(57)【要約】  【課題】通常の空燃比フィードバック制御中に、目標空燃比を変えることなく触媒下流のＯ2センサの応答性の劣化を診断できるようにする。  【解決手段】触媒８の上流に配設した空燃比センサ１０と下流に配設したＯ2センサ１１とで検出した空燃比に基づいて空燃比フィードバック制御を行っているバックグラウンドにおいて、Ｏ2センサ１１の出力電圧ＶＯ2が、リーン側設定電圧Ｓ1を超えてリッチ側設定電圧Ｓ2に達するまでの時間を応答時間タイマにて計測し、その計測値Ｔｉｍの最小応答時間Ｔｍｉｎと正常応答判定時間Ｔ1を比較する(S12)。そしてＴｍｉｎ＜Ｔ1のときＯ2センサ１１の応答性は正常と判定する(S13)。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気系に介装した触媒の上流側に、排気ガス中の空燃比を検出する空燃比センサを配設し、
上記触媒の下流側に、上記排気ガス中の空燃比のリッチ／リーンを検出する酸素センサを配設し、
上記両センサで検出した空燃比に基づいて空燃比フィードバック制御を行うエンジンにおいて、
上記空燃比フィードバック制御中の上記酸素センサの出力値が第１の設定値から第２の設定値に変化するまでの応答時間を計測するセンサ応答時間計測手段と、
上記空燃比センサの出力値を積算して空燃比積算値を算出する空燃比積算値算出手段と、
上記応答時間と上記空燃比積算値に基づいて設定される正常応答判定時間とを比較し、該応答時間が該正常応答判定時間以内のとき上記酸素センサは正常と判定する応答性判定手段と
を備えることを特徴とするエンジンにおける酸素センサの応答診断装置。
【請求項２】
エンジンの排気系に介装した触媒の上流側に、排気ガス中の空燃比を検出する空燃比センサを配設し、
上記触媒の下流側に、上記排気ガス中の空燃比のリッチ／リーンを検出する酸素センサを配設し、
上記両センサで検出した空燃比に基づいて空燃比フィードバック制御を行うエンジンにおいて、
上記酸素センサからの出力値が第１の設定値から第２の設定値に変化するまでの応答時間を計測するセンサ応答時間計測手段と、
上記空燃比センサの出力値を積算期間内で積算して空燃比積算値を算出する空燃比積算値算出手段と、
上記積算期間の回数をカウントするカウント手段と、
上記カウント手段が設定カウントに達するまでに計測された上記応答時間から最小応答時間を検出する最小応答時間検出手段と、
上記最小応答時間と正常応答判定時間とを比較し、該最小応答時間が該正常応答判定時間以内のとき上記酸素センサは正常と判定する応答性判定手段と
を備えることを特徴とするエンジンにおける酸素センサの応答診断装置。
【請求項３】
上記積算期間は、少なくとも上記空燃比センサの出力値が空燃比基準値を横切ったときから、上記空燃比積算値が空燃比積算基準値に達したときまでの期間である
ことを特徴とする請求項２記載のエンジンにおける酸素センサの応答診断装置。
【請求項４】
上記積算期間は、少なくとも燃料噴射制御が燃料リカバしたときから、上記空燃比積算値が空燃比積算基準値に達したときまでの期間である
ことを特徴とする請求項２記載のエンジンにおける酸素センサの応答診断装置。
【請求項５】
上記積算期間の終了時期は、上記空燃比積算値が空燃比積算基準値に達した後、設定ディレー時間経過後である
ことを特徴とする請求項３或いは４に記載のエンジンにおける酸素センサの応答診断装置。
【請求項６】
上記カウント手段の設定カウント数は１以上である
ことを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載のエンジンにおける酸素センサの応答診断装置。
【請求項７】
上記正常応答判定時間は車両の運転状態に基づいて設定される
ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のエンジンにおける酸素センサの応答診断装置。
【請求項８】
上記車両の運転状態は上記カウント手段でカウントしたときのカウント値が設定カウント値に達したときの上記空燃比積算値と吸入空気量のとの何れか一方に基づいて設定する
ことを特徴とする請求項７記載のエンジンにおける酸素センサの応答診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒の下流側に配設されている酸素センサの応答性劣化を運転領域に影響されずに診断することのできるエンジンにおける酸素センサの応答診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気系に設けた触媒の上流側に空燃比センサを配設し、下流側に酸素センサ（以下「Ｏ2センサ」と称する）を配設し、両センサで検出した空燃比情報に基づいて、燃料噴射量等を制御する空燃比制御装置が知られている。
【０００３】
一般に、空燃比制御においては、触媒上流側に配設されている空燃比センサで検出した空燃比に基づいて空燃比フィードバック(メインフィードバック)制御が行われ、触媒下流側のＯ2センサで検出した空燃比に基づいて目標空燃比を補正するサブフィードバック制御が行われる。
【０００４】
従って、触媒下流側に配設されているＯ2センサが劣化して良好な応答性を得ることができなくなった場合、空燃比フィードバック制御性が著しく損なわれてしまう。そのため、触媒下流側のＯ2センサの応答性劣化を調べる診断装置が種々提案されている。
【０００５】
例えば特開平７−７１２９９号公報には、触媒下流側のＯ2センサの応答性を診断するに際しては、先ず、このＯ2センサで検出した空燃比に基づいて空燃比フィードバック制御を行い、そのときの制御周期が長いときは、触媒下流側のＯ2センサに応答性劣化が生じていると判定する技術が開示されている。
【０００６】
又、触媒下流側にＯ2センサが配設されてはいないが、触媒上流側に配設した空燃比センサの応答性を診断する技術として、例えば特開平１０−１６９４９３号公報には、空燃比センサの応答性を判断するに際し、先ず、通常の目標空燃比から診断用の目標空燃比に切換える。次いで、空燃比センサの出力値が目標空燃比を横切るまでの応答時間を調べ、この応答時間が所定範囲から外れている場合、応答性劣化と判定する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平７−７１２９９号公報
【特許文献２】特開平１０−１６９４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示されている技術では、Ｏ2センサの応答性の劣化を診断するに際し、触媒下流側のＯ2センサの出力値に基づいて診断用フィードバック制御を行うようにしているため、運転中においては、通常の空燃比フィードバック制御と診断用空燃比フィードバック制御との双方が実行されることとなり、通常の空燃比フィードバック制御と診断用空燃比フィードバック制御との切り替わり時に、異なるフィードバック係数で空燃比制御が行われるため、空燃比制御性が損なわれる可能性がある。
【０００８】
又、特許文献２に記載されている技術では、目標空燃比を診断用の目標空燃比に切換えており、このときの目標空燃比は実際の目標空燃比と異なる値に設定されるため、診断中においては良好な空燃比制御性を得ることができず、運転性能が損なわれる問題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、目標空燃比を切換えることなく、通常の空燃比フィードバック制御中において、触媒下流側の酸素センサの応答性劣化を診断することができ、診断中においても空燃比制御性を損なうことのないエンジンにおける酸素センサの応答診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため第１発明は、エンジンの排気系に介装した触媒の上流側に、排気ガス中の空燃比を検出する空燃比センサを配設し、上記触媒の下流側に、上記排気ガス中の空燃比のリッチ／リーンを検出する酸素センサを配設し、上記両センサで検出した空燃比に基づいて空燃比フィードバック制御を行うエンジンにおいて、上記空燃比フィードバック制御中の上記酸素センサの出力値が第１の設定値から第２の設定値に変化するまでの応答時間を計測するセンサ応答時間計測手段と、上記空燃比センサの出力値を積算して空燃比積算値を算出する空燃比積算値算出手段と、上記応答時間と上記空燃比積算値に基づいて設定される正常応答判定時間とを比較し、該応答時間が該正常応答判定時間以内のとき上記酸素センサは正常と判定する応答性判定手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
第２発明は、エンジンの排気系に介装した触媒の上流側に、排気ガス中の空燃比を検出する空燃比センサを配設し、上記触媒の下流側に、上記排気ガス中の空燃比のリッチ／リーンを検出する酸素センサを配設し、上記両センサで検出した空燃比に基づいて空燃比フィードバック制御を行うエンジンにおいて、上記酸素センサからの出力値が第１の設定値から第２の設定値に変化するまでの応答時間を計測するセンサ応答時間計測手段と、上記空燃比センサの出力値を積算期間内で積算して空燃比積算値を算出する空燃比積算値算出手段と、上記積算期間の回数をカウントするカウント手段と、上記カウント手段が設定カウントに達するまでに計測された上記応答時間から最小応答時間を検出する最小応答時間検出手段と、上記最小応答時間と正常応答判定時間とを比較し、該最小応答時間が該正常応答判定時間以内のとき上記酸素センサは正常と判定する応答性判定手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、触媒下流側の酸素センサの応答性劣化を診断している間であっても、目標空燃比を切換えることなく、通常の空燃比フィードバック制御を行うことができるので、空燃比制御性が損なわれず、しかも酸素センサの応答性劣化の有無を適切に診断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１に空燃比制御システムの概略構成図を示す。
【００１４】
同図の符号１はエンジンで、このエンジン１の吸気系は、エンジン１の吸気ポート１ａに吸気マニホルド２を介して吸気管３が連通され、この吸気管３の最上流側にエアクリーナ（図示せず）が設けられている。又、吸気管３の中途にスロットル弁４が介装され、このスロットル弁４の下流側に、吸気マニホルド２の集合部を接続するエアチャンバ５が形成されている。更に、吸気マニホルド２に、噴射方向を吸気ポート１ａ側へ指向するインジェクタ６が固設されている。
【００１５】
一方、エンジン１の排気系は、エンジン１の排気ポート１ｂに排気管７が連通され、この排気管７の中途に触媒８が介装されている。尚、排気管７の最下流にはマフラ（図示せず）が接続されている。
【００１６】
又、吸気管３に形成されたエアチャンバ５に、吸気管３の上流側に吸入空気量センサ９が臨まされている。一方、排気管７に配設されている触媒８の上流側に、排気ガス中の空燃比を検出する空燃比センサ１０が配設され、触媒８の下流側に、排気ガス中の空燃比をリッチ/リーンで検出する酸素（Ｏ2）センサ１１が配設されている。尚、符号１２は点火プラグである。
【００１７】
空燃比センサ１０は、空燃比に比例した電流を出力する特性を有しているため、この電流値を調べることで空燃比を検出することができる。すなわち、例えば空燃比センサ１０として、限界電流式空燃比センサを採用した場合、限界電流の検出域を全てカバーできる印加電圧において、出力電流（限界電流）は空燃比（酸素濃度）に比例した出力特性を示す。従って、この出力電流を調べることで排気ガス中の空燃比を検出することができる。
【００１８】
一方、Ｏ2センサ１１は、排気ガス中の空燃比がリーンからリッチ、或いはリッチからリーンへ移行したとき、出力電圧ＶＯ2が大きく変化する特性を有している。すなわち、例えば０〜１[V]の出力範囲において、0.5[V]を境に出力電圧ＶＯ2が大きく変化するもので、出力電圧ＶＯ2の大きい方がリッチ、小さい方がリーンとなる。従って、Ｏ2センサ１１の起電力[V]を調べ、0.5[V]よりも大きいか、小さいかを調べることで、空燃比のリッチ或いはリーンを検出することができる。
【００１９】
又、符号２０はマイクロコンピュータ等からなる電子制御装置（ＥＣＵ）で、各センサ・スイッチ類から出力される情報に基づき空燃比制御、点火時期制御等の各種制御を行なうと共に、所定運転領域においてＯ2センサ１１の応答性の劣化診断を行う。
【００２０】
空燃比制御では、空燃比センサ１０で検出した空燃比に基づいて、実際の空燃比を目標空燃比に収束させる空燃比フィードバック（メインフィードバック）制御が行われ、又、Ｏ2センサ１１で検出した空燃比に基づき目標空燃比を補正するサブフィードバック制御が行われる。
【００２１】
一方、Ｏ2センサ１１の応答性の劣化診断は、空燃比センサ１０で検出する出力値（＝空燃比）を積算期間内で積算して空燃比積算値を設定すると共に、その間、Ｏ2センサ１１の出力電圧ＶＯ2の変化を調べ、空燃比積算値が所定積算値に達する迄のＯ2センサ１１の出力電圧ＶＯ2の変化から、このＯ2センサ１１の応答時間を調べ、この応答時間が短い場合はＯ2センサ１１は正常と判定し、長い場合は応答性劣化と判定する。
【００２２】
ＥＣＵ２０で処理されるＯ2センサ１１の応答性の劣化診断は、具体的には、図２〜図４に示すフローチャートに従って処理される。尚、このフローチャートは空燃比フィードバック制御を実行するルーチンのバックグラウンドにおいて動作している。
【００２３】
先ず、図２、図３に示すＯ2センサ応答性劣化判定ルーチンが実行される。このルーチンでは、ステップＳ１で、空燃比フィードバック条件が成立しているか否かを調べる。空燃比フィードバック条件は、例えば空燃比センサ１０とＯ2センサ１１とが共に活性しているか否か、及び運転領域が空燃比フィードバック制御領域にあるか否か等で判断する。
【００２４】
そして、空燃比センサ１０、Ｏ2センサ１１の少なくとも一方が未だ活性してない、或いは運転領域が空燃比フィードバック制御領域から外れている等、空燃比フィードバック条件が不成立のときは、ステップＳ１を繰り返し実行し、空燃比フィードバック条件が成立するまで待機する。
【００２５】
一方、空燃比フィードバックが開始され、且つ運転領域が空燃比フィードバック制御領域にあるとき等、空燃比フィードバック条件が成立しているときは、ステップＳ２へ進み、空燃比積算値ＴA/Fをクリアした後（ＴA/F←０）、ステップＳ３へ進む
ステップＳ３では、空燃比センサ１０の出力値（以下「空燃比出力値」と称する）ＡA/F[mA]と空燃比基準値Ａ1[mA]とを比較し、空燃比出力値ＡA/Fが空燃比基準値Ａ1を横切ったか否かを調べる。
【００２６】
図５（ａ）に示すように、空燃比出力値ＡA/Fは空燃比にほぼ比例した出力電流が得られ、その値はリーン側で大きく、リッチ側へ移行するに従い次第に小さくなる特性を有している。空燃比基準値Ａ1は、空燃比出力値ＡA/Fの積算を開始するタイミングを設定するものであると共に積算値を算出する際の基準値となるものである。
【００２７】
積算値はＯ2センサ１１のリーンからリッチ側へ反転する際の応答時間を調べる期間を設定するものである。従って、触媒８下流の雰囲気を、先ず、空燃比リーンとする必要がある。そのため、空燃比基準値Ａ1を、やや空燃比リッチ側に設定して、積算を開始するようにしている。
【００２８】
尚、空燃比出力値ＡA/Fの積算を終了するタイミングは、後述する空燃比積算基準値Ｔｓによって設定される。
【００２９】
ステップＳ３において、ＡA/F＜Ａ1のときは、未だ横切っていないため、横切るまで、ステップＳ３を繰り返し実行する。そして、ＡA/F≧Ａ1となったとき（図５の時間ｔ１）、すなわち、空燃比出力値ＡA/Fが空燃比基準値Ａ1[mA]を横切ったとき、ステップＳ４へ進み、空燃比出力値ＡA/Fと空燃比基準値Ａ1との差分の積算値である空燃比積算値ＴA/Fの算出を開始する（ＴA/F←ＴA/F＋(ＡA/F−Ａ1) ）。
【００３０】
その後、ステップＳ５へ進み、診断条件を判定する。診断条件は、空燃比出力値ＡA/Fに対して外乱を及ぼす要因があるか否かを調べるものである。空燃比出力値ＡA/Fが外乱を受け易い運転状態としては、加減速走行などの過渡運転状態、高負荷運転状態、燃料カット状態等があり、これらの何れかが該当した場合は、診断条件不成立と判断する。診断条件不成立と判定したときは、ステップＳ１へ戻り、空燃比フィードバック条件を再び調べる。空燃比出力値ＡA/Fが外乱を受け易い運転状態にあるときは、当該運転領域が空燃比フィードバック制御領域から外れていることが考えられる。そのため、ステップＳ１へ戻り、再度、空燃比フィードバック条件を調べることで、誤判定を防止する。
【００３１】
一方、ステップＳ５で診断条件成立と判定したときは、ステップＳ６へ進み、空燃比積算値ＴA/Fと空燃比積算基準値Ｔｓとを比較する。
【００３２】
図５（ｂ）に示すように、空燃比積算値ＴA/Fは、空燃比出力値ＡA/Fと空燃比基準値Ａ1との差分の積算値であるため、ＡA/F＞Ａ1のときは増加し（時間ｔ１〜ｔ２）、ＡA/F＝Ａ1のとき最大値を示す（時間ｔ２）。そして、そこからＡA/F≦Ａ1へ移行したとき、空燃比積算値ＴA/Fは次第に減少する。
【００３３】
空燃比積算基準値Ｔｓは空燃比出力値ＡA/Fの積算を終了する時期を設定するものである。空燃比出力値ＡA/Fの積算期間（時間ｔ１〜ｔ４）は、後述するディレー時間Dtimが一定であるため、空燃比基準値Ａ1と空燃比積算基準値Ｔｓとで決定される。空燃比出力値ＡA/Fの積算期間は、それを設定回数繰り返し、その間、Ｏ2センサ１１の出力電圧ＶＯ2がリーンからリッチ側へ反転する際の応答時間を計測する。そして、最も短い応答時間（最小応答時間）が、正常応答判定時間よりも短いときＯ2センサ１１は正常と判定する。尚、空燃比積算基準値Ｔｓは、本形態ではマイナスの値に設定されているが、Ｏ2センサ１１の出力特性などに応じて、Ｔｓ＝０、或いはプラス側に設定するようにしても良い。
【００３４】
そして、ＴA/F≧Ｔｓのときは、ステップＳ４へ戻り、空燃比積算値ＴA/Fを継続して算出する。一方、ＴA/F＜Ｔｓのときは、ステップＳ７へ進み、ディレー時間Dtimをセットし、ディレー時間Dtimが経過するまで、すなわち、空燃比積算値ＴA/Fが空燃比積算基準値Ｔｓよりも確実に低い値を示すまで待機する。そして、ディレー時間Dtimが経過したとき、ステップＳ８へ進む。尚、この場合、ディレー時間Dtimを設定せず、ステップＳ６からステップＳ８へ直ちに移行するようにしても良い。
【００３５】
ステップＳ８では、カウント手段としてのカウンタのカウント値Ｃをカウントアップし（Ｃ←Ｃ＋１）、ステップＳ９へ進む。従って、カウンタのカウント値Ｃは積算期間が経過するごとにカウントアップされる。
【００３６】
ステップＳ９では、カウント値Ｃと設定値Ｃ1とを比較する。そして、Ｃ＜Ｃ1のときは、ステップＳ１０へ分岐し、空燃比積算値ＴA/Fをクリアして（ＴA/F←０）、ステップＳ３へ戻る（図５の時間ｔ４）。ステップＳ３へ戻ると、次の積算を開始する時期、すなわち、ＡA/F≧Ａ1となるまで（時間ｔ５）、待機する。
【００３７】
Ｏ2センサ１１の出力電圧ＶＯ2は、空燃比センサ１０で検出した空燃比の反転周期に対し、ある遅れを有して、リーン／リッチが検出される。この場合、Ｏ2センサ１１の劣化が進行すると、Ｏ2センサ１１で検出する空燃比の反転周期は次第に長くなる。設定値Ｃ1は、Ｏ2センサ１１の出力特性等から、このＯ2センサ１１が劣化しても充分に反転させることのできる期間を設定するものである。
【００３８】
尚、本形態では、Ｃ１＝３としているが、Ｏ2センサ１１の出力特性に応じて、設定値Ｃ１を１，２、或いは４以上に設定しても良い。
【００３９】
そして、Ｃ＝Ｃ1となったとき、ステップＳ１１へ進み、空燃比積算値ＴA/Fに基づき、正常応答判定時間テーブルを補間計算付きで参照して、正常応答判定時間Ｔ1を設定する。
【００４０】
正常応答判定時間テーブルには、空燃比積算値ＴA/Fをパラメータとし、この空燃比積算値ＴA/Fが大きくなるに従い、大きな値を示す正常応答判定時間Ｔ1が、予め実験などから求めて格納されている。尚、このとき採用する空燃比積算値ＴA/Fは最新の値を用いても良く、或いはカウンタのカウント値Ｃが設定値Ｃ1に達する間に算出した複数の空燃比積算値ＴA/Fの平均値を用いても良い。或いは、空燃比積算値ＴA/Fを用いず、最新の吸入空気量に基づいて設定するようにしても良い。更に、正常応答判定時間Ｔ1を固定値とし、ステップＳ１１での処理を行わず、ステップＳ９からステップＳ１２へ直接進むようにしても良い。
【００４１】
次いで、ステップＳ１２へ進み、Ｏ2センサ１１の最小応答時間Ｔｍｉｎと正常応答判定時間Ｔ1とを比較する。
【００４２】
Ｏ2センサ１１の最小応答時間Ｔｍｉｎは、図４に示すＯ2センサ最小応答時間検出ルーチンに従って設定される。
【００４３】
ここで、図２、図３に示すＯ2センサ応答時間判定ルーチンの説明を中断し、図４に示すＯ2センサ最小応答時間検出ルーチンについて説明する。
【００４４】
このルーチンでは、ステップＳ２１で、カウンタのカウント値Ｃを調べ、Ｃ＜Ｃ1のときは、ステップＳ２２へ進む。又、Ｃ＝Ｃ1のときは、ステップＳ３３へ分岐する。
【００４５】
先ず、ステップＳ２１〜Ｓ３１のルーチンについて説明し、次いで、ステップＳ３３以降のルーチンについて説明する。
【００４６】
ステップＳ２２へ進むと、応答時間タイマの計測値Ｔｉｍをクリアし（Ｔｉｍ←０）、ステップＳ２３で、空燃比出力値ＡA/Fと空燃比基準値Ａ1とを比較し、空燃比出力値ＡA/Fがリッチからリーン側へ横切ったか否かを調べ、横切っていないときは横切るまで、ステップＳ２３を繰り返し実行する。そして、空燃比出力値ＡA/Fが空燃比基準値Ａ1を横切ったとき、ステップＳ２４へ進む。尚、このとき、空燃比積算値ＴA/Fの算出が開始される。
【００４７】
ステップＳ２４では、Ｏ2センサ１１の出力電圧（Ｏ2出力電圧）ＶＯ2とストイキオに対応する電圧（以下「ストイキオ電圧」と称する）Ｖλとを比較すると共に、Ｏ2出力電圧ＶＯ2の変化から、Ｏ2出力電圧ＶＯ2がストイキオ電圧Ｖλを横切ってリーン側へ反転したか否かを調べる。
【００４８】
図６に示すように、Ｏ2出力電圧ＶＯ2は、ストイキオ電圧Ｖλ付近において大きく変化する特性を有しており、その電圧は、リーン側で小さく、リッチ側へ移行するに従い大きくなる。Ｏ2センサ１１の劣化が進行すると、このストイキオ電圧Ｖλ付近でのＯ2出力電圧ＶＯ2の変化が鈍くなり、充分な応答性が得られなくなる。
【００４９】
本形態では、このストイキオ電圧Ｖλ付近でのＯ2出力電圧ＶＯ2の変化を調べることで、Ｏ2センサ１１の応答特性の劣化診断を行う。
【００５０】
そして、Ｏ2出力電圧ＶＯ2がリーン側へ反転していないときは、反転するまで待機し、リーン側へ反転したとき、ステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５では、Ｏ2出力電圧ＶＯ2の変化から、このＯ2出力電圧ＶＯ2が減少後の増加状態にあるか否かを調べる。そして、Ｏ2出力電圧ＶＯ2が減少しているときは、その後、Ｏ2出力電圧ＶＯ2が増加するまで待機し、増加したとき、ステップＳ２６へ進む。
【００５１】
ステップＳ２６では、Ｏ2出力電圧ＶＯ2と第１の設定電圧であるリーン側設定電圧Ｓ1とを比較し、Ｏ2出力電圧ＶＯ2がリーン側設定電圧Ｓ1を横切るまで、すなわち、ＶＯ2＞Ｓ１となるまで待機する。
【００５２】
図６に示すように、リーン側設定電圧Ｓ1はストイキオ電圧Ｖλを基準として、リーン側へ設定量シフトさせた出力電圧に設定されており、又、後述するリッチ側設定電圧Ｓ2は、ストイキオ電圧Ｖλを基準として、リッチ側へ設定量シフトさせた出力電圧に設定されている。
【００５３】
そして、ＶＯ2＞Ｓ１のＯ2出力電圧ＶＯ2がリーン側設定電圧Ｓ1を横切ったとき（図６の時間ｔ６）、ステップＳ２７へ進み、応答時間タイマの計測値Ｔｉｍをインクリメントし、ステップＳ２８へ進む。
【００５４】
ステップＳ２８では、Ｏ2出力電圧ＶＯ2と第２の設定電圧であるリッチ側設定電圧Ｓ2とを比較し、Ｏ2出力電圧ＶＯ2がリッチ側設定電圧Ｓ2を横切ったか否か、すなわち、ＶＯ2＞Ｓ２となったか否かを調べる。そして、ＶＯ2≦Ｓ２のときは、ステップＳ２９へ分岐し、Ｏ2出力電圧ＶＯ2とリーン側設定電圧Ｓ1とを比較する。
【００５５】
そして、ＶＯ2≦Ｓ１のときは、ステップＳ３０へ分岐し、応答時間タイマの計測値Ｔｉｍをクリアして（Ｔｉｍ←０）、ステップＳ２６へ戻る。ＶＯ2＞Ｓ１後、ＶＯ2≦Ｓ１となった状態は、Ｏ2出力電圧ＶＯ2がリーン側設定電圧Ｓ1を一旦超えた後、リッチ側設定電圧Ｓ2に達する前に、リーン側設定電圧Ｓ1以下となった状態、すなわち、Ｏ2出力電圧ＶＯ2がリーン側設定電圧Ｓ1付近でハンチングを起こしている状態であり、このような場合は、計測値Ｔｉｍをクリアすることで、応答時間タイマの計測開始時期の誤判定を防止することができる。又、ＶＯ2＞Ｓ１のときは、ステップＳ２７へ戻り、応答時間タイマの計測値Ｔｉｍをインクリメントする。
【００５６】
又、ＶＯ2＞Ｓ２のＯ2出力電圧ＶＯ2がリッチ側設定電圧Ｓ2を横切ったとき（図６の時間ｔ７）、ステップＳ２８からステップＳ３１へ進み、応答時間タイマの計測値ＴｉｍとＯ2センサ応答時間ＴＯ2とを比較する。このＯ2センサ応答時間ＴＯ2の初期値は０であり（ステップＳ３４参照）、従って、最初のルーチン実行時は、ＴＯ2≦Ｔｉｍであるため、ステップＳ３２へ進み、応答時間タイマの計測値ＴｉｍでＯ2センサ応答時間ＴＯ2を設定し（ＴＯ2←Ｔｉｍ）、ルーチンを抜ける。又、２回目以降のルーチン実行時において、ＴＯ2≦Ｔｉｍのときは、そのままルーチンを抜ける。
【００５７】
一方、ステップＳ２１において、Ｃ＝Ｃ1と判定されて、ステップＳ３３へ分岐すると、Ｏ2センサ応答時間ＴＯ2にて、最小応答時間Ｔｍｉｎをセットし（Ｔｍｉｎ←ＴＯ2）、ステップＳ３４へ進み、Ｏ2センサ応答時間ＴＯ2をクリアして（ＴＯ2←０）、ルーチンを終了する。
【００５８】
次に、図３に示すＯ2センサ応答時間判定ルーチンのステップＳ１２へ説明を戻す。ステップＳ１２では、上述したＯ2センサ最小応答時間検出ルーチンで設定した最小応答時間Ｔｍｉｎと、ステップＳ１１で設定した正常応答判定時間Ｔ1とを比較する。
【００５９】
そして、Ｔｍｉｎ＜Ｔ1のときは、Ｏ2センサ１１は正常に応答していると判定し、ステップＳ１３へ分岐し、診断結果をＯＫ（正常）として、ルーチンを終了する。
【００６０】
一方、Ｔｍｉｎ≧Ｔ1のときは、ステップＳ１４へ進み、最小応答時間ＴｍｉｎとＮＧ判定時間Ｔ2とを比較する。ＮＧ判定時間Ｔ2は正常応答判定時間Ｔ1に設定時間分だけ加算した値である。この設定時間は、最小応答時間Ｔｍｉｎと正常応答判定時間Ｔ1とが近い値を示しているときの誤判定を防止するためのものであり、実験等から求めて設定されている。
【００６１】
そして、Ｔｍｉｎ＞Ｔ2のときは、Ｏ2センサ１１の応答性が劣化していると判定し、ステップＳ１５へ進み、診断結果をＮＧ（異常）として、ルーチンを終了する。
【００６２】
一方、Ｔｍｉｎ≦Ｔ2、すなわち、Ｔ1≦Ｔｍｉｎ≦Ｔ2のときは、正常とも異常とも判定せず、そのままルーチンを抜ける。
【００６３】
このように、本形態では、Ｏ2センサ１１の応答性の劣化診断を、通常の空燃比フィードバック制御のバックグラウンドで行うようにしたので、診断中においても空燃比制御性に影響を与えることが無く、排気エミッションの悪化を未然に回避することができる。
【００６４】
又、空燃比積算値ＴA/Fに基づいて正常応答判定時間Ｔ1を設定しているので、運転領域毎に適切な診断結果を得ることができる。
【００６５】
更に、Ｏ2センサ１１の応答性の劣化を診断するに際して、特別な計測部品を必要とせず、既存の装備で対応できるため、高い汎用性を得ることができ、使い勝手がよい。
【００６６】
ところで、図２に示すＯ2センサ応答時間判定ルーチンのステップＳ３、及び図４に示すＯ2センサ最小応答時間検出ルーチンのステップＳ２３では、空燃比センサ１０から出力される空燃比出力値ＡA/Fと空燃比基準値Ａ1とを比較して、空燃比出力値ＡA/Fの積算を開始するタイミング、及び応答時間タイマの計測を開始するタイミングを設定しているが、空燃比出力値ＡA/Fの積算の開始タイミング、及び応答時間タイマの計測開始タイミングは、燃料噴射制御における燃料カット後の燃料リカバ時に設定するようにしても良い。
【００６７】
すなわち、図２に示すＯ2センサ応答時間判定ルーチンのステップＳ３では、燃料リカバか否かを、インジェクタに対する燃料噴射量等に基づいて調べ、燃料リカバと判定されたとき、ステップＳ４へ進み、空燃比センサ１０から出力される空燃比出力値ＡA/Fの積算を開始する。
【００６８】
図７（ａ）に示すように、燃料リカバ時の空燃比は、未だオーバリーンの状態にあるため、同図（ｂ）に示すように、空燃比積算値ＴA/Fは急増する。そして、ステップＳ６で空燃比積算値ＴA/Fと空燃比積算基準値Ｔｓとを比較し、ＡA/F＜Ｔｓのときは、ステップＳ７へ進み、ディレー時間Dtimをセットし、ディレー時間Dtimが経過したとき、空燃比出力値ＡA/Fの積算を終了し、同図（ｃ）に示すように、カウンタのカウント値Ｃがカウントアップされる。図７（ｂ）に示すように、この場合の空燃比積算基準値Ｔｓはプラス側に設定されている。但し、Ｏ2センサ１１の出力特性等に基づいて、空燃比積算基準値Ｔｓをマイナス側に設定するようにしても良い。
【００６９】
尚、本発明は、上述した形態に限るものではなく、例えば、Ｏ2センサ１１の応答時間の計測は、空燃比がリーンからリッチ側へ移行する過程で計測する場合に限らず、リッチからリーン側へ移行する過程において計測する場合にも適用できる。
【００７０】
この場合、空燃比基準値Ａ1はリーン側に設定され、図２に示すＯ2センサ応答時間判定ルーチンのステップＳ３では、ＡA/F＜Ａ1のとき空燃比出力値ＡA/Fの積算を開始する。又、ステップＳ６では、ＴA/F＞ＴｓのときステップＳ７へ進み、ディレー時間Dtimをセットし、ディレー時間Dtimが経過したとき、空燃比出力値ＡA/Fの積算を終了する。この場合の空燃比積算基準値Ｔｓは、プラス側に設定される。又、図４に示すＯ2センサ最小応答時間検出ルーチンでは、Ｏ2センサ１１の出力電圧ＶＯ2がリッチ側設定電圧（第１の設定電圧）Ｓ2からリーン側設定電圧（第２の設定電圧）Ｓ1へ移行する間のＯ2センサ応答時間ＴＯ2を計測する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】空燃比制御システムの概略構成図
【図２】Ｏ2センサ応答性劣化判定ルーチンを示すフローチャート
【図３】Ｏ2センサ応答性劣化判定ルーチンを示すフローチャート（続き）
【図４】Ｏ2センサ最小応答時間検出ルーチンを示すフローチャート
【図５】（ａ）は空燃比センサから出力される空燃比出力値の波形図、（ｂ）は空燃比積算値の波形図、（ｃ）はカウンタのカウント値を示す波形図
【図６】Ｏ2センサの出力電圧を示す波形図
【図７】（ａ）は燃料リカバ後の空燃比センサから出力される空燃比出力値の波形図、（ｂ）は空燃比積算値の波形図、（ｃ）はカウンタのカウント値を示す波形図
【符号の説明】
【００７２】
１…エンジン、１ｂ…排気ポート、７…排気管、８…触媒、１０…空燃比センサ、１１…Ｏ2センサ、２０…電子制御装置、Dtim…ディレー時間、Ａ1…空燃比基準値、ＡA/F…空燃比出力値、Ｃ…カウント値、Ｃ１…設定値、Ｓ1…第１の設定電圧、Ｓ2…第２の設定電圧、Ｔ1…正常応答判定時間、Ｔ2…ＮＧ判定時間、ＴA/F…空燃比積算値、ＴＯ2…センサ応答時間、Ｔｉｍ…計測値、Ｔｍｉｎ…最小応答時間、Ｔｓ…空燃比積算基準値、ＶＯ2…出力電圧
代理人    弁理士    伊  藤    進
【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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