JP3656501B2

JP3656501B2 - Air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis device

Info

Publication number: JP3656501B2
Application number: JP2000050551A
Authority: JP
Inventors: 季明井上; 秀明小林
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2020-02-28
Also published as: JP2001242126A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサを備えた内燃機関に関し、特に、空燃比センサの過度の劣化や断線等の異常の有無を診断する異常診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば三元触媒を用いた内燃機関にあっては、空燃比を高精度に制御する必要があるので、機関の排気通路に空燃比センサを配設し、排気ガス中の空燃比に応じて生じる空燃比センサの出力に基づいて、吸入空気量や燃料供給量をフィードバック制御するようにしている。
【０００３】
ここで、空燃比センサが断線していたり過度に劣化したりしていると、当然のことながら正常な燃料供給量の制御が不可能となり、排気成分の悪化や燃費の低下等を来す虞がある。そして、この種の異常は、運転性の悪化を生じない範囲では一般に運転者が気付きにくい。そこで、このような空燃比センサの異常を検出する装置が従来から種々提案されている。
【０００４】
一例として、例えば特開昭６０−２３３３４３号公報には、燃料カット開始から一定時間経過した後に、酸素センサ（空燃比センサ）の出力電流値を故障判定レベルと比較することで、酸素センサの異常の有無を診断する技術が記載されている。
【０００５】
しかしながら、このような診断方法では、燃料カット開始時のセンサ電流値によって、センサ電流が故障判定レベルに到達するまでの時間が変化するために、正確に診断できないことがあり、診断精度が低いという問題がある。
【０００６】
そこで、特開平８−１７７５７５号公報には、燃料カット後における空燃比センサ出力の変化率を一つ求め、この変化率と異常判定値とを比較し、変化率が異常判定値を越えている場合に異常と判定する技術が記載されている。この場合、燃料カット前の空燃比の状態つまり燃料カット開始時のセンサ出力の影響をあまり受けることがなく、上記特開昭６０−２３３３４３号公報のものに比して、正確な診断を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特開平８−１７７５７５号公報の例では、唯一の空燃比の変化率から異常を診断しているために、この変化率を算出する期間，タイミング等によっては、正確な診断をできなかったり、診断時間が長くなる場合があり、更なる改良が望まれている。
【０００８】
また、他の課題として、一般的に、基準大気を利用して酸素濃度等を検出する空燃比センサでは、高地等の大気圧の変化により、空燃比センサの出力特性（センサ電圧−空燃比）が変化し、診断精度に悪影響を及ぼす場合がある。
【０００９】
加えて、上記公報のように燃料カットから所定時間経過後のセンサ出力電流又はセンサ出力変化率を判定してセンサの応答性を自己診断する形式のものでは、運転条件による排気ガスの応答遅れが影響し、診断精度に悪影響を及ぼす虞がある。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、正確かつ迅速に空燃比センサの異常の有無を判定し得る新規な異常診断装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明に係る空燃比センサの異常診断装置は、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサを備えた内燃機関において、機関が燃料カットを行う状態にあることを検出する燃料カット検出手段と、この燃料カット中に、空燃比センサの出力に基づいて、所定の変化量算出期間における空燃比の変化量を逐次算出する変化量算出手段と、このように算出された複数の変化量の最大値と、予め設定されている判定基準値とを比較し、上記最大値が判定基準値よりも小さい場合に、異常と判定する判定手段と、を有することを特徴としている。
【００１２】
具体的には、適宜な診断領域条件を満たしている状態で、燃料カットが行われると、所定の診断期間（例えば１秒程度）の間、所定の変化量算出期間における空燃比の変化量を繰り返し算出する。そして、このように算出された複数の変化量の最大値と、予め設定されている所定の判定基準値とを比較し、最大値が判定基準値よりも小さい場合には、異常と判定する。
【００１３】
好ましくは、診断精度が高くなるように、つまり、正常な空燃比センサ（正常品）と異常な（劣化した）空燃比センサ（異常品）とで、診断パラメータとなる空燃比の変化量最大値の分布が大きく離れるように、上記の変化量算出期間を設定する。
【００１４】
具体的には、上記変化量算出期間を、２００〜３００ｍｓ，より好ましくは約２５０ｍｓに設定する。
【００１５】
あるいは、上記空燃比の変化量の最大値における、正常品の平均値と異常品の平均値との差をＤ、正常品の標準偏差をσＯＫ、異常品の標準偏差をσＮＧ、Ｋを所定の定数とした場合に、（Ｄ−ＫσＮＧ）／σＯＫの値が大きくなるように、上記変化量算出期間を設定する。
【００１６】
また、好ましくは、機関運転状態に応じて適切な診断が行われるように、大気圧，機関回転数，空燃比センサの素子温等に基づいて、診断パラメータとなる空燃比変化量又はその最大値を補正する。
【００１７】
つまり、請求項５の発明は、大気圧を検出又は推定する手段と、この大気圧に応じて上記空燃比の変化量又はその最大値を補正する手段と、を有することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項６の発明は、機関回転数を検出する手段と、この機関回転数に応じて上記空燃比の変化量又はその最大値を補正する手段と、を有することを特徴としている。
【００１９】
請求項７の発明は、上記空燃比センサの素子温を検出又は推定する手段と、この素子温に応じて上記空燃比の変化量又はその最大値を補正する手段と、を有することを特徴としている。
【００２０】
請求項４の発明は、上記変化量算出手段が、燃料カット検出直後から空燃比の変化量を逐次算出することを特徴としている。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料カット中の極短い診断期間（例えば１秒）の間に、所定の変化量算出期間における空燃比の変化量を、例えば１０ｍｓ毎あるいは所定のクランク角毎に逐次算出し、その最大値を判定基準値と比較する構成としたため、短時間で正確な異常診断が可能となる。
【００２２】
特に、請求項１又は２の発明のように変化量算出期間を設定することにより、変位量最大値における正常品と異常品との差が十分に大きくなり、ほぼ誤判定を生じることがないため、更に診断精度が向上する。
【００２３】
また、請求項５〜７の発明のように、大気圧，機関回転数，空燃比センサの素子温等の機関運転状態に応じて、診断パラメータとなる空燃比の変化量又はその最大値を補正することにより、更に診断精度の向上を図ることができる。
【００２４】
さらに、変化量算出手段が、燃料カット直後から空燃比の変化量を逐次算出することにより、空燃比の変化量が大きな領域で診断を行うことができ、確実かつ迅速に空燃比の変化量の最大値を得ることができ、診断精度の向上を図ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図２は本発明の一実施例の機械的構成を示す構成説明図である。内燃機関１には、各気筒毎に燃焼室２が形成され、この実施例では、各燃焼室２に燃料噴射弁３から直接的に燃料が供給されるように構成されている。各燃焼室２には、吸気通路４及び排気通路５が接続されている。吸気通路４には、大気圧センサ６が配設されている。排気通路５には、三元触媒７が配設されているとともに、この触媒７よりも上流位置に、空燃比センサ８が配設されている。
【００２７】
空燃比センサ８は、排気通路５内の排気ガスの空燃比をリッチからリーンまでの広域な運転領域で連続的に検出できる広域空燃比センサであって、図３にも示すように、空燃比が大きくなるにしたがって出力が大きくなる特性を有している。この空燃比センサ８のセンサ素子部（図示省略）は、作動中には、内蔵ヒータにより常に所定の活性温度以上となるように安定的に加熱されている。
【００２８】
また、内燃機関１には、機関回転数、詳しくはクランクシャフト又はこのクランクシャフトと同期して回転するカムシャフトのクランク角を検出するクランク角センサ９が設けられている。
【００２９】
上述した大気圧センサ６，空燃比センサ８，クランク角センサ９等の各種センサの検出信号は、コントロールユニットとしてのＥＣＵへ入力される。このＥＣＵは、所謂マイクロコンピュータシステムを用いたもので、空燃比センサ８の検出信号に基づく燃料噴射弁３の噴射量制御すなわちフィードバック制御方式による空燃比制御等を行っている。また、後述する空燃比センサ８の異常診断を行い、異常と診断した場合には警告灯（図示省略）を点灯させて表示するとともに、その異常をメモリ内に記憶するようになっている。
【００３０】
次に、上記実施例における異常診断処理の流れを、図１のフローチャートを参照して説明する。なお、この図１に示すルーチンは、機関の始動とともに開始され、後述する診断終了フラグが初期状態にあることを条件として、所定時間毎、例えば１０ｍｓ毎又は所定クランク角毎に繰り返し実行される。
【００３１】
先ず、ステップ１２では、上記各センサ６，８，９等の出力が読み込まれる。続くステップ１４では、各センサ出力等に基づいて、診断領域条件が成立しているかが判定される。一例として、診断開始時における空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比よりも十分に大きい場合（リーン側）、後述する診断パラメータΔＡ／Ｆが小さくなって、診断精度が低下するおそれがあるため、診断開始前のＡ／Ｆを制限する。つまり、診断開始前の空燃比Ａ／Ｆが所定値以下の場合には、異常診断を行わない。
【００３２】
また、排気ガス量（排気ガスの流速）の低下に伴って、燃焼室２側から空燃比センサ８へ到達する排気ガスの移動遅れが大きくなり、診断精度が低くなる傾向にある。ここで、エンジン回転数の低下に起因する排気ガス量の低下については、後述するステップ３０の補正で対応しているが、バルブデポジットや燃料性状によっても、排気ガスの移動遅れが増し、診断精度に悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、好ましくは、排気ガス流速が相対的に速い領域で診断が行われるように、上記の診断領域が設定されている。
【００３３】
次いで、ステップ１６では、燃料カット中であるか否かを判別する。この燃料カットは、クランク角センサ９により検出される機関回転数及び車速等に基づいて、通常、減速時等に実行される。診断領域条件が成立していないか、燃料カットが実行されていない場合、異常診断は行われず、仮に前回のルーチンでステップ２０以降の診断処理が行われていた場合でも、ステップ１８でメモリがクリアされて異常診断が中止される。
【００３４】
これに対し、診断領域条件が成立し、かつ、燃料カット中である場合には、ステップ２０以降へ進んで、空燃比センサ８の異常診断を行う。
【００３５】
図３に示すように、高地等で大気圧及びＯ₂分圧が通常の大気圧に比して低い場合、空燃比センサ８の出力電圧（ｂ）は、通常の大気圧時の出力電圧（ａ）に比して、低くなる傾向にある。そこで、先ずステップ２０では、大気圧センサ６の検出信号つまり大気圧に基づいて、空燃比センサの出力電圧−空燃比テーブルを補正する。仮にこのような補正を行わなかった場合、図４に示すように、診断パラメータとなるΔＡ／Ｆの値が、通常の大気圧の場合（ａ’）と、高地等により低い大気圧の場合（ｂ’）と、で大きく異なるものとなってしまう。
【００３６】
続くステップ２２では、空燃比センサ８の出力電圧と、上記の補正された出力電圧−空燃比テーブルとに基づいて、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを算出する。そして、現在の空燃比Ａ／Ｆから、後述する所定の変化量算出期間ΔＴだけ前の空燃比Ａ／Ｆを引き算することにより、この期間ΔＴにおける空燃比の変化量（増加量）ΔＡ／Ｆ（ＤＡＦ）を算出し、逐次メモリに記憶する。このＤＡＦが、異常診断の診断パラメータとなる。
【００３７】
ステップ２４では、燃料カットを所定の診断期間（例えば１秒）Ｐだけ経験したかが判定される。すなわち、診断期間Ｐが経過するまで、本ルーチンが繰り返し実行されて、ステップ２２において空燃比の変化量ＤＡＦ１，ＤＡＦ２，・・・が逐次算出，記憶され、所定の診断期間Ｐが経過した時点で、ステップ２６へ進み、複数の変化量ＤＡＦ１，ＤＡＦ２，・・・の中から、変化量の最大値ＤＡＦＭＡＸが読み込まれる。
【００３８】
この点について詳述すると、図５にも示すように、排気ガスの空燃比（実線ｄ）は、一般的に、燃料カットの開始直後から急激に上昇し、所定期間（約１秒）Ｐ経過した後ではほとんど変化しなくなる傾向にある。このため、実線ｅ，ｆ，ｇに示される空燃比の変化量ΔＡ／Ｆは、燃料カット開始直後の所定期間Ｐでのみ大きくなり、それ以降は非常に小さくなる。つまり、変化量の最大値ＤＡＦＭＡＸは、確実に診断期間Ｐ内に存在する形となる。従って、本実施例のように、燃料カット後の診断期間Ｐだけ変化量ＤＡＦを逐次算出することによって、確実かつ迅速に変化量の最大値ＤＡＦＭＡＸを得ることができる。
【００３９】
なお、上記のステップ２２において、新たに算出した変化量ＤＡＦが前回までの変化量の最大値ＤＡＦＭＡＸよりも大きい場合にのみ、最大値ＤＡＦＭＡＸを更新するような処理とすることもできる。この場合、ステップ２６では、最終的に記憶されている最大値ＤＡＦＭＡＸが読み込まれる。
【００４０】
続いてステップ３０では、機関回転数に応じて変化量の最大値ＤＡＦＭＡＸを補正する。つまり、図６に一点鎖線で示すように、機関回転数が低くなると、排気ガスの移動遅れ等に起因して、診断パラメータΔＡ／Ｆ及びその最大値ＤＡＦＭＡＸが小さくなる傾向にある。そこで、機関回転数にかかわらず、診断パラメータΔＡ／Ｆ（の最大値ＤＡＦＭＡＸ）が、高回転側の標準値（図４の直線ｈ）に相当する値となるように、変化量最大値ＤＡＦＭＡＸを回転補正係数ＨＯＳＲＰＭを用いて補正している（ＤＡＦＭＡＸ←ＤＡＦＭＡＸ × ＨＯＳＲＰＭ）。この回転補正係数ＨＯＳＲＰＭは、例えば、表１に示す８格子（１６格子でも可）のエンジン回転数−回転補正係数テーブルに、燃料カット直前（開始時）のエンジン回転数を適用することによって求められる。なお、本実施の形態では、エンジン回転数ＭＮＲＰＭ１＜ＭＮＲＰＭ２＜…＜ＭＮＲＰＭ７＜ＭＮＲＰＭに対して、ＨＯＳＲＰＭ１＞ＨＯＳＲＰＭ２＞…＞ＨＯＳＲＰＭ７＞ＨＯＳＲＰＭ８＝１となるように設定している。更に、格子間の回転補正係数ＨＯＳＲＰＭは、補間計算することによってＤＡＦＭＡＸを正確に補正する。
【００４１】
【表１】

【００４２】
また、空燃比センサ８の素子温、つまり空燃比センサ８の内蔵ヒータのＤＵＴＹ値ＦＣＡＦＳＴは、領域別に一定の所定温度（例えば７００〜８００℃）となる様に設定されているが、燃料カット後には、排気ガス量が低下する等の関係で素子の放熱量が変化し、一時的に素子温が変化する傾向にある。図７の実線（ｉ）は、素子温がＤＵＴＹ値ＦＣＡＦＳＴの状態での特性を、破線（ｊ），（ｋ）は、素子温がＤＵＴＹ値ＦＣＡＦＳＴより低い状態での特性を示している。同図に示すように、素子温が変化するとセンサ出力が変化し、具体的には、理論空燃比より高い空燃比の状態（リーン側）では、素子温が低下するとセンサ出力が低下する傾向にある。
【００４３】
そこで、ステップ３２において、吸入空気量に基づいて空燃比センサ８の素子温ＡＦＳＴＥＭＰを推定し、この素子温ＡＦＳＴＥＭＰに基づいて変化量最大値ＤＡＦＭＡＸを補正する。詳述すると、先ず燃料カット開始から診断パラメータＤＡＦが最大値ＤＡＦＭＡＸとなるまでの吸入空気量の積算値ＳＧＭＱａを求め、この積算値ＳＧＭＱａ及び表２に示す素子温補正テーブルを用いて、素子温補正値ＨＯＳＡＦＳＴを得る。このようにして得られた素子温補正値ＨＯＳＡＦＳＴを、上記のＤＵＴＹ値ＦＣＡＦＳＴに加算することによって、素子温ＡＦＳＴＥＭＰを推定する（ＡＦＳＴＥＭＰ＝ＦＣＡＦＳＴ＋ＨＯＳＡＦＳＴ）。更に、格子間の素子温補正値ＨＯＳＡＦＳＴは補間計算することによって素子温ＡＦＳＴＥＭＰを正確に推定する。この素子温ＡＦＳＴＥＭＰ及び表３に示すテーブルに基づいて、素子温補正係数ＨＯＳＤＡＦＳを得る。この素子温補正係数ＨＯＳＤＡＦＳを用いて、診断パラメータの最大値ＤＡＦＭＡＸを補正する（ＤＡＦＭＡＸ←ＤＡＦＭＡＸ × ＨＯＳＤＡＦＳ）。ここで、ＨＯＳＤＡＦＳ１〜８は、１前後の値で、ＡＦＳＴＥＭＰ１＜ＡＦＳＴＥＭＰ２＜…＜ＡＦＳＴＥＭＰ７＜ＡＦＳＴＥＭＰ８の関係に対応して、ＨＯＳＤＡＦＳ１＞ＨＯＳＤＡＦＳ２＞…＞ＨＯＳＤＡＦＳ７＞ＨＯＳＤＡＦＳ８となるように設定されている。更に、格子間の素子温補正係数ＨＯＳＤＡＦＳは補間計算することによってＤＡＦＭＡＸを正確に補正する。
【００４４】
【表２】

【００４５】
【表３】

【００４６】
そして、ステップ３４では、補正後の変化量最大値ＤＡＦＭＡＸが、予め設定，記憶されている判定基準値（診断クライテリア）ＤＡＦＳＡＦと比較される。変化量最大値ＤＡＦＭＡＸが判定基準値ＤＡＦＳＡＦ以上であれば、空燃比センサ８が正常であると診断され（ステップ４０）、メモリ及びフラグＦＮＧがクリアされて（ステップ３６，３８）、診断処理を終了する。このように正常と診断された場合、機関が停止するまで本診断ルーチンを行わないように、診断終了フラグが立てられる。しかしながら、正常と判断された後でも必要に応じて診断ルーチンを繰り返し行うように構成しても良い。
【００４７】
一方、ステップ３４において、変化量最大値ＤＡＦＭＡＸが判定基準値ＤＡＦＳＡＦより小さい場合、空燃比センサ８が異常である可能性があるので、ステップ４２へ進む。この実施例では、測定値のばらつき等によって正常時に異常と誤判定されて運転者に無用な警報を与えることのないように、ステップ４２，４４に示すフラグＦＮＧを利用して、２回連続してＤＡＦＭＡＸがＤＡＦＳＡＦより小さいと判定された場合に限って、ステップ４６へ進み、空燃比センサ８が異常と診断され、図示せぬ警告灯を点灯させるようになっている。
【００４８】
次に、図８，９を参照して、診断パラメータΔＡ／Ｆ算出用の変化量算出期間ΔＴについて詳述する。図８は、空燃比変化量ＤＡＦの最大値ＤＡＦＭＡＸの分布（ばらつき）を示す特性図であり、実線ｍは、正常な空燃比センサ（正常品）の最大値ＤＡＦＭＡＸの分布を、実線ｎは、異常な（劣化した）空燃比センサ（異常品）の最大値ＤＡＦＭＡＸの分布を示している。
【００４９】
この図８に示すように、変化量最大値ＤＡＦＭＡＸにおける、正常品の平均値と異常品の平均値との差をＤ，正常品の標準偏差をσＯＫ，異常品の標準偏差をσＮＧ，とし、かつ、判定基準値ＤＡＦＳＡＦに対応する診断クライテリアをＫ・σＮＧ（Ｋは所定の定数）とした場合、この診断クライテリアＫ・σＮＧに対する正常品（の標準偏差σＯＫ）の余裕代Ｓ／Ｎは、次式で表される。
【００５０】
【数１】
Ｓ／Ｎ＝（Ｄ−ＫσＮＧ）／σＯＫ
なお、本実施の形態ではＫ＝３としたが、この値は異常品を判別するための要求精度に応じて適当な値を設定できる。
【００５１】
上記の余裕代Ｓ／Ｎが大きくなるほど、診断精度は高くなる。そこで本実施例では、図９に示すように、余裕代Ｓ／Ｎが十分に大きくなるように、上記の期間ΔＴを設定している。つまり、変化量算出期間ΔＴを、好ましくは余裕代Ｓ／Ｎが約５以上となる２００〜３００ｍｓ，より好ましくはＳ／Ｎが最大となる約２５０ｍｓに設定する。
【００５２】
なお、図５の実線（ｅ）〜（ｇ）に示すように、期間ΔＴが変わると、診断パラメータΔＡ／Ｆも変化する傾向にあるが、診断パラメータΔＡ／Ｆがピーク（最大値ＤＡＦＭＡＸ）となる時期は、一定期間ΔＴの値にかかわらずほぼ同じ時期（燃料カット開始から約０．５秒後）であり、いずれも診断期間Ｐ内に存在する形となっている。また、ΔＡ／Ｆの最大値ＤＡＦＭＡＸは、ΔＴ＝２５０ｍｓ，３００ｍｓとして求めた場合に、ΔＴ＝１００ｍｓとした場合に比して、明らかに大きな値を示していることがわかる。
【００５３】
以上のように本実施例によれば、燃料カット開始から極短い診断期間（例えば１秒程度）Ｐの間に、更に短い一定期間（例えば２００〜３００ｍｓ）ΔＴにおける空燃比の変化量ＤＡＦ１，ＤＡＦ２，・・・を、例えば１０ｍｓ毎に逐次算出し、その最大値ＤＡＦＭＡＸを判定基準値ＤＡＦＳＡＦと比較する構成としたため、短時間で正確な異常診断が可能となる。
【００５４】
特に、診断クライテリアからの余裕代Ｓ／Ｎが十分に大きくなるように、変化量算出期間ΔＴが最適化されており、具体的には算出期間ΔＴが２００〜３００ｍｓ、より好ましくは約２５０ｍｓに設定されているため、ほぼ誤判定を生じることはなく、診断精度に非常に優れている。
【００５５】
また、大気圧，機関回転数，空燃比センサ８の素子温等の機関運転状態に応じて、空燃比の変化量ＤＡＦ又はその最大値ＤＡＦＭＡＸを直接的又は間接的に補正しているため、更に診断精度の向上が図られている。
【００５６】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形，変更を含むものである。例えば、図１に示すルーチンでは、機関回転数，素子温に基づいて空燃比の最大値ＤＡＦＭＡＸを補正しているが、この最大値ＤＡＦＭＡＸを求める前の変化量ＤＡＦを逐次補正するようにしても良い。また、図１のルーチンでは大気圧に基づいてセンサ出力−空燃比テーブルを補正しているが、空燃比センサの出力電圧を直接的に補正するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る空燃比センサの異常診断処理の流れを示すフローチャート。
【図２】本実施例の機械的構成を示す構成説明図。
【図３】大気圧及びＯ₂分圧低下に伴う空燃比センサの出力特性の変化を示す特性図。
【図４】大気圧に基づく補正の有無による診断パラメータ（ΔＡ／Ｆ）特性の差を示す特性図。
【図５】燃料カット後の空燃比変動及び変化量算出期間の相違によるΔＡ／Ｆへの影響を示す特性図。
【図６】エンジン回転数に伴う診断パラメータへの影響を示す特性図。
【図７】空燃比センサの素子温に伴う出力電圧への影響を示す特性図。
【図８】正常品及び異常品の空燃比変化量の最大値の分布を示す特性図。
【図９】変化量算出期間と診断クライテリアからの余裕代Ｓ／Ｎとの関係を示す特性図。
【符号の説明】
１…内燃機関
３…燃料噴射弁
４…吸気通路
５…排気通路
６…大気圧センサ
７…触媒
８…空燃比センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine including an air-fuel ratio sensor that detects an air-fuel ratio of exhaust gas, and more particularly to an abnormality diagnosis device that diagnoses the presence or absence of abnormality such as excessive deterioration or disconnection of the air-fuel ratio sensor.
[0002]
[Prior art]
For example, in an internal combustion engine using a three-way catalyst, since it is necessary to control the air-fuel ratio with high accuracy, an air-fuel ratio sensor is provided in the exhaust passage of the engine, and this occurs in accordance with the air-fuel ratio in the exhaust gas. The intake air amount and the fuel supply amount are feedback controlled based on the output of the air-fuel ratio sensor.
[0003]
Here, if the air-fuel ratio sensor is disconnected or excessively deteriorated, it is a matter of course that normal control of the fuel supply amount becomes impossible, leading to deterioration of exhaust components and fuel consumption. There is. And this kind of abnormality is generally difficult for the driver to notice in a range where the drivability does not deteriorate. Therefore, various devices for detecting such an abnormality of the air-fuel ratio sensor have been conventionally proposed.
[0004]
As an example, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-233343 discloses an abnormality of an oxygen sensor by comparing an output current value of an oxygen sensor (air-fuel ratio sensor) with a failure determination level after a predetermined time has elapsed since the start of fuel cut. Techniques for diagnosing the presence or absence of are described.
[0005]
However, in such a diagnosis method, since the time until the sensor current reaches the failure determination level varies depending on the sensor current value at the start of fuel cut, the diagnosis may not be performed accurately, and the diagnosis accuracy is low. There's a problem.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-177575 discloses one change rate of the air-fuel ratio sensor output after fuel cut, compares this change rate with the abnormality determination value, and the change rate exceeds the abnormality determination value. In this case, a technique for determining an abnormality in a case is described. In this case, the air-fuel ratio state before the fuel cut, that is, the sensor output at the start of the fuel cut is not greatly affected, and an accurate diagnosis can be performed as compared with that of the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-233343. Can do.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the example of Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-177575, an abnormality is diagnosed from the only change rate of the air-fuel ratio, so an accurate diagnosis cannot be made depending on the period, timing, etc. for calculating this change rate. Further, the diagnosis time may be long, and further improvement is desired.
[0008]
As another problem, in general, in an air-fuel ratio sensor that detects oxygen concentration or the like using a reference atmosphere, output characteristics of the air-fuel ratio sensor (sensor voltage-air-fuel ratio) due to changes in atmospheric pressure such as high altitudes. May change and adversely affect diagnostic accuracy.
[0009]
In addition, in the type in which the sensor output current or the sensor output change rate after a predetermined time has elapsed from the fuel cut and the self-diagnosis of the sensor responsiveness is performed as in the above publication, there is a delay in the response of exhaust gas due to operating conditions. May affect the diagnostic accuracy.
[0010]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a novel abnormality diagnosis apparatus that can accurately and quickly determine whether an air-fuel ratio sensor is abnormal.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Accordingly, an abnormality diagnosis apparatus for an air-fuel ratio sensor according to the present invention is a fuel cut detection means for detecting that the engine is in a fuel cut state in an internal combustion engine having an air-fuel ratio sensor for detecting the air-fuel ratio of exhaust gas. And during the fuel cut, based on the output of the air-fuel ratio sensor, change amount calculation means for sequentially calculating the change amount of the air-fuel ratio in a predetermined change amount calculation period, and a plurality of change amounts thus calculated It is characterized by comprising a determination means for comparing the maximum value with a predetermined determination reference value and determining that there is an abnormality when the maximum value is smaller than the determination reference value.
[0012]
Specifically, when a fuel cut is performed in a state where an appropriate diagnosis region condition is satisfied, the amount of change in the air-fuel ratio during a predetermined change amount calculation period is calculated during a predetermined diagnosis period (for example, about 1 second). Calculate repeatedly. Then, the maximum value of the plurality of change amounts calculated in this way is compared with a predetermined determination reference value that is set in advance. If the maximum value is smaller than the determination reference value, it is determined that there is an abnormality.
[0013]
Preferably, in order to improve the diagnostic accuracy, that is, with the normal air-fuel ratio sensor (normal product) and the abnormal (deteriorated) air-fuel ratio sensor (abnormal product), the maximum amount of change in the air-fuel ratio as a diagnostic parameter The above-described change amount calculation period is set so that the distribution of is greatly separated.
[0014]
Specifically, the change amount calculation period is set to 200 to 300 ms, more preferably about 250 ms.
[0015]
Alternatively, the difference between the average value of the normal product and the average value of the abnormal product in the maximum value of the change amount of the air-fuel ratio is D, the standard deviation of the normal product is σOK, the standard deviation of the abnormal product is σNG, and K is a predetermined value. When the constant is set, the change amount calculation period is set so that the value of (D−KσNG) / σOK becomes large.
[0016]
Preferably, the air-fuel ratio change amount or its maximum value as a diagnostic parameter based on the atmospheric pressure, the engine speed, the element temperature of the air-fuel ratio sensor, etc. so that an appropriate diagnosis is performed according to the engine operating state Correct.
[0017]
That is, the invention of claim 5 is characterized by comprising means for detecting or estimating the atmospheric pressure and means for correcting the change amount or the maximum value of the air-fuel ratio in accordance with the atmospheric pressure.
[0018]
Further, the invention of claim 6 is characterized by comprising means for detecting the engine speed and means for correcting the change amount of the air-fuel ratio or the maximum value in accordance with the engine speed.
[0019]
The invention of claim 7 comprises means for detecting or estimating the element temperature of the air-fuel ratio sensor, and means for correcting the change amount of the air-fuel ratio or the maximum value in accordance with the element temperature. Yes.
[0020]
The invention according to claim 4 is characterized in that the change amount calculating means sequentially calculates the change amount of the air-fuel ratio immediately after detection of the fuel cut.
[0021]
【The invention's effect】
According to the present invention, during an extremely short diagnostic period (for example, 1 second) during fuel cut, the air-fuel ratio change amount in a predetermined change amount calculation period is sequentially calculated, for example, every 10 ms or every predetermined crank angle. Since the maximum value is compared with the determination reference value, an accurate abnormality diagnosis can be performed in a short time.
[0022]
In particular, by setting the change amount calculation period as in the invention of

claim

1 or 2, the difference between the normal product and abnormal products in displacement maximum value is sufficiently large, because there is not caused almost misjudgment Further, the diagnostic accuracy is improved.
[0023]
Further, as in the fifth to seventh aspects of the invention, the change amount or maximum value of the air-fuel ratio that is a diagnostic parameter is corrected according to the engine operating state such as the atmospheric pressure, the engine speed, and the element temperature of the air-fuel ratio sensor. By doing so, the diagnostic accuracy can be further improved.
[0024]
Further, the change amount calculating means sequentially calculates the change amount of the air-fuel ratio immediately after the fuel cut, so that the diagnosis can be performed in a region where the change amount of the air-fuel ratio is large, and the change amount of the air-fuel ratio can be reliably and quickly determined. The maximum value can be obtained, and the diagnostic accuracy can be improved.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the mechanical configuration of an embodiment of the present invention. In the internal combustion engine 1, a combustion chamber 2 is formed for each cylinder. In this embodiment, fuel is directly supplied to each combustion chamber 2 from a fuel injection valve 3. An intake passage 4 and an exhaust passage 5 are connected to each combustion chamber 2. An atmospheric pressure sensor 6 is disposed in the intake passage 4. A three-way catalyst 7 is disposed in the exhaust passage 5, and an air-fuel ratio sensor 8 is disposed upstream of the catalyst 7.
[0027]
The air-fuel ratio sensor 8 is a wide-area air-fuel ratio sensor that can continuously detect the air-fuel ratio of the exhaust gas in the exhaust passage 5 in a wide operation range from rich to lean. Has a characteristic that the output increases as the value of. During operation, the sensor element portion (not shown) of the air-fuel ratio sensor 8 is stably heated by the built-in heater so that it always becomes a predetermined activation temperature or higher.
[0028]
The internal combustion engine 1 is provided with a crank angle sensor 9 for detecting the engine speed, more specifically, the crankshaft of the crankshaft or a camshaft that rotates in synchronization with the crankshaft.
[0029]
Detection signals from various sensors such as the atmospheric pressure sensor 6, the air-fuel ratio sensor 8, and the crank angle sensor 9 described above are input to an ECU as a control unit. This ECU uses a so-called microcomputer system, and performs injection amount control of the fuel injection valve 3 based on a detection signal of the air-fuel ratio sensor 8, that is, air-fuel ratio control by a feedback control system. Further, an abnormality diagnosis of an air-fuel ratio sensor 8 described later is performed. When an abnormality is diagnosed, a warning lamp (not shown) is turned on and displayed, and the abnormality is stored in the memory.
[0030]
Next, the flow of abnormality diagnosis processing in the above embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The routine shown in FIG. 1 is started when the engine is started, and is repeatedly executed every predetermined time, for example, every 10 ms or every predetermined crank angle, provided that a diagnosis end flag described later is in an initial state.
[0031]
First, in step 12, the output of each of the

sensors

6, 8, 9, etc. is read. In the following step 14, it is determined whether the diagnostic region condition is satisfied based on each sensor output or the like. As an example, if the air-fuel ratio A / F at the start of diagnosis is sufficiently larger than the stoichiometric air-fuel ratio (lean side), the diagnosis parameter ΔA / F, which will be described later, becomes small and the diagnosis accuracy may be reduced. Limit A / F before starting. That is, abnormality diagnosis is not performed when the air-fuel ratio A / F before the start of diagnosis is equal to or less than a predetermined value.
[0032]
Further, as the exhaust gas amount (exhaust gas flow rate) decreases, the delay in movement of the exhaust gas that reaches the air-fuel ratio sensor 8 from the combustion chamber 2 side increases, and the diagnostic accuracy tends to decrease. Here, the decrease in the exhaust gas amount due to the decrease in the engine speed is dealt with by the correction in step 30 described later. However, the exhaust gas movement delay increases due to the valve deposit and the fuel property, and the diagnostic accuracy is increased. May be adversely affected. Therefore, preferably, the diagnosis region is set so that the diagnosis is performed in a region where the exhaust gas flow velocity is relatively fast.
[0033]
Next, at step 16, it is determined whether or not the fuel is being cut. This fuel cut is usually executed at the time of deceleration or the like based on the engine speed and the vehicle speed detected by the crank angle sensor 9. If the diagnosis area condition is not satisfied or the fuel cut is not executed, the abnormality diagnosis is not performed, and the memory is cleared in step 18 even if the diagnosis processing after step 20 is performed in the previous routine. The abnormality diagnosis is stopped.
[0034]
On the other hand, if the diagnosis region condition is satisfied and the fuel is being cut, the process proceeds to step 20 and the subsequent steps, and abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor 8 is performed.
[0035]
As shown in FIG. 3, when the atmospheric pressure and the O ₂ partial pressure are lower than the normal atmospheric pressure at high altitudes, the output voltage (b) of the air-fuel ratio sensor 8 is the output voltage at the normal atmospheric pressure ( It tends to be lower than a). Therefore, first, in step 20, the output voltage-air-fuel ratio table of the air-fuel ratio sensor is corrected based on the detection signal of the atmospheric pressure sensor 6, that is, the atmospheric pressure. If such correction is not performed, as shown in FIG. 4, the value of ΔA / F serving as a diagnostic parameter is a normal atmospheric pressure (a ′) and a low atmospheric pressure due to high altitude ( b ′) and are greatly different.
[0036]
In the subsequent step 22, the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas is calculated based on the output voltage of the air-fuel ratio sensor 8 and the corrected output voltage-air-fuel ratio table. Then, by subtracting an air-fuel ratio A / F that is a predetermined change amount calculation period ΔT, which will be described later, from the current air-fuel ratio A / F, the change amount (increase amount) ΔA / F of the air-fuel ratio in this period ΔT. (DAF) is calculated and sequentially stored in the memory. This DAF is a diagnostic parameter for abnormality diagnosis.
[0037]
In step 24, it is determined whether the fuel cut has been experienced for a predetermined diagnostic period (for example, 1 second) P. That is, this routine is repeatedly executed until the diagnosis period P elapses, and the air-fuel ratio change amounts DAF1, DAF2,... Are sequentially calculated and stored in step 22, and when the predetermined diagnosis period P elapses. The process proceeds to step 26, and the maximum change amount DAFMAX is read from the plurality of change amounts DAF1, DAF2,.
[0038]
More specifically, as shown in FIG. 5, the air-fuel ratio (solid line d) of the exhaust gas generally rises abruptly immediately after the start of the fuel cut, and a predetermined period (about 1 second) P elapses. After that, it tends to hardly change. For this reason, the change amount ΔA / F of the air-fuel ratio indicated by the solid lines e, f, and g becomes large only during the predetermined period P immediately after the start of the fuel cut, and becomes very small thereafter. That is, the maximum value DAFMAX of the change amount is surely present within the diagnosis period P. Therefore, as in the present embodiment, by sequentially calculating the change amount DAF only during the diagnosis period P after the fuel cut, the maximum change amount DAFMAX can be obtained reliably and quickly.
[0039]
In step 22 described above, the maximum value DAFMAX may be updated only when the newly calculated change amount DAF is larger than the maximum change amount DAFMAX up to the previous time. In this case, in step 26, the maximum value DAFMAX stored finally is read.
[0040]
Subsequently, at step 30, the maximum change amount DAFMAX is corrected according to the engine speed. That is, as indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 6, when the engine speed decreases, the diagnostic parameter ΔA / F and its maximum value DAFMAX tend to decrease due to the exhaust gas movement delay and the like. Therefore, regardless of the engine speed, the change amount maximum value DAFMAX is set so that the diagnostic parameter ΔA / F (the maximum value DAFMAX) becomes a value corresponding to the standard value on the high speed side (straight line h in FIG. 4). Correction is made by using the rotation correction coefficient HORPM (DAFMAX ← DAFMAX × HOSRPM). This rotation correction coefficient HO RPMM is obtained, for example, by applying the engine speed immediately before the fuel cut (at the start) to the engine speed-rotation correction coefficient table of 8 grids (or 16 grids are also possible) shown in Table 1. . In the present embodiment, the engine speed MNRPM1 <MNRPM2 <... <MNRPM7 <MNRPM is set so that HORPM1>HOSRPM2>. Further, the inter-grid rotation correction coefficient HOSRPM corrects DAFMAX accurately by performing interpolation calculation.
[0041]
[Table 1]

[0042]
The element temperature of the air-fuel ratio sensor 8, that is, the DUTY value FCAFST of the built-in heater of the air-fuel ratio sensor 8 is set to be a predetermined temperature (for example, 700 to 800 ° C.) for each region. However, there is a tendency that the element heat changes temporarily due to a decrease in the amount of exhaust gas and the element temperature temporarily changes. The solid line (i) in FIG. 7 indicates the characteristics when the element temperature is the DUTY value FCAFST, and the broken lines (j) and (k) indicate the characteristics when the element temperature is lower than the DUTY value FCAFST. As shown in the figure, when the element temperature changes, the sensor output changes. Specifically, in an air-fuel ratio state (lean side) higher than the stoichiometric air-fuel ratio, the sensor output tends to decrease as the element temperature decreases. is there.
[0043]
Therefore, at step 32, the element temperature AFSTEMP of the air-fuel ratio sensor 8 is estimated based on the intake air amount, and the change maximum value DAFMAX is corrected based on the element temperature AFSTEMP. More specifically, first, an integrated value SGMQa of the intake air amount from the start of fuel cut until the diagnostic parameter DAF reaches the maximum value DAFMAX is obtained, and element temperature correction is performed using this integrated value SGMQa and the element temperature correction table shown in Table 2. The value HOSAFST is obtained. By adding the element temperature correction value HOSAFST thus obtained to the DUTY value FCAFST, the element temperature AFSTEMP is estimated (AFSTEMP = FCAFST + HOSAFST). Further, the inter-lattice element temperature correction value HOSAFST accurately estimates the element temperature AFSTEMP by performing interpolation calculation. Based on the element temperature AFSTEMP and the table shown in Table 3, the element temperature correction coefficient HOSDAFS is obtained. Using this element temperature correction coefficient HOSDAFS, the maximum value DAFMAX of the diagnostic parameter is corrected (DAFMAX ← DAFMAX × HOSDFS). Here, HOSDAFS1 to 8 are values around 1, and are set to be HOSDAFS1>HOSDAFS2>. Further, the inter-lattice element temperature correction coefficient HOSDAFS corrects DAFMAX accurately by performing interpolation calculation.
[0044]
[Table 2]

[0045]
[Table 3]

[0046]
In step 34, the corrected maximum change value DAFMAX is compared with a preset reference value (diagnostic criterion) DAFSAF that has been set and stored. If the maximum change value DAFMAX is greater than or equal to the determination reference value DAFSAF, it is diagnosed that the air-fuel ratio sensor 8 is normal (step 40), the memory and flag FNG are cleared (steps 36 and 38), and the diagnosis process is terminated. To do. When the diagnosis is normal, the diagnosis end flag is set so that the diagnosis routine is not performed until the engine is stopped. However, the diagnosis routine may be repeatedly performed as necessary even after it is determined to be normal.
[0047]
On the other hand, if the maximum change value DAFMAX is smaller than the determination reference value DAFSAF in step 34, the air-fuel ratio sensor 8 may be abnormal, and the process proceeds to step 42. In this embodiment, the flag FNG shown in steps 42 and 44 is used twice in succession so that the driver is not erroneously determined to be abnormal due to variations in measured values, etc., and an unnecessary warning is not given to the driver. Only when it is determined that DAFMAX is smaller than DAFSAF, the routine proceeds to step 46, where the air-fuel ratio sensor 8 is diagnosed as abnormal, and a warning lamp (not shown) is lit.
[0048]
Next, the change amount calculation period ΔT for calculating the diagnosis parameter ΔA / F will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 8 is a characteristic diagram showing the distribution (variation) of the maximum value DAFMAX of the air-fuel ratio change amount DAF. The solid line m represents the distribution of the maximum value DAFMAX of a normal air-fuel ratio sensor (normal product), and the solid line n represents The distribution of the maximum value DAFMAX of an abnormal (deteriorated) air-fuel ratio sensor (abnormal product) is shown.
[0049]
As shown in FIG. 8, in the maximum change amount DAFMAX, the difference between the average value of normal products and the average value of abnormal products is D, the standard deviation of normal products is σOK, the standard deviation of abnormal products is σNG, When the diagnostic criteria corresponding to the determination reference value DAFSAF is K · σNG (K is a predetermined constant), the margin S / N of a normal product (standard deviation σOK) with respect to the diagnostic criteria K · σNG is It is expressed by a formula.
[0050]
[Expression 1]
S / N = (D−KσNG) / σOK
In this embodiment, K = 3, but this value can be set to an appropriate value according to the required accuracy for discriminating abnormal products.
[0051]
The greater the margin S / N, the higher the diagnostic accuracy. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 9, the period ΔT is set so that the margin S / N becomes sufficiently large. That is, the change amount calculation period ΔT is preferably set to 200 to 300 ms where the margin S / N is about 5 or more, more preferably about 250 ms where the S / N is maximum.
[0052]
As shown by the solid lines (e) to (g) in FIG. 5, when the period ΔT changes, the diagnostic parameter ΔA / F also tends to change, but the diagnostic parameter ΔA / F has a peak (maximum value DAFMAX). This period is substantially the same (about 0.5 seconds after the start of fuel cut) regardless of the value of the fixed period ΔT, and both exist within the diagnosis period P. Further, it can be seen that the maximum value DAFMAX of ΔA / F is clearly larger when it is obtained as ΔT = 250 ms and 300 ms than when ΔT = 100 ms.
[0053]
As described above, according to the present embodiment, the change amounts DAF1, DAF2 of the air-fuel ratio during a further short period (eg, 200 to 300 ms) ΔT during the extremely short diagnostic period (eg, about 1 second) P from the start of fuel cut ,... Are sequentially calculated every 10 ms, for example, and the maximum value DAFMAX is compared with the determination reference value DAFSAF, so that accurate abnormality diagnosis can be performed in a short time.
[0054]
In particular, the change amount calculation period ΔT is optimized so that the margin S / N from the diagnosis criteria is sufficiently large. Specifically, the calculation period ΔT is set to 200 to 300 ms, more preferably about 250 ms. Therefore, there is almost no erroneous determination, and the diagnostic accuracy is very good.
[0055]
Further, since the air-fuel ratio change amount DAF or its maximum value DAFMAX is directly or indirectly corrected in accordance with the engine operating state such as the atmospheric pressure, the engine speed, the element temperature of the air-fuel ratio sensor 8, etc. Improvement of diagnostic accuracy is achieved.
[0056]
As described above, the present invention has been described based on the specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and includes various modifications and changes. For example, in the routine shown in FIG. 1, the maximum value DAFMAX of the air-fuel ratio is corrected based on the engine speed and the element temperature. However, the change amount DAF before the maximum value DAFMAX is obtained may be corrected sequentially. good. In the routine of FIG. 1, the sensor output-air-fuel ratio table is corrected based on the atmospheric pressure, but the output voltage of the air-fuel ratio sensor may be corrected directly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a flow of abnormality diagnosis processing for an air-fuel ratio sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration explanatory view showing a mechanical configuration of the present embodiment.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a change in output characteristics of an air-fuel ratio sensor accompanying a decrease in atmospheric pressure and O ₂ partial pressure.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a difference in diagnostic parameter (ΔA / F) characteristics depending on the presence or absence of correction based on atmospheric pressure.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the influence on ΔA / F due to the difference in air-fuel ratio fluctuation and change amount calculation period after fuel cut.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the influence on the diagnostic parameter according to the engine speed.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the influence on the output voltage due to the element temperature of the air-fuel ratio sensor.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the distribution of the maximum value of the amount of change in the air-fuel ratio between normal products and abnormal products.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship between a change amount calculation period and a margin S / N from a diagnosis criterion.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 3 ... Fuel injection valve 4 ... Intake passage 5 ... Exhaust passage 6 ... Atmospheric pressure sensor 7 ... Catalyst 8 ... Air-fuel ratio sensor

Claims

In an internal combustion engine having an air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas,
Fuel cut detection means for detecting that the engine is in a state of performing fuel cut;
During this fuel cut, based on the output of the air-fuel ratio sensor, a change amount calculation means for sequentially calculating the change amount of the air-fuel ratio in a predetermined change amount calculation period;
A determination means for comparing the maximum value of the plurality of variations calculated in this way with a predetermined determination reference value and determining that the abnormality is present when the maximum value is smaller than the determination reference value. Yes, and
An abnormality diagnosis apparatus for an air-fuel ratio sensor, wherein the change amount calculation period is set to 200 to 300 ms .

In an internal combustion engine having an air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas,
Fuel cut detection means for detecting that the engine is in a state of performing fuel cut;
During this fuel cut, based on the output of the air-fuel ratio sensor, a change amount calculation means for sequentially calculating the change amount of the air-fuel ratio in a predetermined change amount calculation period;
A determination means for comparing the maximum value of the plurality of variations calculated in this way with a predetermined determination reference value and determining that the abnormality is present when the maximum value is smaller than the determination reference value. Yes, and
The difference between the average value of the normal product and the average value of the abnormal product at the maximum value of the change amount of the air-fuel ratio is D, the standard deviation of the normal product is σOK, the standard deviation of the abnormal product is σNG, and K is a predetermined constant. An abnormality diagnosis apparatus for an air-fuel ratio sensor, characterized in that the change amount calculation period is set so that the value of (D−KσNG) / σOK is increased in the case of the above .

The abnormality diagnosis device for an air-fuel ratio sensor according to claim 1 or 2, wherein the change amount calculation period is set to about 250 ms.

The abnormality diagnosis device for an air-fuel ratio sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the change amount calculation means sequentially calculates the amount of change in the air-fuel ratio immediately after detection of a fuel cut .

5. The apparatus according to claim 1, further comprising: means for detecting or estimating atmospheric pressure; and means for correcting the change amount of the air-fuel ratio or the maximum value in accordance with the atmospheric pressure. Air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis device.

6. The means according to claim 1, further comprising means for detecting the engine speed and means for correcting the change amount of the air-fuel ratio or the maximum value in accordance with the engine speed. Air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis device.

The means for detecting or estimating the element temperature of the air-fuel ratio sensor, and means for correcting the amount of change or the maximum value of the air-fuel ratio in accordance with the element temperature. The abnormality diagnosis device for an air-fuel ratio sensor according to any one of the above.