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专利名称：气体传感器的异常诊断装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体传感器的异常诊断装置，尤其涉及判定对从发动机排出的废气中 的特定气体的浓度进行检测的气体传感器有无异常的气体传感器的异常诊断装置。
背景技术：
已知一种对内燃机废气的NOx浓度进行检测的NOx传感器。作为该NOx传感器， 有的具备对测定对象气体中的氧气进行汲取的主泵单元、进一步地从测定对象气体中汲 取氧气的辅助泵单元、对氧气被汲取后的测定对象气体中所含的NOx的浓度进行检测的检 测单元。在各单元中，利用了固体电解质。各单元为了发挥正常的特性，需要使固体电解质 的温度在一定温度以上。
为了进一步地改善内燃机的排放，在发动机起动后，希望在尽早的时候将由NOx 传感器检测到的NOx浓度的信息用于发动机控制。因此，重要之处在于高精度地判定NOx 传感器的活性。
但是，各单元的活性速度(到活性结束为止的速度)并不相同。其原因在于各单元 的材质根据作用而不同、各单元与加热器之间的距离不同，等等。
在日本特开2004 - 132840号公报中，公开了一种分别进行主泵单元(该公报中为 “第I单元”)的活性判定和检测单元(在该公报中为“第2单元”)的活性判定，并且在判定 为主泵单元的活性化结束后，进行检测单元的活性判定的气体浓度检测装置。根据该装置， 不用等待检测单元的活性结束就能够在早期利用由主泵单元检测出的氧气浓度信号。
专利文献1:日本特开2004 - 132840号公报
专利文献2:日本特开2003 - 90819号公报
专利文献3:日本特开2002 - 106332号公报发明内容
然而，气体传感器被配置在暴露在高温废气中的环境下。因此，构成气体传感器的 检测单元、主泵单元以及辅助泵单元有可能发生由于过水等而导致的摇晃、老化等。如果发 生这种劣化异常，则存在无法检测到准确的单元输出的顾虑。如上述现有技术所公开的那 样，单元输出被在活性判定、各种控制中使用。因此，希望在尽早的阶段就进行各单元的劣 化等异常的 OBD (On-Board Diagnostic)。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够基于气体传感器 预热时的输出特性来诊断该气体传感器的异常的气体传感器的异常诊断装置。
为了实现上述目的，第I发明是气体传感器的异常诊断装置，具有汲取测定对象 气体中的氧气的主泵单元；进一步地从测定对象气体中汲取氧气的辅助泵单元；以及对被 所述主泵单元以及所述辅助泵单元汲取了氧气后的测定对象气体中含有的特定气体成分 的浓度进行检测的检测单元，其特征在于，
具备异常诊断机构，在所述气体传感器预热过程中，该异常诊断机构基于刚刚开始检测所述检测单元的单元输出之后的该单元输出的上升特性、峰值以及其后的下降特性 中的至少一个，来对所述检测单元、所述主泵单元以及所述辅助泵单元中的至少一个的异 常进行诊断。
第2发明基于第I发明，其特征在于，
在所述单元输出的上升的速度小于规定阈值的情况下，所述异常诊断机构判定为 所述检测单元发生异常。
第3发明基于第I或者第2发明，其特征在于，
在所述单元输出的上升后的下降的速度小于规定阈值的情况下，所述异常诊断机 构判定为所述主泵单元以及所述辅助泵单元中的至少一个发生异常。
第4发明基于第I至第3中的任一项发明，其特征在于，
在所述单元输出的上升后的峰值小于规定阈值的情况下，所述异常诊断机构判定 为所述检测单元发生异常。
第5发明基于第I至第4中的任一项发明，其特征在于，
所述异常诊断机构判定有无超出所述气体传感器的范围外的异常。
第6发明基于第I至第5中的任一项发明，其特征在于，
所述异常诊断机构判定有无所述气体传感器的响应性降低的异常。
第7发明基于第I至第6中的任一项发明，其特征在于，
所述异常诊断机构判定有无由于所述气体传感器的断路而导致的异常。
第8发明基于第I至第7中的任一项发明，其特征在于，
所述异常诊断机构判定有无由于所述气体传感器的短路而导致的异常。
根据第I发明，能够在气体传感器预热过程中基于单元输出特性，来诊断主泵单 元、辅助泵单元以及检测单元中的至少一个的异常。因此，根据本发明，能够在气体传感器 预热过程中的阶段进行气体传感器的0BD。
根据第2发明，在气体传感器预热过程中，在刚刚开始检测单元输出后的该单元 输出的上升的速度小于规定阈值的情况下，判定为检测单元的异常。该单元输出的上升是 该气体传感器内的氧气在检测单元的电极上发生反应而产生的输出变化，在检测单元发生 劣化等异常的情况下其输出变化会变得缓慢。因此，根据本发明，能够基于单元输出的上升 的速度，来有效地诊断检测单元的异常。
根据第3发明，在单元输出的上升后的下降的速度小于规定阈值的情况下，判定 为主泵单元以及辅助泵单元中的至少一个的异常。该单元输出的下降是通过主泵单元以及 辅助泵单元除去该气体传感器内的氧气而发生的输出变化，在这些泵单元发生了劣化等异 常的情况下其输出变化会变得缓慢。因此，根据本发明，能够基于单元输出的下降的速度来 有效地诊断主泵单元以及辅助泵单元的异常。
根据第4发明，在单元输出的上升后的峰值小于规定阈值的情况下，判定为检测 单元的异常。该峰值在检测单元发生了劣化等异常的情况下具有变小的趋势。因此，根据 本发明，能够基于单元输出的峰值来有效地诊断检测单元的异常。
根据第5发明，能够在气体传感器预热过程中的早期诊断有无发生气体传感器的 范围外异常。
根据第6发明，能够在气体传感器预热过程中的早期诊断有无发生气体传感器的响应性降低的异常。
根据第7发明，能够在气体传感器预热过程中的早期诊断有无发生气体传感器的 断路异常。
根据第8发明，能够在气体传感器预热过程中的早期诊断有无发生气体传感器的 短路异常。


图1是用于说明本发明实施方式的气体浓度检测装置的构成的图。
图2是表示NOx传感器I预热过程中的NOx输出特性的图。
图3是表示在NOx传感器I预热过程中开始检测NOx输出的情况下的输出特性的 图。
图4是在本发明实施方式中执行的程序的流程图。
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。其中，对各附图中共通的要素标注 相同的附图标记而省略重复的说明。另外，本发明不受以下实施方式的限定。
具体实施方式
[实施方式的构成]
图1是用于说明本发明实施方式的气体浓度检测装置10的构成的图。本实施方 式的气体浓度检测装置10是对内燃机(以下也称为“发动机”)的废气中的NOx (氮氧化物) 的浓度进行检测的装置。该气体浓度检测装置10具有NOx传感器I。
NOx传感器I通过在主泵单元2以及辅助泵单元3的下方，依次层叠间隔物 (spacer) 4、检测单元(传感器单元)5、间隔物6、加热器7而形成。
在间隔物4中，形成第I室41和第2室42。作为间隔物4的构成材料，可以利用 例如氧化招等。第I室41以及第2室42借助连通孔43而连通。这些第I室41、第2室 42以及连通孔43能够通过在间隔物4中设置贯通孔来形成。
主泵单元2具有对流入第I室41的测定对象气体中的剩余氧气进行汲取并除去 的功能。该主泵单元2通过固体电解质21和一对泵电极22、23来构成。作为元件的固体 电解质21具有氧离子导电性，例如由成形为片材状的Zr02、HfO2, ThO2, BiO3等构成。从上 下夹持该固体电解质21的泵电极22、23例如可以利用丝网印刷等方法来形成。
在固体电解质21的表面形成的第I泵电极22面对测定对象气体即废气所存在的 空间，即发动机的排气通路内。作为该第I泵电极22，例如可以利用包括Pt等贵金属的多 孔质金属陶瓷电极。
另一方面，夹着固体电解质21而设置在第I泵电极22相反侧的第2泵电极23面 对第I室41。作为该第2泵电极23，可以利用对NOx有惰性的电极，例如包含Pt — Au合 金、氧化锆或氧化铝等陶瓷的多孔质金属陶瓷电极。
在主泵单元2上，形成作为贯通固体电解质21和泵电极22、23的导入孔的销孔 24。作为测定对象气体的废气透过后述的多孔质保护层8，通过销孔24而流入第I室41。 销孔24的孔径被设计成使得被导入第I室41的废气的扩散速度为规定速度。
辅助泵单元3具有对从第I室41流入第2室42的测定对象气体中的氧气浓度进行检测，并且进一步地汲取并除去该气体中的剩余氧气的功能。该辅助泵单元3由固体电解质31和一对泵电极32、33构成。作为元件的固体电解质31具有氧离子导电性，由例如成形为片材状的21"02、!1 )2、11102、8丨03等构成。从上下夹持该固体电解质31的泵电极32、 33例如可以由丝网印刷等方法形成。
在固体电解质31的表面形成的第I泵电极32面对内燃机的排气通路内。作为该第I泵电极32，例如可以利用包含Pt等贵金属的多孔质金属陶瓷电极。
另一方面，夹着固体电解质31而在第I泵电极32相反侧设置的第2泵电极33面对第2室42。作为该第2泵电极33，可以利用对NOx具有惰性的电极，例如包含Pt — Au 合金、氧化锆或氧化铝等陶瓷的多孔质金属陶瓷电极。
主泵单元2以及辅助泵单元3的第I泵电极22、32被多孔质保护层8覆盖。多孔质保护层8由例如多孔质氧化铝等构成。利用该多孔质保护层8，能够防止第I泵电极22、 32中毒，并且能够防止废气所含的灰尘等堵塞销孔24。
检测单元5具有根据由于NO的还原分解而产生的氧气量来检测NOx浓度的功能。 检测单元5具有固体电解质51、从上下夹着该固体电解质51的一对检测电极52、53。这些检测电极52、53例如能够通过丝网印刷的方法形成。
在固体电解质51的表面形成的第I检测电极52面对第2室42。作为该第I检测电极52，可以利用例如包含Pt - Rh合金、氧化锆或氧化铝等陶瓷的多孔质金属陶瓷电极。另一方面，夹着固体电解质51而在第I检测电极52相反侧设置的第2检测电极 53面对形成于间隔物6的空气导管61。在空气导管61中，导入空气。作为该第2检测电极53，可以利用例如包含Pt等贵金属的多孔质金属陶瓷电极。空气导管61可以通过对间隔物6设置缺口来形成。
加热器7具有片材状的绝缘层72、73和在这些绝缘层72、73之间设置的加热器电极71。绝缘层72、73由例如氧化铝等陶瓷构成。加热器电极71由例如Pt和氧化铝等陶瓷的金属陶瓷构成。
本实施方式的气体浓度检测装置10具备作为控制装置的E⑶(Electronic Control Unit)9。E⑶9具有主泵单元控制机构91、辅助泵单元控制机构92、检测单元控制机构93以及加热器控制机构94。该ECU9可以与发动机ECU分开构成，也可以作为发动机 E⑶的一部分而构成。
主泵单元控制机构91与主泵单元2的第I泵电极22以及第2泵电极23连接。主泵单元控制机构91对第I泵电极22以及第2泵电极23施加电压，并且能够检测在主泵单元2中流过的电流值。
辅助泵单元控制机构92与辅助泵单元3的第I泵电极32以及第2泵电极33连接。辅助泵单元控制机构92对辅助泵单元3的第I泵电极32以及第2泵电极33施加电压，并且能够检测在辅助泵单元3中流过的电流值。
检测单元控制机构93与检测单元5的第I检测电极52以及第2检测电极53连接。检测单元控制机构93对第I检测电极52以及第2检测电极53施加电压，并且能够检测在检测单元5中流过的电流值。
加热器控制机构94与加热器电极71连接。加热器控制机构94对加热器电极71 供给电力。
在如上所述的NOx传感器I中，为了使主泵单元2、辅助泵单元3、检测单元5的各 单元分别发挥各自的正常特性，需要使它们的固体电解质21、31、51的温度在活性温度以 上。然而，在发动机停止时或者长时间燃料切断时等，各单元的温度降低。因此，在发动机 起动时、从长时间的燃料切断恢复时，为了使各单元的温度在早期上升到活性温度以上，通 过对加热器7通电来执行对NOx传感器I进行预热的控制。
[实施方式的动作]
(气体浓度检测装置10的基本动作)
首先，说明NOx传感器I预热结束后气体浓度检测装置10的动作。作为测定对象 气体的废气通过多孔质保护层8和销孔24，被导入第I室41。该被导入第I室41的测定 对象气体的量根据多孔质保护层8以及销孔24的扩散阻抗决定。
当由主泵单元控制机构91对主泵单元2施加电压时，第I室41内的氧气在第2 泵电极23上被还原成氧离子Ο2'该氧离子O2-透过固体电解质21向第I泵电极22侧排 出。主泵单元2的动作被控制成使得测定对象气体的残留氧气浓度成为规定的目标浓度。
在第I室41中氧气浓度被充分地降低后的测定对象气体流入第2室42。当由辅 助泵单元控制机构92对辅助泵单元3施加规定电压时，第2室42内的残留氧气在第2泵 电极33上被还原成氧离子02_。该氧离子02_透过固体电解质31向第I泵电极32侧排出。 此时，在辅助泵单元3中，流过与第2室42内的残留氧气浓度对应的电流。因此，根据辅助 泵单元3的输出(以下称为“辅助泵输出”)，能够检测测定对象气体中的残留氧气浓度。
主泵单元2的泵能力(氧气汲取能力)根据对主泵单元2施加的施加电压决定。 ECU9能够将辅助泵输出反馈给主泵单元2的施加电压来进行控制，使得被辅助泵单元3检 测出的残留氧气浓度成为目标浓度。由此，能够将流入第2室42的测定对象气体的氧气浓 度高精度地维持在目标浓度。
在上述控制中，在被辅助泵单元3检测到的残留氧气浓度未降低到目标浓度的情 况下，进行如下控制、即通过提高主泵单元2的施加电压，增大主泵单元2的氧气排出量，从 而使氧气浓度降低到目标浓度。其中，ECU9也可以取代该控制而进行如下控制，即在被辅 助泵单元3检测出的残留氧气浓度未降低到目标浓度的情况下，通过提高辅助泵单元3的 施加电压，增大辅助泵单元3的氧气排出量，从而使氧气浓度降低到目标浓度。
如上所述，当通过主泵单元2以及辅助泵单元3来除去氧气，测定对象气体中的氧 气浓度被充分地降低时，会产生2N02 — 2N0 + O2这样的反应，NOx被单气体化成NO。而且， 当通过检测单元控制机构93对检测单元5施加规定电压时，第2室42内的NO在第I检测 电极52上被分解，产生氧离子O2—。该氧离子02_透过固体电解质51，从第2检测电极53被 排出到空气导管61。此时，在检测单元5中，流过与第2室42内的NO浓度对应的电流。这 样，根据检测单元5的输出(以下称为“NOx输出”)，能够检测废气中的NOx浓度。
(NOx传感器预热时的输出特性)
下面，参照图2，说明NOx传感器I预热时的输出特性。为了改善排放，希望将由 NOx传感器I检测的NOx浓度在尽量早期就利用于发动机控制。然而，对于NOx传感器I 而言，如果不是全部单元温度都到达活性温度(完全活性)，则无法进行上述的NOx浓度的检 测。因此，在发动机冷起动时，通过对加热器7通电来进行对NOx传感器I进行预热的控制。
图2是表示NOx传感器I预热过程中的NOx输出的举动的图。其中，在图2中，表示将包含300ppm的NOx的实际发动机废气作为测定对象气体的情况下的NOx输出的变化。
在该图所示的情况下，在时间t0开始该NOx传感器I的预热。而且，在时间tl起 动传感器来开始NOx输出的检测。这里，时间tl被设定成检测单元5的预热在进行并能够 通过第I检测电极52附近的氧气(即第2室42内的氧气)来检测NOx输出的时间。因此， 正如该图所示，若在时间tl开始NOx输出的检测，则NOx输出由于第I检测电极52附近的 氧气而急剧上升。
另外，如图2所示，在时间tl急剧上升的NOx输出在之后很快急剧落入负侧。一 般认为其理由如下。即，发动机废气的氧气浓度与空气相比大幅变少。因此，当主泵单元2 的预热在进行泵能力提高时，第2室42内的氧气被除去比适当值还多。其结果，连NO的分 解产生的氧气也被主泵单元2除去，NOx输出被拉到负侧的下限值。
之后，辅助泵单元3的预热推进，若辅助泵输出被开始向主泵单元2的施加电压反 馈，则主泵单元2的泵能力被控制在适当的值。由此，NOx输出上升而被控制在正确的值即 300ppmo
这样，NOx输出在NOx传感器I预热过程中表示出独特的输出特性。该输出特性 尤其大幅地依赖于NOx传感器I的单元能力。因此，在本实施方式中，利用该NOx传感器I 预热开始后的NOx输出特性，来执行传感器0BD。更具体地，基于NOx传感器I预热过程中 NOx输出的上升特性、下降特性以及峰值等，来执行主泵单元2、辅助泵单元3以及检测单元 5的异常诊断。以下，更详细地说明利用了该NOx输出特性的几个异常诊断。
(利用了NOx输出的上升特性的异常诊断)
首先，说明利用了 NOx输出的预热时上升特性的异常诊断。图3表示在NOx传感 器I预热过程中，开始了检测NOx输出的情况下的输出特性的图。其中，在该图中，分别表 示测定对象气体的NOx浓度状态(高NOx时以及低NOx时)以及NOx传感器I内的氧气浓度 状态(高氧浓度时和低氧浓度时)的输出特性。如该图所示，当开始NOx输出的检测时，NOx 输出急剧上升。如上所述，该输出上升是在刚刚对检测单元5施加了电压之后，第2室42 内的氧气在该检测单元5的电极处发生反应而产生的。因此，NOx输出的上升速度(斜率) 大幅依赖于该检测单元5的单元能力。
因此，检测单元5的单元的能力根据劣化等的异常程度的不同而变化。更具体地， 例如在检测单元5产生由于老化，元件损坏、硫中毒、铅中毒，或者电极中毒等而导致的范 围外异常，由于老化、PM等导致的堵塞，元件损坏、硫中毒、铅中毒或者电极中毒等导致的响 应性降低的异常等的情况下，NOx输出的斜率变小。另外，在检测单元5产生由于弹簧断路、 控制器故障、或者元件损伤等导致的断路、短路的情况下，NOx输出的斜率大致保持为零而 不发生变化。
因此，在本实施方式中，在NOx输出的上升的斜率小于规定阈值的情况下，判定为 检测单元5发生上述异常。规定阈值使用被预先设定为在检测单元5产生了异常的情况下 的上升的斜率的固定值。其中，NOx输出的上升的斜率也根据第2室42内的初期氧气浓度 的不同而变化。因此，也可以根据发动机的运转状态等来推定该氧气浓度或者利用空燃比 传感器等来检测该氧气浓度，根据该氧气浓度来可变地设定该阈值。
这样，在NOx传感器I的预热过程中，通过利用刚刚开始NOx输出的检测后的上升 特性，能够在该NOx传感器I预热过程中的早期有效地进行传感器0BD。
(利用了NOx输出的下降特性的异常诊断)
下面，参照图3，说明利用了 NOx输出的预热时的下降特性的异常诊断。如上所述， 当开始NOx输出的检测时,NOx输出急剧上升。而且，如该图所不，在该输出刚刚上升之后， 该NOx输出向负侧大幅下降。这是由于，如上所述，主泵单元2以及辅助泵单元3过剩地除 去第2室42内的氧气而发生的。因此，该NOx输出的下降速度(斜率)大幅地依赖于该主泵 单元2以及辅助泵单元3的单元能力。
这里，主泵单元2或者辅助泵单元3的单元能力根据劣化等的异常程度的不同而 变化。更具体地，例如，在这些泵单元2、3发生了由于老化、元件损伤、硫中毒、铅中毒或者 电极中毒等而导致的范围外异常，由于老化，PM等导致的堵塞，元件损伤、硫中毒、铅中毒 或者电极中毒等导致的响应性降低的异常等的情况下，NOx输出的斜率的绝对值变小。另 外，在这些泵单元2、3发生由于弹簧断路、控制器故障、元件损伤等导致的断路、短路的情 况下，NOx输出的斜率大致保持为零而不发生变化。
因此，在本实施方式中，在NOx输出的下降的斜率(绝对值)小于规定阈值的情况 下，判定为主泵单元2以及辅助泵单元3中的至少任一个发生上述异常。规定阈值使用被 预先设定为这些单元发生异常的情况下的下降斜率的固定值。其中，NOx输出的下降的斜 率也根据第2室42内的初期氧气浓度的不同而变化。因此，也可以根据发动机的运转状态 等来推定该氧气浓度或者利用空燃比传感器等检测该氧气浓度，根据该氧气浓度可变地设 定阈值。
这样，在NOx传感器I的预热过程中，通过利用刚刚开始NOx输出的检测之后的下 降特性，能够在该NOx传感器I预热过程中的早期有效地进行传感器0BD。
其中，关于辅助泵单元输出的异常诊断，也可以通过比较主泵单元输出和辅助泵 单元输出来判定。更具体地，在二者的输出值发生偏离的情况下，能够判断为利用辅助泵单 元3的反馈未被适当地进行，所以能够判定为该辅助泵单元3产生异常。
(利用了NOx输出的峰值的异常诊断)
下面，参照图3，说明利用了 NOx输出预热时的峰值的异常诊断。如该图所示，当 开始NOx输出的检测时，NOx输出急剧上升。该上升后的NOx输出的峰值依赖于检测单元5 的单元能力。
在此，检测单元5的单元能力根据劣化等的异常程度的不同而变化。更具体地，例 如，在检测单元5发生了由于老化、元件损伤、硫中毒、铅中毒或者电极中毒等而导致的范 围外异常、由于老化、PM等导致的堵塞，元件损伤、硫中毒、铅中毒或者电极中毒等导致的响 应性降低的异常等的情况下，NOx输出的峰值具有变小的趋势。
因此，在本实施方式中，在NOx输出的峰值小于规定阈值的情况下，判定为检测单 元5发生上述异常。规定阈值使用被预先设定为该检测单元5发生异常的情况下的峰值的 固定值。其中，NOx输出的峰值也根据第2室42内的初期氧气浓度的不同而变化。因此， 也可以根据发动机的运转状态等来推定该氧气浓度或利用空燃比传感器等来检测该氧气 浓度，根据该氧气浓度来可变地设定阈值。
这样，在NOx传感器I预热过程中，通过利用刚刚开始NOx输出的检测之后的NOx 输出的峰值，能够在该NOx传感器I的预热中的早期有效地进行传感器0BD。
(利用了NOx输出的累积输出的异常诊断)
下面，参照图3，说明利用了 NOx输出的预热时的累积输出的异常诊断。如上所述， 在NOx输出的下降的斜率(绝对值)小于阈值的情况下，判定主泵单元2以及辅助泵单元3 中的至少任意一方发生了异常。
在此，如果NOx输出的下降的斜率变小，则NOx输出的累积输出变大。因此，在本 实施方式中，在NOx输出的累积输出大于规定阈值的情况下，判定为主泵单元2以及辅助泵 单兀3中的至少任意一方发生了异常。其中,NOx输出的累积输出依赖于第2室42内的初 期氧气浓度。即，如图3所示，在氧气浓度高的情况下，到NOx输出下降为止的时间变得长 期化。因此，规定阈值根据氧气浓度可变地设定。其中，如上所述，也可以根据发动机的运 转状态等来推定氧气浓度，另外也可以利用空燃比传感器等来检测氧气浓度。
这样，在NOx传感器I预热过程中，通过利用刚刚开始NOx输出的检测之后的NOx 输出的累积值，能够在该NOx传感器I预热过程中的早期有效地进行传感器0BD。
[实施方式的具体处理]
下面，参照图4，说明本实施方式的具体的处理。图4是在本实施方式中ECU9所执 行的程序的流程图。根据图4所示的程序，首先进行通电延迟处理的执行判定(步骤100)。 在此，具体而言，作为用于执行NOx传感器I的异常诊断的事前信息，取得针对NOx传感器 I的通电延迟处理的有无执行。
下面，取得NOx排出量(步骤102)。在此，具体而言，基于发动机的运转状态等来推 定废气中的NOx浓度。
在图4所示的程序中，接着取得NOx传感器I内部的氧气浓度(步骤104)。在此， 具体而言，第2室42内的氧气浓度基于发动机的运转状态等而被推定。
接着，设定异常判定的阈值(步骤106)。在此，具体而言，基于在上述步骤104中取 得的氧气浓度，分别设定后述的各种异常判定中利用的阈值。
接着，执行NOx传感器I的异常诊断(步骤108)。在此，具体而言，基于NOx传感器 I预热过程中的NOx输出特性，进行主泵单元2、辅助泵单元3以及检测单元5的异常诊断。 其中，在异常诊断中，执行利用了上述的NOx输出的上升特性的异常诊断、利用了 NOx输出 的下降特性的异常诊断、利用了 NOx输出的峰值的异常诊断、以及利用了 NOx输出的累积输 出的异常诊断。接着，作为上述异常诊断的结果，判定这些单元是否发生了异常(步骤110)。 其结果，在判定为这些单元中的任一个发生了异常的情况下，移向下一步骤，用于告知驾驶 员异常发生的MIL点亮(步骤112)。
另一方面，在上述步骤110中，在未判定为NOx传感器I的异常发生的情况下，移 向下一步骤，判定主泵单元输出与辅助泵单元输出是否发生偏离(步骤114)。在此，具体而 言，判定主泵单元输出与辅助泵单元输出之间的偏差是否大于规定阈值。其结果，在该偏差 大于阈值的情况下，判断为没有适当地进行利用辅助泵单元3的反馈，移向下一步骤，用于 告知驾驶员辅助泵单元3的异常发生的MIL点亮(步骤116)。
如以上的说明所示，根据本实施方式的气体浓度检测装置10，能够基于NOx传感 器I预热过程中的NOx输出特性来诊断该NOx传感器I的各单元有无发生异常。由此，能 够在NOx传感器I预热过程中的早期有效地执行传感器0BD。
其中，在上述的实施方式中，NOx传感器I相当于所述第I发明的“气体传感器”， 并且通过由E⑶9执行上述步骤108的处理来实现所述第I发明的“异常诊断机构”。
图中符号说明
I…NOx传感器；2…主泵单兀;21…固体电解质;22…第I泵电极;23…第2泵电极；3…辅助泵单兀；31…固体电解质；32···第I泵电极；33···第2泵电极；4…间隔物；41··· 第I室;4 2…第2室;43…连通孔;5…检测单兀;51…固体电解质;52…第I检测电极；53… 第2检测电极；6…间隔物；61…空气导管；7…加热器；71···加热器电极；72，73…绝缘层； 8…多孔质保护层；10…气体浓度检测装置。
权利要求
1.一种气体传感器的异常诊断装置，具有汲取测定对象气体中的氧气的主泵单元；进一步地从测定对象气体中汲取氧气的辅助泵单元；以及对被所述主泵单元以及所述辅助泵单元汲取了氧气后的测定对象气体所含的特定气体成分的浓度进行检测的检测单元，其特征在于， 具备异常诊断机构，在所述气体传感器进行预热的过程中，该异常诊断机构基于刚刚开始对所述检测单元的单元输出进行检测后的该单元输出的上升特性、峰值以及其后的下降特性中的至少一个，来对所述检测单元、所述主泵单元以及所述辅助泵单元中的至少一个的异常进行诊断。
2.根据权利要求1所述的气体传感器的异常诊断装置，其特征在于， 在所述单元输出的上升的速度小于规定阈值的情况下，所述异常诊断机构判定为所述检测单元发生异常。
3.根据权利要求1或者2所述的气体传感器的异常诊断装置，其特征在于， 在所述单元输出的上升过后的下降的速度小于规定阈值的情况下，所述异常诊断机构判定为所述主泵单元以及所述辅助泵单元中的至少一个发生异常。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的气体传感器的异常诊断装置，其特征在于， 在所述单元输出的上升后的峰值小于规定阈值的情况下，所述异常诊断机构判定为所述检测单元发生异常。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的气体传感器的异常诊断装置，其特征在于， 所述异常诊断机构判定有无超出所述气体传感器的范围外的异常。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的气体传感器的异常诊断装置，其特征在于， 所述异常诊断机构判定有无所述气体传感器的响应性降低的异常。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的气体传感器的异常诊断装置，其特征在于， 所述异常诊断机构判定有无由于所述气体传感器的断路而导致的异常。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的气体传感器的异常诊断装置，其特征在于， 所述异常诊断机构判定有无由于所述气体传感器的短路而导致的异常。
全文摘要
本发明涉及气体传感器的异常诊断装置，基于气体传感器预热时的输出特性来诊断该气体传感器有无异常。气体传感器的异常诊断装置(10)具备具有主泵单元(2)、辅助泵单元(3)以及检测单元(5)的NOx传感器(1)，在NOx传感器(1)预热过程中，基于刚刚开始检测检测单元(5)的NOx输出之后的该NOx输出的上升特性、峰值以及之后的下降特性中的至少一个来诊断检测单元(5)、主泵单元(2)以及辅助泵单元(3)中的至少一个的异常。优选在NOx输出的上升速度小的情况下判定检测单元(5)的异常。另外，在NOx输出的下降速度小的情况下判定主泵单元(2)以及辅助泵单元(3)中的至少一个的异常。另外，在NOx输出的峰值小的情况下判定检测单元(5)的异常。
文档编号G01N27/26GK103003690SQ201080068149
公开日2013年3月27日 申请日期2010年6月23日 优先权日2010年6月23日
发明者佐佐木敬规 申请人:丰田自动车株式会社