專利名稱：氧氣傳感器劣化診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對用于內(nèi)燃機空燃比控制、設(shè)置在內(nèi)燃機排氣管路上的氧氣傳感器劣化進行診斷的氧氣傳感器劣化診斷裝置。
背景技術(shù)：
設(shè)置在內(nèi)燃機排氣系統(tǒng)并檢測排出廢氣中氧濃度的氧氣傳感器的結(jié)構(gòu)通常為在氧化鋯元件的內(nèi)外兩面涂覆多孔的鉑電極，根據(jù)排出廢氣中的氧濃度，檢測空燃比相對于理論空燃比是濃或稀后，再將該信號傳送給ECU(電子控制裝置)。然后ECU根據(jù)該信號，通過比例積分控制等進行反饋控制，使得混合氣體的空燃比為理論空燃比。
這樣使用的氧氣傳感器由于直接暴露在排出的廢氣中，所以廢氣中的燃燒塵埃等會堆積在多孔的表面，或因高溫而使傳感器本身的功能劣化，隨著劣化的加劇，與氧濃度變化相對應(yīng)的響應(yīng)特性也就惡化。通常，在燃料噴出量和吸進空氣量一定時，氧氣傳感器的輸出電壓以幾乎一定的反相周期反復(fù)變動，在不斷劣化的情況下，由于響應(yīng)特性劣化，使反相周期延長，不易將空燃比控制成理論空燃比，因而使碳化氫、一氧化碳及氮氧化物等大氣污染物質(zhì)的量增加。
曾提出各種診斷這類氧氣傳感器劣化的裝置的方案，專利文獻1揭示的技術(shù)也是其中之一。該文獻揭示的技術(shù)為，將第1氧氣傳感器設(shè)置在廢氣凈化用三元催化劑的上游，將第2氧氣傳感器配置在下游側(cè)，邊利用第2氧氣傳感器的輸出修正第1氧氣傳感器的輸出造成的反饋控制的控制點偏移，邊進行反饋控制，在這樣的裝置中，在第1氧氣傳感器的響應(yīng)特性劣化、反相周期變長時，由于空燃比控制偏移增大，第2氧氣傳感器的增減修正值的絕對電平增大，所以檢測該修正值的絕對電平，就能診斷第1氧氣傳感器劣化。
另外，專利文獻2中揭示了一種技術(shù)，它將上游側(cè)氧氣傳感器設(shè)置在廢氣凈化用三元催化劑的上游，下游側(cè)氧氣傳感器設(shè)置在下游，根據(jù)各自的輸出，算出空燃比修正系數(shù)，進行空燃比控制，計算出規(guī)定期間或規(guī)定次數(shù)的上游側(cè)氧氣傳感器的反相周期，在該反相周期比劣化判定值要長時，判定氧氣傳感器劣化，在該項技術(shù)中，通過對規(guī)定周期內(nèi)燃機吸進空氣量進行累計，根據(jù)該累計值設(shè)定劣化判定值，從而即使內(nèi)燃機的負(fù)載條件變動，也能正確地進行劣化判定。
特開平04-072438號公報(第5～10頁、第4～8圖)[專利文獻2]特開平11-166438號公報(第3～5頁、第2～4圖)這樣，雖然通過檢測氧氣傳感器的反相周期來判定劣化，但由于氧氣傳感器的反相周期與內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)、例如燃料的噴出量及空氣吸進量的變化有很大的關(guān)系，所以在對氧氣傳感器的反相周期有影響的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，存在的問題是將應(yīng)該是正常的氧氣傳感器誤診斷為劣化。例如在燃料噴出量或吸進空氣量周期地增減時氧氣傳感器的反相周期將改變，使得與該增減變化同步，有時達到應(yīng)判定氧氣傳感器為劣化的反相周期。因此將正常的氧氣傳感器誤診斷為正在劣化。
另外，在反相周期的測量條件連續(xù)在規(guī)定時間以上不成立時，將此前測量到的反相周期作為無效的劣化診斷裝置中，由于在將測量到的反相周期作為無效時，包括正常測量到的反相周期在內(nèi)也為無效，所以存在劣化診斷頻次減少的問題。
本發(fā)明為解決上述問題而提出，其目的在于在對氧氣傳感器的反相周期有影響的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下通過禁止反相周期的監(jiān)視以防止誤診斷，通過對測量到的反相周期累計并存儲從而提高劣化診斷的頻次，力圖在氧氣傳感器劣化診斷上提高其可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的氧氣傳感器劣化診斷裝置，包括設(shè)置在內(nèi)燃機排氣系統(tǒng)中、輸出與廢氣中氧濃度對應(yīng)的信號的氧氣傳感器；根據(jù)氧氣傳感器的輸出來控制空燃比達到接近理論空燃比的空燃比控制裝置；檢測內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)狀態(tài)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置；檢測氧氣傳感器輸出信號的反相周期的反相周期檢測裝置；在運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置檢測的內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)狀態(tài)為規(guī)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)時、將反相周期測量裝置測量的氧氣傳感器輸出信號的反相周期和預(yù)設(shè)的劣化判定周期比較，進行劣化判定的氧氣傳感器劣化診斷裝置；以及在運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置檢測出對氧氣傳感器輸出信號的反相周期有影響的內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)狀態(tài)時、禁止該檢測期間中反相周期檢測裝置進行反相周期測量的劣化診斷禁止裝置。
另外，本發(fā)明的氧氣傳感器劣化診斷裝置，包括設(shè)在內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中、輸出與廢氣中氧濃度對應(yīng)的信號的氧氣傳感器；根據(jù)氧氣傳感器的輸出將空燃比控制成接近理論空燃比的空燃比控制裝置；檢測內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)狀態(tài)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置；檢測氧氣傳感器輸出信號的反相周期的反相周期測量裝置；在運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置檢測的內(nèi)燃機狀態(tài)是規(guī)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)的期間中對反相周期檢測裝置測量的氧氣傳感器輸出信號的反相周期累計并存儲、同時在規(guī)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)以外的周期禁止反相周期累計的反相周期累計裝置；在存儲的反相周期存儲時間累計到達第一規(guī)定時間時根據(jù)反相周期的累計值算出反相周期的平均值的反相周期平均值運算裝置；以及將反相周期平均值和預(yù)設(shè)的劣化判定周期比較并進行劣化判定的氧氣傳感器劣化診斷裝置。
根據(jù)本發(fā)明的氧氣傳感器劣化診斷裝置，由于例如根據(jù)充氣效率的偏差等檢測影響氧氣傳感器輸出信號反相周期的內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)狀態(tài)，并在該期間中禁止反相周期的測量，所以能夠防止盡管氧氣傳感器正常，但是因檢測出反相周期增大而作出劣化判定那樣的誤判斷，正確地進行劣化診斷。
另外，根據(jù)本發(fā)明的氧氣傳感器劣化診斷裝置，由于規(guī)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)以外的期間中，禁止反相周期的累計，只在是規(guī)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)的期間中，測量氧氣傳感器輸出信號的反相周期進行累計，同時存儲累計值，所以在測量過程中即使有不合適的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，也只在適當(dāng)?shù)倪\轉(zhuǎn)狀態(tài)的期間中選擇測量反相周期并進行累計，根據(jù)該累計值得到平均值，能判定良好與否，能提高監(jiān)視頻次，進行高可靠性的劣化診斷。


圖1為說明本發(fā)明實施形態(tài)1的氧氣傳感器劣化診斷裝置用的構(gòu)成圖。
圖2為說明本發(fā)明實施形態(tài)1的氧氣傳感器劣化診斷裝置ECU構(gòu)成用的說明圖。
圖3為說明本發(fā)明實施形態(tài)1的氧氣傳感器劣化診斷裝置診斷處理動作用的流程圖。
圖4為說明本發(fā)明實施形態(tài)1的氧氣傳感器劣化診斷裝置劣化診斷禁止裝置動作用的流程圖。
圖5為說明本發(fā)明實施形態(tài)1的氧氣傳感器劣化診斷裝置短時間監(jiān)視禁止裝置動作用的流程圖。
圖6為說明本發(fā)明實施形態(tài)1的氧氣傳感器劣化診斷裝置反相周期測量及累計用的時序圖。
圖7為說明本發(fā)明實施形態(tài)1的氧氣傳感器劣化診斷裝置劣化診斷禁止裝置用的時序圖。
圖8為說明本發(fā)明實施形態(tài)1的氧氣傳感器劣化診斷裝置短時間監(jiān)視禁止裝置用的流程圖。
圖9為說明氧氣傳感器輸出用的流程圖。
圖10為說明氧氣傳感器輸出用的流程圖。
標(biāo)號說明1內(nèi)燃機、2進氣管、3空氣濾清器、4空氣流量計、5風(fēng)門、6風(fēng)門傳感器、7進氣岐管、8燃料噴出閥、9排氣管、10三元催化劑、11上游側(cè)氧氣傳感器、12下游側(cè)氧氣傳感器、13曲軸轉(zhuǎn)角傳感器、14溫度傳感器、15ECU、15a運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置、15b空燃比反饋控制裝置、15c燃料修正值設(shè)定裝置、15d反相周期測量裝置、15e劣化診斷禁止裝置、15f反相周期累計裝置、15g短時間監(jiān)視禁止裝置、15h反相周期平均值運算裝置、15i氧氣傳感器劣化診斷裝置、15j報警燈發(fā)光裝置、16報警燈、17輸入處理電路、18輸出處理電路、19微機、20電源電路、21CPU、22RAM、23ROM、24車輛用電池、25鑰匙開關(guān)。
具體實施例方式
圖1至圖8為說明本發(fā)明實施形態(tài)1的氧氣傳感器劣化診斷裝置用的附圖。圖1為說明概要構(gòu)成的構(gòu)成圖，圖2為說明ECU構(gòu)成用的說明圖，圖3至圖5為說明診斷處理動作用的流程圖，圖6至圖8為說明診斷處理用的時序圖，圖9和圖10為說明內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)狀態(tài)與氧氣傳感器輸出用的說明圖。
圖1的構(gòu)成圖中，例如在對裝在車輛上的內(nèi)燃機1供給混合氣的進氣管2上自其上游側(cè)起設(shè)置著空氣濾清器3、測量進氣量的空氣流量計4、調(diào)整進氣量的風(fēng)門5、檢測風(fēng)門5的開度的風(fēng)門傳感器6，同時，進氣管2通過進氣岐管7與內(nèi)燃機1連接，燃料噴出閥8設(shè)在進氣管2的進氣岐管7上。
內(nèi)燃機1的燃燒廢氣從排氣管9向大氣排放，排氣管9中設(shè)置凈化廢氣的三元催化劑10、在該三元催化劑10的上游側(cè)的上游側(cè)氧氣傳感器11、及在下游側(cè)的下游側(cè)氧氣傳感器12，各氧氣傳感器分別檢測廢氣中氧濃度。另外，內(nèi)燃機1上還設(shè)有檢測轉(zhuǎn)速或曲軸轉(zhuǎn)角的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器13和檢測冷卻水溫度用的溫度傳感器14。
作為內(nèi)燃機1的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，向控制內(nèi)燃機1的ECU15輸入來自曲軸轉(zhuǎn)角傳感器13的內(nèi)燃機1的轉(zhuǎn)速R、來自空氣流量計4的吸進空氣量Q、來自風(fēng)門傳感器6的風(fēng)門開度φ、來自溫度傳感器14的冷卻水溫度T、以及來自上游側(cè)及下游側(cè)氧氣傳感器11、12的氧濃度信號V1及V2，并且ECU15根據(jù)這些信號驅(qū)動控制燃料噴出閥8等。還有，上游側(cè)氧氣傳感器11及下游側(cè)氧氣傳感器12為根據(jù)廢氣中的氧濃度檢測空燃比相對理論空燃比是濃還是稀輸出電壓信號的傳感器。
另外，圖1的ECU15在后述的ECU15的構(gòu)成中，將有關(guān)氧氣傳感器劣化診斷的功能以流程形式進行表示，運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置15a根據(jù)來自空氣流量計4、風(fēng)門傳感器6、曲軸轉(zhuǎn)角傳感器13、溫度傳感器14的信號，檢測內(nèi)燃機1的運轉(zhuǎn)狀態(tài)?？杖急确答伩刂蒲b置15b輸入來自上游側(cè)氧氣傳感器11的電壓信號V1，操作燃料噴出閥8進行反饋控制，使空燃比成為理論空燃比，燃料修正值設(shè)定裝置15c輸入來自下游側(cè)氧氣傳感器12的電壓信號V2，根據(jù)V2的值是濃或稀，從而修正空燃比反饋控制裝置15b的控制量。
反相周期測量裝置15d在根據(jù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置15a檢測出的內(nèi)燃機1的運轉(zhuǎn)狀態(tài)為規(guī)定狀態(tài)時，如以后所述，測量被反饋控制的上游側(cè)氧氣傳感器11輸出電壓V1的反相周期Tf，反相周期累計裝置15f對反相周期測量裝置15d測量的反相周期Tf進行累計，得到累計值∑Tf。在運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置15a檢測的內(nèi)燃機1的運轉(zhuǎn)狀態(tài)不是規(guī)定的狀態(tài)時，即在對上游側(cè)氧氣傳感器11的反相周期帶來影響那樣的運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，劣化診斷禁止裝置15e對其進行檢測并進行控制，以禁止氧氣傳感器劣化診斷即禁止對反相周期Tf的測量。
另外，短時間監(jiān)視禁止裝置15g在運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置15a檢測出的規(guī)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)的成立期間在規(guī)定時間以內(nèi)時，禁止氧氣傳感器劣化診斷即反相周期Tf的測量，反相周期平均值運算裝置15h計算監(jiān)視反相周期Tf的期間中的反相周期Tf的平均值TfAVE。氧氣傳感器劣化診斷裝置15i如算出的反相周期平均值TfAVE比預(yù)設(shè)的故障判定閾值CRITERIA大，則診斷為氧氣傳感器正在劣化，由報警燈發(fā)光裝置15j發(fā)出使報警燈16發(fā)光等的報警。
該ECU15的構(gòu)成圖如圖2所示，由具有將上述各類傳感器輸入的模擬信號進行波形整形再作數(shù)字變換的功能等的輸入處理電路17、向噴油器8、報警燈16等輸出驅(qū)動信號的輸出處理電路18、微機19、及電源電路20等構(gòu)成。微機19由根據(jù)來自各氧氣傳感器11及12的輸入對空燃比作反饋控制或進行上述劣化診斷等的CPU21、作為CPU21的工作存儲器使用的RAM22、及存儲CPU21的動作程序等的ROM23幾部分組成，電源電路20從車輛用電池24通過鑰匙開關(guān)25供電，生成使CPU21等動作用的穩(wěn)定電壓。
這里，在進行動作說明之前，先利用圖9及圖10對氧氣傳感器劣化時的輸出狀態(tài)、和影響氧氣傳感器輸出電壓反相周期的內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)狀態(tài)說明如下。圖9是將相同運轉(zhuǎn)狀態(tài)的正常氧氣傳感器和劣化后的氧氣傳感器的輸出電壓進行比較。在燃料噴出量和吸進空氣量如圖中所示按照一定的條件運轉(zhuǎn)、并進行空燃比控制時，正常的氧氣傳感器其反相周期如圖中(c)所示，以幾乎一定的時間Ts輸出電壓變化。與此相反，當(dāng)氧氣傳感器劣化、響應(yīng)特性惡化時，氧氣傳感器的輸出電壓不能跟蹤氧濃度的變化，如圖中(d)所示，反相周期變成按照比正常時的Ts大的Tr變化，空燃比控制精度下降，廢氣中的污染物增多。
圖10表示從時間T101至?xí)r間T102為內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)條件一定、時間T102至?xí)r間T103表示變成影響反相周期的運轉(zhuǎn)條件的狀態(tài)，T102至T103期間為燃料噴出量或吸進空氣量周期變化的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。在這樣地周期變化的運轉(zhuǎn)狀態(tài)中與該變化同步，氧氣傳感器的反相周期也變化，盡管反相周期為Ts應(yīng)是正常的氧氣傳感器，但是反相周期改變表示出近似Tr的值，在上述現(xiàn)有的診斷裝置中就作出氧氣傳感器劣化的誤判定，或者相反判定已劣化的傳感器沒有劣化。
本發(fā)明的氧氣傳感器劣化診斷裝置能消除這樣的誤診斷，圖3為利用上述構(gòu)成的ECU15進行上游側(cè)氧氣傳感器11劣化診斷的全體構(gòu)成的流程圖，該流程的處理例如每10ms反復(fù)執(zhí)行一次。另外，上游側(cè)氧氣傳感器11的劣化診斷處理是在空燃比反饋控制中通過測量上游側(cè)氧氣傳感器11的輸出電壓V1的反相周期來進行。
先在步驟S301將計數(shù)器及反相周期等各條件初始化。在步驟S302，判定是否規(guī)定的氧氣傳感器劣化監(jiān)視條件成立，能執(zhí)行劣化診斷。該判定為例如內(nèi)燃機1的轉(zhuǎn)速R、由該轉(zhuǎn)速R及空氣流量計4測量的吸進空氣量Q算出的充氣效率EC、溫度傳感器14的冷卻水溫T在規(guī)定的范圍內(nèi)，在執(zhí)行空燃比反饋控制有關(guān)的諸多條件、氧氣傳感器的活性判定條件全部成立時，判定監(jiān)視條件成立。
如以上的監(jiān)視條件成立，則進入步驟S303，不成立則進入步驟S308。監(jiān)視條件成立后進入步驟S303時，這里對監(jiān)視連續(xù)成立時間MONT和監(jiān)視成立累計時間∑MONT計數(shù)完了，就進入步驟S304，在步驟S304測量上游側(cè)氧氣傳感器11的輸出電壓V1的反相周期Tf，再進至步驟S305，累測量量的反相周期Tf，算出反相周期的累計值∑Tf。關(guān)于步驟S304的反相周期測量和步驟S305的累計值計算將在以后詳細(xì)敘述。
接著在步驟S306，劣化診斷禁止裝置15e判定是否檢測出影響氧氣傳感器反相周期的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，若檢測出，則禁止氧氣傳感器的劣化監(jiān)視，若檢測不出，則進至步驟S307，關(guān)于步驟S306將在以后詳述。在步驟S307判定計數(shù)的監(jiān)視連續(xù)成立時間MONT是否在監(jiān)視條件下的上游側(cè)氧氣傳感器11的輸出電壓V1的最大反相周期LIMIT(例如LIMIT＝1sec)以下，若監(jiān)視連續(xù)成立時間MONT為最大反相周期LIMIT以下，則回到步驟S302，反復(fù)處理。
在步驟S302監(jiān)視條件不成立時，如上所述進至步驟S308，判定監(jiān)視連續(xù)成立時間MONT是否為最大反相周期LIMIT以下，如監(jiān)視連續(xù)成立時間MONT比上述LIMIT大，則在步驟S310將監(jiān)視連續(xù)成立時間MONT和反相周期Tf初始化為零，返回步驟S302反復(fù)處理。在步驟S308若監(jiān)視連續(xù)成立時間MONT為最大反相周期LIMIT以下，則進至步驟S309，執(zhí)行將其間的監(jiān)視作為無效的短時間監(jiān)視禁止裝置(圖1的15g)。還有，關(guān)于步驟S309的詳細(xì)動作將在以后敘述。
在步驟S307，若監(jiān)視連續(xù)成立時間MONT比最大反相周期LIMIT大，則進至步驟S311，判定監(jiān)視成立累計時間∑MONT是否為規(guī)定的監(jiān)視時間FINISH(例如FINISH＝12sec)以上，如監(jiān)視成立累計時間∑MONT比規(guī)定監(jiān)視時間FINISH小，則返回步驟S302反復(fù)處理，若監(jiān)視成立累計時間∑MONT到達規(guī)定監(jiān)視時間FINISH，則進至步驟S312，反相周期平均值運算裝置(圖1的15h)用監(jiān)視成立累計時間∑MONT除反相周期累計值∑Tf，算出反相周期平均值TfAVE。
接著，進入步驟S313，判斷步驟S312算出的反相周期平均值TfAVE是否為預(yù)設(shè)定的劣化診斷閾值CRITERIA以下。如步驟S313成立，則在步驟S314判定上游側(cè)氧氣傳感器11正常，若步驟S313不成立，則在步驟S315判定為上游側(cè)氧氣傳感器11劣化，氧氣傳感器劣化診斷處理結(jié)束。
圖6為說明步驟S304中的氧氣傳感器的反相周期測量、和在步驟S305中的反相周期累計值運算的流程圖。圖6的濃/稀判定基準(zhǔn)RLL為根據(jù)下游側(cè)氧氣傳感器12的輸出電壓V2位于濃一側(cè)還是稀一側(cè)而決定的判定基準(zhǔn)，步驟S304的反相周期的測量，是將上游側(cè)氧氣傳感器11的輸出電壓V1和該濃/稀判定基準(zhǔn)RLL的相交間隔、即圖6示出的Tf1、Tf2、…Tfn作為反相周期進行測量。另外，步驟S305的反相周期累計值的計算，是在圖6的T61至T62的監(jiān)視條件不成立時，Tf3至Tf5的周期不累計，而將Tf1和Tf2及Tf6至Tfn作為∑Tf進行累計。
圖4為說明圖3的步驟S306的劣化診斷禁止動作用流程圖。該流程圖中，首先，在步驟S401判定充氣效率偏差ΔEC(例如ΔEC為在0.5sec間的充氣效率EC的偏差)的絕對值|ΔEC|是否小于規(guī)定值JUDGE1(例如JUDGE1＝40％)。充氣效率偏差ΔEC的絕對值|ΔEC|大于規(guī)定值JUDGE1時，進入步驟S412，將迄今為止的反相周期累計值∑Tf初始化為0。接著進入步驟S413，這里將監(jiān)視禁止定時器STOPT1設(shè)置為規(guī)定時間TIME1(例如TIME1＝5sec)，接著，在步驟S414及S415，直至監(jiān)視禁止定時器STOPT1變成0之前，禁止監(jiān)視，然后結(jié)束處理。
在步驟S401，在充氣效率偏差ΔEC的絕對值|ΔEC|小于規(guī)定值JUDGE1時，進入步驟S402，測量充氣效率偏差ΔEC的振幅上限值ΔECmax或振幅下限值ΔECmin。這里，振幅上限值ΔECmax為充氣效率偏差ΔEC從正值變?yōu)樨?fù)值時的值，振幅下限值ΔECmin為充氣效率偏差ΔEC從負(fù)值變?yōu)檎禃r的值。
然后進入步驟S403，判定ΔECmax是否為規(guī)定值JUDGE2(例如JUDGE2＝20％)以下，或ΔECmin是否為規(guī)定值JUDGE3(例如JUDGE3＝-20％)以上。在ΔECmax為規(guī)定值JUDGE2以下或ΔECmin為規(guī)定值JUDGE3以上時，在步驟S404將反復(fù)計數(shù)器COUNT初始化為0，結(jié)束處理。
在步驟S403，在ΔECmax大于規(guī)定值JUDGE2或ΔECmin小于規(guī)定值JUDGE3時，進入步驟S405，反復(fù)計數(shù)器COUNT計數(shù)完了。然后進入步驟S406，若反復(fù)計數(shù)器COUNT沒有達到規(guī)定次數(shù)NOMBER(例如NUMBER＝3次)，則在這里結(jié)束處理，若步驟S406中反復(fù)計數(shù)器為規(guī)定次數(shù)NUMBER，則進入步驟S407，將迄今為止的反相周期累計值∑Tf初始化為0。
步驟S408將監(jiān)視禁止定時器STOPT2設(shè)在規(guī)定時間TIME2(例如TIME2＝3sec)，在步驟S409和S410，直至監(jiān)視禁止定時器STOPT2變成0之前，禁止監(jiān)視，在步驟S411將反復(fù)計數(shù)器COUNT初始化為0，然后處理結(jié)束。
圖7為用時序數(shù)據(jù)表示劣化診斷禁止處理(圖4的流程示出的圖3的步驟S306)的流程圖。圖中，ΔECmax在JUDGE2以上和ΔECmin在JUDGE3以下連續(xù)時，反復(fù)計數(shù)器COUNT通過對其計數(shù)，到達規(guī)定次數(shù)即NUMBER(例如3次)，在時刻T71設(shè)定監(jiān)視禁止定時器STOPT2為規(guī)定時間TIME2，從時刻T71至?xí)r刻T72的期間禁止監(jiān)視。這一動作由圖4的步驟S403及S405～S411進行。
圖7中ΔECmin變成JUDGE3以下的點雖位于T72和T73之間，但次數(shù)不到規(guī)定次數(shù)NUMBER，在時刻T73，因ΔECmax為JUDGE2以下，所以反復(fù)計數(shù)器COUNT復(fù)位為0。這一動作由圖4的步驟S403和S404進行。在時刻T74，因|ΔEC|≥JUDGE1，所以設(shè)定監(jiān)視禁止定時器STOPT1為規(guī)定時間TIME1，禁止監(jiān)視直至?xí)r刻T75。這一點是由圖4的步驟S401、S412～S415的動作進行的。
圖5的流程表示圖3的步驟S309的短時間監(jiān)視禁止處理的動作。圖中，步驟S501將反相周期累計值∑Tf作為從反相周期累計值∑Tf減去反相周期Tf后的值，在步驟S502將監(jiān)視成立累計時間∑MONT作為從監(jiān)視成立累計時間∑MONT減去監(jiān)視連續(xù)成立時間MONT的值，然后結(jié)束處理，但這一動作的內(nèi)容如利用圖8所作的說明。
圖8為用時序表示該短時間監(jiān)視禁止處理(圖3的步驟S309)的流程圖。在時刻T81監(jiān)視條件成立、在T82監(jiān)視條件不成立時，T81和T82之間由于監(jiān)視條件成立時間為最大反相周期LIMIT以下，故在監(jiān)視條件變成不成立的時刻T82，將迄今為止測量到的反相周期累計值∑Tf和監(jiān)視成立累計時間∑MONT返回到時刻T81的值。這就是圖5的流程圖的動作。
然后在時刻T83，監(jiān)視條件成立，該成立條件一直繼續(xù)到T84時，因時刻T83～T84之間的監(jiān)視條件成立時間為最大反相周期LIMIT以上，所以在監(jiān)視條件變成不成立的時刻T84之后，也將迄今為止測量到的反相周期累計值∑Tf和監(jiān)視成立累計時間∑MONT一直存儲到下一次監(jiān)視條件變成成立的時刻T85，在T85，若監(jiān)視條件成立，則以后的反相周期∑Tf對時刻T84的累計值進行加法運算。
如上所述，根據(jù)本實施形態(tài)，在用監(jiān)視成立累計時間∑MONT除規(guī)定期間FINISH以上的上游側(cè)氧氣傳感器11的輸出電壓V1的反相周期累計值∑Tf的值比預(yù)設(shè)好的劣化診斷閾值CRITERIA大時，則診斷為上游側(cè)氧氣傳感器11劣化，在這樣的氧氣傳感器劣化診斷裝置中，由于檢測出規(guī)定監(jiān)視條件成立中影響反相周期Tf的任意運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，則禁止監(jiān)視(步驟S306)，故不會將正常的氧氣傳感器誤診斷為劣化，能正確地進行氧氣傳感器劣化診斷。
另外，在用監(jiān)視成立累計時間∑MONT除規(guī)定期間FINISH以上的上游側(cè)氧氣傳感器11的輸出電壓V1的反相周期累計值∑Tf后的值比預(yù)設(shè)好的劣化診斷閾值CRITERIA大時，診斷為上游側(cè)氧氣傳感器11劣化的情況下(步驟S312～S315)，由于在規(guī)定的監(jiān)視條件不成立(步驟S302)時，不將迄今為止測量出的反相周期累計值∑Tf初始化，而加以存儲，在監(jiān)視條件再度成立時，對存儲的反相周期累計值∑Tf再累計反相周期Tf，所以能提高氧氣傳感器劣化診斷的監(jiān)視頻次。
再由于在監(jiān)視條件只在最大反相周期LINIT以下成立時(步驟S308)，使測出的反相周期Tf及反相周期累計值∑Tf回到監(jiān)視條件即將成立之前的值(步驟S308～S310)，維持迄今為止的累計值，所以除去監(jiān)視條件不成立的反相周期以外，能繼續(xù)進行累計，能正確地進行氧氣傳感器的劣化診斷。
還有，以上的說明中是對在催化劑的上游側(cè)和下游側(cè)都設(shè)置氧氣傳感器的系統(tǒng)的構(gòu)成和動作進行了說明，但對于只有上游側(cè)氧氣傳感器的系統(tǒng)也適用。另外，是利用充氣效率偏差ΔEC對影響反相周期的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的檢測作了說明，但是利用影響內(nèi)燃機負(fù)載變化的參數(shù)例如吸進空氣量Q、風(fēng)門開度φ、或進氣岐管的壓力、或氣缸內(nèi)壓力等也能成立。
再有，上述說明中，作為禁止短時間監(jiān)視時的規(guī)定時間是將上游側(cè)氧氣傳感器11在監(jiān)視條件范圍內(nèi)能取的最大反相周期作為LIMIT進行設(shè)定，但是也能將預(yù)設(shè)定的氧氣傳感器的劣化診斷閾值CRITERIA設(shè)定為基準(zhǔn)。
本發(fā)明的氧氣傳感器劣化診斷裝置能適用于所有為了進行空燃比控制而在排氣管上裝有氧氣傳感器的內(nèi)燃機。
權(quán)利要求
1.一種氧氣傳感器劣化診斷裝置，其特征在于，包括設(shè)置在內(nèi)燃機排氣系統(tǒng)中、輸出與廢氣中氧濃度對應(yīng)的信號的氧氣傳感器；根據(jù)所述氧氣傳感器的輸出將空燃比控制成接近理論空燃比的空燃比控制裝置；檢測所述內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)狀態(tài)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置；檢測所述氧氣傳感器輸出信號的反相周期的反相周期測量裝置；在所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置檢測的所述內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)狀態(tài)為規(guī)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)時、將所述反相周期測量裝置測量的所述氧氣傳感器輸出信號的反相周期和預(yù)設(shè)的劣化判定周期比較并進行劣化判定的氧氣傳感器劣化診斷裝置；以及在所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置檢測出對所述氧氣傳感器輸出信號的反相周期有影響的所述內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)狀態(tài)時、禁止該檢測期間中所述反相周期檢測裝置的反相周期測量的劣化診斷禁止裝置。
2.一種氧氣傳感器劣化診斷，其特征在于，包括設(shè)在內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中、輸出與廢氣中氧濃度對應(yīng)的信號的氧氣傳感器；根據(jù)所述氧氣傳感器的輸出將空燃比控制成接近理論空燃比的空燃比控制裝置；檢測所述內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)狀態(tài)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置；檢測所述氧氣傳感器輸出信號的反相周期的反相周期測量裝置；在所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置檢測的所述內(nèi)燃機狀態(tài)是規(guī)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)的期間中對所述反相周期測量裝置測量的所述氧氣傳感器輸出信號的反相周期累計并存儲、同時在所述規(guī)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)以外的周期禁止反相周期累計的反相周期累計裝置；在所述存儲的反相周期存儲時間累計到達第一規(guī)定時間時根據(jù)所述反相周期的累計值算出反相周期的平均值的反相周期平均值運算裝置；以及將反相周期平均值和預(yù)設(shè)的劣化判定周期比較并進行劣化判定的氧氣傳感器劣化診斷裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的氧氣傳感器劣化診斷裝置，其特征在于，包括在所述規(guī)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)的繼續(xù)時間為第二規(guī)定時間以下時，將該期間中的反相周期測量值作為無效的短時間監(jiān)視禁止裝置。
全文摘要
一種氧氣傳感器劣化診斷裝置，能在影響氧氣傳感器反相周期的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下禁止診斷檢測，同時通過累計及存儲測量的反相周期從而提高劣化診斷的頻次。該裝置包括設(shè)在內(nèi)燃機1的排氣管9上的氧氣傳感器11；根據(jù)氧氣傳感器11的輸出來控制空燃比的空燃比控制裝置15b；檢測內(nèi)燃機1的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置15a；檢測氧氣傳感器11的輸出信號反相周期的反相周期檢測裝置15d；內(nèi)燃機1處于規(guī)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)時、反相周期測量裝置15d對所測的氧氣傳感器11的輸出信號反相周期和預(yù)設(shè)的判定周期比較并進行劣化判定的氧氣傳感器劣化診斷裝置15i；及在運轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置15a檢測出影響氧氣傳感器11的輸出信號反相周期的內(nèi)燃機1運轉(zhuǎn)狀態(tài)時、禁止在該檢測期間中測量反相周期的劣化診斷禁止裝置15e。
文檔編號F02D41/14GK1673506SQ20041008561
公開日2005年9月28日 申請日期2004年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者松島裕平, 黑田俊樹 申請人:三菱電機株式會社