(57)【要約】【課題】空燃比センサの異常診断の精度の低下を抑制することができる空燃比センサ異常診断装置を提供する。【解決手段】内燃機関１０の制御装置５０は、目標空燃比を変化させることで噴射弁１９に対する要求噴射量を変更し、同要求噴射量の変更に伴って変化する空燃比センサ１０２の検出値の変化態様に応じた値である変化態様値を取得する変化取得部５２と、取得された変化態様値を用いて異常診断を行う診断部５３とを備える。診断部５３は、規定期間での吸入空気量の変化量が許容変化量以上であるときに変化取得部５２が取得した変化態様値を、異常診断に用いない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に燃料を噴射する噴射弁と、排気通路を流れる排気の酸素濃度に応じた検出値を出力する空燃比センサと、吸気バルブが閉弁するまでに気筒内に導入される吸入空気の量である筒内空気量の推定値を算出し、同筒内空気量の推定値及び目標空燃比に応じた要求噴射量を基に前記噴射弁の開閉動作を制御する制御部と、を備える車載内燃機関に適用され、
車両が定常走行を行っていると判定しているときに、目標空燃比を変化させることで前記要求噴射量を変更し、同要求噴射量の変更に伴って変化する前記空燃比センサの検出値の変化態様に応じた値である変化態様値を取得する変化取得部と、取得された前記変化態様値を用いて前記空燃比センサの異常診断を行う診断部と、を備えた空燃比センサ異常診断装置において、
前記診断部は、目標空燃比を変化させることによって前記要求噴射量を変更している期間である規定期間での吸入空気量の変化量が許容変化量以上であるときに前記変化取得部によって取得された前記変化態様値を、前記異常診断に用いない
ことを特徴とする空燃比センサ異常診断装置。
【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を流れる排気の酸素濃度に応じた検出値を出力する空燃比センサの異常診断を行う空燃比センサ異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両が加速及び減速を行っていないとき、すなわち車両が定常走行を行っているときに、空燃比センサの異常診断を行う空燃比センサ異常診断装置の一例が記載されている。この異常診断装置では、車両が定常走行を行っていると判定しているときに、目標空燃比を変化（増大又は減少）させることによって吸気通路に燃料を噴射する噴射弁の燃料噴射量を変更し、これに伴って変化する空燃比センサの検出値の変化態様に応じた値である変化態様値が取得される。変化態様値としては、例えば、目標空燃比を変化させてから、変化後の目標空燃比に応じた値に検出値が収束するまでに要する時間を挙げることができる。そして、この変化態様値を用いて異常診断が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１６９４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
噴射弁に対する要求噴射量は、吸気バルブが閉弁されるまでに気筒内に導入される吸入空気の量（以下、「筒内空気量」ともいう。）及び目標空燃比に応じた値に設定される。そのため、筒内空気量の推定精度が低いときには、設定された要求噴射量が目標空燃比に見合った噴射量から乖離したものになり、実際の空燃比が目標空燃比から乖離してしまうことがある。このような空燃比のずれは異常診断の判定精度の低下の要因となる。
【０００５】
なお、車両が定常走行を行っていると判定されているときでも、運転者によるアクセル開度が変動していることがある。例えば、車両が悪路を走行している場合には、走行時に発生する車両振動がアクセルペダルを操作する運転者に伝わり、アクセル開度が微少変動することがある。このようにアクセル開度が微少変動している場合、アクセル開度の変動に連動して吸気通路に設けられているスロットルバルブの開度が変動するため、吸気通路を流れる吸入空気の流量である吸入空気量も変動することとなる。そして、このように吸入空気量が変動しているときには、筒内空気量を精度良く推定することが難しく、筒内空気量の推定値と実際の筒内空気量との間にずれが生じやすい。そのため、アクセル開度が変動している状況下で算出した筒内空気量の推定値に応じた要求噴射量を基に噴射弁を開閉動作させた場合、実際の空燃比と目標空燃比との間にずれが生じてしまうことがある。そして、このようなずれが生じているときに取得した上記変化態様値を用いて異常診断を行うと、空燃比センサが正常であったとしても、空燃比センサに異常が生じていると診断されてしまうおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、空燃比センサの異常診断の精度の低下を抑制することができる空燃比センサ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】
【０００７】
上記課題を解決するための空燃比センサ異常診断装置は、吸気通路に燃料を噴射する噴射弁と、排気通路を流れる排気の酸素濃度に応じた検出値を出力する空燃比センサと、吸気バルブが閉弁するまでに気筒内に導入される吸入空気の量である筒内空気量の推定値を算出し、同筒内空気量の推定値及び目標空燃比に応じた要求噴射量を基に噴射弁の開閉動作を制御する制御部と、を備える車載内燃機関に適用される。そして、空燃比センサ異常診断装置は、車両が定常走行を行っていると判定しているときに、目標空燃比を変化させることで要求噴射量を変更し、同要求噴射量の変更に伴って変化する空燃比センサの検出値の変化態様に応じた値である変化態様値を取得する変化取得部と、取得された変化態様値を用いて空燃比センサの異常診断を行う診断部と、を備えた装置である。この空燃比センサ異常診断装置では、診断部は、目標空燃比を変化させることによって要求噴射量を変更している期間である規定期間での吸入空気量の変化量が許容変化量以上であるときに変化取得部によって取得された変化態様値を、異常診断に用いない。
【０００８】
上記構成によれば、車両が定常走行を行っていると判定されている状況下では、目標空燃比を変化させて要求噴射量を変更することで変化態様値が取得される。このとき、例えばアクセル開度が微少振動するなどし、変化態様値を取得する規定期間での吸入空気量の変化量が許容変化量以上になった場合、当該規定期間で取得した変化態様値には筒内空気量の推定値と実際の筒内空気量との間のずれに起因する成分が含まれている。その結果、このような変化態様値を用いて異常診断を行ってもその精度が高いとは言い難い。そのため、上記構成では、このように規定期間での吸入空気量の変化量が許容変化量以上であるときに取得した変化態様値を、異常診断に用いないようにしている。これにより、筒内空気量の推定値と実際の筒内空気量との間のずれに起因する成分があまり含まれていない変化態様値のみを用い、異常診断を行うことができる。したがって、異常診断の精度の低下を抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】空燃比センサ異常診断装置として機能する制御装置を備える内燃機関の概略と、制御装置の機能構成とを示す構成図。
【図２】同制御装置において、アクセル開度の推移とスロットル開度の推移とを示すタイミングチャート。
【図３】同制御装置において、吸気バルブの開閉の推移と噴射弁の開閉の推移とを示すタイミングチャート。
【図４】同制御装置において、異常診断を行う際の処理手順を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、空燃比センサ異常診断装置の一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１には、空燃比センサ異常診断装置として機能する制御装置５０を備える内燃機関１０が図示されている。なお、内燃機関１０は車両に駆動力源として搭載される車載内燃機関である。内燃機関１０は複数（図１では１つのみ図示）の気筒１１を備えており、各気筒１１内におけるピストン１２の上方域は燃料及び空気を含む混合気が燃焼する燃焼室１３となっている。各燃焼室１３には吸気通路１４を通じて吸入空気が導入される一方で、各燃焼室１３で生成された排気は排気通路１５に排出されるようになっている。なお、吸気通路１４を構成する吸気ポートの燃焼室１３に対する開閉は吸気バルブ１６によって行われ、排気通路１５を構成する排気ポートの燃焼室１３に対する開閉は排気バルブ１７によって行われる。
【００１１】
また、内燃機関１０には、吸気通路１４を介して燃焼室１３に導入される吸入空気の流量である吸入空気量ＧＡを調整するスロットルバルブ１８と、吸気通路１４におけるスロットルバルブ１８よりも下流に燃料を噴射する噴射弁１９と、燃焼室１３の混合気への点火を行う点火プラグ２０とが設けられている。
【００１２】
また、内燃機関１０には、アクセルペダル３１の開度であるアクセル開度ＡＣを検出するアクセル開度センサ１０１と、排気通路１５を流れる排気の酸素濃度に応じた検出値として酸素濃度ＯＤを検出する空燃比センサ１０２と、車速ＶＳを検出する車速センサ１０３とが設けられている。これら各センサ１０１〜１０３は制御装置５０に電気的に接続されている。そして、制御装置５０は、各センサ１０１〜１０３を含む複数種類の検出系によって検出された情報を基に各種の制御を実施するようになっている。
【００１３】
次に、図１を参照し、制御装置５０の機能構成について説明する。
図１に示すように、制御装置５０は、制御部５１、変化取得部５２及び診断部５３を有している。
【００１４】
制御部５１は、噴射弁１９の開閉動作の制御、点火プラグ２０の点火制御、スロットルバルブ１８の開度制御を行う。すなわち、制御部５１は、アクセル開度センサ１０１によって検出されたアクセル開度ＡＣを基に、スロットルバルブ１８の開度であるスロットル開度ＳＣを制御して吸入空気量ＧＡを調整する。なお、制御部５１では燃料噴射量や点火時期の算出なども行っているため、図２に示すように、制御部５１は、アクセル開度ＡＣが変化した場合、所定の遅延時間ＴＬだけ遅れてスロットル開度ＳＣを変更するようにしている。そのため、制御部５１は、遅延時間ＴＬの間のアクセル開度ＡＣの変化を把握した上でスロットル開度ＳＣを制御することができる。すなわち、制御部５１は、アクセル開度ＡＣの推移に基づき、遅延時間ＴＬの分だけ先の時点まで吸入空気量ＧＡの推移を予測することができる。
【００１５】
また、制御部５１は、噴射弁１９に対する要求噴射量を算出する。具体的には、制御部５１は、吸気バルブ１６が開弁してから閉弁するまでに気筒１１内に導入される吸入空気の量である筒内空気量の推定値を算出する。そして、制御部は、算出した筒内空気量の推定値及び目標空燃比を基に要求噴射量を算出する。
【００１６】
なお、吸気バルブ１６が閉弁するときのクランク軸の回転角であるバルブ閉弁角は予め把握することができる。そして、本実施形態では、バルブ閉弁角よりも規定回転角だけ進角側の回転角を噴射開始角とした場合、クランク軸の回転角が噴射開始角と等しくなったときが、噴射弁１９の開閉動作の開始時期、すなわち噴射弁１９の燃料噴射の開始時期である。このように噴射弁１９の開閉動作の開始時期及び吸気バルブ１６の閉弁時期はクランク軸の回転角によって設定されるため、噴射弁１９の開閉動作の開始時期から吸気バルブ１６の閉弁時期までの時間的な長さである燃料供給期間ＴＭＦは、そのときのエンジン回転速度ＮＥに応じて変わる。具体的には、燃料供給期間ＴＭＦは、そのときのエンジン回転速度ＮＥが大きいほど短くなる。そのため、エンジン回転速度ＮＥが比較的大きいときには、燃料供給期間ＴＭＦが上記の遅延時間ＴＬと等しくなったり、同遅延時間ＴＬよりも短くなる。一方、エンジン回転速度ＮＥが比較的小さいときには、図３に示すように燃料供給期間ＴＭＦが遅延時間ＴＬよりも長くなる。なお、燃料供給期間ＴＭＦは、噴射弁１９から噴射された燃料と吸入空気との混合気が燃焼室１３に供給される期間である。
【００１７】
ここで、制御部５１は、燃料噴射の開始に先立って要求噴射量を算出し、噴射弁１９の開閉動作の開始時期と開弁期間とを算出している。そのため、制御部５１は、燃料噴射の開始前までに筒内空気量の推定値を算出する必要がある。このとき、図３に示すように燃料供給期間ＴＭＦが遅延時間ＴＬよりも長い場合、噴射弁１９の開閉動作の開始時期ｔ１よりも遅延時間ＴＬ後の時期ｔ２以降での吸入空気量ＧＡの推移を、アクセル開度ＡＣの推移に基づいて予測することができない。そのため、制御部５１は、燃料供給期間ＴＭＦが遅延時間ＴＬよりも長い場合には、上記時期ｔ２から吸気バルブ１６の閉弁時期ｔ３までの期間では時期ｔ２のアクセル開度ＡＣが保持されるものとして、当該期間における吸入空気量ＧＡの推移を予測し、当該予測結果を用いて筒内空気量の推定値を算出する。そして、制御部５１は、算出した筒内空気量の推定値に見合った要求噴射量を実現するための噴射弁１９の開閉動作の開始時期と開弁期間とを設定する。
【００１８】
ところで、本実施形態では、空燃比センサ１０２に異常が生じているか否かを診断する異常診断が行われるようになっている。すなわち、異常診断が行われる場合、変化取得部５２は、目標空燃比を変化（増大又は減少）させることで制御部５１によって算出される要求噴射量を変更する。
【００１９】
そして、変化取得部５２は、異常診断のために要求噴射量を変更したときに、要求噴射量の変更に伴って変化する空燃比センサ１０２の検出値、すなわち酸素濃度ＯＤの変化態様に応じた値である変化態様値を取得する。なお、本実施形態では、目標空燃比をリッチ側に変更して要求噴射量を増大させた場合、及び、目標空燃比をリーン側に変更して要求噴射量を減少させた場合の双方で、変化態様値を取得するようにしている。そのため、変化取得部５２は、変化態様値として以下に示す４つの値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２を取得する。そして、変化取得部５２は、これら４種の変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２の取得を完了すると、取得した４種の変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２を診断部５３に出力する。
・要求噴射量の増大に伴う酸素濃度ＯＤの変化量ΔＯＤ１。
・要求噴射量を増大させたときに酸素濃度ＯＤが所定値（すなわち、変更後の要求噴射量に応じた値）に収束するまでに要する時間である収束時間ＴＭＯＤ１。
・要求噴射量の減少に伴う酸素濃度ＯＤの変化量ΔＯＤ２。
・要求噴射量を減少させたときに酸素濃度ＯＤが所定値（すなわち、変更後の要求噴射量に応じた値）に収束するまでに要する時間である収束時間ＴＭＯＤ２。
【００２０】
診断部５３は、変化取得部５２が取得した変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２を基に空燃比センサ１０２に異常が生じているか否かを診断する異常診断を行う。
【００２１】
次に、図４に示すフローチャートを参照し、異常診断を実施する際の処理手順を説明する。なお、図４のフローチャートで示す一連の処理は、異常診断の実施条件が成立した場合に制御装置５０によって実行される。例えば、異常診断の実施条件は、機関運転が開始されてからの経過時間が所定時間以上になったことを含んでいる。
【００２２】
図４に示すように、まず始めに、ステップＳ１１において、車両が定常走行を行っているか否かが判定される。例えば、車速センサ１０３によって検出される車速ＶＳを時間微分して車両加速度を導出し、この車両加速度の絶対値が定常走行判定値未満であるときに車両が定常走行を行っていると判定することができる。一方、車両加速度の絶対値が定常走行判定値以上であるときには、車両が定常走行を行っていない、すなわち車両が加速又は減速していると判定することができる。そして、車両が定常走行を行っていない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、上記の４種の変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２を取得することなく、処理が後述するステップＳ２０に移行される。一方、車両が定常走行を行っている場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１２に移行される。
【００２３】
ステップＳ１２において、変化態様値の取得処理が実行される。この取得処理では、まず、変化取得部５２によって目標空燃比がリッチ側に変更され、これに応じて要求噴射量が増大される。すると、変化取得部５２によって酸素濃度ＯＤの変化量ΔＯＤ１及び収束時間ＴＭＯＤ１が取得される。また、酸素濃度ＯＤの変化量ΔＯＤ１及び収束時間ＴＭＯＤ１の取得が完了すると、変化取得部５２によって目標空燃比がリーン側に変更され、これに応じて要求噴射量が減少される。すると、変化取得部５２によって酸素濃度ＯＤの変化量ΔＯＤ２及び収束時間ＴＭＯＤ２が取得される。そして、上記４種類の変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２の取得が完了すると、当該取得処理が終了され、処理が次のステップＳ１３に移行される。
【００２４】
そして、ステップＳ１３において、規定期間での吸入空気量ＧＡの変化量Ｘが許容変化量ＸＴＨ以上であるか否かが判定される。ここでいう規定期間とは、上記取得処理における目標空燃比の変化に伴った要求噴射量の変更後での噴射弁１９の開閉動作の制御の開始時点から、当該要求噴射量の変更の終了時点までの期間である。本実施形態では、規定期間には、目標空燃比をリッチ側に変更して酸素濃度ＯＤの変化量ΔＯＤ１及び収束時間ＴＭＯＤ１を取得する期間であるリッチ側規定期間、及び、目標空燃比をリーン側に変更して酸素濃度ＯＤの変化量ΔＯＤ２及び収束時間ＴＭＯＤ２を取得する期間であるリーン側規定期間が含まれる。そのため、ステップＳ１３では、リッチ側規定期間での吸入空気量ＧＡの変化量Ｘが許容変化量ＸＴＨ以上であるか否かの判定と、リーン側規定期間での吸入空気量ＧＡの変化量Ｘが許容変化量ＸＴＨ以上であるか否かの判定との双方が行われる。
【００２５】
リッチ側規定期間での吸入空気量ＧＡの変化量Ｘが許容変化量ＸＴＨ以上である場合、目標空燃比がリッチ側に変更されている間での吸入空気量ＧＡの変化が大きいということであり、アクセル開度ＡＣの変化が大きいと判断することができる。また、リーン側規定期間での吸入空気量ＧＡの変化量Ｘが許容変化量ＸＴＨ以上である場合、目標空燃比がリーン側に変更されている間での吸入空気量ＧＡの変化が大きいということであり、アクセル開度ＡＣの変化が大きいと判断することができる。上述したように燃料供給期間ＴＭＦが遅延時間ＴＬよりも長い場合、噴射弁１９の開閉動作の開始時期から遅延時間ＴＬだけ経過した時期ｔ２から吸気バルブ１６の閉弁時期ｔ３までの期間では時期ｔ２のアクセル開度ＡＣが保持されるものとして筒内空気量の推定値が算出される。そのため、燃料供給期間ＴＭＦが遅延時間ＴＬよりも長くなるような機関運転が行われている状況下で、アクセル開度ＡＣの変化が大きいと、筒内空気量の推定精度が低くなることがある。そして、このように筒内空気量の推定値と実際の筒内空気量との間にずれが生じていると、このような規定期間で取得した変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２には当該ずれに起因する成分が含まれているおそれがある。したがって、このような変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２を用いて異常診断を行っても、その精度が高いとは言い難い。
【００２６】
そのため、規定期間での吸入空気量ＧＡの変化量Ｘが許容変化量ＸＴＨ以上である場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１４に移行される。具体的には、リッチ側規定期間での吸入空気量ＧＡの変化量Ｘが許容変化量ＸＴＨ以上であること、及び、リーン側規定期間での吸入空気量ＧＡの変化量Ｘが許容変化量ＸＴＨ以上であることの何れか一方が成立している場合、ステップＳ１３の判定が肯定（ＹＥＳ）となり、処理がステップＳ１４に移行される。そして、ステップＳ１４において、ステップＳ１２の取得処理で取得した変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２が破棄され、処理がステップＳ１５に移行される。
【００２７】
そして、ステップＳ１５において、破棄カウンタＣＮＴが「１」だけインクリメントされ、次のステップＳ１６において、更新した破棄カウンタＣＮＴが中止判定値ＣＮＴＴＨ以上であるか否かが判定される。図４のフローチャートで示す一連の処理が実施されている実施期間において、ステップＳ１３の判定が肯定（ＹＥＳ）となることが多い場合、今回の実施期間ではアクセル開度ＡＣが変更されやすく、取得する変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２に上記ずれに起因する成分が含まれやすいため、異常診断を行わない方がよいと判断することができる。そして、本実施形態では、異常診断を中止するか否かを判断するための基準として中止判定値ＣＮＴＴＨが設定されている。
【００２８】
そのため、破棄カウンタＣＮＴが中止判定値ＣＮＴＴＨ以上である場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、処理が後述するステップＳ２０に移行される。一方、破棄カウンタＣＮＴが中止判定値ＣＮＴＴＨ未満である場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、処理が前述したステップＳ１２に移行される。すなわち、変化態様値の取得処理が再び実行される。
【００２９】
その一方で、規定期間での吸入空気量ＧＡの変化量Ｘが許容変化量ＸＴＨ未満である場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、処理がステップＳ１７に移行される。具体的には、リッチ側規定期間での吸入空気量ＧＡの変化量Ｘが許容変化量ＸＴＨ未満であること、及び、リーン側規定期間での吸入空気量ＧＡの変化量Ｘが許容変化量ＸＴＨ未満であることの双方が成立している場合、ステップＳ１３の判定が否定（ＮＯ）となり、処理がステップＳ１７に移行される。
【００３０】
ステップＳ１７において、図４のフローチャートで示す一連の処理が実施されている実施期間で今までに取得した変化態様値のデータ数ＤＴが取得される。このデータ数ＤＴは、ステップＳ１２の取得処理の実行回数から、ステップＳ１４で変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２を破棄した回数を減じた差と等しい。そして、ステップＳ１７において、データ数ＤＴが所定データ数ＤＴＴＨ以上であるか否かが判定される。所定データ数ＤＴＴＨは、精度の高い異常診断を行うために必要な変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２の数が揃っているか否かを判断するために設定された判定値である。そのため、データ数ＤＴが所定データ数ＤＴＴＨ未満である場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、処理が前述したステップＳ１２に移行され、変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２の取得が再び行われる。一方、データ数ＤＴが所定データ数ＤＴＴＨ以上である場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ１８に移行される。
【００３１】
そして、ステップＳ１８において、診断部５３によって、各種の変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２の平均値、すなわち上記酸素濃度ＯＤの変化量ΔＯＤ１の平均値、収束時間ＴＭＯＤ１の平均値、酸素濃度ＯＤの変化量ΔＯＤ２の平均値及び収束時間ＴＭＯＤ２の平均値が算出される。その後、処理がステップＳ１９に移行される。
【００３２】
ステップＳ１９において、診断部５３によって異常診断が行われる。すなわち、酸素濃度ＯＤの変化量ΔＯＤ１の平均値が変化量判定値以下であるか否かの判定が行われ、収束時間ＴＭＯＤ１の平均値が収束時間判定値以上であるか否かの判定が行われる。また、酸素濃度ＯＤの変化量ΔＯＤ２の平均値が変化量判定値以下であるか否かの判定が行われ、収束時間ＴＭＯＤ２の平均値が収束時間判定値以上であるか否かの判定が行われる。そして、酸素濃度ＯＤの変化量ΔＯＤ１の平均値が変化量判定値以下であったり、酸素濃度ＯＤの変化量ΔＯＤ２の平均値が変化量判定値以下であったりした場合には、空燃比の変化に対する空燃比センサ１０２の検出値（すなわち、酸素濃度ＯＤ）の変化量が少ない異常が発生している可能性があると判断される。また、収束時間ＴＭＯＤ１の平均値が収束時間判定値以上であったり、収束時間ＴＭＯＤ２の平均値が収束時間判定値以上であったりした場合には、空燃比センサ１０２の応答速度が低下する異常が発生している可能性があると判断される。そして、これらの判定結果が制御装置５０のメモリに格納されると、処理が次のステップＳ２０に移行される。
【００３３】
ステップＳ２０において、破棄カウンタＣＮＴが「０」にリセットされる。そして、異常診断を行うための一連の処理が終了される。
なお、本実施形態では、例えば１トリップ（機関始動してから、その後に機関運転が停止されるまでの間）で、異常診断の実施条件が成立する毎に、図４のフローチャートで示す一連の処理が実行される。ただし、１トリップでの異常診断の実施回数が規定回数（例えば、１回）に達したときには、その後に異常診断の実施条件が再度成立したとしても当該一連の処理を実行しないようにしてもよい。
【００３４】
次に、本実施形態の空燃比センサ異常診断装置の作用を効果とともに説明する。
車両が定常走行を行っているときに異常診断の実施条件が成立すると、目標空燃比の変化によって噴射弁１９の燃料噴射量が変更され、各種の変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２が取得される。このように各種の変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２を取得するに際し、車両の定常走行が維持される範囲内でアクセル開度ＡＣが微少変動することがある。この場合、図３を用いて上述したように燃料供給期間ＴＭＦが上記の遅延時間ＴＬよりも長くなるような機関運転が行われているときには、噴射弁１９の開閉動作の開始時期ｔ１よりも遅延時間ＴＬ後の時期ｔ２から吸気バルブ１６の閉弁時期ｔ３までの期間では時期ｔ２のアクセル開度ＡＣが保持されるものとして、筒内空気量の推定値が算出される。すなわち、筒内空気量の推定値と実際の筒内空気量との間にずれが生じやすい。そして、このようなずれが生じていると、実際の空燃比が目標空燃比から乖離してしまう。この場合、各種の変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２には、筒内空気量の推定値と実際の筒内空気量との間のずれに起因する成分が含まれる。そのため、このような変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２を用いて異常診断を行っても、その精度が高いとは言い難い。
【００３５】
また、このようにアクセル開度ＡＣやスロットル開度ＳＣが変動している場合、吸入空気量ＧＡもまた変動するため、規定期間での吸入空気量ＧＡの変化量Ｘが許容変化量ＸＴＨ以上になることがある。そこで、本実施形態では、リッチ側規定期間での吸入空気量ＧＡの変化量Ｘが許容変化量ＸＴＨ以上であること、及び、リーン側規定期間での吸入空気量ＧＡの変化量Ｘが許容変化量ＸＴＨ以上であることの何れか一方が成立している場合、取得した変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２を、異常診断に用いないようにしている。これにより、筒内空気量の推定値と実際の筒内空気量との間にずれに起因する成分があまり含まれていない変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２のみを用い、異常診断を行うことができる。したがって、異常診断の精度の低下を抑制することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、目標空燃比の増減を複数回繰り返し行い、各種の変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２を複数回取得するようにしているが、この際に破棄カウンタＣＮＴが中止判定値ＣＮＴＴＨ以上になったときには、今回の実施期間での変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２の更なる取得及び異常診断の実施を中止するようにしている。ここで、破棄カウンタＣＮＴを設けなかった場合、データ数ＤＴが所定データ数ＤＴＴＨに達するまで各種の変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２の取得、すなわち目標空燃比の増減を繰り返すこととなり、排気性状の悪化を招いてしまう。この点、本実施形態では、破棄カウンタＣＮＴを設け、破棄カウンタＣＮＴが中止判定値ＣＮＴＴＨ以上になったときには、変化態様値ΔＯＤ１，ＴＭＯＤ１，ΔＯＤ２，ＴＭＯＤ２の取得、すなわち目標空燃比の増減を中止することができる。したがって、目標空燃比の増減が無闇に繰り返されて排気性状が悪化することを抑制できる。
【００３７】
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・上記実施形態では、目標空燃比をリッチ側に変化させた場合、及び、目標空燃比をリーン側に変化させた場合の双方で変化態様値を取得しているようにしている。しかし、これに限らず、目標空燃比をリッチ側に変化させた場合、及び、目標空燃比をリーン側に変化させた場合の何れか一方の場合のみで変化態様値を取得するようにしてもよい。
【００３８】
・目標空燃比を変化させた際に取得する変化態様値としては、空燃比センサ１０２によって検出される酸素濃度ＯＤの変化量、及び、目標空燃比を変化させた際に酸素濃度ＯＤが所定値に収束するまでに要する時間である収束時間の何れか一方のみを取得するようにしてもよい。
【００３９】
・リッチ側規定期間は、目標空燃比をリッチ側に変化させることによって要求噴射量を変更している期間であれば、上記取得処理における目標空燃比のリッチ側への変化に伴った要求噴射量の変更後での噴射弁１９の開閉動作の制御の開始時点から、当該要求噴射量の変更の終了時点までの期間よりも短くてもよい。同様に、リーン側規定期間は、目標空燃比をリーン側に変化させることによって要求噴射量を変更している期間であれば、上記取得処理における目標空燃比のリーン側への変化に伴った要求噴射量の変更後での噴射弁１９の開閉動作の制御の開始時点から、当該要求噴射量の変更の終了時点までの期間よりも短くてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０…内燃機関、１１…気筒、１４…吸気通路、１５…排気通路、１６…吸気バルブ、１９…噴射弁、５０…制御装置、５１…制御部、５２…変化取得部、５３…診断部、１０２…空燃比センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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