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JP2018003702A - Abnormality determination device of air-fuel ratio sensor - Google Patents

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JP2018003702A
JP2018003702A JP2016131691A JP2016131691A JP2018003702A JP 2018003702 A JP2018003702 A JP 2018003702A JP 2016131691 A JP2016131691 A JP 2016131691A JP 2016131691 A JP2016131691 A JP 2016131691A JP 2018003702 A JP2018003702 A JP 2018003702A
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JP
Japan
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air
fuel ratio
time
value
sensor
Prior art date
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Application number
JP2016131691A
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Japanese (ja)
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賢人 瀬口
Kento Seguchi
賢人 瀬口
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】空燃比センサの異常判定装置であって、吸入空気流量に関わらずセンサ出力切替わり時点をより精度良く特定することが可能な、異常判定装置を提供する。【解決手段】機関の空燃比をリッチ空燃比とリーン空燃比との間でステップ的に変化させるアクティブ空燃比制御の実行中に空燃比センサの出力の切替遅れ時間に相当する無駄時間を取得する。その際、判定装置は、空燃比センサの検出値を空燃比に変換した検出空燃比を所定の一定時間が経過する毎に分散計算用データとして取得し、複数の分散計算用データの分散を求める。そして、分散が所定の閾値未満から同閾値以上へと変化した時点をセンサ出力切替わり時点として特定し、このセンサ出力切替わり時間から無駄時間を取得する。判定装置は、上記分散を求める際、前記一定時間を機関に吸入される空気の流量が小さいほど長くする。【選択図】図1Provided is an abnormality determination device for an air-fuel ratio sensor, which is capable of specifying a sensor output switching point with higher accuracy regardless of an intake air flow rate. A dead time corresponding to a switching delay time of an output of an air-fuel ratio sensor is acquired during active air-fuel ratio control in which an air-fuel ratio of an engine is stepwise changed between a rich air-fuel ratio and a lean air-fuel ratio. . At that time, the determination device obtains the detected air-fuel ratio obtained by converting the detection value of the air-fuel ratio sensor into the air-fuel ratio as dispersion calculation data every predetermined time, and obtains the variance of the plurality of dispersion calculation data. . Then, the point in time when the variance changes from less than the predetermined threshold to the threshold or more is specified as the sensor output switching point, and the dead time is acquired from the sensor output switching time. When determining the variance, the determination device increases the certain time as the flow rate of the air taken into the engine is smaller. [Selection diagram] FIG.

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に配設され且つ配設された箇所を流れる当該機関の排ガスの空燃比に応じた値を出力する空燃比センサの異常判定装置に関する。   The present invention relates to an abnormality determination device for an air-fuel ratio sensor that outputs a value corresponding to an air-fuel ratio of exhaust gas of an engine that is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and that flows through the disposed portion.

内燃機関の排気通路に配設された空燃比センサは、例えば、その機関に供給される混合気の空燃比(以下、「機関の空燃比」又は「制御空燃比」と称呼する場合がある。)がリッチ空燃比(理論空燃比よりも小さい空燃比)からリーン空燃比(理論空燃比よりも大きい空燃比)へと変化してから、又は、リーン空燃比からリッチ空燃比へと変化してから、無駄時間と呼ばれる時間だけ遅れて変化後の制御空燃比に応じた値を出力するように変化し始める(図3の時間Lsを参照。)。この無駄時間が想定される時間よりも大幅に長いと、空燃比センサが出力する値(以下、「空燃比センサのセンサ値」又は「センサ値」と称呼する。)を用いた空燃比のフィードバック制御を適切に行うことが難しい。   An air-fuel ratio sensor disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine may be called, for example, an air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to the engine (hereinafter referred to as “engine air-fuel ratio” or “control air-fuel ratio”). ) Changes from a rich air-fuel ratio (an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio) to a lean air-fuel ratio (an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio), or changes from a lean air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio From this time, it starts to change so as to output a value corresponding to the changed control air-fuel ratio with a delay of a time called a dead time (see time Ls in FIG. 3). If this dead time is significantly longer than the expected time, the air-fuel ratio feedback using the value output by the air-fuel ratio sensor (hereinafter referred to as “sensor value of the air-fuel ratio sensor” or “sensor value”). It is difficult to control properly.

そこで、従来から知られる「空燃比センサの異常判定装置」の一つ(以下、「従来装置」と称呼する。)は、
(1)空燃比センサのセンサ値又はそのセンサ値を空燃比に変換した検出空燃比の分散を求め、
(2)この分散に基いて「変化後の制御空燃比に応じた値を出力するようにセンサ値が変化し始めた時点(以下、「センサ出力切替わり時点」とも称呼する。)」を特定し、
(3)制御空燃比の切替え時点からセンサ出力切替わり時点までを無駄時間として取得し、
(4)この無駄時間を利用して空燃比センサの異常判定を行ったり、空燃比フィードバック制御のゲインを変更したりしている(例えば、特許文献1を参照。)。
Accordingly, one of conventionally known “air-fuel ratio sensor abnormality determination devices” (hereinafter referred to as “conventional device”) is as follows.
(1) Obtain the sensor value of the air-fuel ratio sensor or the variance of the detected air-fuel ratio by converting the sensor value to the air-fuel ratio,
(2) Based on this dispersion, “the time point at which the sensor value begins to change so as to output a value corresponding to the changed control air-fuel ratio (hereinafter also referred to as“ the sensor output switching time point ”) is specified. And
(3) The time from when the control air-fuel ratio is switched to when the sensor output is switched is acquired as wasted time,
(4) Abnormality determination of the air-fuel ratio sensor is performed using this dead time, or the gain of the air-fuel ratio feedback control is changed (for example, see Patent Document 1).

特開2008−267883号公報(段落0004、段落0086乃至段落0090及び図12等を参照。)Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-267883 (see paragraphs 0004, 0086 to 0090 and FIG. 12)

従来装置がセンサ出力切替わり時点を特定するために分散を利用するのは、空燃比センサのセンサ値にノイズが重畳した場合であっても、センサ出力切替わり時点をより精度良く特定するためである。   The reason why the conventional device uses the variance to identify the time point when the sensor output is switched is to specify the time point when the sensor output is switched more accurately even when noise is superimposed on the sensor value of the air-fuel ratio sensor. is there.

しかしながら、内燃機関に供給される空気の流量(以下、単に「吸入空気流量」と称呼する場合がある。)が小さい場合、吸入空気流量が大きい場合に比べて、制御空燃比の切替え時点以降における空燃比センサのセンサ値の単位時間に対する変化量(即ち、変化速度)は小さくなる。それ故、分散の単位時間に対する変化量も小さいので、分散が閾値よりも大きくなった時点をセンサ出力切替わり時点として特定しようとする場合、その閾値を小さい値にしなくてはならない。従って、仮に、空燃比センサのセンサ値にノイズが重畳すると、分散がその小さい閾値を超えるので、センサ出力切替わり時点として正しくない時点をセンサ出力切替わり時点として特定してしまう場合がある。   However, when the flow rate of air supplied to the internal combustion engine (hereinafter, sometimes simply referred to as “intake air flow rate”) is small, compared to when the intake air flow rate is large, the control air-fuel ratio is changed after the switching time. A change amount (that is, a change speed) per unit time of the sensor value of the air-fuel ratio sensor becomes small. Therefore, since the amount of change with respect to the unit time of the dispersion is small, when it is intended to specify the time point when the dispersion becomes larger than the threshold value as the sensor output switching time point, the threshold value must be set to a small value. Therefore, if noise is superimposed on the sensor value of the air-fuel ratio sensor, the variance exceeds the small threshold value, so that an incorrect time point may be specified as the sensor output switching time point.

本発明は上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、空燃比センサのセンサ値の分散又は空燃比センサのセンサ値を空燃比に変換した検出空燃比の分散を利用して、センサ出力切替わり時点を特定する、空燃比センサの異常判定装置であって、吸入空気流量に関わらずセンサ出力切替わり時点をより精度良く特定することが可能な、異常判定装置を提供することにある。   The present invention has been made to address the above-described problems. That is, one of the objects of the present invention is to specify the time point at which the sensor output is switched using the variance of the sensor value of the air-fuel ratio sensor or the variance of the detected air-fuel ratio obtained by converting the sensor value of the air-fuel ratio sensor to the air-fuel ratio. Another object of the present invention is to provide an abnormality determination device for an air-fuel ratio sensor, which can more accurately specify the time point at which the sensor output is switched regardless of the intake air flow rate.

本発明の空燃比センサの異常判定装置(以下、「本発明装置」とも称呼する。)は、
内燃機関(10)の排気通路に配設され且つ配設された箇所を流れる当該機関の排ガスの空燃比に応じた値を出力する空燃比センサ(56)の異常判定装置であって、
前記機関に供給される混合気の空燃比を所定のリッチ空燃比と所定のリーン空燃比との間でステップ的に変化させる機関空燃比変更手段(ステップ1040)と、
前記空燃比センサが出力する値であるセンサ値(Vabyfs)又は前記センサ値を空燃比に変換した検出空燃比(AFS)を所定の一定時間が経過する毎に分散計算用データとして取得し、前記分散計算用データのうち互いに時間的に連続する複数のデータに基いて当該複数のデータの分散(σ4、σ8、σ12、σ16)を算出する分散算出手段(ステップ610、ステップ710、ステップ810及びステップ910)と、
前記分散が所定の閾値未満から同閾値以上へと変化した時点をセンサ出力切替わり時点として特定し(ステップ625及びステップ630、ステップ725及びステップ730、(ステップ825及びステップ830、ステップ925及びステップ930)、前記機関に供給される混合気の空燃比が前記リッチ空燃比と前記リーン空燃比との間でステップ的に変化させられた時点である制御空燃比切替え時点(例えば、tRL)から前記センサ出力切替わり時点までの時間である無駄時間を取得し(ステップ635、ステップ735、ステップ835、ステップ935)、前記無駄時間に基く時間(例えば、無駄時間そのもの、又は、複数の無駄時間の平均値)が所定閾値時間以上である場合に前記空燃比センサの出力反転遅れ異常が発生していると判定する異常判定手段(ステップ640乃至ステップ655、ステップ740乃至ステップ755、ステップ840乃至ステップ855、ステップ940乃至ステップ955)と、
を備える空燃比センサの異常判定装置(70)において、
前記分散算出手段は、
前記一定時間を前記機関に吸入される空気の流量が小さいほど長くするように構成されている(ステップ615、ステップ715、ステップ815、ステップ915)。
The air-fuel ratio sensor abnormality determination device of the present invention (hereinafter also referred to as “the device of the present invention”)
An abnormality determination device for an air-fuel ratio sensor (56) that outputs a value corresponding to an air-fuel ratio of exhaust gas of the engine that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine (10) and that flows through the disposed portion,
Engine air-fuel ratio changing means (step 1040) for stepwise changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine between a predetermined rich air-fuel ratio and a predetermined lean air-fuel ratio;
A sensor value (Vabyfs) that is a value output by the air-fuel ratio sensor or a detected air-fuel ratio (AFS) obtained by converting the sensor value into an air-fuel ratio is acquired as dispersion calculation data every time a predetermined time period elapses, Dispersion calculating means (step 610, step 710, step 810 and step 810) for calculating the variance (σ4, σ8, σ12, σ16) of the plurality of data based on a plurality of data temporally continuous among the data for dispersion calculation 910),
The time point when the variance changes from less than a predetermined threshold value to the threshold value or more is specified as the sensor output switching time point (steps 625 and 630, step 725 and step 730, (steps 825 and step 830, step 925 and step 930). ), From the control air-fuel ratio switching time (for example, tRL) when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is changed stepwise between the rich air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio. The dead time that is the time until the output switching time is acquired (step 635, step 735, step 835, step 935), and the time based on the dead time (for example, the dead time itself or an average value of a plurality of dead times) ) Is equal to or longer than a predetermined threshold time, an output reversal delay abnormality of the air-fuel ratio sensor occurs. And abnormality determining means determines that there (step 640 through step 655, step 740 to step 755, step 840 to step 855, step 940 to step 955),
In the air fuel ratio sensor abnormality determination device (70) comprising:
The variance calculating means includes
The certain time is configured to be longer as the flow rate of air sucked into the engine is smaller (step 615, step 715, step 815, step 915).

この構成によれば、分散計算用データのサンプリング周期(前記一定時間)が機関に吸入される空気の流量が小さいほど長くなる。従って、吸入空気流量が小さいときの変化速度が小さい「空燃比センサのセンサ値及び検出空燃比」の見かけの変化速度が大きくなるので、センサ出力切替わり時点における分散の変化速度も大きくなる。よって、吸入空気流量が小さく且つ空燃比センサのセンサ値にノイズが重畳するような場合であっても、センサ出力切替わり時点を精度良く特定することができる。その結果、出力反転遅れ異常が発生していない空燃比センサを出力反転遅れ異常が発生している空燃比センサであると誤って判定する可能性を低減することができる。   According to this configuration, the sampling period of the dispersion calculation data (the predetermined time) becomes longer as the flow rate of air taken into the engine is smaller. Therefore, since the apparent change speed of the “sensor value and detected air-fuel ratio of the air-fuel ratio sensor” is small when the intake air flow rate is small, the dispersion change speed when the sensor output is switched also increases. Therefore, even when the intake air flow rate is small and noise is superimposed on the sensor value of the air-fuel ratio sensor, it is possible to specify the sensor output switching time point with high accuracy. As a result, it is possible to reduce the possibility that the air-fuel ratio sensor in which the output inversion delay abnormality has not occurred is erroneously determined as the air-fuel ratio sensor in which the output inversion delay abnormality has occurred.

本発明装置の一態様において、
前記異常判定手段は、
前記無駄時間から、前記機関に吸入される空気の流量に基いて変化する基準無駄時間を減じることにより得られる時間差分が所定値以上であるか否かを判定し、前記時間差分が前記所定値以上であると判定した場合に、前記無駄時間が前記所定閾値時間以上であると判定するように構成される(ステップ640乃至ステップ655、ステップ740乃至ステップ755、ステップ840乃至ステップ855、ステップ940乃至ステップ955)。
In one aspect of the device of the present invention,
The abnormality determining means includes
It is determined whether or not a time difference obtained by subtracting a reference dead time that changes based on the flow rate of air sucked into the engine from the dead time is equal to or greater than a predetermined value, and the time difference is the predetermined value. When it is determined as above, the dead time is determined to be equal to or longer than the predetermined threshold time (steps 640 to 655, steps 740 to 755, steps 840 to 855, and steps 940 to 940). Step 955).

出力反転遅れ異常が発生していない正常な空燃比センサであっても、その検出値には無駄時間が不可避的に含まれ、且つ、その無駄時間は吸入空気流量が大きいほど小さくなる。正常な空燃比センサが呈する無駄時間は基準無駄時間と称呼される。従って、この基準無駄時間を「取得した無駄時間」から差し引くことにより得られる時間差分は、異常判定しようとしている空燃比センサの出力の反転遅れ時間を吸入空気流量に依らず精度良く表す値となる。よって、上記態様のように、この時間差分が所定値以上であるか否かを判定することにより、出力反転遅れ異常が発生しているか否かを精度良く判定することができる。   Even in a normal air-fuel ratio sensor in which an output reversal delay abnormality has not occurred, the detected value inevitably includes a dead time, and the dead time becomes smaller as the intake air flow rate increases. The dead time exhibited by a normal air-fuel ratio sensor is referred to as a reference dead time. Therefore, the time difference obtained by subtracting this reference dead time from the “acquired dead time” is a value that accurately represents the inversion delay time of the output of the air-fuel ratio sensor that is going to be determined to be abnormal regardless of the intake air flow rate. . Therefore, as in the above aspect, it is possible to accurately determine whether or not an output inversion delay abnormality has occurred by determining whether or not this time difference is greater than or equal to a predetermined value.

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び/又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。   In the above description, in order to help understanding of the present invention, names and / or symbols used in the embodiment are attached to the configuration of the invention corresponding to the embodiment described later in parentheses. However, each component of the present invention is not limited to the embodiment defined by the reference numerals. Other objects, other features and attendant advantages of the present invention will be readily understood from the description of the embodiments of the present invention described with reference to the following drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る「空燃比センサの異常判定装置」が適用される内燃機関の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine to which an “air-fuel ratio sensor abnormality determination device” according to an embodiment of the present invention is applied. 図2は、排ガスの空燃比と空燃比センサの出力値との関係を示したグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the air-fuel ratio of exhaust gas and the output value of the air-fuel ratio sensor. 図3は、アクティブ空燃比制御中における制御空燃比及び検出空燃比を示したタイムチャートである。FIG. 3 is a time chart showing the control air-fuel ratio and the detected air-fuel ratio during active air-fuel ratio control. 図4は、検出空燃比と分散とを例示したタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart illustrating the detected air-fuel ratio and dispersion. 図5は、種々の分散を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining various dispersions. 図6は、図1に示したCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a routine executed by the CPU shown in FIG. 図7は、図1に示したCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a routine executed by the CPU shown in FIG. 図8は、図1に示したCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing a routine executed by the CPU shown in FIG. 図9は、図1に示したCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a routine executed by the CPU shown in FIG. 図10は、図1に示したCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a routine executed by the CPU shown in FIG.

以下、本発明の実施形態に係る空燃比センサの異常判定装置(以下、単に「本判定装置」とも称呼する。)について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an air-fuel ratio sensor abnormality determination device according to an embodiment of the present invention (hereinafter also simply referred to as “the determination device”) will be described with reference to the drawings.

(構成)
図1は、本判定装置が適用される内燃機関10の概略構成図である。機関10は、4サイクル・火花点火式・多気筒(直列4気筒)・燃料噴射式機関であり、機関本体部20と、吸気系統30と、排気系統40と、を含む。
(Constitution)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine 10 to which the present determination apparatus is applied. The engine 10 is a four-cycle / spark ignition / multi-cylinder (in-line four-cylinder) / fuel injection engine, and includes an engine body 20, an intake system 30, and an exhaust system 40.

機関本体部20は、シリンダブロック部及びシリンダヘッド部を含む。機関本体部20は、複数の気筒(燃焼室)21を備えている。各気筒は、図示しない「吸気ポート及び排気ポート」と連通している。吸気ポートと燃焼室21との連通部は図示しない吸気弁により開閉される。排気ポートと燃焼室21との連通部は図示しない排気弁により開閉される。各燃焼室21には図示しない点火プラグが配設されている。   The engine body portion 20 includes a cylinder block portion and a cylinder head portion. The engine body 20 includes a plurality of cylinders (combustion chambers) 21. Each cylinder communicates with an “intake port and exhaust port” (not shown). A communicating portion between the intake port and the combustion chamber 21 is opened and closed by an intake valve (not shown). A communicating portion between the exhaust port and the combustion chamber 21 is opened and closed by an exhaust valve (not shown). Each combustion chamber 21 is provided with a spark plug (not shown).

吸気系統30は、インテークマニホールド31、吸気管32、複数の燃料噴射弁33、及び、スロットル弁34を備えている。   The intake system 30 includes an intake manifold 31, an intake pipe 32, a plurality of fuel injection valves 33, and a throttle valve 34.

インテークマニホールド31は、複数の枝部31aとサージタンク31bとを備えている。複数の枝部31aのそれぞれの一端は、複数の吸気ポートのそれぞれに接続されている。複数の枝部31aの他端はサージタンク31bに接続されている。   The intake manifold 31 includes a plurality of branch portions 31a and a surge tank 31b. One end of each of the plurality of branch portions 31a is connected to each of the plurality of intake ports. The other ends of the plurality of branch portions 31a are connected to the surge tank 31b.

吸気管32の一端はサージタンク31bに接続されている。吸気管32の他端には図示しないエアフィルタが配設されている。   One end of the intake pipe 32 is connected to the surge tank 31b. An air filter (not shown) is disposed at the other end of the intake pipe 32.

燃料噴射弁33は、一つの気筒(燃焼室)21に対して一つずつ配設されている。燃料噴射弁33は吸気ポートに設けられている。燃料噴射弁33は、噴射指示信号に応答し、その噴射指示信号に含まれる指示燃料噴射量の燃料を吸気ポート内(従って、燃料噴射弁33に対応する気筒)に噴射するようになっている。   One fuel injection valve 33 is provided for each cylinder (combustion chamber) 21. The fuel injection valve 33 is provided at the intake port. In response to the injection instruction signal, the fuel injection valve 33 injects fuel of the indicated fuel injection amount included in the injection instruction signal into the intake port (and hence the cylinder corresponding to the fuel injection valve 33). .

スロットル弁34は、吸気管32内に回動可能に配設されている。スロットル弁34は、吸気通路の開口断面積を可変とするようになっている。スロットル弁34は、図示しないスロットル弁アクチュエータにより吸気管32内で回転駆動されるようになっている。   The throttle valve 34 is rotatably disposed in the intake pipe 32. The throttle valve 34 has a variable opening cross-sectional area of the intake passage. The throttle valve 34 is rotationally driven in the intake pipe 32 by a throttle valve actuator (not shown).

排気系統40は、エキゾーストマニホールド41、エキゾーストパイプ42、エキゾーストパイプ42に配設された上流側触媒43、及び、上流側触媒43よりも下流においてエキゾーストパイプ42に配設された「図示しない下流側触媒」を備えている。   The exhaust system 40 includes an exhaust manifold 41, an exhaust pipe 42, an upstream catalyst 43 disposed in the exhaust pipe 42, and a “downstream catalyst (not shown) disposed in the exhaust pipe 42 downstream of the upstream catalyst 43. Is provided.

エキゾーストマニホールド41は、複数の枝部41aと集合部41bとを備えている。複数の枝部41aのそれぞれの一端は、複数の排気ポートのそれぞれに接続されている。複数の枝部41aのそれぞれの他端は集合部41bに集合している。この集合部41bは、複数(2以上であり、本例では4つ)の気筒から排出された排ガスが集合する部分であるから、排気集合部HKとも称呼される。   The exhaust manifold 41 includes a plurality of branch portions 41a and a collecting portion 41b. One end of each of the plurality of branch portions 41a is connected to each of the plurality of exhaust ports. The other ends of the plurality of branch portions 41a are gathered in the gathering portion 41b. The collecting portion 41b is also referred to as an exhaust collecting portion HK because exhaust gas discharged from a plurality of (two or more, four in this example) cylinders gathers.

エキゾーストパイプ42は集合部41bに接続されている。排気ポート、エキゾーストマニホールド41及びエキゾーストパイプ42は、排気通路を構成している。   The exhaust pipe 42 is connected to the collecting portion 41b. The exhaust port, the exhaust manifold 41 and the exhaust pipe 42 constitute an exhaust passage.

上流側触媒43及び下流側触媒のそれぞれは、所謂、白金、ロジウム及びパラジウム等の貴金属(触媒物質)からなる活性成分を担持する三元触媒装置(排気浄化用の触媒)である。   Each of the upstream side catalyst 43 and the downstream side catalyst is a so-called three-way catalyst device (exhaust purification catalyst) carrying an active component made of a noble metal (catalyst substance) such as platinum, rhodium and palladium.

本判定装置は、熱線式エアフローメータ51、スロットルポジションセンサ52、水温センサ53、クランクポジションセンサ54、インテークカムポジションセンサ55、上流側空燃比センサ56、下流側空燃比センサ57及びアクセル開度センサ58を備えている。   This determination apparatus includes a hot-wire air flow meter 51, a throttle position sensor 52, a water temperature sensor 53, a crank position sensor 54, an intake cam position sensor 55, an upstream air-fuel ratio sensor 56, a downstream air-fuel ratio sensor 57, and an accelerator opening sensor 58. It has.

エアフローメータ51は、吸気管32内を流れる吸入空気の質量流量(吸入空気流量)Gaに応じた信号を出力するようになっている。即ち、吸入空気流量Gaは、単位時間あたりに機関10に吸入される吸入空気量を表す。
スロットルポジションセンサ52は、スロットル弁34の開度(スロットル弁開度)を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。
水温センサ53は、内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
The air flow meter 51 outputs a signal corresponding to the mass flow rate (intake air flow rate) Ga of intake air flowing through the intake pipe 32. That is, the intake air flow rate Ga represents the intake air amount sucked into the engine 10 per unit time.
The throttle position sensor 52 detects the opening (throttle valve opening) of the throttle valve 34 and outputs a signal representing the throttle valve opening TA.
The water temperature sensor 53 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal representing the cooling water temperature THW.

クランクポジションセンサ54は、クランク軸が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、後述する電気制御装置70によって機関回転速度NEに変換される。   The crank position sensor 54 outputs a signal having a narrow pulse every time the crankshaft rotates 10 ° and a wide pulse every time the crankshaft rotates 360 °. This signal is converted into an engine speed NE by an electric control device 70 described later.

インテークカムポジションセンサ55は、インテークカムシャフトが所定角度から90度、次いで90度、更に180度回転する毎に一つのパルスを出力するようになっている。後述する電気制御装置70は、クランクポジションセンサ54及びインテークカムポジションセンサ55からの信号に基づいて、基準気筒(例えば第1気筒)の圧縮上死点を基準とした絶対クランク角度CAを取得するようになっている。   The intake cam position sensor 55 outputs one pulse every time the intake cam shaft rotates 90 degrees, 90 degrees, and 180 degrees from a predetermined angle. The electric control device 70 described later acquires an absolute crank angle CA based on the compression top dead center of the reference cylinder (for example, the first cylinder) based on signals from the crank position sensor 54 and the intake cam position sensor 55. It has become.

上流側空燃比センサ56は、エキゾーストマニホールド41の集合部41b(排気集合部HK)と上流側触媒43との間の位置において「エキゾーストマニホールド41及びエキゾーストパイプ42の何れか」に配設されている。上流側空燃比センサ56は、本発明における空燃比センサに相当する。   The upstream air-fuel ratio sensor 56 is disposed in “any one of the exhaust manifold 41 and the exhaust pipe 42” at a position between the collecting portion 41 b (exhaust collecting portion HK) of the exhaust manifold 41 and the upstream catalyst 43. . The upstream air-fuel ratio sensor 56 corresponds to the air-fuel ratio sensor in the present invention.

上流側空燃比センサ56は、例えば、特開平11−72473号公報、特開2000−65782号公報及び特開2004−69547号公報等に開示された「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。   The upstream air-fuel ratio sensor 56 is disclosed in, for example, “Limit current type wide area air-fuel ratio including diffusion resistance layer” disclosed in JP-A-11-72473, JP-A-2000-65782, JP-A-2004-69547, and the like. Sensor ".

上流側空燃比センサ56は、図2に示したように、「酸素分圧(酸素濃度、酸素量)及び未燃物の分圧(未燃物の濃度、未燃物量)」に応じた値を出力する。換言すると、上流側空燃比センサ56が出力する値であるセンサ値Vabyfsは、上流側空燃比センサ56に到達している排ガスの空燃比がリーン(大きい)ほど大きくなる。   As shown in FIG. 2, the upstream air-fuel ratio sensor 56 is a value corresponding to “the partial pressure of oxygen (oxygen concentration, oxygen amount) and the partial pressure of unburned material (unburned material concentration, unburned material amount)”. Is output. In other words, the sensor value Vabyfs, which is a value output from the upstream air-fuel ratio sensor 56, increases as the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the upstream air-fuel ratio sensor 56 becomes leaner.

後述する電気制御装置70は、図2に示した空燃比変換テーブル(マップ)MapAFS(Vabyfs)を記憶している。電気制御装置70は、センサ値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapAFS(Vabyfs)に適用することにより、実際の上流側空燃比abyfsを検出する。このように検出される空燃比は、本明細書において、便宜上「検出空燃比AFS」と称呼される。   The electric control device 70 to be described later stores the air-fuel ratio conversion table (map) MapAFS (Vabyfs) shown in FIG. The electric control device 70 detects the actual upstream air-fuel ratio abyfs by applying the sensor value Vabyfs to the air-fuel ratio conversion table MapAFS (Vabyfs). The air-fuel ratio detected in this way is referred to as “detected air-fuel ratio AFS” for convenience in this specification.

再び、図1を参照すると、下流側空燃比センサ57は、エキゾーストパイプ42内に配設されている。下流側空燃比センサ57の配設位置は、上流側触媒43よりも下流側であり、且つ、下流側触媒よりも上流側である。下流側空燃比センサ57は、周知の起電力式の酸素濃度センサである。   Referring to FIG. 1 again, the downstream air-fuel ratio sensor 57 is disposed in the exhaust pipe 42. The downstream air-fuel ratio sensor 57 is disposed downstream of the upstream catalyst 43 and upstream of the downstream catalyst. The downstream air-fuel ratio sensor 57 is a known electromotive force type oxygen concentration sensor.

図1に示したアクセル開度センサ58は、運転者によって操作されるアクセルペダルAPの操作量Accp(アクセルペダル操作量、アクセルペダルAPの開度)を表す信号を出力するようになっている。アクセルペダル操作量Accpは、アクセルペダルAPの操作量が大きくなるとともに大きくなる。   The accelerator opening sensor 58 shown in FIG. 1 outputs a signal representing the operation amount Accp (accelerator pedal operation amount, accelerator pedal AP opening amount) of the accelerator pedal AP operated by the driver. The accelerator pedal operation amount Accp increases as the operation amount of the accelerator pedal AP increases.

電気制御装置70はECU70とも称呼される。ECUは、エレクトリックコントロールユニットの略称であり、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM、及び、ADコンバータを含むインターフェース等からなる周知のマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。CPUは、メモリ(ROM)に格納されたインストラクション(ルーチン、プログラム)を実行することにより後述する各種機能を実現する。   The electric control device 70 is also referred to as an ECU 70. The ECU is an abbreviation for an electric control unit, and is an electronic control circuit having a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, an interface including an AD converter, and the like as main components. The CPU realizes various functions to be described later by executing instructions (routines, programs) stored in a memory (ROM).

バックアップRAMは、機関10を搭載した車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチの位置(オフ位置、始動位置及びオン位置等の何れか)に関わらず、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けるようになっている。バックアップRAMは、バッテリから電力の供給を受けている場合、CPUの指示に応じてデータを格納する(データが書き込まれる)とともに、そのデータを読み出し可能となるように保持(記憶)する。従って、バックアップRAMは、機関10の運転停止中においてもデータを保持することができる。   The backup RAM is supplied with electric power from a battery mounted on the vehicle regardless of the position of an ignition key switch (not shown) of the vehicle on which the engine 10 is mounted (any one of an off position, a start position, an on position, etc.). It is like that. When receiving power from the battery, the backup RAM stores data according to an instruction from the CPU (data is written) and holds (stores) the data so that the data can be read. Therefore, the backup RAM can hold data even when the operation of the engine 10 is stopped.

電気制御装置70は、上述したセンサ等と接続され、CPUにそれらのセンサからの信号を供給するようになっている。更に、電気制御装置70は、CPUの指示に応じて、各気筒に対応して設けられた点火プラグ(実際にはイグナイタ)、各気筒に対応して設けられた燃料噴射弁33、及び、スロットル弁アクチュエータ等に駆動信号(指示信号)を送出するようになっている。   The electric control device 70 is connected to the above-described sensors and the like, and supplies signals from these sensors to the CPU. Further, the electric control device 70 is responsive to an instruction from the CPU to provide a spark plug (actually an igniter) provided for each cylinder, a fuel injection valve 33 provided for each cylinder, and a throttle. A drive signal (instruction signal) is sent to a valve actuator or the like.

なお、電気制御装置70は、取得されたアクセルペダルの操作量Accpが大きくなるほどスロットル弁開度TAが大きくなるように、スロットル弁アクチュエータに指示信号を送出するようになっている。   The electric control device 70 sends an instruction signal to the throttle valve actuator so that the throttle valve opening TA increases as the acquired accelerator pedal operation amount Accp increases.

(空燃比センサの異常判定方法の概要)
次に、本判定装置が採用した「空燃比センサの異常判定方法」について説明する。
(Outline of air-fuel ratio sensor abnormality determination method)
Next, the “air-fuel ratio sensor abnormality determination method” employed by the determination apparatus will be described.

周知のように、空燃比センサ(本例において、上流側空燃比センサ56)が出力する値であるセンサ値Vabyfsは、前述したように検出空燃比AFSに変換され、機関10に供給される混合気の空燃比(以下、「機関の空燃比」と称呼する。)のフィードバック制御に用いられる。従って、空燃比センサの出力特性は正常であることが求められる。換言すると、空燃比センサの出力特性が異常になった場合、その旨を検出して警告ランプを点灯したり、検出空燃比AFSを用いないで機関の空燃比を制御したりする必要が生じる。   As is well known, the sensor value Vabyfs, which is the value output from the air-fuel ratio sensor (in this example, the upstream air-fuel ratio sensor 56), is converted to the detected air-fuel ratio AFS as described above, and is supplied to the engine 10 It is used for feedback control of the air air-fuel ratio (hereinafter referred to as “engine air-fuel ratio”). Therefore, the output characteristic of the air-fuel ratio sensor is required to be normal. In other words, when the output characteristics of the air-fuel ratio sensor become abnormal, it is necessary to detect that fact and turn on the warning lamp, or to control the air-fuel ratio of the engine without using the detected air-fuel ratio AFS.

空燃比センサ56の出力特性を表すパラメータの一つとして「無駄時間」という時間が知られている。無駄時間は、図3に示したように、制御空燃比(機関の空燃比)がリッチ空燃比からリーン空燃比へとステップ的に変化したとき、空燃比センサ56のセンサ値Vabyfs(従って、検出空燃比AFS)がリッチ空燃比を示す値からリーン空燃比を示す値へと変化し始めるまでの遅れ時間のことである。同様に、無駄時間は、制御空燃比がリーン空燃比からリッチへとステップ的に変化したとき、空燃比センサ56のセンサ値Vabyfs(従って、検出空燃比AFS)がリーン空燃比を示す値からリッチ空燃比を示す値へと変化し始めるまでの遅れ時間でもある。   As one of the parameters representing the output characteristics of the air-fuel ratio sensor 56, a time called “dead time” is known. As shown in FIG. 3, the dead time is obtained when the control air-fuel ratio (engine air-fuel ratio) changes stepwise from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio. This is a delay time until the air-fuel ratio AFS) starts to change from a value indicating a rich air-fuel ratio to a value indicating a lean air-fuel ratio. Similarly, when the control air-fuel ratio changes stepwise from the lean air-fuel ratio to the rich, the dead time is the time when the sensor value Vabyfs of the air-fuel ratio sensor 56 (and thus the detected air-fuel ratio AFS) is rich from the value indicating the lean air-fuel ratio. It is also a delay time until the air-fuel ratio starts to change to a value.

より具体的に述べると、図3の(A)に示したように、リッチ/リーン切替え時刻tRLにて制御空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比に切り替えられた場合、図3の実線C1に示したように、時刻tRLよりも後の時刻t1にて、空燃比センサ56がその排ガスの空燃比に反応した値を示し始める。この時刻t1に対応する時点は、便宜上「センサ出力切替わり時点」とも称呼される。更に、リッチ/リーン切替え時刻tRLは、便宜上「制御空燃比切替え時点」とも称呼される。無駄時間は、この制御空燃比切替え時点(tRL)からセンサ出力切替わり時点(t1)までの時間である。   More specifically, as shown in FIG. 3A, when the control air-fuel ratio is switched from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio at the rich / lean switching time tRL, the solid line C1 in FIG. As shown, at time t1 after time tRL, the air-fuel ratio sensor 56 starts to show a value that has reacted to the air-fuel ratio of the exhaust gas. The time point corresponding to this time t1 is also referred to as “sensor output switching time point” for convenience. Further, the rich / lean switching time tRL is also referred to as “control air-fuel ratio switching time” for convenience. The dead time is the time from the control air-fuel ratio switching time (tRL) to the sensor output switching time (t1).

無駄時間は、不可避な時間である。何故なら、空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変化した混合気が燃焼して生じた排ガスが燃焼室21から排出されて空燃比センサ56に到達するまでに所定の時間を要し、且つ、空燃比センサ56の素子が「空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変化した排ガス」に反応し始めるまでにも所定の時間が必要だからである。但し、これらの時間は、何れも吸入空気流量Gaが大きいほど短くなる。従って、空燃比センサ56が正常であれば、無駄時間は吸入空気流量Gaに基いて予め設定される基準無駄時間Lsと略等しい。   The dead time is inevitable time. This is because a predetermined time is required until the exhaust gas generated by the combustion of the air-fuel mixture whose air-fuel ratio has changed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio is discharged from the combustion chamber 21 and reaches the air-fuel ratio sensor 56. This is also because a predetermined time is required until the element of the air-fuel ratio sensor 56 starts to react to “the exhaust gas whose air-fuel ratio has changed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio”. However, these times are shorter as the intake air flow rate Ga is larger. Therefore, if the air-fuel ratio sensor 56 is normal, the dead time is substantially equal to the reference dead time Ls set in advance based on the intake air flow rate Ga.

これに対し、空燃比センサ56が「出力反転遅れ異常状態」である場合、図3の破線C2に示したように、無駄時間は「基準無駄時間Lsよりも大幅に長い時間Lm」となる。従って、本判定装置は無駄時間を取得し、その無駄時間から基準無駄時間Lsを減じた時間Ldetが所定値以上である場合、空燃比センサ56が「出力反転遅れ異常状態」であると判定する。時間Ldetは、便宜上「判定用無駄時間遅れ」とも称呼される。   On the other hand, when the air-fuel ratio sensor 56 is in the “output reverse delay abnormal state”, as shown by the broken line C2 in FIG. 3, the dead time is “a time Lm that is significantly longer than the reference dead time Ls”. Therefore, the determination device acquires the dead time, and when the time Ldet obtained by subtracting the reference dead time Ls from the dead time is equal to or greater than a predetermined value, the air-fuel ratio sensor 56 is judged to be in the “output reverse delay abnormal state”. . The time Ldet is also referred to as “delay time for determination” for convenience.

ところで、無駄時間を精度良く取得するためには、センサ出力切替わり時点を出来るだけ正確に特定する必要がある。しかしながら、例えば、空燃比センサのセンサ値Vabyfsを一定時間が経過する毎に取得し、センサ値Vabyfsに基いて検出空燃比AFSを取得し、今回取得した値AFSnowから一定時間前に取得した値AFSoldを減じた差Δの符号が負から正又は正から負へと変化した時点をセンサ出力切替わり時点とすると、誤った時点をセンサ出力切替わり時点として特定してしまう可能性が高い。これは、空燃比センサのセンサ値Vabyfsにはノイズが頻繁に重畳するからである。   By the way, in order to acquire the dead time with high accuracy, it is necessary to specify the sensor output switching time point as accurately as possible. However, for example, the sensor value Vabyfs of the air-fuel ratio sensor is acquired every time a predetermined time elapses, the detected air-fuel ratio AFS is acquired based on the sensor value Vabyfs, and the value AFSold acquired a predetermined time before the value AFSnow acquired this time If the time when the sign of the difference Δ obtained by subtracting is changed from negative to positive or from positive to negative is set as the sensor output switching time, there is a high possibility that the erroneous time is specified as the sensor output switching time. This is because noise frequently superimposes on the sensor value Vabyfs of the air-fuel ratio sensor.

そこで、本判定装置は、図4に示したように、
(1)空燃比センサ56のセンサ値Vabyfsを一定時間tsが経過する毎に取得し、
(2)そのセンサ値Vabyfsに基いて検出空燃比AFSを取得し、
(3)その検出空燃比AFSの分散σを下記の(1)式に基いて一定時間tsが経過する毎に計算し、
(4)分散σが所定の閾値σth未満から閾値σth以上へと変化した時点をセンサ出力切替わり時点として特定する。

Figure 2018003702
Therefore, as shown in FIG.
(1) The sensor value Vabyfs of the air-fuel ratio sensor 56 is acquired every time the fixed time ts elapses.
(2) The detected air-fuel ratio AFS is acquired based on the sensor value Vabyfs,
(3) The variance σ of the detected air-fuel ratio AFS is calculated every time a fixed time ts elapses based on the following equation (1):
(4) The time when the variance σ changes from less than the predetermined threshold σth to the threshold σth or more is specified as the sensor output switching time.
Figure 2018003702

上記(1)式において、値Mは1以上の整数であり、例えば、5である。AFS(t−i)は現時点からi回前のサンプリングタイミングにて取得された値AFSであり、AFSave(t)は現時点を含む過去M回のサンプリングタイミングにて取得された値AFSの平均値である。   In the above formula (1), the value M is an integer of 1 or more, for example, 5. AFS (t−i) is a value AFS acquired at the sampling timing i times before the present time, and AFSave (t) is an average value of the values AFS acquired at the past M sampling timings including the current time. is there.

しかしながら、吸入空気流量が小さい場合、吸入空気流量が大きい場合に比べて、空燃比センサ56のセンサ値Vabyfsの変化速度は小さくなる。それ故、吸入空気流量が小さいほど、制御空燃比切替え時点後に発生する分散σの変化速度も小さくなる。従って、分散が閾値σthよりも小さい状態から閾値σthよりも大きくなった時点をセンサ出力切替わり時点として特定しようとする場合、吸入空気流量が小さいときには閾値σthを小さい値にしなくてはならない。このため、空燃比センサ56のセンサ値Vabyfsにノイズが重畳すると、分散σがそのノイズに起因して閾値σthを超える事態が発生する。その結果、センサ出力切替わり時点として正しくない時点をセンサ出力切替わり時点として特定してしまう場合がある。   However, when the intake air flow rate is small, the change rate of the sensor value Vabyfs of the air-fuel ratio sensor 56 is smaller than when the intake air flow rate is large. Therefore, the smaller the intake air flow rate, the smaller the change rate of the dispersion σ that occurs after the control air-fuel ratio switching time. Therefore, when it is intended to specify the time point when the variance is smaller than the threshold value σth as the sensor output switching time point when the variance becomes larger than the threshold value σth, the threshold value σth must be set to a small value when the intake air flow rate is small. For this reason, when noise is superimposed on the sensor value Vabyfs of the air-fuel ratio sensor 56, a situation in which the variance σ exceeds the threshold σth due to the noise occurs. As a result, a time point that is not correct as the sensor output switching time point may be specified as the sensor output switching time point.

そこで、本判定装置は、図5に黒丸により示したように、分散σに使用するデータである分散計算用データ(空燃比センサ56のセンサ値Vabyfs及び検出空燃比AFS)のサンプリング時間を吸入空気流量Gaが小さいほど見かけ上長くする。より具体的に述べると、本判定装置は、一定のサンプリング時間ts(例えば、4ms)が経過する毎に空燃比センサ56のセンサ値Vabyfsを取得し且つそのセンサ値Vabyfsを図2に示したテーブルを用いて空燃比に変換することによって検出空燃比AFSを得る。   Therefore, as shown by a black circle in FIG. 5, the determination device uses the sampling time of the dispersion calculation data (the sensor value Vabyfs of the air-fuel ratio sensor 56 and the detected air-fuel ratio AFS) which is data used for the dispersion σ as the intake air. Apparently, the smaller the flow rate Ga, the longer. More specifically, the determination apparatus acquires the sensor value Vabyfs of the air-fuel ratio sensor 56 every time a constant sampling time ts (for example, 4 ms) elapses, and the sensor value Vabyfs is a table shown in FIG. Is used to obtain the detected air-fuel ratio AFS.

そして、本判定装置は、吸入空気流量Gaが非常に大きい場合(即ち、Ga=Ga4)、図5の(B)に黒丸により示したように、サンプリング時間tsの経過毎に得られた検出空燃比AFSに基いて分散σを計算する。この分散σはサンプリング時間tsが4msであるので、便宜上、分散σ4と称呼される。本判定装置は、吸入空気流量Gaが非常に大きい場合、分散σ4が閾値σthより小さい値から大きい値へと変化した時点を「センサ出力値切替わり時点」として特定する。   Then, when the intake air flow rate Ga is very large (that is, Ga = Ga4), this determination apparatus detects the detection sky obtained at every elapse of the sampling time ts, as indicated by a black circle in FIG. The variance σ is calculated based on the fuel ratio AFS. This variance σ is referred to as variance σ4 for convenience because the sampling time ts is 4 ms. When the intake air flow rate Ga is very large, the determination device identifies the time when the variance σ4 changes from a value smaller than the threshold σth to a larger value as the “sensor output value switching time”.

本判定装置は、吸入空気流量Gaが比較的大きい場合(即ち、Ga=Ga3<Ga4)、図5の(C)に黒丸により示したように、サンプリング時間tsの2倍の時間2・tsの経過毎に得られた検出空燃比AFSに基いて分散σを計算する。この分散σは実質的なサンプリング時間が8msと見做せるので、便宜上、分散σ8と称呼される。本判定装置は、吸入空気流量Gaが比較的大きい場合、分散σ8が閾値σthより小さい値から大きい値へと変化した時点を「センサ出力値切替わり時点」として特定する。   When the intake air flow rate Ga is relatively large (i.e., Ga = Ga3 <Ga4), the determination device has a time 2 · ts that is twice the sampling time ts, as indicated by a black circle in FIG. The variance σ is calculated based on the detected air-fuel ratio AFS obtained every time. Since this substantial distribution σ can be regarded as a substantial sampling time of 8 ms, it is referred to as the dispersion σ8 for convenience. When the intake air flow rate Ga is relatively large, the determination device identifies the time point at which the variance σ8 changes from a value smaller than the threshold value σth to a larger value as a “sensor output value switching time point”.

本判定装置は、吸入空気流量Gaが比較的小さい場合(即ち、Ga=Ga2<Ga3<Ga4)、図5の(D)に黒丸により示したように、サンプリング時間tsの3倍の時間3・tsの経過毎に得られた検出空燃比AFSに基いて分散σを計算する。この分散σは実質的なサンプリング時間が12msと見做せるので、便宜上、分散σ12と称呼される。本判定装置は、吸入空気流量Gaが比較的小さい場合、分散σ12が閾値σthより小さい値から大きい値へと変化した時点を「センサ出力値切替わり時点」として特定する。   When the intake air flow rate Ga is relatively small (i.e., Ga = Ga2 <Ga3 <Ga4), the determination device 3 is a time 3 · 3 times the sampling time ts, as indicated by a black circle in FIG. The variance σ is calculated based on the detected air-fuel ratio AFS obtained every time ts elapses. This variance σ can be regarded as a substantial sampling time of 12 ms, and is referred to as variance σ12 for convenience. When the intake air flow rate Ga is relatively small, the determination device identifies the time point at which the variance σ12 changes from a value smaller than the threshold value σth to a larger value as a “sensor output value switching time point”.

更に、本判定装置は、吸入空気流量Gaが非常に小さい場合(即ち、Ga=Ga1<Ga2<Ga3<Ga4)、図5の(E)に黒丸により示したように、サンプリング時間tsの4倍の時間4・tsの経過毎に得られた検出空燃比AFSに基いて分散σを計算する。この分散σは実質的なサンプリング時間が16msと見做せるので、便宜上、分散σ16と称呼される。本判定装置は、吸入空気流量Gaが非常に小さい場合、分散σ16が閾値σthより小さい値から大きい値へと変化した時点を「センサ出力値切替わり時点」として特定する。   Furthermore, this determination device, when the intake air flow rate Ga is very small (ie, Ga = Ga1 <Ga2 <Ga3 <Ga4), as indicated by a black circle in FIG. 5E, is four times the sampling time ts. The variance σ is calculated based on the detected air-fuel ratio AFS obtained every time 4 · ts. This variance σ can be regarded as a substantial sampling time of 16 ms, and is referred to as variance σ16 for convenience. When the intake air flow rate Ga is very small, the determination device identifies the time when the variance σ16 changes from a value smaller than the threshold σth to a larger value as the “sensor output value switching time”.

これにより、吸入空気流量が小さい場合の検出空燃比AFS(又は空燃比センサ56のセンサ値Vabyfs)の見かけ上(データ処理上)の変化速度が大きくなり、吸入空気流量が大きい場合の検出空燃比AFS(又は空燃比センサのセンサ値Vabyfs)の変化速度に近づく。その結果、吸入空気流量が小さい場合、センサ出力切替わり時点を特定する際に使用する閾値σthを小さくする必要性がないので、空燃比センサ56のセンサ値Vabyfsにノイズが重畳した場合であっても、センサ出力切替わり時点を精度良く特定することができる。   As a result, the apparent change rate of the detected air-fuel ratio AFS (or the sensor value Vabyfs of the air-fuel ratio sensor 56) when the intake air flow rate is small (in terms of data processing) increases, and the detected air-fuel ratio when the intake air flow rate is large. It approaches the changing speed of AFS (or the sensor value Vabyfs of the air-fuel ratio sensor). As a result, when the intake air flow rate is small, there is no need to reduce the threshold value σth used when specifying the sensor output switching time point, so that noise is superimposed on the sensor value Vabyfs of the air-fuel ratio sensor 56. In addition, the sensor output switching time can be accurately identified.

(具体的作動)
電気制御装置70のCPUは、所定時間(4ms)が経過する毎に図6にフローチャートにより示した「4msルーチン」を実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPUは図6のステップ600から処理を開始してステップ605に進み、フラグXactiveの値が「1」であるか否かを判定する。
(Specific operation)
The CPU of the electric control device 70 executes the “4 ms routine” shown by the flowchart in FIG. 6 every time a predetermined time (4 ms) elapses. Accordingly, when the predetermined timing comes, the CPU starts processing from step 600 in FIG. 6 and proceeds to step 605 to determine whether or not the value of the flag Xactive is “1”.

フラグXactiveの値は、機関10を塔載した車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフ位置からオン位置へと変更された際にCPUにより実行されるイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。更に、フラグXactiveの値は、空燃比センサ56の異常判定を実行する条件(空燃比センサ異常判定実行条件)が成立したときに「1」に設定され(後述の図10のステップ1010及びステップ1020を参照。)、その値が「1」に設定されてから十分な時間が経過したときに「0」に設定される(後述の図10のステップ1050及びステップ1060を参照。)。更に、フラグXactiveの値は、後述するステップ660等の処理によっても「0」に設定される。   The value of the flag Xactive is set to “0” in an initial routine executed by the CPU when an ignition key switch (not shown) of the vehicle on which the engine 10 is mounted is changed from the off position to the on position. It has become. Further, the value of the flag Xactive is set to “1” when a condition for executing the abnormality determination of the air-fuel ratio sensor 56 (air-fuel ratio sensor abnormality determination execution condition) is satisfied (steps 1010 and 1020 in FIG. 10 described later). The value is set to “0” when a sufficient time has elapsed since the value was set to “1” (see step 1050 and step 1060 in FIG. 10 described later). Further, the value of the flag Xactive is also set to “0” by processing such as step 660 described later.

空燃比センサ56の異常判定を実行する条件は、例えば、機関10の始動後において一度も空燃比センサ56の異常判定が実行されておらず、冷却水温THWが閾値水温以上であり、且つ、機関回転速度NEが所定範囲内にあり、且つ、スロットル弁開度TAが所定範囲にある場合に成立する。   The condition for executing the abnormality determination of the air-fuel ratio sensor 56 is, for example, that the abnormality determination of the air-fuel ratio sensor 56 has not been executed once after the engine 10 is started, the cooling water temperature THW is equal to or higher than the threshold water temperature, and the engine This is established when the rotational speed NE is within a predetermined range and the throttle valve opening degree TA is within the predetermined range.

ところで、CPUは、後述する図10に示したルーチンを実行することにより、フラグXactiveの値が「1」であるとき、所謂「アクティブ空燃比制御(強制空燃比制御)」を行う。より具体的に述べると、CPUは、アクティブ空燃比制御において、図3の(A)に示したように、制御空燃比(機関の空燃比)を所定のリッチ空燃比に一定時間TRだけ維持し、その後、制御空燃比を所定のリーン空燃比に一定時間TLだけ維持する空燃比制御を、繰り返し行う。フラグXactiveの値が「0」であるとき、CPUはアクティブ空燃比制御を停止して通常の空燃比制御を行う。   By the way, the CPU performs a so-called “active air-fuel ratio control (forced air-fuel ratio control)” when the value of the flag Xactive is “1” by executing a routine shown in FIG. 10 described later. More specifically, in the active air-fuel ratio control, the CPU maintains the control air-fuel ratio (engine air-fuel ratio) at a predetermined rich air-fuel ratio for a predetermined time TR as shown in FIG. Thereafter, the air-fuel ratio control for maintaining the control air-fuel ratio at a predetermined lean air-fuel ratio for a predetermined time TL is repeatedly performed. When the value of the flag Xactive is “0”, the CPU stops the active air-fuel ratio control and performs the normal air-fuel ratio control.

フラグXactiveの値が「0」であると、CPUはステップ605にて「No」と判定し、ステップ695に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。これに対し、フラグActiveの値が「1」であると、CPUはステップ605にて「Yes」と判定してステップ610に進み、上述した分散σ4を計算する。なお、ステップ610内に記載した式のうち、値Mは「5」(又は、1以上の整数)であり、AFS4(t−i)は見かけのサンプリング時間をts(=4ms)とした場合の現時点からi回前のサンプリングタイミングにて取得された検出空燃比AFSであり、AFSave(t)は現時点を含む過去M回のサンプリングタイミングにて取得された値AFS4の平均値である。   If the value of the flag Xactive is “0”, the CPU makes a “No” determination at step 605 to directly proceed to step 695 to end the present routine tentatively. On the other hand, if the value of the flag Active is “1”, the CPU makes a “Yes” determination at step 605 to proceed to step 610 to calculate the above-described variance σ4. In the expression described in step 610, the value M is “5” (or an integer of 1 or more), and AFS4 (ti) is the case where the apparent sampling time is ts (= 4 ms). The detected air-fuel ratio AFS acquired at the sampling timing i times before the present time, and AFSave (t) is the average value of the values AFS4 acquired at the past M sampling timings including the current time.

次に、CPUはステップ615に進み、現時点の吸入空気流量Gaが分散σ4を使用すべき吸入空気流量であるか否かを判定する。より具体的に述べると、CPUは、現時点の吸入空気流量Gaが第1閾値流量GL以上であるか否かを判定する。第1閾値流量GLは、機関10の負荷が比較的大きい場合の吸入空気流量に対応するように設定されている。現時点の吸入空気流量Gaが第1閾値流量GL以上でない場合、CPUはステップ615にて「No」と判定してステップ608に進み、ステップ610にて計算した分散σ4を「分散σ4の前回値」として記憶する。その後、CPUはステップ695に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU proceeds to step 615 to determine whether or not the current intake air flow rate Ga is an intake air flow rate at which the dispersion σ4 should be used. More specifically, the CPU determines whether or not the current intake air flow rate Ga is equal to or greater than the first threshold flow rate GL. The first threshold flow rate GL is set to correspond to the intake air flow rate when the load on the engine 10 is relatively large. If the current intake air flow rate Ga is not equal to or greater than the first threshold flow rate GL, the CPU makes a “No” determination at step 615 to proceed to step 608 and set the variance σ4 calculated at step 610 to “the previous value of the variance σ4”. Remember as. Thereafter, the CPU proceeds directly to step 695 to end the present routine tentatively.

現時点の吸入空気流量Gaが第1閾値流量GL以上である場合、CPUはステップ615にて「Yes」と判定してステップ620に進み、ステップ610にて算出した分散σ4を「分散σ4の今回値」として記憶する。次に、CPUはステップ625に進み、分散σ4の前回値が閾値σthよりも小さいか否かを判定する。分散σ4の前回値が閾値σth以上である大きい場合、CPUはステップ625にて「No」と判定し、ステップ608を経由してステップ695に進み、本ルーチンを一旦終了する。   If the current intake air flow rate Ga is greater than or equal to the first threshold flow rate GL, the CPU makes a “Yes” determination at step 615 to proceed to step 620, where the variance σ4 calculated at step 610 is set to “current value of variance σ4”. "Is memorized. Next, the CPU proceeds to step 625 to determine whether or not the previous value of the variance σ4 is smaller than the threshold value σth. If the previous value of the variance σ4 is larger than the threshold σth, the CPU makes a “No” determination at step 625 to proceed to step 695 via step 608 to end the present routine tentatively.

これに対し、分散σ4の前回値が閾値σthよりも小さい場合、CPUはステップ625にて「Yes」と判定してステップ630に進み、分散σ4の今回値が閾値σth以上であるか否かを判定する。分散σ4の今回値が閾値σthよりも小さい場合、CPUはステップ630にて「No」と判定し、ステップ608を経由してステップ695に進み、本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the previous value of the variance σ4 is smaller than the threshold σth, the CPU makes a “Yes” determination at step 625 to proceed to step 630 to determine whether or not the current value of the variance σ4 is greater than or equal to the threshold σth. judge. If the current value of the variance σ4 is smaller than the threshold σth, the CPU makes a “No” determination at step 630 to proceed to step 695 via step 608 to end the present routine tentatively.

これに対し、分散σ4の今回値が閾値σth以上である場合、CPUはステップ630にて「Yes」と判定してステップ632に進み、制御空燃比の直前の切替えがリッチ空燃比からリーン空燃比への切替えであったか否かを判定する。制御空燃比の直前の切替えがリッチ空燃比からリーン空燃比への切替えでなかった場合(即ち、制御空燃比の直前の切替えがリーン空燃比からリッチ空燃比への切替えであった場合)、CPUはステップ632にて「No」と判定し、ステップ608を経由してステップ695に進み、本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the current value of the variance σ4 is equal to or greater than the threshold σth, the CPU makes a “Yes” determination at step 630 to proceed to step 632, where switching immediately before the control air-fuel ratio changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio. It is determined whether or not the switch has been made. When switching immediately before the control air-fuel ratio is not switching from rich air-fuel ratio to lean air-fuel ratio (that is, when switching immediately before the control air-fuel ratio is switching from lean air-fuel ratio to rich air-fuel ratio), CPU Determines “No” at step 632, proceeds to step 695 via step 608, and ends this routine once.

これに対し、制御空燃比の直前の切替えがリッチ空燃比からリーン空燃比への切替えであった場合、CPUステップ632にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ635乃至ステップ645の処理を順に行い、ステップ650に進む。   On the other hand, if the switching immediately before the control air-fuel ratio is the switching from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, it is determined as “Yes” in the CPU step 632, and the processing from step 635 to step 645 described below is performed. Go to step 650 in order.

ステップ635:CPUは、現在の時刻tnowから直前のリッチ/リーン切替え時刻tRLを差し引くことにより無駄時間L4を算出する。
ステップ640:CPUは、吸入空気流量GaをルックアップテーブルMapLseijo(Ga)に適用することによって、基準無駄時間Lseijoを取得する。このテーブルMapLseijo(Ga)によれば、基準無駄時間Lseijoは吸入空気流量Gaが大きいほと短くなる値として取得される。なお、前述したように、基準無駄時間Lseijoは正常な空燃比センサが示す無駄時間である。
ステップ645:CPUは、無駄時間L4から基準無駄時間Lseijoを差し引くことにより、判定用無駄時間遅れLdetを求める。
Step 635: The CPU calculates a dead time L4 by subtracting the previous rich / lean switching time tRL from the current time tnow.
Step 640: The CPU acquires the reference dead time Lseijo by applying the intake air flow rate Ga to the lookup table MapLseijo (Ga). According to this table MapLseijo (Ga), the reference dead time Lseijo is acquired as a value that becomes shorter as the intake air flow rate Ga is larger. As described above, the reference dead time Lseijo is a dead time indicated by a normal air-fuel ratio sensor.
Step 645: The CPU obtains the determination dead time delay Ldet by subtracting the reference dead time Lseijo from the dead time L4.

次に、CPUはステップ650に進み、判定用無駄時間遅れLdetが所定の異常判定用閾値L4th以上であるか否かを判定する。判定用無駄時間遅れLdetが所定の異常判定用閾値L4th以上でなければ、CPUはステップ650にて「No」と判定し、ステップ660に直接進む。   Next, the CPU proceeds to step 650 to determine whether or not the determination dead time delay Ldet is equal to or greater than a predetermined abnormality determination threshold L4th. If the determination dead time delay Ldet is not equal to or greater than the predetermined abnormality determination threshold L4th, the CPU makes a “No” determination at step 650 to proceed directly to step 660.

これに対し、判定用無駄時間遅れLdetが所定の異常判定用閾値L4th以上であると、CPUはステップ650にて「Yes」と判定してステップ655に進み、空燃比センサ56が「出力反転遅れ異常状態」であると判定する。より具体的に述べると、CPUは、空燃比センサ56が「出力反転遅れ異常状態」である旨を示すフラグ(異常発生フラグ)Xijoの値を「1」に設定する。この異常発生フラグXijoの値は、バックアップRAMに格納される。このとき、CPUは、図示しない警告ランプを点灯してもよい。その後、CPUはステップ660に進む。   On the other hand, if the determination dead time delay Ldet is equal to or greater than the predetermined abnormality determination threshold L4th, the CPU makes a “Yes” determination at step 650 to proceed to step 655, where the air-fuel ratio sensor 56 It is determined that the state is abnormal. More specifically, the CPU sets the value of a flag (abnormality occurrence flag) Xijo indicating that the air-fuel ratio sensor 56 is in the “output reverse delay abnormal state” to “1”. The value of the abnormality occurrence flag Xijo is stored in the backup RAM. At this time, the CPU may turn on a warning lamp (not shown). Thereafter, the CPU proceeds to step 660.

CPUは、ステップ660にて、フラグXactiveの値を「0」に設定し、ステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。   In step 660, the CPU sets the value of the flag Xactive to “0”, proceeds to step 695, and once ends this routine.

更に、CPUは、所定時間(8ms)が経過する毎に図7にフローチャートにより示した「8msルーチン」を実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPUは図7のステップ700から処理を開始してステップ705に進み、フラグXactiveの値が「1」であるか否かを判定する。   Further, the CPU executes the “8 ms routine” shown by the flowchart in FIG. 7 every time a predetermined time (8 ms) elapses. Accordingly, when the predetermined timing comes, the CPU starts processing from step 700 in FIG. 7 and proceeds to step 705 to determine whether or not the value of the flag Xactive is “1”.

フラグXactiveの値が「0」であると、CPUはステップ705にて「No」と判定し、ステップ795に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。これに対し、フラグActiveの値が「1」であると、CPUはステップ705にて「Yes」と判定してステップ710に進み、上述した分散σ8を計算する。なお、ステップ710内に記載した式のうち、値Mは「5」(又は、1以上の整数)であり、AFS8(t−i)は見かけのサンプリング時間を2・ts(=8ms)とした場合の現時点からi回前のサンプリングタイミングにて取得された検出空燃比AFSであり、AFSave(t)は現時点を含む過去M回のサンプリングタイミングにて取得された値AFS8の平均値である。   If the value of the flag Xactive is “0”, the CPU makes a “No” determination at step 705 to directly proceed to step 795 to end the present routine tentatively. On the other hand, if the value of the flag Active is “1”, the CPU makes a “Yes” determination at step 705 to proceed to step 710 to calculate the above-described variance σ8. In the expression described in step 710, the value M is “5” (or an integer of 1 or more), and AFS8 (ti) has an apparent sampling time of 2 · ts (= 8 ms). Is the detected air-fuel ratio AFS acquired at the sampling timing i times before the current time, and AFSave (t) is the average value of the values AFS8 acquired at the past M sampling timings including the current time.

次に、CPUはステップ715に進み、現時点の吸入空気流量Gaが分散σ8を使用すべき吸入空気流量であるか否かを判定する。より具体的に述べると、CPUは、現時点の吸入空気流量Gaが、第2閾値流量GM以上であり且つ第1閾値流量GL未満であるか否かを判定する。第2閾値流量GMは、第1閾値流量GLよりも小さく、機関10の負荷が中程度である場合の吸入空気流量に対応するように設定されている。   Next, the CPU proceeds to step 715 to determine whether or not the current intake air flow rate Ga is an intake air flow rate at which the dispersion σ8 should be used. More specifically, the CPU determines whether or not the current intake air flow rate Ga is greater than or equal to the second threshold flow rate GM and less than the first threshold flow rate GL. The second threshold flow rate GM is smaller than the first threshold flow rate GL, and is set to correspond to the intake air flow rate when the load of the engine 10 is medium.

現時点の吸入空気流量Gaが第2閾値流量GM以上であり且つ第1閾値流量GL未満でない場合、CPUはステップ715にて「No」と判定してステップ708に進み、ステップ710にて計算した分散σ8を「分散σ8の前回値」として記憶する。その後、CPUはステップ795に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   If the current intake air flow rate Ga is equal to or greater than the second threshold flow rate GM and not less than the first threshold flow rate GL, the CPU makes a “No” determination at step 715 to proceed to step 708 and calculate the variance calculated at step 710 σ8 is stored as “previous value of variance σ8”. Thereafter, the CPU proceeds directly to step 795 to end the present routine tentatively.

現時点の吸入空気流量Gaが第2閾値流量GM以上であり且つ第1閾値流量GL未満である場合、CPUはステップ715にて「Yes」と判定してステップ720に進み、ステップ710にて算出した分散σ8を「分散σ8の今回値」として記憶する。次に、CPUはステップ725に進み、分散σ8の前回値が閾値σthよりも小さいか否かを判定する。分散σ8の前回値が閾値σth以上である大きい場合、CPUはステップ725にて「No」と判定し、ステップ708を経由してステップ795に進み、本ルーチンを一旦終了する。   If the current intake air flow rate Ga is greater than or equal to the second threshold flow rate GM and less than the first threshold flow rate GL, the CPU makes a “Yes” determination at step 715 to proceed to step 720 and calculate at step 710. The variance σ8 is stored as “current value of variance σ8”. Next, the CPU proceeds to step 725 to determine whether or not the previous value of the variance σ8 is smaller than the threshold value σth. When the previous value of the variance σ8 is larger than the threshold value σth, the CPU makes a “No” determination at step 725 to proceed to step 795 via step 708 to end the present routine tentatively.

これに対し、分散σ8の前回値が閾値σthよりも小さい場合、CPUはステップ725にて「Yes」と判定してステップ730に進み、分散σ8の今回値が閾値σth以上であるか否かを判定する。分散σ8の今回値が閾値σthよりも小さい場合、CPUはステップ730にて「No」と判定し、ステップ708を経由してステップ795に進み、本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the previous value of the variance σ8 is smaller than the threshold σth, the CPU makes a “Yes” determination at step 725 to proceed to step 730 to determine whether or not the current value of the variance σ8 is greater than or equal to the threshold σth. judge. If the current value of the variance σ8 is smaller than the threshold σth, the CPU makes a “No” determination at step 730 to proceed to step 795 via step 708 to end the present routine tentatively.

これに対し、分散σ8の今回値が閾値σth以上である場合、CPUはステップ730にて「Yes」と判定してステップ732に進み、制御空燃比の直前の切替えがリッチ空燃比からリーン空燃比への切替えであったか否かを判定する。制御空燃比の直前の切替えがリッチ空燃比からリーン空燃比への切替えでなかった場合(即ち、制御空燃比の直前の切替えがリーン空燃比からリッチ空燃比への切替えであった場合)、CPUはステップ732にて「No」と判定し、ステップ708を経由してステップ795に進み、本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the current value of the variance σ8 is equal to or greater than the threshold σth, the CPU makes a “Yes” determination at step 730 to proceed to step 732, where switching immediately before the control air-fuel ratio changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio. It is determined whether or not the switch has been made. When switching immediately before the control air-fuel ratio is not switching from rich air-fuel ratio to lean air-fuel ratio (that is, when switching immediately before the control air-fuel ratio is switching from lean air-fuel ratio to rich air-fuel ratio), CPU Determines “No” in step 732, proceeds to step 795 via step 708, and ends this routine once.

これに対し、制御空燃比の直前の切替えがリッチ空燃比からリーン空燃比への切替えであった場合、CPUステップ732にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ735乃至ステップ745の処理を順に行い、ステップ750に進む。   On the other hand, when the switching immediately before the control air-fuel ratio is switching from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, it is determined as “Yes” in the CPU step 732, and the processing of steps 735 to 745 described below is performed. Go to step 750 in order.

ステップ735:CPUは、現在の時刻tnowから直前のリッチ/リーン切替え時刻tRLを差し引くことにより無駄時間L8を算出する。
ステップ740:CPUは、吸入空気流量GaをルックアップテーブルMapLseijo(Ga)に適用することによって、基準無駄時間Lseijoを取得する。
ステップ745:CPUは、無駄時間L8から基準無駄時間Lseijoを差し引くことにより、判定用無駄時間遅れLdetを求める。
Step 735: The CPU calculates a dead time L8 by subtracting the previous rich / lean switching time tRL from the current time tnow.
Step 740: The CPU obtains the reference dead time Lseijo by applying the intake air flow rate Ga to the lookup table MapLseijo (Ga).
Step 745: The CPU obtains the determination dead time delay Ldet by subtracting the reference dead time Lseijo from the dead time L8.

次に、CPUはステップ750に進み、判定用無駄時間遅れLdetが所定の異常判定用閾値L8th以上であるか否かを判定する。判定用無駄時間遅れLdetが所定の異常判定用閾値L8th以上でなければ、CPUはステップ750にて「No」と判定し、ステップ760に直接進む。   Next, the CPU proceeds to step 750 to determine whether or not the dead time delay for determination Ldet is equal to or greater than a predetermined abnormality determination threshold L8th. If the determination dead time delay Ldet is not equal to or greater than the predetermined abnormality determination threshold L8th, the CPU makes a “No” determination at step 750 to directly proceed to step 760.

これに対し、判定用無駄時間遅れLdetが所定の異常判定用閾値L8th以上であると、CPUはステップ750にて「Yes」と判定してステップ755に進み、空燃比センサ56が「出力反転遅れ異常状態」であると判定し、異常発生フラグXijoの値を「1」に設定する。このとき、CPUは、図示しない警告ランプを点灯してもよい。その後、CPUはステップ760に進む。   In contrast, if the dead time delay for determination Ldet is equal to or greater than the predetermined abnormality determination threshold L8th, the CPU makes a “Yes” determination at step 750 to proceed to step 755, where the air-fuel ratio sensor 56 It is determined that the state is “abnormal state”, and the value of the abnormality occurrence flag Xijo is set to “1”. At this time, the CPU may turn on a warning lamp (not shown). Thereafter, the CPU proceeds to step 760.

CPUは、ステップ760にて、フラグXactiveの値を「0」に設定し、ステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。   In step 760, the CPU sets the value of the flag Xactive to “0”, proceeds to step 795, and once ends this routine.

更に、CPUは、所定時間(12ms)が経過する毎に図8にフローチャートにより示した「12msルーチン」を実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPUは図8のステップ800から処理を開始してステップ805に進み、フラグXactiveの値が「1」であるか否かを判定する。   Further, the CPU executes a “12 ms routine” shown by a flowchart in FIG. 8 every time a predetermined time (12 ms) elapses. Therefore, when the predetermined timing comes, the CPU starts the process from step 800 in FIG. 8 and proceeds to step 805 to determine whether or not the value of the flag Xactive is “1”.

フラグXactiveの値が「0」であると、CPUはステップ805にて「No」と判定し、ステップ895に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。これに対し、フラグActiveの値が「1」であると、CPUはステップ805にて「Yes」と判定してステップ810に進み、上述した分散σ12を計算する。なお、ステップ810内に記載した式のうち、値Mは「5」(又は、1以上の整数)であり、AFS12(t−i)は見かけのサンプリング時間を3・ts(=12ms)とした場合の現時点からi回前のサンプリングタイミングにて取得された検出空燃比AFSであり、AFSave(t)は現時点を含む過去M回のサンプリングタイミングにて取得された値AFS12の平均値である。   If the value of the flag Xactive is “0”, the CPU makes a “No” determination at step 805 to directly proceed to step 895 to end the present routine tentatively. On the other hand, if the value of the flag Active is “1”, the CPU makes a “Yes” determination at step 805 to proceed to step 810 to calculate the variance σ12 described above. In the expression described in Step 810, the value M is “5” (or an integer of 1 or more), and AFS12 (ti) has an apparent sampling time of 3 · ts (= 12 ms). The detected air-fuel ratio AFS obtained at the sampling timing i times before the present time, and AFSave (t) is an average value of the values AFS12 obtained at the past M sampling timings including the current time.

次に、CPUはステップ815に進み、現時点の吸入空気流量Gaが分散σ12を使用すべき吸入空気流量であるか否かを判定する。より具体的に述べると、CPUは、現時点の吸入空気流量Gaが、第3閾値流量GS以上であり且つ第2閾値流量GM未満であるか否かを判定する。第3閾値流量GSは、第2閾値流量GMよりも小さく、機関10の負荷が軽負荷である場合の吸入空気流量に対応するように設定されている。   Next, the CPU proceeds to step 815 to determine whether or not the current intake air flow rate Ga is an intake air flow rate at which the dispersion σ12 should be used. More specifically, the CPU determines whether or not the current intake air flow rate Ga is greater than or equal to the third threshold flow rate GS and less than the second threshold flow rate GM. The third threshold flow rate GS is smaller than the second threshold flow rate GM, and is set to correspond to the intake air flow rate when the load of the engine 10 is a light load.

現時点の吸入空気流量Gaが第3閾値流量GS以上であり且つ第2閾値流量GM未満でない場合、CPUはステップ815にて「No」と判定してステップ808に進み、ステップ810にて計算した分散σ12を「分散σ12の前回値」として記憶する。その後、CPUはステップ895に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   If the current intake air flow rate Ga is greater than or equal to the third threshold flow rate GS and not less than the second threshold flow rate GM, the CPU makes a “No” determination at step 815 to proceed to step 808, and the variance calculated at step 810 σ12 is stored as “previous value of variance σ12”. Thereafter, the CPU proceeds directly to step 895 to end the present routine tentatively.

現時点の吸入空気流量Gaが第3閾値流量GS以上であり且つ第2閾値流量GM未満である場合、CPUはステップ815にて「Yes」と判定してステップ820に進み、ステップ810にて算出した分散σ12を「分散σ12の今回値」として記憶する。次に、CPUはステップ825に進み、分散σ12の前回値が閾値σthよりも小さいか否かを判定する。分散σ12の前回値が閾値σth以上である大きい場合、CPUはステップ825にて「No」と判定し、ステップ808を経由してステップ895に進み、本ルーチンを一旦終了する。   If the current intake air flow rate Ga is greater than or equal to the third threshold flow rate GS and less than the second threshold flow rate GM, the CPU makes a “Yes” determination at step 815 to proceed to step 820 and calculate at step 810. The variance σ12 is stored as “current value of variance σ12”. Next, the CPU proceeds to step 825 to determine whether or not the previous value of the variance σ12 is smaller than the threshold value σth. If the previous value of the variance σ12 is larger than the threshold σth, the CPU makes a “No” determination at step 825 to proceed to step 895 via step 808 to end the present routine tentatively.

これに対し、分散σ12の前回値が閾値σthよりも小さい場合、CPUはステップ825にて「Yes」と判定してステップ830に進み、分散σ12の今回値が閾値σth以上であるか否かを判定する。分散σ12の今回値が閾値σthよりも小さい場合、CPUはステップ830にて「No」と判定し、ステップ808を経由してステップ895に進み、本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the previous value of the variance σ12 is smaller than the threshold σth, the CPU makes a “Yes” determination at step 825 to proceed to step 830 to determine whether or not the current value of the variance σ12 is greater than or equal to the threshold σth. judge. If the current value of the variance σ12 is smaller than the threshold σth, the CPU makes a “No” determination at step 830 to proceed to step 895 via step 808 to end the present routine tentatively.

これに対し、分散σ12の今回値が閾値σth以上である場合、CPUはステップ830にて「Yes」と判定してステップ832に進み、制御空燃比の直前の切替えがリッチ空燃比からリーン空燃比への切替えであったか否かを判定する。制御空燃比の直前の切替えがリッチ空燃比からリーン空燃比への切替えでなかった場合(即ち、制御空燃比の直前の切替えがリーン空燃比からリッチ空燃比への切替えであった場合)、CPUはステップ832にて「No」と判定し、ステップ808を経由してステップ895に進み、本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the current value of the variance σ12 is equal to or greater than the threshold σth, the CPU makes a “Yes” determination at step 830 to proceed to step 832 where switching immediately before the control air-fuel ratio changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio. It is determined whether or not the switch has been made. When switching immediately before the control air-fuel ratio is not switching from rich air-fuel ratio to lean air-fuel ratio (that is, when switching immediately before the control air-fuel ratio is switching from lean air-fuel ratio to rich air-fuel ratio), CPU Determines “No” in step 832, proceeds to step 895 via step 808, and ends this routine once.

これに対し、制御空燃比の直前の切替えがリッチ空燃比からリーン空燃比への切替えであった場合、CPUステップ832にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ835乃至ステップ845の処理を順に行い、ステップ850に進む。   On the other hand, if the switching immediately before the control air-fuel ratio is a switching from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, it is determined as “Yes” in the CPU step 832, and the processing of steps 835 to 845 described below is performed. Go to step 850 in order.

ステップ835:CPUは、現在の時刻tnowから直前のリッチ/リーン切替え時刻tRLを差し引くことにより無駄時間L12を算出する。
ステップ840:CPUは、吸入空気流量GaをルックアップテーブルMapLseijo(Ga)に適用することによって、基準無駄時間Lseijoを取得する。
ステップ845:CPUは、無駄時間L12から基準無駄時間Lseijoを差し引くことにより、判定用無駄時間遅れLdetを求める。
Step 835: The CPU calculates a dead time L12 by subtracting the previous rich / lean switching time tRL from the current time tnow.
Step 840: The CPU acquires the reference dead time Lseijo by applying the intake air flow rate Ga to the look-up table MapLseijo (Ga).
Step 845: The CPU obtains the determination dead time delay Ldet by subtracting the reference dead time Lseijo from the dead time L12.

次に、CPUはステップ850に進み、判定用無駄時間遅れLdetが所定の異常判定用閾値L12th以上であるか否かを判定する。判定用無駄時間遅れLdetが所定の異常判定用閾値L12th以上でなければ、CPUはステップ850にて「No」と判定し、ステップ860に直接進む。   Next, the CPU proceeds to step 850 to determine whether or not the dead time delay for determination Ldet is equal to or greater than a predetermined abnormality determination threshold L12th. If the determination dead time delay Ldet is not equal to or greater than the predetermined abnormality determination threshold L12th, the CPU makes a “No” determination at step 850 to directly proceed to step 860.

これに対し、判定用無駄時間遅れLdetが所定の異常判定用閾値L12th以上であると、CPUはステップ850にて「Yes」と判定してステップ855に進み、空燃比センサ56が「出力反転遅れ異常状態」であると判定し、異常発生フラグXijoの値を「1」に設定する。このとき、CPUは、図示しない警告ランプを点灯してもよい。その後、CPUはステップ860に進む。   On the other hand, if the determination dead time delay Ldet is equal to or greater than the predetermined abnormality determination threshold L12th, the CPU makes a “Yes” determination at step 850 to proceed to step 855, where the air-fuel ratio sensor 56 It is determined that the state is “abnormal state”, and the value of the abnormality occurrence flag Xijo is set to “1”. At this time, the CPU may turn on a warning lamp (not shown). Thereafter, the CPU proceeds to step 860.

CPUは、ステップ860にて、フラグXactiveの値を「0」に設定し、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。   In step 860, the CPU sets the value of the flag Xactive to “0”, proceeds to step 895, and once ends this routine.

更に、CPUは、所定時間(16ms)が経過する毎に図9にフローチャートにより示した「16msルーチン」を実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPUは図9のステップ900から処理を開始してステップ905に進み、フラグXactiveの値が「1」であるか否かを判定する。   Further, the CPU executes the “16 ms routine” shown by the flowchart in FIG. 9 every time a predetermined time (16 ms) elapses. Therefore, at the predetermined timing, the CPU starts the process from step 900 in FIG. 9 and proceeds to step 905 to determine whether or not the value of the flag Xactive is “1”.

フラグXactiveの値が「0」であると、CPUはステップ905にて「No」と判定し、ステップ995に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。これに対し、フラグActiveの値が「1」であると、CPUはステップ905にて「Yes」と判定してステップ910に進み、上述した分散σ16を計算する。なお、ステップ910内に記載した式のうち、値Mは「5」(又は、1以上の整数)であり、AFS16(t−i)は見かけのサンプリング時間を4・ts(=16ms)とした場合の現時点からi回前のサンプリングタイミングにて取得された検出空燃比AFSであり、AFSave(t)は現時点を含む過去M回のサンプリングタイミングにて取得された値AFS16の平均値である。   If the value of the flag Xactive is “0”, the CPU makes a “No” determination at step 905 to directly proceed to step 995 to end the present routine tentatively. On the other hand, if the value of the flag Active is “1”, the CPU makes a “Yes” determination at step 905 to proceed to step 910 to calculate the above-described variance σ16. In the expression described in step 910, the value M is “5” (or an integer of 1 or more), and AFS16 (ti) has an apparent sampling time of 4 · ts (= 16 ms). The detected air-fuel ratio AFS obtained at the sampling timing i times before the present time, and AFSave (t) is the average value of the values AFS16 obtained at the past M sampling timings including the current time.

次に、CPUはステップ915に進み、現時点の吸入空気流量Gaが分散σ16を使用すべき吸入空気流量であるか否かを判定する。より具体的に述べると、CPUは、現時点の吸入空気流量Gaが、第3閾値流量GS未満であるか否かを判定する。   Next, the CPU proceeds to step 915 to determine whether or not the current intake air flow rate Ga is an intake air flow rate at which the dispersion σ16 should be used. More specifically, the CPU determines whether or not the current intake air flow rate Ga is less than the third threshold flow rate GS.

現時点の吸入空気流量Gaが第3閾値流量GS未満でない場合、CPUはステップ915にて「No」と判定してステップ908に進み、ステップ910にて計算した分散σ16を「分散σ16の前回値」として記憶する。その後、CPUはステップ995に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   If the current intake air flow rate Ga is not less than the third threshold flow rate GS, the CPU makes a “No” determination at step 915 to proceed to step 908 to set the variance σ16 calculated at step 910 as “the previous value of the variance σ16”. Remember as. Thereafter, the CPU proceeds directly to step 995 to end the present routine tentatively.

現時点の吸入空気流量Gaが第3閾値流量GS未満である場合、CPUはステップ915にて「Yes」と判定してステップ920に進み、ステップ910にて算出した分散σ16を「分散σ16の今回値」として記憶する。次に、CPUはステップ925に進み、分散σ16の前回値が閾値σthよりも小さいか否かを判定する。分散σ16の前回値が閾値σth以上である大きい場合、CPUはステップ925にて「No」と判定し、ステップ908を経由してステップ995に進み、本ルーチンを一旦終了する。   If the current intake air flow rate Ga is less than the third threshold flow rate GS, the CPU makes a “Yes” determination at step 915 to proceed to step 920, where the variance σ16 calculated at step 910 is set to “current value of variance σ16”. "Is memorized. Next, the CPU proceeds to step 925 to determine whether or not the previous value of the variance σ16 is smaller than the threshold value σth. If the previous value of the variance σ16 is greater than the threshold σth, the CPU makes a “No” determination at step 925 to proceed to step 995 via step 908 to end the present routine tentatively.

これに対し、分散σ16の前回値が閾値σthよりも小さい場合、CPUはステップ925にて「Yes」と判定してステップ930に進み、分散σ16の今回値が閾値σth以上であるか否かを判定する。分散σ16の今回値が閾値σthよりも小さい場合、CPUはステップ930にて「No」と判定し、ステップ908を経由してステップ995に進み、本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the previous value of the variance σ16 is smaller than the threshold σth, the CPU makes a “Yes” determination at step 925 to proceed to step 930 to determine whether or not the current value of the variance σ16 is greater than or equal to the threshold σth. judge. If the current value of the variance σ16 is smaller than the threshold σth, the CPU makes a “No” determination at step 930 to proceed to step 995 via step 908 to end the present routine tentatively.

これに対し、分散σ16の今回値が閾値σth以上である場合、CPUはステップ930にて「Yes」と判定してステップ932に進み、制御空燃比の直前の切替えがリッチ空燃比からリーン空燃比への切替えであったか否かを判定する。制御空燃比の直前の切替えがリッチ空燃比からリーン空燃比への切替えでなかった場合(即ち、制御空燃比の直前の切替えがリーン空燃比からリッチ空燃比への切替えであった場合)、CPUはステップ932にて「No」と判定し、ステップ908を経由してステップ995に進み、本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the current value of the variance σ16 is equal to or greater than the threshold σth, the CPU makes a “Yes” determination at step 930 to proceed to step 932, where switching immediately before the control air-fuel ratio changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio. It is determined whether or not the switch has been made. When switching immediately before the control air-fuel ratio is not switching from rich air-fuel ratio to lean air-fuel ratio (that is, when switching immediately before the control air-fuel ratio is switching from lean air-fuel ratio to rich air-fuel ratio), CPU Determines “No” in step 932, proceeds to step 995 via step 908, and ends this routine once.

これに対し、制御空燃比の直前の切替えがリッチ空燃比からリーン空燃比への切替えであった場合、CPUステップ932にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ935乃至ステップ945の処理を順に行い、ステップ950に進む。   On the other hand, if the switching immediately before the control air-fuel ratio is the switching from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, it is determined as “Yes” in the CPU step 932, and the processing from step 935 to step 945 described below is performed. Go to step 950 in order.

ステップ935:CPUは、現在の時刻tnowから直前のリッチ/リーン切替え時刻tRLを差し引くことにより無駄時間L16を算出する。
ステップ940:CPUは、吸入空気流量GaをルックアップテーブルMapLseijo(Ga)に適用することによって、基準無駄時間Lseijoを取得する。
ステップ945:CPUは、無駄時間L16から基準無駄時間Lseijoを差し引くことにより、判定用無駄時間遅れLdetを求める。
Step 935: The CPU calculates a dead time L16 by subtracting the previous rich / lean switching time tRL from the current time tnow.
Step 940: The CPU acquires the reference dead time Lseijo by applying the intake air flow rate Ga to the lookup table MapLseijo (Ga).
Step 945: The CPU obtains the determination dead time delay Ldet by subtracting the reference dead time Lseijo from the dead time L16.

次に、CPUはステップ950に進み、判定用無駄時間遅れLdetが所定の異常判定用閾値L16th以上であるか否かを判定する。判定用無駄時間遅れLdetが所定の異常判定用閾値L16th以上でなければ、CPUはステップ950にて「No」と判定し、ステップ960に直接進む。   Next, the CPU proceeds to step 950 to determine whether or not the determination dead time delay Ldet is equal to or greater than a predetermined abnormality determination threshold L16th. If the determination dead time delay Ldet is not equal to or greater than the predetermined abnormality determination threshold L16th, the CPU makes a “No” determination at step 950 to proceed directly to step 960.

これに対し、判定用無駄時間遅れLdetが所定の異常判定用閾値L16th以上であると、CPUはステップ950にて「Yes」と判定してステップ955に進み、空燃比センサ56が「出力反転遅れ異常状態」であると判定し、異常発生フラグXijoの値を「1」に設定する。このとき、CPUは、図示しない警告ランプを点灯してもよい。その後、CPUはステップ960に進む。   On the other hand, when the dead time delay for determination Ldet is equal to or greater than the predetermined abnormality determination threshold L16th, the CPU makes a “Yes” determination at step 950 to proceed to step 955, where the air-fuel ratio sensor 56 It is determined that the state is “abnormal state”, and the value of the abnormality occurrence flag Xijo is set to “1”. At this time, the CPU may turn on a warning lamp (not shown). Thereafter, the CPU proceeds to step 960.

CPUは、ステップ960にて、フラグXactiveの値を「0」に設定し、ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。   In step 960, the CPU sets the value of the flag Xactive to “0”, proceeds to step 995, and once ends this routine.

更に、CPUは、所定時間が経過する毎に図10にフローチャートにより示した「空燃比制御ルーチン」を実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPUは図10のステップ1000から処理を開始してステップ1010に進み、前述した空燃比センサ異常判定実行条件が成立した直後であるか否かを判定する。   Further, the CPU executes the “air-fuel ratio control routine” shown by the flowchart in FIG. 10 every time a predetermined time elapses. Accordingly, when the predetermined timing comes, the CPU starts processing from step 1000 in FIG. 10 and proceeds to step 1010 to determine whether or not it is immediately after the aforementioned air-fuel ratio sensor abnormality determination execution condition is satisfied.

空燃比センサ異常判定実行条件が成立した直後である場合、CPUはステップ1010にて「Yes」と判定してステップ1020に進み、フラグXactiveの値を「1」に設定してからステップ1030に進む。これに対し、空燃比センサ異常判定実行条件が成立した直後でない場合、CPUはステップ1010にて「No」と判定してステップ1030に直接進む。   If it is immediately after the air-fuel ratio sensor abnormality determination execution condition is satisfied, the CPU makes a “Yes” determination at step 1010 to proceed to step 1020, sets the value of the flag Xactive to “1”, and then proceeds to step 1030. . On the other hand, if it is not immediately after the air-fuel ratio sensor abnormality determination execution condition is satisfied, the CPU makes a “No” determination at step 1010 to proceed directly to step 1030.

CPUは、ステップ1030にてフラグXactiveの値が「1」であるか否かを判定する。フラグXactiveの値が「1」である場合、CPUはステップ1030にて「Yes」と判定してステップ1040に進み、前述したアクティブ空燃比制御を実行する。より具体的に述べると、CPUは、吸入空気流量Ga及び機関回転速度NEから機関10の一つの気筒が一回の吸気行程において吸入する空気量を算出し、その空気量を目標空燃比により除した量に相当する燃料を、吸気行程を迎える気筒の燃料噴射弁33から噴射させる。アクティブ空燃比制御の一周期において、目標空燃比は、一定時間TRだけ理論空燃比よりも小さい一定のリッチ空燃比に設定された後、一定時間TLだけ理論空燃比よりも大きい一定のリーン空燃比に設定される。   In step 1030, the CPU determines whether or not the value of the flag Xactive is “1”. If the value of the flag Xactive is “1”, the CPU makes a “Yes” determination at step 1030 to proceed to step 1040 to execute the above-described active air-fuel ratio control. More specifically, the CPU calculates the amount of air taken by one cylinder of the engine 10 in one intake stroke from the intake air flow rate Ga and the engine speed NE, and divides the air amount by the target air-fuel ratio. The fuel corresponding to the amount is injected from the fuel injection valve 33 of the cylinder that reaches the intake stroke. In one cycle of active air-fuel ratio control, the target air-fuel ratio is set to a constant rich air-fuel ratio that is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio for a certain time TR, and then a certain lean air-fuel ratio that is larger than the stoichiometric air-fuel ratio for a certain time TL. Set to

次いで、CPUはステップ1050に進み、フラグXactiveの値が「0」から「1」に変化してから異常判定実行時間が経過したか否かを判定する。この異常判定実行時間が経過していれば、CPUはステップ1050にて「Yes」と判定してステップ1060に進んでフラグXactiveの値を「0」に設定し、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU proceeds to step 1050 to determine whether or not the abnormality determination execution time has elapsed since the value of the flag Xactive has changed from “0” to “1”. If the abnormality determination execution time has elapsed, the CPU makes a “Yes” determination at step 1050 to proceed to step 1060 to set the value of the flag Xactive to “0”, and then proceeds to step 1095 to execute this routine. Exit once.

これに対し、異常判定実行時間が経過していなければ、CPUはステップ1050にて「No」と判定し、ステップ1095に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the abnormality determination execution time has not elapsed, the CPU makes a “No” determination at step 1050 to directly proceed to step 1095 to end the present routine tentatively.

一方、CPUがステップ1030の処理を行う時点において、フラグXactiveの値が「1」でなければ、CPUはステップ1030にて「No」と判定してステップ1070に進み、通常の空燃比制御を行う。より具体的に述べると、CPUは、目標空燃比を理論空燃比に設定し、一つの気筒が一回の吸気行程において吸入する空気量を吸入空気流量Ga及び機関回転速度NEから算出し、その空気量を目標空燃比により除した量に相当する燃料を、吸気行程を迎える気筒の燃料噴射弁33から噴射させる。このとき、検出空燃比AFSが理論空燃比よりも小さければ、燃料噴射量が減少補正され、検出空燃比AFSが理論空燃比よりも大きければ、燃料噴射量が増大補正される。   On the other hand, if the value of the flag Xactive is not “1” at the time when the CPU performs the process of step 1030, the CPU makes a “No” determination at step 1030 to proceed to step 1070 to perform normal air-fuel ratio control. . More specifically, the CPU sets the target air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio, calculates the amount of air that one cylinder sucks in one intake stroke from the intake air flow rate Ga and the engine rotational speed NE, and Fuel corresponding to the amount obtained by dividing the air amount by the target air-fuel ratio is injected from the fuel injection valve 33 of the cylinder that reaches the intake stroke. At this time, if the detected air-fuel ratio AFS is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel injection amount is corrected to decrease, and if the detected air-fuel ratio AFS is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel injection amount is corrected to increase.

以上、説明したように、本判定装置は、アクティブ空燃比制御中における検出空燃比AFSの分散を求め、その分散に基いてセンサ出力切替わり時点を特定する。その際、本判定装置は、分散を求めるための検出空燃比AFSのデータ(分散計算用データ)のサンプリング間隔を吸入空気流量が小さいほど長くする。その結果、センサ出力切替わり時点を精度良く特定することができる。   As described above, the determination device obtains the dispersion of the detected air-fuel ratio AFS during the active air-fuel ratio control, and specifies the sensor output switching time based on the dispersion. At this time, the determination device increases the sampling interval of the detected air-fuel ratio AFS data (dispersion calculation data) for obtaining the dispersion as the intake air flow rate decreases. As a result, the sensor output switching time can be accurately identified.

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、図6乃至図9において使用される閾値σthは、互いに相違していてもよい。即ち、閾値σthは吸入空気流量に応じて変化する値に設定されてもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, the threshold values σth used in FIGS. 6 to 9 may be different from each other. That is, the threshold σth may be set to a value that changes according to the intake air flow rate.

本判定装置は、検出空燃比の分散(σ4、σ8、σ12、及び、σ16)を求め、その分散によりセンサ出力切替わり時点を特定していたが、空燃比センサ56のセンサ値Vabyfsの分散を求め、その分散に基いてセンサ出力切替わり時点を特定してもよい。更に、分散計算用データのサンプリング間隔は、4、8、12及び16msに限定されることなく、任意の時間であってもよく、分散もσ4、σ8、σ12、及び、σ16の4つに限定されない。   The determination device obtains the dispersion (σ4, σ8, σ12, and σ16) of the detected air-fuel ratio, and specifies the time point when the sensor output is switched by the dispersion, but the dispersion of the sensor value Vabyfs of the air-fuel ratio sensor 56 is determined. The time point when the sensor output is switched may be specified based on the distribution. Further, the sampling interval of the data for dispersion calculation is not limited to 4, 8, 12 and 16 ms, but may be any time, and the dispersion is also limited to four of σ4, σ8, σ12 and σ16. Not.

更に、本判定装置は、制御空燃比の直前の切替えがリッチ空燃比からリーン空燃比への切替えであった後に現れる無駄時間に基いて出力反転遅れ異常状態が発生しているか否かを判定していたが、制御空燃比の直前の切替えがリーン空燃比からリッチ空燃比への切替えであった後に現れる無駄時間に基いて出力反転遅れ異常状態が発生しているか否かを判定してもよい(図3の時刻tLRから時刻t3又は時刻t4までの時間を参照。)。   Further, the determination device determines whether or not an output reversal delay abnormal state has occurred based on a dead time that appears after the switching immediately before the control air-fuel ratio is switching from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio. However, it may be determined whether or not an output reverse delay abnormal state has occurred based on the dead time that appears after the switching immediately before the control air-fuel ratio is the switching from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio. (See the time from time tLR to time t3 or time t4 in FIG. 3).

更に、本判定装置は、無駄時間を1回だけ求め、その無駄時間に基いて出力反転遅れ異常状態が発生しているか否かを判定していたが、吸入空気流量Gaが同じ領域(即ち、GS未満、GS以上且つGM未満、GM以上且つGL未満、及び、GL以上)にある場合に無駄時間を複数回求め、それらの無駄時間の平均値(即ち、無駄時間に基く値)に基いて出力反転遅れ異常状態が発生しているか否かを判定してもよい。   Further, the present determination device obtains the dead time only once and determines whether or not the output reversal delay abnormal state has occurred based on the dead time, but the intake air flow rate Ga is the same region (i.e., Less than GS, more than GS and less than GM, more than GM and less than GL, and more than GL), the dead time is obtained a plurality of times, and based on the average value of the dead times (ie, the value based on the dead time) It may be determined whether an output reversal delay abnormal state has occurred.

10…内燃機関、33…燃料噴射弁、41…エキゾーストマニホールド、42…エキゾーストパイプ、43…上流側触媒、56…上流側空燃比センサ(空燃比センサ)、57…下流側空燃比センサ、70…電気制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 33 ... Fuel injection valve, 41 ... Exhaust manifold, 42 ... Exhaust pipe, 43 ... Upstream catalyst, 56 ... Upstream air-fuel ratio sensor (air-fuel ratio sensor), 57 ... Downstream-side air-fuel ratio sensor, 70 ... Electric control device.

Claims (2)

内燃機関の排気通路に配設され且つ配設された箇所を流れる当該機関の排ガスの空燃比に応じた値を出力する空燃比センサの異常判定装置であって、
前記機関に供給される混合気の空燃比を所定のリッチ空燃比と所定のリーン空燃比との間でステップ的に変化させる機関空燃比変更手段と、
前記空燃比センサが出力する値であるセンサ値又は前記センサ値を空燃比に変換した検出空燃比を所定の一定時間が経過する毎に分散計算用データとして取得し、前記分散計算用データのうち互いに時間的に連続する複数のデータに基いて当該複数のデータの分散を算出する分散算出手段と、
前記分散が所定の閾値未満から同閾値以上へと変化した時点をセンサ出力切替わり時点として特定し、前記機関に供給される混合気の空燃比が前記リッチ空燃比と前記リーン空燃比との間でステップ的に変化させられた時点である制御空燃比切替え時点から前記センサ出力切替わり時点までの時間である無駄時間を取得し、前記無駄時間に基く時間が所定閾値時間以上である場合に前記空燃比センサの出力反転遅れ異常が発生していると判定する異常判定手段と、
を備える空燃比センサの異常判定装置において、
前記分散算出手段は、
前記一定時間を前記機関に吸入される空気の流量が小さいほど長くするように構成されたことを特徴とする、
空燃比センサの異常判定装置。
An abnormality determination device for an air-fuel ratio sensor that outputs a value corresponding to an air-fuel ratio of exhaust gas of the engine that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and flows through the disposed position,
Engine air-fuel ratio changing means for stepwise changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine between a predetermined rich air-fuel ratio and a predetermined lean air-fuel ratio;
A sensor value that is a value output by the air-fuel ratio sensor or a detected air-fuel ratio obtained by converting the sensor value to an air-fuel ratio is acquired as dispersion calculation data every time a predetermined time elapses, and among the dispersion calculation data, A variance calculation means for calculating a variance of the plurality of data based on a plurality of data that are temporally continuous with each other;
A time point at which the dispersion changes from less than a predetermined threshold value to a value equal to or higher than the threshold value is specified as a sensor output switching time point, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is between the rich air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio. When a dead time that is a time from the control air-fuel ratio switching time point that is changed in a stepwise manner to the sensor output switching time point is acquired, and the time based on the dead time is equal to or longer than a predetermined threshold time, An abnormality determining means for determining that an output inversion delay abnormality of the air-fuel ratio sensor has occurred;
In an air-fuel ratio sensor abnormality determination device comprising:
The variance calculating means includes
The fixed time is configured to be longer as the flow rate of air sucked into the engine is smaller.
An air-fuel ratio sensor abnormality determination device.
請求項1に記載の空燃比センサの異常判定装置において、
前記異常判定手段は、
前記無駄時間から、前記機関に吸入される空気の流量に基いて変化する基準無駄時間を減じることにより得られる時間差分が所定値以上であるか否かを判定し、前記時間差分が前記所定値以上であると判定した場合に、前記無駄時間が前記所定閾値時間以上であると判定するように構成された、
空燃比センサの異常判定装置。
In the air-fuel ratio sensor abnormality determination device according to claim 1,
The abnormality determining means includes
It is determined whether or not a time difference obtained by subtracting a reference dead time that changes based on the flow rate of air sucked into the engine from the dead time is equal to or greater than a predetermined value, and the time difference is the predetermined value. Configured to determine that the dead time is equal to or longer than the predetermined threshold time when it is determined as above.
An air-fuel ratio sensor abnormality determination device.
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