(57)【要約】【課題】触媒の下流側に設けられた酸素濃度センサの異常を診断する際に、触媒の酸素ストレージ作用に起因する誤判定を極力抑えることのできる酸素濃度センサの異常診断装置を提供する。【解決手段】触媒の下流側に設けられた下流側酸素濃度センサの出力値について、燃料カットが開始された直後の値である第１出力電圧Ｖ１と、燃料カットが開始された後、触媒の上流側に設けられた上流側酸素濃度センサに新気が到達した直後の値である第２出力電圧Ｖ２とを記憶する。そして、第１出力電圧Ｖ１と第２出力電圧Ｖ２との差である出力差ΔＶが判定値Ａ以上である場合（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、あるいは出力差ΔＶが判定値Ａ未満であっても（Ｓ１７０：ＮＯ）、第２出力電圧Ｖ２が判定値Ｂ以下である場合には（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、下流側酸素濃度センサの応答時間ＲＴの計測を中止して（Ｓ１８０）、下流側酸素濃度センサの異常診断を禁止する（Ｓ１８５）。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられて排気を浄化する触媒と、前記触媒の上流側に設けられた上流側酸素濃度センサと、前記触媒の下流側に設けられた下流側酸素濃度センサとを備える内燃機関に適用されて、燃料カットの開始後に前記下流側酸素濃度センサの出力値がリーン側に変化し始めた後の所定期間内における同出力値の変化に基づいて同下流側酸素濃度センサの異常の有無を診断する酸素濃度センサの異常診断装置において、
燃料カットが開始された後、前記上流側酸素濃度センサに新気が到達したか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記上流側酸素濃度センサに新気が到達したと判定された直後の前記下流側酸素濃度センサの出力値に基づき、前記異常の診断を行うか否かを判定する診断可否判定手段とを備える
ことを特徴とする酸素濃度センサの異常診断装置。
【請求項２】
前記診断可否判定手段は、前記上流側酸素濃度センサに新気が到達したと判定された直後の前記下流側酸素濃度センサの出力値が予め設定された判定値以下のときに前記異常の診断を禁止する
請求項１に記載の酸素濃度センサの異常診断装置。
【請求項３】
排気通路に設けられて排気を浄化する触媒と、前記触媒の上流側に設けられた上流側酸素濃度センサと、前記触媒の下流側に設けられた下流側酸素濃度センサとを備える内燃機関に適用されて、燃料カットの開始後に前記下流側酸素濃度センサの出力値がリーン側に変化し始めた後の所定期間内における同出力値の変化に基づいて同下流側酸素濃度センサの異常の有無を診断する酸素濃度センサの異常診断装置において、
燃料カットが開始された後、前記上流側酸素濃度センサに新気が到達したか否かを判定する判定手段と、
燃料カットが開始された直後の前記下流側酸素濃度センサの出力値である第１出力値と、前記判定手段によって前記上流側酸素濃度センサに新気が到達したと判定された直後の前記下流側酸素濃度センサの出力値である第２出力値とに基づいて前記異常の診断を行うか否かを判定する診断可否判定手段とを備える
ことを特徴とする酸素濃度センサの異常診断装置。
【請求項４】
前記診断可否判定手段は、前記第１出力値と前記第２出力値との差が予め設定された判定値以上のときに前記異常の診断を禁止する
請求項３に記載の酸素濃度センサの異常診断装置。
【請求項５】
前記診断可否判定手段は、前記差が前記判定値未満であるときには、前記第２出力値を予め設定された第２の判定値と比較し、同第２出力値が同第２の判定値以下であるときには前記異常の診断を禁止する
請求項４に記載の酸素濃度センサの異常診断装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記上流側酸素濃度センサの出力値が空燃比のリーンを示したときに、前記上流側酸素濃度センサに新気が到達したと判定する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸素濃度センサの異常診断装置。
【請求項７】
前記判定手段は、燃料カット開始後の積算吸入空気量が所定の判定値に達したときに、前記上流側酸素濃度センサに新気が到達したと判定する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸素濃度センサの異常診断装置。
【請求項８】
前記判定手段は、燃料カットの実行時間が所定の判定時間に達したときに、前記上流側酸素濃度センサに新気が到達したと判定する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸素濃度センサの異常診断装置。
【請求項９】
前記判定時間は、機関回転速度が高いときほど短くなるように可変設定される
請求項８に記載の酸素濃度センサの異常診断装置。
【請求項１０】
前記判定時間は、機関回転速度または機関負荷が高いときほど短くなるように可変設定される
請求項８に記載の酸素濃度センサの異常診断装置。
【請求項１１】
前記判定時間は、吸入空気量検出手段によって検出される吸入空気量が多いときほど短くなるように可変設定される
請求項８に記載の酸素濃度センサの異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路にあって触媒の下流側に配設される酸素濃度センサの異常診断を行う装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、排気通路に設けられた排気浄化用の触媒によって排気成分の浄化が行われている。この触媒による排気成分の浄化は、内燃機関で燃焼される混合気の空燃比が所定の範囲内にある場合に効率よく行われる。そこで触媒の上流側に排気の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを設け、このセンサの出力信号に基づいて混合気の空燃比を検出し、この検出された空燃比が目標空燃比になるよう燃料噴射量に対する空燃比補正値を求めて燃料噴射量を増減補正する空燃比フィードバック制御が一般的には行われている。
【０００３】
また、触媒による排気成分の浄化状態を把握するために、同触媒の下流側にも酸素濃度センサを設け、このセンサの出力信号に基づいて触媒を通過した後の排気の空燃比を検出し、上記空燃比補正値に対する修正値を算出する、いわゆる空燃比のサブフィードバック制御も実行される。
【０００４】
ここで、上記サブフィードバック制御では触媒下流側の酸素濃度センサの出力値が利用されるため、その酸素濃度センサに異常が生じていると正常な制御ができなくなり、ひいては排気の浄化が十分に行われなくなるおそれがある。そこで、燃料噴射弁からの燃料噴射が中止されることにより排気通路に新気が導入されるようになる燃料カットの実行時にあって、燃料カットが開始されてから新気によって下流側酸素濃度センサの出力値がリーンを示すまでの時間を計測し、その計測された時間に基づいて同下流側酸素濃度センサの異常を診断するといった異常診断が行われる。
【０００５】
ここで、下流側酸素濃度センサの上流側に設けられる触媒は、酸素を吸蔵したり放出したりするといった酸素ストレージ作用を有している。そのため、燃料カットが開始されてから下流側酸素濃度センサの出力値がリーンを示すまでの時間に基づいて下流側酸素濃度センサの異常を診断する際には、そうした時間が酸素ストレージ作用の影響を受けて変動するため、異常検出の精度は低くなってしまう。
【０００６】
こうした酸素ストレージ作用による検出精度の低下を抑えるために、例えば特許文献１に記載の装置では、燃料カットが実行され、下流側酸素濃度センサの出力値が実際にリーン側へ変化し始めた後の所定期間内における出力値の変化に基づき、同下流側酸素濃度センサの異常診断を行うようにしている。こうした異常診断によれば、下流側酸素濃度センサの応答性のみに基づいて異常診断を行うことができる。
【特許文献１】特開２００３−３４３３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、下流側酸素濃度センサの出力値は、同下流側酸素濃度センサに新気が到達する前であっても、触媒の酸素ストレージ作用によってリーン側へ徐々に変化していくことがある。
【０００８】
そのため、上記文献に記載されるように、下流側酸素濃度センサの出力値がリーン側に変化し始めた後の所定期間内における出力値の変化に基づいて当該下流側酸素濃度センサの異常を診断する場合にあって、そうした新気到達前に上述したような出力値の変化が起きたときには、下流側酸素濃度センサの応答性が低下していると判定される。そして、その結果、下流側酸素濃度センサは異常であるといった誤判定がなされるおそれがある。
【０００９】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、触媒の下流側に設けられた酸素濃度センサの異常を診断する際に、触媒の酸素ストレージ作用に起因する誤判定を極力抑えることのできる酸素濃度センサの異常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】
【００１０】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、排気通路に設けられて排気を浄化する触媒と、前記触媒の上流側に設けられた上流側酸素濃度センサと、前記触媒の下流側に設けられた下流側酸素濃度センサとを備える内燃機関に適用されて、燃料カットの開始後に前記下流側酸素濃度センサの出力値がリーン側に変化し始めた後の所定期間内における同出力値の変化に基づいて同下流側酸素濃度センサの異常の有無を診断する酸素濃度センサの異常診断装置において、燃料カットが開始された後、前記上流側酸素濃度センサに新気が到達したか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって前記上流側酸素濃度センサに新気が到達したと判定された直後の前記下流側酸素濃度センサの出力値に基づき、前記異常の診断を行うか否かを判定する診断可否判定手段とを備えることをその要旨とする。
【００１１】
本発明者は実験を通じて、燃料カットが開始された後、触媒の上流側に設けられた上流側酸素濃度センサに新気が到達した直後の下流側酸素濃度センサの出力値を参照することで、燃料カットの開始後にリーン側へ変化する下流側酸素濃度センサの出力値に対し、触媒の酸素ストレージ作用が影響を与えているか否かを判定することができることを見出した。
【００１２】
そこで、同構成では、燃料カットが開始された後、上流側酸素濃度センサに新気が到達したか否かを判定し、上流側酸素濃度センサに新気が到達したと判定された直後の下流側酸素濃度センサの出力値に基づいて、下流側酸素濃度センサの異常診断を行うか否かを判定するようにしている。そのため、下流側酸素濃度センサの出力値に対して触媒の酸素ストレージ作用が影響を与えていると判定されるときに、異常診断を禁止することも可能になり、これにより下流側酸素濃度センサの異常を診断する際に、触媒の酸素ストレージ作用に起因する誤判定を極力抑えることができるようになる。
【００１３】
なお、本発明者は、上流側酸素濃度センサに新気が到達した直後の下流側酸素濃度センサの出力値が低いときほど、下流側酸素濃度センサの出力値に対して触媒の酸素ストレージ作用が影響を与えている可能性が高いことを確認している。そこで、請求項２に記載の発明によるように、前記診断可否判定手段は、前記上流側酸素濃度センサに新気が到達したと判定された直後の前記下流側酸素濃度センサの出力値が予め設定された判定値以下のときに前記異常の診断を禁止する、といった構成を採用することにより、下流側酸素濃度センサの異常診断に対する実行可否の判定を適切に行うことができるようになる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、排気通路に設けられて排気を浄化する触媒と、前記触媒の上流側に設けられた上流側酸素濃度センサと、前記触媒の下流側に設けられた下流側酸素濃度センサとを備える内燃機関に適用されて、燃料カットの開始後に前記下流側酸素濃度センサの出力値がリーン側に変化し始めた後の所定期間内における同出力値の変化に基づいて同下流側酸素濃度センサの異常の有無を診断する酸素濃度センサの異常診断装置において、燃料カットが開始された後、前記上流側酸素濃度センサに新気が到達したか否かを判定する判定手段と、燃料カットが開始された直後の前記下流側酸素濃度センサの出力値である第１出力値と、前記判定手段によって前記上流側酸素濃度センサに新気が到達したと判定された直後の前記下流側酸素濃度センサの出力値である第２出力値とに基づいて前記異常の診断を行うか否かを判定する診断可否判定手段とを備えることをその要旨とする。
【００１５】
本発明者は実験を通じて、燃料カットの開始後にリーン側に変化する下流側酸素濃度センサの出力値に対し、触媒の酸素ストレージ作用が影響を与えているか否かを、燃料カットが開始された直後の下流側酸素濃度センサの出力値と上流側酸素濃度センサに新気が到達した直後の下流側酸素濃度センサの出力値とに基づいて判定することができることも見出した。
【００１６】
そこで、同構成では、燃料カットが開始された後、上流側酸素濃度センサに新気が到達したか否かを判定し、上流側酸素濃度センサに新気が到達したと判定された直後の下流側酸素濃度センサの出力値である第２出力値と、燃料カットが開始された直後の下流側酸素濃度センサの出力値である第１出力値とに基づき、下流側酸素濃度センサの異常診断を行うか否かを判定するようにしている。そのため、下流側酸素濃度センサの出力値に対して触媒の酸素ストレージ作用が影響を与えていると判定されるときに、異常診断を禁止することも可能になり、これにより下流側酸素濃度センサの異常を診断する際に、触媒の酸素ストレージ作用に起因する誤判定を極力抑えることができるようになる。
【００１７】
なお、本発明者は、上記第１出力値と上記第２出力値との差が大きいときほど、下流側酸素濃度センサの出力値に対して触媒の酸素ストレージ作用が影響を与えている可能性が高いことを確認している。そこで、請求項４に記載の発明によるように、前記診断可否判定手段は、前記第１出力値と前記第２出力値との差が予め設定された判定値以上のときに前記異常の診断を禁止する、といった構成を採用することにより、下流側酸素濃度センサの異常診断に対する実行可否の判定を適切に行うことができるようになる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の酸素濃度センサの異常診断装置において、前記診断可否判定手段は、前記差が前記判定値未満であるときには、前記第２出力値を予め設定された第２の判定値と比較し、同第２出力値が同第２の判定値以下であるときには前記異常の診断を禁止することをその要旨とする。
【００１９】
上述したように、下流側酸素濃度センサの出力値に対して触媒の酸素ストレージ作用が影響を与えている可能性は、上流側酸素濃度センサに新気が到達した直後の下流側酸素濃度センサの出力値が低いときほど、または上記第１出力値と上記第２出力値との差が大きいときほど高くなる。そこで、同構成によるように、上記第１出力値と上記第２出力値との差がある程度小さく、そうした差に基づく異常診断の実行可否判定においては実行が許可される場合であっても、上記第２出力値（上流側酸素濃度センサに新気が到達した直後の下流側酸素濃度センサの出力値）がある程度小さいときには、異常診断の実行を禁止することにより、異常診断の実行可否をより確実に判定することができるようになる。
【００２０】
燃料カットが開始された後、上流側酸素濃度センサに新気が到達したか否かを判定する上記判定手段としては、請求項６に記載の発明によるように、上流側酸素濃度センサの出力値が空燃比のリーンを示したときに、上流側酸素濃度センサに新気が到達したと判定するといった構成を採用することができる。
【００２１】
請求項６に記載の構成を採用する場合、上流側酸素濃度センサに異常が生じていると、同上流側酸素濃度センサへの新気の到達を適切に判定することができないおそれがある。そこで、請求項７に記載の発明によるように、燃料カット開始後の積算吸入空気量が所定の判定値に達したときに、上流側酸素濃度センサに新気が到達したと判定する、といった構成を採用することにより、上流側酸素濃度センサに異常が生じている場合でも、同上流側酸素濃度センサへの新気の到達を適切に判定することができるようになる。
【００２２】
請求項７に記載の構成を採用する場合にあって、排気通路内で新気の偏流等が発生すると、上記積算吸入空気量は上記判定値に達しているものの、上流側酸素濃度センサには新気が届いていないといった状況が発生する可能性がある。また、上記積算吸入空気量が上記判定値に達する以前に、上流側酸素濃度センサに新気が届いているといった状況が発生する可能性もある。そこで、請求項８に記載の発明によるように、燃料カットの実行時間が所定の判定時間に達したときに、上流側酸素濃度センサに新気が到達したと判定する、といった構成を採用することにより、排気通路内での新気の偏流に影響されることなく、上流側酸素濃度センサに新気が到達したか否かを適切に判定することができるようになる。
【００２３】
なお、燃料カットが開始されてから上流側酸素濃度センサに新気が到達するまでの時間は、吸入空気量が多いときほど短くなる。そして、機関回転速度が高いときほど吸入空気量は多くなっているため、請求項９に記載の発明によるように、上記判定時間を、機関回転速度が高いときほど短くなるように可変設定することで、上流側酸素濃度センサに新気が到達したか否かを適切に判定することができるようになる。
【００２４】
また、吸入空気量は、機関回転速度だけではなく機関負荷にも影響され、この機関負荷が高いときほど吸入空気量は多くなっている。そこで、請求項１０に記載の発明によるように、上記判定時間を、機関回転速度または機関負荷が高いときほど短くなるように可変設定することで、上流側酸素濃度センサに新気が到達したか否かをさらに精度よく判定することができるようになる。
【００２５】
また、請求項１１に記載の発明によるように、上記判定時間を、吸入空気量検出手段によって検出される吸入空気量が多いときほど短くなるように可変設定する、といった構成を採用し、上記判定時間を実際の吸入空気量に基づいて直接設定するようにしても、上流側酸素濃度センサに新気が到達したか否かを精度よく判定することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
以下、この発明にかかる酸素センサの異常診断装置を具体化した第１実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００２７】
図１は、本発明にかかる酸素センサの異常診断装置が適用された車載用の内燃機関と、その周辺構成の概略構成を示している。
同図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１１には、その通路面積を可変とするスロットルバルブ１５が設けられ、その開度制御によりエアクリーナ１４を通じて吸入される空気の量が調整される。また、吸入された空気の量（吸入空気量）は、熱線式のエアフロメータ１６により検出される。そして吸気通路１１に吸入された空気は、スロットルバルブ１５下流に設けられたインジェクタ１７より噴射された燃料と混合された後、内燃機関１０の燃焼室に送られて燃焼される。
【００２８】
一方、燃焼室での燃焼により生じた排気が送られる排気通路１３には、排気中の成分を浄化する排気浄化用の触媒１８が設けられている。この触媒１８は、理論空燃比近傍での燃焼が行われる状態において、排気中のＨＣやＣＯを酸化するとともに同排気中のＮＯｘを還元して排気を浄化する作用を有している。また、この触媒１８は、これを通過する排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンの時には排気中の酸素を吸蔵し、同空燃比が理論空燃比よりもリッチのときには吸蔵した酸素を放出するといった酸素ストレージ作用を有している。
【００２９】
触媒１８の上流側には空燃比センサ１９が設けられている。また、触媒１８の下流側には酸素センサ２０が設けられている。なお、本実施形態においては、空燃比センサ１９が上記上流側酸素濃度センサを構成しており、酸素センサ２０が上記下流側酸素濃度センサを構成している。
【００３０】
空燃比センサ１９は、周知の限界電流式酸素センサである。この限界電流式酸素センサは、濃淡電池式酸素センサの検出部に拡散律速層と呼ばれるセラミック層を備えることにより排気中の酸素濃度に応じた出力電流が得られるセンサであり、排気中の酸素濃度と密接な関係にある空燃比が理論空燃比である場合には、その出力電流は「０」になる。また、空燃比がリッチになるにつれて出力電流は負の方向に大きくなり、空燃比がリーンになるにつれて出力電流は正の方向に大きくなる。従って、この空燃比センサ１９の出力値に基づき、触媒１８上流側の空燃比についてそのリーン度合いやリッチ度合いを検出することができる。
【００３１】
また、酸素センサ２０は、周知の濃淡電池式の酸素センサである。この濃淡電池式酸素センサの出力特性は、空燃比が理論空燃比よりもリッチのときには約１Ｖ程度の出力が得られ、空燃比が理論空燃比よりもリーンのときには約０Ｖ程度の出力が得られる。また、理論空燃比近傍でその出力電圧が大きく変化するようになっている。従って、この酸素センサ２０の出力値に基づき、触媒１８下流側の空燃比がリーンとなっているかリッチとなっているかを検出することができる。なお、本実施形態では、酸素センサ２０の出力電圧が「０．４５Ｖ」以上の場合に、空燃比は「リッチ」であると判定し、出力電圧が「０．４５Ｖ」未満の場合には、空燃比が「リーン」であると判定される。また、この酸素センサ２０は、触媒１８での排気浄化作用の状態を監視するために同触媒１８の下流側に設けられている。すなわち、空燃比センサ１９の出力がリッチを示しているときに酸素センサ２０の出力がリーンとなっているときには、触媒１８から酸素が放出されており、同触媒１８での酸化作用が促進されていることが把握される。一方、空燃比センサ１９の出力がリーンを示しているときに酸素センサ２０の出力がリッチとなっているときには、触媒１８に酸素が吸蔵されており、同触媒１８での還元作用が促進されていることが把握される。
【００３２】
上記触媒１８は、燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比近傍の狭い範囲（ウインドウ）でのみ、排気中の主要有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）のすべてを酸化還元反応により効率的に浄化する。そうした触媒１８を有効に機能させるには、混合気の空燃比を上記ウインドウの中心に合わせこむ、厳密な空燃比制御が必要となる。
【００３３】
そうした空燃比の制御は、電子制御装置２２により行われる。電子制御装置２２には、上記エアフロメータ１６や上記空燃比センサ１９、酸素センサ２０、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、あるいは機関回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ２１を始めとする各種センサ類の検出信号が入力されている。そしてそれらセンサ類の検出信号より把握される内燃機関１０や車両の運転状況に応じて、上記スロットルバルブ１５やインジェクタ１７等を駆動制御して、上記のような空燃比の制御を行っている。そうした電子制御装置２２による空燃比制御の概要は次の通りである。
【００３４】
まず電子制御装置２２は、上記アクセルペダルの踏み込み量や機関回転速度の検出結果に応じて把握される吸入空気量の要求量を求め、それに応じた吸入空気量が得られるようにスロットルバルブ１５の開度を調整する。その一方、エアフロメータ１６により検出される吸入空気量の実測値に対して、理論空燃比が得られるだけの燃料量を求め、それによりインジェクタ１７からの燃料噴射量を調整する。これにより、燃焼室で燃焼される混合気の空燃比を、ある程度に理論空燃比に近づけることはできる。ただし、それだけでは上記要求される高精度の空燃比制御には不十分である。
【００３５】
そこで電子制御装置２２は、上記空燃比センサ１９の検出結果により、触媒１８の上流側の空燃比についてその実測値を把握し、この実測値と目標空燃比、すなわち理論空燃比との乖離度合に基づいて算出される空燃比フィードバック補正量に基づいて、インジェクタ１７の燃料噴射量をフィードバック補正している。この空燃比フィードバック制御により、要求される空燃比制御の精度が確保される。
【００３６】
また、電子制御装置２２は、上記酸素センサ２０の検出結果より、触媒１８の酸素吸蔵状態、あるいは酸素放出状態を推定し、この推定に基づいて上記空燃比フィードバック補正量に対する修正を行う。この修正処理では、酸素センサ２０の出力に基づいて算出されるサブフィードバック補正量ＳＦＢが増減補正され、同サブフィードバック補正量ＳＦＢによって上記空燃比フィードバック補正量は修正される。具体的には、酸素センサ２０の出力がリッチを示している間は、触媒１８上流側の空燃比が一定量ずつリーン寄りに変化するように、すなわち触媒１８上流側の空燃比が少しずつリーン側に近づいていくように、サブフィードバック補正量ＳＦＢが一定量ずつマイナス側に増大される。一方、酸素センサ２０の出力がリーンを示している間は、触媒１８上流側の空燃比が一定量ずつリッチ寄りに変化するように、すなわち触媒１８上流側の空燃比が少しずつリッチ側に近づいていくように、サブフィードバック補正量ＳＦＢが一定量ずつプラス側に増大される。このようなサブフィードバック制御により、触媒１８の浄化作用が有効に活用される。
【００３７】
ここで、酸素センサ２０に異常が生じると、その出力信号は実際の排気の空燃比を反映しなくなり、上記サブフィードバック制御を正確に行うことができなくなる。場合によっては、サブフィードバック補正量ＳＦＢによる空燃比フィードバック補正量の修正にも悪影響を与えるおそれもある。
【００３８】
そこで、本実施形態では、次のようにして酸素センサ２０の異常の有無を診断するようにしている。
図２に示すように、内燃機関１０では減速時において、インジェクタ１７からの燃料噴射を中止する、いわゆる燃料カットが実行される。この燃料カットが実行されると、排気通路１３には新気が導入されるようになり、空燃比センサ１９に新気が到達すると、同空燃比センサ１９の出力値はリーンを示すようになる。そして、空燃比センサ１９に新気が到達した後しばらくしてから、酸素センサ２０の出力電圧はリッチ側からリーン側の値に変化する。このように燃料カットが実行されたのち、酸素センサ２０の出力値が実際にリーン側へ変化し始めた後の所定期間内における出力値の変化に基づいて酸素センサ２０の異常診断が行われる。より具体的には、酸素センサ２０の出力電圧Ｖが、リーン側の第１の値（例えば、本実施形態では「０．３５Ｖ」に設定）から同第１の値よりも更にリーン側の第２の値（例えば、本実施形態では「０．２Ｖ」に設定）に低下するまでに要した応答時間ＲＴを電子制御装置２２によって計測する。そして、この計測された応答時間ＲＴが異常判定値Ｅ以上である場合には、酸素センサ２０の応答性が低下しており、同酸素センサ２０は異常である旨の判定が行われる。
【００３９】
ところで、図３に示すように、燃料カットによる新気が酸素センサ２０に到達する前であっても、触媒１８の酸素ストレージ作用によって、酸素センサ２０の出力電圧Ｖはリーン側へ徐々に変化していくことがある。
【００４０】
このように酸素センサ２０への新気到達前に出力電圧Ｖがリーン側へ徐々に変化していく場合には、酸素センサ２０が正常であっても、上記応答時間ＲＴは長くなる。そのため、この場合には、応答時間ＲＴが上記異常判定値Ｅ以上になりやすく、酸素センサ２０の応答性が低下していると判定され、これにより酸素センサ２０は異常であるといった誤判定がなされる可能性が高くなってしまう。
【００４１】
このように燃料カットの開始後にリーン側へ変化する酸素センサ２０の出力電圧Ｖに対して触媒１８の酸素ストレージ作用が影響を与えることにより、上記応答時間ＲＴが長くなるときには、酸素センサ２０の異常診断を中止するようにすることで、上記誤判定の発生を抑えることが可能である。
【００４２】
そこで、本発明者は、酸素ストレージ作用によって応答時間ＲＴが長くなる状態を適切に検出することが可能なパラメータを検討した。その結果、図４に示すように、燃料カットが開始された直後、換言すればインジェクタ１７からの燃料噴射が中止された直後の酸素センサ２０の出力電圧である第１出力電圧Ｖ１や、及び空燃比センサ１９に新気が到達した直後の酸素センサ２０の出力電圧である第２出力電圧Ｖ２がそうしたパラメータになり得ることを見出した。より具体的には、第１出力電圧Ｖ１と第２出力電圧Ｖ２との差である出力差ΔＶ、または同第２出力電圧Ｖ２自体の値に基づいて上記応答時間ＲＴが長くなる状態を検出することが可能であることを見出した。
【００４３】
その検討に際しての実験結果を図５及び図６に示す。図５には、出力差ΔＶと応答時間ＲＴとの関係を示し、図６には、第２出力電圧Ｖ２自体の値と応答時間ＲＴとの関係を示す。
【００４４】
この図５に示すように、第１出力電圧Ｖ１と第２出力電圧Ｖ２との出力差ΔＶが大きいほど、応答時間ＲＴは長くなる傾向にあり、酸素センサ２０の出力電圧Ｖに対して触媒１８の酸素ストレージ作用が影響を与えている可能性は高いことが判明した。
【００４５】
また、図６に示すように、第２出力電圧Ｖ２が低いほど、応答時間ＲＴは長くなる傾向にあり、酸素センサ２０の出力電圧Ｖに対して触媒１８の酸素ストレージ作用が影響を与えている可能性は高いことが判明した。
【００４６】
そこで、本実施形態では、図５に示すように、出力差ΔＶについて、酸素センサ２０の出力電圧Ｖに対して触媒１８の酸素ストレージ作用が影響を与えている可能性が高いと判定することのできる判定値Ａを設定し、出力差ΔＶがその判定値Ａ以上の場合には酸素センサ２０の異常診断を中止するようにしている。
【００４７】
また、図６に示すように、第２出力電圧Ｖ２について、酸素センサ２０の出力電圧Ｖに対して触媒１８の酸素ストレージ作用が影響を与えている可能性が高いと判定することのできる判定値Ｂを設定し、第２出力電圧Ｖ２が判定値Ｂ以下の場合にも酸素センサ２０の異常診断を中止するようにしている。
【００４８】
以下、図７及び図８を併せ参照して、本実施形態における酸素センサ２０の異常診断処理の手順を説明する。なお、本処理は、電子制御装置２２によって所定周期毎に繰り返し実行される。
【００４９】
本処理が開始されると、まず、燃料カットの実行中であるか否かが判定され（図７のＳ１００）、実行中でない場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。
一方、燃料カットの実行中である場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、燃料カットの開始直後であるか否かが判定され（Ｓ１１０）、燃料カットの開始直後である場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、その燃料カットの開始直後における酸素センサ２０の出力電圧Ｖが上記第１出力電圧Ｖ１として、電子制御装置２２のメモリに記憶される（Ｓ１２０）。そして、上記応答時間ＲＴの計測処理が開始される（Ｓ１３０）。この応答時間ＲＴの計測処理では、酸素センサ２０の出力がリーン側に変化していく過程にあって、その出力電圧Ｖが「０．３５Ｖ」から「０．２Ｖ」になるまでの時間が計測される。
【００５０】
そして、ステップＳ１３０の処理が開始された後、または燃料カットの実行中であって（Ｓ１００：ＹＥＳ）、かつ燃料カットの開始直後ではない場合（Ｓ１１０：ＮＯ）には、ステップＳ１４０以降の処理が行われる。
【００５１】
このステップＳ１４０では、空燃比センサ１９によって検出される上流側空燃比ＵＡＦが判定値α以上であるか否かが判定される。この判定値αは、上流側空燃比ＵＡＦがリーンを示しているか否かを判定するための値であって、本実施形態では「１６」を設定するようにしているが、この他の値に適宜変更することも可能である。そして、上流側空燃比ＵＡＦが判定値α未満である場合には（Ｓ１４０：ＮＯ）、燃料カットによる新気が未だ空燃比センサ１９に到達していないと判断されて、本処理は一旦終了される。
【００５２】
一方、上流側空燃比ＵＡＦが判定値α以上である場合には、燃料カットによる新気が空燃比センサ１９に到達していると判断され、次に、上流側空燃比ＵＡＦが判定値αに達した直後か否かが判定される（Ｓ１５０）。ここでは、本処理が前回の実行周期で実行されたときに、ステップＳ１４０で否定判定されており、今回の実行周期においてはじめてステップＳ１４０にて肯定判定された場合に、上流側空燃比ＵＡＦが判定値αに達した直後であると判定される。なお、本実施形態においては、これらステップＳ１４０及びステップＳ１５０の処理が上記判定手段を構成している。
【００５３】
そして、ステップＳ１５０で肯定判定される場合には（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、燃料カットによる新気が空燃比センサ１９に到達した直後であると判断され、空燃比センサ１９に新気が到達した直後の酸素センサ２０の出力電圧Ｖが上記第２出力電圧Ｖ２として、電子制御装置２２のメモリに記憶される（Ｓ１６０）。
【００５４】
次に、第１出力電圧Ｖ１から第２出力電圧Ｖ２を減算した上記出力差ΔＶが算出されて、この出力差ΔＶが上記判定値Ａ以上であるか否かが判定される（図８のＳ１７０）。そして、出力差ΔＶが上記判定値Ａ以上である場合には（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、触媒１８の酸素ストレージ作用によって応答時間ＲＴが長くなる可能性があり、酸素センサ２０が異常であると誤って診断される可能性がある。そのため、応答時間ＲＴの計測処理が中止されて（Ｓ１８０）、酸素センサ２０の異常診断が禁止され（Ｓ１８５）、本処理は、一旦終了される。
【００５５】
一方、上記ステップＳ１７０において、出力差ΔＶが上記判定値Ａ未満である場合には（Ｓ１７０：ＮＯ）、触媒１８の酸素ストレージ作用によって応答時間ＲＴが長くなる可能性は否定されるのであるが、そうした可能性をより適切に判定するために、第２出力電圧Ｖ２が上記判定値Ｂ以下であるか否かが判定される（Ｓ１９０）。そして、第２出力電圧Ｖ２が上記判定値Ｂ以下である場合には（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、触媒１８の酸素ストレージ作用によって応答時間ＲＴが長くなる可能性があり、酸素センサ２０が異常であると誤って診断される可能性がある。そのため、応答時間ＲＴの計測処理が中止されて（Ｓ１８０）、酸素センサ２０の異常診断が禁止され（Ｓ１８５）、本処理は、一旦終了される。なお、本実施形態においては、ステップＳ１７０及びステップＳ１９０の処理が上記診断可否判定手段を構成している。
【００５６】
ステップＳ１９０において、第２出力電圧Ｖ２が上記判定値Ｂを超えている旨判定されることにより（Ｓ１９０：ＮＯ）、触媒１８の酸素ストレージ作用によって応答時間ＲＴが長くなる可能性が否定される場合には、図８に示すステップＳ２００以降の処理が実行されることにより酸素センサ２０の異常診断が行われる。また、先の図７に示したステップＳ１５０において否定判定される場合、すなわち空燃比センサ１９に新気が既に到達しており、前回までの実行周期において、応答時間ＲＴが長くなる可能性が既に否定されている場合にも、図８に示すステップＳ２００以降の処理が実行されることにより酸素センサ２０の異常診断が行われる。
【００５７】
ステップＳ２００では、上記応答時間ＲＴの計測が完了しているか否かが、すなわち酸素センサ２０の出力電圧Ｖが「０．３５Ｖ」から「０．２Ｖ」にまで変化するのに要した時間についてその計測が完了しているか否かが判定される。そして、応答時間ＲＴの計測が完了していない場合には（Ｓ２００：ＮＯ）、本処理は一旦終了されて、引き続き応答時間ＲＴの計測が継続される。
【００５８】
一方、応答時間ＲＴの計測が完了している場合には（Ｓ２００：ＹＥＳ）、応答時間ＲＴが上記異常判定値Ｅ以上であるか否かが判定され（Ｓ２１０）、応答時間ＲＴが異常判定値Ｅ以上である場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、酸素センサ２０に異常が生じていると判定されて（Ｓ２３０）、本処理は一旦終了される。
【００５９】
一方、応答時間ＲＴが異常判定値Ｅ未満である場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、酸素センサ２０は正常であると判定されて（Ｓ２２０）、本処理は一旦終了される。
以上説明した本実施形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
【００６０】
（１）本発明者は、燃料カットが開始された後、触媒１８の上流側に設けられた空燃比センサ１９に新気が到達した直後の酸素センサ２０の出力電圧を参照することで、燃料カットの開始後にリーン側へ変化する酸素センサ２０の出力電圧に対し、触媒１８の酸素ストレージ作用が影響を与えているか否かを判定することができることを見出した。そこで、燃料カットが開始された後、空燃比センサ１９に新気が到達したか否かを判定し、空燃比センサ１９に新気が到達したと判定された直後の酸素センサ２０の出力電圧である第２出力電圧Ｖ２に基づき、酸素センサ２０の異常診断を行うか否かを判定するようにしている。そのため、酸素センサ２０の出力電圧Ｖに対して触媒１８の酸素ストレージ作用が影響を与えていると判定されるときには、異常診断を禁止することも可能になり、これにより酸素センサ２０の異常を診断する際に、触媒１８の酸素ストレージ作用に起因する誤判定を極力抑えることができるようになる。
【００６１】
（２）本発明者は、上記第２出力電圧Ｖ２が低いときほど、酸素センサ２０の出力電圧に対して触媒１８の酸素ストレージ作用が影響を与えている可能性が高いといえることを確認した。そこで、燃料カットが開始された後、空燃比センサ１９に新気が到達したと判定された直後の酸素センサ２０の出力電圧（第２出力電圧Ｖ２）が判定値Ｂ以下のときには、応答時間ＲＴの計測を中止して、酸素センサ２０の異常診断を禁止するようにしている。そのため、酸素センサ２０の異常診断に対する実行可否の判定を適切に行うことができるようになる。
【００６２】
（３）本発明者は、燃料カットの開始後にリーン側に変化する酸素センサ２０の出力電圧に対し、触媒１８の酸素ストレージ作用が影響を与えているか否かを、燃料カットが開始された直後の酸素センサ２０の出力電圧と空燃比センサ１９に新気が到達した直後の酸素センサ２０の出力電圧とに基づいて判定することができることも見出した。そこで、燃料カットが開始された後、空燃比センサ１９に新気が到達したか否かを判定する。そして、空燃比センサ１９に新気が到達したと判定された直後の酸素センサ２０の出力値である第２出力電圧Ｖ２と、燃料カットが開始された直後の酸素センサ２０の出力電圧である第１出力電圧Ｖ１とに基づき、酸素センサ２０の異常診断を行うか否かを判定するようにしている。そのため、酸素センサ２０の出力電圧Ｖに対して触媒１８の酸素ストレージ作用が影響を与えていると判定されるときには、異常診断を禁止することも可能になり、これにより酸素センサ２０の異常を診断する際に、触媒１８の酸素ストレージ作用に起因する誤判定を極力抑えることができるようになる。
【００６３】
（４）本発明者は、上記第１出力値と上記第２出力値との差が大きいときほど、下流側酸素濃度センサの出力値に対して触媒の酸素ストレージ作用が影響を与えている可能性が高いといえることを確認した。そこで、第１出力電圧と第２出力電圧Ｖ２との差である出力差ΔＶが判定値Ａ以上のときには、応答時間ＲＴの計測を中止して、酸素センサ２０の異常診断を禁止するようにしている。そのため、酸素センサ２０の異常診断に対する実行可否の判定を適切に行うことができるようになる。
【００６４】
（５）上述したように、酸素センサ２０の出力電圧に対して触媒１８の酸素ストレージ作用が影響を与えている可能性は、上記第２出力電圧Ｖ２が低いときほど、または上記出力差ΔＶが大きいときほど高くなる。そこで、出力差ΔＶが上記判定値Ａ未満であってある程度小さく、そうした出力差ΔＶに基づく異常診断の実行可否判定においては実行が許可される場合であっても、第２出力電圧Ｖ２が上記判定値Ｂ以下であってある程度小さいときには、異常診断の実行を禁止するようにしている。このように、酸素センサ２０の異常診断についてその実行可否を判定する際、いわば２重の判定を行うことにより、異常診断の実行可否をより確実に判定することができるようになる。
【００６５】
（６）空燃比センサ１９の出力値が空燃比のリーンを示したときに、空燃比センサ１９に新気が到達したと判定するようにしている。そのため、燃料カットが開始された後、空燃比センサ１９に新気が到達したか否かを適切に判定することができる。
（第２実施形態）
次に、この発明にかかる酸素センサの異常診断装置を具体化した第２実施形態について、図９を参照して説明する。
【００６６】
第１実施形態では、空燃比センサ１９に新気が到達したか否かを同空燃比センサ１９の出力値に基づいて判定するようにしたが、その空燃比センサ１９に異常が生じていると、空燃比センサ１９への新気の到達を適切に判定することができないおそれがある。他方、空燃比センサ１９に新気が到達したか否かの判定は、燃料カットが開始されてから排気通路１３に流入した吸入空気量の総量に基づいて判定することも可能である。そこで、本実施形態では、酸素センサ２０の異常診断処理を行う際に、そうした積算空気量に基づき、空燃比センサ１９に新気が到達したか否かを判定するようにしている。
【００６７】
なお、本実施形態における異常診断処理は、第１実施形態で説明した異常診断処理のステップＳ１４０及びステップＳ１５０の処理を、図９に示すごとく、ステップＳ３００及びステップＳ３１０の処理に変更することで実施され、その他の点については基本的に第１実施形態と同様である。そこで以下では、その相違点を中心に、本実施形態における異常診断処理を説明する。
【００６８】
図９に示すように、本実施形態では、燃料カット実行中であって（Ｓ１００：ＹＥＳ）、燃料カットの開始直後ではない場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、あるいは燃料カットの開始直後であって（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、第１出力電圧Ｖ１の記憶（Ｓ１２０）及び応答時間ＲＴの計測処理が開始された場合（Ｓ１３０）に、ステップＳ３００の処理が行われる。
【００６９】
このステップＳ３００では、燃料カット中の積算空気量ＴＡＩＲが判定値Ｃ以上であるか否かが判定される。この積算空気量ＴＡＩＲは、エアフロメータ１６によって検出される吸入空気量について、ステップＳ１１０で燃料カットの開始直後である旨判定された時点からの値を積算した値であり、ステップＳ３００の処理が実行されるときに、その時点での積算空気量ＴＡＩＲが読み込まれる。また、判定値Ｃとしては、燃料カットが開始されてから新気が空燃比センサ１９に到達するまでに排気通路１３に流入する空気量が、予めの実験等を通じて設定されている。
【００７０】
そして、積算空気量ＴＡＩＲが判定値Ｃ未満である場合には、燃料カットによる新気が未だ空燃比センサ１９に到達していないと判断されて、本処理は一旦終了される。
一方、積算空気量ＴＡＩＲが判定値Ｃ以上である場合には、燃料カットによる新気が空燃比センサ１９に到達していると判断され、次に、積算空気量ＴＡＩＲが判定値Ｃに達した直後か否かが判定される（Ｓ３１０）。ここでは、本処理が前回の実行周期で実行されたときに、ステップＳ３００で否定判定されており、今回の実行周期においてはじめてステップＳ３００にて肯定判定された場合に、積算空気量ＴＡＩＲが判定値Ｃに達した直後であると判定される。なお、本実施形態においては、これらステップＳ３００及びステップＳ３１０の処理が上記判定手段を構成している。
【００７１】
そして、ステップＳ３１０で肯定判定される場合には（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、燃料カットによる新気が空燃比センサ１９に到達した直後であると判断され、空燃比センサ１９に新気が到達した直後の酸素センサ２０の出力電圧Ｖが上記第２出力電圧Ｖ２として、電子制御装置２２のメモリに記憶される（Ｓ１６０）。そして、先の図８に示したステップＳ１７０以降の処理、すなわち酸素センサ２０の異常診断を行うか否かの判定処理が行われる。
【００７２】
一方、ステップＳ３１０で否定判定される場合には（Ｓ３１０：ＮＯ）、燃料カットによる新気が空燃比センサ１９に既に到達しており、前回までの実行周期において、応答時間ＲＴが長くなる可能性が既に否定されているため、先の図８に示したステップＳ２００以降の処理、すなわち酸素センサ２０の異常を診断する処理が行われる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態によれば、空燃比センサ１９に異常が生じている場合でも、同空燃比センサ１９への新気の到達を適切に判定することができるようになる。
（第３実施形態）
次に、この発明にかかる酸素センサの異常診断装置を具体化した第３実施形態について、図１０〜図１２を参照して説明する。
【００７４】
第２実施形態では、空燃比センサ１９に新気が到達したか否かを燃料カット開始後の積算空気量ＴＡＩＲに基づいて判定するようにした。ここで、排気通路内における新気の流れに偏流が発生すると、積算空気量ＴＡＩＲは上記判定値Ｃに達しているものの、空燃比センサ１９には新気が届いていないといった状況が発生する可能性がある。また、積算空気量ＴＡＩＲが上記判定値Ｃに達する以前に、空燃比センサ１９に新気が届いているといった状況が発生する可能性もあり、空燃比センサ１９への新気の到達を適切に判定することができないおそれがある。他方、空燃比センサ１９に新気が到達したか否かの判定は、燃料カットの実行時間に基づいて判定することも可能である。そこで、本実施形態では、酸素センサ２０の異常診断処理を行う際に、そうした燃料カットの実行時間に基づき、空燃比センサ１９に新気が到達したか否かを判定するようにしている。
【００７５】
なお、本実施形態における異常診断処理は、第１実施形態で説明した異常診断処理のステップＳ１４０及びステップＳ１５０の処理を、図１０に示すごとく、ステップＳ４００及びステップＳ４１０の処理に変更することで実施され、その他の点については基本的に第１実施形態と同様である。そこで以下では、その相違点を中心に、本実施形態における異常診断処理を説明する。
【００７６】
図１０に示すように、本実施形態では、燃料カット実行中であって（Ｓ１００：ＹＥＳ）、燃料カットの開始直後ではない場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、あるいは燃料カットの開始直後であって（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、第１出力電圧Ｖ１の記憶（Ｓ１２０）及び応答時間ＲＴの計測処理が開始された場合（Ｓ１３０）に、ステップＳ４００の処理が行われる。
【００７７】
このステップＳ４００では、燃料カット実行時間ＦＣＴが判定時間Ｄ以上であるか否かが判定される。
この燃料カット実行時間ＦＣＴは、ステップＳ１１０で燃料カットの開始直後である旨判定された時点からの経過時間を示す値であり、ステップＳ４００の処理が実行されるときに、その時点での燃料カット実行時間ＦＣＴが読み込まれる。
【００７８】
また、判定時間Ｄとしては、燃料カットが開始されてから空燃比センサ１９に新気が到達するまでの時間が設定される。ここで、機関回転速度ＮＥが高いときほど、あるいは機関負荷が高いときほど吸入空気量は多くなっており、そのように吸入空気量が多いときほど、燃料カットが開始されてから空燃比センサ１９に新気が到達するまでの時間は短くなる。そこで、図１１に示すように、判定時間Ｄは、燃料カット開始時における機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに基づき、機関回転速度ＮＥが高いときほど、あるいは機関負荷ＫＬが高いときほど短くなるように、すなわち燃料カット開始時の吸入空気量が多いときほど短くなるように可変設定される。なお、周知のように、機関負荷ＫＬは、エアフロメータ１６によって検出される吸入空気量や、吸気通路１１内の圧力、或いはスロットルバルブ１５の開度等に基づいて算出される値である。
【００７９】
そして、燃料カット実行時間ＦＣＴが判定時間Ｄ未満である場合には、燃料カットによる新気が未だ空燃比センサ１９に到達していないと判断されて、本処理は一旦終了される。
【００８０】
一方、燃料カット実行時間ＦＣＴが判定時間Ｄ以上である場合には、燃料カットによる新気が空燃比センサ１９に到達していると判断され、次に、燃料カット実行時間ＦＣＴが判定時間Ｄに達した直後か否かが判定される（Ｓ４１０）。ここでは、本処理が前回の実行周期で実行されたときに、ステップＳ４００で否定判定されており、今回の実行周期においてはじめてステップＳ４００にて肯定判定された場合に、燃料カット実行時間ＦＣＴが判定時間Ｄに達した直後であると判定される。なお、本実施形態においては、これらステップＳ４００及びステップＳ４１０の処理が上記判定手段を構成している。
【００８１】
そして、ステップＳ４１０で肯定判定される場合には（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、燃料カットによる新気が空燃比センサ１９に到達した直後であると判断され、空燃比センサ１９に新気が到達した直後の酸素センサ２０の出力電圧Ｖが上記第２出力電圧Ｖ２として、電子制御装置２２のメモリに記憶される（Ｓ１６０）。そして、先の図８に示したステップＳ１７０以降の処理、すなわち酸素センサ２０の異常診断を行うか否かの判定処理が行われる。
【００８２】
一方、ステップＳ４１０で否定判定される場合には（Ｓ４１０：ＮＯ）、燃料カットによる新気が空燃比センサ１９に既に到達しており、前回までの実行周期において、応答時間ＲＴが長くなる可能性が既に否定されているため、先の図８に示したステップＳ２００以降の処理、すなわち酸素センサ２０の異常を診断する処理が行われる。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態によれば、排気通路内での新気の偏流に影響されることなく、空燃比センサ１９に新気が到達したか否かを適切に判定することができるようになる。
【００８４】
また、機関回転速度ＮＥが高いときほど、あるいは機関負荷ＫＬが高いときほど、すなわち吸入空気量が多いときほど、上記判定時間Ｄが短くなるように可変設定するようにしているため、同判定時間Ｄを精度よく設定することができるようになり、これにより空燃比センサ１９に新気が到達したか否かを精度よく判定することができるようになる。
【００８５】
ちなみに、本実施形態によれば、空燃比センサ１９に異常が生じている場合でも、同空燃比センサ１９への新気の到達を適切に判定することも可能である。
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
【００８６】
・出力差ΔＶが判定値Ａ未満であるときに、第２出力電圧Ｖ２と判定値Ｂとを比較し、第２出力電圧Ｖ２が判定値Ｂ以下である場合に、酸素センサ２０の異常診断を禁止するようにした。この他、第２出力電圧Ｖ２が判定値Ｂ以下であるか否かを判定し、第２出力電圧Ｖ２が判定値Ｂを超えているときには、出力差ΔＶと判定値Ａとを比較する。そして、出力差ΔＶが判定値Ａ以上である場合に、酸素センサ２０の異常診断を禁止するようにしてもよい。
【００８７】
・第１出力電圧Ｖ１と第２出力電圧Ｖ２との出力差ΔＶや第２出力電圧Ｖ２に基づいて異常診断の実行可否を判定するようにしたが、出力差ΔＶのみに基づいて判定を行うようにしてもよい。また、第２出力電圧Ｖ２のみに基づいて判定を行うようにしてもよい。
【００８８】
・応答時間ＲＴの計測に際して、第１の値を「０．３５Ｖ」とし、第２の値を「０．２Ｖ」に設定したが、この他の値を設定するようにしてもよい。
・第３実施形態では、判定時間Ｄを、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに基づいて可変設定するようにした。この他、より簡易的には、機関回転速度ＮＥのみに基づいて判定時間Ｄを可変設定するようにしてもよい。この場合には、図１２に示すように、機関回転速度ＮＥが高いときほど判定時間Ｄが短くなるように当該判定時間Ｄを可変設定することにより、空燃比センサ１９に新気が到達したか否かを適切に判定することができるようになる。また、エアフロメータ１６などの吸入空気量検出手段によって検出される実際の吸入空気量に基づき判定時間Ｄを可変設定するようにしてもよい。この場合には、図１３に示すように、燃料カット開始時の実際の吸入空気量が多いときほど判定時間Ｄが短くなるように当該判定時間Ｄを可変設定することにより、実際の吸入空気量に基づいて判定時間Ｄが直接設定されるようになり、これにより判定時間Ｄを精度よく設定することができるようになる。そしてその結果、空燃比センサ１９に新気が到達したか否かを精度よく判定することができるようになる。なお、吸入空気量検出手段としては、上記エアフロメータ１６のみならず、要は吸入空気量を検出することのできるものであればよく、例えば吸気通路１１内の吸気圧を検出する吸気圧センサや、ベーン式のエアフロメータ、或いはカルマン渦式のエアフロメータ等であってもよい。
【００８９】
・触媒１８の上流側に空燃比センサ１９とは異なる酸素濃度センサ、例えば酸素センサ２０と同様な構造を有するセンサを備える場合でも、本発明は同様に適用することができる。また、触媒１８の下流側に酸素センサ２０とは異なる酸素濃度センサ、例えば空燃比センサ１９と同様な構造を有するセンサを備える場合でも、本発明は同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明にかかる異常診断装置の第１実施形態について、これが適用される内燃機関及びその周辺構成を示す概略図。
【図２】同実施形態において、燃料カットが実行された後の空燃比センサ及び酸素センサの出力値の変化態様を示すタイムチャート。
【図３】燃料カットが実行された後の空燃比センサ及び酸素センサの出力値の変化態様であって、酸素センサの出力値に対して触媒の酸素ストレージ作用が影響を与えているときの変化態様を示すタイムチャート。
【図４】同実施形態において酸素センサの第１出力電圧及び第２出力電圧を記憶するタイミングを示すタイムチャート。
【図５】第１出力電圧及び第２出力電圧の出力差と応答時間との対応関係を示すプロット図。
【図６】第２出力電圧と応答時間との対応関係を示すプロット図。
【図７】同実施形態における酸素センサの異常診断処理についてその手順を示すフローチャート。
【図８】同実施形態における酸素センサの異常診断処理についてその手順を示すフローチャート。
【図９】第２実施形態における酸素センサの異常診断処理についてその手順の一部を示すフローチャート。
【図１０】第３実施形態における酸素センサの異常診断処理についてその手順の一部を示すフローチャート。
【図１１】同実施形態において、機関回転速度及び機関負荷に基づく判定時間の設定態様を示す概念図。
【図１２】第３実施形態の変形例において、機関回転速度に基づく判定時間の設定態様を示すグラフ。
【図１３】第３実施形態の変形例において、実際に検出される吸入空気量に基づく判定時間の設定態様を示すグラフ。
【符号の説明】
【００９１】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１３…排気通路、１４…エアクリーナ、１５…スロットルバルブ、１６…エアフロメータ、１７…インジェクタ、１８…触媒、１９…空燃比センサ、２０…酸素センサ、２１…回転速度センサ、２２…電子制御装置。
【図１】
2008169776.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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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