(57)【要約】【課題】排気の悪化や運転性の悪化を抑えて空燃比センサの正常又は異常を診断する【解決手段】内燃機関１の空燃比制御ループ中に設けられた空燃比センサ１２の出力信号を取り込み、出力信号から空燃比のフィードバック制御を行うことによって該出力信号に生じる変動周波数成分又は内燃機関１の回転数に由来して生じる変動周波数成分の少なくともいずれか一方を含む信号成分をフィルタ２５で抽出し、抽出された信号成分の振幅値に関する物理量を特徴抽出手段２６で算出し、算出された特徴量とあらかじめ設定した閾値とを判別手段２７で大小比較することにより空燃比センサの正常又は異常を診断する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の空燃比制御ループ中に設けられた空燃比センサの出力信号を取り込み、該出力信号から空燃比のフィードバック制御を行うことによって該出力信号に生じる変動周波数成分又は前記内燃機関の回転数に由来して生じる変動周波数成分の少なくともいずれか一方を含む信号成分を抽出するフィルタと、該フィルタで抽出された前記信号成分の振幅値に基づいて前記空燃比センサの正常又は異常を判別する判別手段とを備えてなる空燃比センサ診断装置。
【請求項２】
前記フィードバック制御又は内燃機関の回転数に由来する変動周波数成分を含む信号成分の振幅値に関する物理量を特徴量として求める特徴抽出手段を備え、前記判別手段は、前記特徴抽出手段で求められた特徴量に基づいて前記空燃比センサの正常又は異常を判別することを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサ診断装置。
【請求項３】
前記特徴量は、前記フィルタから出力される前記フィードバック制御又は内燃機関の回転数に由来する変動周波数成分を含む信号成分を周期的にサンプリングして得られた複数のサンプルデータの振幅値の大きい方から設定した数を抽出して平均した値、前記複数のサンプルデータの振幅値の小さい方から設定した数を抽出して平均した値、前記複数のサンプルデータの振幅値の２乗平均値、前記複数のサンプルデータの振幅値の４乗平均値、前記複数のサンプルデータの振幅値の極値の平均値、前記複数のサンプルデータの振幅値の極値の２乗平均値、前記複数のサンプルデータの振幅値の極値の４乗平均値、前記複数のサンプルデータの振幅値の絶対値平均値のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項２に記載の空燃比センサ診断装置。
【請求項４】
前記フィルタは、前記フィードバック制御又は内燃機関の回転数に由来する変動周波数成分を含む信号成分を異なる複数の周波数帯域に分けて抽出し、前記判別手段は、抽出された複数の周波数帯域の周波数成分の振幅値に基づいて前記空燃比センサの正常又は異常を判別することを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサ診断装置。
【請求項５】
前記フィルタは、前記空燃比センサの出力信号の振幅値の変化率を抽出する差分フィルタを備え、前記フィードバック制御又は内燃機関の回転数に由来する変動周波数成分を含む信号成分は、前記差分フィルタから出力された信号に含まれる周波数成分であることを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサの診断装置。
【請求項６】
内燃機関の空燃比を目標値に制御する空燃比保持手段と、前記内燃機関の空燃比を設定周波数で振動させる空燃比振動手段と、前記空燃比保持手段又は前記空燃比振動手段の出力に基づいて前記内燃機関に噴射する燃料量を制御する燃料量制御手段と、前記内燃機関から排出される排ガスの流路中に設けられ、前記空燃比を検出して前記空燃比保持手段にフィードバックする空燃比センサと、該空燃比センサの出力信号を取り込み、該出力信号から空燃比のフィードバック制御を行うことによって該出力信号に生じる変動周波数成分又は前記内燃機関の回転数に由来して生じる変動周波数成分の少なくともいずれか一方を含む信号成分をフィルタで抽出し、抽出された前記信号成分の振幅値に基づいて前記空燃比センサの正常又は異常を判別する空燃比センサ診断装置と、前記内燃機関に流入する空気量と前記内燃機関の回転数とに基づいて前記空燃比振動手段と前記空燃比保持手段の一方を選択し、かつ前記フィルタで抽出する周波数成分を前記信号成分と前記設定周波数の一方に選択する選択手段とを備えてなる空燃比制御装置。
【請求項７】
内燃機関の空燃比を目標値に制御する空燃比保持手段と、前記内燃機関の空燃比を設定周波数で振動させる空燃比振動手段と、前記空燃比保持手段又は前記空燃比振動手段の出力に基づいて前記内燃機関に噴射する燃料量を制御する燃料量制御手段と、前記内燃機関から排出される排ガスの流路中に設けられ、前記空燃比を検出して前記空燃比保持手段又は前記空燃比振動手段にフィードバックする空燃比センサと、該空燃比センサの出力信号を取り込み、該出力信号から空燃比のフィードバック制御を行うことによって該出力信号に生じる変動周波数成分又は前記内燃機関の回転数に由来して生じる変動周波数成分の少なくともいずれか一方を含む信号成分をフィルタで抽出し、抽出された前記信号成分の振幅値に基づいて前記空燃比センサの正常又は異常を判別手段で判別する空燃比センサ診断装置と、前記判別手段が前記空燃比センサを異常と診断した場合に前記空燃比保持手段を前記空燃比振動手段に切り替え、かつ前記フィルタの抽出する周波数成分を前記信号成分から前記設定周波数に切り替える切り替え手段とを備えてなる空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車輌で使用される内燃機関の空燃比制御装置に係り、特に空燃比センサの正常又は異常を診断する診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気ガス中に含まれる炭化水素と一酸化炭素と窒素化合物（以下、有害物質という。）を浄化するために排気管に触媒を取り付けることが従来からおこなわれている。触媒は、内燃機関の空燃比を理論空燃比近傍で作動させた場合にのみ、有害物質を高い効率で浄化できる。このため、内燃機関の排気ガスの流路に設けられた空燃比センサの出力をフィードバック制御することにより内燃機関の空燃比を理論空燃比近傍に制御している。ここで、このような空燃比制御において、空燃比センサに何らかの障害が生じて出力特性が変化すると、空燃比制御の精度が悪化し、排気も悪化する。このような背景から空燃比センサの正常又は異常を診断するための方法が従来から提案されている。
【０００３】
特許文献１には、燃料噴射量を周期的に増減させた時の空燃比を空燃比センサで検出し、ある時間間隔における空燃比センサ出力の軌跡長をあらかじめ定めた閾値と比較して空燃比センサの正常又は異常を診断することが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されているような空燃比センサの診断は、空燃比を強制的に振動させるため、理論空燃比から外れた空燃比で内燃機関を作動させることとなり排気の悪化を招く恐れがある。また、空燃比を強制的に振動させるため、運転性にも悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００６】
本発明は、排気の悪化や運転性の悪化を抑えて空燃比センサの正常又は異常を診断することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するため、本発明の空燃比センサ診断装置は、内燃機関の空燃比制御ループ中に設けられた空燃比センサの出力信号を取り込み、出力信号から空燃比のフィードバック制御を行うことによって出力信号に生じる変動周波数成分又は内燃機関の回転数に由来して生じる変動周波数成分の少なくともいずれか一方を含む信号成分を抽出するフィルタと、フィルタで抽出された信号成分の振幅値に基づいて空燃比センサの正常又は異常を判別する判別手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、空燃比センサの出力信号には、内燃機関の回転数に由来して変動する変動周波数成分と、空燃比のフィードバック制御を行うことによって生じる変動周波数成分、つまり空燃比制御ループの応答特性に由来する変動周波数成分とが含まれているが、空燃比センサが正常な場合と異常な場合では、空燃比センサの応答性が異なるため、変動周波数成分の振幅値に相違がある。そこで、その変動周波数成分をフィルタで抽出し、抽出した変動周波数成分の振幅値をあらかじめ設定した閾値と比較する。この比較結果の大小によって空燃比センサの正常又は異常を判別することができる。つまり、空燃比を強制的に振動させないので、排気の悪化や運転性の悪化を抑えて空燃比センサの正常又は異常を診断することができる。
【０００９】
また、フィルタで抽出した変動周波数成分を含む信号成分の振幅値に関する物理量を特徴量として求める特徴抽出手段を備え、判別手段は、特徴抽出手段で求められた特徴量に基づいて空燃比センサの正常又は異常を判別することが好ましい。ここで、特徴量は、フィルタから出力される周波成分を周期的にサンプリングして得られた複数のサンプルデータの振幅値の大きい方から設定した数を抽出して平均した値、複数のサンプルデータの振幅値の小さい方から設定した数を抽出して平均した値、複数のサンプルデータの振幅値の２乗平均値、複数のサンプルデータの振幅値の４乗平均値、複数のサンプルデータの振幅値の極値の平均値、複数のサンプルデータの振幅値の極値の２乗平均値、複数のサンプルデータの振幅値の極値の４乗平均値、複数のサンプルデータの振幅値の絶対値平均値のうちの少なくとも１つとするのが好ましい。これによれば、フィルタで抽出した変動周波数成分を含む信号成分の複数のサンプルデータの振幅値を統計的特徴量として抽出し、これに基づき診断するので、外乱等の影響による誤診断を除去した高い診断精度を得ることができる。
【００１０】
さらに、フィルタは、変動周波数成分を含む信号成分を異なる複数の周波数帯域に分けて抽出し、判別手段は、抽出された複数の周波数帯域の周波数成分の振幅値に基づいて空燃比センサの正常又は異常を判別することが好ましい。
【００１１】
これによれば、複数の周波数帯域の周波数成分の振幅値に基づき複数の判別をおこなうことができるので、単一の判別では診断精度を高くできにくい条件でも診断精度を向上することができる。
【００１２】
また、フィルタは、空燃比センサの出力信号の振幅値の変化率を抽出する差分フィルタを備え、差分フィルタから出力された信号に含まれる周波数成分を抽出することが好ましい。これによれば、空燃比センサが正常な場合と異常な場合に生じる空燃比センサの応答性の違いを強調することができるので、診断精度を向上することができる。
【００１３】
また、本発明の空燃比制御装置の第１の態様は、内燃機関の空燃比を目標値に制御する空燃比保持手段と、内燃機関の空燃比を設定周波数で振動させる空燃比振動手段と、空燃比保持手段又は空燃比振動手段の出力に基づいて内燃機関に噴射する燃料量を制御する燃料量制御手段と、内燃機関から排出される排ガスの流路中に設けられ、空燃比を検出して空燃比保持手段にフィードバックする空燃比センサと、空燃比センサの出力信号を取り込み、出力信号から空燃比のフィードバック制御を行うことによって該出力信号に生じる変動周波数成分又は内燃機関の回転数に由来して生じる変動周波数成分の少なくともいずれか一方を含む信号成分を抽出するフィルタ及びフィルタで抽出された変動周波数成分の振幅値に基づいて空燃比センサの正常又は異常を判別する判別手段を備えてなる空燃比センサ診断装置と、内燃機関に流入する空気量と内燃機関の回転数とに基づいて空燃比振動手段と空燃比保持手段の一方を選択し、かつフィルタで抽出する周波数成分を変動周波数成分と設定周波数の一方に選択する選択手段とを備えてなることを特徴とする。
【００１４】
すなわち、運転条件によっては、本発明に係る空燃比センサ診断装置の診断精度が低くなる場合があるが、その場合にのみ空燃比を振動させる診断方法を選択することによって、排気の悪化や運転性の悪化を抑えて空燃比センサの正常又は異常を診断することができ、かつ診断精度を向上することができる。
【００１５】
また、本発明の空燃比制御装置の第２の態様は、判別手段が空燃比センサを異常と診断した場合に空燃比保持手段を空燃比振動手段に切り替え、かつフィルタの抽出する周波数成分を変動周波数成分から設定周波数に切り替える切り替え手段とを備えてなることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、本発明に係る空燃比センサ診断装置が、空燃比センサを異常と診断した場合にのみ空燃比を振動させる診断方法で再度診断をおこなうことにより、排気の悪化や運転性の悪化を抑えて空燃比センサの正常又は異常を診断することができ、かつ診断精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、排気の悪化や運転性の悪化を抑えて空燃比センサの正常又は異常を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】
【００１８】
以下、本発明を適用してなる空燃比センサ診断装置及び空燃比制御装置の実施例を、図１〜図１６を用いて説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１を、図１〜図１０を用いて説明する。図１は本実施例の空燃比センサ診断装置とその周辺の構成を示した図である。内燃機関1の上流側の吸気管２に流入空気量を検出するエアフローメータ３が配置されており、内燃機関１とエアフローメータ３との間には、流入空気量を制御するスロットルバルブ６が配置されている。また、内燃機関１とスロットルバルブ６との間には、内燃機関１の吸気に燃料を噴射して混合気を生成する燃料噴射装置７が配置されている。
【００２０】
内燃機関１の下流側の排気管８に排気ガス中の有害物質を浄化する触媒９が配置されており、内燃機関１と触媒９との間には、排気ガス中の酸素濃度により内燃機関１の空燃比を検出する空燃比センサ１２が配置されている。エンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵ１３という）は、エアフローメータ３、クランク角センサ１４、空燃比センサ１２、燃料噴射装置７とそれぞれ接続されて空燃比制御ループを形成しており、空燃比のフィードバック制御をおこなう。
【００２１】
図２は、本実施例の空燃比センサ診断装置１５を適用した空燃比制御装置１６の機能ブロックを示す図である。空燃比保持手段２１は、エアフローメータ３で検出される流入空気量と、クランク角センサ１４で検出される内燃機関１の回転数と、空燃比センサ１２からフィードバックされる空燃比に基づき、内燃機関１の空燃比を所定の値に一定に制御するための燃料噴射量を算出する。燃料噴射手段２４は、空燃比保持手段２１で算出された燃料噴射量に基づき内燃機関１に燃料を噴射する。空燃比センサ１２は、内燃機関１の排気ガス中の酸素濃度に基づき空燃比を検出し、空燃比保持手段２１にフィードバックする。
【００２２】
図３に、空燃比保持手段２１のブロック図を示す。空燃比保持手段２１は、大別すると、基本燃料噴射量ＴＰを算出する機能と、目標空燃比にフィードバック制御するための制御信号Ｌｐを算出する機能からなる。基本燃料噴射量ＴＰはＴＰ＝Ｋ×Ｑａ／ＮＥで求められる。ここで、Ｋは定数であり、内燃機関１の構成、流入空気量Ｑａ、内燃機関１の回転数ＮＥ、理論空燃比などから算定される。目標空燃比は、流入空気量Ｑａと内燃機関１の回転数ＮＥに対応させてあらかじめ設定されている目標空燃比のマップに基づいて求められる。また、制御信号Ｌｐは、目標空燃比と空燃比センサ１２の出力Ｌａｆの偏差に基づいて制御器２８で求められ、燃料噴射量は、ＴＰとＬｐの積で求められる。
【００２３】
本実施例の空燃比センサ診断装置１５は、フィルタ２５、特徴抽出手段２６、判別手段２７を含んで構成される。
【００２４】
フィルタ２５は、本実施例では、前段に空燃比センサ１２の出力信号の振幅値の変化率を抽出する差分フィルタ、後段には空燃比制御ループの応答特性に由来する周波数成分（以下、特定周波数成分という。）を抽出するフィルタを備えており、両者は直列に接続されている。後段の特定周波数成分を抽出するフィルタは、差分フィルタの出力信号を周期的にサンプリングしてデータを取り込み、図４に示すように、ある時刻からｎ個前までの空燃比センサ１２の出力を保存し、それぞれの値とフィルタ定数を積和演算して特定周波数成分の抽出を実現している。以下、特定周波数成分を抽出するフィルタの出力をフィルタ出力Ｆａｆという。尚、差分フィルタは正常時と異常時での差をより明確にするために設けられるものである。
【００２５】
特徴抽出手段２６は、フィルタ出力Ｆａｆの振幅値に関する物理量を特徴量として算出する。図５は、フィルタ出力Ｆａｆを設定時間（Ｔ）秒間サンプリングしたデータの振幅値の上位Ｎ点を抽出して、その平均値を特徴量として算出する概念図である。図６は、算出した特徴量のヒストグラムの例を示す図である。図６に示すように正常センサ出力の特徴量と異常センサ出力の特徴量は、特徴量軸上の離れた場所に分布する。なお、設定時間Ｔは、通常の運転状態で内燃機関１の運転条件が大きく変動しない時間であって、例えば１秒などとしてもよい。また、外乱によりセンサ出力が突発的に大きくなることがあるが、この外乱を除くために、上位Ｎ点の内、最大値付近の点を除いて特徴量を求めてもよい。さらに、このような特徴量抽出方法の他に、フィルタ出力ＦａｆをＴ秒間サンプリングしたデータの振幅値の２乗平均値、４乗平均値、極値の平均値、極値の２乗平均値、極値の４乗平均値、絶対値平均値などの少なくとも１つを特徴量として算出してもよい。
【００２６】
判別手段２７は、特徴抽出手段２６で算出した特徴量をあらかじめ定めた閾値と大小比較することで空燃比センサ１２の正常又は異常を判別する。比較に用いる特徴量は、設定時間Ｔから算出される１点だけを用いてもよいし、複数の設定時間Ｔから算出される複数点を平均した値を用いてもよい。
【００２７】
次に、本実施例の動作について図７〜図１０を用いて説明する。図７は、空燃比保持手段２１で空燃比を制御したときの、正常な空燃比センサ１２の出力と異常な空燃比センサ１２の出力の例を示す図である。図７に示すように、空燃比センサ１２の出力信号には、内燃機関の運転条件の変動によって大きな振幅で振動する変動周波数成分２９と、空燃比のフィードバック制御を行うことによって生じ変動周波数成分２９よりも高い周波数を有する変動周波数成分３０、つまり特定周波数成分とが含まれている。しかし、空燃比センサ１２が異常な場合は、応答性が悪くなるため、図７の破線のように特定周波数成分の振動に追従しきれなくなり振幅が微小になる。ここで、空燃比センサ１２の出力を全体でみると、正常な空燃比センサ１２の出力と異常な空燃比センサ１２の出力の最大振幅値に大きな相違はない。図８は、正常な空燃比センサ１２と異常な空燃比センサ１２の出力信号の振幅値の変化率をそれぞれ差分フィルタで抽出した差分信号を示す図である。差分フィルタを通過させることで、両者の出力の振幅値に大きな相違が生じる。
【００２８】
この差分信号は、図９に示すように、特定周波数成分において、周波数強度つまり振幅値に相違がある。具体的には、正常な空燃比センサ１２の差分信号の周波数強度が大きくなり、異常な空燃比センサ１２の差分信号の周波数強度が小さくなる。そして、上述した特定周波数成分を通過させるフィルタにより、差分信号から特定周波数成分を抽出すると、正常な空燃比センサ１２と異常な空燃比センサ１２のフィルタ出力は図１０に示すようになる。特徴抽出手段２６は、抽出された特定周波数成分を設定時間(Ｔ)秒間サンプリングしてデータを取り込み、特定周波数成分の振幅値に関する物理量を特徴量として算出する。そして、算出された特徴量を、判別手段２７によってあらかじめ設定された閾値と大小比較することにより空燃比センサ１２の正常又は異常を判別する。
【００２９】
以上で説明したように、実施例１によれば、空燃比を強制的に振動させることなく空燃比を理論空燃比近傍で一定に制御した状態で空燃比センサの診断が行えるため、診断による排気や運転性への悪影響を抑えることができる。
【００３０】
また、差分フィルタと特定周波数帯抽出フィルタを直列に接続することにより空燃比センサの応答性の違いを強調して診断精度を高めることができる。
【００３１】
さらに、センサ出力から特徴量を抽出して診断を行うため、通常であれば診断精度が低いような条件でも診断精度を高めることができる。
【００３２】
さらに、判別手段２７で比較に用いる特徴量は正常時と異常時とで大きく異なるので、少ない数の特徴量で診断ができる。本実施例によれば特徴量を１点だけ算出することで診断を行うことも可能である。特徴量を１点だけとする場合には、この１点を算出するためのデータ数を集める時間だけで診断ができるので、診断を短い時間でおこなうことができる。
【実施例２】
【００３３】
本発明の実施例２について説明する。図１１は、実施例１の空燃比センサ診断装置１５を適用した空燃比制御装置１６の構成を示す図である。本実施例は、実施例１で説明した空燃比制御装置１６の構成に、空燃比振動手段３１と空燃比制御方法選択手段３２を追加したものであるので、実施例１と重複する部分の説明は省略する。
【００３４】
図１２は、空燃比振動手段３１のブロック図である。空燃比振動手段３１は、上述した算出式ＴＰ＝Ｋ×Ｑａ／ＮＥより基本燃料噴射量ＴＰを求め、そして、空燃比を設定周期と設定振幅で振動させるべく、周期ｔで振幅がΔλの制御信号Ｌａを発生させる。燃料噴射量は、ＴＰとＬａの積で求められる。
【００３５】
図１３は、空燃比制御方法選択手段３２のブロック図である。空燃比制御方法選択手段３２は、運転条件によって空燃比保持手段２１と空燃比振動手段３１のどちらか一方を選択する。具体的には、図１３に示すように、流入空気量Ｑａと内燃機関１の回転数ＮＥに対応させてあらかじめ設定されている診断方法選択マップに基づいて、空燃比保持手段２１と空燃比振動手段３１のどちらか一方を選択する。これは、空燃比保持手段２１によって空燃比を制御した状態で空燃比センサ１２の診断をすると、流入空気量Ｑａが大きすぎたり小さすぎたりした場合は、流入空気量Ｑａが中程度の運転条件と比較して、診断精度を高くし難い傾向があるためである。すなわち、流入空気量Ｑａが小さい時は、空燃比センサ１２の性質に起因して空燃比の振動が小さいために、空燃比センサ１２の出力の振動が小さくなり、正常と異常の区別ができない。
【００３６】
診断方法選択マップに基づいて空燃比保持手段２１と空燃比振動手段３１の一方が選択されると、この選択にともない診断方法Ｆｌａｇの値に０又は１が設定される。燃料噴射量は、空燃比保持手段２１で算出された燃料噴射量と診断方法Ｆｌａｇの反転値を積算し、また、空燃比振動手段３１で算出された燃料噴射量と診断方法Ｆｌａｇの値を積算し、それぞれの和をとって決定される。したがって、例えば、空燃比保持手段２１が選択されたとすると、診断方法Ｆｌａｇに０が設定され、燃料噴射量は、空燃比保持手段２１で算出された燃料噴射量となる。
【００３７】
また、空燃比保持手段２１と空燃比振動手段３１の選択にともなって、フィルタ２５で抽出する周波数成分も、特定周波数成分と空燃比振動手段３１で設定した周波数のどちらか一方が選択される。具体的には、空燃比保持手段２１が選択されたときは、特定周波数成分が選択され、空燃比振動手段３１が選択されたときは、空燃比振動手段３１で設定した周波数（周期をｔとしているので周波数は１／ｔ）が選択される。診断方法選択マップにおける空燃比保持手段２１と空燃比振動手段３１の選択の境界は、実験的に求める。
【００３８】
以上で説明したように、実施例２によれば、空燃比を一定に制御した状態では高い診断精度を確保できない運転条件の場合のみ、空燃比を振動させて異常診断を行うので、排気の悪化や運転性の悪化を抑えて空燃比センサの正常又は異常を診断することができる。そして、運転条件によらない安定した診断をすることができる。
【実施例３】
【００３９】
本発明の実施例３について説明する。本実施例は、実施例１の空燃比センサ診断装置１５の特定周波数成分を抽出するフィルタに代えて、  図１４に示すように、特定周波数成分を異なる２つの周波数帯域に分けて、それぞれの周波数成分（以下、周波数成分１、周波数成分２という）を抽出するフィルタを並列に配置したものである。そして、抽出された周波数成分１と周波数成分２の振幅値に基づいて特徴量１と特徴量２を特徴抽出手段２６で算出し、横軸を周波数成分１から抽出した特徴量、縦軸を度数として特徴量１を分布させる。また、縦軸を周波数成分２から抽出した特徴量、横軸を度数として特徴量２を分布させる。すると、図１５に示すように空燃比センサ１２が正常な場合と異常な場合では、特徴量１と特徴量２の分布が重なり合う領域が別れる。
【００４０】
このように、２つの周波数成分から抽出した特徴量を用いることで、１つだけでは診断精度を高くしにくい条件でも診断精度を高くすることができる。なお、特定周波数成分を異なる周波数帯に分けて抽出するフィルタの数は２つに限定されるものではない。
【実施例４】
【００４１】
本発明の実施例４について説明する。図１６は、実施例１の空燃比センサ診断装置１５を適用した空燃比制御装置１６の構成を示す図である。実施例４は、実施例１の空燃比センサ診断装置１５で空燃比センサの診断を行い、異常と診断された場合にのみ、空燃比制御方法切り替え手段３３が、空燃比保持手段２１を上述した空燃比振動手段３１に切り替える。そして、フィルタ２５で抽出する周波数成分を、特定周波数成分から空燃比振動手段３１で設定した周波数（周期をｔとしているので周波数は１／ｔ）に切り替え、再度診断を行うものである。
【００４２】
これによれば、空燃比を振動させない方法で診断を行い、異常と診断された場合にのみ、空燃比を振動させる方法で再度異常診断を行い結果を確認するので、排気の悪化や運転性の悪化を抑えて空燃比センサの正常又は異常を診断することができ、かつ診断精度を向上することができる。
【００４３】
ここで、本発明の全ての実施例の空燃比センサ診断装置は、差分フィルタで空燃比センサ１２の出力信号の振幅値の変化率を差分信号として出力し、出力された差分信号から特定周波数成分を抽出している。さらに、抽出された特定周波数成分の振幅に関する物理量である特徴量を求め、特徴量をあらかじめ設定された閾値と大小比較することで空燃比センサ１２の正常又は異常を診断している。しかし、この実施例に限らず、例えば、空燃比センサ１２の出力信号から特定周波数成分を抽出し、抽出された周波数成分の振幅値をあらかじめ設定された閾値と大小比較することでも空燃比センサの診断は可能であり、本発明の効果は失われない。
【００４４】
また、本発明の全ての実施例は、空燃比制御ループの応答特性に由来する周波数成分（特定周波数成分）をフィルタ２５で抽出し、抽出された信号成分を特徴抽出手段２６、判別手段２７で処理較することにより空燃比センサの正常又は異常を診断している。しかし、これに限らず、内燃機関の回転数に由来して生じる変動周波数成分をフィルタ２５で抽出し、抽出された信号成分を特徴抽出手段２６、判別手段２７で処理することによっても空燃比センサの正常又は異常を診断することは可能である。また、特定周波数成分と内燃機関の回転数に由来して生じる変動周波数成分とを併用して同様の処理をおこなうことによっても、空燃比センサの正常又は異常を診断することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による空燃比センサ診断装置とその周辺の構成を示す図である。
【図２】本発明による実施例１の空燃比センサ診断装置を適用した空燃比制御装置のブロック図である。
【図３】本発明による実施例１の空燃比センサ診断装置における空燃比保持手段のブロック図である。
【図４】本発明による実施例１の空燃比センサ診断装置における特定周波数成分を抽出するフィルタのブロック図である。
【図５】本発明による実施例１の空燃比センサ診断装置における特徴抽出手段の概念図である。
【図６】本発明による実施例１の空燃比センサ診断装置における特徴抽出手段で抽出された特徴量のヒストグラムを示す図である。
【図７】空燃比センサの正常な場合と異常な場合の出力信号を示す特性図である。
【図８】空燃比センサの正常な場合と異常な場合の出力信号をそれぞれ差分した信号を示す特性図である。
【図９】空燃比センサの正常な場合と異常な場合の出力信号をそれぞれ差分した信号の周波数強度の分布を示す特性図である。
【図１０】空燃比センサの正常な場合と異常な場合の出力信号をそれぞれ差分した信号の特定周波数成分を示す特性図である。
【図１１】本発明による実施例１の空燃比センサ診断装置を適用した実施例２の空燃比制御装置の構成図である。
【図１２】本発明による実施例２の空燃比制御装置における空燃比振動手段のブロック図である。
【図１３】本発明による実施例２の空燃比制御装置における空燃比制御方法選択手段のブロック図である。
【図１４】本発明による実施例３の空燃比センサ診断装置におけるフィルタを示す図である。
【図１５】本発明による実施例３の空燃比センサ診断装置における特徴抽出手段で抽出された特徴量の分布を示す特性図である。
【図１６】本発明による実施例１の空燃比センサ診断装置を適用した実施例４の空燃比制御装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  内燃機関
１２  空燃比センサ
１３  ＥＣＵ
１５  空燃比センサ診断装置
１６  空燃比制御装置
２１  空燃比保持手段
２５  フィルタ
２６  特徴抽出手段
２７  判別手段  
３１  空燃比振動手段
３２  空燃比制御方法選択手段
３３  空燃比制御方法切り替え手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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