(57)【要約】【課題】内燃機関の挙動に影響を与えることなく、空燃比センサの応答特性を正確に診断する。【解決手段】エンジン１０の排気経路には、空燃比センサ４２０が設けられる。ＥＣＵ２００は、エンジン１０が燃料噴射の停止状態で回転している期間における排気を検出したときの空燃比センサ４２０の出力電圧に基づいて、空燃比センサ４２０の応答性診断を実行する。具体的には、空燃比センサ４２０の出力電圧の変化が、当該期間において空燃比がリーン方向へ急激に変化する挙動を捉えるものとなっているか否かを診断する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
前記内燃機関の排気経路に設けられた空燃比センサと、
前記内燃機関が燃料噴射の停止状態で回転している期間における排気が前記空燃比センサを通過する所定期間での前記空燃比センサの出力電圧に基づいて、前記空燃比センサの応答性診断を実行するための診断手段とを備える、車両。
【請求項２】
前記内燃機関を始動するための電動機をさらに備え、
前記内燃機関は、車両運転中において、車両状態に応じて間欠作動するように制御され、
前記診断手段は、
前記内燃機関が前記車両運転中に間欠停止された状態から前記電動機によって間欠始動される際に、前記燃料噴射が開始されるまでの期間に対応する前記所定期間の前記空燃比センサの出力電圧に基づいて、前記応答性診断を実行するための手段を含む、請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記内燃機関を始動するための電動機をさらに備え、
前記診断手段は、
前記内燃機関が停止状態から前記電動機によって始動される際に、前記燃料噴射が開始されるまでの期間に対応する前記所定期間の前記空燃比センサの出力電圧に基づいて、前記応答性診断を実行するための手段を含む、請求項１記載の車両。
【請求項４】
前記内燃機関の始動開始時におけるクランク角度を取得するための角度取得手段と、
前記内燃機関が始動される際における前記診断手段による診断結果を、前記角度取得手段によって取得された前記クランク角度に応じて修正するための修正手段とをさらに備える、請求項２または３記載の車両。
【請求項５】
前記診断手段は、
車両運転中における前記内燃機関のフューエルカットの際の前記燃料噴射の停止期間に対応する前記所定期間の前記空燃比センサの出力電圧に基づいて、前記応答性診断を実行するための手段を含む、請求項１記載の車両。
【請求項６】
前記診断手段は、
前記応答性診断の際に、前記所定期間における前記空燃比センサの出力電圧の軌跡長、平均傾き、最大傾きおよび、積算値の少なくともいずれかを、応答性を示すパラメータとして算出するためのパラメータ算出手段を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両。
【請求項７】
前記パラメータ算出手段は、
前記応答性診断の開始時における前記空燃比センサの出力電圧である初期電圧が第１の電圧範囲内である場合には、前記出力電圧の積算値を前記パラメータとして算出する一方で、前記初期電圧が前記第１の電圧範囲外である場合には、前記出力電圧の軌跡長を前記パラメータとして算出するための手段を有する、請求項６記載の車両。
【請求項８】
前記診断手段は、
前記応答性診断の開始時に所定条件が成立していないときには、前記応答性診断を非実行とするための手段と、
これまでの前記応答性診断の履歴に応じて、前記所定条件を変化するための手段とを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両。
【請求項９】
前記診断手段は、
前記応答性診断の際に、前記所定期間における前記空燃比センサの出力電圧の軌跡長、平均傾き、最大傾きおよび、積算値の少なくともいずれかを、応答性を示すパラメータとして算出するためのパラメータ算出手段と、
これまでの前記応答性診断の履歴に応じて、前記パラメータ算出手段によって算出される前記パラメータを変更するための手段とを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１０】
前記診断手段は、
前記応答性診断の開始時における前記空燃比センサの出力電圧である初期電圧が一定の電圧範囲に入っていない場合には前記応答性診断を非実行とするための手段と、
これまでの前記応答性診断の履歴に応じて、前記一定の電圧範囲を、第１の電圧範囲と、前記第１の電圧範囲よりも広い第２の電圧範囲とのいずれかに選択するための手段とをさらに含み、
前記パラメータ算出手段は、
前記第１の電圧範囲が前記一定の電圧範囲に設定されているときには前記出力電圧の積算値を前記パラメータとして算出する一方で、前記第２の電圧範囲が前記一定の電圧範囲に設定されているときには前記出力電圧の軌跡長を前記パラメータとして算出するための手段を有する、請求項９記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車両に関しより特定的には、車両に搭載された空燃比センサの応答性診断に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気経路に配置された空燃比センサによる検出値に基づいて内燃機関を制御することが行なわれている。たとえば、空燃比センサによる検出値に基づいて、内燃機関の空燃比が理論空燃比に近付くように、燃料噴射量の補正を行なう制御が知られている。
【０００３】
特開２００８−９５６２７号公報（特許文献１）には、空燃比センサの製造公差や経時変化等による出力特性のばらつきを補正するための機能を備えた内燃機関の空燃比制御装置が記載されている。特許文献１では、車両運転中に供給空燃比を周期的にリッチおよびリーンに意図的に変化させるとともに、その際の空燃比の振り幅と空燃比センサの出力変化量との対比に基づいて、空燃比センサの出力特性補正値を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９５６２７号公報
【特許文献２】特開２０１２−５７５４５号公報
【特許文献３】特開２０１２−２６３０６号公報
【特許文献４】特開平１０−５４２８５号公報
【特許文献５】特開２０１２−９２７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、空燃比センサの出力特性を正確に検出するためには、内燃機関の運転中（燃料燃焼中）に空燃比を意図した振り幅で変化させる必要がある。しかしながら、燃焼のばらつきの影響によって、実際の空燃比を狙い通りに変化できないことにより、空燃比センサの出力挙動を正確に診断できなくなる虞がある。また、実際の内燃機関の運転中に空燃比を変化させるため、エミッションが悪化したり、内燃機関の出力変動によってドライバビリティが低下する虞がある。
【０００６】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、内燃機関の挙動に影響を与えることなく、空燃比センサの応答特性を正確に診断することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面では、車両は、内燃機関と、内燃機関の排気経路に設けられた空燃比センサと、診断手段とを含む。診断手段は、内燃機関が燃料噴射の停止状態で回転している期間における排気が空燃比センサを通過する所定期間での空燃比センサの出力電圧に基づいて、空燃比センサの応答性診断を実行する。
【０００８】
好ましくは、車両は、内燃機関を始動するための電動機をさらに含み。内燃機関は、車両運転中において、車両状態に応じて間欠作動するように制御される。診断手段は、内燃機関が車両運転中に間欠停止された状態から電動機によって間欠始動される際に、燃料噴射が開始されるまでの期間に対応する所定期間の空燃比センサの出力電圧に基づいて、応答性診断を実行するための手段を含む。
【０００９】
また好ましくは、車両は、内燃機関を始動するための電動機をさらに含む。
診断手段は、内燃機関が停止状態から電動機によって始動される際に、燃料噴射が開始されるまでの期間に対応する所定期間の空燃比センサの出力電圧に基づいて、応答性診断を実行するための手段を含む。
【００１０】
さらに好ましくは、車両は、内燃機関の始動開始時におけるクランク角度を取得するための角度取得手段と、内燃機関が始動される際における診断手段による診断結果を、角度取得手段によって取得されたクランク角度に応じて修正するための修正手段とをさらに含む。
【００１１】
好ましくは、診断手段は、車両運転中における内燃機関のフューエルカットの際の燃料噴射の停止期間に対応する所定期間の空燃比センサの出力電圧に基づいて、応答性診断を実行する手段を含む。
【００１２】
また好ましくは、診断手段は、パラメータ算出手段を含む。パラメータ算出手段は、応答性診断の際に、所定期間における空燃比センサの出力電圧の軌跡長、平均傾き、最大傾きおよび、積算値の少なくともいずれかを、応答性を示すパラメータとして算出する。
【００１３】
さらに好ましくは、パラメータ算出手段は、応答性診断の開始時における空燃比センサの出力電圧である初期電圧が第１の電圧範囲内である場合には、出力電圧の積算値をパラメータとして算出する一方で、初期電圧が第１の電圧範囲外である場合には、出力電圧の軌跡長をパラメータとして算出する手段を有する。
【００１４】
あるいは好ましくは、診断手段は、応答性診断の開始時に所定条件が成立していないときには応答性診断を非実行とするための手段と、これまでの応答性診断の履歴に応じて、所定条件を変化するための手段とを含む。
【００１５】
また好ましくは、診断手段は、パラメータ算出手段と、これまでの応答性診断の履歴に応じてパラメータ算出手段によって算出されるパラメータを変更するための手段とを含む。パラメータ算出手段は、応答性診断の際に、所定期間における空燃比センサの出力電圧の軌跡長、平均傾き、最大傾きおよび、積算値の少なくともいずれかを、応答性を示すパラメータとして算出する。
【００１６】
さらに好ましくは、診断手段は、応答性診断の開始時における空燃比センサの出力電圧である初期電圧が一定の電圧範囲に入っていない場合には応答性診断を非実行とするための手段と、これまでの応答性診断の履歴に応じて、一定の電圧範囲を、第１の電圧範囲と、第１の電圧範囲よりも広い第２の電圧範囲とのいずれかに選択するための手段とをさらに含む。パラメータ算出手段は、第１の電圧範囲が一定の電圧範囲に設定されているときには出力電圧の積算値をパラメータとして算出する一方で、第２の電圧範囲が一定の電圧範囲に設定されているときには出力電圧の軌跡長をパラメータとして算出するための手段を有する。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、内燃機関の挙動に影響を与えることなく、空燃比センサの応答特性を正確に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に従う車両の代表例として示されるハイブリッド車両１の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】図１に示した動力分割機構の共線図である。
【図３】図１に示したエンジンの構成をさらに説明するための構成図である。
【図４】図３に示した空燃比センサの出力特性を説明するための概念図である。
【図５】本実施の形態による空燃比センサの応答性診断を説明するための第１の波形図である。
【図６】本実施の形態に従う空燃比センサの応答性診断を説明するための第２の波形図である。
【図７】本実施の形態１に従う空燃比センサの応答性診断の制御処理手順を示すフローチャートである。
【図８】図７に示した応答性診断パラメータの算出処理のためのサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図９】図８に示したパラメータ演算処理において演算されるパラメータおよびその算出式を例示する図表である。
【図１０】本実施の形態２に従う空燃比センサの応答性診断における応答性診断パラメータの算出処理のためのサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１１】本実施の形態３に従う空燃比センサの応答性診断の制御処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】本実施の形態３に従う空燃比センサの応答性診断における早期診断要否を判定する処理の例を説明するフローチャートである。
【図１３】早期診断の要求時における応答性診断パラメータの算出処理のためのサブルーチンの例を説明するフローチャートである。
【図１４】通常の応答性診断における応答性診断パラメータの算出処理のためのサブルーチンの例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下では、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
【００２０】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に従う車両の代表例として示される、ハイブリッド車両１の構成を説明するためのブロック図である。
【００２１】
図１を参照して、本実施の形態に係るハイブリッド車両１（以下、単に車両１と記載する）の全体ブロック図が説明される。車両１は、トランスミッション８と、エンジン１０と、トーショナルダンパ１８と、ＰＣＵ（Power  Control  Unit）６０と、バッテリ７０と、駆動輪７２と、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）２００とを含む。
【００２２】
トランスミッション８は、駆動軸１６と、第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと記載する）２０と、第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧと記載する）３０と、動力分割機構４０と、減速機５８とを含む。
【００２３】
車両１は、エンジン１０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン１０が発生する動力は、動力分割機構４０によって２経路に分割される。２経路のうちの一方の経路は減速機５８を介して駆動輪７２へ伝達される経路であり、他方の経路は第１ＭＧ２０へ伝達される経路である。
【００２４】
第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、たとえば、三相交流回転電機である。第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、ＰＣＵ６０によって駆動される。
【００２５】
第１ＭＧ２０は、動力分割機構４０によって分割されたエンジン１０の動力を用いて発電するジェネレータとしての機能を有する。また、第１ＭＧ２０は、バッテリ７０からの電力を受けてエンジン１０の出力軸であるクランク軸を回転させる。これによって、第１ＭＧ２０は、エンジン１０を始動するスタータとしての機能を有する。
【００２６】
第１レゾルバ１２は、第１ＭＧ２０に設けられる。第１レゾルバ１２は、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１を検出する。第１レゾルバ１２は、検出された回転速度Ｎｍ１を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００２７】
第２ＭＧ３０は、バッテリ７０に蓄えられた電力および第１ＭＧ２０により発電された電力の少なくともいずれか一方を用いて駆動輪７２に駆動力を与える走行用モータとしての機能を有する。また、第２ＭＧ３０は、回生制動によって発電された電力を用いてＰＣＵ６０を経由してバッテリ７０を充電するためのジェネレータとしての機能を有する。
【００２８】
第２レゾルバ１３は、第２ＭＧ３０に設けられる。第２レゾルバ１３は、第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２を検出する。第２レゾルバ１３は、検出された回転速度Ｎｍ２を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００２９】
エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０のクランク軸に対向した位置には、クランクポジションセンサ１１が設けられる。クランクポジションセンサ１１は、エンジン１０のクランク軸の回転角および角速度を検出する。クランクポジションセンサ１１は、検出された回転角および角速度を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。ＥＣＵ２００は、受信した角速度に基づいてエンジン１０の回転速度Ｎｅを算出する。
【００３０】
トーショナルダンパ１８は、エンジン１０のクランク軸と、トランスミッション８の入力軸との間に設けられる。トーショナルダンパ１８は、エンジン１０のクランク軸とトランスミッション８の入力軸との間での動力を伝達する際のトルク変動を吸収する。
【００３１】
動力分割機構４０は、駆動輪７２に連結される駆動軸１６、エンジン１０の出力軸および第１ＭＧ２０の回転軸の三要素の各々を機械的に連結する動力伝達装置である。動力分割機構４０は、上述の三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の２つの要素間での動力の伝達を可能とする。第２ＭＧ３０の回転軸は、駆動軸１６に連結される。
【００３２】
動力分割機構４０は、サンギヤ５０と、ピニオンギヤ５２と、キャリア５４と、リングギヤ５６とを含む遊星歯車機構である。ピニオンギヤ５２は、サンギヤ５０およびリングギヤ５６の各々と噛み合う。キャリア５４は、ピニオンギヤ５２を自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランク軸に連結される。サンギヤ５０は、第１ＭＧ２０の回転軸に連結される。リングギヤ５６は、駆動軸１６を介在して第２ＭＧ３０の回転軸および減速機５８に連結される。
【００３３】
減速機５８は、動力分割機構４０や第２ＭＧ３０からの動力を駆動輪７２に伝達する。また、減速機５８は、駆動輪７２が受けた路面からの反力を動力分割機構４０や第２ＭＧ３０に伝達する。
【００３４】
車輪速センサ１４は、駆動輪７２の回転速度Ｎｗを検出する。車輪速センサ１４は、検出された回転速度Ｎｗを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。ＥＣＵ２００は、受信した回転速度Ｎｗに基づいて車両１の速度Ｖを算出する。なお、ＥＣＵ２００は、回転速度Ｎｗに代えて第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２に基づいて車両１の速度Ｖを算出するようにしてもよい。
【００３５】
図２には、動力分割機構４０の共線図が示される。
図２を参照して、キャリア（Ｃ）５４に入力されるエンジン１０の出力トルクに対して、第１ＭＧ２０による反力トルクをサンギヤ（Ｓ）５０に入力すると、これらのトルクを加減算した大きさのトルクが、出力要素となっているリングギヤ（Ｒ）５６に現れる。その場合、第１ＭＧ２０のロータがそのトルクによって回転し、第１ＭＧ２０は発電機として機能する。また、リングギヤ５６の回転速度（出力回転速度）を一定とした場合、第１ＭＧ２０の回転速度を大小に変化させることにより、エンジン１０の回転速度を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン１０の回転速度を例えば燃費が最もよい回転速度に設定する制御を、第１ＭＧ２０を制御することによって行なうことができる。このような回転速度制御は、ＥＣＵ２０による第１ＭＧ２０の制御によって行なわれる。
【００３６】
再び図１を参照して、ＰＣＵ６０は、バッテリ７０に蓄えられた直流電力を第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動するための交流電力に変換する。ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ２に基づいて制御されるコンバータおよびインバータ（いずれも図示せず）を含む。コンバータは、バッテリ７０から受けた直流電力の電圧を昇圧してインバータに出力する。インバータは、コンバータが出力した直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０に出力する。
【００３７】
これにより、バッテリ７０に蓄えられた電力を用いて第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０が駆動される。また、インバータは、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０によって発電される交流電力を直流電力に変換してコンバータに出力する。コンバータは、インバータが出力した直流電力の電圧を降圧してバッテリ７０へ出力する。これにより、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０により発電された電力を用いてバッテリ７０が充電される。なお、コンバータは、省略してもよい。
【００３８】
バッテリ７０は、蓄電装置であり、再充電可能な直流電源である。バッテリ７０としては、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池が用いられる。バッテリ７０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ７０は、上述したように第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０により発電された電力を用いて充電される他、外部電源（図示せず）から供給される電力を用いて充電されてもよい。なお、バッテリ７０は、二次電池に限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であってもよい。なお、車両１には、外部電源を用いてバッテリ７０の充電を可能とする充電装置が搭載されていてもよい。
【００３９】
ＥＣＵ２００は、エンジン１０を制御するための制御信号Ｓ１を生成し、その生成した制御信号Ｓ１をエンジン１０へ出力する。また、ＥＣＵ２００は、ＰＣＵ６０を制御するための制御信号Ｓ２を生成し、その生成した制御信号Ｓ２をＰＣＵ６０へ出力する。
【００４０】
ＥＣＵ２００は、エンジン１０およびＰＣＵ６０等を制御することによって車両１が最も効率よく走行できるようにハイブリッドシステム全体、すなわち、バッテリ７０の充放電状態、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の動作状態を制御する。
【００４１】
ＥＣＵ２００は、運転席に設けられたアクセルペダル（図示せず）の操作量に対応する要求駆動パワーを算出する。たとえば、アクセル操作量および車速の関数として、要求駆動パワーが算出される。
【００４２】
ＥＣＵ２００は、算出された要求駆動パワーに応じて、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０のトルクと、エンジン１０の出力とを制御する。ＥＣＵ２００は、発進時や低速走行時等のエンジン１０の効率が悪い場合には、第２ＭＧ３０のみにより走行するように車両１を制御する。
【００４３】
また、ＥＣＵ２００は、通常走行時に、車両１の状態に応じて、エンジン１０を始動させる。代表的には、車両１では、要求駆動パワーが閾値より低いときには、エンジン１０が停止される一方で、要求駆動パワーが閾値を超えるとエンジン１０を始動する。したがって、車両１では、走行中にエンジン１０は間欠作動する。すなわち、エンジン１０は、走行中に間欠的に停止および始動される。なお、エンジン１０の停止時には、図２の共線図において点線で示すように、エンジン回転速度＝０で、第１ＭＧ２０の回転速度が負、第２ＭＧ３０の回転速度が正となった状態で、車両１は前進走行することができる。
【００４４】
エンジン１０の作動時には、動力分割機構４０によりエンジン１０の動力が２経路に分けられる。一方の動力で駆動輪７２が直接的に駆動される。他方の動力で第１ＭＧ２０を駆動して発電が行なわれる。このとき、ＥＣＵ２００は、発電された電力を用いて第２ＭＧ３０を駆動させる。このように第２ＭＧ３０を駆動させることにより駆動輪７２の駆動補助が行なわれる。
【００４５】
次に、図３を用いてエンジンの構成をさらに詳細に説明する。
図３を参照して、エンジン１０は、たとえば、１番気筒から４番気筒までの４つの気筒１１２を含む。複数の気筒１１２内の頂部の各々には、点火プラグ１１０が設けられる。なお、エンジン１０としては、図１および図２に示すような直列の４気筒のエンジンに限定されるものではなく、たとえば、Ｖ型の６気筒、Ｖ型の８気筒あるいは直列の６気筒などの形式のエンジンであってもよい。
【００４６】
エンジン１０の吸気側には、吸気マニホールド８０が連結されている。吸気マニホールド８０の上流側には、吸気管８２の一方端が連結されている。吸気管８２には、エアフローメータ８４と、スロットルバルブ８６と、スロットルモータ８８と、エアクリーナ９０とが設けられる。エアフローメータ８４は、エンジン１０の吸入空気量を検出する。
【００４７】
スロットルバルブ８６は、吸入空気量を調整する。スロットルモータ８８は、ＥＣＵ２００からの制御信号に基づいてスロットルバルブ８６を駆動する。エアクリーナ９０は、吸気管８２の他方端に連結される。
【００４８】
吸気マニホールド８０は、下流側が分岐しており、複数の気筒１１２の各々にそれぞれ接続されている。吸気マニホールド８０の分岐点から複数の気筒１１２の各々までの間には、複数の気筒１１２の各々に対応した燃料噴射装置１２０が設けられる。なお、燃料噴射装置１２０は、複数の気筒１１２の各々の気筒内に設けられてもよい。
【００４９】
エンジン１０の排気側には、排気マニホールド９２が連結されている。排気マニホールド９２の上流側は、分岐しており気筒１１２の各々の排気ポートにそれぞれ接続されている。排気マニホールド９２の下流側の合流部分には、排気管９４が接続される。排気管９４には、空燃比センサ４２０が設けられる。排気管９４の空燃比センサ４２０よりも下流側には、排気ガスを浄化するための三元触媒コンバータ９６が設けられる。
【００５０】
水温センサ３８０は、エンジン１０の内部を流通する冷却水の温度を検出する。水温センサ３８０は、冷却水温を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００５１】
空燃比センサ４２０は、複数の気筒１１２の各々に供給される燃料と空気との混合気の空燃比を検出するためのセンサである。本実施の形態において、空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電流を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。すなわち、空燃比センサ４２０は、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電流を発生し、ＥＣＵ２００には、空燃比センサ４２０の出力電流に比例した電圧が入力される。以下では、この電圧を空燃比センサ４２０の出力電圧Ｖａｆと称する。なお、ＥＣＵ２００は、クランクポジションセンサ１１により検出されるエンジン１０のクランク軸の回転角と、空燃比センサ４２０による検出値とに基づいて所定の順序で燃焼する気筒１１２の各々における混合気の空燃比を検出することができる。
【００５２】
図４は、空燃比センサ４２０の出力特性を示す概念図である。
図４を参照して、空燃比センサ４２０は、理論空燃比（１４．７）を含む広範囲の空燃比をリニアで検出可能に構成されている。たとえば、空燃比センサ４２０の出力電圧Ｖａｆ（以下、センサ電圧Ｖａｆとも称する）は、理論空燃比のときにＶａｆ＝３．３Ｖとなる。空燃比がリーンになるとＶａｆは上昇し、空燃比がリッチになるとＶａｆは低下する。
【００５３】
再び図３を参照して、エンジン１０において、ＥＣＵ２００は、複数の気筒１１２の各々に対して適切な時期に適切な量の燃料を噴射したり、複数の気筒１１２への燃料の噴射を停止したりすることによって、複数の気筒１１２の各々の燃料噴射量を制御する。燃料噴射量は、基本的には、吸入空気量に対する燃料噴射量によって決まる空燃比が目標値（代表的には、理論空燃比）となるように演算される。
【００５４】
この際に、空燃比センサ４２０の検出値に基づく、燃料噴射量の補正制御が実行される。具体的には、空燃比センサ４２０によって検出された空燃比が目標値よりもリーンである場合には燃料噴射量を増量し、リッチである場合には燃料噴射量を減量するように、空燃比のフィードバック制御が実行される。したがって、エンジン１０の燃焼状態を安定化させるためには、空燃比センサ４２０による検出値が正確であることが必要である。このため、空燃比センサ４２０の出力が正常であるかどうかを診断することが重要となる。
【００５５】
本実施の形態に従う車両では、エンジン１０が燃料噴射の停止状態で回転している期間における排気を空燃比センサ４２０で検出した際の出力電圧Ｖａｆに基づいて、空燃比センサ４２０の応答性を診断する。この際には、エンジン１０からの排気の空燃比は、燃料噴射が停止されるまでの値（すなわち、理論空燃比近傍値）から、燃料噴射停止状態での新気導入によってリーン側へ大きく変化することが期待できる。すなわち、この際に、センサ電圧Ｖａｆが、リーン側に正常に振れるか否かを検出することによって、空燃比センサ４２０の応答性診断を実行することができる。
【００５６】
エンジン１０が燃料噴射の停止状態で回転している期間は、たとえば、エンジン始動時に出現する。
【００５７】
図５には、本実施の形態に従う空燃比センサの応答性診断を説明するための第１の波形図が示される。図５には、エンジン始動時における空燃比センサの出力電圧の挙動が示される。
【００５８】
図５を参照して、時刻ｔ０において、停止状態のエンジン１０の始動が開始される。この時点（応答性診断の開始時点）におけるセンサ電圧Ｖａｆ＝Ｖ０である。
【００５９】
ハイブリッド車両１において、エンジン始動時には、燃料噴射をオフに維持した状態で、第１ＭＧ２０によってエンジン１０がモータリングされる。これにより、エンジン回転速度Ｎｅが上昇する。時刻ｔ１において、エンジン回転速度が閾値Ｎ１を超えるのに応じて、第１ＭＧ２０の出力トルクを抜くとともに、エンジン１０では燃料噴射が開始される。この結果、エンジン回転速度がさらに上昇して基準値Ｎ２を超えると、エンジン１０の完爆が検出されて、エンジン始動が完了する。
【００６０】
時刻ｔ０〜ｔ１の期間では、エンジン１０では燃料噴射が停止された状態で空気が燃焼室へ導入される。このため、排気の空燃比は、リーン側へ大きく変化する。その後、燃料噴射開始後（時刻ｔ１以降）の排気が空燃比センサ４２０を通過することにより、センサ電圧Ｖａｆは、リッチ側に大きく変化する。
【００６１】
したがって、時刻ｔ０〜ｔ１の期間における排気が空燃比センサ４２０を通過する所定期間ｔα〜ｔβにおけるセンサ電圧Ｖａｆの挙動に基づいて、空燃比センサ４２０が空燃比のリーン側への変化を検出できるか否かについて診断することができる。すなわち、この期間においてセンサ電圧Ｖａｆが適切に変化しないときには、空燃比センサ４２０の応答性の低下を検出することができる。当該期間における空燃比の変化は、特許文献１のように燃焼ばらつきによる変動を含んでおらず、かつ、空燃比がストイキ（理論空燃比）からリーンに大きく変化するので、より高精度に空燃比センサの応答性を診断することができる。
【００６２】
所定期間ｔα〜ｔβは、エンジン始動開始時点（時刻ｔ０）からの経過時間α１，β１によって定めることができる。経過時間α１，β１は、エンジン１０からの排気が空燃比センサ４２０へ到達するまでのタイムラグに対応させて、予め決定することができる。エンジン始動時には、エンジン回転速度Ｎｅの挙動が固定的であるので、所定期間ｔα〜ｔβを精度良く設定することができる。また、エンジン回転速度Ｎｅが低い領域であるので、センサ電圧Ｖａｆの変化速度も比較的緩やかである。
【００６３】
図５に示したエンジン始動時における空燃比センサの応答診断は、ハイブリッド車両においては、車両運転開始後のエンジン１０の初回始動時の他、エンジン１０の間欠作動に伴うエンジン再始動（間欠始動）時に実行することができる。
【００６４】
さらに、エンジンのみを駆動力源として搭載する通常の車両においても、車両運転開始時（イグニッションスイッチのオン時）におけるエンジン始動（初回始動）時に、図５に示した空燃比センサの応答診断を実行することができる。通常の車両では、エンジン始動用に配置された電動機の出力が、図５における第１ＭＧ２０の出力トルクと同様に制御される。
【００６５】
また、通常の車両でも、アイドルストップ機能を有するものであれば、イグニッションスイッチがオンされたままで、車両運転中における車両の停車および再発進に伴ってエンジン１０が間欠運転される。したがって、アイドルストップからのエンジン再始動時にも、ハイブリッド車両における間欠始動時と同様に、空燃比センサの応答診断を実行することができる。
【００６６】
図５において、時刻ｔ０におけるセンサ電圧Ｖａｆの初期値Ｖ０（以下、初期電圧Ｖ０）が既にリーン側に触れている場合には、センサ電圧Ｖａｆの変化量が確保されないため、応答性診断を適切に実行することができない。言い換えれば、上述した本実施の形態に従う空燃比センサの応答診断は、初期電圧Ｖ０が理論空燃比近傍の一定範囲であるときに限定して実行する必要がある。
【００６７】
この点について、車両走行中におけるエンジン１０の間欠始動（再始動）時には、エンジン１０の初回始動時と比較して、初期電圧Ｖ０が上記一定範囲内に入っている可能性が高い。また、空燃比センサ４２０が既に活性化されている可能性についても、間欠始動（再始動）時の方が、初回始動時よりも高い。
【００６８】
車両走行中にフューエルカットを実行する車両では、フューエルカット中にも、エンジン１０が燃料噴射の停止状態で回転している期間が出現する。
【００６９】
図６は、本実施の形態に従う空燃比センサの応答性診断を説明するための第２の波形図である。図６には、フューエルカット開始時における空燃比センサの出力電圧の挙動が示される。
【００７０】
図６を参照して、走行中にアクセルペダルがオフされると、所定のフューエルカット条件（たとえば、エンジン回転速度が所定値より高いという条件）が成立することに応じて、フューエルカットが開始される。これにより、時刻ｔ０において、燃料噴射が停止される。
【００７１】
この結果、エンジン１０は、時刻ｔ１以降において、燃料噴射の停止状態で回転する。フューエルカットの継続中は、エンジン１０の排気の空燃比が低下するのに応じて、センサ電圧Ｖａｆが大きく上昇する。一方で、エンジン回転速度Ｎｅは、フューエルカットに伴って徐々に低下していく。
【００７２】
したがって、図６の状態においても、時刻ｔ０以降の期間における排気が空燃比センサ４２０を通過する所定期間ｔα〜ｔβにおけるセンサ電圧Ｖａｆの挙動に基づいて、図５で説明したのと同様の応答性診断を実行することができる。図６の期間ｔα〜ｔβにおけるセンサ電圧Ｖａｆについても、図５の場合と同様に燃焼ばらつきによる空燃比変動を含んでいない。このため、高精度に空燃比センサの応答性を診断することができる。
【００７３】
所定期間ｔα〜ｔβは、フューエルカット開始時点（時刻ｔ０）からの経過時間α２，β２によって定めることができる。経過時間α２，β２は、エンジン１０からの排気が空燃比センサ４２０へ到達するまでのタイムラグに対応させて、予め決定することができる。ただし、経過時間α２，β２の適正値は、フューエルカット開始時におけるエンジン回転速度と吸入空気量とに応じて変化するので、固定値とすることは困難である。したがって、事前に、エンジン回転速度と経過時間α２，β２の適正値との関係を求めておき、フューエルカット開始時におけるエンジン回転速度に応じて、経過時間α２，β２を設定することが好ましい。また、エンジン回転数が高い状態での応答性診断となるため、センサ電圧Ｖａｆの変化速度も比較的高くなる。このため、応答性診断は、エンジン始動時における応答性診断と比較して困難となる。
【００７４】
フューエルカットは、通常の車両およびハイブリッド車両の双方で実行可能である。したがって、図６に示した空燃比センサの応答性診断についても、通常の車両およびハイブリッド車両の双方で実行することができる。
【００７５】
以上のように、本実施の形態に従う車両での空燃比センサの応答診断は、ハイブリッド車両（たとえば、図１に示した車両１）および、エンジンのみを駆動力源として搭載する通常の車両の双方でのエンジン始動時およびフューエルカット時に実行することが可能である。特に、エンジンの間欠始動時（たとえば、ハイブリッド車両でのエンジン間欠始動時、および、通常車両でのアイドルストップからのエンジン再始動時）において、好適に応答性診断を実行することができる。
【００７６】
図７は、本実施の形態１に従う空燃比センサの応答性診断のための制御処理手順を示すフローチャートである。図７に示す処理は、ＥＣＵ２００によって所定周期毎に実行される。
【００７７】
図７を参照して、ＥＣＵ２００は、ステップＳ１００により、応答性診断を実行するためのエンジン条件が成立しているかどうかを判定する。ステップＳ１００は、図５（エンジン始動時）および図６（フューエルカット時）で例示したように、エンジン１０が燃料噴射を停止された状態で回転する条件が成立したときにＹＥＳ判定とされる。たとえば、図５および図６の時刻ｔ０において、ステップＳ１００がＹＥＳ判定とされる。
【００７８】
ステップＳ１００では、図５および図６に例示した、エンジン１０が燃料噴射を停止された状態で回転する条件のうちの一部のみを判定するようにしてもよい。たとえば、応答性診断の精度を優先する場合には、エンジンの間欠始動時のみにステップＳ１００をＹＥＳ判定としてもよい。また、応答性診断が既に十分に実行されている等の理由によって応答性診断が既に不要である場合には、エンジン条件に関わらずステップＳ１００は常にＮＯ判定とされる。
【００７９】
ＥＣＵ２００は、エンジン条件の成立時（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２００により、応答性診断のための条件が成立しているか否かを判定する。たとえば、ステップＳ２００では、空燃比センサ４２０が活性化されているか否か、および、時刻ｔ０における初期電圧Ｖ０が一定範囲内であるか否かが判定される。空燃比センサ４２０の非活性であるとき、または、初期電圧Ｖ０が一定範囲外であるとき（たとえば、Ｖ０が３．０〜４．０Ｖの範囲内にないとき）には、ステップＳ２００はＮＯ判定とされる。あるいは、ステップＳ２００では、大気圧やエンジン水温についてもさらに条件を定めてもよい。
【００８０】
ＥＣＵ２００は、ステップＳ１００またはＳ２００がＮＯ判定のときには、ステップＳ６００により、空燃比センサの応答性診断を非実行とする。一方で、ＥＣＵ２００は、ステップＳ１００およびＳ２００の両方がＹＥＳ判定のときには、ステップＳ３００により、今回（第ｋ回目，ｋ：自然数）の応答性診断における応答性診断パラメータＰ（ｋ）の算出処理を実行する。
【００８１】
図８は、図７のステップＳ３００による応答性診断パラメータ算出処理のためのサブルーチンを説明するフローチャートである。
【００８２】
図８を参照して、ＥＣＵ２００は、ステップＳ３００の実行時には、ステップＳ３１０により、ステップＳ１００での条件成立時点からの経過時間Ｔ（ｉ）を算出する。たとえば、図示しないタイマのカウント値に基づいて、図５および図６に示した時刻ｔ０からの経過時間がカウントされる。
【００８３】
さらに、ＥＣＵ２００は、ステップＳ３２０により、ステップＳ３１０で算出された経過時間Ｔ（ｉ）を、図５または図６の所定期間ｔα〜ｔβを規定する経過時間α（α１，α２を総称するもの）およびβ（β１，β２を総称するもの）と比較する。これにより、現タイミングが、図５または図６に示した所定期間ｔα〜ｔβ内であるか否が判定される。
【００８４】
ＥＣＵ２００は、α≦Ｔ（ｉ）≦βのとき（Ｓ３２０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ３３０により、現タイミングでのセンサ電圧Ｖａｆ（ｉ）をサンプリングして記憶する。Ｖａｆ（ｉ）は、所定期間内で記憶される第ｉ番目（ｉ：自然数）のセンサ電圧Ｖａｆを示すものである。
【００８５】
さらに、ＥＣＵ２００は、ステップＳ３４０により、パラメータ演算処理を実施する。
図９には、ステップＳ３４０によるパラメータ演算処理によって算出されるパラメータの候補が記載される。本実施の形態に従う空燃比センサの応答性診断では、図９に示した複数のパラメータのうちの少なくともいずれかが、応答性診断パラメータＰ（ｋ）として算出される。
【００８６】
図９を参照して、応答性診断パラメータＰ（ｋ）としては、センサ電圧Ｖａｆの軌跡長Ａ、所定期間（ｔα〜ｔβ）内での平均傾きｄＶ、最大傾きｄＶｍａｘ、または、電圧積算値Ｓを用いることができる。
【００８７】
センサ電圧Ｖａｆ（ｉ）に基づいて、軌跡長Ａ（ｉ）は、下記（１）式の演算によって求めることができる。なお、ｉ＝１のときの初期値Ａ（０)＝０である。
【００８８】
Ａ（ｉ）＝Ａ（ｉ−１）＋｜Ｖａｆ（ｉ）−Ｖａｆ（ｉ−１）｜    …（１）
軌跡長Ａ（ｉ）は、センサ電圧Ｖａｆのサンプリング間での変化量の積算値に相当する。軌跡長Ａ（ｉ）は、所定期間（ｔα〜ｔβ）中に逐次更新され、所定期間終了時（Ｔ（ｉ）＝β）における軌跡長Ａ（ｉ）が、今回（第ｋ回目）の応答性診断における応答性診断パラメータＰ（ｋ）とされる。
【００８９】
平均傾きｄＶは、所定期間の開始時（すなわち、Ｔ（ｉ）＝α）におけるセンサ電圧Ｖａｆ（１）と、所定期間の開始時（すなわち、Ｔ（ｉ）＝β）におけるセンサ電圧Ｖａｆ（Ｌ）とを用いて、下記（２）式によって示される。平均傾きｄＶは、所定期間終了時に算出することができる。
【００９０】
ｄＶ＝（Ｖａｆ（Ｌ）−Ｖａｆ（１））／（β−α）      …（２）
また、最大傾きｄＶｍａｘは、サンプリング周期をΔＴとすると、下記（３）式によって示される。
【００９１】
ｄＶｍａｘ＝ＭＡＸ［（Ｖａｆ（ｉ）−Ｖａｆ（ｉ−１）］／ΔＴ  …（３）
最大傾きｄＶｍａｘは、サンプリング毎に求められた傾き（Ｖａｆ（ｉ）−Ｖａｆ（ｉ−１））／ΔＴに基づいて、所定期間終了時（Ｔ（ｉ）＝β）に最大値を確定することができる。
【００９２】
電圧積算値Ｓ（ｉ）は、センサ電圧Ｖａｆ（ｉ）に基づいて下記（４）式の演算によって求めることができる。なお、ｉ＝１のときの初期値Ｓ（０)＝０である。
【００９３】
Ｓ（ｉ）＝Ｓ（ｉ−１）＋Ｖａｆ（ｉ）      …（４）
あるいは、電圧積算値Ｓ（ｉ）は、初期電圧Ｖ０との差分を用いて、下記（５）式の演算によって求めることも可能である。
【００９４】
Ｓ（ｉ）＝Ｓ（ｉ−１）＋（Ｖａｆ（ｉ）−Ｖ０）      …（５）
電圧積算値Ｓ（ｉ）は、所定期間（ｔα〜ｔβ）中に逐次更新され、所定期間終了時（Ｔ（ｉ）＝β）における電圧積算値Ｓ（ｉ）が、今回（第ｋ回目）の応答性診断における応答性診断パラメータＰ（ｋ）とされる。
【００９５】
再び、図８を参照して、ＥＣＵ２００は、α≦Ｔ（ｉ）≦βでないとき（Ｓ３２０のＮＯ判定時）には、ステップＳ３３０およびＳ３４０の処理を非実行とする。さらに、ＥＣＵ２００は、ステップＳ３５０により、Ｔ（ｉ）＞βとなっているか否かを判定する。
【００９６】
ＥＣＵ２００は、Ｔ（ｉ）≦βのとき（Ｓ３５０のＮＯ判定時）には、センサ電圧Ｖａｆ（ｉ）のサンプリング周期（ΔＴ）の経過に応じて、処理をステップＳ３１０へ戻す。この結果、所定期間の終了時（Ｔ（ｉ）＝β）まで、ステップＳ３１０〜Ｓ３４０の処理が、ΔＴ毎に繰り返し実行される。
【００９７】
一方、ＥＣＵ２００は、Ｔ（ｉ）＞βのとき、すなわち、所定期間（ｔα〜ｔβ）の終了時（Ｓ３５０のＹＥＳ判定時）には、図８に示したサブルーチン処理を終了する。これにより、処理は図７のステップＳ４００へ進められる。図８に示したサブルーチン処理の終了時には、所定期間（ｔα〜ｔβ）でのセンサ電圧Ｖａｆ（ｉ）に基づいて、図９に示した複数のパラメータのうちの少なくともいずれかが算出されている。
【００９８】
再び図７を参照して、ＥＣＵ２００は、ステップＳ４００により、ステップＳ３００で算出されたパラメータを用いて、今回（第ｋ回目）の応答性診断で得られた応答性診断パラメータＰ（ｋ）に基づく診断処理および／または学習処理を実行する。
【００９９】
たとえば、ステップＳ４００では、応答性診断パラメータＰ（ｋ）と所定の判定基準値との比較により、空燃比センサ４２０の異常有無が診断される。あるいは、応答性診断パラメータに基づく学習値を、空燃比センサ４２０の出力補正に用いる場合には、現在の学習値と今回の応答性診断パラメータＰ（ｋ）との学習処理（たとえば、フィルタ処理）によって、学習値が更新される。
【０１００】
このように、本実施の形態に従う空燃比センサの応答性診断によって算出された応答性パラメータは、空燃比センサ４２０の異常検出や出力値補正等に任意に利用できる。また、センサ電圧Ｖａｆに基づくものであれば、図９に例示した以外のパラメータを応答性診断パラメータとすることも可能である。
【０１０１】
さらに、ＥＣＵ２００は、ステップＳ４５０により、空燃比センサの応答性診断回数（ｋ）をカウントアップする。応答性診断の実行毎の応答性診断パラメータＰ（ｋ）を管理することによって、応答性診断パラメータの履歴を管理することが可能となる。
【０１０２】
このように、本実施の形態１に従う車両では、エンジン１０が燃料噴射を停止された状態で回転したときの排気を検出したセンサ電圧Ｖａｆの挙動に基づいて、空燃比センサ４２０の応答性診断を実行できる。この場面では、燃焼ばらつきによる変動を含むことなく空燃比がリーン側へ変化するので、センサ電圧Ｖａｆをモニターする期間を適切に設定することにより、正確に空燃比センサ４２０の応答性を診断することができる。さらに、特許文献１とは異なり、空燃比センサの応答性診断がエンジン１０の出力に影響を与えることがない。
【０１０３】
特に、エンジンが間欠運転されるハイブリッド車両における間欠停止後の再始動、または、アイドルストップ機能を搭載した通常の車両におけるエンジン再始動時には、空燃比センサの活性度およびモニター可能な期間の確保の面から、本実施の形態による空燃比センサの応答性診断を好適に実行できる。
【０１０４】
なお、応答性診断パラメータＰ（ｋ）については、応答診断時の状態に応じて切り換えてもよい。たとえば、電圧積算値（初期電圧Ｖ０からの差分）は、初期電圧Ｖ０が揃っている条件下では、定量的な応答性診断に有用である。これに対して、初期電圧Ｖ０が一定範囲内にないときは、軌跡長によって、空燃比センサ４２０の出力の変化量をある程度定量的に判断できる。したがって、センサ電圧Ｖａｆの初期電圧Ｖ０が第１の電圧範囲内（たとえば、３．２〜３．５Ｖ）のときには電圧積算値を応答性診断パラメータＰ（ｋ）とする一方で、初期電圧Ｖ０が第１の電圧範囲外のときには、軌跡長を応答性診断パラメータＰ（ｋ）とすることができる。この場合には、診断のための判定基準値や学習値については、パラメータ毎に別個とすることが好ましい。
【０１０５】
［実施の形態２］
実施の形態１で説明した空燃比センサをエンジン始動時に実行する場合には、エンジン始動時点におけるクランク角度に応じて、空燃比センサ４２０の出力挙動が変化する可能性がある。具体的には、クランク角度が異なると、空燃比センサ４２０へ排気が当たる角度が変化することによって、センサ電圧Ｖａｆの挙動が変化する可能性がある。また、クランク角度に応じてエンジン始動時における各気筒の吸気分配が変化することによっても、センサ電圧Ｖａｆの挙動が変化する可能性がある。この結果、エンジン始動開始時点のクランク角度に依存して、応答性診断パラメータＰ（ｋ)に変動が生じる虞がある。
【０１０６】
したがって、実施の形態２では、実施の形態１で説明した車両の空燃比センサの応答性診断において、図７の処理中のステップＳ３００で実行されるサブルーチンを、図１０に示す内容に変更する。その他の処理については、実施の形態１に従う車両の空燃比センサの応答性診断と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１０７】
図１０は、本実施の形態２に従う空燃比センサの応答性診断における応答性診断パラメータの算出処理（Ｓ３００）のためのサブルーチンを説明するフローチャートである。
【０１０８】
図１０を参照して、実施の形態２従う空燃比センサの応答診断では、ステップＳ３００の実行時には、図８と同様のステップＳ３１０により、ステップＳ１００での条件成立時点からの経過時間Ｔ（ｉ）を算出した後、ステップＳ３１５により、応答性診断の起動時であるか否かが判定される。
【０１０９】
たとえば、ＥＣＵ２００は、Ｔ（ｉ）＝０のとき（初回処理時）にステップＳ３１５をＹＥＳ判定として、ステップＳ３６０の処理を実行する。ＥＣＵ２００は、ステップＳ３６０では、エンジン始動開始時におけるクランク角度を取得する。
【０１１０】
たとえば、エンジン１０の停止時におけるクランク角度を算出するとともに記憶しておき、ステップＳ３６０では、記憶していたクランク角度を読出すことによって、エンジン始動開始時におけるクランク角度を取得することができる。
【０１１１】
たとえば、図１に示したハイブリッド車両１では、以下の様にしてクランク角度を検出することができる。一般的に、クランク角度を検出するためのクランクポジションセンサ１１（図１）は、電磁ピックアップ式センサで構成されるため、エンジン低回転領域では、クランク角度を正確に検出することができない。一方で、図１に示したハイブリッド車両では、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０にそれぞれ設けられた第１レゾルバ１２および第２レゾルバ１３の出力と動力分割機構４０でのギヤ比とから、図２に示した共線図上の関係に従って、電磁ピックアップ式センサによる検出が困難な低速度領域においても、エンジン１０のクランク角度（回転数）をトレースすることができる。したがって、エンジン停止時には、クランクポジションセンサ１１（電磁ピックアップ式センサ）によって検出できた最終値と、以降での第１レゾルバ１２および第２レゾルバ１３の出力とから、エンジン停止時におけるクランク角度を算出することが可能である。なお、エンジン１０の始動開始時におけるクランク角度の算出は上記に限定されるものではなく、その他の機構や演算によって算出されてもよい。
【０１１２】
ＥＣＵ２００は、応答性診断の起動時以降（Ｓ３１５のＮＯ判定時）には、図８と同様のステップＳ３２０〜Ｓ３５０によって、所定期間（ｔα〜ｔβ）内でサンプリングされたセンサ電圧Ｖａｆ（ｉ）に基づいて、パラメータ演算処理を実行する。
【０１１３】
ＥＣＵ２００は、所定期間の終了時（Ｔ（ｉ）＝β）には、ステップＳ３５０がＹＥＳ判定とされるため、処理をステップＳ３７０に進める。ＥＣＵ２００は、ステップＳ３７０では、エンジン始動開始時のクランク角度に応じて、ステップＳ３４０で最終的に求められたパラメータ値を修正する。
【０１１４】
たとえば、クランク角度毎に修正値ΔＰを予め求めたマップを作成しておくことにより、ステップＳ３７０で求められたエンジン始動開始時におけるクランク角度に応じて当該マップの参照によってΔＰを決定することができる。これにより、ステップＳ３４０で求められたパラメータ値Ｐに対して、修正後のパラメータ値（Ｐ＋ΔＰ）が最終的に得られる。
【０１１５】
この結果、図７に示したフローチャートに従う制御処理において、応答性診断パラメータＰ（ｋ）＝Ｐ＋ΔＰとされる。以降の処理は、図７と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１１６】
このように、実施の形態２に従う空燃比センサの応答性診断によれば、エンジン始動開始時のクランク角度に依存してセンサ電圧Ｖａｆの挙動が変化することによる、応答性診断パラメータＰ（ｋ）の変動を抑制することができる。この結果、応答性診断パラメータＰ（ｋ）を、空燃比センサ４２０の出力特性に対応させて正確に算出できるので、エンジン始動時に実行される空燃比センサの応答性診断の精度を向上することができる。特に、エンジン始動開始時のクランク角度に依存して、空燃比センサ４２０の異常が誤検出されることを防止できる。
【０１１７】
［実施の形態３］
実施の形態３では、空燃比センサの応答性診断の履歴に応じて診断内容を切換える処理について説明する。
【０１１８】
図１１は、本発明の実施の形態３に従う空燃比センサの応答性診断の制御処理を説明するフローチャートである。
【０１１９】
図１１を参照して、実施の形態３に従う空燃比センサの応答性診断では、図７と同様のステップＳ１００およびＳ２００がＹＥＳ判定とされると、ステップＳ３００による応答性診断パラメータの算出処理の前に、ステップＳ５００が実行される。
【０１２０】
ＥＣＵ２００は、ステップＳ５００により、これまでの応答性診断の履歴に基づいて、パラメータ演算処理の内容を変化する必要があるか否かを判定する。たとえば、空燃比センサ４２０の早期診断の要否が、ステップＳ５００により判断される。
【０１２１】
図１２は、図１１のステップＳ５００による早期診断要否を判定する処理の例を説明するフローチャートである。
【０１２２】
図１２を参照して、ＥＣＵ２００は、ステップＳ５１０により、前回の応答性診断で算出された応答性診断パラメータＰ（ｋ）の変化量ｄＰを算出する。すなわち、ｄＰ＝Ｐ（ｋ）−Ｐ（ｋ−１）で定義される。
【０１２３】
さらに、ＥＣＵ２００は、ステップＳ５２０により、早期診断条件が成立しているかどうかを判定する。たとえば、ステップＳ５１０で求めたパラメータ変化量ｄＰが基準値よりも大きいとき、すなわち、応答性診断パラメータが大きく変化したときに、ステップＳ５２０はＹＥＳ判定とされる。
【０１２４】
ＥＣＵ２００は、ステップＳ５２０がＮＯ判定とされると、ステップＳ５６０により、早期診断の要求フラグをオフする。一方で、ＥＣＵ２００は、ステップＳ５２０がＹＥＳ判定とされると、ステップＳ５３０により早期診断の要求フラグがオフされているか否かを判定する。要求フラグがオフの状態でステップＳ５２０がＹＥＳ判定されたとき（Ｓ５３０のＹＥＳ判定時）、すなわち、ステップＳ５２０の判定結果がＮＯからＹＥＳに切り換わった初回では、ＥＣＵ２００は、ステップＳ５４０により、診断回数ｋをクリアする（ｋ＝１）。なお、診断回数ｋは、バッテリ交換等によってシステムが初期化された場合にも、クリアされる。
【０１２５】
一方で、要求フラグがオンされた後にステップＳ５２０がＹＥＳ判定されたとき（Ｓ５３０のＮＯ判定時）には、ステップＳ５４０の処理はスキップされる。さらに、ＥＣＵ２００は、ステップＳ５３０の判定結果に関係なく、ステップＳ５５０により、早期診断の要求フラグをオンする。
【０１２６】
図１２に示した一連の処理により、応答性診断パラメータの大きな変化、あるいは、バッテリクリア等による初期化に応じて、早期フラグの要求フラグがオンされる。早期診断の要求フラグは、要求フラグがオンしてからの変化量が所定値以内であることが基準時間継続または診断回数が基準回数に達するまで、オンに維持される。
【０１２７】
再び図１１を参照して、ＥＣＵ２００は、早期診断の要求フラグがオフされているとき（Ｓ５００のＮＯ判定時）には、実施の形態１と同様のステップＳ３００により、応答性診断パラメータＰ（ｋ）の算出処理を実行する。一方で、ＥＣＵ２００は、早期診断の要求フラグがオンされているとき（Ｓ５００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ３００とは異なる処理を実行するステップＳ３００♯により、応答性診断パラメータＰ（ｋ）を算出する。
【０１２８】
図１３には、早期診断の要求時における応答性診断パラメータの算出処理（Ｓ３００♯）のためのサブルーチンの例を説明するフローチャートである。なお、ステップＳ３００における処理は、図８に示したサブルーチンと同様である。
【０１２９】
図１３を参照して、ＥＣＵ２００は、ステップＳ３００♯の実行時には、ステップＳ３１０♯〜Ｓ３５０♯の処理を実行する。ステップＳ３１０♯〜Ｓ３３０♯およびＳ３５０♯は、図８のステップＳ３１０〜Ｓ３３０およびＳ３５０とそれぞれ同様である。ＥＣＵ２００は、図５または図６の所定期間ｔα〜ｔβ内において、センサ電圧Ｖａｆ（ｉ）に基づいて、ステップＳ３４０♯により、パラメータ演算処理を実行する。ＥＣＵ２００は、ステップＳ３４０♯では、図８のステップＳ３４０とは異なるパラメータの演算処理を実行する。
【０１３０】
この結果、図１３に示した例では、早期診断要求時と通常時との間で、図９に示した複数のパラメータのうちから、異なるパラメータが応答性診断パラメータＰ（ｋ）として算出される。たとえば、通常時には、異常の誤検出防止、ないし、定量的な応答性診断のために、電圧積算値や軌跡長を応答性診断パラメータＰ（ｋ）とする一方で、早期診断要求時には、異常有無をマクロに判断するために平均傾きや最大傾きを応答性診断パラメータＰ（ｋ）とすることができる。
【０１３１】
あるいは、図１４に示すように、通常の応答性診断時における応答性診断パラメータの算出処理を変化させてもよい。この場合には、ステップＳ３００♯における処理は、図８に示したサブルーチンと同様にすればよい。
【０１３２】
図１４は、通常の応答性診断における応答性診断パラメータの算出処理（Ｓ３００）のためのサブルーチンの例を説明するフローチャートである。
【０１３３】
図１４を参照して、ＥＣＵ２００は、ステップＳ３００の実行時には、ステップＳ３１０〜Ｓ３５０の処理に先立って、ステップＳ３６０により、ステップＳ２００で判定された応答性診断条件の再判定を実行する。ステップＳ３６０での再判定は、ステップＳ２００による判定よりも厳しい条件で実行される。
【０１３４】
たとえば、センサ電圧Ｖａｆの初期電圧Ｖ０について、ステップＳ２００では、Ｖ０が３．０〜４．０Ｖの範囲内であれば応答性診断を許可（ＹＥＳ判定）するのに対して、ステップＳ３６０では、Ｖ０が３．２〜３．５Ｖの範囲内であるときに限って応答性診断を許可（ＹＥＳ判定）する。
【０１３５】
ＥＣＵ２００は、ステップＳ３６０のＮＯ判定時には、ステップＳ６００に処理を進めて、空燃比センサの応答性診断を非実行とする。一方で、ＥＣＵ２００は、ステップＳ３６０のＹＥＳ判定時には、図８と同様のステップＳ３１０〜Ｓ３５０により、図５または図６の所定期間ｔα〜ｔβ内のセンサ電圧Ｖａｆ（ｉ）に基づいて、パラメータ演算処理を実行する。
【０１３６】
この結果、図１４の例では、早期診断の要求時には、応答性診断の機会確保を優先するために、応答性診断の許可条件（たとえば、初期電圧Ｖ０の範囲）を緩和することができる。これに対して、通常時には、応答性診断の精度向上を優先して、応答性診断の許可条件を厳しくすることができる。この場合には、ステップＳ３００およびＳ３００♯の間で共通のパラメータを応答性診断パラメータＰ（ｋ）としてもよい。
【０１３７】
なお、図１３および図１４に示したサブルーチンにおいて、実施の形態２で説明したクランク角度に応じた応答性診断パラメータ値の修正をさらに組み合わせることも可能である。この場合には、図１３および図１４のサブルーチンにおいて、図１０に示したステップＳ３１５，Ｓ３６０，Ｓ３７０の処理を追加すればよい。
【０１３８】
また、図１３および図１４の両方を組み合わせることで、早期診断の要求時には、通常時よりも応答性診断の許可条件を緩和するとともに、通常時とは異なるパラメータを応答性診断パラメータＰ（ｋ）として算出することも可能である。たとえば、通常時には、より精密な診断のために、Ｖ０条件を厳しくするとともに電圧積算値を応答性診断パラメータＰ（ｋ）とすることができる。これに対して、早期診断要求時には、診断機会の確保を優先するために、Ｖ０条件を緩和するとともに軌跡長を応答性診断パラメータＰ（ｋ）とすることができる。
【０１３９】
以上説明したように、実施の形態３に従う車両の空燃比センサの応答性診断によれば、応答性診断が実行可能なエンジン状態となったときに、過去の応答性診断の履歴に応じて、応答性診断の確保を優先すべき場面と、応答性診断の精度を優先すべき場面とを峻別して、それぞれの場面に適した内容で応答性診断を実行することができる。
【０１４０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４１】
１  車両（ハイブリッド車両）、８  トランスミッション、１０  エンジン、１１  クランクポジションセンサ、１２  第１レゾルバ（第１ＭＧ）、１３  第２レゾルバ（第２ＭＧ）、１４  車輪速センサ、１６  駆動軸、１８  トーショナルダンパ、２０  第１ＭＧ、３０  第２ＭＧ、４０  動力分割機構、５０  サンギヤ、５２  ピニオンギヤ、５４  キャリア、５６  リングギヤ、５８  減速機、７０  バッテリ、７２  駆動輪、８０  吸気マニホールド、８２  吸気管、８４  エアフローメータ、８６  スロットルバルブ、８８  スロットルモータ、９０  エアクリーナ、９２  排気マニホールド、９４  排気管、９６  三元触媒コンバータ、１１０  点火プラグ、１１２  気筒、１２０  燃料噴射装置、３８０  水温センサ、４２０  空燃比センサ、Ｎｅ  エンジン回転速度、Ｐ（ｋ）  応答性診断パラメータ、Ｓ１，Ｓ２  制御信号、Ｖ０  初期電圧、Ｖａｆ  センサ電圧。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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