(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の排気系の機能を維持しつつ排気センサを可及的に高い精度で診断することを目的とする。【解決手段】排気センサと、燃料供給手段と、燃料供給処理実行手段と、酸素濃度処理実行手段と、を備えた内燃機関に適用され、排気センサの出力値に基づいて排気センサの診断を行う排気センサの診断装置において、所定の酸素濃度処理の実行に伴う排気の酸素濃度の上昇が収束するタイミング以降の所定の基準タイミングから所定時間経過するまでの期間である測定期間において所定の燃料供給処理が実行されているときには、該測定期間における排気センサの出力値のうち最も高い酸素濃度側の出力値である第一出力値を診断出力値とし、該診断出力値に基づいて排気センサの診断を行う診断部を備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、排気の酸素濃度に応じた出力信号を出力する排気センサと、
前記排気センサよりも上流の前記排気通路に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段から所定の周期で燃料を繰り返し供給する所定の燃料供給処理を実行する燃料供給処理実行手段と、
排気の酸素濃度を所定酸素濃度に上昇させ、排気の酸素濃度が該所定酸素濃度となる状態を所定時間以上形成する所定の酸素濃度処理であって、前記所定の燃料供給処理とは異なる処理である所定の酸素濃度処理を実行する酸素濃度処理実行手段と、
を備えた内燃機関に適用され、前記排気センサの出力値に基づいて前記排気センサの診断を行う排気センサの診断装置において、
前記所定の酸素濃度処理の実行に伴う排気の酸素濃度の上昇が収束するタイミング以降の所定の基準タイミングから前記所定時間経過するまでの期間である測定期間において前記所定の燃料供給処理が実行されているときには、該測定期間における前記排気センサの出力値のうち最も高い酸素濃度側の出力値である第一出力値を診断出力値とし、該診断出力値に基づいて前記排気センサの診断を行う診断部を備える、排気センサの診断装置。
【請求項２】
前記診断部は、前記測定期間において前記所定の燃料供給処理が実行されていないときには、該測定期間における前記排気センサの出力値の平均値である第二出力値を前記診断出力値として、前記排気センサの診断を行う、
請求項１に記載の排気センサの診断装置。
【請求項３】
前記診断部は、前記測定期間において、前記所定の燃料供給処理が実行されている期間と、前記所定の燃料供給処理が実行されていない期間と、が存在する場合には、前記測定期間において前記所定の燃料供給処理が実行されているときの前記排気センサの出力値のうち最も高い酸素濃度側の出力値である第三出力値と、前記測定期間において前記所定の燃料供給処理が実行されていないときの前記排気センサの出力値の平均値である第四出力値と、のうちより高い酸素濃度側の出力値を前記診断出力値として、前記排気センサの診断を行う、
請求項１又は２に記載の排気センサの診断装置。
【請求項４】
前記診断部は、前記測定期間において、前記所定の燃料供給処理が実行されている期間と、前記所定の燃料供給処理が実行されていない期間と、が存在する場合には、前記測定期間において前記所定の燃料供給処理が実行されていないときの前記排気センサの出力値の平均値である第四出力値を前記診断出力値とし、該診断出力値と、前記測定期間における前記所定の燃料供給処理が実行されていない期間の長さと、に基づいて、前記排気センサの診断を行う、
請求項１又は２に記載の排気センサの診断装置。
【請求項５】
前記排気センサの応答性と相関を有する応答性指標値を算出する算出部であって、前記所定の酸素濃度処理の実行開始から前記所定の基準タイミングまでの期間における前記排気センサの出力値の変化率の絶対値である絶対変化率の最大値を、該絶対変化率が最大値となるときの前記排気センサの出力値と前記診断出力値との差分で除算することにより、前記応答性指標値を算出する算出部を更に備え、
前記診断部は、前記算出部によって算出された前記応答性指標値に基づいて、前記排気センサの応答性を推定する、
請求項１から３の何れか１項に記載の排気センサの診断装置。
【請求項６】
前記排気センサの応答性と相関を有する応答性指標値を算出する算出部であって、前記
所定の酸素濃度処理の実行開始から前記所定の基準タイミングまでの期間における前記排気センサの出力値の変化率の絶対値である絶対変化率の最大値を、該絶対変化率が最大値となるときの前記排気センサの出力値と前記診断出力値との差分で除算することにより、前記応答性指標値を算出する算出部を更に備え、
前記診断部は、前記算出部によって算出された前記応答性指標値に基づいて、前記排気センサの応答性の異常を診断する、
請求項１から３の何れか１項に記載の排気センサの診断装置。
【請求項７】
前記排気センサの応答性と相関を有する応答性指標値を算出する算出部であって、前記所定の酸素濃度処理の実行開始から前記所定の基準タイミングまでの期間における前記排気センサの出力値の変化率の絶対値である絶対変化率の最大値を、該絶対変化率が最大値となるときの前記排気センサの出力値と前記診断出力値との差分で除算することにより、前記応答性指標値を算出する算出部を更に備え、
前記診断部は、前記算出部によって算出された前記応答性指標値と、前記測定期間における前記所定の燃料供給処理が実行されていない期間の長さと、に基づいて、前記排気センサの応答性を推定する、
請求項４に記載の排気センサの診断装置。
【請求項８】
前記排気センサの応答性と相関を有する応答性指標値を算出する算出部であって、前記所定の酸素濃度処理の実行開始から前記所定の基準タイミングまでの期間における前記排気センサの出力値の変化率の絶対値である絶対変化率の最大値を、該絶対変化率が最大値となるときの前記排気センサの出力値と前記診断出力値との差分で除算することにより、前記応答性指標値を算出する算出部を更に備え、
前記診断部は、前記算出部によって算出された前記応答性指標値と、前記測定期間における前記所定の燃料供給処理が実行されていない期間の長さと、に基づいて、前記排気センサの応答性の異常を診断する、
請求項４に記載の排気センサの診断装置。
【請求項９】
請求項１から８の何れか１項に記載の排気センサの診断装置において、
前記排気センサに対する所定の診断実行要求があり、且つ前記所定の酸素濃度処理が実行されているときに、前記診断部による前記排気センサの診断が行われ、
前記燃料供給処理実行手段は、
前記所定の燃料供給処理の実行条件が成立していて且つ前記排気センサに対する前記所定の診断実行要求がないときには、一回の燃料供給の供給量を第一所定量として且つ第一所定周期で燃料を繰り返し供給することで前記所定の燃料供給処理を実行し、
前記所定の燃料供給処理の実行条件が成立していて、更に前記排気センサに対する前記所定の診断実行要求があり、且つ前記所定の酸素濃度処理が実行されているときには、一回の燃料供給の供給量を前記第一所定量よりも少ない第二所定量として且つ前記第一所定周期よりも長い第二所定周期で燃料を繰り返し供給することで前記所定の燃料供給処理を実行する、
排気センサの診断装置。
【請求項１０】
前記内燃機関は、前記排気通路に設けられた排気浄化触媒を更に備え、
前記排気浄化触媒は、酸化機能を有する触媒が担持された第一排気浄化触媒と、該第一排気浄化触媒よりも下流の前記排気通路に設けられた第二排気浄化触媒と、を含む複数の排気浄化触媒であって、
前記燃料供給手段は、前記第一排気浄化触媒よりも上流の前記排気通路に燃料を供給し、
前記排気センサは、前記第一排気浄化触媒と前記第二排気浄化触媒との間の前記排気通路に設けられた第一排気センサと、前記第二排気浄化触媒よりも下流の前記排気通路に設
けられた第二排気センサと、を含む複数の排気センサであって、
前記燃料供給処理実行手段は、
前記所定の燃料供給処理の実行条件が成立していて、更に前記複数の排気センサのうち前記第一排気センサに対する前記所定の診断実行要求があり、且つ前記所定の酸素濃度処理が実行されているときには、一回の燃料供給の供給量を前記第二所定量として且つ前記第二所定周期で燃料を繰り返し供給することで前記所定の燃料供給処理を実行し、
前記所定の燃料供給処理の実行条件が成立していて、更に前記複数の排気センサのうち前記第二排気センサに対する前記所定の診断実行要求があり、且つ前記所定の酸素濃度処理が実行されているときには、一回の燃料供給の供給量を前記第一所定量として且つ前記第一所定周期で燃料を繰り返し供給することで前記所定の燃料供給処理を実行する、
請求項９に記載の排気センサの診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気センサの診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の空燃比を制御するため、空燃比センサを内燃機関の排気系に備えることがある。また、選択還元型ＮＯｘ触媒を用いた排気浄化装置において、還元剤添加量を制御するため、ＮＯｘセンサを内燃機関の排気系に備えることがある。そして、これら排気センサでは、排気の酸素濃度に応じた出力信号が出力され、その出力値に基づいて、空燃比センサにおいては排気の空燃比が、ＮＯｘセンサにおいては排気のＮＯｘ濃度が算出される。
【０００３】
ここで、上記の排気センサにおいて、センサの出力ゲインが変化してしまうと、センサの応答性劣化の異常を正確に診断することができない場合がある。そこで、特許文献１に記載の技術では、燃料カット処理の実行中の空燃比センサ出力の収束値が検出され、該収束値に基づいて、空燃比センサの応答性に関する異常を診断するパラメータである応答性パラメータが補正される。そして、補正後の応答性パラメータに基づいて、空燃比センサの応答性に関する異常が診断される。これにより、空燃比センサの応答性の異常診断に対するセンサの出力ゲインの変化の影響が緩和される。ここで、特許文献１に記載の技術では、上記の収束値として、燃料カット処理の実行中に空燃比センサの出力値が収束したと判定されてから所定の時間が経過するまでの期間（所定期間）における該空燃比センサの出力値の平均値が用いられる。
【０００４】
また、内燃機関の排気浄化触媒の機能を維持するために、内燃機関から排出される排気中に燃料等の所定の還元成分の添加を行う技術が知られている（例えば、特許文献２〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−０５６７３１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１７４６２号公報
【特許文献３】特開２００３−２１４２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
排気の酸素濃度に応じた出力を行う排気センサを備えた内燃機関において、例えば燃料カット処理のように、排気の酸素濃度が上昇するとともに該酸素濃度が最終的に所定の濃度に収束する酸素濃度処理が実行されると、排気センサの出力値が所定の値に収束する。そして、このときのセンサ出力の収束値に基づいて、排気センサの診断が行われることがある。ここで、排気センサ周りを流通する排気の酸素濃度の変化に対する出力電流の大きさ（限界電流式排気センサにおいては、限界電流値の大きさ）の変化の比率がセンサの出力ゲインとして表され、上述したようにセンサ出力の収束値に基づいて排気センサの診断が行われると、センサの出力ゲインを考慮して排気センサの診断が行われることになる。
【０００７】
一方、上述したように、内燃機関の排気浄化触媒の機能を維持するために燃料が排気に添加されることがある。また、例えば排気通路に燃料添加弁が設けられる場合には、該燃料添加弁の詰まり防止のために、該燃料添加弁から排気通路に燃料が添加されることがある。そして、このような燃料添加が行われることで、内燃機関の排気系の機能が維持され
得る。ここで、燃料が排気に添加されると、該燃料添加に応じて排気の酸素濃度が変動し得る。したがって、上記の酸素濃度処理の実行中に更にこのような燃料添加が行われるときには、該燃料添加に伴う排気の酸素濃度の変動に伴って排気センサの出力も変動し、その間は排気センサの出力が収束し難くなる。この場合、センサ出力の収束値に基づいて（すなわち、センサの出力ゲインを考慮して）排気センサの診断を行おうとすると、その診断精度が低下してしまう虞がある。
【０００８】
ここで、先行文献等に記載の技術は、所定期間における空燃比センサの出力値の平均値を用いて、燃料カット処理の実行中の空燃比センサ出力の収束値を算出しようとするものであって、上述した酸素濃度処理の実行中に更に上述の燃料添加が行われる場合に、排気センサの診断精度を良好に保つにはまだ改良の余地がある。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気系の機能を維持しつつ排気センサを可及的に高い精度で診断することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係る排気センサの診断装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気の酸素濃度に応じた出力信号を出力する排気センサと、前記排気センサよりも上流の前記排気通路に燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃料供給手段から所定の周期で燃料を繰り返し供給する所定の燃料供給処理を実行する燃料供給処理実行手段と、排気の酸素濃度を所定酸素濃度に上昇させ、排気の酸素濃度が該所定酸素濃度となる状態を所定時間以上形成する所定の酸素濃度処理であって、前記所定の燃料供給処理とは異なる処理である所定の酸素濃度処理を実行する酸素濃度処理実行手段と、を備えた内燃機関に適用され、前記排気センサの出力値に基づいて前記排気センサの診断を行う。そして、該排気センサの診断装置は、前記所定の酸素濃度処理の実行に伴う排気の酸素濃度の上昇が収束するタイミング以降の所定の基準タイミングから前記所定時間経過するまでの期間である測定期間において前記所定の燃料供給処理が実行されているときには、該測定期間における前記排気センサの出力値のうち最も高い酸素濃度側の出力値である第一出力値を診断出力値とし、該診断出力値に基づいて前記排気センサの診断を行う診断部を備える。
【００１１】
上記の内燃機関では、所定の酸素濃度処理が実行されると、排気の酸素濃度が上昇する。そのため、本発明に係る排気センサの診断装置は、所定の酸素濃度処理の実行に伴って変化する排気センサの出力値に基づいて、該排気センサの診断を行う。ここで、排気センサの応答性の診断において、センサの出力ゲインが変化してしまうと、センサの応答性異常を正確に診断することができないことがある。そこで、例えば、排気センサの応答性異常を診断するときに、センサの出力ゲインを考慮して当該診断を行うことがある。また、センサの出力ゲインの大きさそのものを診断することもある。
【００１２】
そして、上記の内燃機関において、仮に所定の酸素濃度処理のみが実行される場合には、排気の酸素濃度は所定酸素濃度に収束する。更に、排気の酸素濃度が所定酸素濃度となる状態が所定時間以上形成される。本発明に係る排気センサの診断装置は、この所定時間において排気の酸素濃度に応じて出力される排気センサの出力値に基づいて、該排気センサの診断を行う。詳しくは、所定の酸素濃度処理の実行に伴う排気の酸素濃度の上昇が収束するタイミング以降の所定の基準タイミングから所定時間経過するまでの期間である測定期間における排気センサの出力値に基づいて、該排気センサの診断を行う。したがって、仮に所定の酸素濃度処理のみが実行される場合には、この測定期間において排気の酸素濃度が所定酸素濃度となる状態が形成される。ここで、測定期間における排気センサ出力のうちの所定の出力値を診断出力値とすると、所定の酸素濃度処理のみが実行される場合、該診断出力値は、所定酸素濃度に応じた出力電流の大きさを表す。したがって、診断出
力値に基づいて排気センサの診断が行われると、センサの出力ゲインを考慮して排気センサの診断が行われることになる。これにより、排気センサの診断に対するセンサの出力ゲインの変化の影響が緩和される。なお、所定の基準タイミングは、このように所定の酸素濃度処理の実行に伴う排気の酸素濃度の上昇が収束するタイミング以降の所定のタイミングとして定義されるものであって、所定の酸素濃度処理とともに所定の燃料供給処理が実行される場合であっても、該所定の基準タイミングにおいて、所定の酸素濃度処理の実行に伴う排気の酸素濃度の上昇については、収束しているものとされる。
【００１３】
一方、上記の内燃機関では、所定の酸素濃度処理とは独立して所定の燃料供給処理が実行される。そして、所定の燃料供給処理が実行されると、所定の周期で繰り返し供給される燃料に応じて、排気センサを通過する排気の酸素濃度が周期的に低下する。なぜなら、内燃機関の排気通路に燃料が供給されると、仮に該排気通路を流れる酸素量が変化しない場合であっても、該排気通路を流れる排気に占める酸素の割合が供給された燃料量に応じて低下するからである。また、後述するように、内燃機関の排気通路に酸化触媒が設けられ、その下流に排気センサが設けられる場合には、該酸化触媒における燃料と酸素との反応により酸素が消費されることによって、該酸化触媒下流の排気の酸素濃度が低下するからである。したがって、測定期間において所定の燃料供給処理が実行されるときには、該測定期間における排気センサの出力値が周期的に変動することになる。
【００１４】
この場合、測定期間における排気センサの出力値の平均値を上記の診断出力値として、該排気センサの診断を行うことが考えられる。しかしながら、本願発明者は、測定期間において所定の燃料供給処理が実行されているときには、上記の平均値を診断出力値として排気センサの診断を行うよりも、該測定期間における排気センサの出力値のうち最も高い酸素濃度側の出力値である第一出力値を診断出力値として排気センサの診断を行うことによって、内燃機関の排気系の機能を維持しつつ排気センサを可及的に高い精度で診断することができることを見出した。これについて、以下に詳しく説明する。
【００１５】
上述したように、所定の燃料供給処理は所定の周期で燃料を繰り返し供給する処理であるため、排気センサを通過する排気の酸素濃度は、当該処理により供給された燃料に応じて排気の酸素濃度が低下した状態（低酸素濃度側状態）と、該低酸素濃度側状態よりも酸素濃度が高い状態（高酸素濃度側状態）との間で周期的に変動する。そして、このような周期的変動のうちの最も高い酸素濃度側の値は、所定の酸素濃度処理のみが実行されると仮定した場合の測定期間における排気の酸素濃度（これは、上記の所定酸素濃度であって、以下「基準濃度」と称する場合もある。）に比較的近い値となる。つまり、上記の第一出力値は、測定期間における排気センサの出力値の中で、基準濃度に応じた排気センサの出力値（以下、「基準出力値」と称する場合もある。）に比較的近い値であるということができる。これに対して、測定期間における排気センサの出力値の平均値には、排気の酸素濃度が低酸素濃度側状態であるときの影響が少なからず含まれるため、該平均値は、第一出力値と比べて基準出力値から乖離した値となる。
【００１６】
ここで、基準出力値を診断出力値をとして排気センサの診断を行うと、該診断に対するセンサの出力ゲインの変化の影響が可及的に正しく排除され得るところ、診断出力値が基準出力値から乖離してしまうと、該診断に対するセンサの出力ゲインの変化の影響が正しく排除され難くなり、排気センサの診断精度が低下してしまう虞がある。以上に鑑みると、測定期間において所定の燃料供給処理が実行されているときには、第一出力値を診断出力値として排気センサの診断を行うことによって、可及的に高い精度で排気センサの診断を行うことが可能となる。また、例えば排気浄化触媒の温度低下等に起因してエミッションが悪化する虞がある場合には、測定期間においても所定の燃料供給処理が実行され得る。そうすると、排気浄化触媒の機能が維持され、以て、エミッションの悪化が抑制される。また、例えば排気通路に設けられた燃料添加弁に詰まりが生じてしまう虞がある場合に
は、測定期間においても所定の燃料供給処理が実行され得る。そうすると、燃料添加弁の機能が維持される。
【００１７】
以上に述べたように、本発明に係る排気センサの診断装置は、内燃機関の排気系の機能を維持しつつ排気センサを可及的に高い精度で診断することを可能とする。
【００１８】
また、前記診断部は、前記測定期間において前記所定の燃料供給処理が実行されていないときには、該測定期間における前記排気センサの出力値の平均値である第二出力値を前記診断出力値として、前記排気センサの診断を行ってもよい。測定期間において所定の燃料供給処理が実行されていないときには、排気の酸素濃度が所定酸素濃度（基準濃度）となる。ただし、一般的にセンサの出力値は所定のばらつきをもって変動し得るものであるため、測定期間において所定の燃料供給処理が実行されていないときであっても、該測定期間における基準濃度に応じた排気センサの出力値は変動し得る。そこで、このときには、測定期間における排気センサの出力値の平均値である第二出力値を診断出力値として、排気センサの診断を行うことによって、可及的に高い精度で排気センサの診断を行うことが可能となる。
【００１９】
また、測定期間において、所定の燃料供給処理が実行されている期間と、所定の燃料供給処理が実行されていない期間とが存在する場合には、所定の燃料供給処理が実行されていない期間（以下、「非実行期間」と称する場合もある。）における排気センサの出力値の平均値に基づいて、排気センサの診断を行うことが考えられる。なぜなら、非実行期間においては、排気の酸素濃度が所定酸素濃度（基準濃度）となり易いからである。しかしながら、例えば、測定期間において、それまで実行されていた所定の燃料供給処理が終了される場合、所定の燃料供給処理の終了に伴う排気の酸素濃度変化（詳しくは、周期的に変動していた酸素濃度が基準濃度に向かう変化）には、所定の遅れが含まれ得る。更に、そのような濃度変化に応じた排気センサの出力の変化にも、所定の遅れが含まれ得る。したがって、このような場合に上記の平均値に基づいて排気センサの診断を行うと、その診断精度が低下してしまう事態が生じ得る。
【００２０】
そこで、前記診断部は、前記測定期間において、前記所定の燃料供給処理が実行されている期間と、前記所定の燃料供給処理が実行されていない期間と、が存在する場合には、前記測定期間において前記所定の燃料供給処理が実行されているときの前記排気センサの出力値のうち最も高い酸素濃度側の出力値である第三出力値と、前記測定期間において前記所定の燃料供給処理が実行されていないときの前記排気センサの出力値の平均値である第四出力値と、のうちより高い酸素濃度側の出力値を前記診断出力値として、前記排気センサの診断を行ってもよい。そうすると、例えば、非実行期間が測定期間終了間際の比較的短い期間となって、所定の燃料供給処理の終了に伴って排気の酸素濃度が基準濃度に向かう前に測定期間が終了するような場合であっても、第三出力値と第四出力値とのうちより基準出力値に近い出力値に基づいて、排気センサの診断を行うことができる。これにより、内燃機関の排気系の機能を維持しつつ可及的に高い精度で排気センサの診断を行うことが可能となる。
【００２１】
一方、非実行期間がある程度の長さを有する場合には、第四出力値は基準出力値に比較的近くなり易い。したがって、第三出力値よりも第四出力値を優先するようにしてもよい。ただし、この場合、第四出力値を算出するために排気センサの出力値が積算される期間（すなわち、非実行期間）は、上記の第二出力値を算出するために排気センサの出力値が積算される期間（すなわち、測定期間）よりも短くなる傾向にあるため、センサ出力値の平均化を行っても、出力ばらつき等のセンサ誤差の影響を十分に排除できない可能性がある。
【００２２】
そこで、前記診断部は、前記測定期間において、前記所定の燃料供給処理が実行されている期間と、前記所定の燃料供給処理が実行されていない期間と、が存在する場合には、前記測定期間において前記所定の燃料供給処理が実行されていないときの前記排気センサの出力値の平均値である第四出力値を前記診断出力値とし、該診断出力値と、前記測定期間における前記所定の燃料供給処理が実行されていない期間の長さと、に基づいて、前記排気センサの診断を行ってもよい。この場合、非実行期間の長さに応じて変化し得るセンサ誤差の影響を考慮して、排気センサの診断を行うことができる。これにより、内燃機関の排気系の機能を維持しつつ可及的に高い精度で排気センサの診断を行うことが可能となる。
【００２３】
また、本発明に係る排気センサの診断装置は、前記排気センサの応答性と相関を有する応答性指標値を算出する算出部であって、前記所定の酸素濃度処理の実行開始から前記所定の基準タイミングまでの期間における前記排気センサの出力値の変化率の絶対値である絶対変化率の最大値を、該絶対変化率が最大値となるときの前記排気センサの出力値と前記診断出力値との差分で除算することにより、前記応答性指標値を算出する算出部を更に備えてもよい。そして、前記診断部は、前記算出部によって算出された前記応答性指標値に基づいて、前記排気センサの応答性を推定してもよい。
【００２４】
ここで、排気センサの応答性が低下すると、該排気センサの出力値の変化率の絶対値が小さくなる。したがって、排気センサの出力値の変化率に基づいて排気センサの応答性を推定することができるとも考えられる。しかしながら、なんらかの理由により出力ゲインが低下してしまった排気センサでは、センサの応答性は低下していないものの、センサの出力値の変化率の絶対値が低下することがある。したがって、センサの出力値の変化率のみに基づいて排気センサの応答性を推定すると、その推定精度が低下する虞がある。
【００２５】
これに対して、上記の算出部によって算出される応答性指標値では、絶対変化率の最大値を当該絶対変化率が最大値となるときの出力値と診断出力値との差分で除算することによって、出力ゲインが変化する場合の影響が排除される。したがって、このような応答性指標値に基づいて排気センサの応答性を推定することによって、排気センサの応答性を可及的に高い精度で推定することができる。そして、診断出力値を用いて算出された応答性指標値に基づいて排気センサの応答性を推定することによって、内燃機関の排気系の機能を維持しつつ可及的に高い精度で排気センサの診断を行うことが可能となる。
【００２６】
更に、前記診断部は、前記算出部によって算出された前記応答性指標値に基づいて、前記排気センサの応答性の異常を診断してもよい。ここで、診断出力値を用いて算出された応答性指標値に基づいて排気センサの応答性の異常を診断すると、排気センサの応答性に異常が生じているか否かを比較的正確に判断することができる。つまり、内燃機関の排気系の機能を維持しつつ可及的に高い精度で排気センサの診断を行うことが可能となる。
【００２７】
また、応答性指標値に基づいて、排気センサの応答性を推定するにあたって、又は排気センサの応答性の異常を診断するにあたって、上述したように、第三出力値よりも第四出力値を優先するようにしてもよい。この場合、前記診断部は、前記算出部によって算出された前記応答性指標値と、前記測定期間における前記所定の燃料供給処理が実行されていない期間の長さと、に基づいて、前記排気センサの応答性を推定してもよい。又は、前記排気センサの応答性の異常を診断してもよい。この場合にも、内燃機関の排気系の機能を維持しつつ可及的に高い精度で排気センサの診断を行うことができる。
【００２８】
ここで、上述までの排気センサの診断装置において、前記排気センサに対する所定の診断実行要求があり、且つ前記所定の酸素濃度処理が実行されているときに、前記診断部による前記排気センサの診断が行われ、前記燃料供給処理実行手段は、前記所定の燃料供給
処理の実行条件が成立していて且つ前記排気センサに対する前記所定の診断実行要求がないときには、一回の燃料供給の供給量を第一所定量として且つ第一所定周期で燃料を繰り返し供給することで前記所定の燃料供給処理を実行し、前記所定の燃料供給処理の実行条件が成立していて、更に前記排気センサに対する前記所定の診断実行要求があり、且つ前記所定の酸素濃度処理が実行されているときには、一回の燃料供給の供給量を前記第一所定量よりも少ない第二所定量として且つ前記第一所定周期よりも長い第二所定周期で燃料を繰り返し供給することで前記所定の燃料供給処理を実行してもよい。
【００２９】
上記の所定の燃料供給処理における第一所定量及び第一所定周期は、通常時に（例えばエミッションを可及的に抑制することができるように）設定される一回の燃料供給の供給量及び該燃料供給の周期である。そして、一回の燃料供給の供給量を第一所定量として且つ第一所定周期で燃料を繰り返し供給すると、排気の酸素濃度は比較的大きく変動し易くなる。ここで、上述したように、測定期間において排気の酸素濃度が変動すると、そのときの排気センサの出力値も変動してしまう。そのため、測定期間において排気の酸素濃度が比較的大きく変動してしまうような事態は、該測定期間における排気センサの出力値に基づいて排気センサの診断を行うにあたって好ましくない。
【００３０】
そこで、上記の排気センサの診断装置では、所定の燃料供給処理の実行条件が成立していて、更に排気センサに対する所定の診断実行要求があり、且つ所定の酸素濃度処理が実行されているときには、一回の燃料供給の供給量を第一所定量よりも少ない第二所定量として且つ第一所定周期よりも長い第二所定周期で燃料を繰り返し供給することで所定の燃料供給処理が実行される結果、測定期間における排気の酸素濃度の変動が比較的小さくされる。これにより、内燃機関の排気系の機能を維持しつつ可及的に高い精度で排気センサの診断を行うことができる。
【００３１】
また、前記内燃機関は、前記排気通路に設けられた排気浄化触媒を更に備え、前記排気浄化触媒は、酸化機能を有する触媒が担持された第一排気浄化触媒と、該第一排気浄化触媒よりも下流の前記排気通路に設けられた第二排気浄化触媒と、を含む複数の排気浄化触媒であってもよい。そして、前記燃料供給手段は、前記第一排気浄化触媒よりも上流の前記排気通路に燃料を供給してもよい。更に、前記排気センサは、前記第一排気浄化触媒と前記第二排気浄化触媒との間の前記排気通路に設けられた第一排気センサと、前記第二排気浄化触媒よりも下流の前記排気通路に設けられた第二排気センサと、を含む複数の排気センサであってもよい。この場合、前記燃料供給処理実行手段は、前記所定の燃料供給処理の実行条件が成立していて、更に前記複数の排気センサのうち前記第一排気センサに対する前記所定の診断実行要求があり、且つ前記所定の酸素濃度処理が実行されているときには、一回の燃料供給の供給量を前記第二所定量として且つ前記第二所定周期で燃料を繰り返し供給することで前記所定の燃料供給処理を実行し、前記所定の燃料供給処理の実行条件が成立していて、更に前記複数の排気センサのうち前記第二排気センサに対する前記所定の診断実行要求があり、且つ前記所定の酸素濃度処理が実行されているときには、一回の燃料供給の供給量を前記第一所定量として且つ前記第一所定周期で燃料を繰り返し供給することで前記所定の燃料供給処理を実行してもよい。
【００３２】
上述したように、所定の燃料供給処理が実行されると、所定の周期で繰り返し供給される燃料に応じて排気の酸素濃度が周期的に低下する。そして、上記の内燃機関では、第一排気浄化触媒下流の排気において上記の酸素濃度の低下度合いが比較的大きくなり易い。なぜなら、第一排気浄化触媒には酸化機能を有する触媒が担持されており、該第一排気浄化触媒における燃料と酸素との反応により、該第一排気浄化触媒において酸素が消費されるからである。ただし、第一排気浄化触媒下流の排気におけるこのような酸素濃度の周期的な低下は、第一排気浄化触媒から下流側に離れるほどその低下度合いが小さくなる傾向にある。これは、第一排気浄化触媒から下流側に離れるほど、第一排気浄化触媒における
酸素の消費に起因する酸素濃度の変動が緩和され易くなるからである。
【００３３】
したがって、測定期間において所定の燃料供給処理が実行されているとき、第一排気センサを通過する排気の酸素濃度の変動は、第二排気センサを通過する排気の酸素濃度の変動よりも大きくなる。この場合、上記の診断出力値に基づく排気センサの診断において、第一排気センサに対する診断精度は、第二排気センサに対する診断精度よりも低くなり易い。そこで、第一排気センサに対する所定の診断実行要求があるときには、一回の燃料供給の供給量を第二所定量として且つ第二所定周期で燃料を繰り返し供給することで所定の燃料供給処理を実行する。これにより、第一排気センサの診断を行うときの該第一排気センサを通過する排気の酸素濃度の変動が比較的小さくされ、以て、内燃機関の排気系の機能を維持しつつ可及的に高い精度で排気センサの診断を行うことができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、内燃機関の排気系の機能を維持しつつ排気センサを可及的に高い精度で診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】図１における空燃比センサ付近の模式的な拡大断面図である。
【図３】空燃比センサの先端部近傍の縦断面図である。
【図４】燃料カット処理が実行されるときの、燃料カット処理実行フラグおよび空燃比センサの出力値の時間推移を示す図である。
【図５】燃料供給処理および燃料カット処理が実行されるときの、燃料供給処理実行フラグ、燃料カット処理実行フラグ、および空燃比センサの出力値の時間推移を示す図である。
【図６Ａ】図５に示した空燃比センサの出力値の時間推移を示す図であって、平均値が診断出力値として算出される例を示す図である。
【図６Ｂ】図５に示した空燃比センサの出力値の時間推移を示す図であって、第一出力値が診断出力値として算出される例を示す図である。
【図７】第一の実施形態に係る排気センサの診断装置において実行される制御フローを示すフローチャートである。
【図８】第一の実施形態の変形例２に係る排気センサの診断装置において実行される制御フローを示すフローチャートである。
【図９】第一の実施形態の変形例３に係る排気センサの診断装置において実行される制御フローを示すフローチャートである。
【図１０】非実行期間と判定閾値との相関を示す図である。
【図１１Ａ】空燃比センサに対する所定の診断実行要求がないときに実行される燃料供給処理について説明するための図である。
【図１１Ｂ】第一の実施形態の変形例４において、空燃比センサに対する所定の診断実行要求があるときに実行される燃料供給処理について説明するための図である。
【図１２】図１１Ａおよび図１１Ｂに示した空燃比センサの出力値の時間推移を示す図である。
【図１３】本発明の第二の実施形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図１４】第四の実施形態に係る排気センサの診断装置において実行される制御フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、例示的に詳しく説明する。
ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３７】
（第一の実施形態）
＜内燃機関とその吸排気系の構成＞
図１は、本実施形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ガソリン等を燃料とする火花点火式のリーンバーン内燃機関である。ただし、本発明は、圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）にも適用することができる。
【００３８】
内燃機関１は、燃料噴射弁２および点火プラグ３を備えている。なお、燃料噴射弁２は、気筒内へ燃料を噴射するように構成されてよいし、吸気ポートへ燃料を噴射するように構成されてもよい。
【００３９】
内燃機関１は吸気通路４と接続されている。吸気通路４には、エアフローメータ４０およびスロットル弁４１が設けられている。エアフローメータ４０は、吸気通路４内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。スロットル弁４１は、吸気通路４におけるエアフローメータ４０よりも下流側に配置されている。スロットル弁４１は、吸気通路４内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。
【００４０】
内燃機関１は排気通路５と接続されている。排気通路５には、排気の流れに従って順に燃料添加弁９、第一空燃比センサ６ａ、酸化触媒５１、第二空燃比センサ６ｂ、選択還元型ＮＯｘ触媒５２（以下、「ＳＣＲ触媒５２」と称する場合もある。）、温度センサ５３、および第三空燃比センサ６ｃが設けられている。ここで、温度センサ５３は、排気の温度に応じた電気信号を出力する。また、第一空燃比センサ６ａ、第二空燃比センサ６ｂ、および第三空燃比センサ６ｃは、排気の空燃比に応じた電気信号を出力し、詳細については後述する。なお、本実施形態においてはこれら空燃比センサが、本発明における排気センサに相当する。ただし、本発明における排気センサは、後述するように空燃比センサに限られない。また、本実施形態においては燃料添加弁９が、本発明における燃料供給手段に相当する。ただし、本発明における燃料供給手段は、後述するように燃料添加弁９に限られない。
【００４１】
燃料添加弁９は、排気通路５を流れる排気に燃料を添加する。酸化触媒５１は、該触媒に流入するＨＣ、ＣＯ等を酸化する。ＳＣＲ触媒５２は、該触媒に流入するＮＯｘを還元する。詳しくは、図示しない尿素水添加弁により供給された尿素が加水分解されることで生成されたアンモニアがＳＣＲ触媒５２に吸着し、この吸着したアンモニアを還元剤として、排気中のＮＯｘが還元される。ここで、ＳＣＲ触媒５２の温度が、該触媒の活性化温度よりも低下すると、該触媒のＮＯｘ浄化能が低下してしまう。そこで、本実施形態では、ＳＣＲ触媒５２の温度を該触媒の活性化温度よりも高く維持するために、燃料添加弁９からの燃料添加が実行される。この燃料添加の詳細については、後述する。
【００４２】
内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、上記のエアフローメータ４０、第一空燃比センサ６ａ、第二空燃比センサ６ｂ、第三空燃比センサ６ｃに加え、アクセル開度センサ７、およびクランクポジションセンサ８等の各種センサが電気的に接続されている。アクセル開度センサ７は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ８は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２
０は、アクセル開度センサ７の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出し、クランクポジションセンサ８の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。また、ＥＣＵ２０は、エアフローメータ４０の出力値に基づいて、内燃機関１から排出される排気の流量を推定し、温度センサ５３の出力値に基づいてＳＣＲ触媒５２の温度（以下、「ＳＣＲ触媒温度」と称する場合もある。）を推定する。
【００４３】
また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁２、点火プラグ３、燃料添加弁９およびスロットル弁４１等の各種装置が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によって、これら各種装置が制御される。本実施形態では、ＥＣＵ２０が、アクセル開度センサ７からの出力によりアクセルオフされたことを検出すると、内燃機関１の運転中に燃料噴射弁２からの燃料噴射および点火プラグ３による点火を停止する所謂燃料カット処理を実行する。そして、燃料カット処理が実行されると、気筒内に吸入された空気に含まれる酸素が該気筒内で燃焼されることなく該気筒から排出されるため、排気の酸素濃度がそれまでよりも高くなる。つまり、排気の酸素濃度が、大気と同程度の酸素濃度（この酸素濃度は、本発明における所定酸素濃度に相当する。）にまで上昇する。なお、本実施形態においては燃料カット処理が、本発明における所定の酸素濃度処理に相当し、ＥＣＵ２０が燃料カット処理を実行することで、本発明に係る酸素濃度処理実行手段として機能する。ただし、本発明における所定の酸素濃度処理は、後述するように燃料カット処理に限られない。
【００４４】
ここで、上述したように、ＳＣＲ触媒５２の温度を該触媒の活性化温度よりも高く維持するために、燃料添加弁９からの燃料添加が実行される。詳しくは、ＥＣＵ２０は、燃料添加弁９から所定の周期で燃料を繰り返し添加する。なお、ＥＣＵ２０が実行するこのような処理を、以下「燃料供給処理」と称する。ここで、ＥＣＵ２０は、推定したＳＣＲ触媒温度に基づいて、燃料供給処理の実行条件が成立したか否かを判断するとともに、該ＳＣＲ触媒温度に基づいて、燃料供給処理における一回の燃料添加の添加量および該燃料添加の周期を調整することができる。そして、ＥＣＵ２０によって燃料供給処理が実行されると、酸化触媒５１においてその燃料が酸化され、それに伴って熱が発生する。そして、発生した熱が、酸化触媒５１よりも下流の排気通路５に設けられたＳＣＲ触媒５２に供給されることで、ＳＣＲ触媒５２の温度が該触媒の活性化温度よりも高く維持される。なお、ＥＣＵ２０が燃料供給処理を実行することで、本発明に係る燃料供給処理実行手段として機能する。
【００４５】
また、燃料カット処理の実行中であって且つ燃料供給処理の実行条件が成立している場合には、ＥＣＵ２０は、燃料噴射弁２から所定の周期で燃料を繰り返し噴射することで燃料供給処理を実行してもよい。このときには、点火プラグ３による点火が停止されていて、気筒内に供給された燃料が該気筒で燃焼されることがないため、燃料カット処理の目的を達したうえで燃料供給処理が実行されることになる。したがって、このような場合には、本明細書では燃料カット処理が継続されているものとみなす。そして、燃料噴射弁２を用いて燃料供給処理が実行される場合には、燃料噴射弁２が本発明における燃料供給手段に相当する。
【００４６】
なお、本実施形態では、ＳＣＲ触媒５２の温度を該触媒の活性化温度よりも高く維持するために、燃料供給処理が実行される。ただし、ＳＣＲ触媒５２の機能維持以外の目的で燃料供給処理が実行されることもある。例えば、ＥＣＵ２０は、燃料添加弁９の詰まり防止のために、該燃料添加弁９から所定の周期で燃料を繰り返し添加することがある。つまり、本発明に係る所定の燃料供給処理が行われることで、内燃機関の排気系の機能が維持され得る。
【００４７】
＜空燃比センサの構造＞
次に、図２および図３に基づいて、第一空燃比センサ６ａ、第二空燃比センサ６ｂ、お
よび第三空燃比センサ６ｃの構造について簡単に説明する。ここで、これら空燃比センサは、その構造が同一であるため、以下のこれら空燃比センサの説明においては単に「空燃比センサ」と称する。なお、本実施形態における空燃比センサは、限界電流式空燃比センサである。そして、図２は、図１における空燃比センサ付近の模式的な拡大断面図であって、図３は、空燃比センサの先端部近傍の縦断面図である。
【００４８】
図２において、空燃比センサは、後述するセンサ本体１００と、該センサ本体１００を覆う耐熱性のハウジング部材でありその一部が排気通路５に露出している保護カバー１０とを含んで構成される。センサ本体１００は保護カバー１０に覆われることでその機械的強度が担保される。
【００４９】
そして、図３に示すように、保護カバー１０は内側カバー１０ａと外側カバー１０ｂとから成る。そして、これらカバーの表面には複数の通気孔１０ｃが形成されており、保護カバー１０内外を相互に連通させている。すなわち、空燃比センサは、排気通路５を流通する排気が保護カバー１０の通気孔１０ｃを通過してセンサ本体１００に到達するように構成されている。なお、図３では保護カバー１０は二重構造となっているが、保護カバー１０は一重構造であってもよい。
【００５０】
次に、センサ本体１００の概略構成について説明する。センサ本体１００は酸素イオン導電性固体電解質からなるセンサ素子１１を備える。センサ素子１１は例えば酸化ジルコニウム（ジルコニア）によって構成される。そして、センサ素子１１の一方の側面には排気に曝される排気側電極１２が形成され、その他方の側面には大気に曝される大気側電極１３が形成される。これら排気側電極１２および大気側電極１３は、白金など触媒活性の高い金属材料で構成される。このように排気側電極１２および大気側電極１３が形成されることで、センサ素子１１は一対の電極によって挟まれる。
【００５１】
そして、排気側電極１２のセンサ素子１１側の側面とは反対側の側面には、拡散律速層１４が積層されている。拡散律速層１４はセラミクス等の多孔質物質で構成された部材であり、排気の拡散を律速する機能を有する。また、拡散律速層１４のセンサ素子１１側の側面とは反対側の側面には、保護層１６が積層されている。そして、センサ素子１１と拡散律速層１４との間にはガス室１５が形成されている。なお、ガス室１５は必ずしも設ける必要はなく、排気側電極１２の表面上に拡散律速層１４が直接接触するように構成されてもよい。
【００５２】
また、センサ素子１１の他方の側面には、ヒータ層１７が積層されている。ヒータ層１７にはヒータ１８が埋設されていて、ヒータ１８は、図示しない外部の電気回路から電力の供給を受けることにより、センサ本体１００を加熱することができる。なお、この電気回路はＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ヒータ１８に供給される電力はＥＣＵ２０によって制御される。そして、センサ素子１１とヒータ層１７との間には大気室１９が形成されている。大気室１９は、図示しない大気孔を介して大気に連通されており、空燃比センサが排気通路５内に配置された状態であっても、大気側電極１３は大気に曝された状態に維持される。
【００５３】
このような空燃比センサでは、通気孔１０ｃから保護カバー１０内部に導入された排気が、拡散律速層１４を通って排気側電極１２に到達する。そして、排気側電極１２と大気側電極１３との間に印加電圧が印加されると、排気中の酸素または大気中の酸素が酸素イオンとなってセンサ素子１１を伝播する。そして、このときの飽和電流値（限界電流値）に基づいて排気の空燃比が算出される。
【００５４】
なお、第一空燃比センサ６ａ、第二空燃比センサ６ｂ、および第三空燃比センサ６ｃは
、上述したように限界電流式空燃比センサであるが、排気の空燃比に対して出力電流がリニアに変化するものであれば、本実施形態における空燃比センサは限界電流式空燃比センサに限定されない。また、第一空燃比センサ６ａ、第二空燃比センサ６ｂ、および第三空燃比センサ６ｃは、互いに異なる構造の空燃比センサであってもよい。
【００５５】
＜空燃比センサの応答性診断＞
本実施形態では、空燃比センサの応答性が診断される。ここで、本発明に係る排気センサの診断装置であるＥＣＵ２０は、空燃比センサの出力ゲインが変化する場合の影響を排除してセンサの応答性を診断するために、センサの応答性と相関を有する応答性指標値を算出する。そして、この応答性指標値に基づいて、センサの応答性を診断する。なお、出力ゲインは、空燃比センサ周りを流通する排気の空燃比の変化に対する出力電流の大きさ（限界電流値の大きさ）の変化の比率を表すものである。以下、応答性指標値の算出手法について説明する。
【００５６】
図４には、内燃機関１において燃料カット処理が実行されるときの、燃料カット処理実行フラグおよび空燃比センサの出力値の時間推移を表す。ここで、図４に示す制御では、燃料カット処理の実行開始から該燃料カット処理の実行に伴って変化する空燃比センサの出力値は、後述の時刻ｔ４において収束する。なお、この時刻ｔ４を基準タイミングと称する。そして、図４には、燃料カット処理実行フラグおよび空燃比センサの出力値の時間推移とともに、燃料カット処理の実行開始から基準タイミングまでの期間における空燃比センサの出力値の変化率の絶対値（以下、「絶対変化率」と称する場合もある。）、および絶対変化率の最大値（以下、「最大絶対変化率」と称する場合もある。）の時間推移を併せて示す。ここで、空燃比センサの出力値は、上記の図１における第二空燃比センサ６ｂの出力を例として表し、絶対変化率および最大絶対変化率は、第二空燃比センサ６ｂの出力値に基づく値を例として表すものとする。
【００５７】
図４に示す制御では、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで内燃機関１は通常運転（このとき、燃料カット処理および燃料供給処理が実行されていない）を行っている。このとき、排気の空燃比は内燃機関１の通常運転状態に応じた空燃比となり、図４では、空燃比センサの出力値がＣ０で略一定となっている。そして、時刻ｔ１において燃料カット処理実行フラグが０から１になり、ＥＣＵ２０が燃料カット処理を実行すると、ある程度の遅れ時間経過後に排気の空燃比がそれまでよりもリーン側に変化する。その結果、空燃比センサの出力値がＣ０から増加し始める。
【００５８】
そして、空燃比センサの出力値の増加の過程においては、出力値増加の開始直後は当該出力値増加が比較的緩慢になり、出力値増加の開始からある程度の時間経過後に当該出力値増加が大きくなる傾向にある。そのため、時刻ｔ２において空燃比センサの出力値がＣ０から増加し始め、その後絶対変化率が大きくなっていき、時刻ｔ３において絶対変化率がＲ１になる。そして、時刻ｔ３以降は、時間の経過とともに絶対変化率が低下していき、絶対変化率が略０となる時刻ｔ４（基準タイミング）において空燃比センサの出力値がＣ１に収束する。
【００５９】
ここで、ＥＣＵ２０は、空燃比センサの出力値の増加の過程における空燃比センサの出力値を取得し、絶対変化率を算出している。そして、絶対変化率に基づいて、最大絶対変化率を算出している。図４においては、燃料カット処理の実行開始（時刻ｔ１）から基準タイミング（時刻ｔ４）までの期間における絶対変化率の最大値（最大絶対変化率）は、Ｒ１である。また、ＥＣＵ２０は、燃料カット処理の実行中で且つ基準タイミングから所定時間ΔＴ経過するまでの期間（以下、「測定期間」と称する場合もある。）における空燃比センサの出力値に基づいて、診断出力値を算出する。ここで、診断出力値は、測定期間における空燃比センサ出力のうちの所定の出力値であって、図４に示すように燃料供給
処理が実行されていない場合には、空燃比センサの出力値の収束値が診断出力値となる。なお、測定期間において燃料供給処理が実行されているときの診断出力値の算出手法については、後述する。
【００６０】
そして、ＥＣＵ２０は、最大絶対変化率を、絶対変化率が該最大絶対変化率となるときの空燃比センサの出力値と診断出力値との差分で除算する。ここで、空燃比センサの出力値の変化率は、センサの応答性と相関を有する傾向にあるため、最大絶対変化率は、センサの応答性と相関を有する値である。更に、最大絶対変化率を、絶対変化率が該最大絶対変化率となるときの空燃比センサの出力値と診断出力値との差分で除算することによって、空燃比センサの出力ゲインが変化する場合の影響が排除される。つまり、このように算出される値が応答性指標値となる。そして、この応答性指標値に基づいてセンサの応答性を診断することによって、センサの応答性を正確に診断し得ることになる。
【００６１】
しかしながら、燃料カット処理の実行中において、ＳＣＲ触媒５２の温度を該触媒の活性化温度よりも高く維持するために、燃料添加弁９からの燃料添加が行われる場合には、この燃料供給処理に伴って測定期間における空燃比センサの出力値が変動するため、上述したように空燃比センサの出力値の収束値を診断出力値とする方法では、応答性指標値を算出し難くなる。これについて、以下に示す図５に基づいて説明する。
【００６２】
図５は、内燃機関１において燃料供給処理および燃料カット処理が実行されるときの、燃料供給処理実行フラグ、燃料カット処理実行フラグ、および空燃比センサの出力値の時間推移を示す図である。なお、図５の空燃比センサの出力値の時間推移において、実線で表される線Ｌ１は、燃料供給処理が実行される場合の時間推移を示し、破線で表される線Ｌ２は、燃料供給処理が実行されない場合の時間推移（上記の図４に示した空燃比センサの出力値の時間推移と同一のもの）を参考として示す。また、空燃比センサの出力値は、上記の図１における第二空燃比センサ６ｂの出力を例として表すものとする。
【００６３】
図５に示す制御では、時刻ｔ０から時刻ｔ１１まで内燃機関１は通常運転（このとき、燃料カット処理および燃料供給処理が実行されていない）を行っている。そして、時刻ｔ１１において燃料供給処理実行フラグが０から１になり、ＥＣＵ２０が燃料供給処理を実行すると、燃料添加弁９よりも下流の排気通路５における排気の空燃比がそれまでよりもリッチ側に変化する。その結果、空燃比センサの出力値がＣ０から減少し始める。特に、酸化触媒５１よりも下流の排気通路５に設けられた第二空燃比センサ６ｂにおいては、酸化触媒５１における燃料の酸化に伴って酸素が消費されるため、空燃比センサの出力値が比較的大きく変化し易い。ここで、燃料供給処理は、所定の周期で間欠的に実行される。したがって、ＥＣＵ２０は、時刻ｔ１１から或る期間燃料添加弁９からの燃料添加を行った後、一旦燃料添加を止める。そして、一旦燃料添加が止められると、Ｃ０から減少していた空燃比センサの出力値が増加に転ずる。また、図５に示す制御では、時刻ｔ１１後の時刻ｔ１において燃料カット処理実行フラグが０から１になり、燃料カット処理が実行されるため、この空燃比センサの出力値の増加において、空燃比センサの出力値はＣ０よりも大きくなる。
【００６４】
そして、燃料カット処理が実行されると、このように空燃比センサの出力値がＣ０から増加していくものの、この増加の過程における次の燃料添加が行われるタイミングにおいては、空燃比センサの出力値が一時的にそれまでよりも減少する。つまり、空燃比センサの出力値は、所定の周期で間欠的に実行される燃料供給処理に応じて変動しながら増加していく。更に、図５の線Ｌ２によって表される空燃比センサの出力値が収束する時刻ｔ４（基準タイミング）以降においても、燃料供給処理が継続される場合には、空燃比センサの出力値が燃料供給処理に応じて変動し続ける。なお、図５に示すように、燃料カット処理とともに燃料供給処理が実行される場合であっても、基準タイミングにおいて、燃料カ
ット処理の実行に伴う排気の空燃比（酸素濃度）の変化については、収束しているものとされる。つまり、燃料カット処理とともに燃料供給処理が実行されるときには、基準タイミングにおいて燃料カット処理の実行に伴う排気の空燃比（酸素濃度）の変化については収束しているものの、そのとき実際に空燃比センサを通過する排気の空燃比（酸素濃度）は燃料供給処理の実行に応じて変動し、その結果、図５の線Ｌ１によって表されるように測定期間における空燃比センサの出力値が周期的に変動することになる。
【００６５】
なお、図５では、空燃比センサの出力として、上記の図１における第二空燃比センサ６ｂの出力を用いる場合について説明したが、上述したような応答性指標値が算出され難くなる事態は、第二空燃比センサ６ｂの出力を用いる場合に限らず、第一空燃比センサ６ａまたは第三空燃比センサ６ｃの出力を用いる場合も同様である。また、本実施形態における測定期間は、空燃比センサの出力値が収束するタイミング（時刻ｔ４）を基準タイミングとして、該基準タイミングから所定時間ΔＴ経過するまでの期間として定義される。ただし、本発明の測定期間は、空燃比センサの出力値が収束するタイミング以降の所定のタイミングを基準タイミングとして、該基準タイミングから所定時間ΔＴ経過するまでの期間として定義されてもよい。
【００６６】
ここで、図５の線Ｌ１に表されるように測定期間において空燃比センサの出力値が変動する場合、該測定期間における空燃比センサの出力値の平均値を上記の診断出力値として応答性指標値を算出することが考えられる。しかしながら、本願発明者は、測定期間において燃料供給処理が実行されているときには、上記の平均値を診断出力値として応答性指標値を算出するよりも、該測定期間における空燃比センサの出力値のうち最もリーン側の出力値である第一出力値を診断出力値として応答性指標値を算出することによって、内燃機関１の排気系の機能を維持しつつ空燃比センサを可及的に高い精度で診断することができることを見出した。これについて、図６Ａおよび図６Ｂに基づいて説明する。
【００６７】
図６Ａおよび図６Ｂは、上記の図５に示した空燃比センサの出力値の時間推移を示す図である。ここで、図６Ａにおいて、測定期間における空燃比センサの出力値の平均値がＣａｖｅで表され、図６Ｂにおいて、測定期間における空燃比センサの出力値のうち最もリーン側の出力値である第一出力値がＣｒｔ１で表される。また、図６Ａおよび図６Ｂにおいて、燃料カット処理のみが実行される場合（これは、線Ｌ２によって表される。）の基準タイミングにおける空燃比センサの出力値の収束値が、Ｃ１で表される。この値Ｃ１は、燃料カット処理によって大気と同程度となった排気の酸素濃度（本発明における所定酸素濃度）に応じた空燃比センサの出力値であって、以下「基準出力値」と称する。そうすると、図６Ａにおいて平均値Ｃａｖｅと基準出力値Ｃ１との差分は、ΔＣａとなる。一方、図６Ｂにおいて第一出力値Ｃｒｔ１と基準出力値Ｃ１との差分は、ΔＣｂとなる。そして、ΔＣａとΔＣｂとを比較すると、ΔＣａはΔＣｂよりも大きくなる。つまり、平均値Ｃａｖｅは、第二出力値Ｃｒｔ２と比べて基準出力値Ｃ１から乖離した値となる。
【００６８】
そして、平均値Ｃａｖｅを診断出力値として応答性指標値を算出し、該応答性指標値に基づいて空燃比センサの応答性の診断を行うと、その診断精度が低下してしまう虞がある。なぜなら、基準出力値Ｃ１を診断出力値をとして空燃比センサの診断を行うと、該診断に対するセンサの出力ゲインの変化の影響が可及的に正しく排除され得るところ、平均値Ｃａｖｅは該基準出力値Ｃ１から乖離した値となっているため、平均値Ｃａｖｅを診断出力値をとして空燃比センサの診断を行うと、該診断に対するセンサの出力ゲインの変化の影響が正しく排除され難くなるからである。これに対して、第一出力値Ｃｒｔ１は、平均値Ｃａｖｅよりも基準出力値Ｃ１に近い値となるため、該第一出力値Ｃｒｔ１を診断出力値として応答性指標値を算出すると、空燃比センサの応答性の診断において出力ゲインが変化する場合の影響を可及的に排除することができる。
【００６９】
このように、本実施形態では、測定期間において燃料供給処理が実行されているときには、第一出力値を診断出力値として応答性指標値を算出する。これにより、測定期間において燃料供給処理が実行されているときであっても、空燃比センサの応答性を可及的に高い精度で診断することができる。また、測定期間において燃料供給処理を停止するとＳＣＲ触媒温度が低下し、エミッションが悪化してしまう虞がある。これに対して、本実施形態では測定期間において燃料供給処理が実行されているため、ＳＣＲ触媒５２の機能が維持される。これにより、エミッションの悪化が抑制される。以上より、本発明に係る排気センサの診断装置は、内燃機関１の排気系の機能を維持しつつ排気センサを可及的に高い精度で診断することを可能とする。
【００７０】
＜応答性診断フロー＞
次に、本発明に係る排気センサの診断装置であるＥＣＵ２０が実行する制御フローについて、図７に基づいて説明する。図７は、本実施形態に係る制御フローを示すフローチャートである。本実施形態では、ＥＣＵ２０によって、本フローが燃料供給処理の実行中に所定の演算周期で繰り返し実行される。本実施形態では、所定の実行間隔で本フローが実行され、該所定の実行間隔が期間Δｔａとして定義される。なお、本フローの説明において、第一空燃比センサ６ａ、第二空燃比センサ６ｂ、および第三空燃比センサ６ｃについて、単に「空燃比センサ」と称する。
【００７１】
本フローでは、先ず、Ｓ１０１において、空燃比センサの応答性の診断に対する実行要求があるか否かが判別される。Ｓ１０１では、前回に空燃比センサの応答性を診断した後、例えば内燃機関１が搭載された車両が所定距離走行したとき、または内燃機関１が或る時間運転を行ったとき、または内燃機関１が機関停止されその後再始動されたとき等に、肯定判定される。なお、上記は例示であって、Ｓ１０１では周知の技術に基づいて空燃比センサの応答性の診断に対する実行要求があるか否かを判別することができる。そして、Ｓ１０１において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２の処理へ進み、Ｓ１０１において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。
【００７２】
Ｓ１０１において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０２において、燃料カット処理の実行中であるか否かが判別される。燃料カット処理が実行されると排気の空燃比（酸素濃度）が上昇し、且つ該空燃比（酸素濃度）が所定の値に収束するため、後述する応答性指標値Ｖａｌｉｎを算出することが可能となる。そして、Ｓ１０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０３の処理へ進み、Ｓ１０２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１２１の処理へ進む。
【００７３】
Ｓ１０２において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０３において、空燃比センサの出力値の収束を判定する収束判定フラグｎｆｌａｇが読込まれる。収束判定フラグｎｆｌａｇは、燃料カット処理に伴って変動する空燃比センサの出力値が収束すると推定される場合に１に設定されるフラグであって、本フローとは異なる周知のフローにしたがってその値が設定され、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶される。Ｓ１０３では、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている収束判定フラグｎｆｌａｇが読込まれる。収束判定フラグｎｆｌａｇは、例えば、次のように設定される。先ず、燃料カット処理の実行を開始してからの気筒内を通過した空気量の積算値が算出される。そして、その積算値が所定の閾値以上となると気筒内の掃気が完了したと判定される。そして、気筒内の掃気完了後の経過時間がカウントされ、該経過時間が所定の判定時間以上となると収束判定フラグｎｆｌａｇが１に設定される。一方、気筒内の掃気が完了していない場合、または該経過時間が所定の判定時間未満の場合には、収束判定フラグｎｆｌａｇが０に設定される。なお、このように設定される収束判定フラグｎｆｌａｇは、燃料カット処理の実行開始から上述した基準タイミングに達する前にはその値が０に設定され、該基準タイミングにおいてその値が１に設定されるということができる。
【００７４】
次に、Ｓ１０４において、Ｓ１０３で読込んだ収束判定フラグｎｆｌａｇが０となっているか否かが判別される。Ｓ１０４において肯定判定された場合は、燃料カット処理の実行に伴う排気の空燃比の変化が未だ収束していないと推定される場合であって、この場合ＥＣＵ２０はＳ１０５の処理へ進む。一方、Ｓ１０４において否定判定された場合は、燃料カット処理の実行に伴う排気の空燃比の変化については収束したと推定される場合であって、この場合ＥＣＵ２０はＳ１１１の処理へ進む。
【００７５】
Ｓ１０４において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０５において、空燃比センサの出力値の現在値（以下、「出力現在値」と称する場合もある。）Ｃｒｔｎｏｗが取得される。Ｓ１０５では、空燃比センサのセンサ本体１００に到達する排気の空燃比に応じた限界電流値の現在値が、出力現在値Ｃｒｔｎｏｗとして取得される。
【００７６】
次に、Ｓ１０６において、絶対変化率の現在値Ｒｃｎｏｗが算出される。Ｓ１０６では、Ｓ１０５で取得した出力現在値Ｃｒｔｎｏｗから空燃比センサの出力値の過去値（以下、「出力過去値」と称する場合もある。）Ｃｒｔｏｌｄを減算した値の絶対値を、期間Δｔａで除することによって、絶対変化率の現在値Ｒｃｎｏｗが算出される。ここで、出力過去値Ｃｒｔｏｌｄは、後述するＳ１１０の処理によってその値が更新され、または後述するＳ１２０、Ｓ１２１の処理によってその値が初期化され、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。
【００７７】
次に、Ｓ１０７において、Ｓ１０６で算出した絶対変化率の現在値Ｒｃｎｏｗが絶対変化率の最大値Ｒｃｍａｘよりも大きいか否かが判別される。ここで、絶対変化率の最大値Ｒｃｍａｘは、後述するＳ１０８の処理によってその値が更新され、または後述するＳ１２０、Ｓ１２１の処理によってその値が初期化され、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。そして、Ｓ１０７において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０８の処理へ進み、Ｓ１０７において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１０の処理へ進む。
【００７８】
Ｓ１０７において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０８において、絶対変化率の最大値Ｒｃｍａｘが更新される。Ｓ１０８では、絶対変化率の最大値ＲｃｍａｘがＳ１０６で算出した絶対変化率の現在値Ｒｃｎｏｗに更新される。次に、Ｓ１０９において、絶対変化率が最大値となるときの空燃比センサの出力値（以下、「最大絶対変化率時の出力値」と称する場合もある。）Ｃｒｔｒｃｍが取得される。Ｓ１０９では、このときの出力現在値Ｃｒｔｎｏｗが最大絶対変化率時の出力値Ｃｒｔｒｃｍとして取得される。
【００７９】
次に、Ｓ１１０において、出力過去値Ｃｒｔｏｌｄが更新される。Ｓ１１０では、出力過去値ＣｒｔｏｌｄがＳ１０５で取得した出力現在値Ｃｒｔｎｏｗに更新される。
【００８０】
また、Ｓ１０４において否定判定された場合、次に、Ｓ１１１において、出力現在値Ｃｒｔｎｏｗが取得される。このＳ１１１の処理は、上述したＳ１０５の処理と実質的に同一である。なお、上述したように、Ｓ１０４において否定判定される場合は、燃料カット処理の実行に伴う排気の空燃比の変化については収束したと推定される場合である。つまり、これは、燃料カット処理の実行が開始されてから基準タイミングに達した後のタイミングである。そして、Ｓ１１１からＳ１２０の処理は、上述した測定期間において実行される処理である。
【００８１】
次に、Ｓ１１２において、Ｓ１１１で取得した出力現在値Ｃｒｔｎｏｗの絶対値が、測定期間における空燃比センサの出力値のうち最もリーン側の出力値である第一出力値Ｃｒｔ１の絶対値よりも大きいか否かが判別される。ここで、第一出力値Ｃｒｔ１は、後述するＳ１１３の処理によってその値が更新され、または後述するＳ１２０、Ｓ１２１の処理
によってその値が初期化され、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。そして、Ｓ１１２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１３の処理へ進み、Ｓ１１２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１４の処理へ進む。
【００８２】
Ｓ１１２において肯定判定された場合、次に、Ｓ１１３において、第一出力値Ｃｒｔ１が更新される。Ｓ１１３では、第一出力値Ｃｒｔ１がＳ１１１で取得した出力現在値Ｃｒｔｎｏｗに更新される。
【００８３】
次に、Ｓ１１４において、測定期間に関するカウンターである測定カウンターＮｕｍに１が加算される。そして、Ｓ１１５において、測定カウンターＮｕｍの値が測定期間に関する閾値である測定閾値Ｎｕｍｔｈとなっているか否かが判別される。そして、Ｓ１１５において肯定判定された場合、これは基準タイミングから所定時間（この所定時間は、例えば上記の図４から図６Ｂに示したΔＴである。）経過して測定期間が終了するタイミングであって、ＥＣＵ２０はＳ１１６の処理へ進む。一方、Ｓ１１５において否定判定された場合、この場合は未だ測定期間中であって、今回の本フローの実行が終了される。
【００８４】
Ｓ１１５において肯定判定された場合、次に、Ｓ１１６において、上述した診断出力値Ｃｒｔｄｇが第一出力値Ｃｒｔ１に設定される。そして、Ｓ１１７において、この診断出力値Ｃｒｔｄｇと、Ｓ１０９で取得した最大絶対変化率時の出力値Ｃｒｔｒｃｍと、の差分Ｃｒｔｄｉｆが算出される。
【００８５】
次に、Ｓ１１８において、応答性指標値Ｖａｌｉｎが算出される。Ｓ１１８では、絶対変化率の最大値Ｒｃｍａｘ（これは、最大絶対変化率を表す。）をＳ１１７で算出した差分Ｃｒｔｄｉｆで除することによって、応答性指標値Ｖａｌｉｎが算出される。次に、Ｓ１１９において、この応答性指標値Ｖａｌｉｎに基づいて、空燃比センサの応答性が診断される。Ｓ１１９では、空燃比センサの応答性の診断として、例えば、応答性指標値Ｖａｌｉｎが大きいときは小さいときよりも空燃比センサの応答性が高くなるように、当該空燃比センサの応答性を推定することができる。また、例えば、応答性指標値Ｖａｌｉｎに基づいて、空燃比センサの応答性の異常を診断することができる。この場合、例えば、応答性指標値Ｖａｌｉｎが所定の判定閾値以上のときに空燃比センサの応答性が正常であると判定し、応答性指標値Ｖａｌｉｎが所定の判定閾値未満のときに空燃比センサの応答性に異常が生じていると判定することができる。なお、ＥＣＵ２０が応答性指標値Ｖａｌｉｎを算出することで、本発明に係る算出部として機能し、ＥＣＵ２０が空燃比センサの応答性を診断することで、本発明に係る診断部として機能する。
【００８６】
次に、Ｓ１２０において、出力過去値Ｃｒｔｏｌｄ、絶対変化率の最大値Ｒｃｍａｘ、第一出力値Ｃｒｔ１、および測定カウンターＮｕｍが初期化される。Ｓ１２０では、出力過去値Ｃｒｔｏｌｄは、内燃機関１の通常運転時（燃料カット処理および燃料供給処理が実行されていないとき）の排気の空燃比に応じた限界電流値に初期化される。また、絶対変化率の最大値Ｒｃｍａｘ、第一出力値Ｃｒｔ１、および測定カウンターＮｕｍは０に初期化される。そして、Ｓ１２０の処理の後、本フローの実行が終了される。
【００８７】
また、Ｓ１０２において否定判定された場合、次に、Ｓ１２１において、出力過去値Ｃｒｔｏｌｄ、絶対変化率の最大値Ｒｃｍａｘ、第一出力値Ｃｒｔ１、および測定カウンターＮｕｍが初期化される。これにより、本フローによる空燃比センサの応答性の診断が完了する前に燃料カット処理が終了した場合であっても、これらの値が初期化されることになる。このＳ１２１の処理は、上記のＳ１２０の処理と実質的に同一である。そして、Ｓ１２１の処理の後、本フローの実行が終了される。
【００８８】
本発明に係る排気センサの診断装置は、以上に述べたように応答性指標値Ｖａｌｉｎを
算出し、当該応答性指標値Ｖａｌｉｎに基づいて空燃比センサの応答性を診断することによって、内燃機関１の排気系の機能を維持しつつ空燃比センサの応答性を正確に診断することを可能とする。
【００８９】
なお、上述したように、以上に述べた説明は、燃料供給処理が実行されているときにＥＣＵ２０が実行する制御フローに関する説明である。一方、燃料供給処理が実行されていないときには、測定期間における空燃比センサの出力値の平均値である第二出力値Ｃｒｔ２を診断出力値Ｃｒｔｄｇとして、空燃比センサの応答性の診断を行うフローが実行される。この場合、上記の図７に示したＳ１１２およびＳ１１３の処理に代えて、Ｓ１１１で取得した出力現在値Ｃｒｔｎｏｗを測定期間中に積算するようにし、該積算値を積算回数で除することで第二出力値Ｃｒｔ２を算出することができる。そして、上記の図７に示したＳ１１６の処理に代えて、第二出力値Ｃｒｔ２を診断出力値Ｃｒｔｄｇに設定することができる。
【００９０】
（第一の実施形態の変形例１）
次に、上述した第一の実施形態の変形例１について説明する。なお、本変形例において、第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
【００９１】
第一の実施形態では、ＥＣＵ２０は燃料カット処理を実行することによって、排気の酸素濃度を上昇させる。これに対して、本変形例では、ＥＣＵ２０は、空燃比センサの応答性を診断するために酸素濃度（空燃比）を上昇させる所定の空燃比制御を実行することによって、排気の酸素濃度を所定酸素濃度に上昇させ、且つ排気の酸素濃度が該所定酸素濃度となる状態を所定時間以上形成する。この空燃比制御では、例えば、理論空燃比よりもリッチ空燃比となっている空燃比を、理論空燃比よりもリーン空燃比に上昇させる。なお、この空燃比制御は、燃料供給処理とは異なる処理である。また、本変形例においては空燃比制御が、本発明における所定の酸素濃度処理に相当し、ＥＣＵ２０が空燃比制御を実行することで、本発明に係る酸素濃度処理実行手段として機能する。
【００９２】
ここで、本変形例における制御フローについて、上記の図７に示したフローチャートにおける処理との相違点について説明する。本変形例における制御フローでは、Ｓ１０１において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０２の処理に代えて、空燃比制御の実行中であるか否かが判別される。そして、空燃比制御の実行中であると判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０３の処理へ進み、空燃比制御の実行中ではないと判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１２１の処理へ進む。
【００９３】
本変形における空燃比制御によっても、排気の空燃比（酸素濃度）の上昇に伴って空燃比センサの出力値が変化することになるため、応答性指標値Ｖａｌｉｎを算出することが可能となる。そして、応答性指標値Ｖａｌｉｎに基づいて空燃比センサの応答性を診断することによって、内燃機関１の排気系の機能を維持しつつ空燃比センサの応答性を正確に診断することができる。
【００９４】
（第一の実施形態の変形例２）
次に、上述した第一の実施形態の変形例２について、図８に基づいて説明する。図８は、本変形例に係る制御フローを示すフローチャートである。上述したように、第一の実施形態の図７に示したフローチャートは、燃料供給処理の実行中にＥＣＵ２０によって実行される制御フローである。一方、実際には、測定期間において、燃料供給処理が実行されている期間と、実行されていない期間とが存在する場合がある。そこで、本変形例では、ＥＣＵ２０によって、図８に示す制御フローが内燃機関１の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。本変形例では、上記の図７の説明で述べたのと同様に、所定の実行間
隔で本フローが実行され、該所定の実行間隔が期間Δｔａとして定義される。なお、図８に示す各処理において、上記の図７に示した処理と実質的に同一の処理については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。また、本変形例において、第一の実施形態と実質的に同一の構成については、その詳細な説明を省略する。
【００９５】
図８に示す制御フローでは、Ｓ１１１の処理の後に、Ｓ２０１において、燃料供給処理の実行中であるか否かが判別される。なお、燃料供給処理については、第一の実施形態の説明で述べたとおりである。そして、Ｓ２０１において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２１２の処理へ進み、Ｓ２０１において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０３の処理へ進む。
【００９６】
Ｓ２０１において肯定判定された場合、次に、Ｓ２１２において、Ｓ１１１で取得した出力現在値Ｃｒｔｎｏｗの絶対値が、測定期間において燃料供給処理が実行されているときの空燃比センサの出力値のうち最もリーン側の出力値である第三出力値Ｃｒｔ３の絶対値よりも大きいか否かが判別される。ここで、第三出力値Ｃｒｔ３は、後述するＳ２１３の処理によってその値が更新され、または後述するＳ２２０、Ｓ２２１の処理によってその値が初期化され、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。そして、Ｓ２１２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２１３の処理へ進み、Ｓ２１２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０２の処理へ進む。
【００９７】
Ｓ２１２において肯定判定された場合、次に、Ｓ２１３において、第三出力値Ｃｒｔ３が更新される。Ｓ２１３では、第三出力値Ｃｒｔ３がＳ１１１で取得した出力現在値Ｃｒｔｎｏｗに更新される。そして、Ｓ２０２において、測定期間における燃料供給処理が実行されている期間に関するカウンターである第一カウンターｎに１が加算される。
【００９８】
一方、Ｓ２０１において否定判定された場合、次に、Ｓ２０３において、測定期間において燃料供給処理が実行されていないときの空燃比センサの出力値の積算値（以下、単に「積算値」と称する場合もある。）Ｃｒｔｓｕｍが算出される。Ｓ２０３では、Ｓ１１１で取得した出力現在値Ｃｒｔｎｏｗを積算することによって、積算値Ｃｒｔｓｕｍが算出される。そして、Ｓ２０４において、積算値Ｃｒｔｓｕｍの積算回数を表すカウンターである第二カウンターｍに１が加算される。そして、Ｓ２０５において、測定期間において燃料供給処理が実行されていないときの空燃比センサの出力値の平均値である第四出力値Ｃｒｔ４が算出される。Ｓ２０５では、Ｓ２０３で算出した積算値Ｃｒｔｓｕｍを第二カウンターｍの値で除することによって、第四出力値Ｃｒｔ４が算出される。
【００９９】
このように第三出力値Ｃｒｔ３または第四出力値Ｃｒｔ４が算出された後、次に、Ｓ２１４において、測定カウンターＮｕｍが算出される。Ｓ２１４では、第一カウンターｎの値と第二カウンターｍの値とを足し合わせることによって、測定カウンターＮｕｍが算出される。なお、測定カウンターＮｕｍは、上記の図７の説明で述べたとおり、測定期間に関するカウンターである。そして、Ｓ２１４の処理の後、ＥＣＵ２０はＳ１１５の処理へ進む。
【０１００】
そして、図８に示す制御フローでは、Ｓ１１５において肯定判定された場合、次に、Ｓ２１６において、診断出力値Ｃｒｔｄｇが設定される。Ｓ２１６では、第三出力値Ｃｒｔ３と第四出力値Ｃｒｔ４とのうちよりリーン側の出力値が診断出力値Ｃｒｔｄｇに設定される。そして、Ｓ２１６の処理の後、ＥＣＵ２０はＳ１１７以降の処理へ進み、Ｓ１１９において、第一の実施形態と同様にして、応答性指標値Ｖａｌｉｎに基づいて空燃比センサの応答性が診断される。ここで、本変形例では、第三出力値Ｃｒｔ３と第四出力値Ｃｒｔ４とのうちよりリーン側の出力値を診断出力値Ｃｒｔｄｇとして空燃比センサの診断が行われるため、測定期間中の空燃比センサの出力値のうち比較的基準出力値（この基準出
力値は、例えば上記の図４から図６Ｂに示したＣ１である。）に近くなる値に基づいて空燃比センサの診断を行うことができる。
【０１０１】
また、図８に示す制御フローでは、Ｓ１１９の処理の後にＳ２２０において、またはＳ１０２において否定判定された場合にＳ２２１において、出力過去値Ｃｒｔｏｌｄ、絶対変化率の最大値Ｒｃｍａｘ、積算値Ｃｒｔｓｕｍ、第三出力値Ｃｒｔ３、第四出力値Ｃｒｔ４、第一カウンターｎ、第二カウンターｍ、および測定カウンターＮｕｍが初期化される。ここで、出力過去値Ｃｒｔｏｌｄ、絶対変化率の最大値Ｒｃｍａｘ、および測定カウンターＮｕｍは、上記の図７の説明で述べたとおり初期化される。また、積算値Ｃｒｔｓｕｍ、第三出力値Ｃｒｔ３、第四出力値Ｃｒｔ４、第一カウンターｎ、および第二カウンターｍは、０に初期化される。そして、Ｓ２２０の処理、またはＳ２２１の処理の後、本フローの実行が終了される。
【０１０２】
以上に述べた制御フローによっても、内燃機関１の排気系の機能を維持しつつ空燃比センサの応答性を正確に診断することができる。
【０１０３】
（第一の実施形態の変形例３）
次に、上述した第一の実施形態の変形例３について、図９および図１０に基づいて説明する。図９は、本変形例に係る制御フローを示すフローチャートである。本変形例では、第一の実施形態の変形例２の図８の説明で述べたのと同様にして、ＥＣＵ２０によって本フローが実行される。なお、図９に示す各処理において、上記の図８に示した処理と実質的に同一の処理については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。また、本変形例において、第一の実施形態と実質的に同一の構成については、その詳細な説明を省略する。
【０１０４】
ここで、測定期間において燃料供給処理が実行されていない期間（以下、「非実行期間」と称する場合もある。）がある程度の長さを有する場合には、上記の第四出力値Ｃｒｔ４が上記の基準出力値に比較的近くなり易い。したがって、上記の第三出力値Ｃｒｔ３よりも第四出力値Ｃｒｔ４を優先することが考えられる。ただし、この場合、非実行期間は測定期間よりも短くなるため、センサ出力値の平均化を行っても、出力ばらつき等のセンサ誤差の影響を十分に排除できない可能性がある。
【０１０５】
そこで、図９に示す制御フローでは、原則として診断出力値Ｃｒｔｄｇに第四出力値Ｃｒｔ４を設定するとともに、該診断出力値Ｃｒｔｄｇと非実行期間の長さとに基づいて、空燃比センサの診断を行う。具体的には、応答性指標値と判定閾値とを比較して空燃比センサの応答性に異常が生じているか否かを判定する場合において、該判定閾値を非実行期間の長さに基づいて変更する。詳しくは、図９に示す制御フローでは、Ｓ２０５の処理の後に、Ｓ３０１において、非実行期間Ｔｎｏｎｅｘｅが算出される。Ｓ３０１では、第二カウンターｍの値と本フローの実行間隔である期間Δｔａとに基づいて非実行期間Ｔｎｏｎｅｘｅが算出される。そして、Ｓ３０１の処理の後、ＥＣＵ２０はＳ２１４の処理へ進む。
【０１０６】
また、図９に示す制御フローでは、Ｓ１１５において肯定判定された場合、次に、Ｓ３１５において、第四出力値Ｃｒｔ４が０になっていないか否かが判別される。上述したように、本変形例では、原則として第四出力値Ｃｒｔ４が診断出力値Ｃｒｔｄｇに設定される。ただし、第四出力値Ｃｒｔ４が初期化された後、その値が更新されていないときには、第四出力値Ｃｒｔ４の値が０のままとなっている。この場合、該第四出力値Ｃｒｔ４を用いると応答性指標値Ｖａｌｉｎを正確に算出することができない。したがって、Ｓ３１５において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３１６の処理へ進み、Ｓ３１６において、診断出力値Ｃｒｔｄｇが第四出力値Ｃｒｔ４に設定される。一方、Ｓ３１５において否
定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３１７の処理へ進み、Ｓ３１７において、診断出力値Ｃｒｔｄｇが第三出力値Ｃｒｔ３に設定される。そして、Ｓ３１６の処理、またはＳ３１７の処理の後、ＥＣＵ２０はＳ１１７以降の処理へ進む。
【０１０７】
そして、Ｓ１１８の処理の後に、Ｓ３０２において、Ｓ１１８で算出した応答性指標値Ｖａｌｉｎが判定閾値Ｖｔｈ以上となっているか否かが判別される。この判定閾値Ｖｔｈは、空燃比センサの応答性に異常が生じているか否かを判定するための閾値であって、応答性指標値Ｖａｌｉｎが判定閾値Ｖｔｈよりも小さくなると、空燃比センサの応答性に異常が生じていると判定することができる。ここで、本変形例では、Ｓ３０１で算出した非実行期間Ｔｎｏｎｅｘｅに基づいて判定閾値Ｖｔｈが定められる。図１０は、非実行期間Ｔｎｏｎｅｘｅと判定閾値Ｖｔｈとの相関を示す図である。例えば、判定閾値Ｖｔｈは、図１０に示すように、非実行期間Ｔｎｏｎｅｘｅが短くなるほどその値が小さくなるように定められる。この場合、非実行期間Ｔｎｏｎｅｘｅの長さが短いときは長いときよりも、言い換えれば、センサ誤差の影響を受け易いときは受け難いときよりも判定閾値Ｖｔｈが小さくされ、センサ誤差の影響により空燃比センサの応答性に異常が生じていると判定されてしまう事態が抑制される。このように、本変形例では、非実行期間Ｔｎｏｎｅｘｅの長さに応じて変化し得るセンサ誤差の影響を考慮して、空燃比センサの応答性の異常を診断することができる。そして、Ｓ３０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３０３の処理へ進み、Ｓ３０２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３０４の処理へ進む。
【０１０８】
Ｓ３０２において肯定判定された場合、次に、Ｓ３０３において、空燃比センサの応答性が正常であると判定される。一方、Ｓ３０２において否定判定された場合、次に、Ｓ３０４において、空燃比センサの応答性に異常が生じていると判定される。そして、Ｓ３０３、またはＳ３０４の処理の後に、Ｓ３２０において、出力過去値Ｃｒｔｏｌｄ、絶対変化率の最大値Ｒｃｍａｘ、積算値Ｃｒｔｓｕｍ、第三出力値Ｃｒｔ３、第四出力値Ｃｒｔ４、第一カウンターｎ、第二カウンターｍ、および測定カウンターＮｕｍが初期化される。これらは、上記の図８の説明で述べたとおり初期化される。また、Ｓ１０２において否定判定された場合にＳ３２１において、同様に、出力過去値Ｃｒｔｏｌｄ、絶対変化率の最大値Ｒｃｍａｘ、積算値Ｃｒｔｓｕｍ、第三出力値Ｃｒｔ３、第四出力値Ｃｒｔ４、第一カウンターｎ、第二カウンターｍ、および測定カウンターＮｕｍが初期化される。そして、Ｓ３２０の処理、またはＳ３２１の処理の後、本フローの実行が終了される。
【０１０９】
以上に述べた制御フローによっても、内燃機関１の排気系の機能を維持しつつ空燃比センサの応答性の異常を正確に診断することができる。なお、本変形例では、非実行期間の長さに応じて応答性指標値Ｖａｌｉｎを補正するようにしてもよい。
【０１１０】
（第一の実施形態の変形例４）
次に、上述した第一の実施形態の変形例４について、図１１Ａ、図１１Ｂ、および図１２に基づいて説明する。なお、本変形例において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
【０１１１】
本変形例では、空燃比センサの応答性の診断に対する実行要求があるときは、該実行要求がないときに対して、燃料供給処理における一回の燃料添加の添加量および該燃料添加の周期が変更される。これについて、以下に詳しく説明する。
【０１１２】
図１１Ａは、空燃比センサの応答性の診断に対する実行要求がないときに実行される燃料供給処理について説明するための図である。一方、図１１Ｂは、本変形例において、空燃比センサの応答性の診断に対する実行要求があるときに実行される燃料供給処理について説明するための図である。そして、図１１Ａおよび図１１Ｂには、燃料供給処理実行フ
ラグ、燃料カット処理実行フラグ、燃料添加弁９からの燃料添加流量、および空燃比センサの出力値の時間推移が示される。なお、図１１Ａの空燃比センサの出力値の時間推移において実線で表される線Ｌ３は、上記の実行要求がないときに燃料供給処理が実行される場合の時間推移を示し、図１１Ｂの空燃比センサの出力値の時間推移において実線で表される線Ｌ４は、本変形例において上記の実行要求があるときに燃料供給処理が実行される場合の時間推移を示す。また、図１１Ａおよび図１１Ｂにおいて、燃料供給処理が実行されない場合の時間推移（上記の図４に示した空燃比センサの出力値の時間推移と同一のもの）が参考として破線Ｌ２で表される。なお、空燃比センサの出力値は、上記の図１における第二空燃比センサ６ｂの出力を例として表すものとする。
【０１１３】
図１１Ａでは、時刻ｔ１１において燃料供給処理実行フラグが０から１にされると、燃料供給処理が開始される。詳しくは、時刻ｔ１１において燃料添加弁９からの燃料添加が開始される。この燃料添加は、流量が第一流量ＦＲ１とされ、期間Δｔ０実行される。その結果、一回の燃料添加の添加量が第一所定量Ｑ１（これは、図１１Ａにおいてハッチング領域の面積で表される。）となる。そして、このような燃料添加が第一所定周期Δｔ１で実行されることで、燃料供給処理が実現される。ここで、第一所定量Ｑ１および第一所定周期Δｔ１は、通常時に（例えばエミッションを可及的に抑制することができるように）設定される一回の燃料添加の添加量および該燃料添加の周期である。そして、一回の燃料添加の添加量を第一所定量Ｑ１として且つ第一所定周期Δｔ１で燃料を繰り返し添加すると、排気の空燃比は比較的大きく変動し易くなる。
【０１１４】
一方、図１１Ｂでは、燃料添加弁９からの燃料添加は、流量が第一流量ＦＲ１よりも少ない第二流量ＦＲ２とされ、期間Δｔ０実行される。その結果、一回の燃料添加の添加量が第二所定量Ｑ２（これは、図１１Ｂにおいてハッチング領域の面積で表される。）となる。この第二所定量Ｑ２は、第一所定量Ｑ１よりも少ない量である。そして、このような燃料添加が第一所定周期Δｔ１よりも長い第二所定周期Δｔ２で実行されることで、本変形例に係る燃料供給処理が実現される。この場合、図１１Ａに示した燃料供給処理が実行される場合と比べて、測定期間における排気の空燃比の変動の幅が小さくされ且つ変動周期が長くなる。これにより、空燃比センサの応答性をより正確に診断することができる。これについて、図１２に基づいて説明する。
【０１１５】
図１２は、上記の図１１Ａに示した燃料供給処理と上記の図１１Ｂに示した燃料供給処理とを比較するために、空燃比センサの出力値の時間推移において、図１１Ａの線Ｌ３と図１１Ｂの線Ｌ４とを併せて示す図である。なお、図１２において、上記の図１１Ａに示した線Ｌ３が一点鎖線で表され、上記の図１１Ｂに示した線Ｌ４が実線で表されている。
【０１１６】
そして、図１２には、測定期間における空燃比センサの出力値のうち最もリーン側の出力値（第一出力値）について、線Ｌ３に対する第一出力値がＣｒｔ１３として示され、線Ｌ４に対する第一出力値がＣｒｔ１４として示される。ここで、Ｃｒｔ１３とＣｒｔ１４とを比較すると、Ｃｒｔ１４の方が基準出力値Ｃ１に近い値となる。そのため、第一出力値Ｃｒｔ１４を診断出力値として応答性指標値を算出すると、空燃比センサの応答性の診断において出力ゲインが変化する場合の影響を可及的に排除することができる。つまり、本変形例に係る燃料供給処理によって、空燃比センサの応答性の診断において出力ゲインが変化する場合の影響を可及的に排除することが可能となる。
【０１１７】
本変形例によれば、測定期間において燃料供給処理が実行されているときであっても、空燃比センサの応答性をより正確に診断することができる。つまり、内燃機関１の排気系の機能を維持しつつ空燃比センサの応答性をより正確に診断することができる。
【０１１８】
（第一の実施形態の変形例５）
次に、上述した第一の実施形態の変形例５について説明する。なお、本変形例において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
【０１１９】
本変形例では、測定期間において燃料供給処理が実行されるとき、第三空燃比センサ６ｃの応答性を診断する場合は、一回の燃料添加の添加量を上記の第一所定量Ｑ１として且つ上記の第一所定周期Δｔ１で燃料を繰り返し添加することで燃料供給処理が実行される。一方、測定期間において燃料供給処理が実行されるとき、第二空燃比センサ６ｂの応答性を診断する場合は、一回の燃料添加の添加量を上記の第二所定量Ｑ２として且つ上記の第二所定周期Δｔ２で燃料を繰り返し添加することで燃料供給処理が実行される。
【０１２０】
ここで、燃料供給処理に伴う空燃比の変動は、酸化触媒５１から下流側に離れるほどその変動が小さくなる傾向にある。したがって、測定期間において燃料供給処理が実行されているときにおいて、第二空燃比センサ６ｂを通過する排気の空燃比の変動は、第三空燃比センサ６ｃを通過する排気の空燃比の変動よりも大きくなり易い。そこで、上述したように、第二空燃比センサ６ｂの応答性を診断する場合は、一回の燃料添加の添加量を第二所定量Ｑ２として且つ第二所定周期Δｔ２で燃料を繰り返し添加することで燃料供給処理が実行されることによって、第二空燃比センサ６ｂを通過する排気の空燃比の変動が比較的小さくされる。これにより、内燃機関１の排気系の機能を維持しつつ空燃比センサの応答性を正確に診断することができる。
【０１２１】
（第二の実施形態）
＜内燃機関とその吸排気系の構成＞
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図１３は、本実施形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１３に示す内燃機関１は、圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）であり、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁２を備えている。なお、本実施形態において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
【０１２２】
内燃機関１は排気通路５と接続されている。排気通路５には、排気の流れに従って順に燃料添加弁９、第一ＮＯｘセンサ６０ａ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５４（以下、「ＮＳＲ触媒５４」と称する場合もある。）、および第二ＮＯｘセンサ６０ｂが設けられている。ここで、第一ＮＯｘセンサ６０ａおよび第二ＮＯｘセンサ６０ｂは、第一の実施形態の説明で述べた空燃比センサと同様に、排気の酸素濃度に応じた出力信号を出力するセンサであって、その出力値に基づいて排気のＮＯｘ濃度が算出される。なお、本実施形態においてはこれらＮＯｘセンサが、本発明における排気センサに相当する。
【０１２３】
ＮＳＲ触媒５４は、排気の空燃比が高いときに排気中に含まれるＮＯｘを化学的に吸蔵または物理的に吸着し、排気の空燃比が低いときにＮＯｘを放出しつつ、放出されたＮＯｘと排気中の還元成分（例えば、炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等）との反応を促進させる。ここで、ＮＳＲ触媒５４に化学的に吸蔵または物理的に吸着されたＮＯｘ量が増加すると、ＮＳＲ触媒５４のＮＯｘ吸蔵能力が飽和し、大気中に排出されるＮＯｘの量が増加する虞がある。そこで、本実施形態では、ＮＳＲ触媒５４に化学的に吸蔵または物理的に吸着されたＮＯｘをパージするために、ＥＣＵ２０は、燃料添加弁９から所定の周期で燃料を繰り返し添加する。つまり、ＥＣＵ２０によって燃料供給処理が実行される。
【０１２４】
そして、本実施形態では、第一の実施形態と同様にして、ＮＯｘセンサの応答性と相関を有する応答性指標値が算出される。更に、応答性指標値の算出に用いられる第一出力値が、第一の実施形態と同様にして設定される。これにより、内燃機関１の排気系の機能を
維持しつつＮＯｘセンサの応答性を正確に診断することができる。
【０１２５】
（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。上述した第一の実施形態では、応答性指標値に基づいて空燃比センサの応答性が診断される。これに対して、本実施形態では、空燃比センサの応答性に関するパラメータである周知の応答性パラメータに基づいて、空燃比センサの応答性が診断される。なお、本実施形態において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
【０１２６】
ここで、先行文献等に記載の技術によれば、燃料カット処理の実行中における空燃比センサ出力の収束値に基づいて、応答性パラメータが補正される。しかしながら、燃料カット処理の実行とともに上述した燃料供給処理が実行される場合には、上記の収束値を算出し難くなることがある。
【０１２７】
そこで、本実施形態では、上記の収束値に代えて第一の実施形態の説明で述べた診断出力値に基づいて、応答性パラメータが補正される。そして、このようにして補正された応答性パラメータに基づいて、空燃比センサの応答性が診断される。これにより、内燃機関１の排気系の機能を維持しつつ空燃比センサの応答性を正確に診断することができる。
【０１２８】
（第四の実施形態）
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。上述した第一の実施形態は、空燃比センサの応答性が診断される例であって、例えば、上述したように、空燃比センサの応答性異常が診断される。これに対して、本実施形態では、空燃比センサの出力異常が診断される。この出力異常とは、拡散律速層１４の気孔率の低下や電極（排気側電極１２や大気側電極１３）の劣化等によって、出力ゲインが低下してしまうような事態である。なお、本実施形態において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
【０１２９】
本実施形態では、診断出力値の大きさを診断することによって、空燃比センサの出力異常が診断される。ここで、空燃比センサの出力異常の診断に関する制御フローについて、図１４に基づいて説明する。図１４は、本実施形態に係る制御フローを示すフローチャートである。本実施形態では、ＥＣＵ２０によって、本フローが燃料供給処理の実行中に所定の演算周期で繰り返し実行される。なお、図１４に示す各処理において、上記の図７に示した処理と実質的に同一の処理については、同一の符号を付している。
【０１３０】
本フローでは、先ず、Ｓ４０１において、空燃比センサの出力異常の診断に対する実行要求があるか否かが判別される。Ｓ４０１では、前回に空燃比センサの出力異常を診断した後、例えば内燃機関１が搭載された車両が所定距離走行したとき、または内燃機関１が或る時間運転を行ったとき、または内燃機関１が機関停止されその後再始動されたとき等に、肯定判定される。なお、上記は例示であって、Ｓ４０１では周知の技術に基づいて空燃比センサの出力異常の診断に対する実行要求があるか否かを判別することができる。そして、Ｓ４０１において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２の処理へ進み、Ｓ４０１において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。
【０１３１】
そして、図１４に示す制御フローでは、Ｓ１０３の処理の後に、Ｓ４０２において、Ｓ１０３で読込んだ収束判定フラグｎｆｌａｇが１となっているか否かが判別される。Ｓ４０２において肯定判定された場合は、燃料カット処理の実行に伴う排気の空燃比の変化については収束したと推定される場合であって、この場合ＥＣＵ２０はＳ１１１の処理へ進む。一方、Ｓ４０２において否定判定された場合は、燃料カット処理の実行に伴う排気の
空燃比の変化が未だ収束していないと推定される場合であって、この場合は本フローの実行が終了される。
【０１３２】
そして、図１４に示す制御フローでは、Ｓ１１６の処理の後に、Ｓ４０３において、診断出力値Ｃｒｔｄｇの絶対値がリーン側判定閾値Ｃｌｎｔｈ以上となっているか否かが判別される。このリーン側判定閾値Ｃｌｎｔｈは、空燃比センサの出力に異常が生じているか否かを判定するための閾値であって、診断出力値Ｃｒｔｄｇの絶対値がリーン側判定閾値Ｃｌｎｔｈ以上となると、空燃比センサの出力がリーン側にずれることによって、空燃比センサの出力に異常が生じていると判定することができる。そして、Ｓ４０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ４０４の処理へ進み、Ｓ４０３において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ４０５の処理へ進む。
【０１３３】
Ｓ４０３において肯定判定された場合、次に、Ｓ４０４において、空燃比センサの出力がリーン側にずれることによって、空燃比センサの出力に異常が生じていると判定される。一方、Ｓ４０３において否定判定された場合、次に、Ｓ４０５において、診断出力値Ｃｒｔｄｇの絶対値がリッチ側判定閾値Ｃｒｃｔｈ以下となっているか否かが判別される。このリッチ側判定閾値Ｃｒｃｔｈは、空燃比センサの出力に異常が生じているか否かを判定するための閾値であって、診断出力値Ｃｒｔｄｇの絶対値がリッチ側判定閾値Ｃｒｃｔｈ以下となると、空燃比センサの出力がリッチ側にずれることによって、空燃比センサの出力に異常が生じていると判定することができる。そして、Ｓ４０５において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ４０６の処理へ進み、Ｓ４０５において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ４０７の処理へ進む。
【０１３４】
Ｓ４０５において肯定判定された場合、次に、Ｓ４０６において、空燃比センサの出力がリッチ側にずれることによって、空燃比センサの出力に異常が生じていると判定される。一方、Ｓ４０５において否定判定された場合、空燃比センサの出力が正常であると判定される。そして、Ｓ４０４、Ｓ４０６、またはＳ４０７の処理の後に、Ｓ４０８において、第一出力値Ｃｒｔ１、および測定カウンターＮｕｍが初期化される。これらは、上記の図７の説明で述べたとおり初期化される。また、Ｓ１０２において否定判定された場合にＳ４０９において、同様に、第一出力値Ｃｒｔ１、および測定カウンターＮｕｍが初期化される。そして、Ｓ４０８の処理、またはＳ４０９の処理の後、本フローの実行が終了される。
【０１３５】
以上に述べたフローに示されるように、診断出力値Ｃｒｔｄｇが第一出力値Ｃｒｔ１に設定されることによって、測定期間において燃料供給処理が実行されているときであっても、診断出力値Ｃｒｔｄｇが上述した基準出力値に比較的近くなる。そして、ＥＣＵ２０が、以上に述べた制御フローを実行することによって、内燃機関１の排気系の機能を維持しつつ空燃比センサの出力異常を正確に診断することができる。
【符号の説明】
【０１３６】
１・・・・内燃機関
２・・・・燃料噴射弁
３・・・・点火プラグ
４・・・・吸気通路
５・・・・排気通路
６ａ・・・第一空燃比センサ
６ｂ・・・第二空燃比センサ
６ｃ・・・第三空燃比センサ
９・・・・燃料添加弁
２０・・・ＥＣＵ
４０・・・エアフローメータ
５１・・・酸化触媒
５２・・・ＳＣＲ触媒
５４・・・ＮＳＲ触媒
６０ａ・・第一ＮＯｘセンサ
６０ｂ・・第二ＮＯｘセンサ
【図１】
2019044752.tif 000003
【図２】
2019044752.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019044752.tif 000006
【図５】
2019044752.tif 000007
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2019044752.tif 000009
【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１１Ａ】
2019044752.tif 000014
【図１１Ｂ】
2019044752.tif 000015
【図１２】
2019044752.tif 000016
【図１３】
2019044752.tif 000017
【図１４】
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