本發(fā)明涉及空燃比傳感器的異常診斷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

過(guò)去已知存在這樣的內(nèi)燃機(jī)：其在排氣通道中設(shè)置有空燃比傳感器，并且基于該空燃比傳感器的輸出來(lái)控制供給到內(nèi)燃機(jī)燃燒室的燃料量。

作為空燃比傳感器的一個(gè)實(shí)例，已知存在這樣一種空燃比傳感器：其相對(duì)于排氣空燃比線性地(成比例地)更改輸出電流(例如，ptl1)。排氣空燃比越高(變得越稀)，輸出電流越大。為此，通過(guò)檢測(cè)空燃比傳感器的輸出電流，可以推定排氣空燃比。

然而，此類(lèi)空燃比傳感器隨著使用逐漸劣化并且有時(shí)增益特性發(fā)生變化。如果增益特性變化，則空燃比傳感器的輸出電流對(duì)于排氣空燃比變得太大或太小。結(jié)果，錯(cuò)誤地推定排氣空燃比，因此內(nèi)燃機(jī)的控制裝置所執(zhí)行的各種類(lèi)型的控制受到妨礙。

因此，ptl2提出了一種診斷空燃比傳感器中的異常的異常診斷系統(tǒng)。在此類(lèi)異常診斷系統(tǒng)中，在內(nèi)燃機(jī)停止向燃燒室供給燃料的燃料切斷控制期間，基于空燃比傳感器的外加電壓的值來(lái)執(zhí)行空燃比傳感器的異常診斷。根據(jù)ptl2，在燃料切斷控制期間，排氣空燃比是恒定的并且可以被識(shí)別，因此可以在不受排氣空燃比波動(dòng)的影響下精確地診斷空燃比傳感器的異常。

[引用列表]

[專(zhuān)利文獻(xiàn)]

ptl1公開(kāi)號(hào)為2002-243694a的日本專(zhuān)利

ptl2公開(kāi)號(hào)為2010-174790a的日本專(zhuān)利

ptl3公開(kāi)號(hào)為2014-101863a的日本專(zhuān)利

ptl4公開(kāi)號(hào)為2007-127076a的日本專(zhuān)利

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

在此方面，在內(nèi)燃機(jī)中，空氣-燃料混合物從活塞和氣缸體之間的間隙泄漏到曲軸箱內(nèi)部，即產(chǎn)生“漏氣(blowbygas)”。如果漏氣殘留在曲軸箱內(nèi)，則會(huì)引起機(jī)油劣化、金屬腐蝕、空氣污染等。因此，內(nèi)燃機(jī)配備有連接曲軸箱和進(jìn)氣通道的漏氣通道。漏氣經(jīng)過(guò)漏氣通道返回到進(jìn)氣通道，并與新的空氣-燃料混合物一起被燃燒。

此外，在將燃料直接噴射到燃燒室的氣缸噴射式內(nèi)燃機(jī)中，燃料噴射器的噴射口和氣缸壁面之間的距離非常短，因此噴射的燃料直接撞擊氣缸壁面。在冷起動(dòng)時(shí)，沉積在氣缸壁上的燃料不容易汽化，因此其從活塞和氣缸之間的間隙泄漏到曲軸箱中并與機(jī)油混合。另一方面，在內(nèi)燃機(jī)暖機(jī)之后，機(jī)油的溫度也上升，因此機(jī)油中的燃料成分蒸發(fā)。因此，在冷啟動(dòng)時(shí)，如果內(nèi)燃機(jī)在機(jī)油中所含的燃料量較少時(shí)暖機(jī)，則漏氣中的燃料成分根本不會(huì)增加太多。

然而，如果重復(fù)其中內(nèi)燃機(jī)在低溫下啟動(dòng)并且在比內(nèi)燃機(jī)暖機(jī)時(shí)間更短的時(shí)間內(nèi)停止的工作狀態(tài)(所謂的“短行程”)，機(jī)油中的燃料成分量將增加。此后，如果內(nèi)燃機(jī)暖機(jī)，機(jī)油中的大量燃料將蒸發(fā)，因此漏氣中的燃料成分將增加。結(jié)果，含有大量燃料的漏氣將經(jīng)過(guò)漏氣通道并流入進(jìn)氣通道。因此，在燃料切斷控制期間，大量的燃料被混合在吸入氣缸的空氣中。由于這種燃料，廢氣中的氧在排氣通道中被消耗，特別是排氣凈化催化劑。結(jié)果，排氣空燃比在燃料切斷控制期間減小。

在ptl2中描述的異常診斷系統(tǒng)中，完全不考慮燃料切斷控制期間的排氣空燃比的波動(dòng)。因此，在該異常診斷系統(tǒng)中，如果在燃料切斷控制期間漏氣導(dǎo)致排氣空燃比降低，則不能精確地診斷空燃比傳感器的異常。具體地說(shuō)，即使空燃比傳感器正常，如果在燃料切斷控制期間漏氣導(dǎo)致排氣空燃比降低，則空燃比傳感器的輸出電流和外加電壓也將減小，因此，正常空燃比傳感器容易被錯(cuò)誤地診斷為異常。備選地，如果由于空燃比傳感器的異常而導(dǎo)致的輸出電流的增加以及由此引起的外加電壓的增加被由于燃料切斷控制期間的排氣空燃比的降低導(dǎo)致的輸出電流的減小以及由此引起的外加電壓的減小所抵消，則異常的空燃比傳感器將被錯(cuò)誤地診斷為正常。

因此，鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供這樣一種空燃比傳感器的異常診斷系統(tǒng)：即使漏氣導(dǎo)致在燃料切斷控制期間排氣空燃比降低，其也能夠精確地診斷空燃比傳感器的異常。

問(wèn)題解決方案

為了解決上述問(wèn)題，在第一發(fā)明中，提供一種設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)中的空燃比傳感器的異常診斷系統(tǒng)，其中所述內(nèi)燃機(jī)具有：進(jìn)氣通道，所述進(jìn)氣通道中設(shè)置有節(jié)流閥并且所述進(jìn)氣通道將含有空氣和燃料的空氣燃料混合物引導(dǎo)到燃燒室；排氣通道，所述排氣通道排出由所述空氣燃料混合物在所述燃燒室中的燃燒所產(chǎn)生的廢氣；以及漏氣通道，所述漏氣通道將曲軸箱中的漏氣返回到所述進(jìn)氣通道中的所述節(jié)流閥的下游側(cè)，所述空燃比傳感器被設(shè)置在所述排氣通道中并且檢測(cè)流過(guò)所述排氣通道的所述廢氣的空燃比，所述異常診斷系統(tǒng)被配置為：在所述內(nèi)燃機(jī)停止向所述燃燒室供給燃料的燃料切斷控制期間并且在經(jīng)過(guò)所述漏氣通道并流到所述進(jìn)氣通道中的所述節(jié)流閥的下游側(cè)的不同漏氣流量的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)，獲得表示所述漏氣流量與到所述燃燒室的氣體流量的比率的漏氣流量比和所述空燃比傳感器的輸出電流；基于所述漏氣流量比和輸出電流來(lái)計(jì)算所述空燃比傳感器的與小于在所述多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的所述漏氣流量比的漏氣流量比相對(duì)應(yīng)的輸出電流；以及基于所計(jì)算的輸出電流來(lái)判定所述空燃比傳感器的異常。

在第二發(fā)明中，第一發(fā)明中的所述多個(gè)時(shí)間點(diǎn)是燃料切斷控制的單個(gè)循環(huán)處的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

在第三發(fā)明中，在第一或第二發(fā)明中小于在所述多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的所述漏氣流量比的所述漏氣流量比為0。

在第四發(fā)明中，在第一到第三發(fā)明中任一項(xiàng)的所述異常診斷系統(tǒng)被配置為：基于所計(jì)算的輸出電流來(lái)計(jì)算所述空燃比傳感器的輸出增益；計(jì)算所計(jì)算的輸出增益相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化率；以及在所述變化率處于預(yù)定范圍之外時(shí)判定所述空燃比傳感器為異常。

在第五發(fā)明中，在第一到第四發(fā)明中任一項(xiàng)的所述異常診斷系統(tǒng)被配置為計(jì)算在所述多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的所述漏氣流量比的變化量，以及在所述變化量小于預(yù)定值時(shí)不判定所述空燃比的異常。

在第六發(fā)明中，在第一到第五發(fā)明中任一項(xiàng)的所述異常診斷系統(tǒng)被配置為：在所述多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得除所述廢氣的所述空燃比之外的導(dǎo)致所述空燃比傳感器的所述輸出電流波動(dòng)的變化因子的值，計(jì)算所述變化因子的所述值的變化量，以及在所述變化量為預(yù)定值或更大值時(shí)不判定所述空燃比的異常。

本發(fā)明的有益效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠區(qū)分在空燃比傳感器處發(fā)生的異常類(lèi)型的用于檢測(cè)異常的系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1是示意性地示出使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的空燃比傳感器的異常診斷系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的視圖；

圖2是示意性地示出空燃比傳感器的結(jié)構(gòu)的視圖；

圖3是示出不同排氣空燃比下的傳感器外加電壓與輸出電流之間的關(guān)系的視圖；

圖4是示出使傳感器外加電壓恒定時(shí)的排氣空燃比與輸出電流之間的關(guān)系的視圖；

圖5是內(nèi)燃機(jī)通常工作時(shí)的目標(biāo)空燃比等的時(shí)間圖；

圖6是內(nèi)燃機(jī)的燃料切斷控制前后的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速等的示意性時(shí)間圖；

圖7a到7c是示出燃料切斷控制期間漏氣流量比與空燃比傳感器的輸出電流之間的關(guān)系的圖；

圖8是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例中用于診斷空燃比傳感器的異常的處理的控制例程的流程圖；

圖9是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例中用于判定下游側(cè)空燃比傳感器的傳感器輸出的收斂的處理的控制例程的流程圖；

圖10是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例中用于判定上游側(cè)空燃比傳感器的傳感器輸出的收斂的處理的控制例程的流程圖；

圖11是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例中用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程的流程圖；

圖12是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例中用于判定異常的處理的控制例程的流程圖；

圖13是示出本發(fā)明的第二實(shí)施例中用于診斷空燃比傳感器的異常的處理的控制例程的流程圖；

圖14是示出本發(fā)明的第二實(shí)施例中用于判定異常的處理的控制例程的流程圖；

圖15是示出本發(fā)明的第三實(shí)施例中用于診斷空燃比傳感器的異常的處理的控制例程的流程圖；

圖16是示出本發(fā)明的第三實(shí)施例中用于判定異常的處理的控制例程的流程圖；

圖17是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例的第一變形例中用于診斷空燃比傳感器的異常的處理的控制例程的流程圖；

圖18是示出當(dāng)使用漏氣流量比的最大值與最小值之間的差作為漏氣流量比的變化量的指示符時(shí)，第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的第一變形例中的用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程的流程圖；

圖19是示出用于更新漏氣流量比的最大值與最小值的處理的控制例程的流程圖；

圖20是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例的第二變形例中用于診斷空燃比傳感器的異常的處理的控制例程的流程圖；

圖21是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的第二變形例中用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程的流程圖；

圖22是示出用于更新輸出電流變化因子的最大值與最小值的處理的控制例程的流程圖。

具體實(shí)施方式

參考附圖，下面將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。需要指出，在以下說(shuō)明中，類(lèi)似的構(gòu)成元件被賦予相同的參考標(biāo)號(hào)。

<內(nèi)燃機(jī)整體說(shuō)明>

圖1是示意性地示出使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的空燃比傳感器的異常診斷系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的視圖。參考圖1，1指示內(nèi)燃機(jī)主體，2指示氣缸體，3指示氣缸體2內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，4指示氣缸蓋，氣缸蓋固定在氣缸體2上，5指示燃燒室，其形成在活塞3和氣缸蓋4之間，6指示進(jìn)氣閥，7指示進(jìn)氣口，8指示排氣閥，以及9指示排氣口。進(jìn)氣閥6打開(kāi)和關(guān)閉進(jìn)氣口7，而排氣閥8打開(kāi)和關(guān)閉排氣口9。

如1所示，在氣缸蓋4的內(nèi)壁面的中央部設(shè)置有火花塞10。燃料噴射器11被設(shè)置在氣缸蓋4的內(nèi)壁表面周?chē)?。火花?0被配置為根據(jù)點(diǎn)火信號(hào)產(chǎn)生火花。此外，燃料噴射器11根據(jù)噴射信號(hào)將預(yù)定量的燃料直接噴射到燃燒室5中。也就是說(shuō)，本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)是氣缸噴射式內(nèi)燃機(jī)。需要指出，內(nèi)燃機(jī)也可以是端口噴射式內(nèi)燃機(jī)。在這種情況下，燃料噴射器11被配置為在進(jìn)氣口7內(nèi)噴射燃料。此外，在本實(shí)施例中，作為燃料，使用理論空燃比為14.6的汽油。然而，在使用本發(fā)明的空燃比傳感器的異常診斷系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)中，也可以使用另一種燃料。

每個(gè)氣缸中的進(jìn)氣口7通過(guò)相應(yīng)的進(jìn)氣流道13連通到穩(wěn)壓罐14。穩(wěn)壓罐14通過(guò)進(jìn)氣管15連通到空氣過(guò)濾器16。進(jìn)氣口7、進(jìn)氣流道13、穩(wěn)壓罐14和進(jìn)氣管15形成將包含空氣和燃料的空氣燃料混合物引導(dǎo)到燃燒室5的進(jìn)氣通道。此外，在進(jìn)氣管15的內(nèi)部，設(shè)置有由節(jié)流閥驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器17驅(qū)動(dòng)的節(jié)流閥18。節(jié)流閥18可以由節(jié)流閥驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器17轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變進(jìn)氣通道的開(kāi)口面積。

另一方面，每個(gè)氣缸中的排氣口9連通到排氣歧管19。排氣歧管19具有連通到排氣口9的多個(gè)流道和匯集這些流道的集管。排氣歧管19的集管連通到內(nèi)置有上游側(cè)排氣凈化催化劑20的上游側(cè)殼體21。上游側(cè)殼體21通過(guò)排氣管22連接到下游側(cè)殼體23，下游側(cè)殼體23內(nèi)置有下游側(cè)排氣凈化催化劑24。排氣口9、排氣歧管19、上游側(cè)殼體21、排氣管22和下游側(cè)殼體23形成排出由于空氣燃料混合物在燃燒室5中的燃燒而產(chǎn)生的廢氣的排氣通道。

此外，進(jìn)氣流道13通過(guò)漏氣通道25連通到曲軸箱。在漏氣通道25內(nèi)設(shè)置有pcv(曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng))閥26。pcv閥26是單向閥(止回閥)，其允許僅從曲軸箱到進(jìn)氣流道13的一個(gè)方向的流動(dòng)。如果在進(jìn)氣流道13處出現(xiàn)負(fù)壓，則pcv閥26打開(kāi)并且空氣燃料混合物從活塞3和氣缸體2之間的間隙泄漏到曲軸箱內(nèi)部，并且所謂的漏氣從曲軸箱的內(nèi)部通過(guò)漏氣通道25的內(nèi)部流出，以返回到進(jìn)氣流道13。需要指出，漏氣通道25可以連接到節(jié)流閥18的下游側(cè)的進(jìn)氣通道中的另一位置，例如穩(wěn)壓罐14。

電子控制單元(ecu)31包括數(shù)字計(jì)算機(jī)，該數(shù)字計(jì)算機(jī)具有通過(guò)雙向總線32連接在一起的部件，諸如ram(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)33、rom(只讀存儲(chǔ)器)34、cpu(微處理器)35、輸入端口36和輸出端口37。在進(jìn)氣管15中，設(shè)置有用于檢測(cè)流過(guò)進(jìn)氣管15的空氣流量的空氣流量計(jì)39。該空氣流量計(jì)39的輸出通過(guò)相應(yīng)的ad轉(zhuǎn)換器38被輸入到輸入端口36。此外，在排氣歧管19的集管處，設(shè)置有上游側(cè)空燃比傳感器40，其檢測(cè)流過(guò)排氣歧管19內(nèi)部的廢氣(即，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣)的空燃比。此外，在排氣管22中，設(shè)置有下游側(cè)空燃比傳感器41，其檢測(cè)流過(guò)排氣管22內(nèi)部的廢氣(即，從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出并流入下游側(cè)排氣凈化催化劑24的廢氣)的空燃比。這些空燃比傳感器40和41的輸出也通過(guò)相應(yīng)的ad轉(zhuǎn)換器38被輸入到輸入端口36，需要指出，這些空燃比傳感器40和41的配置將在后面說(shuō)明。

此外，加速踏板42具有與其連接的負(fù)載傳感器43，該負(fù)載傳感器產(chǎn)生與加速踏板42的下壓量成比例的輸出電壓。負(fù)載傳感器43的輸出電壓通過(guò)相應(yīng)的ad轉(zhuǎn)換器被輸入到輸入端口36。曲柄角傳感器44例如每次在曲軸旋轉(zhuǎn)15度時(shí)產(chǎn)生輸出脈沖。該輸出脈沖被輸入到輸入端口36。cpu35根據(jù)該曲柄角傳感器44的輸出脈沖計(jì)算內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速。另一方面，輸出端口37通過(guò)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路45連接到火花塞10、燃料噴射器11和節(jié)流閥驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器17。需要指出，ecu31用作控制內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)。

上游側(cè)排氣凈化催化劑20和下游側(cè)排氣凈化催化劑24是具有氧吸藏能力的三元催化劑。具體地說(shuō)，排氣凈化催化劑20和24包括陶瓷構(gòu)成的載體，在該載體上承載有具有催化作用的貴金屬(例如鉑(pt))和具有氧吸藏能力的物質(zhì)(例如，二氧化鈰(ceo2)。排氣凈化催化劑20和24表現(xiàn)出當(dāng)達(dá)到預(yù)定活化溫度時(shí)同時(shí)除去未燃燒氣體(hc、co等)和氮氧化物(nox)的催化作用以及氧吸藏能力。

根據(jù)排氣凈化催化劑20和24的氧吸藏能力，當(dāng)流入排氣凈化催化劑20和24的廢氣的空燃比是比理論空燃比稀的空燃比(以下也稱(chēng)為“稀空燃比”)時(shí)，排氣凈化催化劑20和24吸藏廢氣中的氧。另一方面，當(dāng)流入廢氣具有比理論空燃比濃的空燃比(以下也稱(chēng)為“濃空燃比”)時(shí)，排氣凈化催化劑20和24釋放吸藏在排氣凈化催化劑20和24中的氧。結(jié)果，只要保持排氣凈化催化劑20和24的氧吸藏能力，從排氣凈化催化劑20和24流出的廢氣的空燃比就基本成為理論空燃比，而不管流入排氣凈化催化劑20和24的廢氣的空燃比為何。

<空燃比傳感器的說(shuō)明>

在本實(shí)施例中，作為空燃比傳感器40和41，使用杯式極限電流型空燃比傳感器。參考圖2，將簡(jiǎn)單地說(shuō)明空燃比傳感器40和41的結(jié)構(gòu)。圖2是示意性地示出空燃比傳感器的結(jié)構(gòu)的視圖?？杖急葌鞲衅?0和41中的每一者配備有固體電解質(zhì)層51、布置在固體電解質(zhì)層51的一個(gè)側(cè)面上的排氣側(cè)電極52、布置在固體電解質(zhì)層51的另一側(cè)面上的大氣側(cè)電極53、調(diào)節(jié)流動(dòng)廢氣擴(kuò)散的擴(kuò)散調(diào)節(jié)層54、參考?xì)怏w室55、以及加熱空燃比傳感器40或41(具體加熱電解質(zhì)層(元件)51)的加熱部件56。

在本實(shí)施例的杯式空燃比傳感器40和41的每一者中，固體電解質(zhì)層51形成為具有一個(gè)封閉端的圓柱形。在空燃比傳感器40或41內(nèi)限定的參考?xì)馐?5的內(nèi)部，引入大氣氣體(空氣)并且設(shè)置加熱部件56。在固體電解質(zhì)層51的內(nèi)表面上，設(shè)置有大氣側(cè)電極53。在固體電解質(zhì)層51的外表面上，設(shè)置排氣側(cè)電極52。在固體電解質(zhì)層51和排氣側(cè)電極52的外表面上，設(shè)置有擴(kuò)散調(diào)節(jié)層54，以覆蓋固體電解質(zhì)層51和排氣側(cè)電極52。需要指出，在擴(kuò)散調(diào)節(jié)層54的外側(cè)，可以設(shè)置保護(hù)層(未示出)以防止液體等沉積在擴(kuò)散調(diào)節(jié)層54的表面上。

固體電解質(zhì)層51由zro2(氧化鋯)、hfo2、tho2、bi2o2或其它氧離子導(dǎo)電氧化物(其中混合cao、mgo、y2o3、yb2o3作為穩(wěn)定劑)的燒結(jié)體形成。進(jìn)一步地，擴(kuò)散調(diào)節(jié)層54由氧化鋁、氧化鎂、二氧化硅、尖晶石、莫來(lái)石或其它耐熱無(wú)機(jī)物質(zhì)等的多孔燒結(jié)體形成。此外，排氣側(cè)電極52和大氣側(cè)電極53由鉑或其它具有高催化活性的貴金屬形成。

進(jìn)一步地，在排氣側(cè)電極52和大氣側(cè)電極53之間，由安裝在ecu31上的電壓控制裝置60供給傳感器外加電壓v。另外，ecu31配備有電流檢測(cè)裝置61，其在提供傳感器外加電壓時(shí)檢測(cè)通過(guò)固體電解質(zhì)層51在這些電極52和53之間流動(dòng)的電流。由該電流檢測(cè)裝置61檢測(cè)的電流是空燃比傳感器40和41的輸出電流。

以此方式配置的空燃比傳感器40和41具有圖3所示的電壓-電流(v-i)特性。圖3是示出不同排氣空燃比下的傳感器外加電壓與輸出電流之間的關(guān)系的視圖。從圖3可以看出，排氣空燃比越高(越稀)，輸出電流i越大。進(jìn)一步地，在每個(gè)排氣空燃比的v-i線處，存在與v軸平行的區(qū)域，即，即使傳感器外加電壓變化，輸出電流也基本不變的區(qū)域。該電壓區(qū)域稱(chēng)為“極限電流區(qū)域”。此時(shí)的電流稱(chēng)為“極限電流”。在圖3中，排氣空燃比為18時(shí)的極限電流區(qū)域和極限電流由w18和i18示出。

另一方面，在傳感器外加電壓低于極限電流區(qū)域的區(qū)域中，輸出電流相對(duì)于傳感器外加電壓基本成比例地變化。下文將該區(qū)域稱(chēng)為“比例區(qū)域”。此時(shí)的斜率由固體電解質(zhì)層51的dc元件電阻決定。進(jìn)一步地，在傳感器外加電壓高于極限電流區(qū)域的區(qū)域中，輸出電流也隨著傳感器外加電壓的增加而增加。在該區(qū)域中，排氣側(cè)電極52等上的排氣中包含的水分的分解導(dǎo)致輸出電流根據(jù)傳感器外加電壓的變化而變化。下文將該區(qū)域稱(chēng)為“水分分解區(qū)域”。

圖4是示出使供應(yīng)電壓恒定在大約0.45v時(shí)的排氣空燃比與輸出電流i之間的關(guān)系的視圖。從圖4可以看出，在空燃比傳感器40和41中，輸出電流i相對(duì)于排氣空燃比線性地(成比例地)變化，從而排氣空燃比越高(即越稀)，來(lái)自空燃比傳感器40和41的輸出電流i越大。此外，空燃比傳感器40和41被配置為使得當(dāng)排氣空燃比為理論空燃比時(shí)，輸出電流i變?yōu)?。進(jìn)一步地，當(dāng)排氣空燃比變大一定程度或更多或者當(dāng)其變小一定程度或更多時(shí)，輸出電流的變化與排氣空燃比的變化的比率變小。

需要指出，在上述實(shí)例中，作為空燃比傳感器40和41，使用具有圖2所示的結(jié)構(gòu)的極限電流型空燃比傳感器。然而，可以使用任何類(lèi)型的空燃比傳感器作為空燃比傳感器40和41，只要輸出電流相對(duì)于排氣空燃比線性地變化即可。因此，作為空燃比傳感器40和41，例如也可以使用分層式極限電流型空燃比傳感器，或其它結(jié)構(gòu)的極限電流型空燃比傳感器，或非極限電流型空燃比傳感器，或任何其它空燃比傳感器。進(jìn)一步地，空燃比傳感器40和41可以是具有彼此不同的構(gòu)造的空燃比傳感器。

<基本空燃比控制>

在以此方式配置的內(nèi)燃機(jī)中，基于空燃比傳感器40和41的輸出設(shè)定來(lái)自燃料噴射器11的燃料噴射量，以使得基于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空燃比變?yōu)樽罴芽杖急?。在本?shí)施例中，基于上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出電流(對(duì)應(yīng)于流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空燃比或從內(nèi)燃機(jī)主體流出的廢氣的空燃比)執(zhí)行反饋控制，以使得該輸出電流變?yōu)閷?duì)應(yīng)于目標(biāo)空燃比對(duì)應(yīng)的值。此外，基于下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流而改變目標(biāo)空燃比。

參考圖5，將簡(jiǎn)單地說(shuō)明目標(biāo)空燃比的此類(lèi)控制實(shí)例。圖5是內(nèi)燃機(jī)正常工作時(shí)的目標(biāo)空燃比aft、上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出電流(輸出值)if、上游側(cè)排氣凈化催化劑的氧吸藏量osa、以及下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流(輸出值)ir的時(shí)間圖。

需要指出，如圖4所示，空燃比傳感器40、41的輸出電流在空燃比傳感器40、41周?chē)鲃?dòng)的廢氣的空燃比為理論空燃比時(shí)變?yōu)?。此外，當(dāng)廢氣的空燃比為濃空燃比時(shí)，輸出電流變?yōu)樨?fù)值，并且當(dāng)廢氣的空燃比為稀空燃比時(shí)，輸出電流變?yōu)檎?。進(jìn)一步地，當(dāng)空燃比傳感器40、41周?chē)鲃?dòng)的廢氣的空燃比為濃空燃比或稀空燃比時(shí)，與理論空燃比的差越大，空燃比傳感器40、41的輸出電流的絕對(duì)值越大。進(jìn)一步地，“正常工作時(shí)(正常控制)”表示其中根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的特定工作狀態(tài)(例如，安裝內(nèi)燃機(jī)的車(chē)輛加速時(shí)執(zhí)行的用于增加燃料噴射量的校正或下文將說(shuō)明的燃料切斷控制等)來(lái)調(diào)整燃料噴射量的控制未被執(zhí)行的工作狀態(tài)(控制狀態(tài))。

在圖5所示的實(shí)例中，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流ir變?yōu)榈扔诨蛐∮诒?小的濃判定基準(zhǔn)值irich時(shí)，目標(biāo)空燃比被設(shè)定為并保持在比理論空燃比更稀的稀設(shè)定空燃比aftlean(例如，15)。在此方面，濃判定基準(zhǔn)值irich是與比理論空燃比稍濃的預(yù)定濃判定空燃比(例如14.55)對(duì)應(yīng)的值。

然后，推定上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量。如果該推定值等于或大于預(yù)定的判定基準(zhǔn)吸藏量cref(小于最大可吸藏氧量cmax的量)，則目標(biāo)空燃比被設(shè)定為并保持在比理論空燃比更濃的濃設(shè)定空燃比aftrich(例如14.4)。在圖5所示的實(shí)例，該操作被重復(fù)地執(zhí)行。

具體而言，在圖5所示的實(shí)例中，在時(shí)間t1之前，目標(biāo)空燃比aft被設(shè)定為濃設(shè)定空燃比aftrich，因此上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出電流if為小于0的值(對(duì)應(yīng)于濃空燃比)。進(jìn)一步地，上游側(cè)排氣凈化催化劑20吸藏氧，因此下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流ir變?yōu)榛緸?(對(duì)應(yīng)于理論空燃比)。此時(shí)，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空燃比變?yōu)闈饪杖急?，因此上游?cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量逐漸降低。

然后，在時(shí)間t1處，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量接近0，因此流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的未燃燒氣體的一部分在未被上游側(cè)排氣凈化催化劑20凈化的情況下開(kāi)始流出。結(jié)果，在時(shí)間t2處，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流ir變?yōu)榈扔诨蛐∮跐馀卸ɑ鶞?zhǔn)值irich(對(duì)應(yīng)于濃判定基準(zhǔn)空燃比)。此時(shí)，目標(biāo)空燃比被從濃設(shè)定空燃比aftrich切換到稀設(shè)定空燃比aftlean。

通過(guò)切換目標(biāo)空燃比，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空燃比變?yōu)橄】杖急?，未燃?xì)怏w的流出減少并停止。進(jìn)一步地，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量osa逐漸增加，在時(shí)間t3處達(dá)到判定基準(zhǔn)吸藏量cref。以這種方式，如果氧吸藏量達(dá)到判定基準(zhǔn)吸藏量cref，則目標(biāo)空燃比再次被從稀設(shè)定空燃比aftlean切換到濃設(shè)定空燃比aftrich。通過(guò)目標(biāo)空燃比的這種切換，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空燃比再次變?yōu)闈饪杖急?。結(jié)果，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量逐漸降低。然后，重復(fù)地執(zhí)行此操作。通過(guò)進(jìn)行此控制，能夠防止nox從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出。

需要指出，基于上游側(cè)空燃比傳感器40及下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出，在正常工作時(shí)執(zhí)行的空燃比控制不必限于上述控制。它可以是任何控制，只要控制基于這些空燃比傳感器40、41的輸出即可。

<燃料切斷控制>

此外，在本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)中，在安裝內(nèi)燃機(jī)等的車(chē)輛減速時(shí)，執(zhí)行燃料切斷控制以停止來(lái)自燃料噴射器11的燃料噴射，從而在內(nèi)燃機(jī)的工作期間停止向燃燒室5供給燃料。當(dāng)用于開(kāi)始燃料切斷的預(yù)定條件成立時(shí)，開(kāi)始此燃料切斷控制。具體而言，燃料切斷控制例如在加速踏板42的下壓量為0或基本為0(即，內(nèi)燃機(jī)負(fù)載為0或基本為0)并且內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速等于或大于比怠速時(shí)的轉(zhuǎn)速高的預(yù)定轉(zhuǎn)速時(shí)執(zhí)行。

當(dāng)執(zhí)行燃料切斷控制時(shí)，空氣或類(lèi)似于空氣的廢氣從內(nèi)燃機(jī)排出，因此，具有非常高的空燃比(即，非常高的稀度)的氣體流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20。結(jié)果，在燃料切斷控制期間，大量氧氣流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20，并且上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量達(dá)到最大可吸藏氧量。

進(jìn)一步地，如果用于結(jié)束燃料切斷的預(yù)定條件成立，則結(jié)束燃料切斷控制。作為用于結(jié)束燃料切斷的條件，例如可以提及加速踏板42的下壓量變?yōu)轭A(yù)定值或更大值(即，內(nèi)燃機(jī)負(fù)載變?yōu)橐欢ǔ潭鹊闹?或者內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)榈扔诨蛐∮诒鹊∷贂r(shí)的轉(zhuǎn)速高的預(yù)定轉(zhuǎn)速等。進(jìn)一步地，在本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)中，就在燃料切斷控制結(jié)束之后，執(zhí)行返回后(post-return)濃控制，該控制使得流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空燃比變?yōu)楸葷庠O(shè)定空燃比更濃的返回后濃空燃比。因此，能夠在燃料切斷控制期間快速地釋放吸藏在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的氧。

<空燃比傳感器的異常診斷>

在此方面，如上所述，空燃比傳感器40、41隨著其使用而劣化，因此，有時(shí)空燃比傳感器40、41變得異常。如果空燃比傳感器40、41以此變得異常，則輸出的精度降低，因此不能適當(dāng)?shù)乜刂苼?lái)自燃料噴射器11的燃料噴射量。結(jié)果，導(dǎo)致廢氣排放劣化或燃料經(jīng)濟(jì)性劣化。因此，本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)具備自診斷空燃比傳感器40、41的異常的異常診斷系統(tǒng)。

作為由此類(lèi)異常診斷系統(tǒng)執(zhí)行的異常診斷控制，例如可以提及在燃料切斷控制時(shí)執(zhí)行的異常診斷控制。如果執(zhí)行其中停止向燃燒室5供給燃料的燃料切斷控制，通常從燃燒室5排出幾乎不含太多燃料的廢氣。為此，流入空燃比傳感器40和41的廢氣中的氧濃度變得基本等于大氣中的氧濃度(約20％)。在這種情況下，空燃比傳感器40和41的輸出電流變?yōu)樽畲?。所述值是事先已知的。因此，通過(guò)判定燃料切斷控制時(shí)實(shí)際檢測(cè)到的輸出電流是否在預(yù)定基準(zhǔn)范圍內(nèi)，能夠診斷空燃比傳感器40或41的異常。

<異常診斷中的問(wèn)題點(diǎn)>

然而，如果執(zhí)行燃料切斷控制，通常在進(jìn)氣通道中的節(jié)流閥18的下游側(cè)產(chǎn)生負(fù)壓，因此，漏氣返回到進(jìn)氣通道中的節(jié)流閥18的下游側(cè)。漏氣中的燃料使廢氣中的氧在排氣通道(具體是上游側(cè)排氣凈化催化劑20)中被消耗掉，因此，到達(dá)空燃比傳感器40和41的廢氣中的氧濃度下降。結(jié)果，空燃比傳感器40和41的輸出電流也減小，因此，異常診斷系統(tǒng)易于將正常的空燃比傳感器40或41誤診斷為異常。備選地，如果燃料切斷控制期間廢氣中的氧濃度的下降導(dǎo)致的輸出電流的減小抵消了異常導(dǎo)致的空燃比傳感器40或41的輸出電流的增加，則異常診斷系統(tǒng)會(huì)將異常的空燃比傳感器40或41誤診斷為正常。

<本發(fā)明中的異常診斷>

因此，為了提高空燃比傳感器40或41的異常診斷的精度，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的空燃比傳感器40或41的異常診斷系統(tǒng)通過(guò)以下方式診斷異常：即，在燃料切斷控制期間并且在經(jīng)過(guò)漏氣通道25并流到進(jìn)氣通道中的節(jié)流閥18的下游側(cè)的不同漏氣流量的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)，獲得表示漏氣流量與到燃燒室5的氣體流量的比率的漏氣流量比和空燃比傳感器40或41的輸出電流；基于所獲得的漏氣流量比和輸出電流，計(jì)算空燃比傳感器40或41的與小于在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的漏氣流量比的漏氣流量比相對(duì)應(yīng)的輸出電流。

<本發(fā)明的原理>

首先，參考圖6，將說(shuō)明燃料切斷控制前后的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速、漏氣流量比、上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出電流、以及下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流的變化的一個(gè)實(shí)例。圖6是內(nèi)燃機(jī)的燃料切斷控制前后的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速、漏氣流量比、上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出電流、以及下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流的示意性時(shí)間圖。

在圖6所示的實(shí)例中，在燃料切斷控制之前，目標(biāo)空燃比被設(shè)為理論空燃比，上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出電流和下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流為0。進(jìn)一步地，燃料切斷控制之前的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和漏氣流量比恒定。

在圖6所示的實(shí)例中，在時(shí)間t1處，開(kāi)始燃料切斷控制。在開(kāi)始燃料切斷控制之后，除了下坡行駛等以外，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速通常隨著時(shí)間推移而降低。如果內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速降低，通常節(jié)流閥18下游側(cè)的進(jìn)氣通道中的壓力減小(變?yōu)樨?fù)壓)，因此流入進(jìn)氣通道的漏氣流量增加并且因此導(dǎo)致漏氣流量比增大。

在燃料切斷控制開(kāi)始后的時(shí)間t2處，如果隨著燃料切斷控制被饋送到燃燒室5的空氣到達(dá)上游側(cè)空燃比傳感器40，則上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出電流變?yōu)榇笥?的值。進(jìn)一步地，在時(shí)間t2之后，如果空氣流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20，則上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量達(dá)到最大可吸藏氧量。為此，在所示實(shí)例中，在時(shí)間t3處，空氣到達(dá)下游側(cè)空燃比傳感器41，并且下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流變?yōu)榇笥?的值。

如果漏氣流量比的增加導(dǎo)致漏氣中的燃料所消耗的廢氣中的氧增加，則排氣空燃比下降，并且因此導(dǎo)致空燃比傳感器40和41的輸出電流減小。在該實(shí)例中，在燃料切斷控制之后，漏氣流量比逐漸增大，因此如圖6所示，空氣到達(dá)空燃比傳感器40和41，然后空燃比傳感器40和41的輸出電流逐漸減小。

需要指出，在圖6所示的實(shí)例中，為了便于理解說(shuō)明，對(duì)簡(jiǎn)單的模型進(jìn)行了說(shuō)明，但是在燃料切斷控制前后，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速等不一定如圖6所示那樣變化。例如，除了內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速之外，進(jìn)氣通道內(nèi)的節(jié)流閥18的下游側(cè)的壓力受到進(jìn)氣通道的進(jìn)氣溫度、節(jié)流閥18的開(kāi)度等的影響，因此在實(shí)際中，漏氣流量比可以按照不同于圖6所示的時(shí)間圖變化。

在本發(fā)明中，當(dāng)診斷上游側(cè)空燃比傳感器40的異常時(shí)，在從時(shí)間t2開(kāi)始的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處獲得漏氣流量比和上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出電流。進(jìn)一步地，當(dāng)診斷下游側(cè)空燃比傳感器41的異常時(shí)，在從時(shí)間t3開(kāi)始的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處獲得漏氣流量比和下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流。

結(jié)果，根據(jù)包含在漏氣流量中的燃料量獲得如圖7a到7c所示的圖形。圖7a到圖7c是示出燃料切斷控制期間的漏氣流量比與空燃比傳感器40或41的輸出電流之間的關(guān)系的圖。在圖7a到7c中，在燃料切斷控制期間的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的漏氣流量比和空燃比傳感器40或41的輸出電流的值在圖上被繪制為菱形標(biāo)記。基于這些值，如圖7a到7c所示，漏氣流量比與空燃比傳感器40或41的輸出電流之間的關(guān)系可以用一階線來(lái)近似。

如上所述，如果漏氣流量比的增加導(dǎo)致漏氣中的燃料所消耗的廢氣中的氧增加，則排氣空燃比降低，從而導(dǎo)致空燃比傳感器40和41的輸出電流減小。在這種情況下，如圖7b和7c所示，一階近似線的斜率變?yōu)樨?fù)值。漏氣中含有的燃料量越大，斜率的絕對(duì)值越大。圖7b示出了在漏氣中含有的燃料量少的情況下的漏氣流量比與空燃比傳感器40或41的輸出電流之間的關(guān)系。圖7c示出了在漏氣中含有的燃料量大的情況下的漏氣流量比與空燃比傳感器40或41的輸出電流之間的關(guān)系。另一方面，如果漏氣幾乎不含有任何燃料，則如圖7a所示，空燃比傳感器40或41的輸出電流變?yōu)榛竞愣ǖ闹?，而與漏氣流量比無(wú)關(guān)。進(jìn)一步地，從圖7a到7c可以看出，一階近似線的截距“b”變?yōu)榛鞠嗤闹?，與漏氣中含有的燃料量無(wú)關(guān)。

從圖7a到7c可以看出，當(dāng)漏氣流量比為0時(shí)，一階近似線的截距“b”對(duì)應(yīng)于空燃比傳感器40或41的輸出電流，即，空燃比傳感器40或41的輸出電流對(duì)應(yīng)于空氣中的氧濃度。一階近似線的斜率和截距“b”可以通過(guò)公知的最小二乘法來(lái)計(jì)算。為此，即使在燃料切斷控制期間漏氣導(dǎo)致排氣空燃比降低，也能夠基于在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的漏氣流量比和空燃比傳感器40或41的輸出電流，推定與空氣中的氧濃度對(duì)應(yīng)的空燃比傳感器40或41的輸出電流，進(jìn)而能夠精確地診斷空燃比傳感器40或41的異常。

需要指出，不是計(jì)算漏氣流量比為0時(shí)的空燃比傳感器40或41的輸出電流，而是通過(guò)計(jì)算與小于在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的漏氣流量比的漏氣流量比相對(duì)應(yīng)的輸出電流，能夠降低漏氣導(dǎo)致的燃料切斷控制期間的排氣空燃比的下降引起的輸出電流減小的影響，因此能夠提高空燃比傳感器40或41的異常診斷的精度。

下面將說(shuō)明關(guān)于空燃比傳感器40或41的異常診斷系統(tǒng)的多個(gè)實(shí)施例。

<第一實(shí)施例>

首先，參考圖8到圖12，將說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例。第一實(shí)施例的異常診斷系統(tǒng)被配置為基于在燃料切斷控制期間且在經(jīng)過(guò)漏氣通道25并流到進(jìn)氣通道中的節(jié)流閥18的下游側(cè)的不同漏氣流量的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的漏氣流量比和空燃比傳感器40或41的輸出電流，計(jì)算空燃比傳感器40或41的與小于在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的漏氣流量比的漏氣流量比相對(duì)應(yīng)的輸出電流，并且基于所計(jì)算的輸出電流判定空燃比傳感器40或41的異常。

圖8是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例中用于診斷空燃比傳感器40或41的異常的處理的控制例程的流程圖。所示的控制例程按照特定時(shí)間間隔的中斷執(zhí)行。在第一實(shí)施例中，首先，在步驟s101，判定用于診斷異常的處理的執(zhí)行條件是否成立。用于診斷異常的處理的執(zhí)行條件成立的情況例如是燃料切斷控制正在進(jìn)行且空燃比傳感器40或41活動(dòng)的情況。空燃比傳感器40或41活動(dòng)的情況是空燃比傳感器40或41的傳感器元件的溫度為預(yù)定值以上的情況，例如，空燃比傳感器40或41的傳感器元件的阻抗為預(yù)定值以下的情況。

當(dāng)在步驟s101判定用于診斷異常的處理的執(zhí)行條件成立時(shí)，例程繼續(xù)到步驟s102。在步驟s102，執(zhí)行用于判定空燃比傳感器40或41的傳感器輸出的收斂的處理的控制例程。該控制例程在上游側(cè)空燃比傳感器40和下游側(cè)空燃比傳感器41之間不同。需要指出，將在后面說(shuō)明在步驟s101判定用于診斷異常的處理的執(zhí)行條件不成立的情況。

首先，將說(shuō)明用于判定下游側(cè)空燃比傳感器41的傳感器輸出的收斂的控制例程。

圖9是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例中用于判定下游側(cè)空燃比傳感器41的傳感器輸出的收斂的處理的控制例程的流程圖。下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷必須在燃料切斷控制開(kāi)始且空氣已經(jīng)到達(dá)位于上游側(cè)排氣凈化催化劑20的下游側(cè)的下游側(cè)空氣燃料比傳感器41，并且下游側(cè)空燃比傳感器41的傳感器輸出已經(jīng)收斂之后執(zhí)行。為此，圖9所示的控制例程用于判定下游側(cè)空燃比傳感器41的傳感器輸出是否收斂。

如圖9所示，首先，在步驟s201，判定從燃料切斷控制開(kāi)始供給到燃燒室5的進(jìn)氣量的累積值(累積空氣量)σmc是否是預(yù)定基準(zhǔn)累積量mcref或更大值。累積空氣量例如基于空氣流量計(jì)39的輸出來(lái)計(jì)算。另外，在步驟s202，判定下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流ir是否已經(jīng)變?yōu)榇笥?的稀判定基準(zhǔn)值irlean或更大值。

如果在步驟s201和s202判定燃料切斷控制開(kāi)始后的累積空氣量σmc小于基準(zhǔn)累積量mcref，并且下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流ir小于稀判定基準(zhǔn)值irlean，則可以認(rèn)為上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量未達(dá)到最大可吸藏氧量cmax。為此，在這種情況下，例程繼續(xù)到步驟s203。在步驟s203，催化劑下游空氣到達(dá)標(biāo)志被設(shè)定為off(關(guān)斷)，并且例程繼續(xù)到步驟s205。

另一方面，如果在步驟s201，燃料切斷控制開(kāi)始后的累積空氣量σmc是基準(zhǔn)累積量mcref或更大值，或者如果在步驟s202，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流ir是稀判定基準(zhǔn)值irlean或更大值，則可以認(rèn)為上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量已經(jīng)達(dá)到最大可吸藏氧量cmax。因此，之后從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的廢氣的空燃比逐漸上升。為此，在這種情況下，例程繼續(xù)到步驟s204。在步驟s204，催化劑下游空氣到達(dá)標(biāo)志被設(shè)定為on(接通)，并且例程繼續(xù)到步驟s205。

在步驟s205，判定催化劑下游空氣到達(dá)標(biāo)志是否為on。如果判定催化劑下游空氣到達(dá)標(biāo)志為on，則例程繼續(xù)到步驟s206。在步驟s206，計(jì)算燃料切斷控制開(kāi)始后空氣到達(dá)上游側(cè)排氣凈化催化劑20的下游側(cè)的經(jīng)過(guò)時(shí)間tr。具體地說(shuō)，將經(jīng)過(guò)時(shí)間tr加上少量時(shí)間δt(對(duì)應(yīng)于控制例程的執(zhí)行間隔)的值作為新的經(jīng)過(guò)時(shí)間tr。另一方面，如果在步驟s205判定催化劑下游空氣到達(dá)標(biāo)志為off，則可以認(rèn)為空氣尚未到達(dá)上游側(cè)排氣凈化催化劑20的下游側(cè)，因此例程繼續(xù)到步驟s207，其中經(jīng)過(guò)時(shí)間tr被重置為0。

接下來(lái)，在步驟s208，判定經(jīng)過(guò)時(shí)間tr是否為預(yù)定的收斂判定基準(zhǔn)時(shí)間trref或更大值。如果判定經(jīng)過(guò)時(shí)間tr短于收斂判定基準(zhǔn)時(shí)間trref，則例程繼續(xù)到步驟s209。在這種情況下，可以認(rèn)為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流ir尚未收斂，因此傳感器輸出收斂判定標(biāo)志被設(shè)定為off，之后，結(jié)束用于判定傳感器輸出的收斂的處理的控制例程。另一方面，如果判定經(jīng)過(guò)時(shí)間tr為收斂判定基準(zhǔn)時(shí)間trref或更大值，則例程繼續(xù)到步驟s210。在這種情況下，可以認(rèn)為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出電流ir已經(jīng)收斂，因此傳感器輸出收斂判定標(biāo)志被設(shè)定為on，之后，結(jié)束用于判定傳感器輸出的收斂的處理的控制例程。

接下來(lái)，將說(shuō)明用于判定上游側(cè)空燃比傳感器40的傳感器輸出的收斂的控制例程。

圖10是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例中用于判定上游側(cè)空燃比傳感器40的傳感器輸出的收斂的處理的控制例程的流程圖。上游側(cè)空燃比傳感器40的異常診斷必須在燃料切斷控制開(kāi)始，空氣到達(dá)上游側(cè)空燃比傳感器40并且上游側(cè)空燃比傳感器40的傳感器輸出收斂之后執(zhí)行。為此，圖10所示的控制例程用于判定上游側(cè)空燃比傳感器40的傳感器輸出是否已收斂。

在位于上游側(cè)排氣凈化催化劑20的上游側(cè)的上游側(cè)空燃比傳感器40的情況下，不需要判定上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸藏量是否已經(jīng)達(dá)到最大可吸藏氧量。為此，如圖10所示，首先，在步驟s301，計(jì)算燃料切斷控制開(kāi)始后的經(jīng)過(guò)時(shí)間tf。具體地說(shuō)，將經(jīng)過(guò)時(shí)間tf加上少量時(shí)間δt(對(duì)應(yīng)于控制例程的執(zhí)行間隔)的值作為新的經(jīng)過(guò)時(shí)間tr。

接下來(lái)，在步驟s302，判定經(jīng)過(guò)時(shí)間tf是否為預(yù)定的收斂判定基準(zhǔn)時(shí)間tfref或更大值。如果判定經(jīng)過(guò)時(shí)間tf短于收斂判定基準(zhǔn)時(shí)間tfref，則例程繼續(xù)到步驟s303。在這種情況下，可以認(rèn)為上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出電流if尚未收斂，因此傳感器輸出收斂判定標(biāo)志被設(shè)定為off，之后，結(jié)束用于判定傳感器輸出的收斂的處理的控制例程。另一方面，如果判定經(jīng)過(guò)時(shí)間tf是收斂判定基準(zhǔn)時(shí)間tfref或更大值，則例程繼續(xù)到步驟s304。在這種情況下，可以認(rèn)為上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出電流if已經(jīng)收斂，因此傳感器輸出收斂判定標(biāo)志被設(shè)定為on，之后，結(jié)束用于判定傳感器輸出的收斂的處理的控制例程。需要指出，收斂判定基準(zhǔn)時(shí)間tfref可以是與收斂判定基準(zhǔn)時(shí)間trref相同的時(shí)間。

再次參考圖8，在步驟s102執(zhí)行用于判定傳感器輸出的收斂的處理之后，例程繼續(xù)到步驟s103。在步驟s103，判定傳感器輸出收斂判定標(biāo)志是否為on。如果判定傳感器輸出收斂判定標(biāo)志為on，則例程繼續(xù)到步驟s104。另一方面，如果判定傳感器輸出收斂判定標(biāo)志為off，則例程繼續(xù)到步驟s105。

在步驟s104，執(zhí)行圖11所示的用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程。下面將說(shuō)明用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程。

圖11是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例中用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程的流程圖。在該控制例程中，獲得漏氣流量比和空燃比傳感器40或41的輸出電流，并且計(jì)算用于計(jì)算一階近似線(其示出漏氣流量比與空燃比傳感器40或41的輸出電流之間的關(guān)系)的斜率和截距所需的值。

如圖11所示，首先，在步驟s401，計(jì)算進(jìn)氣通道中的節(jié)流閥18下游側(cè)的壓力pm。壓力pm例如由設(shè)置在進(jìn)氣通道中的節(jié)流閥18的下游側(cè)的壓力傳感器直接檢測(cè)，或者基于設(shè)置在進(jìn)氣通道中的節(jié)流閥18的下游側(cè)的進(jìn)氣溫度傳感器的輸出、空氣流量計(jì)39的輸出、節(jié)流閥18的開(kāi)度等，通過(guò)已知的模型來(lái)計(jì)算。

接下來(lái)，在步驟s402，使用示出壓力pm與漏氣流量pcvv之間的關(guān)系的映射，根據(jù)步驟s401計(jì)算的壓力pm來(lái)計(jì)算漏氣流量pcvv。該映射存儲(chǔ)在rom34中。

接下來(lái)，在步驟s403，判定在步驟s402計(jì)算的漏氣流量pcvv是否已自先前計(jì)算的漏氣流量pcvv改變。如果判定所計(jì)算的漏氣流量pcvv已自先前計(jì)算的漏氣流量pcvv改變，則例程繼續(xù)到步驟s404。另一方面，如果判定所計(jì)算的漏氣流量pcvv未自先前計(jì)算的漏氣流量pcvv改變，也就是說(shuō)，如果所計(jì)算的漏氣流量pcvv是與先前計(jì)算的漏氣流量pcvv相同的值，則結(jié)束用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程。

接下來(lái)，在步驟s404，基于在步驟s402計(jì)算的漏氣流量pcvv和通過(guò)節(jié)流閥18進(jìn)入燃燒室5的進(jìn)氣量ga，使用以下等式計(jì)算漏氣流量比pcvr。

pcvr＝pcvv/(pcvv+ga)

需要指出，進(jìn)氣量ga由空氣流量計(jì)39檢測(cè)。

接下來(lái)，在步驟s405，計(jì)算漏氣流量比pcvr的總和sumx、空燃比傳感器40或41的輸出電流io的總和sumy、漏氣流量比pcvr與輸出電流io的乘積的總和sumxy(下文稱(chēng)為“乘積和”)、漏氣流量比pcvr的平方和sumx2(下文稱(chēng)為“平方和”)，以及執(zhí)行用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程的次數(shù)count(下文稱(chēng)為“執(zhí)行次數(shù)”)。

具體地說(shuō)，在步驟s405，先前計(jì)算的漏氣流量比pcvr的和sumx加上新計(jì)算的漏氣流量比pcvr為漏氣流量比pcvr的新的和sumx。進(jìn)一步地，輸出電流io的先前計(jì)算的和sumy加上新計(jì)算的輸出電流io為輸出電流io的新的和sumy。此外，先前計(jì)算的乘積和sumxy加上新計(jì)算的漏氣流量pcvv與新檢測(cè)的輸出電流io的乘積為新的乘積和sumxy。進(jìn)一步地，先前計(jì)算的平方和sumx2加上新計(jì)算的漏氣流量比pcvr的平方為新的平方和sumx2。此外，先前計(jì)算的執(zhí)行次數(shù)count加1為新的執(zhí)行次數(shù)count。之后，結(jié)束用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程。

需要指出，在步驟s403和步驟s404，代替在步驟s402計(jì)算的漏氣流量pcvv，可以使用由設(shè)置在漏氣通道25中的pcv閥26的下游側(cè)(進(jìn)氣流道13側(cè))的漏氣流量計(jì)直接檢測(cè)到的漏氣流量。在這種情況下，省略圖11中的步驟s401和步驟s402。

再次參考圖8，在步驟s104執(zhí)行用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理之后，例程繼續(xù)到步驟s105。在步驟s105，判定用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程的執(zhí)行次數(shù)count是否為預(yù)定值n或更大值。預(yù)定值n為2或2以上的任意數(shù)值。當(dāng)判定執(zhí)行次數(shù)count為預(yù)定值n或更大值時(shí)，例程繼續(xù)到步驟s106。另一方面，當(dāng)判定執(zhí)行次數(shù)count小于預(yù)定值n時(shí)，結(jié)束用于診斷異常的處理的控制例程。

在步驟s106，基于在步驟s104獲得的值，通過(guò)以下等式，使用最小二乘法計(jì)算示出漏氣流量比與空燃比傳感器40或41的輸出電流之間的關(guān)系的一階近似線的斜率a和截距b：

a＝(count×sumxy-sumx×sumy)/(count×sumx2-sumx×sumx)

b＝(sumx2×sumy-sumxy×sumx)/(count×sumx2-sumx×sumx)

接下來(lái)，在步驟s107，通過(guò)以下等式，基于在步驟s106計(jì)算的斜率a和截距b，計(jì)算空燃比傳感器40或41的與小于在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的漏氣流量比的漏氣流量比相對(duì)應(yīng)的輸出電流ix：

ix＝b+ax

x是預(yù)先確定的并小于在燃料切斷控制期間設(shè)想的漏氣流量比的下限值的漏氣流量比。

接下來(lái)，在步驟s108，執(zhí)行圖12所示的用于判定異常的處理的控制例程。下面將說(shuō)明用于判定異常的處理的控制例程。

圖12是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例中用于判定異常的處理的控制例程的流程圖。在該控制例程中，基于圖8中的步驟s107計(jì)算的輸出電流ix來(lái)判定空燃比傳感器40或41是否異常。

如圖12所示，首先，在步驟s501，判定在圖8中的步驟s107計(jì)算的輸出電流ix是否大于預(yù)定上限電流ixhigh。上限電流ixhigh例如是對(duì)應(yīng)于空氣中的氧濃度的輸出電流的上限值或是與該上限值稍微不同的電流。

如果在步驟s501判定輸出電流ix大于上限電流ixhigh，則例程繼續(xù)到步驟s502。在步驟s502，判定空燃比傳感器40或41的增益異常地?cái)U(kuò)大，并且接通警告燈。之后，結(jié)束用于判定異常的處理的控制例程。另一方面，如果在步驟s501判定輸出電流ix為上限電流ixhigh或更小值，則例程繼續(xù)到步驟s503。

在步驟s503，判定輸出電流ix是否小于預(yù)定下限電流ixlow。下限電流ixlow例如是對(duì)應(yīng)于空氣中的氧濃度的輸出電流的下限值或是與該下限值稍微不同的電流。

如果在步驟s503判定輸出電流ix小于下限電流ixlow，則例程繼續(xù)到步驟s504。在步驟s504，判定空燃比傳感器40或41的增益異常地收縮，并且接通警告燈。之后，結(jié)束用于判定異常的處理的控制例程。另一方面，如果在步驟s503判定輸出電流ix為下限電流ixlow或更大值，則例程繼續(xù)到步驟s505。在步驟s505，判定空燃比傳感器40或41正常。之后，結(jié)束用于判定異常的處理的控制例程。

再次參考圖8，在步驟s108執(zhí)行用于判定異常的處理之后，結(jié)束用于診斷異常的處理的控制例程。

如果在步驟s101判定用于診斷異常的處理的執(zhí)行條件不成立，例如如果燃料切斷控制未在進(jìn)行中，或者如果空燃比傳感器40或41不活動(dòng)，則例程繼續(xù)到步驟s109。在步驟s109，將通過(guò)步驟s104的用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理而獲得的所有值重置為0。除此之外，如果正被診斷異常的空燃比傳感器是上游側(cè)空燃比傳感器40，則在圖10所示的用于判定傳感器輸出的收斂的處理中使用的燃料切斷控制開(kāi)始后的經(jīng)過(guò)時(shí)間tf被重置為0。

因此，即使在燃料切斷控制期間執(zhí)行步驟s104的用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理，如果在執(zhí)行次數(shù)count變?yōu)閚或更大值之前燃料切斷控制結(jié)束，則在步驟s109，將通過(guò)用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理而獲得的值重置為0。結(jié)果，在本實(shí)施例中，在燃料切斷控制的單個(gè)循環(huán)中的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處(而不是在燃料切斷控制的多個(gè)循環(huán)中)計(jì)算漏氣流量比和空燃比傳感器40或41的輸出電流。

如果在燃料切斷控制的多個(gè)循環(huán)中執(zhí)行用于診斷異常的處理，則有時(shí)在用于診斷異常的處理期間，漏氣中的油量將停止變化。如果在用于診斷異常的處理期間漏氣中的油量停止變化，則不可能精確地計(jì)算諸如圖7a到7c所示的表示漏氣流量比與空燃比傳感器40或41的輸出電流之間的關(guān)系的一階近似線的斜率和截距。然而，在本實(shí)施例中，計(jì)算燃料切斷控制的單個(gè)循環(huán)中的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的漏氣流量比和空燃比傳感器40或41的輸出電流，因此能夠避免因?yàn)樵谟糜谠\斷異常的處理期間漏氣中的油量停止變化而導(dǎo)致誤診斷空燃比傳感器40或41的異常，從而能夠提高異常診斷的精度。

<第二實(shí)施例>

接下來(lái)，參考圖13和圖14，將說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。第二實(shí)施例的異常診斷系統(tǒng)被配置為基于在燃料切斷控制期間在經(jīng)過(guò)漏氣通道25并流到進(jìn)氣通道中的節(jié)流閥18的下游側(cè)的不同漏氣流量的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的漏氣流量比和空燃比傳感器40或41的輸出電流，計(jì)算空燃比傳感器40或41的與零漏氣流量比相對(duì)應(yīng)的輸出電流，并且基于所計(jì)算的輸出電流判定空燃比傳感器40或41的異常。

圖13是示出本發(fā)明的第二實(shí)施例中用于診斷空燃比傳感器40或41的異常的處理的控制例程的流程圖。所示的控制例程按照特定時(shí)間間隔的中斷執(zhí)行。圖13中的步驟s601到步驟s605以及步驟s608類(lèi)似于圖8中的步驟s101到步驟s105以及步驟s109，因此將省略這些步驟的說(shuō)明。

在步驟s606，基于在步驟s604獲得的值，使用以下等式，通過(guò)最小二乘法來(lái)計(jì)算空燃比傳感器40或41的對(duì)應(yīng)于零漏氣流量比的輸出電流i0：

i0＝(sumx2×sumy-sumxy×sumx)/(count×sumx2-sumx×sumx)需要指出，空燃比傳感器40或41的對(duì)應(yīng)于零漏氣流量比的輸出電流i0等于示出漏氣流量比與空燃比傳感器40或41的輸出電流之間的關(guān)系的一階近似線的截距b。

接下來(lái)，在步驟s607，執(zhí)行圖14所示的用于判定異常的處理的控制例程。下面將說(shuō)明用于判定異常的處理的控制例程。

圖14是輸出本發(fā)明的第二實(shí)施例中用于判定異常的處理的控制例程的流程圖。在該控制例程中，基于在圖13中的步驟s606計(jì)算的輸出電流i0，判定空燃比傳感器40或41是否異常。

如圖14所示，首先，在步驟s707，判定在步驟s606計(jì)算的輸出電流i0是否大于上限電流i0high。上限電流i0high作為預(yù)先確定并且對(duì)應(yīng)于空氣中的氧濃度的輸出電流的上限值或與該上限值稍微不同的電流。

當(dāng)在步驟s707判定輸出電流i0大于上限電流i0high時(shí)，例程繼續(xù)到步驟s708。在步驟s708，判定空燃比傳感器40或41的增益異常地?cái)U(kuò)大，并且接通警告燈。之后，終止用于診斷異常的處理的控制例程。另一方面，如果在步驟s707判定輸出電流i0為上限電流i0或更小值，則例程繼續(xù)到步驟s709。

在步驟s709，判定輸出電流i0是否小于下限電流i0low。下限電流i0low作為預(yù)先確定并且對(duì)應(yīng)于空氣中的氧濃度的輸出電流的下限值或與該下限值稍微不同的電流。

如果在步驟s709判定輸出電流i0小于下限電流i0low，則例程繼續(xù)到步驟s710。在步驟s710，判定空燃比傳感器40或41的增益已經(jīng)異常地收縮，并且接通警告燈。之后，終止用于診斷異常的處理的控制例程。另一方面，如果在步驟s709判定輸出電流i0為下限電流i0或更大值，則例程繼續(xù)到步驟s711。在步驟s711，判定空燃比傳感器40或41正常。之后，終止用于診斷異常的處理的控制例程。

<第三實(shí)施例>

接下來(lái)，參考圖15和圖16，將說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施例。第三實(shí)施例的異常診斷系統(tǒng)被配置為：基于在燃料切斷控制期間在經(jīng)過(guò)漏氣通道25并流到進(jìn)氣通道中的節(jié)流閥18的下游側(cè)的不同漏氣流量的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的漏氣流量比和空燃比傳感器40或41的輸出電流，計(jì)算示出漏氣流量比與空燃比傳感器40或41的輸出電流之間的關(guān)系的一階近似線的截距(空燃比傳感器40或41的對(duì)應(yīng)于零漏氣流量比的輸出電流)；基于所計(jì)算的截距來(lái)計(jì)算空燃比傳感器40或41的增益(輸出增益)；計(jì)算所計(jì)算的增益相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化率；以及在該變化率處于預(yù)定范圍之外時(shí)判定空燃比傳感器40或41為異常。

圖15是示出本發(fā)明的第三實(shí)施例中用于診斷空燃比傳感器40或41的異常的處理的控制例程的流程圖。所示的控制例程按照特定時(shí)間間隔的中斷執(zhí)行。圖15中的步驟s801到步驟s805以及步驟s810類(lèi)似于圖8的第一實(shí)施例中的步驟s101到步驟s105以及步驟s109。因此將省略這些步驟的說(shuō)明。

在步驟s806中，根據(jù)在步驟s804獲得的值，通過(guò)以下等式，使用最小二乘法計(jì)算示出漏氣流量比與空燃比傳感器40或41的輸出電流之間的關(guān)系的一階近似線的截距b：

b＝(sumx2×sumy-sumxy×sumx)/(count×sumx2-sumx×sumx)

接下來(lái)，在步驟s807，基于在步驟s806計(jì)算的截距b，通過(guò)以下等式計(jì)算空燃比傳感器40或41的增益g：

g＝b/ln(1/0.8)

需要指出，ln是自然對(duì)數(shù)。

增益g與截距b之間的上述關(guān)系按照下面的方式導(dǎo)出。

首先，通過(guò)以下等式，基于增益g和燃料切斷控制期間的廢氣中的氧濃度o2d_fc，計(jì)算燃料切斷控制期間的空燃比傳感器40或41的輸出電流ifc，

ifc＝g×ln(1/(1-o2d_fc))(等式1)

基于大氣中的氧濃度(即0.2)以及漏氣中的燃料所消耗的氧濃度o2d_c(因?yàn)槁庵械娜剂舷难?，通過(guò)以下等式而計(jì)算燃料切斷控制期間的廢氣中的氧濃度o2d_fc：

o2d_fc＝0.2-o2d_c(等式2)

基于漏氣流量比pcvr、漏氣中的燃料的濃度f(wàn)d_b、以及漏氣中的單位燃料濃度消耗的氧濃度k，通過(guò)以下等式而計(jì)算漏氣中的燃料消耗的氧濃度o2d_c：

o2d_c＝k×pcvr×fd_b(等式3)

在此，基于油稀釋率dilrate和單位油稀釋率的漏氣中的燃料濃度l，通過(guò)以下等式計(jì)算漏氣中的燃料濃度f(wàn)d_b：

fd_b＝l×dilrate(等式4)

需要指出，“油稀釋率”是混合到機(jī)油中的燃料量除以機(jī)油量得到的值。

通過(guò)上述等式1到等式4，推導(dǎo)出以下等式。

il＝g×ln(1/(0.8+k×pcvr×l×dilrate))

在此，如果通過(guò)一階方程對(duì)上述等式進(jìn)行近似，則推導(dǎo)出以下等式：

il＝-g×k×l×dilrate/0.8×pcvr+g×ln(1/0.8)

因此，示出漏氣流量比pcvr與空燃比傳感器40或41的輸出電流il之間的關(guān)系的一階近似線的斜率a和截距b由以下等式表示：

a＝-g×k×l×dilrate/0.8

b＝g×ln(1/0.8)

因此，增益g由以下等式表示。

g＝b/ln(1/0.8)

接下來(lái)，在步驟s808，基于在步驟s807計(jì)算的增益g，通過(guò)以下等式計(jì)算增益gd相對(duì)于增益g的預(yù)定基準(zhǔn)值gbase的變化率：

gd＝g/gbase

接下來(lái)，在步驟s809，執(zhí)行圖16所示的用于判定異常的處理的控制例程。下面將說(shuō)明用于判定異常的處理的控制例程。

圖16是示出本發(fā)明的第三實(shí)施例中用于判定異常的處理的控制例程的流程圖。在該控制例程中，基于圖15中的步驟s808計(jì)算的增益gd的變化率，判定空燃比傳感器40或41是否異常。

如圖16所示，首先，在步驟s901，判定在圖15中的步驟s808計(jì)算的增益gd的變化率是否大于增益的上限變化率gdhigh。增益的上限變化率gdhigh作為預(yù)先確定的增益變化率的允許上限值或與該上限值稍微不同的增益變化率。

如果在步驟s901判定增益gd的變化率大于增益的上限變化率gdhigh，則例程繼續(xù)到步驟s902。在步驟s902，判定空燃比傳感器40或41的增益異常地?cái)U(kuò)大，并且接通警告燈。之后，終止用于診斷異常的處理的控制例程。另一方面，如果在步驟s901判定增益gd的變化率為增益的上限變化率gdhigh或更小值，則例程繼續(xù)到步驟s903。

在步驟s903，判定增益gd的變化率是否小于增益的下限變化率gdlow。增益的下限變化率gdlow作為預(yù)先確定的增益變化率的允許下限值或者與該下限值稍微不同的增益變化率。

如果在步驟s903判定增益gd的變化率小于增益的下限變化率gdlow，則例程繼續(xù)到步驟s904。在步驟s904，判定空燃比傳感器40或41的增益異常地收縮，并且接通警告燈。之后，終止用于診斷異常的處理的控制例程。另一方面，如果在步驟s903判定增益gd的變化率為增益的下限變化率gdlow或更大值，則例程繼續(xù)到步驟s905。在步驟s905，判定為空燃比傳感器40或41正常。之后，結(jié)束用于診斷異常的處理的控制例程。

<第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的第一變形例>

接下來(lái)，參考圖17到圖19，將說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的第一變形例。從圖17可以看出，為了精確地計(jì)算表示漏氣流量比與空燃比傳感器40或41的輸出電流之間的關(guān)系的一階近似線的斜率和截距，有必要在一定程度上分散在燃料切斷控制期間獲得的漏氣流量比。為此，如果在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處獲得的漏氣流量比的變化量小，例如，如果內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速在燃料切斷控制期間變動(dòng)得不太大，則異常診斷系統(tǒng)無(wú)法精確地計(jì)算空燃比傳感器40或41的與小于在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的漏氣流量比的漏氣流量比相對(duì)應(yīng)的輸出電流，進(jìn)而不能準(zhǔn)確地診斷空燃比傳感器40或41的異常。

因此，第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的第一變形例的異常診斷系統(tǒng)被配置為計(jì)算在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的漏氣流量比的變化量，并且當(dāng)所計(jì)算的變化量小于預(yù)定值時(shí)，不判定空燃比傳感器40或41的異常。結(jié)果，根據(jù)第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的第一變形例，能夠避免因在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的漏氣流量比的較小變化量而導(dǎo)致誤診斷空燃比傳感器40或41的異常，從而能夠提高異常診斷的精度。

圖17是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例的第一變形例中用于診斷空燃比傳感器40或41的異常的處理的控制例程的流程圖。所示的控制例程按照特定時(shí)間間隔的中斷執(zhí)行。

圖17中的步驟s1001到步驟s1005以及步驟s1008到步驟s1011類(lèi)似于圖8中的步驟s101到步驟s105以及步驟s106到步驟s109。因此將省略這些步驟的說(shuō)明。

在步驟s1006，計(jì)算漏氣流量比的變化量δpcvr。變化量δpcvr的指示符例如是漏氣流量比的變化系數(shù)pcvrcv。

基于在步驟s1004獲得的值，通過(guò)以下等式而計(jì)算漏氣流量比的變化系數(shù)pcvrcv。

pcvrcv＝sqrt{(sumx2-sumx×sumx/count)/(count-1)}/(sumx/count)

需要指出，sqrt表示平方根。

接下來(lái)，在步驟s1007，判定在步驟s1006計(jì)算的漏氣流量比的變化量δpcvr是否為漏氣流量比的預(yù)定基準(zhǔn)變化量δpcvrref或更大值。

如果在步驟s1007判定變化量δpcvr為δpcvrref或更大值，則例程繼續(xù)到步驟s1008。另一方面，如果在步驟s1007判定變化量δpcvr小于基準(zhǔn)變化量δpcvrref，則空燃比傳感器40或41的精確異常診斷是困難的，因此結(jié)束用于異常診斷控制的控制例程。

需要指出，作為步驟s1006的變化量δpcvr的指示符，也可以使用漏氣流量比的最大值與最小值之間的差pcvrd。在這種情況下，在步驟s1004，代替圖11所示的用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理，執(zhí)行圖18所示的用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程。

圖18是示出當(dāng)使用漏氣流量比的最大值與最小值之間的差pcvrd作為變化量δpcvr的指示符時(shí)，第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的第一變形例中用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程的流程圖。需要指出，圖18中的步驟s1101到s1105類(lèi)似于圖11中的步驟s401到s405。因此將省略這些步驟的說(shuō)明。在圖18所示的用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程中，例程在步驟s1105之后繼續(xù)到步驟s1106。在步驟s1106，執(zhí)行圖19所示的用于更新漏氣流量比pcvr的最大值與最小值的處理的控制例程。

圖19是示出用于更新漏氣流量比pcvr的最大值與最小值的處理的控制例程的流程圖。在該控制例程中，在圖18中的步驟s1104計(jì)算的漏氣流量比pcvr被與在此之前的時(shí)間點(diǎn)計(jì)算的漏氣流量比的最大值pcvrmax和最小值pcvrmin進(jìn)行比較，并且更新漏氣流量比的最大值pcvrmax和最小值pcvrmin。

如圖19所示，首先，在步驟s1201，判定在圖18中的步驟s1104計(jì)算的漏氣流量比pcvr是否大于在此之前的時(shí)間點(diǎn)計(jì)算的漏氣流量比的最大值pcvrmax。如果判定漏氣流量比pcvr大于漏氣流量比的最大值pcvrmax，則例程繼續(xù)到步驟s1202。在步驟s1202，將漏氣流量比pcvr作為漏氣流量比的新的最大值pcvrmax，然后例程繼續(xù)到步驟s1203。另一方面，如果判定漏氣流量比pcvr為漏氣流量比的最大值pcvrmax或更小值，則例程直接繼續(xù)到步驟s1203，而不更新漏氣流量比的最大值pcvrmax。

在步驟s1203，判定在圖18中的步驟s1104計(jì)算的漏氣流量比pcvr是否小于在此之前的時(shí)間點(diǎn)計(jì)算的漏氣流量比的最小值pcvrmin。如果判定漏氣流量比pcvr小于漏氣流量比的最小值pcvrmin，則例程繼續(xù)到步驟s1204。在步驟s1204，將漏氣流量比pcvr作為漏氣流量比的新的最小值pcvrmin，之后，結(jié)束用于更新漏氣流量比pcvr的最大值與最小值的處理的控制例程。另一方面，如果判定漏氣流量比pcvr為漏氣流量比的最小值pcvrmin或更大值，則結(jié)束用于更新漏氣流量比pcvr的最大值和最小值的處理的控制例程，而不更新漏氣流量比的最小值pcvrmin。

再次參考圖18，在步驟s1106，執(zhí)行用于更新漏氣流量比pcvr的最大值和最小值的處理，然后結(jié)束用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程。

以與第一實(shí)施例的第一變形例相同的方式，在第二實(shí)施例的第一變形例中，在圖13中的步驟s605和步驟s606之間執(zhí)行圖17中的步驟s1006和步s1007。進(jìn)一步地，在第三實(shí)施例的第一變形例中，在圖15中的步驟s805和步驟s806之間執(zhí)行圖17中的步驟s1006和步驟s1007。

<第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的第二變形例>

接下來(lái)，參考圖20到圖22，將說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的第二變形例?？杖急葌鞲衅?0或41的增益根據(jù)傳感器元件的溫度、大氣壓力等而波動(dòng)。為此，如果在漏氣流量比和空燃比傳感器40或41的輸出電流正在被獲得的同時(shí)，傳感器元件的溫度和大氣壓力等波動(dòng)，則異常診斷系統(tǒng)不能精確地計(jì)算空燃比傳感器40或41的與小于在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲得的漏氣流量的漏氣流量相對(duì)應(yīng)的輸出電流，進(jìn)而無(wú)法準(zhǔn)確地診斷空燃比傳感器40或41的異常。

因此，第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的第二變形例的異常診斷系統(tǒng)被配置為在獲得漏氣流量比和空燃比傳感器40或41的輸出電流時(shí)的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處進(jìn)一步獲得導(dǎo)致空燃比傳感器40或41的輸出電流波動(dòng)的變化因子(例如，傳感器元件的阻抗和大氣壓力)的值，計(jì)算所獲得的變化因子的值的變化量，以及當(dāng)所計(jì)算的變化量為預(yù)定值或更大值時(shí)，不判定空燃比傳感器40或41的異常。結(jié)果，根據(jù)第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的第二變形例，能夠避免由變化因子的波動(dòng)(在獲得漏氣流量比和空燃比傳感器40或41的輸出電流的時(shí)段內(nèi)導(dǎo)致空燃比傳感器40或41的輸出電流的波動(dòng))導(dǎo)致誤診斷空燃比傳感器40或41異常，進(jìn)而能夠提高異常診斷的精度。

圖20是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例的第二變形例中用于診斷空燃比傳感器40或41的異常的處理的控制例程的流程圖。所示的控制例程按照特定時(shí)間間隔的中斷執(zhí)行。

圖20中的步驟s1301到步驟s1303、步驟s1305，以及步驟s1307到步驟s1310類(lèi)似于圖8中的步驟s101到步驟s103、步驟s105，以及步驟s106到步驟s109。因此將省略這些步驟的說(shuō)明。

在步驟s1304，執(zhí)行圖21所示的用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程。圖21是示出第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的第二變形例中用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程的流程圖。需要指出，圖21中的步驟s1401到s1405類(lèi)似于圖11中的步驟s401到s405。因此將省略這些步驟的說(shuō)明。

在圖21所示的用于傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程中，例程在步驟s1405之后繼續(xù)到步驟s1406。在步驟s1406，執(zhí)行圖22中用于更新的輸出電流的變化因子的最大值和最小值的處理的控制例程。

圖22是示出用于更新輸出電流的變化因子的最大值和最小值的處理的控制例程的流程圖。在該控制例程中，獲得輸出電流的變化因子，即傳感器元件阻抗ip和大氣壓力p，將所獲得的傳感器元件阻抗ip和大氣壓力p分別與在此之前的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)計(jì)算的傳感器元件阻抗的最大值ipmax和最小值ipmin以及大氣壓力的最大值pmax和最小值pmin進(jìn)行比較，并更新傳感器元件阻抗的最大值ipmax和最小值ipmin以及大氣壓力的最大值pmax和最小值pmin。

如圖22所示，首先，在步驟s1501，獲得傳感器元件阻抗ip，并且判定所獲得的傳感器元件阻抗ip是否大于在此之前的時(shí)間點(diǎn)獲得的傳感器元件阻抗的最大值ipmax。如果判定傳感器元件阻抗ip大于傳感器元件阻抗的最大值ipmax，則例程繼續(xù)到步驟s1502。在步驟s1502，將傳感器元件阻抗ip作為傳感器元件阻抗的新的最大值ipmax，之后，例程繼續(xù)到步驟s1503。另一方面，如果判定傳感器元件阻抗ip為傳感器元件阻抗的最大值ipmax或更小值，則例程繼續(xù)到步驟s1503，而不更新傳感器元件阻抗的最大值ipmax。

在步驟s1503，判定所獲得的傳感器元件阻抗ip是否小于在此之前的時(shí)間點(diǎn)獲得的傳感器元件阻抗的最小值ipmin。如果判定傳感器元件阻抗ip小于傳感器元件阻抗的最小值ipmin，則例程繼續(xù)到步驟s1504。在步驟s1504，將傳感器元件阻抗ip作為傳感器元件阻抗的新的最小值ipmin，之后例程繼續(xù)到步驟s1505。另一方面，如果判定傳感器元件阻抗ip為傳感器元件阻抗的最小值ipmin或更大值，則例程繼續(xù)到步驟s1505，而不更新傳感器元件阻抗的最小值ipmin。

在步驟s1505，獲得大氣壓力p，并且判定所獲得的大氣壓力p是否大于在此之前的時(shí)間點(diǎn)獲得的大氣壓力的最大值pmax。如果判定大氣壓力p大于大氣壓力的最大值pmax，則例程繼續(xù)到步驟s1506。在步驟s1506，將大氣壓力p作為大氣壓的新的最大值pmax，之后，例程繼續(xù)到步驟s1507。另一方面，如果判定大氣壓力p為大氣壓力的最大值pmax或更小值，則例程繼續(xù)到步驟s1507，而不更新大氣壓力的最大值pmax。

在步驟s1507，判定所獲得的大氣壓p是否小于在此之前的時(shí)間點(diǎn)獲得的大氣壓力的最小值pmin。如果判定大氣壓力p小于大氣壓力的最小值pmin，則例程繼續(xù)到步驟s1508。在步驟s1508，將大氣壓力p作為大氣壓力的新的最小值pmin，之后，結(jié)束用于更新輸出電流的變化因子的最大值和最小值的處理的控制例程。另一方面，如果判定大氣壓力p為大氣壓的最小值pmin或更大值，則結(jié)束用于更新輸出電流的變化因子的最大值和最小值的處理的控制例程，而不更新大氣壓力的最小值pmin。

再次參考圖21，在步驟s1406，執(zhí)行用于更新輸出電流的變化因子的最大值和最小值的處理，然后結(jié)束用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程。

再次參考圖20，在步驟s1306，判定輸出電流的變化因子的變化量是否小于輸出電流的變化因子的預(yù)定基準(zhǔn)變化量。具體地說(shuō)，例如，基于在步驟s1304獲得的傳感器元件阻抗的最大值ipmax和最小值ipmin以及大氣壓力的最大值pmax和最小值pmin，判定傳感器元件阻抗的最大值ipmax與最小值ipmin之間的差是否小于傳感器元件阻抗的基準(zhǔn)變化量，以及大氣壓力的最大值pmax與最小值pmin之間的差是否小于大氣壓力的基準(zhǔn)變化量。備選地，可以判定傳感器元件阻抗的最大值ipmax與最小值ipmin之間的差乘以大氣壓力的最大值pmax和最小值pmin之間的差的值是否小于基準(zhǔn)值。

如果在步驟s1306判定輸出電流的變化因子的變化量小于輸出電流的變化因子的預(yù)定基準(zhǔn)變化量，則例程繼續(xù)到步驟s1307。另一方面，如果在步驟s1306判定輸出電流的變化因子的變化量為輸出電流的變化因子的預(yù)定基準(zhǔn)變化量或更大值，則空燃比傳感器40或41的精確異常診斷是困難的，因此結(jié)束異常診斷控制的控制例程。

以與第一實(shí)施例的第二變形例相同的方式，在第二實(shí)施例的第二變形例中，在圖13中的步驟s604，不執(zhí)行圖11所示的用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理，而是執(zhí)行圖21所示的用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程。圖20中的步驟s1306在圖13中的步驟s605和步驟s606之間執(zhí)行。進(jìn)一步地，在第三實(shí)施例的第二變形例中，在圖15中的步驟s804，不執(zhí)行圖11所示的用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理，而是執(zhí)行圖21所示的用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理的控制例程。圖20中的步驟s1306在圖15中的步驟s805和步驟s806之間執(zhí)行。

需要指出，在所有上述實(shí)施例中，漏氣流量比和空燃比傳感器40或41的輸出電流也可以不在燃料切斷控制的單個(gè)循環(huán)中的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處計(jì)算，而是在燃料切斷控制的多個(gè)循環(huán)中的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處計(jì)算。在這種情況下，可以在結(jié)束用于判定異常的處理之后將通過(guò)用于對(duì)傳感器輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)的處理而獲得的值重置為0，而不是在判定用于診斷異常的處理的執(zhí)行條件不成立時(shí)將其重置為0。

進(jìn)一步地，如果以這種方式在燃料切斷控制的多個(gè)循環(huán)中執(zhí)行用于診斷異常的處理，則僅在燃料切斷控制的多個(gè)循環(huán)中的空氣累積量為預(yù)定值或更小值時(shí)才判定空燃比傳感器40或41的異常診斷。如果燃料切斷控制的多個(gè)循環(huán)中的累積空氣量為預(yù)定值或更小值，則預(yù)計(jì)燃料切斷控制的多個(gè)循環(huán)中的漏氣中的油量幾乎不變。因此，通過(guò)設(shè)定上述條件，能夠在燃料切斷控制的多個(gè)循環(huán)中執(zhí)行用于診斷異常的處理時(shí)提高異常診斷的精度。

[參考標(biāo)號(hào)列表]

1.內(nèi)燃機(jī)主體

5.燃燒室

7.進(jìn)氣口

9.排氣口

13.進(jìn)氣流道

14.穩(wěn)壓罐

18.節(jié)流閥

19.排氣歧管

20.上游側(cè)排氣凈化催化劑

24.下游側(cè)排氣凈化催化劑

25.漏氣通道

26.pcv閥

31.ecu

40.上游側(cè)空燃比傳感器

41.下游側(cè)空燃比傳感器