CN1594850B - 废气传感器的劣化故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及产生与内燃机的排气成分对应的输出的废气传感器的劣化故障诊断装置，包括：产生检测用信号，将该检测用信号乘以基本燃料喷射量，求出包含检测用信号的基本燃料喷射量的检测用信号发生单元；根据反馈修正系数，求出反馈典型值，将该反馈典型值乘以包含检测用信号的基本燃料喷射量，求出向内燃机输入的最终燃料喷射量的反馈典型值运算单元；从内燃机的对最终燃料喷射量而言的废气传感器的输出中抽出与检测用信号对应的频率应答，根据该频率应答判断废气传感器的状态的废气传感器评价单元。可提供提高对废气传感器的劣化故障的检测精度、以及抑制检测时的废气成分的增加的废气传感器的故障诊断装置。

Description

废气传感器的劣化故障诊断装置 

技术领域

本发明涉及一种检测内燃机的排气管路内设置的废气传感器的劣化故障诊断装置。 

背景技术

在车辆的内燃机的排气管路中，为了测量废气成分，通常安装着废气传感器。废气传感器输出废气中的空燃比，内燃机的控制装置根据该输出值，控制供给内燃机的燃料的空燃比。所以，在废气传感器出现劣化故障不能提供反应正确的空燃比的传感器输出时，控制装置就不能对内燃机进行正确的空燃比控制。 

作为测量这种废气传感器的劣化故障的手法，已有多种技术问世。在专利文献1及专利文献2中展示了产生调制矩形波形的燃料信号，由氧气传感器检测废气，处理该输出信号，从而决定氧气传感器的动作状态的手法。 

【专利文献1】特开平-145751号公报 

【专利文献2】美国专利5325711号 

可是，上述手法，对内燃机输入调制矩形波形的燃料量，使用来自内燃机对上述输入的应答。对具有许多频率成分的被调制的矩形波形输入而言，输出的应答容易受到噪声的影响，进而，这种应答信号还受到内燃机的运转状态、特别是过渡运转时产生的空燃比变动的影响，所以难以使评价传感器状态的输出信号的频率始终保持一定。这样，根据这些输出评价传感器状态时，评价精度就要恶化。另一方面，伴随着废气管制的强化及催化剂中的贵金属含量的下降，空燃比控制的精度越来越重要，为了抑制造成废气成分的增加，对检测精度的要求也比以前高得多，同时还需要进一步减少劣化检测中的废气成分的增加。 

发明内容

所以，本发明的目的就是要提供能够进一步提高对废气传感器的劣化故障的检测精度、以及将劣化故障检测时的废气成分的增加降低到最小限度的废气传感器的故障诊断装置。 

本发明的废气传感器的故障诊断装置，采用发明的一种方式后，是设置在内燃机的排气管路中，产生与该内燃机的废气成分对应的输出的废气传感器的劣化故障诊断装置，特征在于，包括：产生检测用信号，将该检测用信号乘以基本燃料喷射量，求出包含检测用信号的基本燃料喷射量的检测用信号发生单元；根据正常运转时用于基于来自废气传感器的输出值来修正燃料喷射量所算出的反馈修正系数，求出反馈典型值的反馈典型值运算单元；将该反馈典型值乘以包含所述检测用信号的基本燃料喷射量，求出向所述内燃机输入的最终燃料喷射量的燃料量计算单元；以及从所述内燃机的对所述最终燃料喷射量而言的废气传感器的输出，抽出与所述检测用信号对应的频率应答，根据该频率应答判断所述废气传感器的状态的废气传感器评价单元，所述反馈典型值运算单元，在劣化故障检测中，保持根据故障检测开始前的所述反馈修正系数所计算的反馈典型值，所述燃料量计算单元使用该保持的反馈典型值，进行所述最终燃料喷射量的算出。在这里，所谓“反馈典型值”，是代表反馈系数的正常偏差的值。采用本发明后，不使用与被调制矩形波形及废气水平相适应的合成输出，而是进行乘以所定频率的检测用信号的燃料供给，所以可以较多地保持废气中包含的检测用频率成分的比例。而且，在这种状态下，可以根据废气传感器输出的所述频率中的频率应答，诊断废气传感器的状态，所以能够易于使废气中包含的噪声成分的比例减少，废气传感器的劣化故障检测精度得到提高。与此同时，通过使用反馈典型值修正劣化故障检测中的燃料喷射量，从而与单单停止反馈时相比，可以进一步减少检测中的废气成分的增加。 

另外，在采用本发明的另一种方式的废气传感器的劣化故障诊断装置中，所述反馈典型值，是代表在废气传感器的劣化故障检测开始前的反馈修正系数的正常偏差的值。在这里，所谓“反馈典型值”，具体地说，是反馈修正系数的平均值、中央值或平滑值(smoothed value)。采用本发明后，由于根据劣化故障检测开始前的反馈修正系数的平均值等求出反馈典型值，所以能够按照适合发动机特性的反馈典型值修正燃料喷射量，进一步减少检测中的废气成分的增加。 

另外，在采用本发明的另一种方式的废气传感器的劣化故障诊断装置 

中，与所述基本燃料喷射量相乘的所述检测用信号，是在所定的偏置值上加上至少由2个以上的三角函数波构成的合成波后的信号。这样，特别是在检测困难的运转区域等，给予2个以上的频率不同的三角函数波的合成波，可以将2个以上的频率的应答应用于废气传感器的状态的判断。进而，能够合成三角函数波，反映燃料喷射量，成为容易判断废气传感器的状态的所需的特定波形，所以能够进一步提高废气传感器的劣化故障检测精度。 

另外，在采用本发明的另一种方式的废气传感器的劣化故障诊断装置中，所述废气传感器评价单元，在供给包含所述检测用信号的最终燃料喷射量后经过所定时间后，判断所述废气传感器的状态。采用本发明后，能够避免检测用信号刚被燃料反映后的废气空燃比不稳定的状态，使废气传感器的状态的判断趋于稳定，所以能够进一步提高废气传感器的劣化故障检测精度。 

另外，在采用本发明的另一种方式的废气传感器的劣化故障诊断装置中，所述废气传感器评价单元，使用使来自废气传感器的输出通过带通滤波器的输出，判断所述废气传感器的状态。采用本发明后，在判断废气包含的检测用频率以外的频率成分、即判断废气传感器的状态之际，可以除去成为噪声的成分，所以能够进一步提高废气传感器的劣化故障检测精度。 

另外，在采用本发明的另一种方式的废气传感器的劣化故障诊断装置中，所述废气传感器评价单元，使来自废气传感器的输出通过带通滤波器，在积分通过该带通滤波器的输出的绝对值的值低于所定值时，将所述废气传感器的状态断定为故障。 

另外，在采用本发明的另一种方式的废气传感器的劣化故障诊断装置中，所述废气传感器评价单元，使来自废气传感器的输出通过带通滤波器，在平滑值计算通过该带通滤波器的输出的绝对值的值低于所定值时，将所述废气传感器的状态断定为故障。采用上述发明后，可以使来自废气传感器的输出的变动平均化，所以能够进一步提高废气传感器的劣化故障检测精度。 

另外，在采用本发明的另一种方式的废气传感器的劣化故障诊断装置中，所述反馈修正系数，根据来自配置在催化剂前的废气传感器或配置在催化剂后的废气传感器或配置在催化剂前及后两处的废气传感器的输出决定。采用本发明后，由于能够各好地抑制修正燃料喷射量、将检测用信号给予燃料喷射量后产生的不足或富裕的偏差，所以能够继续抑制采用本检测手法后出现的催化剂净化率的下降，防止废气中有含成分的排放量的增加，保证检测精度。 

附图说明

图1是表示本发明的一种实施方式——废气传感器的故障诊断装置的方框图。 

图2是表示本发明的一种实施方式——废气传感器的故障诊断装置使用的ECU的一例。 

图3是表示本发明的实施方式的流程图。 

图4是在本发明中使用的带通滤波器频率特性示例。 

图5是检测用频率fid的抽出示例。 

图6是LAF传感器应答性参数LAF_DLYP的计算例。 

图7是LAF传感器应答性参数LAF_AVE的计算例。 

图8是使用合成波时的废气传感器的故障诊断装置的方框图。 

图9是输入合成波的示例。 

图10是使用催化剂前后的废气传感器输出反馈的废气传感器的故障诊断装置的方框图。 

具体实施方式

1、功能块的说明 

参照图1～图2，讲述各功能块。图1是为了讲述本发明的概念而示出整体结构的方框图。 

检测用信号发生部101，具有产生在偏置值IDOFT上迭加三角函数波FDSIN等后的所定的检测用信号KIDSIN的功能。应答性评价部105，具有带通滤波来自广域空燃比传感器(以下记作“LAF传感器”)103的输出——当量比KACT，将该值向绝对值变换，进而将变换的值，在所定的期间积分，向废气传感器评价部发送的功能。废气传感器评价部，具有根据这些值，判断废气传感器的劣化故障的功能。 

反馈补偿器104，根据来自LAF传感器103的输出值，产生旨在适当保持空燃比的反馈修正系数KAF的功能，由该反馈补偿器进行的运算，在废气传感器的劣化故障检测期间停止。 

反馈典型值运算部109，使用反馈补偿器104运算的反馈修正系数KAF，计算其代表性的值——反馈典型值KAFCENITER。具体地说，KAFCENITER是反馈修正系数KAF的平均值、中央值、平滑值(smoothedvalue)等主要代表反馈修正系数的正常偏差的值。在废气传感器的劣化故障检测期间，反馈补偿器104停止反馈修正系数KAF的的运算。该反馈典型值代替旨在产生最终燃料喷射量的反馈修正系数，成为与包含检测用信号在内的基本燃料喷射量相成的系数。在正常运转期间，反馈典型值运算部109也进行反馈典型值运算，而在劣化故障检测期间停止反馈典型值的运算，保持运算停止之前的反馈典型值。 

而且，这些废气传感器评价部、检测用信号发生部101、反馈补偿器104、应答性评价部105及反馈典型值运算部109的功能，可以在ECU(电子控制组件)中实现，所以它们的动作，将在后文叙及的ECU及废气传感器故障诊断处理过程中详述。 

内燃机102是可以根据后述的燃料量计算部206的输出，利用喷射控制器控制最终燃料喷射量的内燃机。 

LAF传感器103是对发动机102排放的废气，检测从不足到富余的大范围的空燃比，产生当量比KACT的传感器。 

在燃料量的运算中，本检测器，在劣化检测期间将检测用信号KIDSIN 乘以基本燃料喷射量，在非劣化检测期间将1.0乘以基本燃料喷射量。另外，如前所述，在对燃料喷射量而言的反馈补偿中，在非劣化检测期间使用反馈修正系数KAF，在劣化检测期间使用被反馈典型值运算部109保持的反馈典型值KAFCENITER。这种切换，用图中的开关110、111表示，两开关连动地同时动作。 

综上所述，这些功能能够利用图2所示的ECU综合性地实现。图2是电子控制组件(ECU)200的整体性的方框图。ECU可以设置作为废气传感器故障诊断专用的ECU，但在本实施方式中，在控制ECU中，装入检测用信号发生部202、废气传感器评价部203、应答性评价部204及燃料量计算部206。ECU200包括：执行运算的处理器，提供暂时记忆各种数据的记忆区域及处理器进行运算作业的作业区域的随机存取存储器(RAM)，预先存放处理器执行的程序及运算使用的各种数据的读出专用存储器(ROM)，以及可以存放、改写从处理器进行的运算结果及发动机系统的各部获得的数据中保存着的内容的非易失性存储器。非易失性存储器可以用带有系统停止后也能够经常供给电压的后备功能的RAM实现。 

输入接口201是与ECU200和发动机系统的各部连接的接口部，接收由发动机系统的各个部位送来的表示车辆运转状态的信息，进行信号处理，将模拟信号变换成数字信号，再将它们传输给废气传感器评价部203、应答性评价部204及燃料量计算部206。在图2中，示出由LAF传感器103输出的KACT值、车速V、发动机转数Ne、发动机负载W及LAF传感器活性(active)信号，但并不限于这些，还可以输入其它各种信号。 

检测用信号发生部202，具有根据来自废气传感器评价部203的指令产生在偏置值IDOFT上迭加三角函数波FDSIN等后的所定的检测用信号KIDSIN的功能。关于该检测用信号KIDSIN的功能，将在废气传感器故障诊断处理过程中详述。 

废气传感器评价部203，具有根据来自输入接口201的数据，进行后述的应该实施的废气传感器故障诊断处理过程的运算及条件判断，进而控制检测用信号控制部202、应答性评价部204及燃料量计算部206。 

应答性评价部204，具有接收来自废气传感器评价部203的指令，带通滤波来自LAF传感器103的输出KACT，将该值向绝对值变换，进而 将变换的值在所定的期间积分，向废气传感器评价部发送的功能。关于这些功能，将在废气传感器故障诊断处理过程中详述。 

燃料量计算部206，具有将接收用检测用信号发生部202计算的上述检测用信号KIDSIN与基本燃料喷射量(以下作为“第1基本燃料喷射量”)相乘，再将它与反馈修正系数(或反馈典型值)相乘而得到的最终燃料喷射量INJ，给予输出接口205的功能。另外，在燃料量计算部206中编入了计算上述旨在利用来自废气传感器的检测值、将空燃比保持在理论空燃比附近的反馈修正系数的反馈补偿功能及后述的反馈典型值运算功能。 

输出接口205，具有将向发动机的喷射功能输出燃料喷射量INJ的功能。另外，输出接口205还接收来自废气传感器评价部203的控制信号，向故障灯输出。但并不限于这些，还可以使其它控制器等与输出接口205连接。 

2、废气传感器故障诊断处理过程的说明 

下面，讲述诊断废气传感器——LAF传感器103的劣化故障的废气传感器故障诊断处理过程。 

从主程序调出废气传感器故障诊断处理过程后，废气传感器评价部203，参照废气传感器评价完毕的标记，判断废气传感器的劣化故障是否已经评价完毕(S301)。在这里，由于废气传感器尚未评价，废气传感器评价完毕的标记设定为0，所以使处理过程进入S302，判断检测条件是否成立。此外，所谓的“检测条件”，是指车速、发动机转数及发动机负载处于所定范围内的状态。因此，废气传感器评价部203通过输入接口201，取得车速V、发动机转数Ne及发动机负载W，判断它们是否在所定的范围内。该检测条件未满足时，废气传感器评价部203使处理过程进入S319。这时，由于不进行劣化故障检测，所以进行正常运转时的动作——反馈修正系数的运算，在S320中进行反馈典型值运算。 

具体地说，反馈修正系数KAF的计算，根据来自LAF传感器103的输出进行。废气传感器评价部203通过输入接口接收的来自LAF传感器103的输出值——KACT判断喷射泵喷出的最终燃料喷射量是不足还是富余。断定为富余时，燃料量计算部206使反馈修正系数的上次运算值减少一定的比例；不足时，则使其增加一定的比例。另外，为了在理论空燃比 附近进行空燃比控制，在信号从不足变为富余，或由富余变为不足时，可以不按一定的比例，使修正系数不连续的阶梯状地变化。 

另外，反馈典型值可以通过以下的平滑值计算获得反馈修正系数KAF，存放、保持运算结果。 

KAFCENTER＝(1-c₁)·KAF_i-1+c₁·KAF_i

式中，c₁是平滑系数 

在这里，使用了平滑值计算，但还可以使用多个反馈修正系数的平均值等，作为反馈典型值KAFCENITER。 

例如，使用平均值时， 

可以计算成： 

$\mathrm{KAFCENTER}=\frac{{\mathrm{KAF}}_i+{\mathrm{KAF}}_{i-1}+\·\·\·+{\mathrm{KAF}}_{i-j}}{i-j+1}$ (式1) 

另外，还可以求出反馈修正系数的中央值，将其它作为反馈典型值KAFCENITER。这时，还可以从将获得的反馈修正系数KAF值按照值由小到大的顺序重新排列的KAF₁～KAF_n中取出m个中央的值KAF_M1，KAF_M2，…，KAF_Mm，通过下式计算其平均值，求出中央值。 

$\mathrm{KAFCENTER}=\frac{{\mathrm{KAF}}_{M1}+\·\·\·+{\mathrm{KAF}}_{\mathrm{Mm}}}{m}$ (式2) 

接着，在这里，因为不进行劣化故障检测，所以应答性评价部204向检测用信号发生部202发送应该停止检测信号的指令，在检测用信号发生部202中将IDOFT设定成常数1.0，将FDSIN设定成常数0，作成将它们相加的合成信号——KIDSIN(这时，合成信号KIDSIN成为1.0)。在这里，所谓“KIDSIN”，是与第1基本燃料喷射量相乘，旨在输出图1所示的那种包含检测用信号的基本燃料喷射量(以下称作“第2基本燃料喷射量”)的系数。因此KIDSIN成为1.0时，输出通常的运转时的基本燃料喷射量，由喷射泵喷出将它与反馈修正系数KAF相乘的最终燃料喷射量INJ。向检测用信号发生部202发送指令后，废气传感器评价部203将计时器TM_KACTFD设定为所定的时间(S322)，计时器TM_KACTFD开始计时。 在这里，被计时器TM_KACTFD设定的所定的时间，是如后文所述，从废气传感器的评价条件成立、进行检测用信号得到反映的燃料喷射之后到发动机对检测用信号反映的燃料喷射的应答稳定输出为止的时间。这样，将计时器调定成经过所定的时间后开始后述的积分，从而能够避开检测用信号刚被燃料反映时的不稳定的输出状态后评价应答，所以能够提高检测精度。 

给TM_KACTFD计时设定后，废气传感器评价部203接着将计时器TM_LAFDET设定为所定的时间，计时器开始计时。在这里，给TM_LAFDET设定的时间，是为了判断废气传感器的劣化故障而将以后输出的绝对值积分的积分时间。给TM_LAFDET设定时间后(S323)，废气传感器评价部203将废气传感器评价完毕标记复位为0(S324)，结束本处理过程。此外，在S319及后述的S316中的反馈修正系数运算，是指在燃料断开期间，包含停止反馈等通常的反馈运算动作中的反馈修正系数运算，而不是指在所有的条件下继续求出反馈修正系数。 

接着，由主程序再次调出废气传感器故障诊断处理过程后，执行S301的处理过程。在这里，也由于废气传感器尚未评价，所以使处理过程进入S302，判断检测条件是否成立。在S320中，检测条件成立时，废气传感器评价部203为了进行劣化检测的准备，而将处理过程推入S303，向燃料量计算部206发送指令，使反馈修正系数运算停止，在S304中还在使反馈典型值运算也停止的同时，保持其时求出的反馈典型值。 

再接着，废气传感器评价部203通过输入接口201，接收LAF传感器活性信号，判断LAF传感器103是否活性完毕(S305)。在这里，在发动机起动不久时，LAF传感器103尚未活性化。所以，在发动机起动后未经过的时间时，废气传感器评价部203使处理过程进入S321。在S305之前，反馈修正系数及反馈典型值的运算已经停止，但由于LAF传感器103尚未活性化，所以毫无疑问，这些运算应该继续停止。S321以后的动作，与上述内容相同，所以不再赘述。 

上述处理过程结束后，由主程序再次调出废气传感器故障诊断处理过程。通过上述的处理过程，使废气传感器评价完毕的标记复位，再经过发动机起动后的所定时间后，废气传感器活性完毕，所以废气传感器评价部 203将处理过程由S301推入S302，如上所述处理S303及S304，在S305中将处理过程推入S306。 

上述的检测条件全部满足时，废气传感器评价部203对检测用信号发生部202发送KACT_FA的计算要求。KACT_FA的计算要求被发送后，检测用信号发生部202首先产生频率fid(在这里使用3Hz)、振幅aid(在这里为0.03)的正弦波IDSIN。然后，制造成在产生的正弦波IDSIN上加上偏置量IDOFT(在这里为1.0)后的KIDSIN(在这里为1.0+0.03*sin6πt)(S306)。再然后，将该KIDSIN继续发送给燃料量计算部206。KIDSIN被发送后，燃料量计算部206将KIDSIN与第1基本燃料喷射量相乘，再与存放的反馈典型值KAFCENITER相乘，求出最终燃料喷射量INJ。再然后，通过输出接口205将该最终燃料喷射量INJ输入给发动机102的喷射泵。发动机以最终燃料喷射量INJ运转后，与输入——最终燃料喷射量INJ——对应的输出——废气，从发动机的排气系统排出。于是，LAF传感器103检测排出的废气，将其输出KACT通过输入按口201，输入给应答性评价部204。应答性评价部204将KACT代入下列公式，求出带通滤波完毕的输出(S307)。 

KACT_F(k)＝a1 KACT_F(k-1)+a2 KACT_F(k-2)+a3 KACT_F(k-3) 

           +b0 KBCT_F(k)+b1 KBCT_F(k-1)+b2 KBCT_F(k-2) 

           +b3 KBCT_F(k-3) 

a1、a2、a3、b0、b1、b2、b3：滤波系数 

在这里，带通滤波频率特性是使和图4所示的那种检测用信号频率相同的3Hz通过的滤波器。 

然后，求出KACT_F值后(图5)，应答性评价部204求出由KACT_F变换成绝对值的KACT_FA(S308)。 

废气传感器评价部203从应答性评价部204处接收KACT_FA计算结束后，判断计时器TM_KACTFD是否是0(S309)。在这里，计时器TM_KACTFD不是0时，废气传感器评价部203将处理过程推入S323。S323以后的处理过程，与上述的动作相同，所以不再赘述。另一方面，计时器TM_KACTFD是0时，废气传感器评价部203通知应答性评价部204计时器条件被清除，应答性评价部204接收该通知后，开始逐次计算 KACT_FA的积分值LAF_DLYP(S310)。这样，一直等到计时器TM_KACTFD成为0，检测用信号的输入稳定，被当量比KACT反映为止，开始积分值运算，这样就能提高检测精度。图6示出以横轴为连续性的时间的LAF_DLYP计算结果示例。 

在应答性评价部204进行LAF_DLYP的计算后，废气传感器评价部203判断计时器TM_LAFDET是否是0。在这里，计时器TM_LAFDET不是0时，将处理过程推入S324。S324以后的处理过程，与上述的动作相同，所以不再赘述。另一方面，计时器TM_LAFDET是0时，使所定期间中的KACT_FA的积分结束，废气传感器评价部203要求由应答性评价部204计算的积分值LAF_DLYP的此时的值后接收，将处理过程推入S312。然后在S312中，废气传感器评价部203判断积分值LAF_DLYP是否是所定值LAF_DLYP_OK以上。在这里，LAF_DLYP_OK值是旨在根据积分值LAF_DLYP判断废气传感器是否出现劣化故障的临界值。 

积分值LAF_DLYP在判定值LAF_DLYP_OK以上时，废气传感器评价部203判断废气传感器没有出现劣化故障，将废气传感器评价完毕标记设定成1(S313)，向燃料量计算部206发送执行反馈修正系数运算(S316)及反馈运算值运算(S317)的指令。于是，废气传感器评价部203指令检测用信号发生部202，使其将KIDSIN设定成1.0(S318)，停止检测信号后，结束本处理过程。 

另一方面，积分值LAF_DLYP不在判定值LAF_DLYP_OK以上时，废气传感器评价部203判断废气传感器出现劣化故障，存放表示废气传感器异常的信息，进而通过输出接口205使废气传感器故障显示灯亮(S314)。然后，废气传感器评价完毕标记设定成1(S315)，将处理过程推入S316。S316以后的动作，与上述内容相同，所以不再赘述。 

作为替代的废气传感器劣化故障的判断方法，还可以在S310中不根据积分值LAF_DLYP值判断废气传感器的劣化故障，而象图7所示，进行平滑值计算，求出KACT_FA值的平滑平均值，根据平滑值计算值LAF_AVE判断废气传感器的劣化故障。例如，计算平滑值计算值LAF_AVE的公式如下 

LAF_AVE＝(1-c2)·KACT_FA_i-1+c2·KACT_FA_i

c2是平滑系数 

这时，在S312中，废气传感器评价部203判断是否在对平滑值计算值而言的判定值LAF_AVE_OK以上，不在LAF_AVE_OK值以上时，断定废气传感器出现劣化故障。另一方面，在LAF_AVE_OK值以上时，断定废气传感器没有出现劣化故障。 

采用本发明后，将与旨在评价废气传感器的正弦波变动等的检测用信号相乘的燃料喷射量给予发动机，根据其后的废气传感器的输出评价废气传感器的应答性。因为不使用与废气氧气水平对应的合成输出等，所以能够获得来自废气传感器的始终含有一定比例以上的频率成分的输出，在使用频率应答特性判断废气传感器的状态之际，能够提高检测精度。 

另外，由于使用根据反馈修正系数的反馈典型值控制燃料量，所以即使为了检测劣化故障而停止反馈运算，也如上所述，能够提高检测精度，抑制检测中的废气成分的增加。 

进而，使用经过带通滤波后的输出，去掉检测用频率以外的频率成分，从而能够消除传感器测量之际的噪音成分，尤其是能够消除在过渡运转时产生的空燃比变动等造成的其他频率成分的影响，进一步提高检测精度。 

另外，由于根据进行过带通滤波的输出波行的绝对值在所定期间中的平滑值计算值等的平均值或积分值进行废气传感器劣化故障的判断，所以能够从废气传感器的劣化检测的评价中排除发动机运转负载的变动等产生的单一的空燃比尖峰信号等的影响，进一步提高劣化故障的判断精度。 

3、使用合成波时 

在以上讲述中，作为检测用信号，使用了正弦波。但作为单一波形的三角函数波或三角波中的某一个，或包含它们的多个波形的合成波，也具有同样的效果。在对检测用信号振幅有限制时，任何时候都可以增大所需的单一频率或多个频率的频谱成分，进一步提高对噪音的检测精度。 

例如，在发动机的吸气系统中，存在着燃料附着迟缓。特别是低温时以及在北美地区销售的汽油等，挥发成分中的重质部分较多的汽油中，这种迟缓相当显著。虽然也有修正这种燃料附着迟缓的技术，但以用通常的汽油设定的控制参数，在使用重质成分较多的汽油时修正往往不充分等修正往往不完全。这时，对于空燃比的指令值波形，要出现实际空燃比的波 形上升不良等现象。在这种时候，如果采用本发明的技术，实际空燃比的振幅就小于想定的振幅，检测精度下降。因此，为了给予能够减小由该附着造成的实际空燃比的振幅的下降，就给予三角函数波的合成波。图8示出使用基本正弦波和锯齿波的合成波时的实施示例。 

由图9的波形可知，在燃料量向增加方向变化的时刻，作为与相位一致的合成波形，以便使锯齿波的振幅阶梯状地增加后，在燃料量增加之际，能够修正燃料附着的部分。因此，能够减少实际空燃比变小的现象，防止废气传感器的劣化检测精度的下降。在这里，示出了正弦波和锯齿波的合成波形，但用迭加与发动机的附着特性一致的动态的修正波形等任意的三角函数波的合成波，给予所需的波形，效果更好。 

4、使用催化剂前后的废气传感器输出反馈时， 

另外，如图10所示，在具有使用催化剂前后的废气传感器输出的反馈系的系统中，也能够使用本检测方法。采用本发明后，最终燃料喷射量，根据催化剂前废气传感器输出和催化剂后的废气传感器两者的输出决定的反馈修正系数进行修正，从而可以进一步提高通常控制中的催化剂要求的反馈控制性。因此，使用该值求出的反馈典型值的精度也能同时得到提高。因此，由于能够更高精度的抑制检测期间的不足或富余等偏差，所以能够保持检测精度，抑制在废气传感器的劣化故障检测中产生的催化剂净化率的下降，防止废气中的有害成分的排出量增加。 

Claims (10)

1.一种废气传感器的劣化故障诊断装置，是设置在内燃机的排气管路中，产生与该内燃机的废气成分对应的输出的废气传感器的劣化故障诊断装置，特征在于，包括：

产生检测用信号，将该检测用信号乘以基本燃料喷射量，求出包含检测用信号的基本燃料喷射量的检测用信号发生单元；

根据正常运转时用于基于来自废气传感器的输出值来修正燃料喷射量所算出的反馈修正系数，求出反馈典型值的反馈典型值运算单元；

将该反馈典型值乘以包含所述检测用信号的基本燃料喷射量，求出向所述内燃机输入的最终燃料喷射量的燃料量计算单元；以及

从所述内燃机的对所述最终燃料喷射量而言的废气传感器的输出，抽出与所述检测用信号对应的频率应答，根据该频率应答判断所述废气传感器的状态的废气传感器评价单元，

所述反馈典型值运算单元，在劣化故障检测中，保持根据故障检测开始前的所述反馈修正系数所计算的反馈典型值，所述燃料量计算单元使用该保持的反馈典型值，进行所述最终燃料喷射量的算出。

2.如权利要求1所述的废气传感器的劣化故障诊断装置，其特征在于：所述反馈典型值，是代表在废气传感器的劣化故障检测开始前的反馈修正系数的正常偏差的值。

3.如权利要求1所述的废气传感器的劣化故障诊断装置，其特征在于：与所述基本燃料喷射量相乘的所述检测用信号，是在所定的偏置值上加上正弦波、余弦波或三角波中的某一个后的信号。

4.如权利要求1所述的废气传感器的劣化故障诊断装置，其特征在于：与所述基本燃料喷射量相乘的所述检测用信号，是在所定的偏置值上加上至少由2个以上的三角函数波构成的合成波后的信号。

5.如权利要求1所述的废气传感器的劣化故障诊断装置，其特征在于：所述废气传感器评价单元，在供给包含所述检测用信号的最终燃料喷射量后经过所定时间后，判断所述废气传感器的状态。

6.如权利要求1所述的废气传感器的劣化故障诊断装置，其特征在于：所述废气传感器评价单元，使用使来自废气传感器的输出通过带通滤波器后的输出，判断所述废气传感器的状态。

7.如权利要求6所述的废气传感器的劣化故障诊断装置，其特征在于：所述废气传感器评价单元，使来自废气传感器的输出通过带通滤波器，并当在对通过该带通滤波器的输出的绝对值进行积分后的值低于所定值时，将所述废气传感器的状态断定为故障。

8.如权利要求6所述的废气传感器的劣化故障诊断装置，其特征在于：所述废气传感器评价单元，使来自废气传感器的输出通过带通滤波器，并当在对通过该带通滤波器的输出的绝对值进行平滑计算后的值低于所定值时，将所述废气传感器的状态断定为故障。

9.如权利要求1所述的废气传感器的劣化故障诊断装置，其特征在于：所述反馈修正系数，是根据配置在催化剂前的废气传感器或配置在催化剂后的废气传感器、或者配置在催化剂前及催化剂后两处的废气传感器的输出来决定的。

10.一种废气传感器的劣化故障诊断方法，是设置在内燃机的排气管路中，产生与该内燃机的废气成分对应的输出的废气传感器的劣化故障诊断方法，特征在于，包括：

根据正常运转时用于基于来自废气传感器的输出值来修正燃料喷射量所算出的反馈修正系数，求出反馈典型值的工序；

保持根据故障检测开始前的所述反馈修正系数所计算的反馈典型值的工序；

产生检测用信号，将该检测用信号乘以基本燃料喷射量，求出包含检测用信号的基本燃料喷射量的工序；

将所述被保持的反馈典型值乘以包含所述检测用信号的基本燃料喷射量，求出最终燃料喷射量的工序；

从所述内燃机的对所述最终燃料喷射量而言的废气传感器的输出，抽出与所述检测用信号对应的频率应答，根据该频率应答判断所述废气传感器的状态的工序。

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