氣體傳感器的診斷方法及裝置的製作方法

2023-05-26 08:48:01 1

專利名稱：氣體傳感器的診斷方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣體傳感器的診斷方法及裝置，特別是涉及診斷用於 感測排出氣體的空燃比的氣體傳感器是否處於異常狀態的診斷方法 及裝置。
背景技術：
有一種附接至諸如車輛引擎的內燃機的排氣道的氣體傳感器，其 被適配為感測排出氣體中包含的特定氣體成分的濃度。這種氣體傳感 器(具體地，組成氣體傳感器的傳感元件)輸出的檢測信號被傳送至ECU (電子控制單元)，ECU被配置為基於所接收的檢測信號檢測 排出氣體的空燃比(air-fuel ratio)，並由此進行空燃比反饋控制以 調整引擎的燃料注入量等。作為這種氣體傳感器，有一種用於感測排 出氣體中的氧濃度的氧傳感器。近來，寬帶(全範圍)空燃比傳感器 已經投入使用以獲得更為精確的空燃比反饋控制等，所述寬帶空燃比 傳感器被適配為根據排出氣體中的氧濃度線性地改變其傳感器輸出 值。在氣體傳感器長期使用的情況下，氣體傳感器有可能隨時間惡 化。換言之，例如，在氣體傳感器的保護器(具體地，通過覆蓋傳感 元件周邊來保護傳感元件的保護器)中形成的氣流孔或者將排出氣體 導入傳感元件的多孔部分被堵塞。如果氣體傳感器導致上述惡化，則 與未處於惡化狀態下(即，處於正常狀態下)的氣體傳感器相比，根 據排出氣體中的特定氣體成分的濃度變化的傳感器輸出值響應被延 遲。在氣體傳感器已經導致上述惡化的情況下，可能發生引擎工作性 能的下降、燃料燃燒效率的下降、排出氣體的清潔性能的下降等等。因此，根據氣體傳感器的檢測信號來診斷氣體傳感器是否處於異常狀態。對應於美國專利5052361的日本專利申請公開H03(1991)-202767 公開了先前提出的異常診斷方法及裝置。在這種技術中，計算由待診 斷的氣體傳感器輸出的檢測信號與在正常氣體傳感器可獲得的檢測 信號數值範圍之外預設的基準值之間的偏差。然後，通過比較該偏差 的積分與被定義為惡化診斷標準的判斷值(惡化基準值)，診斷氣體 傳感器是否處於異常狀態(惡化狀態)。在上述申請/>開H03(1991)-202767中，作為用於計算偏差的上 述基準值，分別為空氣燃料混合物的目標空燃比處於富端的情況和空 氣燃料混合物的目標空燃比處於貧端的情況提供兩種基準值。在正常 氣體傳感器中，檢測信號的值反轉(reverse)以遵循目標空燃比的反 轉，並依序接近富端的基準值和貧端的基準值。因而，基準值與檢測 信號的值之間的偏差相對較小。另一方面，在具有某種異常的氣體傳 感器中，檢測信號的反轉相對於目標空燃比的反轉被延遲。因而，富 端或貧端的檢測信號值與基準值之間的偏差相對較大。因此，當計算 偏差的積分時，該積分具有與氣體傳感器的惡化程度相對應的幅度。 因此，通過比較偏差的該積分與偏差基準值可以進行異常診斷。發明內容但是，即使所有的氣體傳感器具有一致的產品號，這些氣體傳感 器也包括某些傳感器，其允許這些檢測信號值相對於在特定氣體成分 的恆定濃度下這些檢測信號的目標值(設計值)上升或下降，即導致 所謂的個體變化(傳感器的製造公差)。因而，在與用於計算偏差的 檢測信號相比較的基準值被設定為固定值的情況下(如在上述申請公 開H03(1991)-202767中的異常診斷方法及裝置所公開的那樣)，即使 各個氣體傳感器處於彼此相似的惡化程度，由於個體差異，所計算的 偏差在各個傳感器中分散，即，取不同值。因而，難以說可以高精確 度地進行異常診斷。因此，本發明的一個目的是提供被設計為更精確地診斷氣體傳感器是否處於異常狀態的氣體傳感器診斷方法和/或裝置。根據本發明的一個方面，提供一種氣體傳感器診斷方法，用於基 於由暴露在從內燃機排出的排出氣體中的氣體傳感器輸出的檢測信號診斷該氣體傳感器是否處於異常狀態，該檢測信號代表該排出氣體中的特定氣體成分的濃度，該氣體傳感器診斷方法包括如下步驟目 標空燃比反轉數計數步驟，通過被定義為富端和貧端的邊界的特定空 燃比，對要供應到該內燃機的空氣-燃料混合物的目標空燃比從該富 端反轉到該貧端或者從該貧端反轉到該富端的反轉次數進行計數；檢 測信號獲取步驟，在診斷期期間以固定時間間隔獲取該氣體傳感器的 檢測信號，該診斷期為開始對所述反轉次數進行計數的定時與所述反 轉次數達到預定次數的定時之間的時間段；適中信號計算步驟，通過 對所獲取的檢測信號應用利用預定適中係數的適中計算，計算適中信 號；偏差計算步驟，計算當前獲取的檢測信號與當前計算的適中信號 之間的偏差；以及異常診斷步驟，基於該診斷期期間獲取的該偏差確 定該氣體傳感器是否處於異常狀態根據本發明的另一方面，提供一種氣體傳感器診斷裝置，其被適 配為基於由暴露在從內燃機排出的排出氣體中的氣體傳感器輸出的 檢測信號診斷該氣體傳感器是否處於異常狀態，該檢測信號代表該排 出氣體中的特定氣體成分的濃度，該氣體傳感器診斷裝置包括目標 空燃比反轉數計數部件，被配置為通過被定義為富端和貧端的邊界的 特定空燃比，對要供應到該內燃機的空氣-燃料混合物的目標空燃比 從該富端反轉到該貧端或者從該貧端反轉到該富端的反轉次數進行 計數；檢測信號獲取部件，被配置為在診斷期期間以固定時間間隔獲 取該氣體傳感器的檢測信號，該診斷期為開始對所述反轉次數進行計數的定時與所述反轉次數達到預定次數的定時之間的時間段；適中信 號計算部件，被配置為通過對所獲取的檢測信號應用利用預定適中係數的適中計算，計算適中信號；偏差計算部件，被配置為計算當前獲 取的檢測信號與當前計算的適中信號之間的偏差；以及異常診斷部 件，被配置為基於該診斷期期間獲取的該偏差確定該氣體傳感器是否處於異常狀態。從以下參照附圖的說明中，將理解本發明的其它目的和特徵。


圖1為用於解釋ECU 5和寬帶空燃比傳感器l之間的電構造的 示意框圖。圖2為示出ROM7的存儲區的構造的原理圖。 圖3為示出RAM8的存儲區的構造的原理圖。 圖4為示出異常診斷程序的主例程的流程圖。 圖5為示出被異常診斷程序的主例程調用的響應延遲診斷處理 的流程圖。圖6為示出在氣體傳感器未處於異常狀態的情況下空燃比測量 值隨目標空燃比的反轉而變化的現象的一個實例的圖表。圖7為示出在氣體傳感器處於異常狀態的情況下空燃比測量值 未能隨目標空燃比的反轉而導致的延遲變化的現象的一個實例的圖 表。圖8為示出被異常診斷程序的主例程調用的響應延遲診斷處理 的修改例的流程圖。
具體實施方式
以下將參照附圖以幫助更好地理解本發明。將參照附圖解釋根據 本發明的氣體傳感器的異常診斷方法和裝置的實施例。首先，參照圖l,將解釋能夠實現根據本發明的氣體傳感器的異 常診斷或診斷方法的異常診斷裝置。在本實施例中，能夠基於由氣體 傳感器輸出的檢測信號判斷(診斷)氣體傳感器是否處於異常狀態(不 適當狀態)的ECU(電子控制單元)5被例示為異常診斷裝置。此夕卜， 寬帶(全範圍)空燃比傳感器l被例示為氣體傳感器。圖l為用於解 釋ECU 5和寬帶空燃比傳感器1之間的電構造的框圖。在本實施例中，將作為一個實例解釋如下的情況鏈路襯底(linking circuit-substrate)(未示出)插在寬帶空燃比傳感器1與 ECU 5之間以提供後述的傳感器驅動電路部件3，作為設置於鏈路襯 底上的一個電路部件。但是，傳感器驅動電路部件3可以設置在ECU 5中作為ECU5的一個電路部件。因此，嚴格說來，根據本發明的"氣 體傳感器輸出"對應於包含寬帶空燃比傳感器1和傳感器驅動電路部 件3的傳感器單元4的輸出。但是，為了便於說明，本實施例的以下 解釋通過將"氣體傳感器的輸出"看作寬帶空燃比傳感器l的輸出來 描述。圖l所示的寬帶空燃比傳感器l附接至機動車輛的引擎的排氣道 (未示出)，並被暴露在流經該排氣道的排出氣體(氣體混合物)中。 上述寬帶空燃比傳感器l是用於根據排出氣體中包含的特定氣體成分 (本實施例中為氧)的濃度感測排出氣體的空燃比的傳感器。寬帶空 燃比傳感器1內部包括傳感元件10，其形成為細長板形狀。傳感器元 件IO被保持在寬帶空燃比傳感器1的外殼(未示出)內。用於獲取 傳感元件10輸出的信號的信號線(導線)從寬帶空燃比傳感器1向 傳感器驅動電路部件3引出，並與遠離寬帶空燃比傳感器l設置的鏈 路襯底(未示出)上的傳感器驅動電路部件3電連接。包含寬帶空燃 比傳感器1和傳感器驅動電路部件3的傳感器單元4的輸出被輸入至 車輛的ECU5。 ECU5基於傳感器單元4的輸出，即寬帶空燃比傳感 器1的輸出，進行引擎的空燃比反饋控制。以下將解釋傳感元件10的結構。傳感元件10包括:檢測構件(檢測體)28，用於檢測排出氣體的氧濃度；以及加熱構件(加熱體)27， 用於加熱檢測構件28。檢測構件28包括絕緣底板12、和固態電解質 板或層ll、 13和14。檢測構件28具有固態電解質層14和13、絕緣 底板12、以及固態電解質層11的疊層結構，這些層以上述次序從下 到上層疊，如圖1所示。固態電解質層ll、 13和14主要利用氧化鋯 形成，絕緣底板12主要利用氧化鋁形成。在固態電解質層ll的上下 表面上(即，在層疊方向的兩相對表面上)分別設置一對電極19和 20。這對電極19和20主要由鉑形成。類似地，在固態電解質層13方向的兩相對表面上)分別設置一對電極21 和22。電極22夾在固態電解質層13和14之間，並被埋置在固態電 解質層中。絕緣底板12以及固態電解質層11、 13和14均形成為條 狀的細長板體。圖1示出垂直於這些板體的延伸方向(即，最寬板表 面方向)的截面圖。在絕緣底板12的延伸方向上於絕緣底板12的一端側設置氣體感 測室23。相應的固態電解質層11和13的兩個表面限定了氣體感測室 23的壁表面，其在層疊方向相對。氣體感測室23為能夠將排出氣體 引入氣體感測室23的空的內部空間(空腔)。在氣體感測室23的寬 度方向上，於上述氣體感測室23的兩端部設置多孔的擴散受限部件 15，用於在將排出氣體引入氣體感測室23時控制或限制氣體流量。 設置於固態電解質層11上的上述電極20和設置於固態電解質層13 上的電極21分別暴露在氣體感測室23中。加熱構件27包括兩個絕緣底板17和18，以及加熱電阻器26。 加熱構件27主要由氧化鋁形成。與檢測構件28類似的方式，兩個絕 緣底板17和18均為板形。加熱電阻器26主要由鉑形成。加熱構件 27具有兩個絕緣底板17和18的疊層結構，在絕緣底板17和18之間 夾有和埋置加熱電阻器26。換言之，兩個絕緣底板17和18層疊，以 將加熱電阻器26圍繞在它們之間。已知由氧化鋯形成的固態電解質 在常溫下具有絕緣特性(性質)，而在高溫環境下(例如，高於600 ■C (攝氏度))具有氧離子導電特性。這是因為在如此高溫環境下氧 化鋯形成的固態電解質被活化。設置加熱構件27以加熱並活化固態 電解質層ll、 13和14。加熱構件27置於檢測構件28的固態電解質層11側上的檢測構 件28外表面(層)上，以使加熱構件27和檢測構件28彼此面對。 在加熱構件27的絕緣底板18與檢測構件28的固態電解質層11之間 形成間隙(空間)，在其中氣體可以流動。置於固態電解質層11上 的電極19位於該間隙內，並被多孔保護層24覆蓋或圍繞。保護層24 由陶瓷形成。保護層24覆蓋電極19的表面以保護電極19免受由排 出氣體中包含的諸如矽之類的有害成分導致的惡化。在上述構造的傳感元件10中，固態電解質層11和在層疊方向設 置於層11的兩個表面上的一對電極19和20用作氧泵送單元(oxygen pumping cell)，用於將氧從外部泵送至氣體感測室23以及用於將氧 從氣體感測室23泵送至外部(以下也將固態電解質層11以及電極19 和20統稱為"Ip單元")。類似地，固態電解質層13和在層疊方向 設置於層13的兩個表面上的一對電極21和22用作氧濃度感測單元， 用於根據兩個電極21和22之間的氧濃度產生電動勢(以下也將固態 電解質層13以及電極21和22統稱為"Vs單元")。此外，電極22 用作氧參考電極，其保持用於檢測氣體感測室23內的氧濃度的參考 氧濃度。後文將詳細說明"Ip單元"和"Vs單元"的功能。接下來，將解釋與傳感元件10連接的傳感器驅動電路部件3的 結構。傳感器驅動電路部件3包括加熱器電壓供應電路31、泵電流驅 動電路32、電壓輸出電路33、微電流供應電路34、以及參考電壓比 較電路35。傳感器驅動電路部件3是用於根據傳感元件10的排出氣 體的氧濃度獲得電流值作為電壓信號的電路部件。如上所述，請注意 該傳感器驅動電路部件3可以作為後述ECU 5的一個電路部件來設 置。加熱器電壓供應電路31沿傳感元件10的加熱構件27中的每個 加熱電阻器26的兩個端子施加電壓Vh，從而加熱該加熱電阻器26 以使固態電解質層ll、 13和14被加熱。微電流供應電路34在Vs單 元中從電極22側向電極21側傳遞或施加微電流Icp，從而將氧離子 移動至電極22側以使氧存儲或保存在電極22側。因此，使得電極22 用作氧參考電極，其為感測排出氣體中包含的氧的濃度的參考。電壓輸出電路33為用於感測Vs單元的電極21和22之間產生的電動勢 Vs的電路。參考電壓比較電路35被配置為將預定參考電壓(例如450 mV)與由電壓輸出電路33感測的電動勢Vs進行比較，並將比較結果 反饋至泵電流驅動電路32進行反饋控制。根據從參考電壓比較電路 35反饋的比較結果，泵電流驅動電路32控制在Ip單元的電極19和 20之間通過的泵電流Ip。因此，泵電流驅動電路32允許Ip單元將氧泵送(移動)到氣體感測室23中或者將氧從氣體感測室23中泵送(移 動)出來。接下來，將解釋ECU5的結構。ECU 5是用於對車輛等的引擎 驅動進行電子控制的單元。寬帶空燃比傳感器l的輸出(檢測信號) 被輸入到ECU 5中。ECU 5還接收來自其它傳感器的信號作為其它 信息(例如，能夠提供活塞位置和引擎的轉速的曲柄角(crank angle) 信號，冷卻水的溫度信號，燃燒壓力信號，等等)，並基於控制程序 的執行控制燃料的注入定時、燃料的點火定時等。ECU 5包括CPU 6、 ROM 7和RAM 8。將通過信號輸入/輸出部件(未示出)從傳感器單 元4的傳感器驅動電路部件3獲取的與排出氣體的氧濃度對應的輸出 (檢測信號)經模數轉換而轉換為數字值，然後存儲在RAM 8中。 所存儲的值用於後述異常診斷程序中。在本實施例中，ECU5通過基於從寬帶空燃比傳感器l導出的輸 出值執行後述的異常診斷程序，確定傳感元件IO是否處於異常狀態。 異常診斷程序存儲在ROM 7中，並由CPU6執行。將參照圖2和圖 3解釋ROM 7和RAM 8中的存儲區。圖2為示出ROM 7的存儲區 的配置的原理圖。圖3為示出RAM8的存儲區的配置的原理圖。除了後述的異常診斷程序之外，各種控制程序、初始值(預設值) 等存儲在ROM 7中。如圖2所示，與異常診斷程序相關的ROM 7 的存儲區包括程序存儲區71、設定值存儲區72、初始化條件標誌存 儲區73、運行參數條件標誌存儲區74等等。程序存儲區71被配置為當安裝包含異常診斷程序的各種程序時 將這些程序存儲在程序存儲區71中。在執行異常診斷程序期間使用 的初始值、設定值等被存儲在設定值存儲區72中。具體地，設定值 存儲區72存儲適中(moderation)係數a的值(例如0.2)，其在執行異常診斷程序的後述的響應延遲診斷處理期間計算實際空燃比適 中值時使用；還存儲目標中心空燃比的值(例如，在採用理論空燃比 作為邊界的情況下為14.6)，其為用於確定空氣-燃料混合物的目標 空燃比是在富區還是貧區的邊界(參考值)。此外，在本實施例中，從空氣-燃料混合物的目標空燃比從富區進入貧區的時間點開始 (即，從目標空燃比從富端反轉到貧端的時間點開始)，通過每次目 標空燃比反轉或從富端進入貧端就遞增1，來為反轉次數計數。將反轉的計數達到預定參考反轉次數(例如，5次)所需的時間段定義為 診斷期，在此期間獲得寬帶空燃比傳感器l的輸出用於異常診斷。換 言之，寬帶空燃比傳感器1的輸出在空氣-燃料混合物的目標空燃比 剛剛從富區進入貧區的時間點和目標空燃比中的上述重複反轉(進 入)的次數已經達到預定參考反轉次數的時間點之間的時間段用於異 常診斷。用於確定上述診斷期的預定參考反轉次數被存儲在設定值存 儲區72中。此外，異常診斷參考值和傳感器激活判斷值也存儲在設 定值存儲區72中。異常診斷參考值是在判斷或診斷寬帶空燃比傳感 器l是否處於異常狀態時用於進行比較的參考值(標準)。傳感器激 活判斷值是在判斷寬帶空燃比傳感器1是否已經被激活以判斷是否滿 足異常診斷的開始條件時使用的參考值。請注意，目標中心空燃比對 應於根據本發明的"特定空燃比"。在執行異常診斷程序期間引用的初始化條件標誌的值存儲在初 始化條件標誌存儲區73中。初始化條件標誌根據不同於異常診斷程 序的控制程序的輸出而設定，或者由上述不同於異常診斷程序的控制 程序直接設定。引擎的狀態由其它控制程序監控。例如，如果引擎通 過關閉車輛的點火開關被停止或者被非預期地去激活(所謂的引擎停 轉)，則將初始化條件標誌設定為1。在執行異常診斷程序期間引用的運行參數條件標誌的值存儲在 運行參數條件標誌存儲區74中。運行參數條件標誌也通過不同於異 常診斷程序的控制程序來設定。圍繞引擎的整個系統的運行狀態由在 CPU6中執行的其它控制程序監控。例如，如果引擎轉速和冷卻水溫 度等的每個值在預定時間段(例如1秒)被保持在被認為是正常水平 的預定範圍內，則確定引擎的運行狀態正常(適當)，由此將運行參 數條件標誌設定為1。在本實施例中，引擎轉速的被認為正常水平的 範圍(條件)在2000 rpm和5000 rpm (每分鐘轉數)之間，冷卻水溫度的被認為正常水平的範圍在50T和300匸之間。此外，ROM 7 還包括多種存儲區(未示出)。接下來，將解釋RAM8的存儲區。如圖3所示，與異常診斷程 序相關的RAM 8的存儲區包括標誌存儲區81、目標空燃比存儲區82、 空燃比測量值存儲區83、實際空燃比適中值存儲區84、目標空燃比 反轉數存儲區85、 面積總值(area total value)存儲區86等。執行異常診斷程序期間所用的某些標誌被臨時存儲在標誌存儲 區81中。在CPU6中，與異常診斷程序分離地執行用於控制燃料的 注入定時和注入量的程序。在上述用於控制注入的程序中，根據引擎 的運行狀態確定空氣-燃料混合物的目標空燃比。從上述程序使用的 存儲區中讀出的該目標空燃比被存儲在目標空燃比存儲區82中。將對通過Ip單元的泵電流Ip施加模數轉換的結果從傳感器驅動 電路部件3存儲在空燃比測量值存儲區83中，作為寬帶空燃比傳感 器1的輸出，即作為空燃比測量值。實際空燃比適中值存儲在實際空 燃比適中值存儲區84中。通過利用適中係數a對作為寬帶空燃比傳 感器l的輸出(檢測信號)獲得的(當前)空燃比測量值和在先前(上 次)計算中計算的(先前)實際空燃比適中值進行乘和加運算，計算 該(當前)實際空燃比適中值。換言之，通過以由適中係數a給定的 固定比率適中化或平滑化(當前)空燃比測量值，計算(當前)實際 空燃比適中值。具體地，通過如下的等式①計算實際空燃比適中值。(當前)實際空燃比適中值-ax空燃比測量值+(l-a)x (先 前)實際空燃比適中值 ...①其中，(Ka〈l，例如，在本實施例中a-0.2在本實施例中，將在富端和在貧端之間重複移動的目標空燃比中 從富端進入(反轉)到貧端的次數加起來。換言之，當目標空燃比剛 剛從富端進入貧端時，將該反轉(進入)數增加1。該反轉數存儲在 目標空燃比反轉數存儲區85中。面積總值存儲在面積總值存儲區86 中。該面積總值為實際空燃比適中值與空燃比測量值之間的差值的絕 對值的積分。換言之，在當前和先前次計算中獲得的許多實際空燃比適中值與空燃比測量值之間的差值的絕對值彼此相加以計算面積總 值。在本實施例中，實際空燃比適中值與空燃比測量值之間的差值的絕對值被稱為"偏差"。此外，RAM8還包括多種存儲區(未示出)。 請注意，面積總值對應於根據本發明的"偏差總值"。在上述標誌存儲區81中，存儲測量完成標誌、目標空燃比標誌、 異常確定標誌等。當剛剛完成傳感器的異常診斷時設定測量完成標 志。根據本實施例的異常診斷程序被配置為在引擎的驅動開始和驅動 結束之間的時間段期間僅進行一次傳感器異常診斷。利用測量完成標 志、ROM 7中存儲的上述運行參數條件標誌和初始化條件標誌，判 斷是否應該進行異常診斷的每個處理。根據目標空燃比存儲區82中存儲的目標空燃比是落入富區(端) 還是貧區的確定結果，設定目標空燃比標誌。具體地，在通過比較目 標空燃比與存儲在設定值存儲區72中的目標中心空燃比而確定目標 空燃比處於富區的情況下，將目標空燃比標誌設定或存儲為1。另一 方面，在確定目標空燃比處於貧區的情況下，將目標空燃比標誌設定 為0。當異常診斷程序已經將傳感器診斷(確定)為異常狀態時，設 定異常確定標誌。異常確定標誌的狀態值被由CPU 6執行的其它程序 引用(讀出)。具體地，如果異常確定標誌的狀態值例如為1，則由 其它程序進行處理以將寬帶空燃比傳感器1的異常狀態通知駕駛者。接下來，將簡要解釋利用寬帶空燃比傳感器1檢測排出氣體的氧 濃度(空燃比)的操作。首先，如圖l所示，微電流供應電路34在 從Vs單元的電極22向電極21的方向供應微電流Icp。通過上述電流 供應，經固態電解質層13將氧從電極21側拉(移動)到電極22側， 從而使得電極22用作氧參考電極。然後，電壓輸出電路33感測在電 極21和22之間產生的電動勢Vs。然後，參考電壓比較電路35將該 電動勢Vs與參考電壓(例如450 mV)進行比較。泵電流驅動電路32 基於參考電壓比較電路35的比較結果控制在Ip單元的電極19和20 之間流動的泵電流Ip的幅度和方向，以使電動勢Vs等於參考電壓。在導入氣體感測室23的排出氣體的空燃比為富(與其參考值相比)的情況下，排出氣體中包含的氧的濃度為貧(與其參考值相比)，因此控制在電極19和20之間流動的泵電流Ip，以使Ip單元將氧從 外部拉(泵送)到氣體感測室23中。另一方面，在導入氣體感測室 23的排出氣體的空燃比為貧的情況下，排出氣體中存在大量氧，因此 控制在電極19和20之間流動的泵電流Ip，以使Ip單元將氧從氣體 感測室23拉出(泵送出)至外部。此時指示的泵電流Ip的值被輸出 到ECU5作為寬帶空燃比傳感器1的輸出(空燃比測量值)。因而， ECU 5可以根據泵電流Ip的幅度和方向檢測排出氣體的氧濃度，並 由此檢測排出氣體的空燃比。在ECU5中，與引擎等的控制相關的多個程序被CPU6執行。 這些多個程序中包含的異常診斷程序對寬帶空燃比傳感器l的獲得輸 出(檢測信號)應用算法處理，由此診斷或確定寬帶空燃比傳感器1 是否處於異常狀態。現在，參照圖1-3、 6和7，基於圖4和圖5的 流程圖解釋異常診斷程序的各個處理(操作)。圖4為示出異常診斷 程序的主例程的流程圖。圖5為示出由異常診斷程序的主例程調用的 響應延遲診斷處理的流程圖。圖6為示出在氣體傳感器-未處於異常狀 態的情況下空燃比測量值隨目標空燃比的反轉(在富端和貧端之間的 變化)而變化的現象的一個實例的圖表。圖7為示出在氣體傳感器處 於異常狀態的情況下空燃比測量值未能隨目標空燃比的反轉(在富端 和貧端之間的變化)而導致的延遲變化的現象的一個實例的圖表。在 下文中，相應流程圖的各個步驟簡寫為"S",圖6和圖7中示出的 圖表的時間軸上的各個定時簡寫為"T"。異常診斷程序存儲在圖2所示的ROM 7的程序存儲區71中， 並在例如ECU 5的CPU 6響應於點火開關等的開啟而被激活或供電 時，與用於控制引擎的其它程序一起由CPU6執行。如圖4所示，當異常診斷程序的主例程開始時，首先，進行初始 化處理以確保異常診斷程序所用的RAM8中的變量(參數)、標誌、 計數等的存儲區(S10)。接著，傳感器單元4的傳感器驅動電路部 件3從ECU5接收命令，由此加熱器電壓供應電路31為加熱構件27施加功率以活化或激勵寬帶空燃比傳感器1的固態電解質層11、 l3、和14。控制器(ECU 5或CPU 6 )從傳感器單元4通過模數轉換電路 (未示出)接收傳感器電阻值信號，其指示固態電解質層13的內阻 值。然後，控制器通過將該傳感器電阻值信號的幅度與存儲在設定值 存儲區72中的預定傳感器激活判斷值比較，判斷寬帶空燃比傳感器1 是否已經被激活(Sll)。此時，如果確定寬帶空燃比傳感器1還未 被激活(Sll:否)，則控制器重複地獲取傳感器電阻值信號，並將該 傳感器電阻值信號與傳感器激活判斷值比較，直至寬帶空燃比傳感器 l被激活。儘管在圖1中未示出，傳感器驅動電路部件3裝備有本領域已知 的傳感器電阻值感測電路。具體地，該傳感器電阻值感測電路被適配 為當與微電流供應電路34分離地設置的電流供應電路定期地供應恆 定電流至Vs單元時，感測Vs單元的電極21和22之間產生的電位差 作為傳感器電阻值信號。然後，傳感器電阻值感測電路將該傳感器電 阻值信號輸出至ECU5。此時，由於在傳感元件10的Vs單元中的溫 度和傳感器電阻值信號之間存在相關性，因此可以基於傳感器電阻值 信號檢測傳感元件10的溫度。如圖4所示，如果確定寬帶空燃比傳感器1已經被激活(Sll: 是)，則開始或執行與異常診斷程序分離安裝的定時器程序(未示出) (Sl2)。定時器程序為被配置為以特定時間間隔遞增計數值的程序， 該計數值用作執行異常診斷程序的相應處理的定時的參考。或者，定 時器程序可以是被配置為以特定時間間隔遞減計數值的程序。異常診 斷程序被配置為每10亳秒(msec)重複地執行主例程的S13和S25 之間的處理。該計數值用於判斷從S13和S25之間的處理的上次執行 開始的時間點起是否已經過去了 IO毫秒。因此，在步驟S13，重置定 時器程序的當前計數值，並通過將當前時間點視為時間測量的開始點 進行用於重新開始時間測量的處理。接著，檢查或引用初始化條件標誌存儲區73的初始化條件標誌 (S15)。如上所述，通過不同於異常診斷程序的控制程序管理初始化條件標誌的值。當引擎停止時將初始化條件標誌設定為1。因此， 當開始執行異常診斷程序時，初始化條件標誌已經被設定為1,由此程序前進至步驟S16 (S15:是)。在步驟S16，進行用於重置異常診 斷程序中臨時使用的相應變量和標誌的處理。具體地，標誌存儲區81 的目標空燃比標誌、異常確定標誌和測量完成標誌，以及初始化條件 標誌存儲區73的初始化條件標誌分別被設定或存儲為0。目標空燃比 反轉數存儲區85的目標空燃比反轉數和面積總值存儲區86的面積總 值也分別被設定為0。然後，程序前進至步驟S25。在步驟S25，(由控制器基於異常診斷程序)檢查或引用在步驟 S12開始的定時器程序的計數值。計數值已經被在步驟S13重置。如 果計數值在步驟S25的檢查時低於與10毫秒相對應的值(S25:否)， 則控制器等待就緒並繼續引用計數值。如果計數值已經大於或等於與 IO毫秒相對應的值(S25:是)，則程序返回步驟S13,並再次重置計 數值以重複S15與S25之間的處理。在例程的第二次循環的步驟S15,初始化條件標誌為0( S15:否)。 因而，程序前進至步驟S18。在步驟S18,檢查或引用運行參數條件 標誌存儲區74的運行參數條件標誌。如上所述，運行參數條件標誌 的值由不同於異常診斷程序的控制程序來管理。在引擎轉速和/或冷卻 水溫度還沒有達到被認為是其正常水平的預定值範圍時，運行參數條 件標誌保持在其初始狀態，即保持在0 (S18:否)。因此，程序前進 至步驟S25。然後，與上述類似，程序等待經過10毫秒，並返回步驟如果引擎轉速和/或冷卻水溫度已經落入被認為是其正常水平的 預定值範圍，並且已經在該正常範圍內保持了預定時間段，則確定滿 足了運行參數條件(標準)。因此，上述不同於異常診斷程序的控制 程序將運行參數條件標誌存儲區74的運行參數條件標誌設定或存儲 為1。因此在步驟S18，異常診斷程序可以前進至步驟S20(S18:是)。 接下來，在步驟S20，檢查或引用標誌存儲區81的測量完成標誌。由 於測量完成標誌通過步驟S16的處理已經被設定為0 (S20:否)，因此程序前進至步驟S21。在步驟S21，(由控制器基於異常診斷程序)獲取目標空燃比。 ECU5進行所謂的空燃比反饋控制。在該空燃比反饋控制中，根據作 為寬帶空燃比傳感器1的輸出獲取的排出氣體的空燃比的信息，調整 要供應到引擎中的空氣-燃料混合物的空燃比，並按照空氣-燃料混 合物的空燃比的調整值控制燃料的注入量和注入定時等。換言之，進 行該空燃比反饋控制的上述程序設定作為要供應到引擎中的空氣-燃料混合物的空燃比的目標的目標空燃比，並根據該目標空燃比控制 燃料注入，以調整空氣-燃料混合物的空燃比。在步驟S21，(由控 制器基於異常診斷程序)獲取已經被上述程序設定且在當前定時(在 步驟S21執行的定時)為最新值的目標空燃比。然後，將所獲取的目 標空燃比存儲在目標空燃比存儲區82中。接下來，在步驟S22，獲取寬帶空燃比傳感器l的輸出(檢測信 號)，即空燃比測量值。如上所述，將通過Ip單元的泵電流Ip的值 轉換為其數字值，提供空燃比測量值。然後，將空燃比測量值存儲在 空燃比測量值存儲區83中。請注意，上述在步驟S22以固定時間間 隔(本實施例為每10毫秒)獲取從寬帶空燃比傳感器1導出的檢測 信號的處理對應於根據本發明的"檢測信號獲取步驟"，並且執行該 處理的CPU6對應於根據本發明的"檢測信號獲取部件或裝置"。在步驟S23，調用作為子例程的響應延遲診斷處理，如圖5所示。當異常診斷程序從該子例程(從響應延遲診斷處理)返回時，程序前 進至步驟S25。然後，在等待經過10毫秒之後程序返回步驟S13。由於測量完成標誌保持在0 —直到完成寬帶空燃比傳感器1的異常診 斷，因此以如上所迷類似的處理序列繼續執行主例程的步驟S13和步 驟S25之間的處理。此處，將參照圖6的圖表解釋主例程的步驟S23 所調用的圖5所示的響應延遲診斷處理。如圖5所示，在響應延遲診斷處理子例程中，首先在步驟S30 檢查或引用標誌存儲區81的目標空燃比標誌。在初始狀態，還沒有 確定目標空燃比相對於目標中心空燃比是富還是貧，目標空燃比標誌通過步驟S16的處理被設定為0 (參見圖4)。即，在初始狀態，目 標空燃比標誌臨時地指示目標空燃比為貧的狀態(S30:否)。在步驟 S32，將存儲在目標空燃比存儲區82中的目標空燃比與存儲在設定值 存儲區72中的目標中心空燃比進行比較，以確認實際的目標空燃比 是在富端還是貧端。例如，在響應延遲診斷處理被在圖6所示的定時 TO第一次執行的情況下，圖6的虛線所示的目標空燃比具有低於目 標中心空燃比的值，因此確定目標空燃比在該定時TO處於富端(S32: 是)。在步驟S33，標誌存儲區81的目標空燃比標誌被設定並存儲為 1。接著，在步驟S35計算實際空燃比適中值。通過讀取或加栽設定 值存儲區72中存儲的適中係數a的值、實際空燃比適中值存儲區84 中存儲的先前(上次)實際空燃比適中值(在初始狀態，通過S10的 初始化處理將實際空燃比適中值設定為等於0)、以及空燃比測量值 存儲區中83存儲的空燃比測量值，基於上述等式計算實際空燃比適 中值。通過覆寫的方式將該計算結果存儲在實際空燃比適中值存儲區 84中。請注意，步驟S35計算空燃比適中值的上述處理對應於根據本 發明的"適中信號計算步驟"，執行該處理的CPU6對應於根據本發 明的"適中信號計算部件或裝置"。然後，在步驟S55，通過讀取或加載實際空燃比適中值存儲區84 中存儲的當前實際空燃比適中值、以及空燃比測量值存儲區中83存 儲的當前空燃比測量值，計算當前(本次)實際空燃比適中值與當前 (本次)空燃比測量值之間的差值的絕對值作為偏差。該偏差被表示 為圖6中交替的一長一短點劃線所示的空燃比測量值與圖6中交替的 一長兩短點劃線所示的實際空燃比適中值之間的高度差。接著，從面 積總值存儲區86中讀取或加栽面積總值(在初始狀態，通過S16的 處理將面積總值存儲為O)，並將在步驟S55計算的偏差與該面積總 值相加。在步驟S56，該相加的計算結果(偏差總值)通過覆寫的方 式被存儲在面積總值存儲區86中。換言之，在圖6中，計算由空燃 比測量值的圖表(交替的一長一短點劃線)和實際空燃比適中值的圖表(交替的一長兩短點劃線)所圍繞的面積尺寸作為面積總值。然後，程序返回主例程，在步驟S24經過10毫秒之後，在圖4的步驟S21 和步驟S22獲取寬帶空燃比傳感器1的新目標空燃比和新輸出(檢測 信號)。因此，在步驟S23再次執行響應延遲診斷處理。請注意，在 步驟S55計算空燃比測量值與實際空燃比適中值之間的差值作為偏差 的處理對應於根據本發明的"偏差計算步驟"，執行該處理的CPU6 對應於根據本發明的"偏差計算部件或裝置"。此外，請注意，在診 斷期期間通過將偏差總值相加而將該診斷期獲取的所有偏差加和來 計算面積總值的處理對應於根據本發明的"偏差總值計算步驟"，執 行該處理的CPU 6對應於根據本發明的"偏差總值計算部件或裝置"。 其後，當空氣-燃料混合物的目標空燃比處於富端時(即，在圖 6的定時T0和T1之間的時間段)將目標空燃比標誌保持在1.由於 在圖4的步驟S21更新的目標空燃比在該時間段仍低於目標中心空燃 比(S30:是，S31:否)，因此在步驟S35以如上所述相同的方式執行 實際空燃比適中值的計算和覆寫存儲。然後，在步驟S55根據實際空 燃比適中值與當前空燃比測量值之間的差值計算偏差，並在步驟S56 將該差值與先前計算的面積總值(即，在本次循環之前計算的面積總 值的上次循環值)相加。因此，重複上述一系列處理。如圖6的定時 TO和Tl之間的時間段所示，通過重複響應延遲診斷處理逐步增加面 積總值。然後在定時T1，如圖6所示，目標空燃比從富端反轉或進入貧 端，並變得高於或等於目標中心空燃比(S30:是，S31:是)。此時， 由於確定由其它控制程序設定的空氣-燃料混合物的目標空燃比已 經移動到貧端，因此在步驟S36將標誌存儲區81的目標空燃比標誌 設定和存儲為0。此時，在步驟S37,讀取或加栽空燃比測量值存儲 區83的空燃比測量值，並將其複製到實際空燃比適中值存儲區84。 在本實施例中，在目標空燃比從富端進入貧端時的定時實質上定期地 執行用於使實際空燃比適中值的適中狀態(適中度)恢復到其初始狀 態(即恢復到不適中狀態)的處理。換言之，在利用先前計算的實際空燃比適中值使得空燃比測量值適中所導致的(當前)實際空燃比適 中值的計算中，在目標空燃比從富端反轉到貧端的時刻重置實際空燃 比適中值。接著，在步驟S38，判斷目標空燃比反轉數存儲區85中存儲的 目標空燃比反轉數是否大於或等於設定值存儲區72中存儲的參考反 轉數(在本實施例中為5次)。當第一次執行步驟S38的處理時，目 標空燃比反轉數已經通過圖4的步驟S16的處理被存儲為0，因此程 序前進至步驟S40 (S38:否)。然後，在步驟S40確認目標空燃比反 轉數是否等於0。如果目標空燃比反轉數等於0(S40:是)，則在步驟 S41將面積總值重置為0。如果目標空燃比反轉數不等於0 ( S40:否)， 則不重置面積總值。由於通過步驟S41的處理重置被視為異常診斷的 診斷(判斷)目標的面積總值，因此將該定時(圖6的定時Tl)定 義為進行氣體傳感器的異常診斷的診斷期的開始定時。該診斷期持續 一直到目標空燃比反轉數達到參考反轉數。在該診斷期期間，每10 毫秒更新面積總值。在步驟S42，目標空燃比反轉數遞增l(即，加1)。 然後，在步驟S55計算偏差並在步驟S56將該偏差與面積總值相加。 請注意，在步驟S42將目標空燃比反轉數遞增1的該處理對應於根據 本發明的"目標空燃比反轉數計數步驟"，執行該處理的CPU6對應 於根據本發明的"目標空燃比反轉數計數部件或裝置"。在響應延遲診斷處理的下次循環時或之後，目標空燃比標誌為O (S30:否)，目標空燃比大於目標中心空燃比(S32:否)，在步驟S35 計算實際空燃比適中值，基於步驟S35的計算結果在步驟S55計算偏 差，並在步驟S56將該偏差與面積總值相加。因此，(在圖6的定時 T1和T2之間的時間段)重複上述一系列處理。之後，在空氣-燃料 混合物的目標空燃比從貧端移動或反轉到富端的情況下當目標空燃 比小於目標中心空燃比時(圖6的定時T2)，在步驟S33將目標空 燃比標誌存儲為1 (S30:否，S32:是)。利用實際空燃比適中值計算 偏差以及將所計算的偏差與面積總值相加的處理持續(S35， S55， S56 ) 到定時T2。然後，以如上所述相同的方式重複地與面積總值相加(S30:是， S31:否，S35， S55， S56 ) —直到目標空燃比從富端反轉或進入到貧 端(在圖6的定時T2和T3之間的時間段)。當目標空燃比第二次從 富端反轉到貧端時(S30:是，S31:是)，在步驟S36將空燃比標誌存 儲為0，並在步驟S37以與上述相同的方式將空燃比測量值複製到實 際空燃比適中值。在此時間點(圖6的定時T3)，目標空燃比反轉 數仍等於1而未達到參考反轉數，即5次(S38:否)。由於已經通過 S42的上次循環處理使得目標空燃比反轉數不等於0 (S40:否)，因 此在步驟S42將目標空燃比反轉數遞增1。然後，在步驟S55計算偏 差，並在步驟S56將該偏差與面積總值相加。之後，在定時T3和T5之間、定時T5和T7之間、定時T7和 T9之間、以及定時T9和T11之間的各個時間段，在不重置面積總值 的情況下執行與定時T1和T3之間類似的處理。因此，面積總值隨著 每10毫秒計算的偏差的增加的而增加。當指示富端-貧端反轉的數 目的目標空燃比反轉數等於或大於作為參考反轉數給出的5時(S30: 是，S31:是，S36， S37， S38:是)，確定診斷期已經結束，從而在步 驟S49將標誌存儲區81的測量完成標誌存儲為1。然後，在步驟S50 將已經加和的面積總值與存儲在設定值存儲區72中的異常診斷參考 值比較。此時，如果面積總值大於或等於異常診斷參考值(S50:否)， 則在步驟S53確定或診斷寬帶空燃比傳感器1的輸出的響應正常(適 當)，即沒有異常。然後，程序前進至步驟S55和S56並返回主例程。 另一方面，如果面積總值小於異常診斷參考值(S50:是)，則在步驟 S52確定或診斷寬帶空燃比傳感器1的輸出的響應異常(不適當)， 即有某種異常。在該步驟S52,將標誌存儲區81的異常確定標誌存儲 為1。然後，程序前進至步驟S55和S56並返回主例程。請注意，步 驟S50通過將面積總值與異常診斷參考值比較診斷(確定)氣體傳感 器是否處於異常狀態的該處理對應於根據本發明的"異常診斷步驟"， 執行該處理的CPU6對應於根據本發明的"異常診斷部件或裝置"。如圖6所示，在寬帶空燃比傳感器1處於正常狀態並因此空燃比測量值通過適當地跟隨目標空燃比的反轉而變化的情況下，空燃比測 量值在貧端和富端之間交替變化的機率很大，因此診斷期計算的面積總值為較大值。另一方面，如圖7所示，在寬帶空燃比傳感器l處於 異常狀態並因此空燃比測量值不能適當地跟隨目標空燃比的反轉而 延遲情況下，空燃比測量值相對於目標空燃比的變化緩慢(輕柔)變 化，因此診斷期計算的面積總值為較小值。異常診斷參考值為能夠區 別這兩種情況，即寬帶空燃比傳感器1的正常狀態和異常狀態的預定 值。利用該異常診斷參考值作為閾值，確定異常確定標誌的值(狀態)。 異常確定標誌的值常被CPU6執行的其它程序引用，例如，如果在引 用異常確定標誌時異常確定標誌為1,則其它程序將異常狀態通知駕 駛者。在下次循環時或之後的步驟S13和S25之間的處理中，由於測 量完成標誌已經被存儲為l (S20:是)，程序前進至步驟S25。因而， 不執行響應延遲診斷處理。之後，例如，當關閉點火開關時，或者當 發生引擎停轉時，將初始化條件標誌設定或存儲為1，執行步驟S16 的處理以將測量完成標誌再次設定為0。在這種情況下，再次執行響 應延遲診斷處理。顯然，根據本發明可以對上述實施例進行各種修改和變化。例如， 儘管在上述實施例中每10毫秒重複執行響應延遲診斷處理，但是， 該處理時間間隔並不一定限定為10毫秒，而可以i殳定為任意時間間 隔。此外，如上所述，傳感器驅動電路部件3可以設置在ECU5中作 為ECU5的一個電路部件。或者，傳感器驅動電路部件3可以包括能 夠執行異常診斷程序的微計算機。此外，儘管在上述實施例中參考反轉數是5次，但是參考反轉數 並不限於此，而可以是1次、2次、或者等於或大於6次。類似地， 用於計算空燃比適中值的適中係數a的值並不限於0.2，而可以預設 為大於0且小於1的任意值。類似地，異常診斷參考值可以預設為通 過實驗等獲取的任意值。儘管在上述實施例中將面積總值計算為由偏 差相加得出的總值，但是由偏差相乘得出的值或者由偏差平均得出的值可以用作面積總值。在使用上述值作為面積總值的情況下，異常診 斷參考值可以被設定為最佳閾值，其通過計算在傳感器的正常狀態下 可獲取的值範圍和在傳感器的異常狀態下可獲取的值範圍經實驗等 產生。儘管在上述實施例中包含響應延遲診斷處理的氣體傳感器診斷 被配置為每次開啟點火開關時僅執行一次，但是診斷次數並不限於 此。換言之，在點火開關開啟的時刻與點火開關關閉的時刻之間可以 重複地執行氣體傳感器的診斷。此外，對於異常診斷可以引入面積積分值與異常診斷參考值(具 有不同於上述實施例的異常診斷參考值的水平)進行比較。該面積積 分值是通過重複診斷期以具有多個診斷期所獲取的所有面積總值的總和。作為一個實例，圖8示出了圖5所示的響應延遲診斷處理的修 改(另一實施例)。在該另一實施例中，重複上述實施例中所示的診 斷期一次以上，並將相應的診斷期所獲取的各個面積總值加起來以計 算面積積分值(area integrated value)。利用該面積積分值，進行判 斷氣體傳感器是否處於異常狀態的診斷。在該另一實施例中，測量數和面積積分值被新設置為在RAM 8 的預定存儲區(未示出)中存儲的變量。此外，參考重複數(在該另 一實施例中為3次)被存儲在ROM7的設定值存儲區72中。將診斷 期重複由參考重複數給定的次數。上述測量數為用於對診斷期的重複 數計數的變量，並被存儲為0作為其初始值。面積積分值為用於將在 診斷期的每個結束定時獲取的面積總值彼此相加以計算所有面積總 值的和的變量，所述面積總值的數目對應於參考重複數。面積積分值 存儲為0作為其初始值。請注意，面積積分值對應於根據本發明的"合 並偏差總值"。在該另一實施例中，在圖4所示的異常診斷程序的主例程的步驟 S16，除了上述實施例中提及的各個變量和標誌之外，還將測量數和 面積積分值重置。此外，在根據該另一實施例的響應延遲診斷處理中， 在步驟S38的判斷(是)之後增加步驟S43至S48的處理，並將其與 步驟S49或S55的處理相連，如圖8所示。在步驟S51，將面積積分值與異常診斷參考值比較。以下重點集中在響應延遲診斷處理上解釋該另一實施例，而縮略 或簡化其它部分，因為在單個診斷期期間的每個處理類似於上述實施例的相應處理。在圖8中，類似於上述實施例的處理的處理具有與上 述實施例的處理一致的步驟編號。與上述實施例類似，通過CPU 6開始異常診斷程序的主例程， 如圖4所示。然後，當滿足使用初始化條件標誌、運行參數條件標誌 和測量完成標誌的情況判斷的相應條件(標準)時，圖8所示的響應 延遲診斷處理變得能夠被執行。然後，在空氣-燃料混合物的目標空 燃比剛剛從富端反轉到貧端的定時(圖6所示的定時Tl)，診斷期 開始(S30:是，S31:是，…，S37，…，S41)。在診斷期期間，與上述實 施例類似，每次空氣-燃料混合物的目標空燃比從富端反轉到貧端時 將目標空燃比反轉數遞增1 (S30:是，S31:是，…，S42)，並重複地 執行實際空燃比適中值的計算(S35)、偏差的計算(S55)、以及面 積總值的計算(S56)。當目標空燃比反轉數大於或等於參考反轉數 (例如5次)時(S38:是)，第一診斷期結束。然後，為了開始第二診斷期，首先，在步驟S43將目標空燃比反 轉數存儲區85的目標空燃比反轉數設定或存儲為1。接下來，讀取或 加載RAM 8的預定存儲區中存儲的面積積分值(在其初始狀態等於 0)，並將其與通過第一診斷期獲取的偏差的加和產生的(笫一)面 積總值相加。在步驟S45,通過覆寫為新面積積分值將面積積分值的 上述相加結果存儲在RAM 8的預定存儲區中。在此處理之後，在步 驟S46，重置面積總值以使"0"存儲在面積總值存儲區86中。在步 驟S47,在RAM 8的預定存儲區中存儲的測量數(在其初始狀態等 於0)遞增1。請注意，步驟S45計算作為重複一次以上的診斷期所 計算的各個面積總值的和(加和)的面積積分值的處理對應於根據本發明的"合併偏差總值計算步驟"，執行該處理的CPU6對應於根據 本發明的"合併偏差總值計算部件或裝置"。接下來在步驟S48，確定測量數是否已經大於或等於參考重複數。在步驟S48的該處理中，確認響應延遲診斷處理是否已經持續一 直到診斷期已經重複了由參考重複數給定的次數(例如，3次)。由 於在第一診斷期結束時還不滿足步驟S48的該標準(S48:否)，因此 程序通過步驟S55和S56返回主例程。之後，與上述類似，在響應延 遲診斷處理中，每次空氣-燃料混合物的目標空燃比從富端反轉到貧 端時將目標空燃比反轉數遞增1 (S30:是，S31:是，...，S42)，並重 復地執行實際空燃比適中值的計算(S35)、偏差的計算(S55)、以 及面積總值的計算(S56)。然後，當目標空燃比反轉數大於或等於 參考反轉數時(S38:是)，第二診斷期結束。請注意，步驟S48通過 保持測量完成標誌為0直至測量數大於或等於參考重複數來重複診斷 期的處理對應於根據本發明的"重複計算步驟"，執行該處理的CPU 6對應於根據本發明的"重複計算部件或裝置"。為了開始類似於第二診斷期的第三診斷期，在步驟S43將目標空 燃比反轉數存儲為1。然後，在步驟S45,將在第二診斷期期間計算 的(第二 )面積總值與面積積分值相加。在步驟S46重置該面積總值， 在步驟S47將測量數遞增1,然後在步驟S48重新判斷測量數是否大 於或等於參考重複數。換言之，參照圖6和圖7所示的圖表，在診斷 期結束的定時Tll，將目標空燃比反轉數設定為1，並重置面積總值。 因此，設定與定時Tl類似的條件以再次從頭開始診斷期，從而計算 面積總值。因此，重複診斷期直至測量數達到參考重複數，以使在各 個診斷期期間獲取的面積總值與面積積分值相加。如圖8所示，當測量數大於或等於參考重複數時，例如當第三診 斷期結束時(S48:是)，在步驟S49，將測量完成標誌存儲為1以不 允許主例程在下次循環或之後調用響應延遲診斷處理。然後，在步驟 S51,將作為三次診斷期的面積總值之和的面積積分值與設定值存儲 區72的異常診斷參考值比較。在該另一實施例中，異常診斷參考值 預先被存儲為能夠區別異常狀態情況和正常狀態情況的值。該值通過 實驗等在三個面積總值的和的可能範圍內計算。如果面積積分值大於 或等於異常診斷參考值(S51:否)，則在步驟S53診斷或確定寬帶空燃比傳感器l的輸出響應正常(適當)，即沒有異常。另一方面，如果面積總值小於異常診斷參考值(S51:是)，則在步驟S52診斷寬帶 空燃比傳感器1的輸出異常，即有某種異常，並將標誌存儲區81的 異常確定標誌存儲為1。然後，使用異常確定標誌的該值(狀態)通 知駕駛者等。由此，作為面積積分值可獲取的值變得較大。因而，在寬帶空燃 比傳感器1的正常狀態的情況下可獲取的面積積分值與在寬帶空燃比 傳感器l的異常狀態的情況下可獲取的面積積分值之間的差值與上述 實施例相比可以更為放大。因此，在該另一實施例可以提高異常診斷 的精度。在上述實施例和另 一實施例中，初始化條件標誌和運行參數條件 標誌的值(狀態)由與異常診斷程序不同的控制程序管理。但是，異 常診斷程序可以從所述不同的控制程序獲取初始化條件標誌和運行參數條件標誌的值(或者與這些值對應的輸出)。或者，異常診斷程 序可以包括用於確認是否滿足上述初始化條件標誌或運行參數條件 標誌所示的條件(標準)的處理。以下將簡述根據上述各個實施例的優點和有益效果。 根據上述實施例，在診斷期期間計算在氣體傳感器輸出的檢測信 號與通過適中化該檢測信號所產生的適中信號之間的偏差，然後根據 所計算的偏差診斷氣體傳感器是否處於異常狀態。適中信號基於氣體 傳感器的檢測信號計算，並隨檢測信號的變化而緩慢變化。因而，即 使在氣體傳感器的個體變化(製造公差)的影響下從作為異常診斷目 標的氣體傳感器輸出的檢測信號的值趨向於指示與其目標值(理想規 範值)相比的上端值或下端值，作為與檢測信號比較以計算偏差的參 考值的適中信號也隨著每個氣體傳感器的檢測信號的變化而變化。因 此，能夠抑制計算偏差的分散，即，能夠抑制如下情況即使各個氣 體傳感器處於彼此相同或相似的惡化程度，但由於製造公差而在各個 傳感器中取不同值。因此，在根據上述各個實施例的異常診斷方法和 裝置中，可以更為精確地進行氣體傳感器中存在或不不存在異常狀態的診斷。根據上述各個實施例，儘管氣體傳感器的異常診斷可以基於單個 偏差進行，其中所述偏差以獲取檢測信號的固定時間間隔計算，但是 利用作為在診斷期期間獲取的所有偏差的總和的偏差總值進行氣體 傳感器的異常診斷。因此，能夠使得在傳感器的正常狀態下可獲取的 偏差總值的範圍與在傳感器的異常狀態下可獲取的偏差總值的範圍 之間的區別更為清楚，從而能夠更為精確地進行氣體傳感器的異常狀 態診斷。根據上述另一實施例，通過重複計算診斷期獲取的偏差總值，計 算多個診斷期獲取的合併偏差總值，因此，能夠使得在傳感器的正常 狀態下可獲取的偏差總值的範圍與在傳感器的異常狀態下可獲取的 偏差總值的範圍之間的區別進一步更為清楚，從而能夠進一步更為精 確地進行氣體傳感器的異常狀態診斷。本申請基於2007年2月21提交的在先日本專利申請 2007-040937。此處通過參考併入該日本專利申請的全部內容。儘管以上參照本發明的特定實施例描述了本發明，但是本發明並 不限於上述實施例。根據以上教導，本領域技術人員能夠想到上述實 施例的修改和變化。本發明的範圍參照所附權利要求限定。
權利要求
1.一種氣體傳感器診斷方法，用於基於由暴露在從內燃機排出的排出氣體中的氣體傳感器輸出的檢測信號診斷該氣體傳感器是否處於異常狀態，該檢測信號代表該排出氣體中的特定氣體成分的濃度，該氣體傳感器診斷方法包括如下步驟目標空燃比反轉數計數步驟，對要供應到該內燃機的空氣-燃料混合物的目標空燃比通過被定義為富端和貧端的邊界的特定空燃比從該富端反轉到該貧端或者從該貧端反轉到該富端的反轉次數進行計數；檢測信號獲取步驟，在診斷期期間以固定時間間隔獲取該氣體傳感器的檢測信號，該診斷期為開始對所述反轉次數進行計數的定時與所述反轉次數達到預定次數的定時之間的時間段；適中信號計算步驟，通過對所獲取的檢測信號應用利用預定適中係數的適中計算，計算適中信號；偏差計算步驟，計算當前獲取的檢測信號與當前計算的適中信號之間的偏差；以及異常診斷步驟，基於該診斷期期間獲取的該偏差確定該氣體傳感器是否處於異常狀態。
2. 如權利要求l所述的氣體傳感器診斷方法，還包括如下步驟 偏差總值計算步驟，計算由在該診斷期期間在所述偏差計算步驟獲取的所有偏差的總和得出的偏差總值；其中所述異常診斷步驟包括基於該偏差總值與預定閾值之間的比較 結果確定該氣體傳感器是否處於異常狀態的操作。
3. 如權利要求l所述的氣體傳感器診斷方法，還包括如下步驟 偏差總值計算步驟，計算由在該診斷期期間在所述偏差計算步驟獲取的所有偏差的總和得出的偏差總值；重複計算步驟，重複計算多個診斷期的偏差總值；以及 合併偏差總值計算步驟，計算由所述多個診斷期的所有偏差總值的總和得出的合併偏差總值，其中所述異常診斷步驟包括基於該合併偏差總值與預定閾值之間的 比較結果確定該氣體傳感器是否處於異常狀態的操作。
4. 如權利要求l所述的氣體傳感器診斷方法，其中 該氣體傳感器是被適配為隨該排出氣體中的氧濃度實質上線性地改變其檢測信號的輸出值的氧傳感器。
5. —種氣體傳感器診斷裝置，其被適配為基於由暴露在從內燃 機排出的排出氣體中的氣體傳感器輸出的檢測信號診斷該氣體傳感 器是否處於異常狀態，該檢測信號代表該排出氣體中的特定氣體成分 的濃度，該氣體傳感器診斷裝置包括目標空燃比反轉數計數部件，被配置為對要供應到該內燃機的空 氣 - 燃料混合物的目標空燃比通過被定義為富端和貧端的邊界的特 定空燃比從該富端反轉到該貧端或者從該貧端反轉到該富端的反轉 次數進行計數；檢測信號獲取部件，被配置為在診斷期期間以固定時間間隔獲取該氣體傳感器的檢測信號，該診斷期為開始對所述反轉次數進行計數的定時與所述反轉次數達到預定次數的定時之間的時間段；適中信號計算部件，被配置為通過對所獲取的檢測信號應用利用預定適中係數的適中計算，計算適中信號；偏差計算部件，被配置為計算當前獲取的檢測信號與當前計算的 適中信號之間的偏差；以及異常診斷部件，被配置為基於該診斷期期間獲取的該偏差確定該 氣體傳感器是否處於異常狀態。
6. 如權利要求5所述的氣體傳感器診斷裝置，還包括 偏差總值計算部件，被配置為計算由在該診斷期期間由所述偏差計算部件獲取的所有偏差的總和得出的偏差總值；其中所迷異常診斷部件被配置為基於該偏差總值與預定閾值之間的 比較結果確定該氣體傳感器是否處於異常狀態。
7. 如權利要求5所述的氣體傳感器診斷裝置，還包括偏差總值計算部件，被配置為計算由在該診斷期期間由所述偏差計算部件獲取的所有偏差的總和得出的偏差總值；重複計算部件，被配置為重複計算多個診斷期的偏差總值；以及 合併偏差總值計算部件，被配置為計算由所述多個診斷期的所有偏差總值的總和得出的合併偏差總值，其中所述異常診斷部件被配置為基於該合併偏差總值與預定閾值之間的比較結果確定該氣體傳感器是否處於異常狀態。
8.如權利要求5所述的氣體傳感器診斷裝置，其中 該氣體傳感器是被適配為隨該排出氣體中的氧濃度實質上線性 地改變其檢測信號的輸出值的氧傳感器。
全文摘要
一種氣體傳感器診斷方法，包括如下步驟通過被定義為富端和貧端的邊界的特定空燃比，對要供應到內燃機的空氣-燃料混合物的目標空燃比從富端反轉到貧端或者從貧端反轉到富端的反轉次數進行計數；在診斷期期間以固定時間間隔獲取氣體傳感器的檢測信號，該診斷期為開始對反轉次數進行計數的定時與反轉次數達到預定次數的定時之間的時間段；通過對所獲取的檢測信號應用利用預定適中係數的適中計算，計算適中信號；計算獲取的檢測信號與計算的適中信號之間的偏差；以及基於偏差確定氣體傳感器是否處於異常狀態。
文檔編號G01N27/419GK101251051SQ20081008143
公開日2008年8月27日 申請日期2008年2月21日 優先權日2007年2月21日
發明者家田典和, 平田雅樹, 深貝禮奈, 田中雅泰, 稻垣浩, 鈴木隆廣 申請人:日本特殊陶業株式會社