CN105545514B - 空燃比传感器的异常诊断装置 - Google Patents
空燃比传感器的异常诊断装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105545514B CN105545514B CN201510696916.XA CN201510696916A CN105545514B CN 105545514 B CN105545514 B CN 105545514B CN 201510696916 A CN201510696916 A CN 201510696916A CN 105545514 B CN105545514 B CN 105545514B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuel ratio
- air
- temperature
- ratio sensor
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 1479
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title claims abstract description 94
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 title claims abstract description 75
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 82
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 88
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 65
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 64
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 16
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 61
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 58
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 58
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 58
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 41
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 24
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 23
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 18
- -1 which can be used Substances 0.000 description 16
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 4
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 229910004369 ThO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(III) oxide Inorganic materials O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000881 depressing effect Effects 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(IV) oxide Inorganic materials O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000010010 raising Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N thorium dioxide Chemical compound O=[Th]=O ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FIXNOXLJNSSSLJ-UHFFFAOYSA-N ytterbium(III) oxide Inorganic materials O=[Yb]O[Yb]=O FIXNOXLJNSSSLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1493—Details
- F02D41/1495—Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
- F02D41/1441—Plural sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1493—Details
- F02D41/1494—Control of sensor heater
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
- F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
本发明提供能够切实地检测空燃比传感器的元件开裂的异常诊断装置。一种设置在内燃机的排气通路中的临界电流式的空燃比传感器(40、41)的异常诊断装置，具备检测空燃比传感器的输出电流的电流检测部(61)、和控制空燃比传感器的温度的传感器温度控制装置。异常诊断装置，在空燃比传感器的温度被设为第一温度的状态下空燃比被设为浓空燃比的期间、以及在空燃比传感器的温度被设为比第一温度高的第二温度的状态下空燃比被设为浓空燃比的期间，利用电流检测部来检测空燃比传感器的输出电流。在空燃比传感器的温度为第一温度时的输出电流比空燃比传感器的温度为第二温度时的输出电流大预先确定的值以上的情况下，判定为空燃比传感器产生了异常。
Description
技术领域
本发明涉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
以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)的临界电流式的空燃比传感器。在这样的内燃机中，利用空燃比传感器以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，该空燃比传感器有时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连通那样的元件开裂。当发生这样的元件开裂时，空燃比传感器不能产生与空燃比对应的适当的输出，其结果，不能将空燃比正确地反馈控制为目标空燃比。
因此，以往就公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、或者电极上的铂发生凝聚的情况下，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偏移到高电压侧。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偏移到高电压侧或低电压侧的情况下，判断为空燃比传感器的传感器元件发生了开裂、或者电极上的铂发生了凝聚。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2010-174790号公报
专利文献2：日本特开2000-55861号公报
专利文献3：日本特开2004-19542号公报
发明内容
然而，在专利文献1所记载的装置中，不能切实地检测出空燃比传感器的传感器元件发生了开裂。
因此，鉴于上述课题，本发明的目的在于提供能够切实地检测空燃比传感器的元件开裂的异常诊断装置。
为了解决上述课题，在一个技术方案中提供一种空燃比传感器的异常诊断装置，所述空燃比传感器被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、和控制所述空燃比传感器的温度的传感器温度控制装置，在通过所述传感器温度控制装置将所述空燃比传感器的温度控制为第一温度，并且在所述空燃比传感器的温度被设为第一温度的状态下所述内燃机以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为比理论空燃比浓的浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，通过所述电流检测部检测所述空燃比传感器的输出电流，在通过所述传感器温度控制装置将所述空燃比传感器的温度控制为比所述第一温度高的第二温度，并且在所述空燃比传感器的温度被设为所述第二温度的状态下所述内燃机以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，通过所述电流检测部检测所述空燃比传感器的输出电流，在将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度时的输出电流比将所述空燃比传感器的温度控制为所述第二温度时的输出电流大预先确定的值以上的情况下，判定为所述空燃比传感器产生了异常。
为了解决上述课题，在一个技术方案中提供一种空燃比传感器的异常诊断装置，所述空燃比传感器被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、和控制所述空燃比传感器的温度的传感器温度控制装置，在通过所述传感器温度控制装置将所述空燃比传感器的温度控制为第一温度，并且在所述空燃比传感器的温度被设为第一温度的状态下所述内燃机以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为比理论空燃比浓的浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，通过所述电流检测部检测出的所述空燃比传感器的输出电流成为表示比理论空燃比稀的预先确定的第一稀空燃比以上的空燃比的电流值的情况下，暂时判定为所述空燃比传感器存在异常，在暂时判定为所述空燃比传感器存在异常时通过所述传感器温度控制装置将所述空燃比传感器的温度控制为比所述第一温度高的第二温度，并且在所述空燃比传感器的温度被设为所述第二温度的状态下所述内燃机以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，通过所述电流检测部检测所述空燃比传感器的输出电流，在将所述空燃比传感器的温度控制为所述第二温度时的输出电流成为表示比所述第一稀空燃比稀的第二稀空燃比以上的空燃比的电流值的情况下，正式判定为所述空燃比传感器产生了异常。
根据本发明，能够切实地检测空燃比传感器的元件开裂。
附图说明
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。
图2是空燃比传感器的概略截面图。
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。
图4是表示将施加电压V设为一定时的空燃比和输出电流I的关系的图。
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。
图6是发生了元件开裂的空燃比传感器的概略截面图。
图7是表示空燃比传感器发生了元件开裂时的输出电流I和空燃比A/F的关系的图。
图8A和图8B是表示空燃比传感器发生了元件开裂时的输出电流I和施加电压V的关系的图。
图9A和图9B是表示氧浓度传感器的概略截面图、和氧浓度传感器的输出电压E的变化的图。
图10A和图10B是表示空燃比传感器的概略截面图、和空燃比传感器的输出电流I的变化的图。
图11A、图11B以及图11C是表示空燃比传感器的输出电流I的图。
图12是表示空燃比传感器的输出电流I的图。
图13是表示空燃比传感器的输出电流I的图。
图14是表示进行了主动控制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。
图15是表示进行了主动控制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。
图16是表示空燃比传感器的输出电流和浓保护(rich guard)空燃比的关系的图。
图17是用于进行下游侧空燃比传感器的异常诊断的流程图。
图18是用于进行下游侧空燃比传感器的异常诊断的流程图。
图19是表示进行了主动控制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。
图20是表示进行了主动控制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。
图21是用于进行下游侧空燃比传感器的异常诊断的流程图。
图22是用于进行下游侧空燃比传感器的异常诊断的流程图。
附图标记说明
1：内燃机主体
5：燃烧室
7：进气口
9：排气口
19：排气歧管
20：上游侧排气净化催化剂
24：下游侧排气净化催化剂
31：ECU
40：上游侧空燃比传感器
41：下游侧空燃比传感器
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。再者，在以下的说明中，对同样的构成要素标记相同的参照编号。
＜内燃机整体的说明＞
图1是概略地示出使用本发明的第一实施方式涉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表示形成于活塞3与气缸盖4之间的燃烧室，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。
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也可以以向进气口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，也可以使用汽油以外的燃料、或者与汽油的混合燃料。
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与空气过滤器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。
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这些支部的集合部。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以及下游侧外壳23形成排气通路。
电子控制单元(ECU)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(微处理器)35、输入端口36以及输出端口37。在进气管15中配置有用于检测在进气管15内流动的空气流量的空气流量计39，该空气流量计39的输出经由对应的AD转换器38被输入到输入端口36。另外，在排气歧管19的集合部中配置有对在排气歧管19内流动的排气(即，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气)的空燃比进行检测的上游侧空燃比传感器40。而且，在排气管22内配置有对在排气管22内流动的排气(即，从上游侧排气净化催化剂20流出并向下游侧排气净化催化剂24流入的排气)的空燃比进行检测的下游侧空燃比传感器41。这些空燃比传感器40、41的输出也经由对应的AD转换器38被输入到输入端口36。再者，在后面叙述这些空燃比传感器40、41的构成。
另外，在油门踏板42上连接有产生与油门踏板42的踏下量成比例的输出电压的负荷传感器43，负荷传感器43的输出电压经由对应的AD转换器38被输入到输入端口36。曲轴转角传感器44，例如每当曲轴旋转15度就产生输出脉冲，该输出脉冲被输入到输入端口36。在CPU35中，由该曲轴转角传感器44的输出脉冲来计算内燃机转速。另一方面，输出端口37经由对应的驱动电路45与火花塞10、燃料喷射阀11以及节流阀驱动促动器17连接。再者，ECU31作为进行下游侧空燃比传感器41的异常诊断的异常诊断装置来发挥作用。
上游侧排气净化催化剂20和下游侧排气净化催化剂24，是具有氧吸藏能力的三元催化剂。具体地说，排气净化催化剂20、24是在由陶瓷构成的载体上担载了具有催化作用的贵金属(例如，铂(Pt))和具有氧吸藏能力的物质(例如，氧化铈(CeO2))的三元催化剂。三元催化剂具有若向三元催化剂流入的排气的空燃比被维持为理论空燃比就同时净化未燃烧HC、CO以及NOx的功能。而且，在排气净化催化剂20、24具有氧吸藏能力的情况下，即使向排气净化催化剂20、24流入的排气的空燃比相对于理论空燃比向浓侧或者稀侧偏移了少许也能够同时地净化未燃烧HC、CO以及NOx。
即，若排气净化催化剂20、24具有氧吸藏能力，则在向排气净化催化剂20、24流入的排气的空燃比变得比理论空燃比稀少许时，排气中所含有的过量的氧被吸藏到排气净化催化剂20、24内，排气净化催化剂20、24的表面上被维持在理论空燃比。其结果，在排气净化催化剂20、24的表面上，未燃烧HC、CO以及NOx被同时地净化，此时，从排气净化催化剂20、24流出的排气的空燃比成为理论空燃比。
另一方面，在向排气净化催化剂20、24流入的排气的空燃比变得比理论空燃比浓少许时，从排气净化催化剂20、24释放出为使排气中含有的未燃烧HC、CO还原而欠缺的氧，在该情况下排气净化催化剂20、24的表面上也被维持在理论空燃比。其结果，在排气净化催化剂20、24的表面上未燃烧HC、CO以及NOx被同时地净化，此时从排气净化催化剂20、24流出的排气的空燃比成为理论空燃比。
这样，在排气净化催化剂20、24具有氧吸藏能力的情况下，即使向排气净化催化剂20、24流入的排气的空燃比相对于理论空燃比向浓侧或者稀侧偏移了少许，未燃烧HC、CO以及NOx也被同时地净化，从排气净化催化剂20、24流出的排气的空燃比成为理论空燃比。
＜空燃比传感器的说明＞
在本实施方式中，作为空燃比传感器40、41，可使用杯型的临界电流(界限电流)式空燃比传感器。使用图2对空燃比传感器40、41的构造简单地进行说明。空燃比传感器40、41具备：固体电解质层51、配置在其一个侧面上的排气侧电极52、配置在其另一个侧面上的大气侧电极53、对通过的排气进行扩散律速的扩散律速层54、基准气体室55、和进行空燃比传感器40、41的加热特别是进行固体电解质层51的加热的加热器部56。加热器部56与和加热器部56连接的ECU31一同作为对空燃比传感器40、41的温度、特别是空燃比传感器40、41的固体电解质层51的温度进行控制的传感器温度控制装置发挥作用。
特别是在本实施方式的杯型的空燃比传感器40、41中，固体电解质层51形成为一端封闭的圆筒状。在固体电解质层51的内部所围成的基准气体室55中，被导入大气(空气)，并且配置有加热器部56。在固体电解质层51的内表面上配置有大气侧电极53，在固体电解质层51的外表面上配置有排气侧电极52。在固体电解质层51和排气侧电极52的外表面上以覆盖它们的方式配置有扩散律速层54。再者，也可以在扩散律速层54的外侧设置用于防止在扩散律速层54的表面上附着液体等的保护层(未图示)。
固体电解质层51由将CaO、MgO、Y2O3、Yb2O3等作为稳定剂分配到ZrO2(氧化锆)、HfO2、ThO2、Bi2O3等中而成的氧离子传导性氧化物的烧结体形成。另外，扩散律速层54由氧化铝、氧化镁、硅石质、尖晶石、莫来石等耐热性无机物质的多孔烧结体形成。而且，排气侧电极52和大气侧电极53由铂等的催化活性高的贵金属形成。
另外，由装载在ECU31中的施加电压控制装置60对排气侧电极52和大气侧电极53之间施加传感器施加电压V。而且，在ECU31中设置有电流检测部61，该电流检测部61检测在施加了传感器施加电压V时经由固体电解质层51在这些电极52、53间流动的电流I。由该电流检测部61检测到的电流为空燃比传感器40、41的输出电流I。
这样构成的空燃比传感器40、41，具有如图3所示那样的电压-电流(V-I)特性。从图3可知，排气的空燃比、即排气空燃比A/F越高(越稀)，空燃比传感器40、41的输出电流I就越大。另外，在各排气空燃比A/F下的V-I线中，存在与传感器施加电压V轴平行的区域，即，即使传感器施加电压V变化输出电流I也几乎不变化的区域。该电压区域也被称为临界电流(界限电流)区域，此时的电流也被称为临界电流(界限电流)。在图3中，将排气空燃比为18时的临界电流区域以及临界电流分别用W18、I18示出。
图4示出了使施加电压V为0.45V左右(图3)且恒定时的、排气空燃比和输出电流I的关系。从图4可知，在空燃比传感器40、41中，输出电流相对于排气空燃比线性地(使得成比例地)变化，以使得排气空燃比越高(即越稀)来自空燃比传感器40、41的输出电流I就越大。而且，空燃比传感器40、41被构成为在排气空燃比为理论空燃比时输出电流I成为零。
再者，作为空燃比传感器40、41，也可以使用例如层叠型的临界电流式空燃比传感器等的其他构造的临界电流式的空燃比传感器，来替代图2所示的构造的临界电流式空燃比传感器。
＜基本控制＞
在这样构成的内燃机中，基于上游侧空燃比传感器40和下游侧空燃比传感器41的输出，以使得向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为基于内燃机运转状态的最合适的空燃比的方式设定来自燃料喷射阀11的燃料喷射量。作为这样的燃料喷射量的设定方法，可列举出下述方法：基于上游侧空燃比传感器40的输出，以使得向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比(或者，从内燃机主体流出的排气的目标空燃比)成为目标空燃比的方式进行反馈控制，并且基于下游侧空燃比传感器41的输出来修正上游侧空燃比传感器40的输出、或者变更目标空燃比。
参照图5，对这样的目标空燃比的控制的例子进行简单说明。图5是内燃机的通常运转时的上游侧排气净化催化剂的氧吸藏量、目标空燃比、上游侧空燃比传感器的输出空燃比以及下游侧空燃比传感器的输出空燃比的时间图。再者，“输出空燃比”是指与空燃比传感器的输出相当的空燃比。另外，“通常运转时”是指未进行根据内燃机的特定的运转状态来调整燃料喷射量的控制(例如，在装载了内燃机的车辆加速时所进行的燃料喷射量的增量修正、停止向燃烧室供给燃料的燃料切断控制等)的运转状态(控制状态)。
在图5所示的例子中，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为浓判定基准空燃比(例如14.55)以下时，目标空燃比被设定并维持为稀设定空燃比AFTlean(例如15)。其后，推定上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量，若该推定值达到预先确定的判定基准吸藏量Cref(比最大氧吸藏量Cmax少的量)以上，则目标空燃比被设定并维持为浓设定空燃比AFTrich(例如14.4)。在图5所示的例子中，反复进行这样的操作。
具体地说，在图5所示的例子中，在时刻t1之前，目标空燃比被设为浓设定空燃比AFTrich，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比也随之成为比理论空燃比浓的空燃比(以下称为“浓空燃比”)。另外，由于在上游侧排气净化催化剂20中吸藏有氧，因此下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为大致理论空燃比(14.6)。此时，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为浓空燃比，因此上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量逐渐地下降。
其后，在时刻t1，通过上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量接近零，向上游侧排气净化催化剂20流入的未燃烧气体(未燃烧HC、CO)的一部分没有被上游侧排气净化催化剂20净化而开始流出。其结果，在时刻t2，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为比理论空燃比稍浓的浓判定空燃比AFrich，此时目标空燃比从浓设定空燃比AFTrich向稀设定空燃比AFTlean切换。
通过目标空燃比的切换，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为比理论空燃比稀的空燃比(以下称为“稀空燃比”)，未燃烧气体的流出减少、停止。另外，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量逐渐地增加，在时刻t3，达到判定基准吸藏量Cref。这样，当氧吸藏量达到判定基准吸藏量Cref时，目标空燃比再次从稀设定空燃比AFlena切换到浓设定空燃比AFTrich。通过该目标空燃比的切换，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比再次成为浓空燃比，其结果，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量逐渐地减少，之后反复进行这样的操作。通过进行这样的控制，能够防止NOx从上游侧排气净化催化剂20流出。
再者，作为通常控制而进行的基于上游侧空燃比传感器40和下游侧空燃比传感器41的输出的目标空燃比的控制，并不限于如上述那样的控制。只要是基于这些空燃比传感器40、41的输出的控制，就也可以是任何控制。因此，例如，作为通常控制，也可以进行如下控制：将目标空燃比固定为理论空燃比，以使得上游侧空燃比传感器40的输出空燃比成为理论空燃比的方式进行反馈控制，并且基于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比来修正上游侧空燃比传感器40的输出空燃比。
＜空燃比传感器的元件开裂＞
可是，作为如上述那样的空燃比传感器40、41产生的异常状态，可列举出构成空燃比传感器40、41的元件产生开裂的元件开裂这样的现象。具体地说，发生贯穿固体电解质层51和扩散律速层54的开裂(图6的C1)、除了固体电解质层51和扩散律速层54以外还贯穿两个电极52、53的开裂(图6中C2)。当发生这样的元件开裂时，如图6所示，排气通过开裂了的部分向基准气体室55内进入。在该情况下，当大量的排气进入基准气体室55内时，即使排气的空燃比为浓空燃比，空燃比传感器40、41的输出空燃比也成为稀空燃比。接着，对于该情况，一边参照图7一边进行说明。
图7示出了使施加电压为0.45V左右且恒定时的、与图4同样的排气空燃比A/F和空燃比传感器40、41的输出电流I的关系。再者，该图7示出了在空燃比传感器40、41中贯穿设置贯穿固体电解质层51和扩散律速层54的贯穿孔来人工地形成了元件开裂的状态的情况下的实验结果。在该图7中，×符号表示空燃比传感器40、41为正常的情况，□符号、△符号、○符号表示在空燃比传感器40、41中贯穿设置了贯穿孔的情况。再者，□符号表示贯穿设置了直径为0.1mm的贯穿孔的情况，△符号表示贯穿设置了直径为0.2mm的贯穿孔的情况，○符号表示贯穿设置了直径为0.5mm的贯穿孔的情况。
如图7所示，在贯穿孔的直径为0.1mm的情况(□符号)下，与空燃比传感器40、41为正常的情况(×符号)同样地，随着排气空燃比A/F变大，即随着排气空燃比A/F变稀，空燃比传感器40、41的输出电流I增大。此时，空燃比传感器40、41的输出电流I相对于排气空燃比A/F与图4同样地变化。另一方面，在贯穿孔的直径为0.2mm的情况(△符号)以及贯穿孔的直径为0.5mm的情况(○符号)下，在排气空燃比A/F为14.6以上且为稀空燃比时，与贯穿孔的直径为0.1mm的情况(□符号)以及空燃比传感器40、41为正常的情况(×符号)同样地，随着排气空燃比A/F变大，即随着排气空燃比A/F变稀，空燃比传感器40、41的输出电流I增大。与此相对，在排气空燃比A/F为14.6以下且为浓空燃比时，随着排气空燃比A/F变小，即随着排气空燃比A/F变浓，空燃比传感器40、41的输出电流I大幅度增大。
从该实验结果可知，当贯穿孔的直径变大时，从贯穿孔侵入到空燃比传感器40、41内的排气对空燃比传感器40、41的输出电流I给予较大的影响，即使排气空燃比A/F为浓空燃比，空燃比传感器40、41的输出电流I也成为正的电流值。即，即使实际的排气空燃比A/F为浓空燃比，空燃比传感器40、41的输出空燃比也会显示出稀空燃比。因此，从图7所示的实验结果来看，在实际的排气空燃比A/F为浓空燃比时空燃比传感器40、41的输出空燃比显示出了稀空燃比的情况下，能够判断为发生了对空燃比传感器40、41的输出空燃比给予较大的影响的元件开裂。
另一方面，图8A的实线表示在发生了对空燃比传感器40、41的输出空燃比给予较大的影响的元件开裂的情况下，排气空燃比A/F为浓空燃比时的空燃比传感器40、41的输出电流I和对空燃比传感器40、41的施加电压V的关系。在空燃比传感器40、41为正常的情况下，在排气空燃比A/F为浓空燃比时，从图3可知，空燃比传感器40、41的输出电流I成为负的电流值。但是，在发生了对空燃比传感器40、41的输出空燃比给予较大的影响的元件开裂的情况下，从图8A的实线可知，在排气空燃比A/F为浓空燃比时，空燃比传感器40、41的输出电流I成为正的电流值，而且，此时若使对空燃比传感器40、41的施加电压V增大，则空燃比传感器40、41的输出电流I增大。图8B示出此时的空燃比传感器40、41的输出电流I的实际的变化。即，排气通路内的排气压力振动，因此排气通过元件开裂了的部分向空燃比传感器40、41内进入和从其中流出，因而空燃比传感器40、41的输出电流I如图8B所示那样总是变动。
接着，一边参照图9A至图11C一边对在发生了对空燃比传感器40、41的输出空燃比给予较大的影响的元件开裂的情况下在排气空燃比A/F为浓空燃比时如图7和图8A所示那样空燃比传感器40、41的输出电流I成为正的电流值、如图8A所示那样若使对空燃比传感器40、41的施加电压V增大则空燃比传感器40、41的输出电流I增大的原因进行简单说明。
图9A表示不具有扩散律速层的氧浓度传感器的工作原理的说明图。在图9A中，A表示固体电解质层，B表示大气侧电极，C表示排气侧电极。该氧浓度传感器根据大气侧的氧分压Pa与排气侧的氧分压Pd之差按照下式产生电动势E。
E＝(RT/4F)ln(Pa/Pd)
再者，R为气体常数，T为固体电解质层A的绝对温度，F为法拉第常数。
在排气的空燃比A/F为稀空燃比时，大气侧的氧分压Pa比排气侧的氧分压Pd高，因此，大气中的氧在大气侧电极B上接受电子，如图9A所示那样成为氧离子，在固体电解质层A内移动到排气侧电极C。其结果，在大气侧电极B与排气侧电极C之间产生电动势E。此时，大气侧的氧分压Pa和排气侧的氧分压Pd之比并不那么大，因此，如图9B所示，排气的空燃比A/F为稀时的电动势E成为0.1V左右。
与此相对，若排气的空燃比A/F成为浓空燃比，则排气侧电极C上成为缺氧状态，此时到达排气侧电极C的氧离子与未燃烧HC、CO进行反应而立刻被消耗。因此，此时氧离子在固体电解质层A内接连不断地移动到排气侧电极C。此时，大气侧的氧分压Pa与排气侧的氧分压Pd之比变得极大，因此如图9B所示，若排气的空燃比A/F成为浓空燃比，则电动势E急剧地上升到0.9V左右，只要排气的空燃比A/F为浓空燃比，电动势E就被维持在0.9V左右。
图10A表示在本实施方式中使用的空燃比传感器40、41的工作原理的说明图。再者，在图10A中，51表示固体电解质层，52表示排气侧电极，53表示大气侧电极，54表示扩散律速层。另一方面，图10B示出了相对于某个稀空燃比(A/F)l的空燃比传感器40、41的输出电流I和施加电压V的关系、以及相对于某个浓空燃比(A/F)的空燃比传感器40、41的输出电流I和施加电压V的关系。那么，在该空燃比传感器40、41中，也在大气侧电极53与排气侧电极52之间产生了电动势E，而且，在该空燃比传感器40、41中，在大气侧电极53与排气侧电极52之间与该电动势E反向地被施加施加电压V。若在大气侧电极53与排气侧电极52之间施加施加电压V，则在排气侧电极52的表面上氧成为氧离子，进行从排气侧电极52向大气侧电极53输送该氧离子的泵作用。其结果，在空燃比传感器40、41中产生输出电流I。
那么，在排气的空燃比A/F为稀空燃比时，排气中的氧通过扩散律速层54到达排气侧电极52的表面上。此时大气侧的氧分压Pa与排气侧的氧分压Pd之比并不那么大，因此，此时产生了0.1V左右的电动势E。若在这样的状态下将施加电压V提高下去，则由于氧离子的泵作用，就会能产生在图10A中由实线的箭头表示的正的输出电流I。另一方面，在扩散律速层54内扩散而到达排气侧电极52的表面上的氧量，与排气中的氧分压Pe和排气侧电极52的表面上的氧分压Pd之差成比例，向排气侧电极52的表面上仅供给与排气中的氧分压Pe和排气侧电极52的表面上的氧分压Pd之差对应的量的氧。因此，即使增大施加电压V，由于向排气侧电极52的表面上供给的氧的量被律速，因此通过泵作用而被输送的氧离子的量也被限制为一定量。因此，如在图10B中由(A/F)l所示，即使施加电压V变化，输出电流I也会维持为一定，即会产生临界电流。
与此相对，若排气的空燃比A/F成为浓空燃比，则未燃烧气体通过扩散律速层54到达排气侧电极52的表面上。此时，到达排气侧电极52的氧离子与未燃烧气体进行反应而立刻被消耗，因此，排气侧电极52上成为缺氧状态。因此，由于大气侧的氧分压Pa与排气侧的氧分压Pd之比极大，所以在电极52、53间产生0.9V左右的大的电动势E，因此氧离子在固体电解质层51内接连不断地移动到排气侧电极52上。此时，产生在图10A中由虚线的箭头表示的负的输出电流I。然而，在该情况下，在扩散律速层54内扩散而到达排气侧电极52的表面上的未燃烧气体的量，也与排气中的分压Pe和排气侧电极52的表面上的未燃烧气体的分压Pd之差成比例。因而，向排气侧电极52的表面上仅供给与排气中的未燃烧气体的分压Pe和排气侧电极52的表面上的未燃烧气体的分压Pd之差对应的量的未燃烧气体。即，向排气侧电极52的表面上供给的未燃烧气体的量被扩散律速层54律速。
但是，在这样地产生了0.9V左右的电动势E时，若施加0.9V左右的施加电压V，则电动势E和施加电压V的极性相反，因此从图10B的实线(A/F)r可知，空燃比传感器40、41的输出电流I变为零。若从该状态使施加电压V下降下去，则氧离子朝着排气侧电极52开始移动。然而，此时，如上述那样，向排气侧电极52的表面上供给的未燃烧气体的量被扩散律速层54律速。因此，即使使施加电压V下降，到达排气侧电极52的氧离子的量也被限制为一定量，因此，如在图10B中由(A/F)r所示，即使施加电压V变化，输出电流I也维持为一定，即产生临界电流。另一方面，这样产生了0.9V左右的电动势E时，在排气侧电极52的表面上不存在氧。因此，此时即使施加比0.9V高的施加电压V，氧离子也不会朝着大气侧电极53移动，在该情况下，即施加了比0.9V高的施加电压V的情况下，在排气侧电极52和固体电解质层51的边界面上发生水分的分解，由此如在图10B中由(A/F)l所示那样，输出电流I随着施加电压V急剧地上升。
那么，当空燃比传感器40、41发生元件开裂时，排气如图6所示那样进入基准气体室55内。即，在图10A中，排气向大气侧侵入。此时在排气的空燃比为稀空燃比的情况下，稀空燃比的排气就向基准气体室55内侵入。当稀空燃比的排气向基准气体室55内侵入时，基准气体室55内的氧浓度下降少许。但是，在该情况下，大气侧的氧分压Pa仍然比排气侧的氧分压Pd高，而且此时大气侧的氧分压Pa与排气侧的氧分压Pd之比没有那么大，因此产生0.1V左右的电动势E。在该情况下，即使增大施加电压V，也由于供给到排气侧电极52的表面上的氧的量被律速，通过泵作用被输送的氧离子的量被限制为一定量。因此，如在图10B中由(A/F)l所示那样，即使施加电压V变化，输出电流I也维持为一定，即会产生临界电流。因此，即使空燃比传感器40、41发生元件开裂，相对于施加电压V的变化，输出电流I也会与正常时同样地变化。
图11A示出了在空燃比传感器40、41为正常的情况下排气的空燃比为稀空燃比时的输出电流I的变化，图11B示出了在空燃比传感器40、41发生了元件开裂的情况下排气的空燃比为稀空燃比时的输出电流I的变化。比较图11A和图11B可知，在排气的空燃比为稀空燃比的情况下，不管空燃比传感器40、41为正常，还是空燃比传感器40、41发生了元件开裂，与施加电压V的变化相对的输出电流I的变化图形大致相同。因此，如图7所示，在排气的空燃比A/F为稀空燃比的情况下，不管空燃比传感器40、41为正常，还是空燃比传感器40、41发生了元件开裂，当空燃比A/F变高时，空燃比传感器40、41的输出电流I都以大致相同的值而增大。因此，不能够从排气的空燃比为稀时的输出电流I的变化来判别空燃比传感器40、41是否发生了元件开裂。
与此相对，在空燃比传感器40、41发生了元件开裂时，若排气的空燃比成为浓空燃比，则输出电流I与正常时相比较大地变化。即，在空燃比传感器40、41发生了元件开裂时，若排气的空燃比成为浓空燃比，则大量的未燃烧气体进入基准气体室55内。即，在图10A中，大量的未燃烧气体向大气侧侵入。若大量的未燃烧气体向基准气体室55内进入，则这些未燃烧气体在大气侧电极53的表面上与氧进行反应，因此大气侧电极53的表面上成为缺氧状态。此时，大气侧电极53的表面上的氧分压Pa与排气侧电极52的表面上的氧分压Pd之比变小，因此此时产生的电动势E成为0.1V左右。在这样地产生了0.1V左右的电动势E时，若施加0.1V左右的施加电压V，则电动势E和施加电压V的极性反向，因此如在图11C中由实线所示那样，空燃比传感器40、41的输出电流I变为零。若从该状态使施加电压V下降下去，则氧离子朝向排气侧电极52开始移动。然而，此时，如上述那样，向排气侧电极52的表面上供给的未燃烧气体的量被扩散律速层54律速。因此，即使使施加电压V下降，到达排气侧电极52的氧离子的量也被限制为一定量，因此如在图11C中由实线所示那样，即使施加电压V变化，输出电流I也会维持为一定，即会产生临界电流。
另一方面，在这样地产生了0.1V左右的电动势E时，在排气侧电极52的表面上不存在氧。因此，此时，即使施加比0.1V高的施加电压V，氧离子也不会朝向大气侧电极53移动。在该情况下，即施加了比0.1V高的施加电压V的情况下，在排气侧电极52和固体电解质层51的边界面发生水分的分解，由此，如在图11C中由实线所示那样，输出电流I会随着施加电压V急剧地上升。即，在空燃比传感器40、41发生了元件开裂时，若排气的空燃比成为浓空燃比，则如在图11C中由实线所示那样，输出电流I的变化图形，相对于在图11C中由虚线所示的正常的输出电流I的变化图形，如箭头所示那样成为向施加电压V的下降方向移动了电动势E下降的量(0.8V)的形状。因此，在空燃比传感器40、41发生了元件开裂时，若排气的空燃比成为浓空燃比，则如图7和图8A、8B所示，空燃比传感器40、41的输出电流I成为正的电流值，即空燃比传感器40、41的输出空燃比显示出稀空燃比，而且，此时，如图8A、8B所示，若使对空燃比传感器40、41的施加电压V增大，则空燃比传感器40、41的输出电流I会急速地增大。
在图12中，用X表示图11B中所示的输出电流I的变化，用Y表示在图11C中由实线所示的输出电流I的变化。即，在图12中，X表示在空燃比传感器40、41为正常的情况、或者空燃比传感器40、41发生了元件开裂的情况下，排气的空燃比A/F被设为稀空燃比时的输出电流I相对于施加电压V的变化。另一方面，Y表示在空燃比传感器40、41发生了元件开裂的情况下排气的空燃比A/F被设为浓空燃比时的输出电流I相对于施加电压V的变化。那么，在空燃比传感器40、41、例如下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂的情况下，在排气的空燃比被设为浓空燃比时，如图12中的Y所示那样，下游侧空燃比传感器41的输出电流I成为正的电流值。即，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比显示出稀空燃比。因此，在排气的空燃比A/F被设为浓空燃比时，下游侧空燃比传感器41的输出电流I成为正的电流值的情况下，即下游侧空燃比传感器41的输出空燃比显示出稀空燃比的情况下，可以看出能够判断为下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂。
但是，实际上，即使下游侧空燃比传感器41为正常，也有在排气的空燃比A/F被设为浓空燃比时下游侧空燃比传感器41的输出电流I成为正的电流值的情况、即下游侧空燃比传感器41的输出空燃比显示出稀空燃比的情况。例如，有以下情况：气缸间的空燃比存在偏差，特定的气缸的空燃比相对于其他气缸向浓侧偏移得较大，由于排气通路的形状等，上游侧空燃比传感器没有与从各气缸流出的排气均匀地接触，而主要与从向浓侧偏移了的气缸中流出的排气接触。若在这样的情况下，基于上游侧空燃比传感器的输出信号将空燃比反馈控制为理论空燃比，则向各气缸的燃料喷射量被减量，平均空燃比变为稀，即使在这样的状态下为了使空燃比成为浓空燃比而将向各气缸的燃料喷射量增量，也有时平均空燃比成为稀空燃比。在该情况下，即使下游侧空燃比传感器41为正常，在目标空燃比被设为浓空燃比时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比也会显示出稀空燃比。
另外，有时下游侧空燃比传感器41不与从各气缸流出的排气均匀地接触，而主要与从向稀侧偏移了的气缸中流出的排气接触。在这样的状态下，有时即使为使空燃比成为浓空燃比而将向各气缸的燃料喷射量增量，与下游侧空燃比传感器接触的排气的空燃比也依然变为稀。在该情况下，即使下游侧空燃比传感器41为正常，在目标空燃比被设为浓空燃比时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比也会显示出稀空燃比。因此，在目标空燃比被设为浓空燃比时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比显示出稀空燃比的情况下，会误判断为判断为下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂。
这样，即使下游侧空燃比传感器41为正常，在目标空燃比被设为浓空燃比时，也存在下游侧空燃比传感器41的输出电流I成为正的电流值的情况，即下游侧空燃比传感器41的输出空燃比显示出稀空燃比的情况。
但是，若如上述那样施加比产生临界电流的电压高的电压，则在排气侧电极52和固体电解质层51的边界面上发生水分的分解，由此输出电流I随着施加电压V的上升而上升。此时，输出电流I上升的程度根据下游侧空燃比传感器41的温度而变化。
图13示出排气的空燃比为浓空燃比时的施加电压V和输出电流I的关系。图中的X1示出下游侧空燃比传感器41为正常且其温度为高温(例如700℃)的情况下的关系，图中的X2示出下游侧空燃比传感器41为正常且其温度为低温(例如650℃)的情况下的关系。另一方面，图中的Y1示出下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂且其温度为高温的情况下的关系，图中的Y2示出下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂且其温度为低温的情况下的关系。
如图13所示，在下游侧空燃比传感器41为正常的情况下，无论下游侧空燃比传感器41的温度为高温的情况还是为低温的情况，在下游侧空燃比传感器41中，在大致同一施加电压V的范围内都产生同一输出电流I。然而，在施加电压比产生临界电流的电压高的区域中，下游侧空燃比传感器41的温度为高温的情况下，与其为低温的情况相比，与施加电压V的上升相伴的输出电流I的上升量大。可以认为这是因为，在施加电压比产生临界电流的电压高的区域中，在排气侧电极52和固体电解质层51的边界面发生水分的分解，但下游侧空燃比传感器41的温度越是高温，分解反应越进行。
另一方面，在下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂的情况下，在如上述那样排气的空燃比为浓空燃比时，下游侧空燃比传感器41的输出电流I成为正的电流值。此时，在下游侧空燃比传感器41的温度为高温的情况下，与为低温的情况相比，与施加电压V的上升相伴的输出电流I的上升量大。
这样，在下游侧空燃比传感器41为正常的情况下，即使下游侧空燃比传感器41的温度变化，输出电流I也不变化。与此相对，在下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂的情况下，若排气的空燃比A/F为浓空燃比，则输出电流I随着下游侧空燃比传感器41的温度上升而增大。因此，在使排气的空燃比A/F为浓空燃比的状态下，从使下游侧空燃比传感器41变化时的输出电流I的变化，就能够正确地判别下游侧空燃比传感器41是否发生了元件开裂。
＜异常诊断＞
因此，本实施方式涉及一种被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的临界电流式的空燃比传感器的异常诊断装置，其具备检测空燃比传感器40、41的输出电流I的电流检测部61、和控制空燃比传感器40、41的温度的传感器温度控制装置，在通过传感器温度控制装置将空燃比传感器40、41的温度控制为第一温度，且在空燃比传感器40、41的温度被设为第一温度的状态下内燃机以使得在空燃比传感器40、41周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，通过电流检测部61检测空燃比传感器40、41的输出电流I，并且，通过传感器温度控制装置将空燃比传感器40、41的温度控制为比第一温度高的第二温度，且在空燃比传感器40、41的温度被设为第二温度的状态下内燃机以使得在空燃比传感器40、41周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，通过电流检测部检测空燃比传感器40、41的输出电流I，在将空燃比传感器40、41的温度控制为第一温度时的输出电流I比将空燃比传感器40、41的温度控制为第二温度时的输出电流大预先确定的值以上的情况下，判定为空燃比传感器40、41产生了异常。
接着，一边参照图14和图15所示的时间图，一边以检测下游侧空燃比传感器41的元件开裂的情况为例，对本实施方式中的空燃比传感器的异常诊断进行说明。在本实施方式中，如参照图5已说明的那样，通常，目标空燃比被交替地变更为浓设定空燃比AFTrich和稀设定空燃比AFTlean。当这样将目标空燃比交替地变更为浓设定空燃比AFTrich和稀设定空燃比AFTlean的控制称为通常控制时，在进行下游侧空燃比传感器41的异常诊断时可执行使目标空燃比比该通常控制时的浓设定空燃比AFTrich浓的主动控制。因此，可以说该主动控制通过以使得向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为浓空燃比的方式控制燃料喷射阀11的燃料喷射量来进行。
图14和图15是表示该主动控制的有无、目标空燃比、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比、下游侧空燃比传感器41的输出空燃比、和下游侧空燃比传感器41的温度的变化的时间图。再者，图14示出了虽然下游侧空燃比传感器41没有发生元件开裂却在使目标空燃比为浓空燃比时下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为稀空燃比的情况。图15示出了由于下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂而在使目标空燃比为浓空燃比时下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为稀空燃比的情况。再者，比较图14和图15可知，在图14和图15中，主动控制的有无、目标空燃比、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比、和下游侧空燃比传感器41的温度显示出同一变化，因此首先对主动控制的有无、目标空燃比、上游侧空燃比传感器的输出空燃比、和下游侧空燃比传感器41的温度进行说明。
在图14和图15所示的例子中，在时刻t1，开始执行主动控制。在这些例子中，示出了在时刻t1开始执行主动控制之前，将目标空燃比交替地变更为浓空燃比和稀空燃比的通常控制时，目标空燃比成为了浓设定空燃比AFTrich的情况。此时，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比成为了浓空燃比。即，此时电子控制单元(ECU)31从上游侧空燃比传感器40的输出空燃比判断为向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为了浓设定空燃比AFTrich。另外，此时下游侧空燃比传感器41的温度被设为预先确定的第一温度T1。
接着，当在时刻t1开始执行主动控制时，目标空燃比被设定为浓空燃比。此时在图14和图15所示的例子中，执行主动控制时的目标空燃比被设为比通常控制时的浓设定空燃比AFTrich浓的主动控制时空燃比AFTact。此时，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比也成为更浓的浓空燃比。另一方面，此时下游侧空燃比传感器41的温度没有被变更而维持在预先确定的第一温度T1。再者，在图14和图15中，Δt0表示为了诊断下游侧空燃比传感器41的异常而从上游侧空燃比传感器40周围的排气的空燃比成为浓空燃比时起算的经过时间。该经过时间Δt0被设为目标空燃比成为浓空燃比后由此直到下游侧空燃比传感器41的周围的气氛变化为止的时间以上的时间。即，经过时间Δt0被设为在目标空燃比成为浓空燃比后足够使上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量从最大可吸藏氧量减少到大致零的时间。在图14和图15的例子中，该经过时间Δt0被设为一定，因此在图14和图15所示的例子中，从目标空燃比被设为主动控制时空燃比AFTact时起经过了恒定时间Δt0后，在时刻t2开始用于下游侧空燃比传感器41的异常诊断的输出值的检测。
如图14和图15所示，当在时刻t2开始用于下游侧空燃比传感器41的异常诊断的输出值的检测时，在预先确定的恒定时间Δt1的期间，下游侧空燃比传感器的温度被维持在图14所示的预先确定的第一温度T1、例如650℃。其后，当经过该预先确定的恒定时间Δt1时，主动控制结束，再开始通常控制。而且，使下游侧空燃比传感器41的温度上升。
其后，当下游侧空燃比传感器41的温度达到比第一温度T1高的第二温度T2、例如700℃时，再开始执行主动控制。在时刻t4开始执行主动控制时，目标空燃比被设为主动控制时空燃比AFTact。此时，下游侧空燃比传感器41的温度没有被变更而被维持在预先确定的第二温度T2。在图14和图15所示的例子中，从目标空燃比被设为主动控制时空燃比AFTact时起经过了恒定时间Δt0后，在时刻t5开始用于下游侧空燃比传感器41的异常诊断的输出值的检测。
如图14和图15所示，当在时刻t5开始用于下游侧空燃比传感器41的异常诊断的输出值的检测时，在预先确定的恒定时间Δt1的期间，下游侧空燃比传感器的温度被维持在图14所示的预先确定的第二温度T2。其后，在经过了该预先确定的恒定时间Δt1的时刻t6，主动控制结束，再开始进行通常控制。而且，使下游侧空燃比传感器41的温度下降到第一温度T1。
接着，一边参照图14和图15，一边对执行主动控制时的下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的变化进行说明。首先，参照图14，该图14如上所述示出了虽然下游侧空燃比传感器41没有发生元件开裂却在使目标空燃比为浓空燃比时下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为比预先确定的稀判定空燃比α例如15.0稀的情况。作为这样的情况的例子，例如如前述那样为以下情况：气缸间的空燃比存在偏差，特定的气缸的空燃比相对于其他气缸向浓侧偏移得大，由于排气通路的形状等，上游侧空燃比传感器40没有与从各气缸中流出的排气均匀地接触，而主要与从向浓侧偏移了的气缸中流出的排气接触。在该情况下，输出电流I如由图13中的X1、X2所示那样以产生临界电流区域的方式变化。因此，在该情况下，从图13可知，即使使下游侧空燃比传感器41的温度从预先确定的第一温度T1变化为第二温度T2，下游侧空燃比传感器41的输出电流I也几乎不变化(但是，实际上在高温时，虽然微小，但输出电流变大)。因此，如图14所示，在下游侧空燃比传感器41的温度为第一温度T1的时刻t2到t3的期间和为第二温度T2的时刻t5到t6的期间，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比几乎不变化。
另一方面，图15示出了由于下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂而在使目标空燃比为浓空燃比时下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变得比预先确定的稀判定空燃比α例如15.0稀的情况。在该情况下，如由图13中的Y1、Y2所示，不仅下游侧空燃比传感器41的输出电流I成为正的电流值，即不仅下游侧空燃比传感器41的输出空燃比显示出稀空燃比，而且当下游侧空燃比传感器41的温度上升时下游侧空燃比传感器41的输出电流I随之增大。因此，在该情况下，如图15所示，与下游侧空燃比传感器41的温度为第一温度T1的时刻t2到t3的期间相比，在其为第二温度T2的时刻t5到t6的期间，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变稀。因此，在使目标空燃比A/F为浓空燃比的状态，即，使在下游侧空燃比传感器41周围流通的排气的空燃比为浓空燃比的状态下，从使下游侧空燃比传感器41的温度为T1时与为T2时的输出电流I之差、即下游侧空燃比传感器41的输出空燃比之差，能够正确地判别下游侧空燃比传感器41是否发生了元件开裂。
再者，在图15中，在下游侧空燃比传感器41的温度被设为第一温度T1的时间Δt1中，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比没有变得比预先确定的稀判定空燃比α例如15.0稀的情况下，能够判断为下游侧空燃比传感器41没有发生元件开裂。因此，在该情况下，即使使下游侧空燃比传感器41的温度变化为第二温度T2也没有意义，因此，此时使空燃比传感器的异常诊断结束。因此，在本实施方式中，在下游侧空燃比传感器41的温度被设为第一温度T1的时间Δt1中，进行下游侧空燃比传感器41的输出空燃比是否比预先确定的稀判定空燃比α稀的暂时判定。而且，在该暂时判定中，判定为在下游侧空燃比传感器41的温度被设为第一温度T1的时间Δt1中下游侧空燃比传感器41的输出空燃比并不比预先确定的稀判定空燃比α稀时，使下游侧空燃比传感器41的异常诊断结束。与此相对，在该暂时判定中，判定为在下游侧空燃比传感器41的温度被设为第一温度T1的时间Δt1中下游侧空燃比传感器41的输出空燃比比预先确定的稀判定空燃比α稀时，才使下游侧空燃比传感器41的温度从第一温度T1上升到第二温度T2，此时正式判定下游侧空燃比传感器41的输出电流I是否增大、即下游侧空燃比传感器41是否发生了元件开裂。
即，在本实施方式中，在空燃比传感器40、41的温度被设为第一温度T1的状态下以使得在空燃比传感器40、41周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，空燃比传感器40、41的输出电流I成为表示预先确定的稀空燃比以上的空燃比的电流值的情况下，暂时判定为空燃比传感器40、41存在异常，在暂时判定为空燃比传感器40、41存在异常时，将空燃比传感器40、41的温度控制为第二温度T2，并且在空燃比传感器40、41的温度被设为第二温度T2的状态下以使得在空燃比传感器40、41周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，通过电流检测部61检测空燃比传感器40、41的输出电流，在将空燃比传感器40、41的温度控制为第一温度T1时的输出电流比控制为第二温度T2时的输出电流大预先确定的值以上的情况下，正式判定为空燃比传感器40、41发生了元件开裂的异常。
再者，下游侧空燃比传感器41的输出电流I如图8B所示那样变动，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比如图15所示那样变动。因此，可以说为了尽可能正确地检测下游侧空燃比传感器41的输出电流I或者下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的真实的值，优选求出下游侧空燃比传感器41的输出电流I的平均值或者下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的平均值。
因此，在本实施方式中，在空燃比传感器40、41的异常诊断中可使用将空燃比传感器40、41的温度控制为第一温度T1时、且以使得在空燃比传感器40、41周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间的、空燃比传感器40、41的输出电流I的平均值。即，在空燃比传感器40、41的异常诊断中可使用时刻t2～t3中的空燃比传感器40、41的输出电流I的平均值。同样地，在本实施方式中，在空燃比传感器40、41的异常诊断中可使用将空燃比传感器40、41的温度控制为第二温度T2时、且以使得在空燃比传感器40、41周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间的、空燃比传感器40、41的输出电流I的平均值。即，在空燃比传感器40、41的异常诊断中可使用时刻t5～t6中的空燃比传感器40、41的输出电流I的平均值。因此，用于空燃比传感器40、41的异常判定的将空燃比传感器40、41的温度控制为第一温度T1或第二温度T2时的输出电流I，被设为将空燃比传感器40、41的温度控制为第一温度T1或第二温度T2时的空燃比传感器40、41的输出电流I的平均值。
另外，当空燃比传感器40、41发生元件开裂时，如上所述那样即使周围的空燃比为浓空燃比，空燃比传感器40、41的输出空燃比也成为稀空燃比。其结果，当进行如上述那样的通常控制时，目标空燃比被设定为浓空燃比的时间变长，因而向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比偏向浓空燃比。因此，在本实施方式中，在判定为空燃比传感器40、41发生了元件开裂的异常的情况下，使目标空燃比的能够设定的浓程度的上限值(能够设定的目标空燃比的下限值)、即浓保护(rich guard)空燃比增大。特别是，在图15所示的例子中，在时刻t6由于判定为下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂的异常，因此浓保护空燃比的浓程度下降，其结果，浓保护空燃比成为浓程度比浓设定空燃比AFTrich低的值。因而，在时刻t6以后，目标空燃比被设定为浓保护空燃比。
图16示出了将空燃比传感器40、41的温度控制为第二温度T2时的空燃比传感器40、41的输出电流I和浓保护空燃比的关系。从图16可知，输出电流I越大，即，与输出电流I对应的空燃比为越稀侧的值，则浓保护空燃比被设为越大的空燃比，即，使其浓程度越小。因此，输出电流I越大，即，发生越大的元件开裂，则使浓保护空燃比的浓程度越下降。由此，能够抑制向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比偏向浓空燃比。
＜流程图＞
图17和图18示出了下游侧空燃比传感器41的异常诊断程序。该程序通过恒定时间间隔的插入来执行。
首先，在步骤S11中，在内燃机起动后、或者装载了内燃机的车辆的点火钥匙接通后，判定下游侧空燃比传感器41的异常诊断是否未完成。在内燃机起动后已经进行了异常判定的情况下，进入步骤S12，执行通常控制，使控制程序结束。与此相对，在判定为异常诊断未完成时进入步骤S13，判定低温检测标志是否被设为ON。低温检测标志是在下游侧空燃比传感器41的温度被设为第一温度T1的状态下完成了下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的检测时被设为ON、除此之外的时候被设为OFF的标志。
在下游侧空燃比传感器41的温度被设为第一温度T1的状态下的检测尚未完成时，判定为低温检测标志不是ON，进入步骤S14。在步骤S14中，利用传感器温度控制装置进行控制以使得下游侧空燃比传感器41的温度Ts成为第一温度T1(例如650℃)。接着，在步骤S15中，判定下游侧空燃比传感器41的温度是否成为了第一温度T1附近的温度。下游侧空燃比传感器41的温度通过对下游侧空燃比传感器41的固体电解质层51的阻抗进行检测的电路(未图示)来检测。以阻抗越高则下游侧空燃比传感器41的温度、即其固体电解质层51的温度越低的方式来检测出。
在步骤S15中判定为下游侧空燃比传感器41的温度没有成为第一温度T1附近的温度的情况下，进入步骤S12，执行通常控制，使控制程序结束。另一方面，在步骤S15中判定为下游侧空燃比传感器41的温度成为第一温度T1附近的温度的情况下，进入步骤S16。
在步骤S16中，判定主动控制的执行条件是否成立。该主动控制的执行条件，在两空燃比传感器40、41的温度成为活性温度以上、吸入空气量为预先确定的量以上、从燃料切断控制恢复后经过了预先确定的时间以上时被判定为成立。在此，吸入空气量为预先确定的量以上被设为成立要件之一是因为，当在空燃比传感器40、41周围流通的排气的流量少时，即使发生了元件开裂，空燃比传感器40、41的输出空燃比也难以产生变化。另外，从燃料切断控制恢复后经过了预先确定的时间以上被设为成立要件之一是因为，从燃料切断控制恢复后，短暂的期间在排气侧电极52的表面上存在大量的氧，因此即使使空燃比为浓空燃比，也存在空燃比传感器40、41显示出稀的输出空燃比的危险性。
在步骤S16中判定为主动控制的执行条件不成立时，进入步骤S12，执行通常控制，并使控制程序结束。与此相对，在判定为主动控制的执行条件成立时，进入步骤S17，将目标空燃比设为比通常控制时的浓设定空燃比AFTrich浓的主动控制时空燃比AFact、例如13.5。由此，空燃比被设为浓空燃比，开始主动控制。接着，在步骤S18中，判定开始主动控制后是否经过了恒定时间Δt0。在开始主动控制后没有经过恒定时间Δt0时，使控制程序结束。
另一方面，在开始主动控制后经过了恒定时间Δt0时，进入步骤S19，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AF是否比预先确定的稀判定空燃比α例如15.0稀，即，下游侧空燃比传感器41的输出电流I是否比与该稀判定空燃比α对应的设定电流值大。在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AF比该稀判定空燃比α小时，即，下游侧空燃比传感器41的输出电流I比与该稀判定空燃比α对应的设定电流值低时，判定为下游侧空燃比传感器41没有发生元件开裂。因此，此时进入步骤S20，判定为下游侧空燃比传感器41为正常。
另一方面，在步骤S19中判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AF比预先确定的稀判定空燃比α大时，即，判定为下游侧空燃比传感器41的输出电流I比与该稀判定空燃比α对应的设定电流值大时，进入步骤S21。在步骤S21中，将下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AF与下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的累计值ΣAF相加。接着，在步骤S22中，判定是否经过了图14和图15所示的恒定时间Δt1。在没有经过恒定时间t1时，使控制程序结束。
另一方面，在经过了恒定时间Δt1时，在接下来的控制程序中从步骤S22进入步骤S23。在步骤S23中，通过下游侧空燃比传感器的输出空燃比的累计值ΣAF除以恒定时间Δt1，来算出恒定时间Δt1内的下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的平均值AF0。接着，在步骤S24中，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的累计值ΣAF被清零，低温检测标志被设置为ON，使控制程序结束。
当低温检测标志被设置为ON时，在接下来的控制程序中，从步骤S13进入到步骤S25。在步骤S25中，利用传感器温度控制装置进行控制以使得下游侧空燃比传感器41的温度Ts成为第二温度T2(例如700℃)。接着，在步骤S26中，判定下游侧空燃比传感器41的温度是否成为了第二温度T2附近的温度。在步骤S26中判定为下游侧空燃比传感器41的温度没有成为第二温度T2附近的温度的情况下，进入步骤S27，执行通常控制，使控制程序结束。另一方面，在步骤S26中判定为下游侧空燃比传感器41的温度成为第二温度T2附近的温度的情况下，进入步骤S28。
在步骤S28中，与步骤S16同样地判定主动控制的执行条件是否成立。在步骤S28中判定为主动控制的执行条件成立时，进入步骤S29，将目标空燃比设为主动控制时空燃比AFact。接着，在步骤S30中，判定开始主动控制后是否经过了恒定时间Δt0。在步骤S30中判定为开始主动控制后经过了恒定时间Δt0时，进入步骤S31。
在步骤S31中，将下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AF与下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的累计值ΣAF相加。接着，在步骤S32中，判定是否经过了图14和图15所示的恒定时间Δt1。在经过了恒定时间Δt1时，在接下来的控制程序中进入步骤S33。在步骤S33中，通过下游侧空燃比传感器的输出空燃比的累计值ΣAF除以恒定时间Δt1，来算出恒定时间Δt1内的下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的平均值AF1。
接着，在步骤S34中，判定将下游侧空燃比传感器41的温度设为第二温度T2时的输出空燃比的平均值AF1与将下游侧空燃比传感器41的温度设为第一温度T1时的输出空燃比的平均值AF0之差(AF1-AF0)是否比预先确定的值ΔAF(在空燃比传感器没有发生元件开裂时能够取得的最大值以上的规定值，例如，按空燃比差计，为1.0)大。在输出空燃比的平均值AF1与输出空燃比的平均值AF0之差(AF1-AF0)比预先确定的值ΔAF小时，判定为下游侧空燃比传感器41没有发生元件开裂，进入步骤S35。在步骤S35中，判定为下游侧空燃比传感器41为正常，接着进入步骤S37。与此相对，在步骤S34中，在输出空燃比的平均值AF1与输出空燃比的平均值AF0之差(AF1-AF0)比预先确定的值ΔAF大时，判定为下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂，进入步骤S36。在步骤S36中，判定为下游侧空燃比传感器41存在异常，接着进入步骤S37。在步骤S37中，由传感器温度控制装置进行控制以使得下游侧空燃比传感器41的温度Ts成为通常运转时温度T3(例如600℃)。接着，在步骤S38中，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的累计值ΣAF被清零，低温检测标志被重置为OFF，使控制程序结束。
再者，参照图17和图18以进行下游侧空燃比传感器41的异常诊断的情况为例进行了说明，但对于上游侧空燃比传感器40的异常诊断，也能够采用与参照图17和图18进行了说明的方法同样的方法来进行。
＜第二实施方式＞
接着，参照图19至图22，对本发明的第二实施方式涉及的异常诊断装置进行说明。对于第二实施方式的异常诊断装置的构成以及控制，除了以下说明的部分以外，基本上与第一实施方式的异常诊断装置的构成以及控制同样。
可是，如使用图13说明的那样，在空燃比传感器40、41发生了元件开裂的情况下，如果使空燃比传感器40、41的温度为高温(例如700℃)，则在使空燃比传感器40、41周围的排气的空燃比为浓空燃比时，输出空燃比成为稀程度大的稀空燃比。另一方面，虽然下游侧空燃比传感器41没有发生元件开裂但在使空燃比传感器40、41周围的排气的空燃比为浓空燃比时，输出空燃比成为稀空燃比的情况下，其稀程度并不那么大。这是因为，即使是气缸间的空燃比存在偏差、空燃比传感器40、41与从各气缸中流出的排气未均匀地接触的情况，通常气缸间的空燃比的偏差并不那么大；即使气缸间存在空燃比的偏差，也可通过排气的混合能够某种程度消除其偏差。因此，在空燃比传感器40、41没有发生元件开裂的情况下，没有成为稀程度像空燃比传感器40、41发生了元件开裂且使空燃比传感器40、41的温度为高温时的空燃比传感器40、41的输出空燃比那样大的稀空燃比。
因此，本实施方式涉及被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的空燃比传感器的异常诊断装置，其具备检测空燃比传感器40、41的输出电流I的电流检测部61、和控制空燃比传感器40、41的温度的传感器温度控制装置，在通过传感器温度控制装置将空燃比传感器40、41的温度控制为第一温度，并且在空燃比传感器40、41的温度被设为第一温度的状态下内燃机以使得在空燃比传感器40、41周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，通过电流检测部61检测出的空燃比传感器40、41的输出电流I成为表示比理论空燃比稀的预先确定的第一稀空燃比以上的空燃比的电流值的情况下，暂时判定为空燃比传感器40、41存在异常，在暂时判定为空燃比传感器40、41存在异常时通过传感器温度控制装置将空燃比传感器40、41的温度控制为比第一温度高的第二温度，并且在空燃比传感器40、41的温度被设为所述第二温度的状态下内燃机以使得在空燃比传感器40、41周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，通过电流检测部61检测空燃比传感器40、41的输出电流，在将空燃比传感器40、41的温度控制为第二温度时的输出电流I成为表示比第一稀空燃比稀的第二稀空燃比以上的空燃比的电流值的情况下，正式判定为空燃比传感器40、41产生了异常。
接着，一边参照图19和图20所示的时间图，一边以检测下游侧空燃比传感器41的元件开裂的情况为例，对本实施方式中的空燃比传感器的异常诊断进行说明。图19和图20是示出目标空燃比等的变化的、与图14和图15同样的时间图。特别是，图19示出了虽然下游侧空燃比传感器41没有发生元件开裂但使目标空燃比为浓空燃比时下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了稀空燃比的情况。另一方面，图20示出了由于下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂，在使目标空燃比为浓空燃比时下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为稀空燃比的情况。再者，在图19和图20中，主动控制的有无、目标空燃比、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比、下游侧空燃比传感器41的温度显示出与图14和图15所示的时间图相同的变化，因此省略对它们的说明。
对于执行主动控制时的下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的变化进行说明。图19示出了虽然下游侧空燃比传感器41没有发生元件开裂但是在使目标空燃比为浓空燃比时下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变得比预先确定的第一稀判定空燃比α例如15.0稀的情况。作为这样的情况的例子，例如如前述那样为以下情况：气缸间的空燃比存在偏差，特定的气缸间的空燃比相对于其他气缸向浓侧偏移得大，由于排气通路的形状等，上游侧空燃比传感器40没有与从各气缸中流出的排气均匀地接触，而主要与从向浓侧偏移了的气缸流出的排气接触。作为这样的情况的例子，例如如前述那样为以下情况：气缸间的空燃比存在偏差，特定的气缸间的空燃比相对于其他气缸向浓侧偏移得大，由于排气通路的形状等，上游侧空燃比传感器40没有与从各气缸中流出的排气均匀地接触，而主要与从向浓侧偏移了的气缸流出的排气接触。
在这样的情况下，在下游侧空燃比传感器41的温度被设为第一温度T1的时间Δt1中，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为比第一稀判定空燃比α稀的空燃比。因而，在图19所示的例子中，在时间Δt1结束的时刻t3，暂时判定为下游侧空燃比传感器41存在异常。这样，在暂时判定为下游侧空燃比传感器41存在异常的情况下，下游侧空燃比传感器41的温度被升温到第二温度T2。
但是，如上述那样，在如图19所示的情况下，即使使下游侧空燃比传感器41的温度从第一温度T1变化为第二温度T2，下游侧空燃比传感器41的输出电流I也几乎不变化。即，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比几乎不变化。其结果，在下游侧空燃比传感器41的温度被设为第二温度T2的时间Δt2中，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为比稀于第一稀判定空燃比α的预先确定的第二稀判定空燃比β例如16.5浓的空燃比。即，在时间Δt2中，下游侧空燃比传感器41的输出电流成为表示比第二稀判定空燃比β低的空燃比的电流值。
另一方面，图20示出了由于下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂而在使目标空燃比为浓空燃比时下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变得比预先确定的第一稀判定空燃比α例如15.0稀的情况。在该情况下，如上述那样，与下游侧空燃比传感器41的温度为第一温度T1的时间Δt1相比，在下游侧空燃比传感器41的温度为第二温度T2的时间Δt2中，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变稀，成为第二稀判定空燃比β例如16.5以上的空燃比。因此，在使目标空燃比A/F为浓空燃比的状态，即，使在下游侧空燃比传感器41周围流通的排气的空燃比为浓空燃比的状态下，从使下游侧空燃比传感器41温度为T2时的下游侧空燃比传感器41的输出空燃比，能够正确地判别下游侧空燃比传感器41是否发生了元件开裂。
在此，也可考虑在进行空燃比传感器40、41的异常诊断时使空燃比传感器40、41的温度从最初升温到第二温度T2。但是，由于空燃比传感器40、41的升温需要能量，因此若使空燃比传感器40、41随便地上升到高温，就会导致燃油经济性的恶化。在本实施方式中，仅在最初使空燃比传感器40、41的温度为第一温度T1的状态下暂时判定为下游侧空燃比传感器41存在异常的情况下，将空燃比传感器40、41的温度升温为第二温度T2。相反地，在下游侧空燃比传感器41的温度被设为第一温度T1的时间Δt1中，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比并不比预先确定的稀判定空燃比α稀的情况下，可判断为下游侧空燃比传感器41没有发生元件开裂。因而，在这样的情况下，使下游侧空燃比传感器41的异常诊断结束。因此，在这样的情况下，下游侧空燃比传感器41的温度没有如图19和图20所示那样被升温到第二温度T2。因而，根据本实施方式，能够抑制燃油经济性的恶化。
再者，从图7可知，在贯穿设置于空燃比传感器40、41的贯穿孔的直径为0.5mm的情况下，与贯穿孔的直径为0.2mm的情况相比，排气空燃比A/F为浓空燃比时的输出电流I大。即，贯穿设置于空燃比传感器40、41的贯穿孔的直径越大，排气空燃比A/F为浓空燃比时的输出电流越大。换句话说，空燃比传感器40、41发生的元件开裂越大，排气空燃比A/F为浓空燃比时的输出电流越大。因而，在空燃比传感器40、41发生了较大的元件开裂的情况下，即使不使下游侧空燃比传感器41的温度升温到第二温度T2而使其为第一温度T1的状态，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比也成为第二稀判定空燃比β以上。因而，即使不将下游侧空燃比传感器41的温度升温到第二温度T2，也能够判定为下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂。
因此，在本实施方式中，在使下游侧空燃比传感器41的温度为第一温度T1的状态下下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为第二稀判定空燃比β以上的情况下，判定为下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂的异常。因此，在该情况下，不将下游侧空燃比传感器41的温度升温到第二温度T2，就能够进行下游侧空燃比传感器41的元件开裂的异常判定。即，在本实施方式中，在空燃比传感器40、41的温度被设为第一温度T1的状态下以使得在空燃比传感器40、41周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，空燃比传感器40、41的输出电流I成为表示第二稀判定空燃比β以上的空燃比的电流值的情况下，正式判定为空燃比传感器40、41发生了异常。
另外，下游侧空燃比传感器41的输出电流I如图8B所示那样变动，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比如图20所示那样变动。因此，可以说，优选：基于某种程度的时间中的下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的推移，来判断下游侧空燃比传感器41的输出电流I或者下游侧空燃比传感器41的输出空燃比是否为第一稀判定空燃比α和/或第二稀判定空燃比β以上。
因此，在本实施方式中，在空燃比传感器40、41的诊断期间(例如图20的时刻t2至t3)中，空燃比传感器40、41的输出空燃比为第一稀空燃比α以上的空燃比的期间达到预先确定的比例(50％以上)以上时，判定为空燃比传感器40、41的输出空燃比为第一稀判定空燃比α以上。同样地，在空燃比传感器40、41的诊断期间(例如图20的时刻t5至t6)中，空燃比传感器40、41的输出空燃比为第二稀空燃比β以上的空燃比的期间达到预先确定的比例(50％以上)以上时，判定为空燃比传感器40、41的输出空燃比为第二稀判定空燃比β以上。
即，在本实施方式中，在空燃比传感器40、41的温度被设为第一温度T1的状态下以使得在空燃比传感器40、41周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的诊断期间中，空燃比传感器40、41的输出电流成为表示第一稀空燃比α以上的空燃比的电流值的期间所占的比例成为预先确定的比例以上的情况下，判定为空燃比传感器40、41的输出电流成为表示第一稀空燃比α以上的空燃比的电流值，在空燃比传感器40、41被设为第二温度T2的状态下以使得在空燃比传感器40、41周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的诊断期间中，空燃比传感器40、41的输出电流成为表示第二稀空燃比β以上的空燃比的电流值的期间所占的比例成为预先确定的比例以上的情况下，判定为空燃比传感器的输出电流I成为表示第二稀空燃比β以上的空燃比的电流值。
再者，在进行下游侧空燃比传感器41的异常诊断时，也可以与上述的第一实施方式同样地使用恒定时间Δt1中的下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的平均值。
＜流程图＞
图21和图22示出了下游侧空燃比传感器41的异常诊断程序。该程序通过恒定时间间隔的插入来执行。再者，图21和图22的步骤S41～S47以及步骤S55～S59分别与图17和图18的步骤S11～S17以及步骤S25～S29同样，因此省略说明。
在步骤S48中，判定开始主动控制后是否经过了恒定时间Δt0。在开始主动控制后没有经过恒定时间Δt0时，使控制程序结束。另一方面，在开始主动控制后经过了恒定时间Δt0时，进入步骤S49。在步骤S49中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AF是否比预先确定的第一稀判定空燃比α例如15.0稀，即，下游侧空燃比传感器41的输出电流I是否比与该第一稀判定空燃比α对应的设定电流值大。
在步骤S49中判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AF比预先确定的第一稀判定空燃比α大时，即，判定为下游侧空燃比传感器41的输出电流I比与该第一稀判定空燃比α对应的设定电流值大时，进入步骤S50。在步骤S50中，将微少时间Δt(相当于控制程序的插入间隔)与累计时间Δtα相加，进入步骤S51。另一方面，在步骤S49中，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AF比第一稀判定空燃比α小时，即，下游侧空燃比传感器41的输出电流I比与该第一稀判定空燃比α对应的设定电流值低时，跳过步骤S50。
在步骤S51中，判定是否经过了图19和图20所示的恒定时间Δt1。在没有经过恒定时间t1时，使控制程序结束。另一方面，在经过了恒定时间Δt1时，在接下来的控制程序中从步骤S51进入步骤S52。在步骤S52中，判定累计时间Δtα除以恒定时间Δt1而得到的值、即下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AF比第一稀判定空燃比α大的时间的比率是否为预先确定的规定的比例R例如70％以上。在判定为累计时间Δtα除以恒定时间Δt1而得到的值比规定的比例R小的情况下，判定为下游侧空燃比传感器41没有发生元件开裂。因此，此时进入步骤S53，判定为下游侧空燃比传感器41为正常。另一方面，在步骤S52中判定为累计时间Δtα除以恒定时间Δt1而得到的值为规定的比例R以上的情况下，暂时判定为下游侧空燃比传感器41发生了异常，进入步骤S54。在步骤S54中，低温检测标志被设置为ON，使控制程序结束。
在步骤S60中，判定开始主动控制后是否经过了恒定时间Δt0。在开始主动控制后经过了恒定时间Δt0时，进入步骤S61。在步骤S61中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AF是否比预先确定的第二稀判定空燃比β例如16.5稀，即，下游侧空燃比传感器41的输出电流I是否比与该第二稀判定空燃比β对应的设定电流值大。
在步骤S61中判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AF比预先确定的第二稀判定空燃比β大时，即，判定为下游侧空燃比传感器41的输出电流I比与该第二稀判定空燃比β对应的设定电流值大时，进入步骤S62。在步骤S62中，将微少时间Δt(相当于控制程序的插入间隔)与累计时间Δtβ相加，进入步骤S63。另一方面，在步骤S61中，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AF比第二稀判定空燃比β小时，即，下游侧空燃比传感器41的输出电流I比与该第二稀判定空燃比β对应的设定电流值低时，跳过步骤S62。
在步骤S63中，判定是否经过了图19和图20所示的恒定时间Δt1。在没有经过恒定时间t1时，使控制程序结束。另一方面，在经过了恒定时间Δt1时，在接下来的控制程序中从步骤S63进入步骤S64。在步骤S64中，判定累计时间Δtβ除以恒定时间Δt1而得到的值、即下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AF比第二稀判定空燃比β大的时间的比率是否为预先确定的规定的比例R例如70％以上。在判定为累计时间Δtα除以恒定时间Δt1得到的值比规定的比例R小的情况下，判定为下游侧空燃比传感器41没有发生元件开裂。因此，此时进入步骤S65，判定为下游侧空燃比传感器41为正常。另一方面，在步骤S64中判定为累计时间Δtβ除以恒定时间Δt1而得到的值为规定的比例R以上的情况下，正式判定为下游侧空燃比传感器41发生了异常。因此，此时进入步骤S66，判定为下游侧空燃比传感器41发生了元件开裂的异常。接着，在步骤S67中，通过传感器温度控制装置进行控制以使得下游侧空燃比传感器41的温度Ts成为通常运转时温度T3(例如600℃)。接着，在步骤S68中，低温检测标志被重置为OFF，并使控制程序结束。
再者，一边参照图21和图22，一边以进行下游侧空燃比传感器41的异常诊断的情况为例进行了说明，但对于上游侧空燃比传感器40的异常诊断，也能够采用与参照图21和图22进行了说明的方法同样的方法来进行。
再者，在上述的实施方式中，为了进行空燃比传感器40、41的异常诊断而使空燃比传感器40、41周围的排气的空燃比成为浓空燃比，因此进行了主动控制。但是，在进行空燃比传感器40、41的异常诊断时，不一定需要执行主动控制。因此，在进行上游侧空燃比传感器40的异常诊断时，例如，也可以在通常控制的执行期间、且以使得上游侧空燃比传感器40周围的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间、即目标空燃比被设定为浓空燃比的期间进行异常诊断。
Claims (40)
1.一种空燃比传感器的异常诊断装置，所述空燃比传感器被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、和控制所述空燃比传感器的温度的传感器温度控制装置，
在通过所述传感器温度控制装置将所述空燃比传感器的温度控制为第一温度，并且在所述空燃比传感器的温度被设为第一温度的状态下所述内燃机以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为比理论空燃比浓的浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，通过所述电流检测部检测所述空燃比传感器的输出电流，
在通过所述传感器温度控制装置将所述空燃比传感器的温度控制为比所述第一温度高的第二温度，并且在所述空燃比传感器的温度被设为所述第二温度的状态下所述内燃机以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，通过所述电流检测部检测所述空燃比传感器的输出电流，
在将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度时的输出电流比将所述空燃比传感器的温度控制为所述第二温度时的输出电流大预先确定的值以上的情况下，判定为所述空燃比传感器产生了异常。
2.根据权利要求1所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
在所述空燃比传感器的温度被设为所述第一温度的状态下所述内燃机以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，所述空燃比传感器的输出电流成为表示比理论空燃比稀的预先确定的稀空燃比以上的空燃比的电流值的情况下，暂时判定为所述空燃比传感器存在异常，
在暂时判定为所述空燃比传感器存在异常时将所述空燃比传感器的温度控制为所述第二温度，并且在所述空燃比传感器的温度被设为所述第二温度的状态下所述内燃机以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，通过所述电流检测部检测所述空燃比传感器的输出电流，
在将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度时的输出电流比将所述空燃比传感器的温度控制为所述第二温度时的输出电流大预先确定的值以上的情况下，正式判定为所述空燃比传感器产生了异常。
3.一种空燃比传感器的异常诊断装置，所述空燃比传感器被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、和控制所述空燃比传感器的温度的传感器温度控制装置，
在通过所述传感器温度控制装置将所述空燃比传感器的温度控制为第一温度，并且在所述空燃比传感器的温度被设为第一温度的状态下所述内燃机以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为比理论空燃比浓的浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，通过所述电流检测部检测出的所述空燃比传感器的输出电流成为表示比理论空燃比稀的预先确定的第一稀空燃比以上的空燃比的电流值的情况下，暂时判定为所述空燃比传感器存在异常，
在暂时判定为所述空燃比传感器存在异常时通过所述传感器温度控制装置将所述空燃比传感器的温度控制为比所述第一温度高的第二温度，并且在所述空燃比传感器的温度被设为所述第二温度的状态下所述内燃机以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，通过所述电流检测部检测所述空燃比传感器的输出电流，
在将所述空燃比传感器的温度控制为所述第二温度时的输出电流成为表示比所述第一稀空燃比稀的第二稀空燃比以上的空燃比的电流值的情况下，正式判定为所述空燃比传感器产生了异常。
4.根据权利要求3所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
在所述空燃比传感器的温度被设为所述第一温度的状态下以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，所述空燃比传感器的输出电流成为表示所述第二稀空燃比以上的空燃比的电流值的情况下，正式判定为所述空燃比传感器产生了异常。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机在其排气通路中具备排气净化催化剂，能够执行空燃比的控制使得向该排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为目标空燃比，
在暂时判定或正式判定为所述空燃比传感器产生了异常的情况下，使能够设定的所述目标空燃比的下限值降低。
6.根据权利要求1～4的任一项所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机具备：配置在该内燃机的排气通路中的排气净化催化剂；配置在该排气净化催化剂上游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。
7.根据权利要求5所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机具备：配置在该内燃机的排气通路中的排气净化催化剂；配置在该排气净化催化剂上游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。
8.根据权利要求1～4的任一项所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机具备：配置在该内燃机的排气通路中的排气净化催化剂；配置在该排气净化催化剂上游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。
9.根据权利要求5所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机具备：配置在该内燃机的排气通路中的排气净化催化剂；配置在该排气净化催化剂上游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。
10.根据权利要求1～4的任一项所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机在其排气通路中具备排气净化催化剂，能够执行空燃比的控制使得向该排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为目标空燃比、并且执行将该目标空燃比交替地变更为浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比的通常控制和使所述目标空燃比比该通常控制时的浓空燃比浓的主动控制，
以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，为所述主动控制的执行期间。
11.根据权利要求5所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机在其排气通路中具备排气净化催化剂，能够执行空燃比的控制使得向该排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为目标空燃比、并且执行将该目标空燃比交替地变更为浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比的通常控制和使所述目标空燃比比该通常控制时的浓空燃比浓的主动控制，
以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，为所述主动控制的执行期间。
12.根据权利要求6所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机在其排气通路中具备排气净化催化剂，能够执行空燃比的控制使得向该排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为目标空燃比、并且执行将该目标空燃比交替地变更为浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比的通常控制和使所述目标空燃比比该通常控制时的浓空燃比浓的主动控制，
以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，为所述主动控制的执行期间。
13.根据权利要求7所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机在其排气通路中具备排气净化催化剂，能够执行空燃比的控制使得向该排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为目标空燃比、并且执行将该目标空燃比交替地变更为浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比的通常控制和使所述目标空燃比比该通常控制时的浓空燃比浓的主动控制，
以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，为所述主动控制的执行期间。
14.根据权利要求8所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机在其排气通路中具备排气净化催化剂，能够执行空燃比的控制使得向该排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为目标空燃比、并且执行将该目标空燃比交替地变更为浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比的通常控制和使所述目标空燃比比该通常控制时的浓空燃比浓的主动控制，
以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，为所述主动控制的执行期间。
15.根据权利要求9所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机在其排气通路中具备排气净化催化剂，能够执行空燃比的控制使得向该排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为目标空燃比、并且执行将该目标空燃比交替地变更为浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比的通常控制和使所述目标空燃比比该通常控制时的浓空燃比浓的主动控制，
以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，为所述主动控制的执行期间。
16.根据权利要求1～4的任一项所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机在其排气通路中具备排气净化催化剂，能够执行空燃比的控制使得向该排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为目标空燃比、并且执行将该目标空燃比交替地变更为浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比的通常控制，
以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，为在所述通常控制中所述目标空燃比被设为浓空燃比的期间。
17.根据权利要求5所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机在其排气通路中具备排气净化催化剂，能够执行空燃比的控制使得向该排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为目标空燃比、并且执行将该目标空燃比交替地变更为浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比的通常控制，
以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，为在所述通常控制中所述目标空燃比被设为浓空燃比的期间。
18.根据权利要求6所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机在其排气通路中具备排气净化催化剂，能够执行空燃比的控制使得向该排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为目标空燃比、并且执行将该目标空燃比交替地变更为浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比的通常控制，
以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，为在所述通常控制中所述目标空燃比被设为浓空燃比的期间。
19.根据权利要求7所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机在其排气通路中具备排气净化催化剂，能够执行空燃比的控制使得向该排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为目标空燃比、并且执行将该目标空燃比交替地变更为浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比的通常控制，
以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，为在所述通常控制中所述目标空燃比被设为浓空燃比的期间。
20.根据权利要求8所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机在其排气通路中具备排气净化催化剂，能够执行空燃比的控制使得向该排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为目标空燃比、并且执行将该目标空燃比交替地变更为浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比的通常控制，
以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，为在所述通常控制中所述目标空燃比被设为浓空燃比的期间。
21.根据权利要求9所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
所述内燃机在其排气通路中具备排气净化催化剂，能够执行空燃比的控制使得向该排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为目标空燃比、并且执行将该目标空燃比交替地变更为浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比的通常控制，
以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的期间，为在所述通常控制中所述目标空燃比被设为浓空燃比的期间。
22.根据权利要求1～4的任一项所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
23.根据权利要求5所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
24.根据权利要求6所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
25.根据权利要求7所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
26.根据权利要求8所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
27.根据权利要求9所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
28.根据权利要求10所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
29.根据权利要求11所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
30.根据权利要求12所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
31.根据权利要求13所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
32.根据权利要求14所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
33.根据权利要求15所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
34.根据权利要求16所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
35.根据权利要求17所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
36.根据权利要求18所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
37.根据权利要求19所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
38.根据权利要求20所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
39.根据权利要求21所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
将用于所述空燃比传感器的异常判定的所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度时的输出电流，被设为将所述空燃比传感器的温度控制为所述第一温度或所述第二温度的期间中的该空燃比传感器的输出电流的平均值。
40.根据权利要求3所述的空燃比传感器的异常诊断装置，
在所述空燃比传感器的温度被设为所述第一温度的状态下以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的诊断期间中，所述空燃比传感器的输出电流成为表示所述第一稀空燃比以上的空燃比的电流值的期间所占的比例成为预先确定的比例以上的情况下，判定为所述空燃比传感器的输出电流成为表示所述第一稀空燃比以上的空燃比的电流值，
在所述空燃比传感器的温度被设为所述第二温度的状态下以使得在所述空燃比传感器周围流通的排气的空燃比成为浓空燃比的方式对空燃比进行控制的诊断期间中，所述空燃比传感器的输出电流成为表示所述第二稀空燃比以上的空燃比的电流值的期间所占的比例成为预先确定的比例以上的情况下，判定为所述空燃比传感器的输出电流成为表示所述第二稀空燃比以上的空燃比的电流值。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014216579A JP6222037B2 (ja) | 2014-10-23 | 2014-10-23 | 空燃比センサの異常診断装置 |
| JP2014-216579 | 2014-10-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105545514A CN105545514A (zh) | 2016-05-04 |
| CN105545514B true CN105545514B (zh) | 2018-06-01 |
Family
ID=54360181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510696916.XA Active CN105545514B (zh) | 2014-10-23 | 2015-10-23 | 空燃比传感器的异常诊断装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9903292B2 (zh) |
| EP (1) | EP3023620B1 (zh) |
| JP (1) | JP6222037B2 (zh) |
| CN (1) | CN105545514B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6733648B2 (ja) * | 2017-12-12 | 2020-08-05 | トヨタ自動車株式会社 | 触媒劣化検出装置 |
| JP7103176B2 (ja) * | 2018-11-07 | 2022-07-20 | トヨタ自動車株式会社 | ガスセンサの故障検出装置、ガスセンサの故障検出方法 |
| US11813926B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-11-14 | Denso International America, Inc. | Binding agent and olfaction sensor |
| US11881093B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-01-23 | Denso International America, Inc. | Systems and methods for identifying smoking in vehicles |
| US11636870B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-04-25 | Denso International America, Inc. | Smoking cessation systems and methods |
| US11828210B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-11-28 | Denso International America, Inc. | Diagnostic systems and methods of vehicles using olfaction |
| US12017506B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-06-25 | Denso International America, Inc. | Passenger cabin air control systems and methods |
| US11932080B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-03-19 | Denso International America, Inc. | Diagnostic and recirculation control systems and methods |
| US11760169B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-09-19 | Denso International America, Inc. | Particulate control systems and methods for olfaction sensors |
| US11760170B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-09-19 | Denso International America, Inc. | Olfaction sensor preservation systems and methods |
| CN114135409B (zh) * | 2021-11-02 | 2023-07-18 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种故障判断方法及装置 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3487009B2 (ja) * | 1994-08-05 | 2004-01-13 | 株式会社デンソー | 酸素センサのヒータ制御装置 |
| US5505183A (en) * | 1995-03-10 | 1996-04-09 | Ford Motor Company | Method and system for controlling emissions from an internal combustion engine |
| US5847271A (en) * | 1996-05-08 | 1998-12-08 | Chrysler Corporation | Catalytic converter efficiency monitor |
| JP3891234B2 (ja) * | 1997-10-02 | 2007-03-14 | 株式会社デンソー | 内燃機関の空燃比センサ系異常診断装置 |
| JP3587073B2 (ja) * | 1998-05-27 | 2004-11-10 | トヨタ自動車株式会社 | 空燃比センサの制御装置 |
| JP3500976B2 (ja) * | 1998-08-06 | 2004-02-23 | 株式会社デンソー | ガス濃度センサの異常診断装置 |
| JP3619199B2 (ja) * | 2002-02-12 | 2005-02-09 | 三菱電機株式会社 | Ｏ２センサの故障診断装置 |
| JP2003315305A (ja) * | 2002-04-22 | 2003-11-06 | Honda Motor Co Ltd | 排ガスセンサの温度制御装置 |
| JP2004019542A (ja) * | 2002-06-17 | 2004-01-22 | Toyota Motor Corp | 酸素センサの異常検出装置 |
| JP4182833B2 (ja) | 2003-07-16 | 2008-11-19 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| JP4165448B2 (ja) * | 2004-05-12 | 2008-10-15 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の異常検出装置 |
| JP4595718B2 (ja) * | 2005-07-05 | 2010-12-08 | トヨタ自動車株式会社 | 空燃比センサの異常検出装置並びに同異常検出装置を備える内燃機関 |
| JP4779835B2 (ja) * | 2006-07-03 | 2011-09-28 | トヨタ自動車株式会社 | 排気ガスセンサの異常診断装置 |
| JP2010174790A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Toyota Motor Corp | 空燃比センサの制御装置 |
| JP5497010B2 (ja) * | 2009-04-24 | 2014-05-21 | ボッシュ株式会社 | 温度センサの異常診断装置及び燃料噴射制御装置並びに蓄圧式燃料噴射装置 |
| JP2011080439A (ja) * | 2009-10-09 | 2011-04-21 | Nippon Soken Inc | パティキュレートフィルタの異常検出装置 |
| BR112016007345A2 (pt) | 2013-10-01 | 2017-08-01 | Toyota Motor Co Ltd | sistema de diagnose de anormalidade de sensor da relação de ar e combustível |
-
2014
- 2014-10-23 JP JP2014216579A patent/JP6222037B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2015
- 2015-10-23 US US14/921,198 patent/US9903292B2/en active Active
- 2015-10-23 EP EP15191307.6A patent/EP3023620B1/en active Active
- 2015-10-23 CN CN201510696916.XA patent/CN105545514B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20160115893A1 (en) | 2016-04-28 |
| EP3023620A1 (en) | 2016-05-25 |
| EP3023620B1 (en) | 2020-10-14 |
| JP2016084725A (ja) | 2016-05-19 |
| US9903292B2 (en) | 2018-02-27 |
| JP6222037B2 (ja) | 2017-11-01 |
| CN105545514A (zh) | 2016-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105545514B (zh) | 空燃比传感器的异常诊断装置 | |
| CN105587419B (zh) | 空燃比传感器的异常诊断装置 | |
| US10365183B2 (en) | Abnormality diagnosis system of air-fuel ratio sensor | |
| CN104956053B (zh) | 内燃机的控制装置 | |
| US10156200B2 (en) | Abnormality diagnosis system of downstream side air-fuel ratio sensor | |
| EP2037257A1 (en) | Exhaust gas sensor failure diagnosis apparatus | |
| US10066534B2 (en) | Internal combustion engine | |
| JP2009203881A (ja) | 多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置 | |
| US10273859B2 (en) | Control device of exhaust sensor | |
| US9677490B2 (en) | Abnormality diagnosis system of internal combustion engine | |
| AU2014325164A1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| US10519839B2 (en) | Exhaust purification system of internal combustion engine | |
| CN109915268B (zh) | 催化剂劣化检测装置 | |
| CN111157600A (zh) | 气体传感器的故障检测装置、气体传感器的故障检测方法 | |
| JP6065888B2 (ja) | 空燃比センサの異常診断装置 | |
| JP6734019B2 (ja) | 下流側空燃比センサの異常診断装置 | |
| JP2016196854A (ja) | 空燃比センサの異常診断装置 | |
| JP2020197201A (ja) | 空燃比検出システム | |
| JP2008249362A (ja) | 酸素センサの制御装置 |
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 |