空燃比传感器的异常诊断装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及配置在内燃机的排气通路中的空燃比传感器的异常诊断装置。
【背景技术】
[0002] W往就已知在将空燃比控制为目标空燃比的内燃机中，在内燃机排气通路内配置 产生与空燃比对应的临界电流（界限电流）的临界电流式空燃比传感器。在运样的内燃机 中，通过空燃比传感器W使得空燃比成为目标空燃比的方式对向燃烧室供给的燃料量进行 反馈控制。然而，有时该空燃比传感器发生如导致传感器元件的外表面和传感器元件的内 部空间相连通那样的元件开裂。当发生运样的元件开裂时，空燃比传感器变得不能产生与 空燃比对应的适当的输出，其结果，变得不能将空燃比正确地反馈控制为目标空燃比。
[0003] 因此，W往就已知用于检测空燃比传感器的元件开裂的异常诊断装置（例如，专 利文献1)。根据专利文献1，通常对空燃比传感器的施加电压被设定在临界电流区域的中 央，在空燃比传感器的传感器元件发生开裂、或者电极上的销发生凝聚的情况下，被认为对 空燃比传感器的施加电压从临界电流区域的中央部向高电压侧产生偏差。因此，在该专利 文献1所记载的装置中，对空燃比传感器的施加电压从临界电流区域的中央部向高电压侧 或低电压侧产生偏差的情况下，判断为空燃比传感器的传感器元件发生了开裂、或者电极 上的销发生了凝聚。
[0004] 在先技术文献 阳0化]专利文献1 :日本特开2010-174790号公报
[0006] 专利文献2 :日本特开平10-062376号公报
[0007] 专利文献3 :日本特开2007-017191号公报
[0008] 专利文献4 :日本特开2000-55861号公报
【发明内容】
[0009] 然而，作为空燃比传感器产生的异常，可列举各种情况。作为运样的异常，例如可 列举出：构成空燃比传感器的扩散律速层发生堵塞等的劣化；与空燃比传感器连接的电路 发生故障；等等。其中，在如扩散律速层发生了堵塞等的劣化那样的情况下产生倾斜偏差， 良P，相对于空燃比传感器周围的排气的空燃比的变化的空燃比传感器的输出电流的变化的 程度产生偏差。另一方面，在如与空燃比传感器连接的电路发生了故障那样的情况下产生 偏移偏差，即，相对于空燃比传感器周围的排气的空燃比，空燃比传感器的输出电流整体性 地产生恒定值的偏差。但是，在W往的异常检测方法中，即使能够检测出空燃比传感器产生 了偏差，也不能判别其是倾斜偏差还是偏移偏差。目P，不能判别空燃比传感器产生的异常的 种类。
[0010] 因此，鉴于上述课题，本发明的目的在于提供能够判别空燃比传感器产生的异常 的种类的异常检测装置。
[0011] 为了解决上述课题，第1发明提供一种空燃比传感器的异常诊断装置，所述空燃 比传感器设置在内燃机的排气通路中，且产生与空燃比对应的临界电流，所述空燃比传感 器的异常诊断装置具备检测所述空燃比传感器的输出电流的电流检测部、和控制对所述空 燃比传感器的施加电压的施加电压控制装置，在使所述空燃比传感器周围流通的排气的空 燃比成为了预定的恒定的空燃比时，对所述空燃比传感器施加产生临界电流（界限电流） 的临界电流区域内的电压和该临界电流区域外的电压，基于此时由电流检测部检测到的所 述空燃比传感器的输出电流来判断所述空燃比传感器产生的异常的种类。 阳〇1引第2发明为，在第1发明中，所述临界电流区域外的电压是比该临界电流区域的电 压低且输出电流随着施加电压的上升而上升的比例区域内的电压。
[001引第3发明为，在第1或第2发明中，在所述空燃比传感器为正常的情况下，预先检 测出或预先算出：在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比被维持为所述预定的恒定 的空燃比的状态下对该空燃比传感器施加了所述临界电流区域内的电压时的输出电流W 及施加了所述临界电流区域外的电压时的输出电流，将其分别作为临界电流区域内正常值 W及临界电流区域外正常值，基于在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比被维持为 所述预定的恒定的空燃比的状态下对所述空燃比传感器施加了所述临界电流区域内的电 压时的所述空燃比传感器的输出电流的检测值与所述临界电流区域内正常值之差、W及在 该状态下对所述空燃比传感器施加了该临界电流区域外的电压时的所述空燃比传感器的 输出电流的检测值与所述临界电流区域外正常值之差，来判断所述空燃比传感器产生的异 常的种类。
[0014] 第4发明为，在第3发明中，在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比被维持 为所述预定的恒定的空燃比的状态下对所述空燃比传感器施加了所述临界电流区域内的 电压时的所述空燃比传感器的输出电流的检测值与所述临界电流区域内正常值之差为预 定的临界电流区域内时基准值W上、且在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比被维 持为预定的恒定的空燃比的状态下对所述空燃比传感器施加了所述临界电流区域外的电 压时的所述空燃比传感器的输出电流的检测值与所述临界电流区域外正常值之差为预定 的临界电流区域外时基准值W上的情况下，判断为所述空燃比传感器产生了偏移偏差，即， 相对于在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比，所述空燃比传感器的输出电流整体 性地产生偏差。
[0015] 第5发明为，在第3或第4发明中，在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比 被维持为所述预定的恒定的空燃比的状态下对所述空燃比传感器施加了所述临界电流区 域内的电压时的所述空燃比传感器的输出电流的检测值与所述临界电流区域内正常值之 差为预定的临界电流区域内时基准值W上、且在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃 比被维持为所述预定的恒定的空燃比的状态下对所述空燃比传感器施加了所述临界电流 区域外的电压时的所述空燃比传感器的输出电流的检测值与所述临界电流区域外正常值 之差小于预定的临界电流区域外时基准值的情况下，判断为所述空燃比传感器产生了倾斜 偏差，即，相对于在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比的变化的所述空燃比传感 器的输出电流的变化的程度产生偏差。
[0016] 第6发明为，在第1~第5发明中，所述内燃机具备配置在其排气通路中的排气净 化催化剂、配置在该排气净化催化剂的排气流动方向上游侧的所述排气通路中的上游侧空 燃比传感器、和配置在所述排气净化催化剂的排气流动方向下游侧的所述排气通路中的下 游侧空燃比传感器，该下游侧空燃比传感器由所述临界电流式的空燃比传感器构成。
[0017] 第7发明为，在第1~第5发明中，所述内燃机具备配置在其排气通路中的排气净 化催化剂、配置在该排气净化催化剂的排气流动方向上游侧的所述排气通路中的上游侧空 燃比传感器、和配置在所述排气净化催化剂的排气流动方向下游侧的所述排气通路中的下 游侧空燃比传感器，所述上游侧空燃比传感器由所述临界电流式的空燃比传感器构成。
[001引第8发明为，在第1~第7发明的任一发明中，所述内燃机能够执行在该内燃机的 工作期间停止向燃烧室供给燃料的燃料切断控制，在所述空燃比传感器周围流通的排气的 空燃比被维持为所述预定的恒定的空燃比的期间是所述燃料切断控制的执行期间。
[0019] 第9发明为，在第7发明中，所述内燃机能够执行在该内燃机的工作期间停止向燃 烧室供给燃料的燃料切断控制、和在该燃料切断控制结束后将向所述排气净化催化剂流入 的排气的空燃比控制为比理论空燃比浓的浓空燃比的恢复后浓控制，在所述空燃比传感器 周围流通的排气的空燃比被维持为所述预定的恒定的空燃比的期间是所述恢复后浓控制 的执行期间。
[0020] 第10发明为，在第7发明中，所述内燃机进行着反馈控制使得所述上游侧空燃比 传感器的输出空燃比成为目标空燃比，在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比被维 持为所述预定的恒定的空燃比的期间是所述目标空燃比被恒定地维持为规定的空燃比的 期间。
[0021] 第11发明为，在第7发明中，所述内燃机进行着反馈控制使得所述上游侧空燃比 传感器的输出空燃比成为目标空燃比，在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比被维 持为所述预定的恒定的空燃比的期间，是所述目标空燃比在比理论空燃比浓的浓空燃比与 比理论空燃比稀的稀空燃比之间交替变更W使得所述排气净化催化剂的氧吸藏量被维持 为比零多且比最大可吸藏氧量少的量的期间。
[0022] 根据本发明，能够提供能判别空燃比传感器产生的异常的种类的异常检测装置。
【附图说明】
[0023] 图1是概略地示出使用了本发明的异常诊断装置的内燃机的图。
[0024] 图2是空燃比传感器的概略的剖视图。
[0025] 图3是表示各排气空燃比A/F下的施加电压V和输出电流I的关系的图。
[0026] 图4是表示使施加电压V恒定时的空燃比和输出电流I的关系的图。
[0027] 图5是表示内燃机通常运转时的上游侧排气净化催化剂的氧吸藏量等的变化的 时间图（时序图）。
[0028] 图6示出了在空燃比传感器为正常的情况和其产生了异常的情况下的排气空燃 比与空燃比传感器的输出电流的关系。
[0029] 图7是表示对空燃比传感器的施加电压和输出电流的关系的图。
[0030] 图8是表示对空燃比传感器的施加电压和输出电流的关系的图。
[0031] 图9是表示对空燃比传感器的施加电压和输出电流的关系的图。
[0032] 图10是发生了元件开裂的空燃比传感器的概略的剖视图。
[0033] 图11是表示进行异常诊断时的下游侧空燃比传感器的输出空燃比等的变化的时 间图。
[0034] 图12是用于进行下游侧空燃比传感器的异常诊断的流程图。
[0035] 图13是表示进行异常诊断时的下游侧空燃比传感器的输出空燃比等的变化的流 程图。
[0036] 图14是用于进行下游侧空燃比传感器的异常诊断的流程图。
[0037] 附图标记说明 阳0測 1:内燃机主体 阳0例 5 :燃烧室
[0040] 7:进气口 W41] 9:排气口 柳42] 19 :排气岐管
[0043] 20 :上游侧排气净化催化剂
[0044] 24 :下游侧排气净化催化剂
[0045] 31 ：ECU
[0046] 40 :上游侧空燃比传感器
[0047] 41 :下游侧空燃比传感器
【具体实施方式】
[0048] W下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。再者，在W下的说明中，对同 样的构成要素标记相同的参照编号。 阳049] <内燃机整体的说明>
[0050] 图1是概略地示出使用本发明的第一实施方式设及的异常诊断装置的内燃机的 图。参照图1，1表示内燃机主体，2表示气缸体，3表示在气缸体2内进行往复运动的活塞， 4表示固定在气缸体2上的气缸盖，5表示在活塞3与气缸盖4之间形成的燃烧室，6表示进 气阀，7表示进气口，8表示排气阀，9表示排气口。进气阀6对进气口 7进行开闭，排气阀8 对排气口 9进行开闭。
[0051] 如图1所示，在气缸盖4的内壁面的中央部配置有火花塞10，在气缸盖4的内壁面 周边部配置有燃料喷射阀11。火花塞10被构成为根据点火信号而产生火花。另外，燃料喷 射阀11根据喷射信号向燃烧室5内喷射规定量的燃料。再者，燃料喷射阀11也可WW向 进气口 7内喷射燃料的方式进行配置。另外，在本实施方式中，作为燃料，可使用理论空燃 比为14.6的汽油。但是，在使用本发明的异常诊断装置的内燃机中，也可W使用汽油W外 的燃料、或者与汽油的混合燃料。
[0052] 各气缸的进气口 7分别经由对应的进气支管13与调整槽（缓冲罐：surge tank) 14连结，调整槽14经由进气管15与空气滤清器16连结。进气口 7、进气支管13、调 整槽14、进气管15形成进气通路。另外，在进气管15内配置有由节流阀驱动促动器17驱 动的节流阀18。节流阀18通过利用节流阀驱动促动器17使其转动就能够变更进气通路的 开口面积。
[0053] 另一方面，各气缸的排气口 9与排气歧管19连结。排气歧管19具有与各排气口 9 连结的多个支部和集合了运些支部的集合部。排气歧管19的集合部与内置了上游侧排气 净化催化剂20的上游侧外壳（casing) 21连结。上游侧外壳21经由排气管22与内置了下 游侧排气净化催化剂24的下游侧外壳23连结。排气口 9、排气歧管19、上游侧外壳21、排 气管22 W及下游侧外壳23形成排气通路。
[0054] 电子控制单元巧CU)31包括数字计算机，具备经由双向性总线32相互连接的 RAM(随机存取存储器）33、ROM(只读存储器）34、CPU