(57)【要約】【課題】酸素センサの劣化判定の誤判定を未然に防止し、劣化判定をより適切に行うことができる酸素センサの劣化判定装置を提供する。【解決手段】電子制御装置５０は酸素センサ４４の出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うとともに、酸素センサ４４の出力のリッチ期間及びリーン期間からなる反転周期に基づいて酸素センサの劣化の有無を判定する。電子制御装置５０は空燃比補正係数がリセットされている時期に該当する酸素センサ４４の出力のリッチ期間又はリーン期間を含んで該期間に連続する複数の期間のデータに基づく劣化判定を禁止する。【選択図】      図１
2004324471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
理論空燃比を境にしてリッチ又はリーンを検出する酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うエンジンに適用されて、前記酸素センサの出力のリッチ期間及びリーン期間からなる反転周期に基づいて該酸素センサの劣化の有無を判定する判定手段を備えた酸素センサの劣化判定装置において、
前記空燃比補正係数がリセットされている時期に該当する前記酸素センサの出力のリッチ期間又はリーン期間を含んで該期間に連続する複数の期間のデータに基づく前記判定手段による判定を禁止する禁止手段を備える
ことを特徴とする酸素センサの劣化判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の酸素センサの劣化判定装置において、
前記禁止手段は、前記空燃比補正係数がリセットされている時期に該当する前記酸素センサの出力のリッチ期間又はリーン期間と該期間の直後のリーン期間又はリッチ期間の２つの期間のデータに基づく前記判定手段による判定を禁止することを特徴とする酸素センサの劣化判定装置。
【請求項３】
理論空燃比を境にしてリッチ又はリーンを検出する酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うエンジンに適用されて、前記酸素センサの出力のリッチ期間及びリーン期間からなる反転周期に基づいて該酸素センサの劣化の有無を判定する判定手段を備えた酸素センサの劣化判定装置において、
前記酸素センサの出力の互いに連続するリッチ期間及びリーン期間の偏差が規定値の範囲内に収まらない場合には、それらリッチ期間及びリーン期間からなる反転周期に基づく前記判定手段による判定を禁止する禁止手段を備える
ことを特徴とする酸素センサの劣化判定装置。
【請求項４】
空燃比を検出する酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うエンジンに適用されて、前記酸素センサの出力の反転周期に基づいて該酸素センサの劣化の有無を判定する判定手段を備えた酸素センサの劣化判定装置において、
前記酸素センサによって検出された空燃比と理論空燃比との定常的なずれを補償するための燃料補正学習値を前記空燃比補正係数に基づいて学習する学習手段を更に備え、
前記学習手段による空燃比学習が未実施のときには前記判定手段による判定を禁止する禁止手段を備える
ことを特徴とする酸素センサの劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うエンジンに適用されて、酸素センサの劣化の有無を判定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、多くのガソリンエンジン（以下単にエンジンという）では、排気通路に排気中の酸素濃度を検出する酸素センサが設けられ、その出力に基づき空燃比が理論空燃比となるように空燃比フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御が行われている。そして、酸素センサの出力に基づいて空燃比が理論空燃比よりもリッチであることが検出されたときには、燃料噴射量が減量補正され、空燃比が理論空燃比よりもリーンであることが検出されたときには、燃料噴射量が増量補正されることで、空燃比が理論空燃比となるように制御される。
【０００３】
このような燃料噴射量の補正は一般に、酸素センサ出力によってリーンとリッチとの間で反転したことが確認されたときに空燃比補正係数を一時に所定量増減させるスキップ補正と、酸素センサの出力がリーンまたはリッチを示している期間、空燃比補正係数を徐々に増減させる積分補正とで行われている。
【０００４】
上記酸素センサは、熱劣化などによって、その内部抵抗や起電力、応答時間等の特性が変化することがあり、その特性変化により、空燃比Ｆ／Ｂ制御の精度が低下することがある。そのため、上記のような空燃比Ｆ／Ｂ制御が行われるエンジンの多くでは、そうした精度低下を未然に防ぐため、酸素センサの劣化の有無の判定が行われている。
【０００５】
従来、このような酸素センサの劣化判定は、特許文献１に記載されているように酸素センサ出力のリッチ期間及びリーン期間からなる反転周期を所定の劣化判定値と比較することにより行われ、この反転周期が劣化判定値以上となったとき、酸素センサの劣化有りと判定される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−５０１９３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記酸素センサの出力の反転周期は、燃料噴射補正制御及びエンジンの運転状態の影響を受けてその時間が変化し、その酸素センサの反転周期の変化により酸素センサの劣化有りと誤判定する可能性がある。特許文献１では燃料噴射補正制御及び運転状態の影響を除外するために、以下のような前提条件を設定している。（１）酸素センサの活性判定が終了していること。（２）空燃比Ｆ／Ｂ制御の実行中であること。（３）車速、エンジン回転速度、吸入空気量、スロットル開度等がそれぞれ規定値の範囲内にあり、エンジンが定常運転中であること。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の酸素センサの劣化判定手法では、以下のような場合に、酸素センサの出力の反転周期が増加し、誤判定する可能性があった。すなわち、インジェクタの噴射量が公差の上下限付近にあり、理論空燃比にするための空燃比補正係数が減量側又は増量側に大きくずれている。また、空燃比補正係数に基づく燃料補正学習値の更新が一度も実施されていない。これらの状態において、燃料のカット制御や加速増量制御が実行されると、空燃比Ｆ／Ｂ制御が解除されて空燃比補正係数はリセットされる。また、燃料タンク内で発生した燃料蒸気のパージ制御の実行及び解除が行われるときには、空燃比Ｆ／Ｂ制御は継続されるものが、空燃比補正係数はリセットされる。このように空燃比補正係数がリセットされている時期に該当する酸素センサの出力はリッチ側又はリーン側にはりつくことになり、そのリッチ期間又はリーン期間は増加することとなる。また、空燃比補正係数のリセットが解除された直後において、空燃比補正係数がリセットされる以前の元の値に復帰するまでには時間がかかり、その間において酸素センサ出力のリッチ期間又はリーン期間が特に増加する。従って、空燃比補正係数がリセットされている時期に該当する酸素センサの出力のリッチ期間又はリーン期間を含んで連続する複数の期間のデータからなる反転周期は本来の反転周期よりも長くなる。そのため、空燃比補正係数がリセットされている時期に該当する酸素センサの反転周期に基づいて酸素センサの劣化判定を行うと、酸素センサの劣化を誤判定する可能性がある。
【０００９】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、酸素センサの劣化判定の誤判定を未然に防止し、劣化判定をより適切に行うことができる酸素センサの劣化判定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、理論空燃比を境にしてリッチ又はリーンを検出する酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うエンジンに適用されて、前記酸素センサの出力のリッチ期間及びリーン期間からなる反転周期に基づいて該酸素センサの劣化の有無を判定する判定手段を備えた酸素センサの劣化判定装置において、前記空燃比補正係数がリセットされている時期に該当する前記酸素センサの出力のリッチ期間又はリーン期間を含んで該期間に連続する複数の期間のデータに基づく前記判定手段による判定を禁止する禁止手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
空燃比フィードバック制御中において、空燃比を理論空燃比にするための空燃比補正係数が減量側又は増量側に大きくずれている場合、空燃比補正係数がリセットされていると、その時期に該当する酸素センサの出力はリッチ側又はリーン側にはりつくことになり、そのリッチ期間又はリーン期間は増加することとなる。また、空燃比補正係数のリセットが解除された直後において、空燃比補正係数がリセットされる以前の元の値に復帰するまでには時間がかかり、その間において酸素センサ出力のリッチ期間又はリーン期間が特に増加する。従って、空燃比補正係数がリセットされている時期に該当する酸素センサの出力のリッチ期間又はリーン期間を含んで連続する複数の期間のデータからなる反転周期は本来の反転周期よりも長くなる。そのため、空燃比補正係数がリセットされている時期に該当する酸素センサの反転周期に基づいて酸素センサの劣化判定を行うと、酸素センサの劣化を誤判定する可能性がある。
【００１２】
この点に関して、請求項１の発明では、空燃比補正係数がリセットされている時期に該当する酸素センサの出力のリッチ期間又はリーン期間を含んで該期間に連続する複数の期間のデータに基づく判定が禁止されるため、酸素センサの劣化の誤判定を未然に防止することができるようになる。
【００１３】
請求項２に記載の発明のように、前記禁止手段は、前記空燃比補正係数がリセットされている時期に該当する前記酸素センサの出力のリッチ期間又はリーン期間と該期間の直後のリーン期間又はリッチ期間の２つの期間のデータに基づく前記判定手段による判定を禁止することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、理論空燃比を境にしてリッチ又はリーンを検出する酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うエンジンに適用されて、前記酸素センサの出力のリッチ期間及びリーン期間からなる反転周期に基づいて該酸素センサの劣化の有無を判定する判定手段を備えた酸素センサの劣化判定装置において、前記酸素センサの出力の互いに連続するリッチ期間及びリーン期間の偏差が規定値の範囲内に収まらない場合には、それらリッチ期間及びリーン期間からなる反転周期に基づく前記判定手段による判定を禁止する禁止手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
酸素センサの反転周期の変化は経年変化によるものであり、酸素センサの出力特性が急に変化することはない。従って、酸素センサの出力の反転周期が部分的に延びていた場合には、酸素センサの劣化によって反転周期が増加したのではなく、空燃比フィードバック制御の影響によって酸素センサの反転周期が増加した一時的な現象と判定することができる。
【００１６】
上記の構成によれば、酸素センサの出力の互いに連続するリッチ期間及びリーン期間の偏差が規定値の範囲内に収まらない場合には、それらリッチ期間及びリーン期間からなる反転周期に基づく判定が禁止されるため、酸素センサの劣化の誤判定を未然に防止することができるようになる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、空燃比を検出する酸素センサの出力に基づいて空燃比補正係数を算出して空燃比フィードバック制御を行うエンジンに適用されて、前記酸素センサの出力の反転周期に基づいて該酸素センサの劣化の有無を判定する判定手段を備えた酸素センサの劣化判定装置において、前記酸素センサによって検出された空燃比と理論空燃比との定常的なずれを補償するための燃料補正学習値を前記空燃比補正係数に基づいて学習する学習手段を更に備え、前記学習手段による空燃比学習が未実施のときには前記判定手段による判定を禁止する禁止手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
空燃比学習が実施されると、空燃比と理論空燃比との定常的なずれ分は燃料補正学習値に基づいて補正され、空燃比補正係数は増量側及び減量側にずれることなく、補正量０％を中心にして変化するようになる。この場合には、空燃比補正係数のリセットが解除された直後において、空燃比補正係数がリセットされる以前の元の値に復帰するまでの時間が短くなり、酸素センサ出力のリッチ期間又はリーン期間が延びる可能性は少なく、酸素センサの劣化の誤判定を防止することができる。逆に、空燃比学習が未実施の場合には、空燃比と理論空燃比との定常的なずれ分は補正されず、空燃比補正係数は増量側及び減量側にずれるようになる。この場合には、空燃比補正係数のリセットが解除された直後において、空燃比補正係数がリセットされる以前の元の値に復帰するまでには時間がかかり、その間において酸素センサ出力のリッチ期間又はリーン期間が特に増加する。従って、空燃比補正係数がリセットされている時期に該当する酸素センサの出力のリッチ期間又はリーン期間を含んで連続する複数の期間のデータからなる反転周期は本来の反転周期よりも長くなる。そのため、空燃比補正係数がリセットされている時期に該当する酸素センサの反転周期に基づいて酸素センサの劣化判定を行うと、酸素センサの劣化を誤判定する可能性がある。
【００１９】
この点に関して、上記の構成によれば、空燃比と理論空燃比との定常的なずれを補償するための燃料補正学習値の学習が未実施のときには判定が禁止されるため、酸素センサの劣化の誤判定を未然に防止することができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置を具体化した第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態にかかる酸素センサの劣化判定装置並びに同装置が適用される車両用エンジン等の概略構成を示している。同図１に示されるように、エンジン１０には吸気通路２０が接続されている。この吸気通路２０には、スロットルモータ２２によって開閉駆動されるスロットルバルブ２４が設けられている。
【００２２】
そして、吸気通路２０を通じてエンジン１０に供給される吸入空気は、このスロットルバルブ２４の開度に基づいて調量される。また、吸気通路２０のエンジン１０近傍には、燃料を噴射するインジェクタ２６が設けられている。
【００２３】
一方、エンジン１０に接続される排気通路３０には、三元触媒３２が配設されている。この三元触媒３２によって、排気に含まれるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）がそれぞれ浄化される。
【００２４】
さらに、エンジン１０には、その運転状態を検出するための各種センサが設けられている。例えば、エンジン１０のクランクシャフト近傍にはエンジン回転速度信号ＮＥを検出する回転速度センサ４１が設けられている。また、スロットルバルブ２４の近傍には、スロットルバルブ開度ＴＡを検出してこれを目標開度にフィードバック制御するためのスロットルセンサ４２が設けられている。さらに、このスロットルバルブ２４の上流には、吸気通路２０を通過する吸入空気量ＱＡを検出するエアフロメータ４３が取付けられている。また、排気通路３０において、三元触媒３２の上流側及び下流側には、それぞれの酸素濃度信号ＯＤＵ、ＯＤＤを検出する上流側の酸素センサ４４、下流側の酸素センサ４５が設けられている。これら各センサ４１〜４５の検出信号は、エンジンの各種制御を実行する電子制御装置５０に入力される。
【００２５】
この電子制御装置５０は、演算ユニット（ＣＰＵ）をはじめ、各種制御プログラムや演算用マップ、制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリを備えている。電子制御装置５０は、各種センサ４１〜４５等によって検出されるエンジン１０の運転状態等に基づいて、排気の酸素濃度に応じた空燃比フィードバック制御や、アイドル運転時における回転速度制御等を実行する。
【００２６】
また、本実施形態におけるエンジン１０では、電子制御装置５０は下式（１）に基づいて上記インジェクタ２６による燃料噴射時間τｆｉｎを算出する。
τｆｉｎ＝Ｑｂａｓｅ（１＋ＫＧ＋ＦＡＦ）×ＫＩＮＪ  …（１）
上式（１）において、「Ｑｂａｓｅ」は、エアフロメータ４３の出力に基づいて算出される吸入空気量及び理論空燃比に基づき、混合気の空燃比を理論空燃比とするために筒内に供給されるべき基本噴射量である。また、「ＫＩＮＪ」は基本燃料噴射時間である。具体的には吸入空気と燃料の混合比である空燃比が理論空燃比（ストイキ）となるように、エンジン回転速度と吸入空気量ＱＡとに基づいて決定される。
【００２７】
また、「ＫＧ」は燃料噴射時間の燃料補正学習値であり、エンジン１０の運転状態に応じて空燃比がストイキ相当となるように設定される。すなわち、燃料噴射量（時間）を補正するための学習が完了した後は、空燃比フィードバック制御におけるフィードバック中心は基本的にはストイキ相当値に一致することとなる。なお、この燃料補正学習値ＫＧの学習は、エンジン負荷等により区分けされたエンジン運転領域毎に行われている。
【００２８】
また、「ＦＡＦ」は、上記酸素センサ４４、４５の出力に基づいて算出される空燃比補正係数であり、空燃比フィードバック制御中は酸素センサ４４、４５の出力に基づいて上記エンジン１０に供給される混合気の空燃比が目標空燃比に一致するように設定される。より詳しくは、この空燃比補正係数ＦＡＦは、下式（２）に基づいて繰り返し設定される。
【００２９】
ＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＲＳ＋ＫＩ  …（２）
上式（２）の「ＲＳ」は、スキップ補正量である。スキップ補正量ＲＳは、上流側の酸素センサ４４の出力がリーンからリッチへの空燃比の反転を示したときには所定の負の値Ｒｄに設定され、リッチからリーンへの空燃比の反転を示したときには所定の正の値Ｒｉに設定される。これにより、上流側の酸素センサ４４の出力が反転したとき、空燃比補正係数ＦＡＦがスキップ状に増減される。
【００３０】
上記各値Ｒｄ，Ｒｉは、下流側の酸素センサ４５の酸素濃度信号ＯＤＤから把握される空燃比のリーン・リッチ傾向に応じて、全体的な空燃比をストイキとするように調整される。すなわち、ここでは、増量補正時のスキップ補正量ＲＳの設定値（値Ｒｉ）と減量補正時の同設定値（Ｒｄ）とを対称とすることで、全体的な空燃比の理論空燃比からのずれを補償するようにしている。
【００３１】
上式（２）の「ＫＩ」は、積分補正量である。積分補正量ＫＩは、上流側の酸素センサ４４が、空燃比がリッチであることを示す信号を出力している間は、所定の負の値Ｋｄに設定され、リーンであることを示す信号を出力している間は、所定の正の値Ｋｉに設定される。これにより、空燃比補正係数ＦＡＦは、空燃比がリッチであることが示されている期間は、所定時間毎に値Ｋｄずつ除減され、リーンであることが示されている期間は、所定時間毎に値Ｋｉずつ徐増される。よって、これら値Ｋｄ，Ｋｉの値が大きいほど、燃料噴射時間τｆｉｎの変化速度、すなわち燃料噴射量の変化速度が大きくなる。
【００３２】
なお、上記各値Ｋｄ，Ｋｉは、吸入空気量ＱＡ等に応じて可変設定されており、吸入空気量ＱＡに応じた酸素センサ４４の応答性の変化に対して、空燃比制御の適合を図るようにしている。
【００３３】
以下、本実施形態における酸素センサの劣化判定処理について、図２〜図６を併せ参照して説明する。
本実施形態では、上流側の酸素センサ４４の出力の反転周期を測定し、その測定された反転周期が所定の劣化判定値を上回るとき、同酸素センサ４４の劣化有りと判定して、その劣化判定を行っている。図２は電子制御装置５０が実行する酸素センサ４４の劣化判定手順を示すフローチャートである。
【００３４】
この一連の処理では、まず、ステップ１０２において劣化判定の前提条件が成立しているかが判定される。即ち以下の条件がすべて成立しているときに酸素センサ４４の劣化判定処理が許容される。
（１）空燃比Ｆ／Ｂ制御の実行中であること。
（２）酸素センサ４４の活性状態であること。
（３）車速、エンジン回転速度、吸入空気量、スロットル開度等がそれぞれ規定値の範囲内にあり、エンジンが定常運転中であること。
（４）エンジン始動後、所定時間以上経過しており、燃料噴射量の始動後増量が行われていないこと。
（５）エンジン冷却水温が所定温度以上であり、燃料噴射量の暖機増量が行われていないこと。
【００３５】
以上の条件がすべて成立していて酸素センサ４４の劣化判定制御が許容されるときは、ステップ１０２で肯定判定されステップ１０４に進む。（１）〜（５）の条件のいずれかが成立していないときはステップ１０２で否定判定されステップ１２４に進み、酸素センサ４４の劣化判定のために算出されたすべてのデータがクリアされてこのルーチンが終了される。
【００３６】
ステップ１０４では、周期算出許可条件が成立しているか否かが判定される。周期算出許可条件が成立していると判定されると（ステップ１０４：ＹＥＳ）、ステップ１０６の酸素センサ周期算出処理に進み、周期算出許可条件が成立していないと判定されると（ステップ１０４：ＮＯ）、処理はステップ１１６に進む。
【００３７】
ステップ１１６では、酸素センサ４４の出力がリッチ側からリーン側あるいはリーン側からリッチ側へ反転したか否かが判定される。酸素センサ出力が反転していないと判定されると（ステップ１１６：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。酸素センサ出力が反転したと判定されると（ステップ１１６：ＹＥＳ）、ステップ１１８にて周期算出許可条件が成立てステップ１０６の酸素センサ周期算出処理に進む。すなわち、酸素センサ４４の出力が反転した時点を、同酸素センサ４４の出力の反転周期を測定する際の起点とするため、その出力が反転したか否かの判定が行われる。
【００３８】
ステップ１０６において、図３のフローチャートに示される酸素センサの反転周期算出処理が実行される。
まず、ステップ２０２において、酸素センサ４４出力が理論空燃比に相当する基準電圧０．４５Ｖ以上であるか否かに基づいて空燃比がリッチであるか否かが判定される。酸素センサ４４出力が０．４５Ｖ以上である場合には空燃比がリッチであると判定され、酸素センサ４４出力が０．４５Ｖ未満である場合には空燃比がリーンであると判定される。酸素センサ４４出力が０．４５Ｖ以上であってリッチ空燃比であると判定されると（ステップ２０２：ＹＥＳ）、処理はステップ２０４に進む。一方、酸素センサ４４出力が０．４５Ｖ未満であってリーン空燃比であると判定されると（ステップ２０２：ＮＯ）、処理はステップ２１４に進む。
【００３９】
ステップ２０４では、リーン履歴有りか否かが判定される。リーン履歴有りと判定されると（ステップ２０４：ＹＥＳ）、処理はステップ２０６に進み、リーン履歴無しと判定されると（ステップ２０４：ＮＯ）、処理はステップ２０８に進む。
【００４０】
ステップ２０６では周期カウンタのそのときの値がリーン期間ＴＬとして確定されるとともに、周期カウンタの値がクリアされる。また、このステップ２０６において、リーン履歴がクリアされる。
【００４１】
ステップ２０８では、リッチ期間の算出のために周期カウンタがインクリメントされる。
次のステップ２１０では酸素センサ４４出力が規定値（例えば０．４８Ｖ）以上である状態が所定時間以上継続しているか否かが判定される。ステップ２１０で否定判定されると、本ルーチンは一旦終了される。ステップ２１０で肯定判定されると、ステップ２１２に進んでリッチ履歴がＯＮに設定され、本ルーチンは一旦終了される。このリッチ履歴とは酸素センサ４４がノイズによるものではなく、リッチ空燃比を検出している状態を示すものである。
【００４２】
前記ステップ２０２で否定判定されてステップ２１４に処理が進むと、ステップ２１４では、リッチ履歴有りか否かが判定される。リッチ履歴有りと判定されると（ステップ２１４：ＹＥＳ）、処理はステップ２１６に進み、リッチ履歴無しと判定されると（ステップ２１４：ＮＯ）、処理はステップ２１８に進む。
【００４３】
ステップ２１６では周期カウンタのそのときの値がリッチ期間ＴＲとして確定されるとともに、周期カウンタの値がクリアされる。また、このステップ２１６において、リッチ履歴がクリアされる。
【００４４】
ステップ２１８では、リーン期間ＴＬの算出のために周期カウンタがインクリメントされる。
次のステップ２２０では酸素センサ４４出力が規定値（例えば０．４２Ｖ）未満である状態が所定時間以上継続しているか否かが判定される。ステップ２２０で否定判定されると、本ルーチンは一旦終了される。ステップ２２０で肯定判定されると、ステップ２２２に進んでリーン履歴がＯＮに設定され、本ルーチンは一旦終了される。このリーン履歴とは酸素センサ４４がノイズによるものではなく、リーン空燃比を検出している状態を示すものである。
【００４５】
従って、図６に示されるように、時刻ｔ１において酸素センサ４４の出力がリッチ側からリーン側に反転して０．４５Ｖ未満になったとき、リッチ履歴がある場合にはリッチ期間ＴＲが時刻ｔ１において確定し、リッチ履歴がクリアされる。リッチ期間ＴＲの確定によって、時刻ｔ１において酸素センサ出力のリーン期間ＴＬが始まり、周期カウンタによって計測が開始される。そして、時刻ｔ２において酸素センサ４４出力が０．４２Ｖ未満になり所定時間Ｔ１経過すると時刻ｔ３においてリーン履歴がＯＮに設定される。
【００４６】
この後、時刻ｔ４において酸素センサ４４の出力がリーン側からリッチ側に反転して０．４５Ｖ以上になると、リーン履歴があるためにリーン期間ＴＬが時刻ｔ４において確定され、リーン履歴がクリアされる。なお、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間において酸素センサ４４出力にノイズが乗って０．４５Ｖ以上になることがあっても、このノイズは所定時間Ｔ１以上継続しないため、ノイズの出力時間もリーン期間ＴＬとして計測される。
【００４７】
リーン期間ＴＬの確定によって時刻ｔ４において酸素センサ出力のリッチ期間ＴＲが始まり、周期カウンタによって計測が開始される。そして、時刻ｔ５において酸素センサ４４出力が０．４８Ｖ以上になり所定時間Ｔ２経過すると時刻ｔ６においてリッチ履歴がＯＮに設定される。酸素センサ出力のリッチ期間ＴＲが始まり、周期カウンタによって計測が開始される。
【００４８】
この後、時刻ｔ７において酸素センサ４４の出力がリッチ側からリーン側に反転して０．４５Ｖ未満になると、リッチ履歴があるためにリッチ期間ＴＲが時刻ｔ７において確定され、リッチ履歴がクリアされる。
【００４９】
リッチ期間ＴＲの確定によって時刻ｔ７において酸素センサ出力のリーン期間ＴＬが始まり、周期カウンタによって計測が開始される。以後、同様にして酸素センサ４４出力のリーン期間ＴＬ及びリッチ期間ＴＲが計測される。
【００５０】
次に図２に戻り、ステップ１０８において、ＦＡＦリセット後カウンタの算出処理が実行される。図４はＦＡＦリセット後カウンタの算出処理を示すフローチャートである。
【００５１】
図４に示されるように、まず、ステップ３０２において、ＦＡＦリセットフラグがＯＮであるか否かが判定される。ＦＡＦリセットフラグは空燃比補正係数ＦＡＦをリセットするためのフラグであって、燃料のカット制御や加速増量制御に基づく空燃比Ｆ／Ｂ制御の解除時や、パージ制御の実行及び解除に伴ってＦＡＦリセットフラグがＯＮに設定される。ＦＡＦリセットフラグがＯＮであると判定されると（ステップ３０２：ＹＥＳ）、処理はステップ３０４に進み、ＦＡＦリセットフラグがＯＦＦであると判定されると（ステップ３０２：ＮＯ）、処理はステップ３０６に進む。
【００５２】
ステップ３０４では、ＦＡＦリセット後カウンタに初期値として「２」が設定されるとともに、ＦＡＦリセットフラグがＯＦＦに設定される。
次のステップ３０６では、前記ステップ２０６又はステップ２１６の処理結果に基づいてリーン期間ＴＬ又はリッチ期間ＴＲが確定したか否かが判定される。リーン期間ＴＬ又はリッチ期間ＴＲが確定したと判定されると（ステップ３０６：ＹＥＳ）、処理はステップ３０８に進み、リーン期間ＴＬ及びリッチ期間ＴＲが確定していないと判定されると（ステップ３０６：ＮＯ）、本ルーチンは一旦終了される。
【００５３】
そして、ステップ３０８では、ＦＡＦリセット後カウンタがデクリメントされ、本ルーチンは一旦終了される。
再び図２に戻り、ステップ１１０では、ＦＡＦリセット後カウンタの値が「０」か否かが判定される。ＦＡＦリセット後カウンタの値が「０」であると判定されると（ステップ１１０：ＹＥＳ）、処理はステップ１１２に進み、ＦＡＦリセット後カウンタの値が「０」でないと判定されると（ステップ１１０：ＮＯ）、処理はステップ１２２に進む。ステップ１２２ではＦＡＦリセット後に酸素センサの出力の２つの期間が経過していないため、周期データがクリアされ、本ルーチンが終了される。
【００５４】
ステップ１１２では酸素センサ出力のリッチ期間ＴＲ及びリーン期間ＴＬを加算した反転周期の平均値が予め設定された劣化判定のための規定値Ｔｒｅｆ未満か否かが判定される。反転周期の平均値が規定値Ｔｒｅｆ未満であると判定されると（ステップ１１２：ＹＥＳ）、処理はステップ１１４に進んで酸素センサ４４は劣化していないとの正常判定がなされ、本ルーチンが終了される。一方、反転周期の平均値が規定値Ｔｒｅｆ以上であると判定されると（ステップ１１２：ＮＯ）、処理はステップ１２０に進んで酸素センサ４４は劣化しているとの異常判定がなされ、本ルーチンが終了される。
【００５５】
図５は本実施形態にかかる酸素センサの出力の反転周期の測定処理を示すタイミングチャートを示す。
今、インジェクタ２６の噴射量が公差の上限付近にあり、空燃比を理論空燃比にするための空燃比補正係数ＦＡＦが減量側に大きくずれている。また、空燃比補正係数ＦＡＦに基づく燃料補正学習値ＫＧの学習更新が一度も実施されていない。
【００５６】
このような状態において、時刻ｔ１１において例えば燃料カット制御の実行に基づいて空燃比補正係数ＦＡＦがリセットされると、空燃比補正係数ＦＡＦがリセットされている時期に該当する酸素センサ４４の出力はリーン側にはりつくことになり、そのリーン期間ＴＬＲは増加することとなる。
【００５７】
また、時刻ｔ１２において燃料カット制御が解除されて空燃比補正係数ＦＡＦのリセットが解除されると、時刻ｔ１２〜ｔ１３までの期間において空燃比補正係数ＦＡＦは所定のスキップ補正量Ｒｉ及び積分補正量ＫＩにて増量補正される。すると、空燃比補正係数ＦＡＦは過補正となるため、時刻ｔ１３において酸素センサ４４出力がリッチ側に反転してはりつくことになる。空燃比補正係数ＦＡＦがリセットされる以前の元の値に復帰する時刻ｔ１４までには時間がかかり、酸素センサ４４出力のリッチ期間ＴＲＲが増加する。このように空燃比補正係数ＦＡＦがリセットされている時期に該当する酸素センサ４４の出力のリーン期間ＴＬ及びリッチ期間ＴＲＲからなる反転周期は判定規定値Ｔｒｅｆよりも長くなる可能性が極めて高い。
【００５８】
本実施形態によれば、空燃比補正係数ＦＡＦがリセットされている時期に該当する酸素センサ４４出力の反転周期（ＴＬＲ＋ＴＲＲ）のデータはＦＡＦリセット後カウンタの計数値が「０」になるまでは破棄（クリア）される。そのため、酸素センサ４４の劣化判定処理において、空燃比補正係数ＦＡＦがリセットされている時期に該当する酸素センサ４４の出力の反転周期（ＴＬＲ＋ＴＲＲ）に基づく劣化判定が禁止されることとなり、酸素センサ４４の劣化の誤判定を未然に防止することができる。
【００５９】
（第２実施形態）
以下、本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置を具体化した第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６０】
上記酸素センサ４４の出力の反転周期の変化は経年変化によるものであり、酸素センサの出力特性が急に変化することはない。従って、酸素センサ４４の出力の反転周期が部分的に延びていた場合には、酸素センサ４４の劣化によって反転周期が増加したのではなく、空燃比Ｆ／Ｂ制御の影響によって酸素センサ４４の反転周期が増加した一時的な現象と判定することができる。
【００６１】
そこで、本実施形態では、酸素センサ４４の劣化判定を行う際に、酸素センサ４４の出力の互いに連続するリッチ期間及びリーン期間の偏差を算出し、その偏差が規定値の範囲内に収まらない場合には、それらリッチ期間及びリーン期間からなる反転周期に基づく酸素センサ４４の劣化判定を禁止するようにしている。
【００６２】
図７は本実施形態における酸素センサの劣化判定処理を示すフローチャートである。
図２に示した前記ステップ１０６の酸素センサの反転周期算出処理に続いて、ステップ４００において酸素センサ４４の出力の互いに連続するリッチ期間ＴＲ及びリーン期間ＴＬの偏差（リッチ期間ＴＲ／リーン期間ＴＬ）が下限規定値と上限規定値との間にあるか否かが判定される。ステップ４００において肯定判定されると、処理は前記ステップ１１２に進み、ステップ４００において否定判定されると、処理は前記ステップ１２２へ進む。
【００６３】
本実施形態によれば、酸素センサ４４の出力の互いに連続するリッチ期間ＴＲ及びリーン期間ＴＬの偏差が規定値の範囲内に収まらないときには、それらリッチ期間ＴＲ及びリーン期間ＴＬからなる反転周期のデータが破棄（クリア）されるため、酸素センサ４４の劣化の誤判定を未然に防止することができる。
【００６４】
なお、図８に示されるように、酸素センサ４４の出力に対する空燃比補正係数ＦＡＦの応答性がリッチ側では減量補正時のスキップ補正量Ｒｄを大きく設定し、リーン側では増量補正時のスキップ補正量Ｒｉを小さくなるように設定されることがある。この場合には、酸素センサ４４の出力のリッチ期間ＴＲは短く、リーン期間ＴＬは長くなり、リッチ期間ＴＲ及びリーン期間ＴＬの偏差は大きく変化することとなる。
【００６５】
従って、このように酸素センサ４４の出力に対する空燃比補正係数ＦＡＦの応答性がリッチ側とリーン側とで異なるように設定される場合には、リッチ期間ＴＲ及びリーン期間ＴＬの偏差を判定するための規定値の範囲も空燃比補正係数ＦＡＦの応答性に応じて可変設定するようにする。
【００６６】
（第３実施形態）
以下、本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置を具体化した第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６７】
本実施形態においては、燃料補正学習値ＫＧの学習が未実施のときには酸素センサ４４の劣化判定を禁止するようにしている。
図９は本実施形態における酸素センサの劣化判定処理を示すフローチャートである。
【００６８】
図２に示した前記ステップ１０２において前提条件が成立していると肯定判定されると、ステップ４１０において燃料補正学習実行履歴が有るか否かが判定される。ステップ４１０において肯定判定されると、処理は前記ステップ１０４に進み、ステップ４１０において否定判定されると、処理は前記ステップ１２４へ進む。
【００６９】
燃料補正学習値ＫＧの学習が実施されると、空燃比と理論空燃比との定常的なずれ分は燃料補正学習値ＫＧに基づいて補正され、空燃比Ｆ／Ｂ制御において空燃比補正係数ＦＡＦは増量側及び減量側にずれることなく、補正量０％を中心にして変化するようになる。この場合には、空燃比補正係数ＦＡＦがリセットされたとしてもＦＡＦリセットが解除された直後において、燃料補正学習値ＫＧに基づいて空燃比補正係数ＦＡＦを補正することができる。従って、空燃比補正係数ＦＡＦがリセットされる以前の元の値に復帰するまでの時間が短くなり、酸素センサ４４出力のリッチ期間ＴＲ又はリーン期間ＴＬが延びる可能性は少なく、これらリッチ期間ＴＲ及びリーン期間ＴＬからなる反転周期が長くなることはない。そのため、酸素センサ４４の劣化判定を酸素センサ４４の出力の反転周期に基づいて行うことができる。
【００７０】
逆に、燃料補正学習値ＫＧの学習が未実施の場合には、空燃比と理論空燃比との定常的なずれ分は補正されず、空燃比Ｆ／Ｂ制御において空燃比補正係数ＦＡＦは増量側及び減量側にずれるようになる。この場合には、空燃比補正係数ＦＡＦのリセットが解除された直後において、空燃比補正係数ＦＡＦがリセットされる以前の元の値に復帰するまでには時間がかかり、その間において酸素センサ出力のリッチ期間ＴＲ又はリーン期間ＴＬが特に増加する。従って、空燃比補正係数ＦＡＦがリセットされている時期に該当する酸素センサ４４の出力のリッチ期間ＴＲ又はリーン期間ＴＬを含んで連続する複数の期間のデータからなる反転周期は判定規定値Ｔｒｅｆよりも長くなる可能性が高い。そのため、空燃比補正係数ＦＡＦがリセットされている時期に該当する酸素センサ４４の出力の反転周期に基づいて酸素センサ４４の劣化判定を行うと、酸素センサ４４の劣化を誤判定する可能性がある。
【００７１】
本実施形態によれば、燃料補正学習値ＫＧの学習が未実施のときには酸素センサ４４の出力の反転周期に基づく劣化判定が禁止されるため、酸素センサ４４の劣化の誤判定を未然に防止することができる。
【００７２】
なお、本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置は上記の各実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような形態として実施することもできる。
・  上記各実施形態では、吸気通路２０においてインジェクタ２６により燃料を噴射するエンジン１０に具体化したが、燃焼室内に直接燃料を噴射するタイプのエンジンに具体化してもよい。
【００７３】
次に、上記各実施形態から把握できる他の技術的思想を、以下に記載する。
（イ）  請求項１又は２に記載の酸素センサの劣化判定装置において、前記禁止手段は、前記空燃比補正係数がリセットされている時期に該当する前記酸素センサの出力のリッチ期間又はリーン期間を含んで該期間に連続する複数の期間のデータを破棄することにより判定を禁止する。
【００７４】
（ロ）  請求項３に記載の酸素センサの劣化判定装置において、前記禁止手段は、互いに連続するリッチ期間及びリーン期間の偏差が規定値の範囲内に収まらない場合には、それらリッチ期間及びリーン期間からなる反転周期のデータを破棄することにより判定を禁止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる酸素センサの劣化判定装置の第１実施形態についてその概略を示すブロック図。
【図２】同実施形態の酸素センサの劣化判定についてその処理手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態にかかる酸素センサの出力の反転周期の測定処理を示すフローチャート。
【図４】同実施形態にかかるＦＡＦリセット後カウンタの算出処理を示すフローチャート。
【図５】同実施形態の酸素センサの出力及び空燃比補正係数の変化を示すタイミングチャート。
【図６】同実施形態にかかる酸素センサの出力の反転周期の測定処理を示すタイミングチャート。
【図７】第２実施形態の酸素センサの劣化判定処理を示すフローチャート。
【図８】同実施形態について酸素センサの出力および空燃比補正係数の変化を示すタイミングチャート。
【図９】第３実施形態の酸素センサの劣化判定処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０…エンジン、２０…吸気通路、２２…スロットルモータ、２４…スロットルバルブ、２６…インジェクタ、３０…排気通路、３２…三元触媒、４１…回転速度センサ、４２…スロットルセンサ、４３…エアフロメータ、４４…酸素センサ、４５…酸素センサ、５０…判定手段、禁止手段及び学習手段としての電子制御装置。
【図１】
2004324471.tif 000003
【図２】
2004324471.tif 000004
【図３】
2004324471.tif 000005
【図４】
2004324471.tif 000006
【図５】
2004324471.tif 000007
【図６】
2004324471.tif 000008
【図７】
2004324471.tif 000009
【図８】
2004324471.tif 000010
【図９】
2004324471.tif 000011