CN105324664A - 气体传感器控制装置 - Google Patents
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Abstract
在氧传感器(21)的激活前、发动机燃料切断中、以及发动机停止后，以停止流经氧传感器(21)的传感器电极(33、34)间的恒流Ics(设为Ics＝0)的方式控制恒流电路(27)。而且，若恒流电路(27)发生异常(例如故障等)、则以停止恒流Ics的方式控制恒流电路(27)时的氧传感器(21)的输出与正常时不同。在此基础上，在氧传感器(21)的激活前、燃料切断中以及发动机停止后(换句话说是以停止恒流Ics的方式控制恒流电路(27)时)，根据氧传感器(21)的输出是否已超过规定的正常范围来进行判定恒流电路(27)有无异常的异常诊断。
Description
相关申请的相互参照
本申请基于2013年6月4日提出申请的日本申请编号2013－117481号，这里援引其记载内容。
技术领域
本申请涉及一种气体传感器控制装置，该气体传感器控制装置具备对被检测气体所包含的规定成分的浓度进行检测的气体传感器。
背景技术
以往，在安装有内燃机的车辆中，在排气管设置排出气体净化用的催化剂，并且在该催化剂的上游侧、或者催化剂的上游侧与下游侧这两方设置检测排出气体的空燃比或者浓/稀的排出气体传感器，基于排出气体传感器的输出对空燃比进行反馈控制来提高催化剂的排出气体净化率。在该情况下，排出气体传感器相当于空燃比传感器或者氧传感器。
然而，关于氧传感器等的排出气体传感器，在排出气体的空燃比以浓/稀变化时，有时传感器输出的变化相对于实际的空燃比的变化产生延迟。
因此，例如如专利文献1(日本特开昭60－98141号公报)记载那样，气体传感器具有在传感器电极间配置有固体电解质层的传感器元件。在该情况下，气体传感器相当于氧传感器，传感器电极具有基准电极与氧电极。利用电流供给部使电流从基准电极流向氧电极，从而使气体传感器的输出特性变化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭60－98141号公报然而，若使电流流经传感器电极间的电流供给部发生异常(例如故障等)，则不能适当地变更气体传感器的输出特性，不再能够基于气体传感器的输出适当地进行控制(例如空燃比反馈控制)。因此，在电流供给部发生异常的情况下，需要早期检测该异常。
因此，根据发明人的见解，考虑如下一种系统，其具备使恒流流经传感器电极间来变更气体传感器的输出特性的恒流供给部，在规定的异常诊断执行条件成立时(例如产生燃料切断的过程中)切换流经传感器电极间的电流值，基于该切换前后的气体传感器的输出来进行判定恒流供给部有无异常的异常诊断。
但是，在进行上述异常诊断的情况下，需要首先检测切换电流值之前的气体传感器的输出，之后，切换流经传感器电极间的电流值，并检测切换电流值之后的气体传感器的输出。因此，异常诊断所需的时间存在变长的趋势。而且，存在不能在异常诊断执行条件成立的期间内，完成异常诊断的频率变高的可能性，并且也存在对其他控制(例如燃料切断刚结束之后为了中和催化剂而进行的浓喷射(richinjection)控制等)带来负面影响的可能性。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种能够检测变更气体传感器的输出特性的恒流供给部的异常、并且能够缩短异常诊断所需的时间的气体传感器控制装置。
在本申请的第一方式中，气体传感器控制装置具备：气体传感器，利用在一对传感器电极间配置有固体电解质体的传感器元件对被检测气体所包含的规定成分的浓度进行检测；恒流供给部，使恒流流经传感器电极间来变更气体传感器的输出特性；以及异常诊断部，在恒流供给部被以停止恒流或者将恒流维持为规定值的方式控制时，进行基于气体传感器的输出来判定恒流供给部有无异常的异常诊断。
若恒流供给部发生异常(例如故障等)、则以停止恒流(使其为0)或者将恒流维持为规定值的方式控制恒流供给部时的气体传感器的输出与正常时不同。因此，在如本申请那样以停止恒流或者将恒流维持为规定值的方式控制恒流供给部时，通过基于气体传感器的输出来进行判定恒流供给部有无异常的异常诊断，能够高精度地判定恒流供给部有无异常。因此，在恒流供给部发生了异常的情况下，能够早期地检测出该异常。并且，本申请无需在异常诊断时切换流经传感器电极间的恒流，因此与基于切换电流值前后的气体传感器的输出来进行异常诊断的情况相比，能够缩短异常诊断所需的时间。因此，能够提高在异常诊断执行条件的成立期间内可结束异常诊断的频率，并且能够防止给其他控制带来负面影响。
附图说明
以下，基于附图对本申请的实施例进行说明。此外，在以下的各实施例相互之中，在图中对彼此相同或等同的部分标注相同附图标记。
图1是表示本申请的一实施例中的发动机控制系统的结构的概略图，
图2是表示传感器元件的结构的剖视图，
图3是表示排出气体的空燃比与传感器元件的电动势的关系的电动势特性图，
图4是表示传感器元件周边的气体成分的状态的概略图，
图5是说明传感器输出的特性的时序图，
图6是表示恒流所流经的传感器元件周边的气体成分的状态的概略图，
图7是提高稀灵敏度或者浓灵敏度的情况下的氧传感器的输出特性图，
图8是表示氧传感器活性前的异常诊断的时序图，
图9是表示燃料切断中的异常诊断的时序图，
图10是表示恒流控制过程的流程图，
图11是表示异常诊断允许判定过程的流程图，
图12是表示异常诊断过程的流程图。
具体实施方式
以下，对将用于实施本申请的方式具体化了的一实施例进行说明。
首先，基于图1说明发动机控制系统整体的概略结构。
在作为内燃机的发动机11的进气管12设有通过马达等进行开度调节的节流阀13、以及检测该节流阀13的开度(节流开度)的节流阀开度传感器14。另外，在发动机11的各气缸的每一个中分别安装有进行缸内喷射或者进气口喷射的燃料喷射阀15，在发动机11的汽缸盖中对各气缸的每一个安装有火花塞16。通过各火花塞16的火花放电对缸内的混合气体点火。
在发动机11的排气管17设有对排出气体中的CO、HC、NOX等进行净化的三元催化剂等的第1催化剂18与第2催化剂19。另外，在第1催化剂18的上游侧，作为第1气体传感器设有输出与排出气体的空燃比相应的线性的空燃比信号的空燃比传感器20(线性A/F传感器)。在该情况下，也将排出气体的空燃比称作空燃当量比(excessairratio)λ。而且，在第1催化剂18的下游侧(具体地说是第1催化剂18与第2催化剂19之间)，作为第2气体传感器设有根据排出气体的空燃比相比于理论空燃比是浓还是稀来使输出电压反转的氧传感器21(O2传感器)。在该情况下，也将理论空燃比称作化学计量空燃比(stoichiometricalair-fuelratio)。
另外，在本发动机控制系统中，设有每当发动机11的曲柄轴(未图示)旋转规定曲柄转角就输出脉冲信号的曲柄转角传感器22、检测发动机11的吸入空气量的空气量传感器23、检测发动机11的冷却水温的冷却水温传感器24等的各种传感器。基于曲柄转角传感器22的输出信号检测曲柄转角、发动机转速。
上述各种传感器的输出被输入到电子控制单元(ECU)25。该ECU25以微型26为主体构成，通过执行存储于内置的ROM等的存储介质的各种发动机控制用的程序，从而与发动机运转状态相应地控制燃料喷射量、点火正时、节流阀开度(吸入空气量)等。
此时，在规定的空燃比F/B控制执行条件成立时，ECU25基于空燃比传感器20的输出进行对空燃比(燃料喷射量)进行F/B校正的主F/B控制，以使第1催化剂18的上游侧的排出气体的空燃比达到目标空燃比。而且，基于氧传感器21的输出进行校正第1催化剂18的上游侧的目标空燃比、或者修正主F/B控制的F/B校正量或燃料喷射量的副F/B控制，以使第1催化剂18的下游侧的排出气体的空燃比达到控制目标值(例如理论空燃比)。而且，“F/B”相当于“反馈”。
接下来，基于图2说明氧传感器21的结构。
氧传感器21具有杯型构造的传感器元件31，实际上，该传感器元件31形成为元件整体收容于未图示的壳体、元件罩内的结构，并配设于发动机11的排气管17内。
在传感器元件31中，相当于固体电解质体的固体电解质层32形成为剖面U字状，在其外表面设有排气侧电极层33，并在内表面设有大气侧电极层34。固体电解质层32由使CaO、MgO、Y2O3、Yb2O3等作为稳定剂而固溶于ZrO2、HfO2、ThO2、Bi2O3等而成的氧离子传导性氧化物烧结体构成。另外，排气侧电极层33与大气侧电极层34均由铂等的催化剂活性较高的贵金属构成，且在表面实施了多孔质的化学镀等。这些排气侧电极层33与大气侧电极层34成为一对相对的传感器电极。被固体电解质层32包围的内部空间成为大气室35，在该大气室35内收容有加热器36。该加热器36为了使传感器元件31活性化而具有充分的发热容量，并利用其发热能量将传感器元件31整体加热。氧传感器21的活性温度例如是350～400℃左右。另外，大气室35因被导入大气而使内部保持为规定氧浓度。
在传感器元件31中，固体电解质层32的靠近排气侧电极层33的外侧成为排气气氛，固体电解质层32的靠近大气侧电极层34的内侧成为大气气氛，与这两者的氧浓度之差(氧分压之差)相应地在电极层33、34之间产生电动势。换句话说，在传感器元件31中，因空燃比是浓或稀而产生不同的电动势。由此，氧传感器21输出与排出气体的氧浓度(即空燃比)相应的电动势信号。
如图3所示，传感器元件31因空燃比相对于理论空燃比(空燃当量比λ＝1)浓或稀而产生不同的电动势，并在理论空燃比附近具有电动势骤变的特性。具体而言，燃料浓时的传感器元件31的电动势约为0.9V，燃料稀薄时的传感器元件31的电动势约为0V。
如图2所示，传感器元件31的排气侧电极层33被接地，在大气侧电极层34连接有微型计算机26。若与排出气体的空燃比(氧浓度)相应地在传感器元件31产生电动势，则相当于该电动势的传感器检测信号被输出到微型计算机26。另外，也可以对于传感器元件31的电动势使输入到微型计算机26的传感器检测信号(电压)偏移向正方向，即使进行恒流供给时(氧传感器21的输出特性的变更时)，输入到微型计算机26的传感器检测信号也在正值的区域内变化。
微型计算机26例如设于ECU25内，并基于传感器检测信号计算空燃比。另外，微型计算机26也可以基于上述各种传感器的检测结果来计算发动机转速、吸入空气量。
然而，在发动机11运转时，有时排出气体的实际空燃比依次变化，例如在浓与稀中反复变化。在这样的实际空燃比变化时，若氧传感器21的检测响应性较低，则担心其导致给发动机性能带来影响。例如引发在发动机11的高负载运转时，排出气体中的NOX量超出预期等情况。
对实际空燃比在浓与稀中变化时的氧传感器21的检测响应性进行说明。在从发动机11排出的排出气体中的实际空燃比(第1催化剂18的下游侧的实际空燃比)以浓/稀变化时，排出气体的成分组成变化。此时，由于残留该变化紧前的排出气体成分，因此对于变化后的空燃比的氧传感器21的输出变化(即传感器输出的响应性)延迟。具体而言，在实际空燃比从浓向稀变化时，如图4(a)所示，在刚发生稀变化之后，作为浓成分的HC等残留在排气侧电极层33附近，该浓成分妨碍传感器电极中的稀成分(NOX等)的反应。结果，作为氧传感器21的稀输出(leanoutput)的响应性降低。另外，在实际空燃比从稀向浓变化时，如图4(b)所示，在浓变化紧后，作为稀成分的NOX等残留在排气侧电极层33附近，该稀成分妨碍传感器电极的浓成分(HC等)的反应。结果，作为氧传感器21的浓输出(richoutput)的响应性降低。
通过图5的时序图说明氧传感器21的输出变化。在图5中，若实际空燃比在浓以及稀中变化，则相当于氧传感器21的输出的传感器输出与该实际空燃比的变化相应地在浓气体检测值(例如0.9V)与稀薄气体检测值(例如0V)中变化。但是，在该情况下，相对于实际空燃比的变化，传感器输出伴随着延迟而变化。在图5中，当实际空燃比从浓向稀变化时，相对于实际空燃比的变化，传感器输出以TD1的延迟变化，当实际空燃比从稀向浓变化时，相对于实际空燃比的变化，传感器输出以TD2的延迟变化。
因此，在本实施例中，如图2所示，在大气侧电极层34连接作为恒流供给部的恒流电路27。ECU25(微型计算机26)控制恒流电路27所进行的恒流Ics的供给，使电流沿规定方向流经一对传感器电极33、34间，从而变更氧传感器21的输出特性而使检测响应性变化。在该情况下，微型计算机26对流经一对传感器电极33、34间的恒流Ics的朝向与量进行设定，并控制恒流电路27以使该设定的恒流Ics流动。
详细地说，恒流电路27对大气侧电极层34以正反两方向中的某一朝向供给恒流Ics，进而能够将其恒流量调整为可变。换句话说，微型计算机26通过PWM控制等可变地控制恒流Ics。在该情况下，在恒流电路27中，根据从微型计算机26输出的占空比(duty)信号调整恒流Ics，成为该电流量调整后的恒流Ics流经传感器电极33、34间。
另外，在本实施例中，将从排气侧电极层33朝向大气侧电极层34流动的恒流Ics作为负的恒流(－Ics)，将从大气侧电极层34朝向排气侧电极层33流动的恒流Ics作为正的恒流(+Ics)。
例如，在提高相当于实际空燃比从浓向稀变化时的检测响应性的稀灵敏度的情况下，如图6(a)所示，以通过固体电解质层32内从大气侧电极层34向排气侧电极层33供给氧的方式使恒流Ics(负的恒流Ics)流动。在该情况下，通过从大气侧向排气侧供给氧，从而促进存在(残留)于排气侧电极层33的周围的浓成分(HC)的氧化反应，与之相伴，能够迅速地去除浓成分。由此，排气侧电极层33的稀成分(NOX)易于反应，结果，氧传感器21的稀输出的响应性提高。
另外，在提高相当于实际空燃比从稀向浓变化时的检测响应性的浓灵敏度的情况下，如图6(b)所示，以通过固体电解质层32内从排气侧电极层33向大气侧电极层34供给氧的方式使恒流Ics(正的恒流Ics)流动。在该情况下，通过从排气侧向大气侧供给氧，从而促进存在(残留)于排气侧电极层33的周围的稀成分(NOX)的还原反应，与之相伴，能够迅速地去除稀成分。由此，排气侧电极层33的浓成分(HC)易于反应，结果，氧传感器21的浓输出的响应性提高。
图7是对在提高相当于实际空燃比从浓向稀变化时的检测响应性的稀灵敏度的情况下、以及在提高相当于实际空燃比从稀向浓变化时的检测响应性的浓灵敏度的情况下的、相当于氧传感器21的输出特性的电动势特性进行表示的图。
如图6(a)那样，在提高相当于实际空燃比从浓向稀变化时的检测响应性的稀灵敏度的情况下，若如上述那样以通过固体电解质层32内从大气侧电极层34向排气侧电极层33供给氧的方式使负的恒流Ics流动，则如图7的单点划线α所示，输出特性线向浓侧移动(更详细地说是向浓侧并且是电动势减少侧移动)。在该情况下，即使实际的空燃比处于化学计量空燃比附近的浓区域，传感器输出也会成为稀输出。这一点作为氧传感器21的输出特性，提高了相当于实际空燃比从浓向稀变化时的检测响应性的稀灵敏度。
另外，如图6(b)那样，在提高相当于实际空燃比从稀向浓变化时的检测响应性的浓灵敏度的情况下，若如上述那样以通过固体电解质层32内从排气侧电极层33向大气侧电极层34供给氧的方式使正的恒流Ics流动，则如图7的单点划线β所示，输出特性线向稀薄侧移动(更详细地说是向稀薄侧并且是电动势增加侧移动)。在该情况下，即使实际的空燃比处于化学计量空燃比附近的稀薄区域，传感器输出也会成为浓输出。这一点作为氧传感器21的输出特性，提高了相当于实际空燃比从稀向浓变化时的检测响应性的浓灵敏度。
另外，在本实施例中，通过用ECU25(微型计算机26)执行图10的恒流控制过程，从而如下那样控制流经氧传感器21的传感器电极33、34间的恒流Ics。
在直至氧传感器21的传感器元件31达到活性状态为止的期间、停止发动机11的燃料喷射的燃料切断中、以及发动机停止后(发动机11的停止后)，微型计算机26以使流经氧传感器21的传感器电极33、34间的恒流Ics停止(设为Ics＝0)的方式，控制恒流电路27。
在发动机运转过程中(发动机11的运转中)，ECU25(微型计算机26)根据发动机运转状态等而控制流经氧传感器21的传感器电极33、34间的恒流Ics。在该情况下，例如在发动机11为冷状态时，ECU25(微型计算机26)以使恒流Ics向提高氧传感器21的浓灵敏度的方向流动的方式控制恒流电路27。另外，在发动机11为高负载运转状态时，微型计算机26以使恒流Ics向提高氧传感器21的稀灵敏度的方向流动的方式控制恒流电路27。另外，在燃料切断结束紧后(换句话说是燃料喷射复原紧后)，在为了中和第1催化剂18、第2催化剂19(消除氧过多状态)而进行的浓喷射控制的执行过程中，以使恒流Ics向降低氧传感器21的浓灵敏度的方向(提高稀灵敏度的方向)流动的方式控制恒流电路27。
然而，若使恒流Ics流经氧传感器21的传感器电极33、34间的恒流电路27发生异常(例如故障等)，则不能适当地变更氧传感器21的输出特性，不能基于氧传感器21的输出适当地进行控制(例如副F/B控制等)，存在排气排放恶化的可能性。因此，在恒流电路27发生了异常的情况下，需要早期检测出该异常。
因此，在本实施例中，通过用ECU25(微型计算机26)执行图11以及图12的异常诊断用的各过程，从而在以停止流经氧传感器21的传感器电极33、34间的恒流Ics(设为Ics＝0)的方式控制恒流电路27时，根据氧传感器21的输出是否已超过规定的正常范围来进行判定恒流电路27有无异常(例如故障等)的异常诊断。
如图8以及图9所示，若发生恒流电路27的异常(例如故障等)，则以停止恒流Ics的方式控制恒流电路27时的、相当于氧传感器21的输出的传感器输出与正常时不同。因此，在以停止恒流Ics的方式控制恒流电路27时，ECU25(微型计算机26)根据氧传感器21的输出是否已超过规定的正常范围来进行判定恒流电路27有无异常的异常诊断，从而能够高精度地判定恒流电路27有无异常。
具体而言，如图8所示，在氧传感器21的激活前(例如从开始了传感器元件31的加热器36的通电的时刻t1至传感器元件31成为活性状态的时刻t2为止的期间内)，ECU25(微型计算机26)检测出氧传感器21的输出，根据该氧传感器21的输出是否已超过规定的正常范围来进行判定恒流电路27有无异常的异常诊断。这样，在氧传感器21的激活前，在ECU25(微型计算机26)以停止恒流Ics的方式控制恒流电路27时，能够执行恒流电路27的异常诊断。在氧传感器21的激活前，如果恒流电路27为正常，则氧传感器21的输出在基准值(例如0V)附近成为稳定的状态，因此ECU25(微型计算机26)能够高精度地进行基于氧传感器21的输出的恒流电路27的异常诊断。
另外，如图9所示，在燃料切断中(例如从开始了燃料切断的时刻t3至结束了燃料切断的时刻t4为止的期间内)，ECU25(微型计算机26)检测出氧传感器21的输出，并根据该氧传感器21的输出是否已超过规定的正常范围而进行判定恒流电路27有无异常的异常诊断。这样，在燃料切断中，在ECU25(微型计算机26)以停止恒流Ics的方式控制恒流电路27时，能够执行恒流电路27的异常诊断。在燃料切断中，如果恒流电路27为正常，则氧传感器21的输出在稀薄侧(例如0V附近)成为稳定的状态，因此ECU25(微型计算机26)能够高精度地进行基于氧传感器21的输出的恒流电路27的异常诊断。
而且，在发动机停止后，ECU25(微型计算机26)检测出氧传感器21的输出，并根据该氧传感器21的输出是否已超过规定的正常范围而进行判定恒流电路27有无异常的异常诊断。这样，在发动机停止后，在ECU25(微型计算机26)以停止恒流Ics控制恒流电路27时，能够执行恒流电路27的异常诊断。在发动机停止后，如果恒流电路27正常，则氧传感器21的输出在稀薄侧(例如0V附近)成为稳定的状态，因此ECU25(微型计算机26)能够高精度地进行基于氧传感器21的输出的恒流电路27的异常诊断。
以下，在本实施例中，说明ECU25所执行的图10至图12的各过程的处理内容。
图10所示的恒流控制过程在ECU25的电源接通期间以规定周期重复执行，起到作为恒流控制部的作用。若起动本过程，则首先，在101中，例如根据传感器元件31的元件阻抗是否为规定值以上、加热器36的通电时间是否为规定时间以下等由ECU25判定是否为氧传感器21的激活前(氧传感器21的传感器元件31达到活性状态之前)。
在101中，在ECU25判定为氧传感器21的激活前的情况下，进入104。在104中，ECU25以停止流经氧传感器21的传感器电极33、34间的恒流Ics(设为Ics＝0)的方式控制恒流电路27。
在101中，在ECU25判定为氧传感器21的激活后的情况下，进入102。在102中，ECU25判定是否为燃料切断中。
在102中，在ECU25判定为燃料切断中的情况下，进入104。在104中，ECU25以停止流经氧传感器21的传感器电极33、34间的恒流Ics的方式控制恒流电路27。
在102中，在ECU25判定为不是燃料切断中的情况下，进入103。在103中，ECU25判定是否为发动机运转中。
在103中，在ECU25判定为发动机运转中的情况下，进入105。在105中，ECU25根据发动机运转状态等控制流经氧传感器21的传感器电极33、34间的恒流Ics。在该情况下，例如在发动机11为冷状态时，ECU25以使恒流Ics向提高氧传感器21的浓灵敏度的方向流动的方式控制恒流电路27。另外，在发动机11为高负载运转状态时，ECU25以使恒流Ics向提高氧传感器21的稀灵敏度的方向流动的方式控制恒流电路27。另外，在燃料切断结束紧后(换句话说是燃料喷射复原紧后)，在ECU25为了中和第1催化剂18、第2催化剂19(消除氧过多状态)而进行的浓喷射控制的执行过程中，以使恒流Ics向降低氧传感器21的浓灵敏度的方向(提高稀灵敏度的方向)流动的方式控制恒流电路27。
在103中，在ECU25判定为不是发动机运转中(即发动机停止后)的情况下，进入104。在104中，ECU25以停止流经氧传感器21的传感器电极33、34间的恒流Ics的方式控制恒流电路27。
图11所示的异常诊断允许判定过程在ECU25的电源接通期间中以规定周期重复执行。若起动本过程，则首先在201中由ECU25判定是否为氧传感器21的激活前。
在201中，在ECU25判定为是氧传感器21的激活前的情况下，当判断为异常诊断执行条件成立时，进入204。在204中，ECU25将异常诊断允许标志(ADAF)设定为意味着允许异常诊断开启(允许状态)。
在201中，在ECU25判定为是氧传感器21的激活后的情况下，进入202。在202中，ECU25判定是否为燃料切断中。
在202中，在ECU25判定为是燃料切断中的情况下，判断为异常诊断执行条件成立，进入204。在204中，ECU25将异常诊断允许标志设定为意味着允许异常诊断的开启(允许状态)。此时，也可以从燃料切断开始起经过规定时间之后由ECU25使异常诊断允许标志开启。在该情况下，规定时间相当于氧传感器21的输出在稀薄侧达到稳定的状态所需的充分的时间。
在202中，在ECU25判定为不是燃料切断中的情况下，进入203。在203中，ECU25判定是否为发动机运转中。
在203中，在ECU25判定为是发动机运转中的情况下，判断为异常诊断执行条件不成立，进入205。在205中，ECU25将异常诊断允许标志复位成意味着禁止异常诊断的关闭(禁止状态)。
在203中，在ECU25判定为不是发动机运转中(发动机停止后)的情况下，判断为异常诊断执行条件成立，进入204。在204中，ECU25将异常诊断允许标志设定成意味着允许异常诊断的开启(允许状态)。此时，也可以从发动机停止起经过规定时间之后由ECU25开启异常诊断允许标志。在该情况下，规定时间相当于氧传感器21的输出在稀薄侧达到稳定的状态所需的充分的时间。
图12所示的异常诊断过程在ECU25的电源接通期间以规定周期重复执行，起到作为异常诊断部的作用。若起动本过程，则首先在301中由ECU25根据异常诊断允许标志是否为开启(允许状态)来判定异常诊断执行条件是否成立。
在301中，在ECU25判定为异常诊断允许标志为关闭(禁止状态)的情况下，判定为异常诊断执行条件不成立，不执行有关302之后的异常诊断的处理，而是结束本过程。
在301中，在ECU25判定为异常诊断允许标志为开启(允许状态)的情况下，判定为异常诊断执行条件成立，如下那样执行有关302之后的异常诊断的处理。
首先，在302中，ECU25检测出当前的氧传感器21的输出作为诊断用传感器输出Vs。此时，ECU25也可以检测多次氧传感器21的输出，并将其平均值作为诊断用传感器输出Vs。
之后，在303中，ECU25判定诊断用传感器输出Vs是否在规定的正常范围内。该正常范围是以异常诊断执行条件成立时的、恒流电路27的正常时的氧传感器21的输出V0为基准而设定的，例如被设定为从正常时的氧传感器21的输出V0至规定值γ以内的范围[(V0－γ)至(V0+γ)的范围]。另外，也可以在氧传感器21的激活前进行的异常诊断、在燃料切断中进行的异常诊断、以及在发动机停止后进行的异常诊断中分别单独地设定正常范围。
在303中，在ECU25判定为诊断用传感器输出Vs在正常范围内的情况下，进入304。在304中，ECU25判定为恒流电路27无异常(正常)。
与此相对，在303中，在ECU25判定为诊断用传感器输出Vs不在正常范围内(超过正常范围)的情况下，进入305。在305中，ECU25判定恒流电路27存在异常(例如恒流电路27被固定为电流导通)。在该情况下，例如，ECU25将异常标志设定为开启，使设于驾驶座的仪表面板的警告灯(未图示)点亮或者闪烁，或在驾驶座的仪表面板的警告显示部(未图示)上进行警告显示，对驾驶员进行警告。而且，ECU25将该异常信息(异常码等)存储于ECU25的备份RAM(未图示)等的可改写的非易失性存储器。在该情况下，非易失性存储器相当于即使在ECU25的电源断开中也保持存储数据的可改写的存储器。
若恒流电路27发生异常(例如故障等)，则以停止流经氧传感器21的传感器电极33、34间的恒流Ics的方式控制恒流电路27时的、氧传感器21的输出与正常时不同。在本实施例中，当以停止恒流Ics的方式控制恒流电路27时，根据氧传感器21的输出是否已超过规定的正常范围来进行判定恒流电路27有无异常的异常诊断，因此能够高精度地判定恒流电路27有无异常。因此，在恒流电路28发生了异常的情况下，能够早期地检测出该异常。并且，由于在异常诊断时无需切换流经传感器电极33、34间的恒流Ics，因此与基于切换电流值前后的氧传感器的输出来进行异常诊断的情况相比，能够缩短异常诊断所需的时间。因此，能够提高在异常诊断执行条件的成立期间内可结束异常诊断的频率，并且能够防止给其他控制(例如在燃料切断结束紧后为了中和第1催化剂18、第2催化剂19而进行的浓喷射控制等)带来负面影响。
另外，在本实施例中，在氧传感器21的激活前以停止恒流Ics的方式控制恒流电路27的系统中，在氧传感器21的激活前，如果恒流电路27为正常，则氧传感器21的输出在基准值(例如0V)附近达到稳定的状态。在此基础上，由于在氧传感器21的激活前基于氧传感器21的输出进行恒流电路27的异常诊断，因此能够在氧传感器21的激活前高精度地进行恒流电路27的异常诊断。并且，在氧传感器21的激活前，能够在基于氧传感器21的输出的控制开始之前进行恒流电路27的异常诊断。
而且，在本实施例中，在燃料切断中以停止恒流Ics的方式控制恒流电路27的系统中，在燃料切断中，如果恒流电路27为正常，则氧传感器21的输出在稀薄侧(例如0V附近)达到稳定的状态。在此基础上，由于在燃料切断中基于氧传感器21的输出进行恒流电路27的异常诊断，因此能够在燃料切断中高精度地进行恒流电路27的异常诊断。
另外，在本实施例中，在发动机停止后以停止恒流Ics的方式控制恒流电路27的系统中，在发动机停止后，如果恒流电路27为正常，则氧传感器21的输出在稀薄侧(例如0V附近)达到稳定的状态。在此基础上，由于在发动机停止后基于氧传感器21的输出进行恒流电路27的异常诊断，因此能够在发动机停止后高精度地进行恒流电路27的异常诊断。
另外，在上述实施例中，在燃料切断中以停止恒流Ics的方式控制恒流电路27的系统中应用了本申请，但并不局限于此，也可以在燃料切断中以将恒流Ics维持为规定值的方法控制恒流电路27的系统中应用本申请，并在燃料切断中基于氧传感器21的输出来进行恒流电路27的异常诊断。这样，在燃料切断中，当以将恒流Ics维持为规定值的方法控制恒流电路27时，能够执行恒流电路27的异常诊断。即使在该情况下，在燃料切断中如果恒流电路27为正常，则氧传感器21的输出也会在稀薄侧达到稳定的状态，因此能够高精度地进行基于氧传感器21的输出的恒流电路27的异常诊断。
另外，在上述实施例中，在氧传感器21的激活前、燃料切断中以及发动机停止后这三个期间执行异常诊断，但并不局限于此，例如也可以在氧传感器21的激活前、燃料切断中以及发动机停止后中的一个期间或者二个期间执行异常诊断。而且，并不限定于上述三个期间，也可以在以停止恒流Ics的方式控制恒流电路27时、或以将恒流Ics维持为规定值的方式控制恒流电路27时，基于氧传感器21的输出来执行恒流电路27的异常诊断。
另外，在上述实施例中，采用了在氧传感器21(传感器元件31)的大气侧电极层34连接恒流电路27的结构，但并不局限于此，例如也可以采用在氧传感器21(传感器元件31)的排气侧电极层33连接恒流电路27的结构、或在排气侧电极层33与大气侧电极层34这两方连接恒流电路27的结构。
另外，在上述实施例中，在使用了具有杯型构造的传感器元件31的氧传感器21的系统中应用了本申请，但并不局限于此，例如也可以在使用了具有层叠构造型的传感器元件的氧传感器的系统中应用本申请。
而且，并不限定于氧传感器，例如也可以在输出与空燃比相应的线性的空燃比信号的空燃比传感器、检测HC浓度的HC传感器、检测NOX浓度的NOX传感器等的氧传感器以外的气体传感器中应用本申请。另外，也可以在发动机用以外的气体传感器中应用本申请。
本申请以实施例为基准进行了叙述，但可理解为本申请不被该实施例、构造限定。本申请也包含各种变形例、等同的范围内的变形。除此之外，各种组合、方式、还有在这之中仅包含了一个、一个以上或一个以下的要素的其他组合、方式也落入本申请的范围、思想范围内。
Claims (6)
1.一种气体传感器控制装置，具备：
气体传感器(21)，利用在一对传感器电极(33、34)间配置有固体电解质体(32)的传感器元件(31)对被检测气体所包含的规定成分的浓度进行检测；
恒流供给部(27)，使恒流流经所述传感器电极(33、34)间来变更所述气体传感器(21)的输出特性；以及
异常诊断部(25)，在所述恒流供给部(27)被以停止所述恒流或者将所述恒流维持为规定值的方式控制时，进行基于所述气体传感器(21)的输出来判定所述恒流供给部(27)有无异常的异常诊断。
2.如权利要求1所述的气体传感器控制装置，
所述异常诊断部(25)根据所述气体传感器(21)的输出是否已超过规定的正常范围来判定所述恒流供给部(27)有无异常。
3.如权利要求1或2所述的气体传感器控制装置，
所述气体传感器控制装置具备恒流控制部(25、101)，该恒流控制部(25、101)以直至所述气体传感器(21)达到活性状态为止停止所述恒流的方式控制所述恒流供给部(27)，
所述异常诊断部(25)在所述气体传感器(21)达到活性状态之前执行所述异常诊断。
4.如权利要求1至3中任一项所述的气体传感器控制装置，
所述气体传感器(21)是检测内燃机(11)的排出气体的空燃比或者浓/稀的传感器。
5.如权利要求4所述的气体传感器控制装置，
所述气体传感器控制装置具备恒流控制部(25、102)，该恒流控制部(25、102)在停止所述内燃机(11)的燃料喷射的燃料切断中，以停止所述恒流或者将所述恒流维持为所述规定值的方式控制所述恒流供给部(27)，
所述异常诊断部(25)在所述燃料切断中执行所述异常诊断。
6.如权利要求4或5所述的气体传感器控制装置，
所述气体传感器控制装置具备恒流控制部(25、103)，该恒流控制部(25、103)在所述内燃机(11)停止后，以停止所述恒流的方式控制所述恒流供给部(27)，
所述异常诊断部(25)在所述内燃机(11)停止后执行所述异常诊断。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170808 |