专利名称：废气传感器的诊断设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测设在内燃机废气管中的废气传感器退化失效的诊断设备。
背景技术：
废气传感器通常设在车辆内燃机的废气管内，用以测量废气的成分。废气传感器输出废气的空燃比。内燃机的控制单元根据这个输出值控制将要加给内燃机的燃料的理论空燃比。因此，当废气传感器由于退化失效而不能表示正确的空燃比时，控制单元就不可能对内燃机实行正确的理论空燃比的控制。
为了检测这样的废气传感器的失效情况，已公开了一些技术。日本未审专利申请公开(Kokai)No.平7-145751和美国专利US 5,325,711公开了一种技术，用于产生具有可调矩形波形，通过氧气传感器检测废气，并对这些信号进行处理，以确定氧气传感器的工作状态。
然而，上述技术利用具有可调矩阵波形的可调节空燃信号，并使用与基于所述可调节信号之废气中的氧气水平相对应的复合输出。作为在输入包含各种频率成分的可调矩形信号时输出的响应，趋向于受到噪声的影响。进而，因为响应废气中的氧气水平的信号还要受到内燃机的工作状态的影响，具体来说，即空燃比发生变化，这个变化可能在过度操作期间产生。所以很难保持复合输出信号的频率不变。因此，当通过这些输出来评价传感器状态时，会使评价的精度下降。另一方面，因为强化对排放的控制，并且因为需要减少催化剂中稀有金属的含量，所以空燃比控制的精度越来越重要。因此，为了抑制由于废气传感器的特征失效而引起的废气成分的增加，比从前更需要提高检测精度，而且，还需要在不断退化的检测过程中抑制废气成分的增加。
发明内容
于是，本发明的目在于提供一种废气传感器的失效诊断设备，所述诊断设备可以进一步改善废气传感器检测逐渐退化所致失效的精度，使逐渐退化的检测过程中的废气成分增加减到最小。
为了解决上述问题，本发明提供一种用于废气传感器的退化失效诊断设备，所述废气传感器设在内燃机的废气管中，并响应来自内燃机的废气成分而产生一个输出。所述诊断设备具有检测信号产生装置，用以产生检测信号，并使所产生的检测信号乘以在正常操作时间所用的基本燃料注入量，从而可以计算燃料注入量，以便用于确定废气传感器的状态；以及废气传感器评估装置，用以提取与来自内燃机废气传感器输出相对应的检测信号的频率响应，所述输出响应所计算的燃料注入量，从而可以根据所提取的频率响应确定废气传感器的状态。本发明不是利用对应于可调矩形波形和废气水平的复合信号，而是提供与具有指定频率之检测信号相乘的燃料量，从而能够将废气中所含的检测频率分量的比率保持在较高的水平。此外，在这种情况下，可以根据废气传感器输出的上述频率的频率响应诊断废气传感器的状态，因此能够很容易地减小废气中所含噪声成分的比率，还可能改善废气传感器的退化失效的检测精度。
按照本发明的一个方面，要与基本燃料注入量相乘的检测信号是通过向指定偏置值或者加给一个正弦波或者加给一个三角形波所得的信号。按照本发明的这一方面，可以利用易于产生并因此而有足够大的用于检测之频率分量比率的信号，还可以利用废气传感器的特定频率响应，用以维持废气中检测信号的频率分量的数值时进行评价，因此可以改善废气传感器的退化失效的检测精度。
按照本发明的另一方面，要与基本燃料注入量相乘的检测信号是通过向指定的偏置值加给由两个或多个三角函数波形成之复合波所得到的信号。按照本发明的这一方面，能够利用至少两个频率响应，通过提供由至少两个三角函数波形成的复合波确定废气传感器的状态，所述两个三角函数波具有不同的频率，特别是在这种难以检测的工作范围内的频率。此外，可将三角函数波组合形成所期望的特定波形，从而很容易确定废气传感器的状态。这样的复合波会反映在燃料注入量中。因此，可以进一步改善废气传感器的退化失效的检测精度。
按照本发明的又一方面，从向内燃机提供与检测信号相乘的燃料注入量时开始算起，历时一段给定的时间过后，废气传感器评估装置确定废气传感器的状态。按照本发明的这一方面，在检测信号已经反映在燃料上后，立刻可能出现废气空燃比不稳定的状态，避开这个不稳定的状态，就可以平稳地进行废气状态的确定。因此，可以进一步改善废气传感器的退化失效的检测精度。
按照本发明的再一方面，通过使用经带通滤波之后的废气传感器的输出，废气传感器评估装置确定废气传感器的状态。按照本发明的这一方面，当废气传感器的状态确定时，滤除除开检测频率以外的包含在废气中的频率分量，因为这些频率都是噪声。因此，可以进一步改善废气传感器的退化失效的检测精度。
按照本发明的再一方面，当通过积分废气传感器的带通滤波输出的绝对值所得的积分值小于给定值时，废气传感器评估装置确定废气传感器处在失效状态。按照本发明的再一方面，当通过计算废气传感器之带通滤波输出的某个量的绝对值所得的值小于给定值时，废气传感器评估装置确定废气传感器处在失效状态。由于按照本发明的这些方面可以对废气传感器输出的变化取平均，所以可以进一步改善废气传感器的退化失效的检测精度。
按照本发明的又一方面，废气传感器是一种宽量程空燃比检测器。
按照本发明的再一方面，所述退化失效诊断设备额外还具有空燃比控制装置，用于控制要提供给内燃机的空燃比，以便根据废气传感器的输出，将空燃比集中到一个预定的值。按照依废气传感器的输出所确定的反馈系数校正燃料注入量。按照本发明的这一方面，对于燃料注入量进行校正，从而可以抑制因对燃料注入量加给检测信号所引起的向着富含燃油或者燃油不足的方向移动。结果，有可能抑制由于本发明的方法可能产生的催化剂净化速率的下降，从而可以维持检测精度，同时防止废气中所含有害成分排放数量的增加。
按照本发明的再一方面，或者根据设置在催化转化器上游方向的废气传感器的输出，或者根据设置在催化转化器下游方向的废气传感器的输出，或者根据设置在催化转化器上游方向和下游方向的两个废气传感器的输出，确定反馈系数。按照本发明的这一方面，对于燃料注入量进行校正，从而可以抑制因对燃料注入量加给检测信号所引起的向着富含燃油或燃油不足的方向移动。结果，有可能抑制由于本发明的方法可能产生的催化剂净化速率的下降，从而可以维持检测精度，同时防止废气中所含有害成分排放数量的增加。
按照本发明的再一方面，当向内燃机提供与检测信号相乘的燃料注入量时，空燃比控制装置中止对空燃比的控制，或者使反馈速度变慢。按照本发明的这一方面，由于可以避免出现反馈系数包括特定检测频率这样的情况，所以，即使加上这一反馈，也能防止检测精度的下降。
于是，按照本发明，提供与包含较多特定频率分量之检测信号相乘的信号，然后再根据废气传感器输出的检测信号中的频率响应来诊断废气传感器的状态。因此，根据检测信号的特征，可以消除噪声成分，以致可以改进对于废气传感器退化失效的检测精度。
图1是表示本发明一种实施例废气传感器退化失效诊断设备的示意图；图2表示拟在本发明一种实施例废气传感器退化失效诊断设备中使用的ECU实例；图3表示本发明一种实施例的流程图；图4示意地表示本发明使用之带通滤波器频率的典型特性曲线；图5示意表示提取检测频率fid过程的一个实例；图6示意地表示计算LAF检测器的具有代表性的参数LAF_DLYP的一个实例；图7示意地表示计算LAF检测器的具有代表性的参数LAF_AVE的一个实例；图8是表示使用复合波形时废气传感器退化失效诊断设备的示意图；图9表示输入复合波的各种实例；图10是表示使用计算反馈系数的另一种方法时，废气传感器退化失效诊断设备的示意图；图11表示本发明一种实施例的流程图，其中包括用于中止反馈操作等的方法。
具体实施例方式
1.功能块的描述下面参照图1和2描述每个功能块。图1是描述本发明构思的总体结构示意图。
检测信号产生单元10具有产生给定检测信号KIDSIN的功能，其中在偏置值IDOFT上叠加一个三角函数波FDSIN或类似的波。响应评价单元105对线性空燃比检测器(下称LAF检测器)103的输出KACT进行带通滤波。KACT是正比于空燃比F/A的一个等价比值，对于理论空燃比取为1.0。所述单元105把经滤波的值转换为绝对值，在指定的时钟周期积分经转换的值，并将这个积分值传送给废气传感器评价单元。废气传感器评价单元根据这个传送的值确定废气传感器的退化失效。因为可将废气传感器评价单元、检测信号产生单元101和响应评价单元105实现于一个ECU(电控单元)中，所以下面将详细描述与ECU以及废气传感器失效的诊断过程有关的每个单元的工作情况。
内燃机102是一种发动机，其中的燃料注入量可由注入控制器根据来自燃料注入量计算单元的值进行控制。
LAF检测器103(宽量程空燃比检测器)是这样一种检测器，它根据内燃机102排放的废气在从富含燃油到燃油不足的一个很宽的范围检测空燃比，从而可以产生等价比KACT。
反馈补尝单元104产生反馈系数KAF，从而可根据LAF检测器103的输出值将空燃比保持在合适的水平。
通过图2所示的ECU可以实现所述废气传感器评价单元、检测信号产生单元101和响应评价单元105的上述功能。图2示意地表示电控单元(ECU)200的总体结构。在这个实施例中，虽然可以将ECU制成一个专用于诊断废气传感器的失效的控制器，但还可以把废气传感器评价单元203、检测信号产生单元202和响应评价单元204集成在用于控制内燃机系统的ECU中。所述ECU200设有处理器，用于进行各种计算；随机存取存储器(RAM)，用于提供暂时存储各种数据的存储区和处理器进行计算的工作空间；只读存储器(ROM)，用于预存拟由处理器执行的各种程序和计算所需的各种数据；以及可改写的非易失性存储器，用于存储处理器的计算结果，以及从车辆每一部分获得数据当中的某些要存储的数据。可由具有备用存储能力的RAM实现所述非易失性的存储器，即使系统中止之后，也能一直向其提供电压。
输入接口201是ECU200和内燃机系统的各个部分的接口。输入接口201接收信息，指示从内燃机系统各个部分发送的车辆运行状态，执行信号处理，将模拟信息转换为数字信息，然后将这些信号传送到废气传感器评价单元203、燃料量计算单元206和响应评价单元204。虽然图2中将KACT值(LAF检测器103的输出值)、车速V、内燃机转速Ne和内燃机负载W表示为到输入接口201的输入，但所述的输入不限于这些值，可以输入任何其它的各种信息。
用于产生检测信号的单元产生要用于检测的信号KIDSIN。这个信号是根据废气传感器评价单元203的命令通过向偏置值IDOFT叠加一个三角函数波FDSIN或类似的波而产生的。下面参照诊断废气传感器失效描述这个检测信号KIDSIN。
废气传感器评价单元203完成为执行一个过程(下面将有描述)所必须的计算和状态确定，以便根据从输入接口201传送过来的数据诊断废气传感器的失效。
废气传感器评价单元203还控制检测信号产生单元202和响应评价单元204。响应评价单元204响应来自废气传感器评估装置203的命令，对于来自LAF检测器103的输出KACT进行带通滤波，把经滤波的值转换为绝对值，并在给定的时钟周期内，对于经过转换的绝对值进行积分。下面结合诊断废气传感器失效的过程描述这些功能。
燃料量计算单元206接收由检测信号产生单元202产生的检测信号KIDSIN，将这个检测信号乘以燃料注入量，并将最终的燃料注入量INJ提供给输出接口205。输出接口205把所述燃料注入量INJ输出给内燃机的注入功能块。输出接口205接受来自废气传感器评价单元203控制信号，并对失效指示灯提供一个输出。然而，输出接口205的功能不限于这些，任何其它的控制器或类似设备都可以与输出接口205连接。
2.对于诊断废气传感器失效过程的描述现在描述用于诊断作为废气传感器的LAF检测器103的废气传感器失效诊断过程。
当从主程序调用废气传感器诊断过程时，废气传感器评价单元203检查废气传感器评价完成标志，以确定是否已评价了废气传感器的退化失效。最初，由于还没有执行对于废气传感器的评价，所以废气传感器评价完成标志设置成0，过程前进至步骤S302。废气传感器评价单元203确定LAF检测器是否已经受到激励(S302)。在内燃机启动后的短时间内，LAF检测器并未受到激励。因此，当内燃机启动后的时间还没有达到预定时间间隔时，过程前进至步骤S314。在步骤S314，废气传感器评价单元203向检测信号产生单元202发出一个命令，从而将IDOFT设置为常数值1.0，并将FDSIN设置成常数值0，同时产生一个复合信号KIDSIN，复合信号KIDSIN是IDOFT和FDSIN之和(因而KIDSIN的初始值是1.0)。复合信号KIDSIN代表一个系数，这个系数要与基本燃料注入量相乘，以产生实际上要注入的燃料注入量。因此，当复合信号KIDSIN为1.0时，注入正常运行时间的基本燃料注入量。在向检测信号产生单元202发送命令后，废气传感器评价单元203在定时器TM_KACTFD上设置一个指定的时间，以启动定时器TM_KACTFD向下计数(S315)。在定时器TM_KACTFD上设置的指定时间是从满足废气传感器评价条件并反映检测信号的燃料注入已经开始的时间(下面有述)到内燃机稳定地响应反映检测信号的燃料注入的时间之间的持续时间。于是，要对定时器进行设置，以便在经过预定时间时开始积分操作(下面有述)。以此方式，对响应进行评价，避免对燃料注入量已经反映了检测信号后马上开始的不稳定操作。这样，提高了检测精度。
在对定时器设置TM_KACTFD后，废气传感器评价单元203将为定时器TM_LAFDET设置一个预定时间，以启动定时器TM_LAFDET向下计数。要在定时器TM_LAFDET上设置的预定时间是对于绝对值进行积分运算的持续时间(下面有述)。积分运算的结果用于确定废气传感器的退化失效。在设置定时器TM_LAFDET后，废气传感器评价单元203将废气传感器评价完成标志设置成0，然后终止此过程。
在完成上述过程之后，再次从主程序调用废气传感器退化失效诊断过程。这时，废气传感器评价完成标志由前一过程复位。这时，当废气传感器在内燃机启动后预定时间过后受到激励时，过程从步骤S301前进至步骤S303，其中，废气传感器评价单元203确定是否满足检测条件。所述检测条件表示的状态是车速、内燃机转速以及内燃机负载都在对应的预定范围内。因此，废气传感器评价单元203通过输入接口201接收车速V、内燃机转速Ne和内燃机负载W，以确定所有这些因素是否都在对应的预定范围内。当这些条件不满足时，废气传感器评价单元203前进至步骤S314。在步骤S314中的工作过程，以及随后步骤的工作情况与以上所述完全相同。
另一方面，当上述检测条件未被满足时，废气传感器评价单元203向检测信号产生单元202发送一个请求，要求计算KACT_FA。在收到KACT_FA计算请求时，检测信号产生单元202首先产生具有频率fid(本例中使用3赫兹)和幅度aid(本例中是0.03)的正弦波IDSIN，然后在如上产生的正弦波IDSIN上加上一个偏置值(本例中是1.0)，从而在步骤S304中获得KIDSIN(即1.0+0.03×sin6πt)。连续地将这个值KIDSIN发送到燃料量计算单元206。收到KIDSIN时，燃料量计算单元206使KIDSIN与基本燃料注入量相乘，得到燃料注入量INJ。通过输出接口205将此燃料注入量INJ输入到内燃机102的注入功能部件。因为内燃机是按照这个燃料注入量INJ进行工作的，所以从内燃机的排放系统排放的废气是对应于燃料注入量作为输入的输出。这时，LAF检测器103检测排放的废气，并通过输入接口201向响应评价单元204输入它的输出KACT。响应评价单元204将KACT代入下面的方程，计算经带通滤波的输出KACT_F(SKACT_F(k)＝a1KACT_F(k-1)+a2KACT_F(k-2)+a3KACT_F(k-3)+b0KACT(k)+b1KACT_F(k-1)+b2KACT_F(k-2)+b3KACT_F(k-3)这里，a1、a2、a3、b0、b1、b2、b3是滤波系数。
将本例中所用带通滤波器设计成，使其通过3赫兹的频率分量，这与图4所示的检测信号的频率相同。
在已经计算KACT_F值(如图5所示)以后，响应评价单元204从KACT_F值中计算绝对值KAT_FA(S306)。
在响应评价单元204中完成KAT_FA的计算后，废气传感器评价单元203确定定时器TM_KACTFD是否为0(S307)。当定时器TM_KACTFD不为0时，过程进到步骤S316。在步骤316的工作情况以及随后步骤的工作情况与上述相同。另一方面，当定时器TM_KACTFD为0时，废气传感器评价单元203向响应评价单元204通告满足定时器条件。响应评价单元204收到这一信息时，连续地计算积分值LAF_DLYP(S308)。图6表示相对于水平轴的连续时间计算LAF_DLYP的例子。
在响应评价单元204中完成计算LAF_DLYP后，废气传感器评价单元203确定定时器TM_LAFDET是否为0。当定时器TM_LAFDET不为0时，过程进到步骤S317。在步骤317的工作情况以及随后步骤的工作情况与上述相同。另一方面，当定时器TM_LAFDET为0时，将经过计算的积分值LAF_DLYP的当前值发送给废气传感器评价单元203，过程进到步骤S310。在步骤S310，废气传感器评价单元203确定积分值LAF_DLYP是否超过一个预定值LAF_DLYP_OK。该预定值LAF_DLYP_OK是一个阈值，用于根据积分值LAF_DLYP确定废气传感器是否由于退化引起失效。
当积分值LAF_DLYP超过确定值LAF_DLYP_OK时，废气传感器评价单元203确定废气传感器不处在因退化而引起的失效状态，将废气传感器评价完成标志设置成1(S311)，然后终止此过程。
另一方面，当积分值LAF_DLYP不超过确定值LAF_DLYP_OK时，废气传感器评价单元203确定废气传感器由于退化引起失效，通过输出接口205接通废气传感器异常记录失效灯(S312)，然后设置废气传感器评价完成标志为1(S313)，并退出该过程。
作为确定退化失效的一种可替换的方法，在步骤S308，并不根据积分值LAF_DLYP确定废气传感器的退化失效，而是实行如图7所示的平滑计算方法，其中计算的是KACT_FA值的移动平均值，然后根据这个平滑的值AF_AVE，可以确定废气传感器的退化失效。在这种情况下，在步骤S310，废气传感器评价单元203确定平滑值LAF_AVE是否超过确定值LAF_AVE_OK。当平滑值LAF_AVE不超过确定值LAF_AVE_OK时，废气传感器评价单元203确定废气传感器处在因退化所引起的失效中。另一方面，当平滑值LAF_AVE超过确定值LAF_AVE_OK时，废气传感器评价单元203确定废气传感器不处在因退化所引起的失效中。
按照本发明，给内燃机指定与检测信号(如正弦波的变化)相乘的燃料注入量，用以评价废气传感器，然后根据废气传感器的随后输出评价废气传感器的响应。于是，由于不使用与废气的氧气水平对应的这种复合输出，所以有可能获得包含高度稳定的频率分量的废气传感器输出，并且还能改善使用频率响应特性曲线确定废气传感器的状态时的确定精度。
进而，通过使用经带通滤波的输出进行检测器测量，可以消除噪声成分，从而可以滤除除去用于检测之频率以外的频率分量。因此，有可能消除其它的频率的影响，所述其它频率是由空燃比变化或类似变化引起的，尤其是在过渡操作时可能发生。从而，可以改善检测精度。
此外，因为根据所述平滑值确定废气传感器的退化失效，所述平滑值包括经带通滤波的输出波形的绝对值的平均值或者关于预定时间周期的积分值，所以，可从废气传感器退化的检测评价中排除因内燃机负载变化或类似变化引起的空燃比的尖冲的影响，因此，可进一步改善退化失效的确定的精度。
3.复合波的利用上述实施例中，将正弦波使用作检测信号。使用单一频率的三角函数波或三角形波，或者包括多个这些波形的复合波，都可以获得相同的效果。每种情况下，在对检测信号的幅度加以限制时，就可以扩充所预期的单一频率或多个频率的频谱分量，从而可以提高检测噪声的精度。
例如，在内燃机的进气口系统中存在燃料沉积延迟。特别是在温度低时，或者当使用北美国家销售的蒸气中含有重组分的汽油时，这种延迟就变得很明显。虽然有一种技术可以校正这种燃料沉积延迟，但要获得完整的校正是很不容易的。例如，利用对于标准汽油设定的控制参数，在将这些参数应用于含有重元素汽油的情况下，校正就变得很不充分。在这种情况下，将会发生这样的现像，比如实际空燃比波形与空燃比额定值波形相比，发生了所不希望的升高。在这种情况下，如果应用本发明的技术，则实际空燃比幅值可能会变得小于假定的幅值，相应地，检测精度可能低下。因此，提供三角函数波，为的是得到一种波形，它能够减小因燃料沉积引起实际空燃比幅度的下降。图8表示的是使用由基本正弦波和锯齿波形成复合波的一个实施例。
有如从图9的波所能看到的，所形成的复合波的相位随锯齿波幅值而变，而锯齿波的幅值按照向着增加的方向改变燃料量的定时时间逐渐增大。使用这种复合波，有可能校正燃料量增加时燃料沉积的量。以此方式，可以减小实际空燃比的下降，防止废气传感器的退化降检测中的精度下降。本实施例中，使用由正弦波和锯齿波形成的复合波。然而，如果通过任何复合波都可以获得所希望的波形，所述复合波是通过组合与内燃机沉积特性匹配的任何三角函数波(如动态校正波形)形成的，则效果可能更好。
4.利用反馈的情况作为任选，在确定燃料注入量的过程中，可以引入反馈控制，如图1、图8和图10所示。具体地说，给反馈补尝单元输入值KACT，以计算反馈系数KAF，反馈系数将空燃比(提供给内燃机的)聚集成一个预先确定的值。然后，将基本燃料注入量乘以KIDSIN值的结果再乘以反馈系数KAF，从而对实际燃料注入量实现反馈。至于这种反馈控制情况，在使用ECU的实施例中，将反馈补尝器(未示出)构成与燃料量计算单元206相连。
按照本发明的一种实施例，根据反馈系数来校正燃料注入量，而所述反馈系数则或者根据设在催化剂上游方向之废气传感器的输出，或者根据设在催化剂下游方向之废气传感器的输出，抑或是根据两种废气传感器的输出而被确定。可以抑制当检测信号加到燃料注入量上时所引起的向富含燃油或燃油不足方向的漂移，防止在废气传感器退化失效诊断过程期间催化剂净化速率的下降，从而可以防止废气中所含有害成分排放量的增加。
上述反馈控制中描述了与通用LAF传感器反馈的组合。然而，在反馈系统中的期望值和/或校正系数所含频率分量在与检测信号频率相同的频率“fid”附近的情况下，输出响应的检测精度有时可能会下降。解决这个问题的措施是，在执行废气传感器失效诊断过程中，有如图11中的反馈中止确定过程所示那样，中止空燃比的反馈操作和/或计算空燃比反馈的期望值，或者延迟根据废气传感器的输出确定的反馈响应。这样，反馈系统就不包括“fid”附近的那些频率。
下面描述确定反馈中止的过程。在最初从主程序调用确定反馈中止的过程之后，该过程首先检查一个废气传感器评价请求标志，以确定是否请求废气传感器评价(S1101)。在未请求评价时，废气传感器评价单元203进至步骤S1106，在反馈中止定时器上设定一个指定的时间，并开始向下计数。然后，这个过程终止。
当再次调用反馈中止确定过程时，废气传感器评价单元203再次确定是否请求废气传感器评价(S1101)。当废气传感器评价请求标志设置为1时，表示请求评价，废气传感器评价单元203请求反馈补尝单元中止反馈(S1102)。然后，在步骤S1103，废气传感器评价单元203确定反馈中止定时器是否是0。当前，发出废气传感器评价请求后的预定时间还没有到，因此反馈中止定时器不为0。这样，废气传感器评价单元203就终止这个过程。另一方面，当反馈中止定时器为0时，废气传感器评价单元203调用反馈中止确定过程(S1104)。在完成被调用的反馈中止确定过程时，废气传感器评价单元203使这个过程前进至步骤S1105，废气传感器评价单元203检查废气传感器评价完成标志，这个评价完成标志在废气传感器失效诊断过程已经置位或复位，从而可以确定废气传感器失效诊断过程是否已经完成。当废气传感器失效诊断过程尚未完成时，过程从这里退出。另一方面，当废气传感器失效诊断已经完成，废气传感器评价单元203使过程前进至步骤S1106，废气传感器评价单元203请求反馈补尝单元取消反馈中止，从而可以通过反馈操作重新开始燃料注入量INJ的校正。然后，过程在这里终止。
此外，如图10所示那样，在将废气传感器设在催化转化器的下游方向和上游方向这两处的情况下，可以使用下述方法(1)-(6)作为步骤S1102的方法的替代方法。
(1)中止在催化剂前边(即废气传感器设在催化转化器的上游方向)的废气传感器的反馈。采用这种方法，能够防止与检测信号相同的频率分量包含在反馈系数中，这有助于防止检测精度的下降。
(2)中止在催化剂后边(即废气传感器设在催化转化器的下游方向)的废气传感器的反馈期望值的计算。采用这个方法，能够防止与检测信号相同的频率分量包含在反馈期望值中。于是，不仅能防止这样的情况，即使用在催化剂之前的废气传感器的反馈系数在跟踪期望值的过程中可能产生检测频率的情况，而且还能防止空燃比的漂移，并防止通过使用在催化剂之前的废气传感器的反馈引起的废气成分的增加。(3)同时实行方法(1)和(2)。利用两个中止操作，不仅可以获得与方法(1)相同的效果，而且还能防止ECU操作功率资源的无谓耗费，这是因为一方面要连续计算所期望的值，同时另一方面还要中止催化剂之前的反馈所引起。
(4)减慢反馈系数的变化速度。通过改变用于确定在催化剂之前的废气传感器的反馈控制速度的参数，可以减慢反馈系数的变化速度。采用这种方法，由于可以防止与检测频率相同的频率分量包含在反馈系数中，所以可以防止检测精度的下降。此外，通过利用催化剂之前的废气传感器的反馈操作，可以比中止反馈更好地防止空燃比的漂移，还可以抑制废气成分的增加。
(5)减慢期望值的变化速度。通过改变用于确定在催化剂之后的废气传感器的反馈期望值的参数，可以减慢期望值的变化速度。采用这种方法，可以防止与检测频率相同的频率分量包含在期望值中。因此，可能防止出现这样的情况，即使用在催化剂之前的废气传感器的反馈系数在跟踪期望值过程中可能产生检测频率的情况，因而能防止检测精度的下降。此外，还能防止通过使用在催化剂之前的废气传感器的反馈引起的废气成分的增加。
(6)通过改变用于确定这些控制速度的参数，减慢(4)和(5)这二者的控制速度。采用这个方法，可以获得(4)和(5)两者的效果。具体来说，由于可以防止与检测频率相同的频率分量包含在反馈系数中，因此可防止检测精度的下降。此外，通过利用催化剂之前的废气传感器的反馈操作，可以比中止反馈更好地防止空燃比的漂移，还可以抑制废气成分的增加。
采用这些方法，可以等效地解决上述检测精度下降的问题。
按照本发明，在废气传感器的退化失效诊断过程中的响应评价期间，通过采用上述方法，包含反馈系数变化在内的检测信号可以排除在检测信号fid附近的频率分量影响。这样，就能防止由于与空燃比反馈的组合引起的检测精度下降，还能改善废气传感器退化失效的检测精度。
虽然参照各实施例描述了本发明，但本发明并不限于这些实施例。
权利要求
1.一种用于废气传感器退化失效的诊断设备，所述废气传感器设在内燃机的废气管中，所述传感器产生代表废气成分的输出，所述诊断设备包括用于产生检测信号的装置，使所产生的检测信号与正常工作时间所用的基本燃料注入量相乘，以计算要用于确定废气传感器状态的燃料注入量；和根据从废气传感器输出提取的频率响应确定废气传感器状态的装置，所述废气传感器输出是响应所计算的燃料注入量产生的，所述频率响应与所述检测信号相对应。
2.根据权利要求1所述的退化失效诊断设备，其中，所述拟与基本燃料注入量相乘的检测信号包括通过向预定偏置值或者加给正弦波或者加给余弦波或者加给三角形波所得的信号。
3.根据权利要求1所述的退化失效诊断设备，其中，所述拟与基本燃料注入量相乘的检测信号包括通过向预定偏置值加上由两个或多个三角函数波形成的复合波所得的信号。
4.根据权利要求1所述的退化失效诊断设备，其中，从向内燃机提供乘以检测信号的燃料注入量时开始算起，经历预定的时间以后，所述用于确定的装置确定废气传感器的状态。
5.根据权利要求1所述的退化失效诊断设备，其中，通过使用经带通滤波后之废气传感器的输出，所述用于确定的装置确定废气传感器的状态。
6.根据权利要求5所述的退化失效诊断设备，其中，在通过积分废气传感器的带通滤波输出的绝对值所得积分值小于预定值时，所述用于确定的装置确定废气传感器处在失效状态。
7.根据权利要求5所述的退化失效诊断设备，其中，在通过计算废气传感器的带通滤波输出的平滑绝对值所得积分值小于预定值时，所述用于确定的装置确定废气传感器处在失效状态。
8.根据权利要求1所述的退化失效诊断设备，其中，所述废气传感器包括宽量程空燃比检测器。
9.根据权利要求1所述的退化失效诊断设备，其中，还包括空燃比控制装置，用于控制要提供给内燃机的空燃比，根据废气传感器的输出将空燃比集中在一个预定值上；按照依废气传感器的输出所确定的反馈系数校正燃料注入量。
10.根据权利要求9所述的退化失效诊断设备，其中，或者根据设在催化转化器上游方向的废气传感器的输出，或者根据设在催化转化器下游方向的废气传感器的输出，或者根据设在催化转化器上游方向和下游方向的两个废气传感器的输出，确定反馈系数。
11.根据权利要求9所述的退化失效诊断设备，其中，在向内燃机提供乘以检测信号的燃料注入量时，空燃比控制装置中止对空燃比的控制，或使反馈速度变慢。
12.一种用于诊断废气传感器的方法，所述废气传感器设在内燃机的废气管中，用于产生与废气成分相应的输出，所述方法包括如下步骤产生检测信号，并使所产生的检测信号与正常工作时间使用的基本燃料注入量相乘，以计算要用于确定废气传感器状态的燃料注入量；和从内燃机的废气传感器输出提取对应于检测信号的频率响应，所述输出是作为计算的燃料注入量产生的，将所述输出提供给内燃机；和根据所提取的频率响应确定废气传感器的状态。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述拟与基本燃料注入量相乘的检测信号是从一组包含第一信号和第二信号中选出的，所述第一信号是通过将正弦波、余弦波或三角形波加给预定的偏置值获得的，所述第二信号是通过将两个或多个三角函数波的复合波加给预定的偏置值获得的。
14.一种用于诊断废气传感器的电控单元，所述废气传感器设在内燃机的废气管中，用于产生与废气成分对应的输出，对所述电控单元编程，从而产生检测信号，并使所产生的检测信号与正常工作时间使用的基本燃料注入量相乘，以计算要用于确定废气传感器状态的燃料注入量；从内燃机的废气传感器输出提取对应于检测信号的频率响应，所述输出是作为计算的燃料注入量产生的，将所述输出提供给内燃机；根据所提取的频率响应确定废气传感器的状态。
15.根据权利要求14所述的电控单元，其中，所述拟与基本燃料注入量相乘的检测信号是从一组包含第一信号和第二信号中选出的，所述第一信号是通过将正弦波、余弦波或三角形波加给预定的偏置值获得的，所述第二信号是通过将两个或多个三角函数波的复合波加给预定的偏置值获得的。
全文摘要
一种废气传感器退化失效的诊断设备，对废气传感器的退化失效有较高的检测精度和较宽的检测范围。废气传感器设在内燃机的废气管中，产生与内燃机废气成分对应的输出。所述诊断设备具有用于产生检测信号的装置，使产生的检测信号与正常工作时间使用的基本燃料注入量相乘，以产生要用于确定废气传感器状态的燃料注入量。所述设备还包括用于提取频率响应的装置，所述频率响应与废气传感器输出的检测信号对应。所述输出响应于计算的燃料注入量。根据提取的频率响应确定废气传感器的状态。
文档编号G01M99/00GK1576557SQ20041006348
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月9日 优先权日2003年7月10日
发明者牧秀隆 申请人:本田技研工业株式会社