專利名稱：排氣傳感器的異常診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及排氣傳感器的異常診斷裝置，特別涉及作為檢測(cè)排氣傳感 器的傳感器元件破裂的裝置比較合適的排氣傳感器的異常診斷裝置。
背景技術(shù)：
以往，如例如日本特開2003-14683號(hào)公報(bào)所公開的，已知一種裝置， 該裝置用于檢測(cè)配置在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路中的氧傳感器(以下，簡(jiǎn)稱為"傳 感器")的元件破裂所引發(fā)的異常。根據(jù)該裝置，氧傳感器具備介于大氣 和排氣之間設(shè)置的傳感器元件，輸出與大氣層中的空氣和排氣的氧分壓之 差相對(duì)應(yīng)的電壓。而且，在相關(guān)電壓值為表示氧分壓之差較小或逆轉(zhuǎn)的輸 出模式時(shí)，判定為傳感器元件中發(fā)生了損傷，進(jìn)行異常診斷。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2003-14683號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-353494號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:日本特許第3562030號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，即便在氧傳感器的傳感器元件中出現(xiàn)了損傷時(shí)，由于內(nèi)燃機(jī)的 運(yùn)行狀態(tài)，有時(shí)該異常傳感器的輸出也表示出與正常時(shí)同樣的輸出模式、 或者正常的氧傳感器的輸出也表示出與元件破裂異常發(fā)生時(shí)類似的輸出模 式。更加具體而言，例如在排氣為稀的狀態(tài)下，即便傳感器元件出現(xiàn)破裂, 排氣從損傷部進(jìn)入了大氣層，氧分壓也不會(huì)降低，從而可能成為類似正常 傳感器的輸出模式。此外，由于內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣量的多少，雖然傳感器 元件出現(xiàn)破裂，但排氣不從損傷部進(jìn)入大氣層，氧分壓不降低的情況也可以設(shè)想得到。因此，可能會(huì)將發(fā)生了元件破裂的氧傳感器錯(cuò)誤地判定為正 常，從而不足以作為傳感器的異常診斷裝置。
本發(fā)明，是為了解決上述問(wèn)題而做出的，其目的在于提供一種排氣傳 感器的異常診斷裝置，該診斷裝置能夠高精度地診斷由于排氣傳感器的元 件破裂所引發(fā)的異常。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一發(fā)明是一種排氣傳感器的異常診斷裝置，其 特征在于，
具備在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路中配置的、具備介于外部空氣和排氣之間 的傳感器元件，發(fā)出與所述外部空氣和所述排氣的氧分壓的差相關(guān)聯(lián)的輸 出信號(hào)的排氣傳感器；
判定用于執(zhí)行所述排氣傳感器的元件破裂的異常診斷的執(zhí)行條件是否
成立的判定單元；和
在所述執(zhí)行條件成立時(shí)，基于所述排氣傳感器的輸出信號(hào)而執(zhí)行所述
異常診斷的異常診斷單元，
所述判定單元，在排氣的空燃比為稀的稀薄期間時(shí)，判定為所述執(zhí)行
條件不成立。
還有，第二發(fā)明，在第一發(fā)明中，其特征在于， 所述稀薄期間包含正在執(zhí)行所述內(nèi)燃機(jī)的燃料切斷的期間。 還有，第三發(fā)明，在第一或第二發(fā)明中，其特征在于， 所述異常診斷單元，基于排氣的空燃比為稀的期間的所述排氣傳感器
的輸出信號(hào)，執(zhí)行所述異常診斷。
還有，第四發(fā)明是一種排氣傳感器的異常診斷裝置，其特征在于， 具備在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路中配置的、具備介于外部空氣和排氣之間
的傳感器元件，發(fā)出與所述外部空氣和所述排氣的氧分壓的差相關(guān)聯(lián)的輸
出信號(hào)的排氣傳感器；
判定用于執(zhí)行所述排氣傳感器的元件破裂的異常診斷的執(zhí)行條件是否 成立的判定單元；和
在所述執(zhí)行條件成立時(shí)，基于所述排氣傳感器的輸出信號(hào)而執(zhí)行所述異常診斷的異常診斷單元，
所述判定單元，包括獲得所述內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣量的累計(jì)值的累計(jì)吸
入空氣量獲得單元，在所述累計(jì)值為預(yù)定值以上時(shí)，判定為所述執(zhí)行^H牛 成立。
還有，第五發(fā)明，在第四發(fā)明中，其特征在于， 所述累計(jì)吸入空氣量獲得單元，在排氣的空燃比變成為稀時(shí)，重置所 述累計(jì)值。
還有，第六發(fā)明，在第四或第五發(fā)明中，其特征在于，
所述累計(jì)吸入空氣量荻得單元，在所述吸入空氣量已變成為預(yù)定值以
下時(shí)，重置所述累計(jì)值。
還有，笫七發(fā)明是一種排氣傳感器的異常診斷裝置，其特征在于， 具備在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路中配置的、具備介于外部空氣和排氣之間
的傳感器元件，發(fā)出與所述外部空氣和所述排氣的氧分壓的差相關(guān)聯(lián)的輸
出信號(hào)的排氣傳感器；
判定用于執(zhí)行所述排氣傳感器的元件破裂的異常診斷的執(zhí)行條件是否
成立的判定單元；
在判定為所述執(zhí)行條件成立時(shí)，基于所述排氣傳感器的輸出信號(hào)而執(zhí) 行所述異常診斷的異常診斷單元；
所述異常診斷單元，包括在所述內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣量成為預(yù)定值以下 的狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定時(shí)間時(shí)，取消所述執(zhí)行條件的成立的取消單元。
根據(jù)第一發(fā)明，在排氣的空燃比為稀的稀薄期間中，禁止執(zhí)行排氣傳 感器的異常診斷。燃料稀的排氣，其氧分壓高。因此，即便相關(guān)排氣從傳 感器元件的元件破裂部流入了外部空氣側(cè)，也不能夠檢測(cè)到檢測(cè)元件破裂 異常的傳感器輸出信號(hào)。因此，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)禁止相關(guān)期間的異常診 斷的執(zhí)行，能夠防止將發(fā)生了元件破裂異常的傳感器錯(cuò)誤地判斷為正常， 能夠提高元件破裂異常的檢測(cè)精度。
根據(jù)第二發(fā)明，能夠禁止在正在執(zhí)行內(nèi)燃機(jī)的燃料切斷的期間中的排 氣傳感器的異常診斷。在燃料切斷的執(zhí)行中，大氣在排氣通路內(nèi)流通。因此，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)禁止相關(guān)期間的異常診斷的許可，能夠防止將發(fā)生 了元件破裂的傳感器錯(cuò)誤地判斷為正常，能夠提高元件破裂異常的檢測(cè)精 度。
根據(jù)第四發(fā)明，在吸入空氣量Ga的累計(jì)值為預(yù)定值以上時(shí)，執(zhí)行排 氣傳感器的異常診斷。因?yàn)槲肟諝饬縂a的累計(jì)量越多，則在排氣通路 中流通的排氣量就越多，所以成為該排氣可能從元件破裂部分的排氣通路 側(cè)越會(huì)大量地流入外部空氣側(cè)的狀態(tài)。因此，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在成為相 關(guān)狀態(tài)時(shí)執(zhí)行排氣傳感器的異常診斷，能夠防止將發(fā)生了元件破裂異常的 傳感器錯(cuò)誤地判斷為正常，能夠提高元件破裂異常的檢測(cè)精度。
根據(jù)第七發(fā)明，在吸入空氣量Ga為極少量的狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定時(shí)間時(shí)， 取消排氣傳感器的異常診斷的執(zhí)行條件。如果吸入空氣量Ga變?yōu)樯倭浚?則已從元件破裂部分的排氣通路側(cè)流入外部空氣側(cè)的排氣可能會(huì)再次向排 氣通路側(cè)流出。如果相關(guān)狀態(tài)持續(xù)，則最終不能檢測(cè)出與傳感器的有無(wú)異 常相對(duì)應(yīng)的傳感器輸出信號(hào)。因此，根據(jù)本發(fā)明，在低Ga狀態(tài)持續(xù)了預(yù) 定時(shí)間時(shí)取消異常診斷的執(zhí)行，通過(guò)再次判斷執(zhí)行條件，能夠防止將發(fā)生 了元件破裂異常的傳感器錯(cuò)誤地判斷為正常，能夠提高元件破裂異常的檢 測(cè)精度。


圖l是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式l的構(gòu)成的圖。
圖2是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式l中所使用的氧傳感器的構(gòu)成的圖。
圖3是用于說(shuō)明氧傳感器的異常診斷的原理的圖。
圖4是表示在傳感器中發(fā)生了元件破裂后，執(zhí)行了某p及入空氣量Ga 下的穩(wěn)定運(yùn)行的情況的、吸入空氣量Ga與傳感器輸出降低所需時(shí)間的關(guān) 系的圖。
圖5是表示在SUM-Ga變?yōu)轭A(yù)定值以上后，預(yù)定的低Ga值持續(xù)的情 況下的、持續(xù)時(shí)間與負(fù)電壓值的關(guān)系的圖。
圖6是在本發(fā)明的實(shí)施方式1中所執(zhí)行的程序的流程圖。符號(hào)說(shuō)明10內(nèi)燃機(jī)
12吸氣通路
14排氣通路
16空氣流量計(jì)
18節(jié)氣門
20節(jié)氣門傳感器
22噴射器
24曲軸
26曲軸轉(zhuǎn)角傳感器
28催化劑
30空燃比傳感器
40氧傳感器
42防護(hù)軍
44傳感器元件
46擴(kuò)散阻擋層
48排氣側(cè)電極
50固體電解質(zhì)層
52大氣側(cè)電極
54大氣層
56力口熱器
60元件破裂部
具體實(shí)施例方式
以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。此外，對(duì)在各圖中通 用的要素標(biāo)注同樣的附圖標(biāo)記，并省略重復(fù)的說(shuō)明。另外，本發(fā)明不由下 面的實(shí)施方式限定。
(實(shí)施方式1的構(gòu)成)
8圖l是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式l的硬件構(gòu)成的圖。如圖l所示，
本實(shí)施方式的系統(tǒng)具備內(nèi)燃機(jī)10。內(nèi)燃機(jī)10與吸氣通路12以及排氣通路 14連通。在吸氣通路12中，配置有檢測(cè)p及入空氣量的空氣流量計(jì)16。在 空氣流量計(jì)16的下游，配置有節(jié)氣門18。在節(jié)氣門18的附近，配置有檢 測(cè)節(jié)氣門開度的節(jié)氣門傳感器20。
在內(nèi)燃機(jī)10的各氣釭內(nèi)，配置有用于向吸氣口內(nèi)噴射燃料的噴射器 22。還有，在內(nèi)燃機(jī)的曲軸24的附近，安裝有用于檢測(cè)曲軸24的旋轉(zhuǎn)角 度的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器26。根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的輸出，能夠檢測(cè)出曲軸24 的旋轉(zhuǎn)位置、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE等。
在內(nèi)燃機(jī)IO的排氣通路14中，配置有排氣凈化催化劑(以下，簡(jiǎn)稱 為"催化劑")28。催化劑28是三元催化劑，以理論空燃比附近的空燃 比同時(shí)除去排氣中的有害成分即CO、 HC (碳?xì)杌衔?以及NOx。
在排氣通路14中，在催化劑28的上游配置有空燃比傳感器(A/F傳 感器)30?？杖急葌鞲衅?0是線性地檢測(cè)排氣中的氧濃度的傳感器，基于 流入催化劑28的排氣中的氧濃度，檢測(cè)出在內(nèi)燃機(jī)IO中向燃燒提供了的 混合氣體的空燃比。
在排氣通路14中，在催化劑28的下游配置有氧傳感器40。氧傳感器 40是用于檢測(cè)排氣中的氧濃度大于預(yù)定值還是小于預(yù)定值的傳感器，在傳 感器位置的排氣空燃比與理論空燃比相比變得燃料較濃時(shí)，產(chǎn)生預(yù)定電壓 (例如0.45V)以上的輸出，在排氣空燃比與理論空燃比相比變得燃料較 稀時(shí)，產(chǎn)生預(yù)定電壓以下的輸出。因此，通過(guò)氧傳感器40,能夠判斷在催 化劑28的下游流出了燃料濃(包含HC、 CO的排氣)還是燃料稀的排氣 (包含NOx的排氣)。
本實(shí)施方式的裝置具備ECU( Electronic Control Unit,電子控制單元) 70。上述各種傳感器和噴射器22等連接于ECU70。 ECU70能夠基于這些 傳感器的輸出，控制內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)行狀態(tài)。 (氧傳感器的構(gòu)成)
圖2是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1中所用的氧傳感器40的構(gòu)成的圖。圖2所示的氧傳感器40,如上所述，是配置在內(nèi)燃機(jī)10的排氣通路 14中的、用于檢測(cè)催化劑28下游的排氣的空燃比的傳感器。氧傳感器40 具備防護(hù)軍42，該防護(hù)軍42以暴露在排氣中的方式被安裝在排氣通路14 中。
在防護(hù)罩42上設(shè)置有用于將排氣引導(dǎo)至其內(nèi)部的孔(沒(méi)有圖示)。在 防護(hù)罩42的內(nèi)部配置有傳感器元件44。傳感器元件44具有一端(圖2中 的下端)封閉的管狀的構(gòu)造。管狀構(gòu)造的外側(cè)表面由擴(kuò)散阻擋層46覆蓋。 擴(kuò)散阻擋層46,是氧化鋁等的耐熱性的多孔物質(zhì)，具有約束傳感器元件44 的表面附近的排氣的擴(kuò)散速度的作用。
在擴(kuò)散阻擋層46的內(nèi)側(cè)，設(shè)置有排氣側(cè)電極48、固體電解質(zhì)層50以 及大氣側(cè)電極52。排氣側(cè)電極48以及大氣側(cè)電極52,是由如Pt那樣催化 作用強(qiáng)的貴金屬構(gòu)成的電極，分別與后述的控制電路電連接。固體電解質(zhì) 層50是包含ZrO2等的燒結(jié)體，具有氧離子傳導(dǎo)的特性。
在傳感器元件44的內(nèi)側(cè)，形成有向大氣開放的大氣室54。在大氣室 54中配置有用于加熱傳感器元件44的加熱器56。傳感器元件44在400。C 左右的活性溫度下顯示穩(wěn)定的輸出。加熱器56與控制電路電連接，能夠?qū)?傳感器元件44加熱至適當(dāng)溫度并維持。 ' (氧傳感器的異常檢測(cè)原理)
接著，參照?qǐng)D3，對(duì)氧傳感器40的異常檢測(cè)原理進(jìn)行說(shuō)明。圖3(A) 是用于說(shuō)明在內(nèi)燃機(jī)10的排氣通路14中配置的氧傳感器40的周圍環(huán)境的 狀態(tài)的圖。如上所述，氧傳感器40中產(chǎn)生與傳感器元件44的大氣層54 側(cè)和排氣通路14側(cè)的氧濃度差相對(duì)應(yīng)的傳感器輸出。這里，如圖3(A) 所示，在氧傳感器40正常的狀態(tài)即傳感器元件44中沒(méi)有發(fā)生損傷的狀態(tài) 下，在排氣通路14內(nèi)流通的排氣不會(huì)混入大氣層54。因此，成為氧濃度 總是為排氣通路14側(cè)比大氣層54側(cè)低的狀態(tài)，正常的氧傳感器40的輸出 總是產(chǎn)生正的電壓值。
但是，在氧傳感器40中發(fā)生了元件破裂等的損傷時(shí)，排氣通路14內(nèi) 的排氣有時(shí)會(huì)流入大氣層54的內(nèi)部。圖3 (B)表示傳感器元件44中發(fā)生了元件破裂的狀態(tài)。如該圖所示，如果傳感器元件44中發(fā)生了元件破裂， 則排氣通路14內(nèi)的排氣會(huì)被排氣壓力擠壓，從元件破裂部60進(jìn)入大氣層 54的內(nèi)部。此時(shí)，傳感器元件44的大氣層54側(cè)和排氣通路14側(cè)的氧濃 度差消失，成為不產(chǎn)生傳感器輸出的狀態(tài)。
圖3 (C)是表示在圖3 (B)的狀態(tài)之后，在內(nèi)燃機(jī)IO中執(zhí)行了燃料 切斷時(shí)的氧傳感器40的周圍環(huán)境的狀態(tài)的圖。在內(nèi)燃機(jī)10中，根據(jù)運(yùn)行 狀態(tài)等，頻繁地進(jìn)行暫時(shí)停止燃料噴射的燃料切斷。在執(zhí)行燃料切斷后， 大氣流通到排氣通路14內(nèi)。因此，如圖3 (C)所示，如果在排氣從氧傳 感器40的元件破裂部60進(jìn)入大氣層54的內(nèi)部之后進(jìn)行燃料切斷，則傳感 器元件44的大氣層54側(cè)和排氣通路14側(cè)的氧濃度差逆轉(zhuǎn)，傳感器中產(chǎn)生 負(fù)電壓。因此，通過(guò)從傳感器輸出檢測(cè)出該負(fù)電壓，從而能夠高精度地檢 測(cè)出傳感器元件破裂。
(本實(shí)施方式的特征性動(dòng)作)
接著，參照?qǐng)D4以及圖5,對(duì)本實(shí)施方式的特征性動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。如 上所述，只要氧傳感器40的輸出為負(fù)值，就能夠可靠地判斷為發(fā)生了氧傳 感器40的元件破裂異常。但是，即便在發(fā)生了元件破裂異常的情況下，有 時(shí)由于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，傳感器輸出也沒(méi)有變?yōu)樨?fù)值而是表示出與正常 時(shí)同樣的輸出模式。于是，在本實(shí)施方式中，為了提高氧傳感器40的元件 破裂異常的檢測(cè)精度，還考慮到下面所示的條件來(lái)進(jìn)行氧傳感器的異常診 斷。
(1)用于使排氣從傳感器元件的損傷部確實(shí)流入大氣層的條件 圖4示出在傳感器中發(fā)生了元件破裂之后，執(zhí)行了某吸入空氣量Ga 下的穩(wěn)定運(yùn)行的情況的、吸入空氣量Ga與傳感器輸出降低所需時(shí)間的關(guān) 系。這里，"傳感器輸出降低"是指?jìng)鞲衅鬏敵鲋涤捎谥蟮娜剂锨袛嗟?執(zhí)行而降低到了,皮檢測(cè)出負(fù)電壓的程度。如該圖所示，可以看出吸入空氣 量Ga越大，則傳感器輸出以越短的時(shí)間降低。吸入空氣量Ga越多，則越 大量的排氣在排氣通路14中流通，所以排氣壓力上升越大。因此，吸入空 氣量Ga越大，則排氣越大量地從傳感器的元件破裂部分流入大氣層54。因此，在本實(shí)施方式中，在吸入空氣量Ga的時(shí)間累計(jì)值SUM-Ga變 為使排氣能夠流入大氣層54的內(nèi)部的空氣量以上時(shí)，進(jìn)行上述氧傳感器的 異常診斷。由此，能夠防止將發(fā)生了元件破裂異常的傳感器錯(cuò)誤地判斷為 正常，能夠提高元件破裂異常的檢測(cè)精度。
(2 )用于使已從傳感器元件的損傷部流入大氣層的排氣不流出的條件
如上所述，在吸入空氣量Ga的累計(jì)值SUM-Ga為預(yù)定值以上時(shí)，能 夠判斷為排氣確實(shí)地進(jìn)入了大氣層54。但是，如果之后吸氣空氣量Ga較 低的低Ga狀態(tài)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)，則排氣可能再次從損傷部向排氣通路14側(cè)流 出。
圖5示出在吸入空氣量Ga的累計(jì)值SUM-Ga變?yōu)轭A(yù)定值以上后，預(yù) 定的低Ga值持續(xù)的情況下的、持續(xù)時(shí)間與產(chǎn)生的負(fù)電壓值的關(guān)系。如該 圖所示，呈現(xiàn)出低Ga值的持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)則負(fù)電壓值的絕對(duì)值越小的趨 勢(shì)。此外，呈現(xiàn)出低Ga值越小則負(fù)電壓值的絕對(duì)值越小的趨勢(shì)。
因此，在本實(shí)施方式中，在使已流入傳感器的大氣層54內(nèi)部的排氣再 次流出的低Ga狀態(tài)持續(xù)了一定時(shí)間的情況下，禁止上述氧傳感器的異常 診斷的執(zhí)行。由此，能夠防止將發(fā)生了元件破裂異常的傳感器錯(cuò)誤地判斷 為正常，能夠提高元件破裂異常的檢測(cè)精度。
(3)用于根據(jù)排氣的氣體狀態(tài)產(chǎn)生負(fù)的傳感器輸出值的條件
如上所述，如果在排氣從傳感器元件44的損傷部流入大氣層54后執(zhí) 行燃料切斷，則傳感器元件44的大氣層54側(cè)和排氣通路14側(cè)的氧濃度差 逆轉(zhuǎn)而產(chǎn)生負(fù)電壓。因此，在檢測(cè)出相關(guān)負(fù)的傳感器輸出值時(shí)，能夠診斷 為發(fā)生了元件破裂。
但是，在排氣通路14中流通的排氣，由于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)等的影響， 有時(shí)會(huì)變?yōu)槿剂舷?。更加具體而言，在正在進(jìn)行強(qiáng)制性的稀控制、燃料切 斷等的期間，燃料稀的排氣在排氣通路14中流通。這里，稀氣體，其氧濃 度高。因此，相關(guān)稀氣體從元件破裂部流入，即便在其后執(zhí)行燃料切斷， 由于傳感器元件44中難以產(chǎn)生氧分壓差，所以難以高精度地發(fā)現(xiàn)傳感器的 元件破裂異常。因此，在本實(shí)施方式中，禁止在排氣為燃料稀的情況下的氧傳感器的 異常診斷。由此，能夠防止將發(fā)生了元件破裂異常的傳感器錯(cuò)誤地判斷為 正常，能夠提高元件破裂異常的檢測(cè)精度。 (實(shí)施方式中的具體的處理)
下面，參照?qǐng)D6，對(duì)本實(shí)施方式的裝置診斷氧傳感器40的元件破裂異 常的處理的具體內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明。圖6是ECU70診斷氧傳感器40的元件破 裂異常的程序的流程圖。在圖6所示的步驟中，首先，判斷前提條件是否 成立(步驟IOO)。這里，具體而言，判斷內(nèi)燃機(jī)10的預(yù)熱狀態(tài)、車速、 內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE、氧傳感器40的活性狀態(tài)等是否俱備用于執(zhí)行該異常診斷 的前提條件。其結(jié)果是，在不認(rèn)可前提條件的成立時(shí)，將在后述的步驟108 中計(jì)算出的累計(jì)Ga重置為零(步驟102)，再次從頭執(zhí)行本程序。
在上述步驟100中，在認(rèn)可前提條件的成立時(shí)，接著，判斷排氣的狀 態(tài)是否為稀(步驟104)。如上所述，如果排氣的狀態(tài)為稀，則即便該稀 氣體從傳感器的元件破裂部進(jìn)入，在其后也可能不產(chǎn)生負(fù)電壓。因此，在 本步驟中，具體而言，基于內(nèi)燃機(jī)IO的運(yùn)行狀態(tài)是否為燃料切斷中或是否 為強(qiáng)制性的稀控制中等，來(lái)判斷排氣的狀態(tài)是否為稀。其結(jié)果是，在判斷 為排氣的狀態(tài)為稀時(shí)，轉(zhuǎn)移至步驟102,在重置累計(jì)Ga后，再次從頭執(zhí)行 林序。
在上述步驟104中，在判定為排氣的狀態(tài)不為稀時(shí)，接著，判斷吸入 空氣量Ga是否大于預(yù)定值(步驟106 )。在吸入空氣量Ga為極少量的情 況下，即便傳感器中發(fā)生了元件破裂，排氣也有可能不會(huì)從破裂部分進(jìn)入。 因此，這里，具體而言，判斷由空氣流量計(jì)16檢測(cè)出的吸入空氣量Ga是 否達(dá)到用于使排氣從元件破裂部進(jìn)入的下限值(例如，Ga=30g/s)。其結(jié) 果是，在判斷為沒(méi)有達(dá)到吸入空氣量Ga的下P艮值時(shí)，轉(zhuǎn)移至步驟102，在 重置累計(jì)Ga之后，再次從頭執(zhí)行本程序。
在上述步驟106中，在判斷為吸入空氣量Ga達(dá)到了下限值的情況下， 接著，計(jì)算出吸入空氣量Ga的時(shí)間累計(jì)值即累計(jì)Ga (SUM-Ga)(步驟 108)。這里，具體而言，計(jì)算出在步驟102中重置為零后的吸入空氣量Ga的時(shí)間累計(jì)值。
接著，判斷累計(jì)Ga (SUM-Ga)是否為預(yù)定量以上(步驟110 )。如 上所述，吸入空氣量Ga越大，則排氣越大量地從傳感器的元件破裂部分 流入大氣層54。因此，在此，具體而言，判斷在上述步驟106中計(jì)算出的 累計(jì)Ga (SUM-Ga)是否達(dá)到了使排氣能確實(shí)流入大氣層54內(nèi)部的空氣 量(例如，SUM-Ga=1500 (g))。其結(jié)果是，在不認(rèn)定SUM-Ga > 1500 的成立時(shí)，反復(fù)進(jìn)行步驟100 108的處理，進(jìn)行累計(jì)直到吸入空氣量Ga 達(dá)到預(yù)定值。
在上述步驟110中認(rèn)定成立的情況下，設(shè)定負(fù)電壓判定條件(步驟 112)。由此，判斷為俱備了步驟104中的排氣不為稀的條件以及步驟IIO 中的SUM-Ga為預(yù)定量以上的條件，轉(zhuǎn)移至后述的檢測(cè)傳感器輸出的處理。
在圖6所示的程序中，接著，判斷排氣的狀態(tài)是否為稀(步驟120)。 如上所述，在步驟112中設(shè)定負(fù)電壓判定條件后，如果稀氣體在傳感器元 件44的排氣側(cè)流通，則能夠診斷由氧傳感器40的元件破裂所引起的異常、 或者正常。這里，具體而言，基于內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)行狀態(tài)是否為燃料切斷中 或是否為強(qiáng)制性的稀控制中等，來(lái)判斷排氣的狀態(tài)是否為稀。
當(dāng)在上述步驟120中判斷為排氣狀態(tài)為稀時(shí)，接著，判斷在氧傳感器 40的輸出電壓中是否產(chǎn)生負(fù)電壓(步驟122)。如上所述，在設(shè)定了負(fù)電 壓判定條件的狀態(tài)下，當(dāng)排氣的狀態(tài)為稀時(shí)，在存在發(fā)生了元件^C裂的傳 感器的情況下，傳感器元件44的大氣層側(cè)與排氣側(cè)的氧分壓逆轉(zhuǎn)。因此， 通過(guò)判斷傳感器輸出是否是負(fù)電壓，能夠高精度地判定傳感器有無(wú)異常。 其結(jié)果是，在氧傳感器40的輸出電壓中沒(méi)有產(chǎn)生負(fù)電壓時(shí)，進(jìn)行正常判定 (步驟124)，在該輸出電壓中產(chǎn)生負(fù)電壓時(shí)，進(jìn)行異常判定(步驟126)。
還有，當(dāng)在步驟120中不認(rèn)定為排氣的狀態(tài)為稀時(shí)，接著，判斷吸入 空氣量Ga是否小于預(yù)定量(步驟130)。如上所述，如果吸入空氣量Ga 為極小量的狀態(tài)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)，則已進(jìn)入大氣層54內(nèi)部的排氣可能會(huì)再次從 元件破裂部流出。因此，這里，具體而言，首先，由空氣流量計(jì)16檢測(cè)出 吸入空氣量Ga。接著，判斷該吸入空氣量Ga是否小于使已進(jìn)入大氣層54內(nèi)的排氣開始從石皮裂部逆流的下限值(例如，Ga=10g/s)。其結(jié)果是，在 吸入空氣量Ga為下限值以上時(shí)，判斷為不會(huì)發(fā)生上述排氣的流出現(xiàn)象， 再次返回至步驟120,判斷排氣的空燃比狀態(tài)。
另一方面，當(dāng)在上述步驟130中認(rèn)定吸入空氣量Ga小于下P艮值時(shí)， 轉(zhuǎn)移至接下來(lái)的步驟，對(duì)低Ga持續(xù)計(jì)數(shù)器(Ga-CNT)進(jìn)行計(jì)數(shù)(步驟 132)。如上所述，如果吸入空氣量Ga低于下限值，則大氣層54內(nèi)部的 排氣能逐漸地從元件破裂部流出。因此，這里，對(duì)排氣能夠流出的狀態(tài)的 持續(xù)時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)。
接著，判斷在上述步驟132中進(jìn)行計(jì)數(shù)后的Ga-CNT是否為預(yù)定時(shí)間 以上(步驟134)。預(yù)定時(shí)間，作為已進(jìn)入大氣層54內(nèi)部的排氣流出直到 在其后不能夠進(jìn)行故障診斷的程度的時(shí)間(例如，10(s))加以確定。其 結(jié)果是，在不認(rèn)定Ga-CNT》10 (s)的成立時(shí)，判斷為能夠進(jìn)行氧傳感器 40的故障診斷，再次返回至步驟120，判斷排氣的空燃比狀態(tài)。另一方面， 在認(rèn)定了 Ga-CNT>10 (s)的成立時(shí)，判斷為不處于能夠進(jìn)行氧傳感器 40的故障診斷的狀態(tài)，清除負(fù)電壓判定條件(步驟136)。然后，在步驟 102中，SUM-Ga被重置為零，再次從頭執(zhí)行本程序。
如以上所說(shuō)明的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式的裝置，在吸入空氣量Ga的 累計(jì)值SUM-Ga為預(yù)定值以上的情況下，執(zhí)行氧傳感器40的異常診斷。 由此，僅在排氣能夠確實(shí)地從元件破裂部進(jìn)入大氣層的情況下執(zhí)行異常診 斷。因此，能夠防止將發(fā)生了元件破裂異常的傳感器錯(cuò)誤地判斷為正常， 能夠提高元件破裂異常的檢測(cè)精度。
還有，根據(jù)本實(shí)施方式的裝置，在吸入空氣量Ga為預(yù)定的低Ga值以 下的狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定時(shí)間時(shí)，禁止上述氧傳感器的異常診斷的執(zhí)行。由此， 即便發(fā)生了元件破裂，也禁止已進(jìn)入大氣層的排氣會(huì)流出的情況下的異常 診斷。因此，能夠防止將發(fā)生了元件破裂異常的傳感器錯(cuò)誤地判斷為正常， 能夠提高元件破裂異常的檢測(cè)精度。
還有，根據(jù)本實(shí)施方式的裝置，禁止排氣為燃料稀的情況下的氧傳感 器的異常診斷。由此，禁止雖然排氣確實(shí)從元件破裂部進(jìn)入了大氣層，但卻不會(huì)產(chǎn)生排氣側(cè)與大氣層側(cè)的氧分壓差的情況下的異常診斷。因此，能 夠防止將發(fā)生了元件破裂異常的傳感器錯(cuò)誤地判斷為正常，能夠提高元件 破裂異常的檢測(cè)精度。
但是，在上述實(shí)施方式中，對(duì)在催化劑28的下游配置的氧傳感器40 執(zhí)行元件石皮裂異常診斷，但作為異常診斷的對(duì)象的傳感器并不限于此。即， 也可以在配置在催化劑上游的空燃比傳感器中執(zhí)行該異常診斷。
還有，在上述的實(shí)施方式中，在氧傳感器的輸出中檢測(cè)出負(fù)電壓時(shí)， 判斷為在該傳感器中發(fā)生了由元件破裂所引發(fā)的異常，但異常判斷的方法 并不限于此。即，只要是基于傳感器輸出的變化來(lái)診斷有無(wú)異常發(fā)生，也 可以根據(jù)其他的輸出模式進(jìn)行異常判斷。
還有，在上述的實(shí)施方式中，氧傳感器40相當(dāng)于所述第一發(fā)明中的"排 氣傳感器"，并且ECU70，通過(guò)執(zhí)行上述步驟140的處理實(shí)現(xiàn)所述第一發(fā) 明中的"判定單元"，通過(guò)執(zhí)行上述步驟124或126的處理實(shí)現(xiàn)所述第一 發(fā)明中的"異常診斷單元"。
還有，在上述的實(shí)施方式中，氧傳感器40相當(dāng)于所述第四發(fā)明中的"排 氣傳感器"，并且ECU70，通過(guò)執(zhí)行上述步驟108的處理實(shí)現(xiàn)所述第四發(fā) 明中的"累計(jì)吸入空氣量獲得單元"，通過(guò)執(zhí)行上述步驟110的處理實(shí)現(xiàn) 所述第四發(fā)明中的"判定單元，，，通過(guò)執(zhí)行上述步驟124或126的處理實(shí) 現(xiàn)所述第四發(fā)明中的"異常診斷單元，，。
還有，在上迷的實(shí)施方式中，氧傳感器40相當(dāng)于所述第七發(fā)明中的"排 氣傳感器"，并且ECU70，通過(guò)執(zhí)行上述步驟136的處理實(shí)現(xiàn)所述第七發(fā) 明中的"取消單元"，通過(guò)執(zhí)行上述步驟124或126的處理實(shí)現(xiàn)所述第七 發(fā)明中的"異常診斷單元，，。
權(quán)利要求
1. 一種排氣傳感器的異常診斷裝置，其特征在于，具備在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路中配置的、具備介于外部空氣和排氣之間的傳感器元件，發(fā)出與所述外部空氣和所述排氣的氧分壓的差相關(guān)聯(lián)的輸出信號(hào)的排氣傳感器；判定用于執(zhí)行所述排氣傳感器的元件破裂的異常診斷的執(zhí)行條件是否成立的判定單元；和在所述執(zhí)行條件成立時(shí)，基于所述排氣傳感器的輸出信號(hào)而執(zhí)行所述異常診斷的異常診斷單元，所述判定單元，在排氣的空燃比為稀的稀薄期間時(shí)判定為所述執(zhí)行條件不成立。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所記載的排氣傳感器的異常診斷裝置，其特征在于， 所述稀薄期間包含正在執(zhí)行所述內(nèi)燃機(jī)的燃料切斷的期間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的排氣傳感器的異常診斷裝置，其特征 在于，所述異常診斷單元，基于排氣的空燃比為稀的期間的所述排氣傳感 器的輸出信號(hào)，執(zhí)行所述異常診斷。
4. 一種排氣傳感器的異常診斷裝置，其特征在于，具備在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路中配置的、具備介于外部空氣和排氣之間 的傳感器元件，發(fā)出與所述外部空氣和所述排氣的氧分壓的差相關(guān)聯(lián)的輸 出信號(hào)的排氣傳感器；判定用于執(zhí)行所述排氣傳感器的元件破裂的異常診斷的執(zhí)行條件是否 成立的判定單元；和在所述執(zhí)行條件成立時(shí)，基于所述排氣傳感器的輸出信號(hào)而執(zhí)行所述 異常診斷的異常診斷單元，所述判定單元，包括獲得所述內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣量的累計(jì)值的累計(jì)吸 入空氣量獲得單元，在所述累計(jì)值為預(yù)定值以上時(shí)，判定為所述執(zhí)行條件 成立。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所記載的排氣傳感器的異常診斷裝置，其特征在于， 所述累計(jì)吸入空氣量獲得單元，在排氣的空燃比變成為稀時(shí)，重置所述累 計(jì)值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所記載的排氣傳感器的異常診斷裝置，其特征 在于，所述累計(jì)吸入空氣量獲得單元，在所述吸入空氣量已變成為預(yù)定值 以下時(shí)，重置所述累計(jì)值。
7. —種排氣傳感器的異常診斷裝置，其特征在于，具備在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路中配置的、具備介于外部空氣和排氣之間 的傳感器元件，發(fā)出與所述外部空氣和所述排氣的氧分壓的差相關(guān)聯(lián)的輸 出信號(hào)的排氣傳感器；判定用于執(zhí)行所述排氣傳感器的元件破裂的異常診斷的執(zhí)行條件是否 成立的判定單元；和在所述執(zhí)行條件成立時(shí)，基于所述排氣傳感器的輸出信號(hào)而執(zhí)行所述 異常診斷的異常診斷單元，所述異常診斷單元，包括在所述內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣量成為預(yù)定值以下 的狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定時(shí)間時(shí)取消所述執(zhí)行條件的成立的取消單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及排氣傳感器的異常診斷裝置，提供能夠高精度地診斷由于排氣傳感器的元件破裂所引起的異常的排氣傳感器的異常診斷裝置。一種排氣傳感器的異常診斷裝置，其具備排氣傳感器；判定用于執(zhí)行所述排氣傳感器的元件破裂的異常診斷的執(zhí)行條件是否成立的判定單元；和在所述執(zhí)行條件成立時(shí)，基于所述排氣傳感器的輸出信號(hào)執(zhí)行所述異常診斷的異常診斷單元。判定單元，在排氣的空燃比為稀的稀薄期間時(shí)，判定為所述執(zhí)行條件不成立。還有，判定單元，在內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣量的累計(jì)值為預(yù)定值以上時(shí)，判定為所述執(zhí)行條件成立。還有，異常診斷單元，在所述內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣量成為預(yù)定值以下的狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定時(shí)間時(shí)，取消所述執(zhí)行條件的成立。
文檔編號(hào)G01N27/26GK101484799SQ20078002519
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
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