ここで、平均空燃比ＡＦAVEは実排気空燃比ＡＦAのフィルタ値とし、前回の平均値をＡＦAVE(n-1)、今回の実排気空燃比をＡＦA(n)、フィルタ定数をaとして下式のように算出してもよい。
平均空燃比ＡＦAVE ＝ a×ＡＦAVE(n-1)＋(1−a)×ＡＦA(n) 
本発明の第２実施形態にかかる空燃比検出センサ異常診断装置は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果を奏する。
【００４４】
ここでは図６に示す実験結果を用いて説明する。なお、この実験においては、空燃比変更制御部４６によって、目標排気空燃比ＡＦTを周期的にリッチ側とリーン側とに繰り返し変更する制御（即ち、空燃比変更制御）が実行されている場合に、ＬＡＦＳ２８による検出結果である実排気空燃比ＡＦAがどの様に変化するのかをモニタしている。なお、この実験で用いられたＬＡＦＳ２８には異常は生じておらず、正常なものである。
【００４５】
この図６に示すように、実排気空燃比ＡＦAは一定ではなく、外乱による影響によって時々刻々と変化することがある。つまり、この図６に示すように、目標排気空燃比ＡＦTの中央値からずれる場合も想定される。
しかしながら、本実施形態にかかる空燃比検出センサ異常診断装置によれば、このような場合でも、ＬＡＦＳ２８に異常が発生しているか否かを正確に判定することができる。
【００４６】
つまり、この図６中、二点鎖線で示すように、第１空燃比閾値ＡＦTH100および第２空燃比閾値ＡＦTH200の双方を目標排気空燃比ＡＦTの中央値（図６中破線参照）を基準として一定値としてしまうと、実排気空燃比ＡＦAは、第１空燃比閾値ＡＦTH100よりもリーンの領域で振動するような事態が生じ得る。また、図示はしないが、一定値として設定された第２空燃比閾値ＡＦTH200よりもリッチの領域で実排気空燃比ＡＦAが振動するような事態も生じ得る。
【００４７】
例えば、本実施形態の空燃比閾幅設定部５７によって設定された第１空燃比閾値ＡＦTH11および該第２空燃比閾値ＡＦTH22を実排気空燃比ＡＦAが超える回数を数えたところ、２２回（ｃ1〜ｃ22）であった。
つまり、この２２回という値は、センサ異常診断部４５による異常判定閾値ＮTH（１０回）を下回っていないため、ＬＡＦＳ２８に異常は生じていないこととなり、正確な判定であるといえる。
【００４８】
一方、図６中二点鎖線で示すように、実排気空燃比ＡＦAが、一定値とした第１空燃比閾値ＡＦTH100および第２空燃比閾値ＡＦTH200を超えた回数を数えたところ、６回（ｄ1〜ｄ6）であった。
つまり、この６回という値は、センサ異常診断部４５による異常判定閾値ＮTH（１０回）を下回っており、ＬＡＦＳ２８が正常であるにもかかわらず、異常であると誤った判定をしてしまっているものであるといえる。
【００４９】
このように、実排気空燃比ＡＦAが一定ではなく、時々刻々と変化するような場合であっても、本実施形態によれば、ＬＡＦＳ２８の異常判定をより高い精度で行なうことができるのである。
【００５０】
［その他］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５１】
上述の実施形態では、空燃比変更制御部４６は、繰り返し変更された目標排気空燃比ＡＦTに応じて、燃料噴射弁２１による燃料噴射量を変更するようになっているとしたが、これに限定されるものではない。例えば、燃料噴射量を一定にした状態で、目標排気空燃比ＡＦTに応じて、スロットルバルブ開度を周期的に変更するようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、単位期間ＴAFとは、目標排気空燃比ＡＦTが、目標排気空燃比ＡＦTの中央値１４．５５を２４回超える期間としたが、これに限定されるものではなく、センサに応じた適切な回数を適宜設定すればよい。
【００５２】
上述の実施形態では、目標排気空燃比ＡＦTの中央値を１４．５５として設定したが、これに限定されるものではなく、エンジンや燃料の性状に応じた適切な値を適宜設定すればよい。
また、上述の実施形態では、異常判定閾値ＮTHを１０回として設定したが、これに限定されるものではなく、センサに応じて、異常を判定できる適切な回数を適宜設定すればよい。
【００５３】
また、上述の実施形態では、反応遅れ判定を３回として設定したが、これに限定されるものではない。センサに応じて、反応遅れを判定できる適切な回数を適宜設定すればよい。
また、上述の第１実施形態では、空燃比閾幅設定部４７によって閾幅が拡大され得る場合、即ち、第１空燃比閾値ＡＦTH1および第２空燃比閾値ＡＦTH2が変更され得る場合を図４に示して説明したが、同様に、図６に示す第２実施形態における空燃比閾幅設定部５７によっても、第１空燃比閾値ＡＦTH11および第２空燃比閾値ＡＦTH22が変更され得るようになっている。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  エンジン
２  シリンダヘッド
３  シリンダ
５  吸気ポート
６  排気ポート
１１  点火プラグ
１５  吸気マニホールド
１６  スロットルバルブ
１９  吸気管
２０  エアフローセンサ
２１  燃料噴射弁
２２  燃料パイプ
２５  排気マニホールド
２６  排気管（排気通路）
２７  三元触媒
２８  ＬＡＦＳ（空燃比検出センサ）
４０  ＥＣＵ
４１  車速演算部
４２  エンジン回転数演算部
４３  燃料カット制御部（燃料カット制御手段）
４４  反応遅れ判定部（反応遅れ判定手段）
４５  センサ異常診断部（センサ異常診断手段）
４６  空燃比変更制御部（空燃比変更制御手段）
４７  空燃比閾幅設定部（空燃比閾幅設定手段）
５０  車両
５１  警告灯
５７  空燃比閾幅設定部（空燃比閾幅設定手段）
５８  平均空燃比算出部（平均空燃比算出手段）
６０  ＥＣＵ
Ｑin  流入空気量
ＶW  回転速度
ＶS  車速
θCL  クランクシャフト角度
ＮE  エンジン回転数
ＡＦT  目標排気空燃比（目標空燃比）
ＡＦA  実排気空燃比（実空燃比）
ＡＦAVE  平均空燃比
a  フィルタ定数
ＡＦTH1，ＡＦTH11，ＡＦTH100  第１空燃比閾値
ＡＦTH2，ＡＦTH22，ＡＦTH200  第２空燃比閾値
ＮTH  異常判定閾値
Ｎerr  反転回数
ＴONaft  カット後遅れ期間
ＴONth  カット後判定期間
ＴOFFaft  復帰後遅れ期間
ＴOFFth  復帰後判定期間
ＴAF  単位期間
ＡCC  アクセルペダル踏み込み量
【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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