空燃比传感器的异常诊断系统技术方案

一种内燃机，包括：排气净化催化剂20，其布置在所述内燃机的排气通道中；上游侧空燃比传感器40，其用于检测流入所述排气净化催化剂中的废气的空燃比；以及下游侧空燃比传感器41，其用于检测从所述排气净化催化剂中流出的废气的空燃比。在其中流入所述排气净化催化剂中的废气变成大气的大气引入控制期间，当所述上游侧空燃比传感器的输出值与所述下游侧空燃比传感器的输出值之间的差异或比率变得在预定正常差异范围或预定正常比率范围之外时，空燃比传感器的异常诊断系统判断至少一个所述空燃比传感器已变得异常。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及空燃比传感器的异常诊断系统。
技术介绍
已知在过去具有一种排气净化系统，其在设置在内燃机的排气通道中的排气净化催化剂的排气流方向上的上游侧具备空燃比传感器，并且在排气净化催化剂的排气流方向上的下游侧具备氧传感器。在这种排气净化系统中，例如通过基于上游侧空燃比传感器的输出的反馈来控制供应给内燃机的燃料量，以使得流入排气净化催化剂中的废气的空燃比变成目标空燃比(主要反馈控制)，并且通过基于下游侧氧传感器的输出的反馈来控制目标空燃比(辅助反馈控制)。在上述反馈控制中，利用上游侧空燃比传感器和下游侧氧传感器的输出值。为此，如果这些空燃比传感器和氧传感器中的异常导致在其输出值中出现大误差，则反馈控制变得不能被适当地执行。为此，已建议一种异常诊断系统，其对上游侧空燃比传感器和下游侧氧传感器进行异常诊断(例如，PLT1)。例如，在PLT1中描述的异常诊断系统中，在内燃机的运行期间，基于从开始燃料切断控制(其停止向内燃机供应燃料)时到下游侧氧传感器输出值改变时的响应时间，诊断氧传感器的异常。具体地说，当该响应时间是异常判断值或大于异常判断值时，认为氧传感器响应性已降低并且判断氧传感器已变得异常。另一方面，排气净化催化剂还因为使用时间长而劣化。如果排气净化催化剂以这种方式劣化，则已知因此排气净化催化剂最大可储存氧量减少。为此，通过检测排气净化催化剂的最大可储存氧量，可检测排气净化催化剂的劣化程度。作为该最大可储存氧量的检测方法，例如已知主动空燃比控制，其中流入排气净化催化剂中的废气的空燃比在浓厚空燃比与稀薄空燃比之间交替切换。在该方法中，基于下游侧氧传感器的输出(其随着主动空燃比控制而变化)，估计排气净化催化剂的最大可储存氧量(例如，PLT2)。引文列表专利文献PLT1：第2008-169776A号日本专利公开PLT2：第5-133264A号日本专利公开PLT3：第2010-180717A号日本专利公开PLT4：第2011-506912A号日本专利公开
技术实现思路
技术问题与此同时，作为空燃比传感器的异常诊断方法，可以考虑在燃料切断控制期间使用各个空燃比传感器的输出值的方法。在这种方法中，具体地说，在燃料切断控制期间，当空燃比传感器的输出值在预定正常判断范围内时，判断对应空燃比传感器正常。另一方面，如果空燃比传感器的输出值在正常判断范围之外，则判断空燃比传感器已变得异常。当以这种方式执行空燃比传感器的异常判断时，由于燃料切断控制，在空燃比传感器周围流动的废气变成大气。为此，在燃料切断控制期间，空燃比传感器的输出变成对应于大气的输出值，并且因此只要空燃比传感器没有变得异常，这些值变得始终基本相同。但是，即使废气的空燃比恒定，空燃比传感器的输出值也根据在它们周围流动的废气的压力而变化。一般而言，在空燃比传感器周围流动的废气的压力越高，空燃比传感器的输出值越大。在燃料切断控制中，在空燃比传感器周围流动的废气的压力变得与安装内燃机的车辆周围的大气压成比例，并且因此大气压越高，空燃比传感器的输出值变得越大。因此，必须将上述正常判断范围设置为较广，从而考虑对应于大气压的空燃比传感器的输出值的变化。但是，如果将该正常判断范围设置为较广，则具有空燃比传感器的异常判断变得延迟的问题。此外，如上所述，当对排气净化催化剂进行劣化诊断时，需要估计排气净化催化剂的最大可储存氧量。例如，使用在排气净化催化剂的排气流方向上的上游侧和下游侧的空燃比传感器，采用以下方式估计最大可储存氧量。即，首先，基于上游侧空燃比传感器的输出执行反馈控制，以使得流入排气净化催化剂中的废气的空燃比变成化学计量空燃比。进一步，如果由下游侧空燃比传感器检测到的空燃比变成稍微浓于化学计量空燃比的浓厚判断空燃比，则将目标空燃比更改为比化学计量空燃比稀薄的空燃比(以下也称为“稀薄空燃比”)。当目标空燃比是稀薄空燃比时，流入排气净化催化剂中的氧量被累加，由此计算排气净化催化剂的储存氧量。之后，当由下游侧氧传感器检测到的空燃比变成比化学计量空燃比稍微稀薄的稀薄判断空燃比时，计算直到那时的氧量的累积值作为最大可储存氧量。即使当以这种方式估计最大可储存氧量时，如上所述，如果正常判断范围被设置为较广，则不可能适当地估计该数量。例如，当上游侧空燃比传感器的异常导致其输出值中的误差，并且因此其输出的绝对值大于其实际值时，由于上述反馈控制，流入排气净化催化剂中的废气的实际空燃比变得更接近化学计量空燃比而不是目标空燃比。另一方面，当下游侧空燃比传感器的异常导致其输出值中的误差，并且因此其输出的绝对值小于其实际值时，下游侧空燃比传感器的输出值变成对应于以下空燃比的值：该空燃比更接近于化学计量空燃比而不是从排气净化催化剂中流出的废气的实际空燃比。如果同时出现这两个空燃比传感器的异常，则当目标空燃比是稀薄空燃比时，流入排气净化催化剂中的废气的实际空燃比变成浓于目标空燃比的空燃比(更接近于化学计量空燃比的空燃比)。此外，由下游侧空燃比传感器检测到的空燃比变成进一步浓于目标空燃比的空燃比(更接近于化学计量空燃比的空燃比)。因此，即使稀薄空燃比废气从排气净化催化剂中流出，由下游侧空燃比传感器检测到的空燃比也会变得小于稀薄判断空燃比。为此，下游侧空燃比传感器不会达到稀薄判断空燃比，并且因此，不能再计算最大可储存氧量。因此，考虑上面的问题，本专利技术的一个目标是提供一种能够快速和适当地对空燃比传感器进行异常诊断的异常诊断系统。问题的解决方案为了解决上面问题，在本专利技术的第一方面，提供一种用于内燃机的空燃比传感器的异常诊断系统，所述内燃机包括：排气净化催化剂，其布置在所述内燃机的排气通道中；上游侧空燃比传感器，其布置在所述排气净化催化剂的排气流方向上的上游侧，并且检测流入所述排气净化催化剂中的废气的空燃比；以及下游侧空燃比传感器，其布置在所述排气净化催化剂的排气流方向上的下游侧，并且检测从所述排气净化催化剂中流出的废气的空燃比，其中在燃料切断控制期间，当所述上游侧空燃比传感器的输出值与所述下游侧空燃比传感器的输出值之间的差异或比率变得在预定正常差异范围或预定正常比率范围之外时，所述异常诊断系统判断至少一个所述空燃比传感器已变得异常。在本专利技术的第二方面，在燃料切断控制期间，当所述空燃比传感器的所述输出值在预定正常判断范围之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机的空燃比传感器的异常诊断系统，所述内燃机包括：排气净化催化剂，其布置在所述内燃机的排气通道中；上游侧空燃比传感器，其布置在所述排气净化催化剂的排气流方向上的上游侧，并且检测流入所述排气净化催化剂中的废气的空燃比；以及下游侧空燃比传感器，其布置在所述排气净化催化剂的排气流方向上的下游侧，并且检测从所述排气净化催化剂中流出的废气的空燃比，其中在燃料切断控制期间，当所述上游侧空燃比传感器的输出值与所述下游侧空燃比传感器的输出值之间的差异或比率变得在预定正常差异范围或预定正常比率范围之外时，所述异常诊断系统判断至少一个所述空燃比传感器已变得异常。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.25 JP 2013-2431881.一种用于内燃机的空燃比传感器的异常诊断系统，所述内燃机包
括：排气净化催化剂，其布置在所述内燃机的排气通道中；上游侧空燃比
传感器，其布置在所述排气净化催化剂的排气流方向上的上游侧，并且检
测流入所述排气净化催化剂中的废气的空燃比；以及下游侧空燃比传感器，
其布置在所述排气净化催化剂的排气流方向上的下游侧，并且检测从所述
排气净化催化剂中流出的废气的空燃比，
其中在燃料切断控制期间，当所述上游侧空燃比传感器的输出值与所
述下游侧空燃比传感器的输出值之间的差异或比率变得在预定正常差异范
围或预定正常比率范围之外时，所述异常诊断系统判...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫本宽史，岩崎靖志，木所彻，三好悠司，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP