本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置和控制方法。

背景技術(shù)：

過(guò)去，已知一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其中在該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通路上設(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)控制供給至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料量。

在這種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的空燃比傳感器包含由于伴隨其使用的劣化等而發(fā)生異常的情況。當(dāng)空燃比傳感器中發(fā)生這種異常時(shí)，無(wú)法正確地控制供給至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料量，并且由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置執(zhí)行的各種控制中將產(chǎn)生故障。因此，在使用這種空燃比傳感器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置中，通常執(zhí)行對(duì)空燃比傳感器進(jìn)行異常診斷的異常診斷控制。

在日本專利申請(qǐng)公報(bào)no.2009-299545(jp2009-299545a)中記載的控制裝置中，作為這種異常診斷控制，例如，進(jìn)行以下控制：首先，將在空燃比傳感器周圍循環(huán)的排氣的空燃比從比理論空燃比濃的空燃比(以下也稱為“濃空燃比”)逐步切換為比理論空燃比稀的空燃比(以下也稱為“稀空燃比”)；然后測(cè)量在以此方式切換排氣的空燃比時(shí)空燃比傳感器的輸出空燃比的階躍響應(yīng)；類似地，將在空燃比傳感器循環(huán)的排氣的空燃比從稀空燃比逐步切換為濃空燃比，并且測(cè)量此時(shí)空燃比傳感器的輸出空燃比的階躍響應(yīng)；然后基于上述測(cè)定值來(lái)計(jì)算一次延遲系統(tǒng)的參數(shù)，由此進(jìn)行空燃比傳感器的異常診斷。

此外，空燃比傳感器的輸出電壓對(duì)溫度的依賴性高，因此，在jp2009-299545a中記載的裝置中，空燃比傳感器的元件溫度被保持為預(yù)定的活性溫度(例如，600℃以上)。因此，能很好地維持空燃比傳感器的檢測(cè)進(jìn)度，并且能正確地執(zhí)行空燃比傳感器的異常診斷。

然而，作為空燃比傳感器的異常診斷控制，例如，提出了在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間暫時(shí)停止對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的燃料供給的燃料切斷控制中進(jìn)行的異常診斷控制。具體而言，例如，在燃料切斷控制的開始之前，使在空燃比傳感器周圍循環(huán)的排氣具有理論空燃比或濃空燃比，并且然后通過(guò)開始燃料切斷控制來(lái)使大氣氣體在空燃比傳感器周圍循環(huán)?；诖藭r(shí)通過(guò)空燃比傳感器檢測(cè)出的空燃比(以下也稱為“輸出空燃比”)的響應(yīng)性來(lái)進(jìn)行空燃比傳感器的異常診斷。

為了在這種燃料切斷控制期間正確地進(jìn)行空燃比傳感器的異常診斷，要求空燃比應(yīng)在從濃空燃比到稀程度大的稀空燃比(大氣氣體)的大范圍的區(qū)域中能通過(guò)空燃比傳感器檢測(cè)。然而，當(dāng)空燃比傳感器的元件溫度低時(shí)，盡管能正確地檢測(cè)出理論空燃比附近的空燃比，但無(wú)法正確地檢測(cè)如大氣氣體那樣稀程度大的稀空燃比。

另一方面，當(dāng)空燃比傳感器的元件溫度通過(guò)設(shè)置在空燃比傳感器中的加熱器始終維持比較高時(shí)，加熱器的加熱所消耗的電力增加。此外，為了減小加熱器的加熱所消耗的電力，還考慮從燃料切斷控制開始通過(guò)加熱器進(jìn)行空燃比傳感器的加熱的情形。然而，當(dāng)以此方式進(jìn)行基于加熱器的加熱時(shí)，在許多情況下，燃料切斷控制將在空燃比傳感器的元件溫度充分上升之前完成。因此，在許多情況下，在燃料切斷控制期間無(wú)法正確地檢測(cè)稀程度大的稀空燃比，由此無(wú)法適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行空燃比傳感器的異常診斷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置和控制方法，所述控制裝置和控制方法維持用于加熱空燃比傳感器的加熱器所消耗的電力比較低，并且能借助于在燃料切斷控制期間進(jìn)行的異常診斷可靠地進(jìn)行空燃比傳感器的異常診斷。

本發(fā)明的第一方面涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有配置在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通路上的空燃比傳感器，所述空燃比傳感器具有用于加熱其元件的加熱裝置，其中所述控制裝置配置成執(zhí)行燃料切斷控制和異常診斷控制，所述燃料切斷控制是在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間停止或減少對(duì)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的燃料供給的控制，并且所述異常診斷控制是在所述燃料切斷控制期間或在所述燃料切斷控制完成之后進(jìn)行所述空燃比傳感器的異常診斷的控制，所述控制裝置通過(guò)使所述空燃比傳感器的元件溫度變成目標(biāo)元件溫度來(lái)控制所述加熱裝置，并且從預(yù)定的高溫控制在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后開始時(shí)到所述預(yù)定的高溫控制在所述空燃比傳感器的異常診斷控制完成之后完成時(shí)的高溫控制時(shí)段期間的所述空燃比傳感器的目標(biāo)元件溫度被設(shè)定為比該高溫控制時(shí)段以外的目標(biāo)元件溫度高。

本發(fā)明的第二方面基于第一方面，其中所述控制裝置在包括燃料切斷控制執(zhí)行條件的異常診斷執(zhí)行條件成立時(shí)開始執(zhí)行所述異常診斷控制，并且所述高溫控制開始的時(shí)間是所述燃料切斷控制執(zhí)行條件以外的所述異常診斷執(zhí)行條件成立時(shí)或成立之前的時(shí)間。

本發(fā)明的第三方面基于第一或第二方面，其中所述高溫控制時(shí)段期間的目標(biāo)元件溫度是當(dāng)大氣氣體在所述空燃比傳感器周圍循環(huán)時(shí)所述空燃比傳感器輸出極限電流的溫度。

本發(fā)明的第四方面基于第一至第三方面中的任一方面，其中所述空燃比傳感器是杯形的空燃比傳感器。

本發(fā)明的第五方面基于第一至第四方面中的任一方面，其中所述空燃比傳感器是設(shè)置于配置在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通路上的排氣凈化催化劑的排氣流動(dòng)方向下游側(cè)的下游側(cè)空燃比傳感器。

本發(fā)明的第六方面基于第一至第五方面中的任一方面，其中所述控制裝置配置成執(zhí)行催化劑異常診斷控制，所述催化劑異常診斷控制是在所述燃料切斷控制完成之后對(duì)配置在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通路上的排氣凈化催化劑進(jìn)行異常診斷的控制，并且在所述排氣凈化催化劑的所述催化劑異常診斷控制完成的時(shí)間比所述空燃比傳感器的所述異常診斷控制完成的時(shí)間遲的情況下，所述高溫控制完成的時(shí)間是所述排氣凈化催化劑的所述異常診斷控制完成之后的時(shí)間。

本發(fā)明的第七方面基于第一至第六方面中的任一方面，其中所述控制裝置配置成執(zhí)行催化劑異常診斷控制，所述催化劑異常診斷控制是在所述燃料切斷控制完成之后對(duì)配置在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通路上的排氣凈化催化劑進(jìn)行異常診斷的控制，所述控制裝置在所述燃料切斷控制完成之后進(jìn)行恢復(fù)后濃控制，所述恢復(fù)后濃控制是通過(guò)使流入配置在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通路上的排氣凈化催化劑中的排氣的空燃比變成比理論空燃比濃的濃空燃比來(lái)控制空燃比的控制，并且所述高溫控制完成的時(shí)間是所述恢復(fù)后濃控制完成時(shí)或完成之前的時(shí)間。

本發(fā)明的第八方面涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有配置在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通路上的空燃比傳感器，所述空燃比傳感器具有用于加熱其元件的加熱裝置，其中燃料切斷控制和異常診斷控制配置成被執(zhí)行，所述燃料切斷控制是在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間停止或減少對(duì)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的燃料供給的控制，并且所述異常診斷控制是在所述燃料切斷控制期間或在所述燃料切斷控制完成之后進(jìn)行所述空燃比傳感器的異常診斷的控制，通過(guò)使所述空燃比傳感器的元件溫度變成目標(biāo)元件溫度來(lái)控制所述加熱裝置，并且從預(yù)定的高溫控制在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后開始時(shí)到所述預(yù)定的高溫控制在所述空燃比傳感器的異常診斷控制完成之后完成時(shí)的高溫控制時(shí)段期間的所述空燃比傳感器的目標(biāo)元件溫度被設(shè)定為比該高溫控制時(shí)段以外的目標(biāo)元件溫度高。

根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，提供了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置或控制方法，所述控制裝置或控制方法維持用于加熱空燃比傳感器的加熱器所消耗的電力比較低，并且能借助于在燃料切斷控制期間進(jìn)行的異常診斷可靠地進(jìn)行空燃比傳感器的異常診斷。

附圖說(shuō)明

下面將參照附圖說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且其中：

圖1是大體地示出使用了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的控制裝置的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的視圖；

圖2是空燃比傳感器的大體截面圖；

圖3是示出在各排氣空燃比下傳感器施加電壓與輸出電流之間的關(guān)系的視圖；

圖4是示出當(dāng)施加電壓一定時(shí)排氣空燃比與輸出電流之間的關(guān)系的視圖；

圖5是進(jìn)行空燃比控制時(shí)的目標(biāo)空燃比等的時(shí)間圖；

圖6是進(jìn)行燃料切斷控制時(shí)的目標(biāo)空燃比等的時(shí)間圖；

圖7是示出在各排氣空燃比下傳感器施加電壓與輸出電流之間的關(guān)系的視圖；

圖8是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等的時(shí)間圖；

圖9是進(jìn)行燃料切斷控制時(shí)的目標(biāo)空燃比等的時(shí)間圖；

圖10是示出下游側(cè)空燃比傳感器的元件溫度控制的控制例程的流程圖；

圖11是示出高溫要求標(biāo)記的設(shè)定控制的控制例程的流程圖；

圖12是與圖8相似的示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等的時(shí)間圖；

圖13是與圖9相似的示出進(jìn)行燃料切斷控制時(shí)的目標(biāo)空燃比等的時(shí)間圖；以及

圖14是示出高溫要求標(biāo)記的設(shè)定控制的控制例程的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，在以下說(shuō)明中，對(duì)同樣的構(gòu)成要素標(biāo)記同一參考標(biāo)記。

<第一實(shí)施例>

<內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)整體的說(shuō)明>

圖1是大體地示出使用了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的控制裝置的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的視圖。在圖1中，示出了發(fā)動(dòng)機(jī)本體1、氣缸體2、在氣缸體2內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞3、固定在氣缸體2上的氣缸蓋4、形成在活塞3與氣缸蓋4之間的燃燒室5、進(jìn)氣門6、進(jìn)氣口7、排氣門8和排氣口9。進(jìn)氣門6能開閉進(jìn)氣口7，排氣門8能開閉排氣口9。

如圖1所示，在氣缸蓋4的內(nèi)壁面的中央部中設(shè)置有火花塞10，在氣缸蓋4的內(nèi)壁面的周邊部設(shè)置有燃料噴射閥11。火花塞10構(gòu)造成根據(jù)點(diǎn)火信號(hào)而產(chǎn)生火花。此外，燃料噴射閥11根據(jù)噴射信號(hào)而將指定量的燃料噴射到燃燒室5內(nèi)。應(yīng)當(dāng)指出，燃料噴射閥11能構(gòu)造成將燃料噴射到進(jìn)氣口7中。此外，在本實(shí)施例中，使用理論空燃比為14.6的汽油作為燃料。然而，在使用本發(fā)明的診斷裝置的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中也能使用其它燃料。

各氣缸的進(jìn)氣口7分別經(jīng)由對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣支管13與穩(wěn)壓罐14連接，并且穩(wěn)壓罐14經(jīng)由進(jìn)氣管15與空氣濾清器16連接。進(jìn)氣口7、進(jìn)氣支管13、穩(wěn)壓罐14和進(jìn)氣管15構(gòu)成進(jìn)氣通路。此外，在進(jìn)氣管15中設(shè)置有通過(guò)節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器17驅(qū)動(dòng)的節(jié)氣門18。節(jié)氣門18由節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器17旋轉(zhuǎn)，因而能改變進(jìn)氣通路的開口面積。

另一方面，各氣缸的排氣口9與排氣歧管19連接。排氣歧管19具有與各排氣口9連接的多個(gè)支管和這些支管在其中集合的集合部。排氣歧管19的集合部與其中配置有上游側(cè)排氣凈化催化劑20的上游側(cè)外殼21連接。上游側(cè)外殼21經(jīng)由排氣管22與其中配置有下游側(cè)排氣凈化催化劑24的下游側(cè)外殼23連接。排氣口9、排氣歧管19、上游側(cè)外殼21、排氣管22和下游側(cè)外殼23構(gòu)成排氣通路。

電子控制單元(ecu)31由數(shù)字計(jì)算機(jī)形成，并且具有經(jīng)由雙向總線32彼此連接的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中配置有用于檢測(cè)在進(jìn)氣管15內(nèi)流動(dòng)的空氣的流量的空氣流量計(jì)39，并且空氣流量計(jì)39的輸出經(jīng)由對(duì)應(yīng)的ad變換器38輸入到輸入端口36。此外，在排氣歧管19的集合部中配置有用于檢測(cè)在排氣歧管19內(nèi)流動(dòng)的排氣(即，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣)的空燃比的上游側(cè)空燃比傳感器40。此外，在排氣管22內(nèi)設(shè)置有用于檢測(cè)在排氣管22內(nèi)流動(dòng)的排氣(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中的排氣)的空燃比的下游側(cè)空燃比傳感器41?？杖急葌鞲衅?0、41的輸出也經(jīng)由相應(yīng)的ad變換器38輸入到輸入端口36。應(yīng)當(dāng)指出，稍后說(shuō)明這些空燃比傳感器40、41的結(jié)構(gòu)。

此外，生成與加速器踏板42的操作量成比例的輸出電壓的負(fù)荷傳感器43與加速器踏板42連接，并且負(fù)荷傳感器43的輸出電壓經(jīng)由對(duì)應(yīng)的ad變換器38輸入到輸入端口36。曲柄角傳感器44每當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)例如15度時(shí)產(chǎn)生輸出脈沖，并且該輸出脈沖輸入到輸入端口36。在cpu35中，根據(jù)曲柄角傳感器44的輸出脈沖來(lái)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。另一方面，輸出端口37經(jīng)由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路45與火花塞10、燃料噴射閥11和節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器17連接。應(yīng)當(dāng)指出，ecu31用作控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置。

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是具有氧吸收能力的三元催化劑。具體而言，排氣凈化催化劑20、24是使由陶瓷形成的載體載持具有催化功能的貴金屬(例如，鉑(pt))和具有氧吸收能力的物質(zhì)(例如，二氧化鈰(ceo2)的結(jié)構(gòu)。排氣凈化催化劑20、24除用作在達(dá)到預(yù)定活性溫度時(shí)同時(shí)凈化尚未燃燒的氣體(hc、co等)和氮氧化物(nox)的催化劑以外還發(fā)揮氧吸收能力。

根據(jù)排氣凈化催化劑20、24的氧吸收能力，排氣凈化催化劑20、24在流入排氣凈化催化劑20、24中的排氣的空燃比比理論空燃比稀時(shí)(以下也稱為“稀空燃比”)吸收排氣中的氧。另一方面，排氣凈化催化劑20、24在流入排氣凈化催化劑20、24中的排氣的空燃比比理論空燃比濃時(shí)(以下也稱為“濃空燃比”)排出被吸收在排氣凈化催化劑20、24中的氧。結(jié)果，只要排氣凈化催化劑20、24的氧吸收能力維持，不論流入排氣凈化催化劑20、24中的排氣的空燃比如何，從排氣凈化催化劑20、24流出的排氣的空燃比都大致變成理論空燃比。

<空燃比傳感器的說(shuō)明>

在本實(shí)施例中，使用杯形的極限電流空燃比傳感器作為空燃比傳感器40、41。圖2用于簡(jiǎn)單地說(shuō)明空燃比傳感器40、41的結(jié)構(gòu)。空燃比傳感器40、41具有固體電解質(zhì)層51、配置在固體電解質(zhì)層51的一個(gè)側(cè)面上的排氣側(cè)電極52、配置在固體電解質(zhì)層51的另一側(cè)面上的大氣側(cè)電極53、對(duì)所流過(guò)的排氣的擴(kuò)散速度進(jìn)行控制的擴(kuò)散速度控制層54、基準(zhǔn)氣體室55和用于加熱空燃比傳感器40、41——尤其用于加熱固體電解質(zhì)層51(元件)的加熱部56。

尤其在本實(shí)施例中的杯形的空燃比傳感器40、41中，固體電解質(zhì)層51形成為呈一端封閉的圓筒狀。大氣氣體(空氣)被導(dǎo)入在杯形的空燃比傳感器40、41內(nèi)部界定出的基準(zhǔn)氣體室55中，并且配置了加熱部56。大氣側(cè)電極53配置在固體電解質(zhì)層51的內(nèi)表面上，并且排氣側(cè)電極52配置在固體電解質(zhì)層51的外表面上。擴(kuò)散速度控制層54配置在固體電解質(zhì)層51和排氣側(cè)電極52的外表面上以便覆蓋它們。應(yīng)當(dāng)指出，在擴(kuò)散速度控制層54的外側(cè)能設(shè)置有用于防止液體等附著于擴(kuò)散速度控制層54的表面上的保護(hù)層(未示出)。

固體電解質(zhì)層由已將cao、mgo、y2o3、yb2o3等作為穩(wěn)定劑分配給zro2(二氧化鋯)、hfo2、tho2、bi2o3等的氧離子導(dǎo)電氧化物的燒結(jié)體形成。此外，擴(kuò)散速度控制層54由諸如氧化鋁、氧化鎂、硅石、尖晶石和莫來(lái)石的耐熱無(wú)機(jī)物質(zhì)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由諸如鉑的催化劑活性高的貴金屬形成。

此外，傳感器施加電壓v通過(guò)裝設(shè)在ecu31上的施加電壓控制裝置60施加在排氣側(cè)電極52與大氣側(cè)電極53之間。此外，在ecu31上設(shè)置有用于檢測(cè)在施加傳感器施加電壓時(shí)經(jīng)由固體電解質(zhì)層51在這些電極52、53之間流動(dòng)的電流i的電流檢測(cè)裝置61。通過(guò)電流檢測(cè)裝置61檢測(cè)出的電流是空燃比傳感器40、41的輸出電流。

以此方式形成的空燃比傳感器40、41具有如圖3所示的電壓-電流(v-i)特性。從圖3可見，排氣空燃比越大(越稀)，輸出電流i就越大。此外，在各排氣空燃比下的v-i線中，存在平行于v軸的區(qū)域，也就是即使傳感器施加電壓變化輸出電流也不變化的區(qū)域。該電壓區(qū)域稱為極限電流區(qū)域，并且此時(shí)的電流稱為極限電流。在圖3中，排氣空燃比為18時(shí)的極限電流區(qū)域和極限電流分別通過(guò)w18和i18表示。

另一方面，在傳感器施加電壓比極限電流區(qū)域低的區(qū)域中，輸出電流與傳感器施加電壓成比例地變化。以下將這種區(qū)域稱為比例區(qū)域。此時(shí)的斜率由固體電解質(zhì)層51的直流元件電阻決定。此外，在傳感器施加電壓比極限電流區(qū)域高的區(qū)域中，輸出電流隨著傳感器施加電壓的增加而增加。在此區(qū)域中，由于在排氣側(cè)電極52上產(chǎn)生排氣等中包含的水分的分解的情形，所以輸出電壓與傳感器施加電壓的變化對(duì)應(yīng)地變化。以下將這種區(qū)域稱為水分解區(qū)域。

圖4是示出施加電壓恒定在約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可見，在空燃比傳感器40、41中，排氣空燃比越大(即，越稀)，來(lái)自空燃比傳感器40、41的輸出電流i就越大。此外，空燃比傳感器40、41構(gòu)造成使得當(dāng)排氣空燃比為理論空燃比時(shí)輸出電流i變成零。

應(yīng)當(dāng)指出，在上述例子中，使用具有如圖2所示的結(jié)構(gòu)的極限電流型的空燃比傳感器作為空燃比傳感器40、41。然而，能使用諸如層疊型的極限電流式空燃比傳感器的具有另一結(jié)構(gòu)的極限電流式的空燃比傳感器，或諸如不是極限電流式的空燃比傳感器的任意類型空燃比傳感器，作為上游側(cè)空燃比傳感器40。

<基本控制>

在這樣構(gòu)成的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，基于兩個(gè)空燃比傳感器40、41的輸出通過(guò)使流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而變成最佳空燃比來(lái)設(shè)定來(lái)自燃料噴射閥11的燃料噴射量。作為這種設(shè)定燃料噴射量的方法，能列舉以下方法：基于上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出通過(guò)使流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比(或從發(fā)動(dòng)機(jī)本體流出的排氣的空燃比)變成目標(biāo)空燃比來(lái)進(jìn)行反饋控制。此外，基于下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出來(lái)修正上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出或變更目標(biāo)空燃比。

參照?qǐng)D5，簡(jiǎn)單地說(shuō)明這種目標(biāo)空燃比的控制的例子。

圖5是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)期間的目標(biāo)空燃比aft、上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比afup、上游側(cè)排氣凈化催化劑的氧吸收量osa和下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn的時(shí)間圖。應(yīng)當(dāng)指出，“輸出空燃比”指與空燃比傳感器的輸出對(duì)應(yīng)的空燃比。此外，用語(yǔ)“通常運(yùn)轉(zhuǎn)(通?？刂?”指尚未經(jīng)歷根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)燃料噴射量的控制(例如，在裝設(shè)了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛加速時(shí)進(jìn)行的燃料噴射量的增量修正、后述燃料切斷控制等)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(控制狀態(tài))。

在如圖5所示的例子中，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn低于濃判定基準(zhǔn)空燃比(例如，14.55)時(shí)，目標(biāo)空燃比被設(shè)定為并維持為稀設(shè)定空燃比aftlean(例如，15)。然后，推定上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸收量，并且當(dāng)推定值變成在預(yù)定的判定基準(zhǔn)吸收量cref(比最大可吸收氧量cmax少的量)以上時(shí)，將目標(biāo)空燃比設(shè)定并維持為濃設(shè)定空燃比aftrich(例如，14.4)。在如圖5所示的例子中，重復(fù)這種操作。

具體而言，在如圖5所示的例子中，在時(shí)刻t1之前，目標(biāo)空燃比aft是濃設(shè)定空燃比aftrich，并且與此同時(shí)，上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比afup也變成濃空燃比。此外，由于氧被吸收到上游側(cè)排氣凈化催化劑20中，所以下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn大致變成理論空燃比(14.6)。此時(shí)，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比變成濃空燃比，因此上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸收量逐漸減少。

然后，在時(shí)刻t1，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸收量接近零，因而流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的尚未燃燒的部分氣體開始在未被上游側(cè)排氣凈化催化劑20凈化的情況下流出。結(jié)果，在時(shí)刻t2，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn變成比理論空燃比稍濃的濃判定基準(zhǔn)空燃比africh，并且此時(shí)，目標(biāo)空燃比從濃設(shè)定空燃比aftrich切換為稀設(shè)定空燃比aftlean。

借助于目標(biāo)空燃比的切換，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比變成稀空燃比，并且尚未燃燒的氣體的流出減少或停止。此外，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸收量osa逐漸增加，并且在時(shí)刻t3達(dá)到判定基準(zhǔn)吸收量cref。這樣，當(dāng)氧吸收量達(dá)到判定基準(zhǔn)吸收量cref時(shí)，目標(biāo)空燃比再次從稀設(shè)定空燃比aftlean切換為濃設(shè)定空燃比aftrich。借助于目標(biāo)空燃比的切換，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比再次變成濃空燃比。結(jié)果，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸收量逐漸減少，并且此后這種操作重復(fù)。通過(guò)進(jìn)行這種控制，能防止nox從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出。

應(yīng)當(dāng)指出，在通常運(yùn)轉(zhuǎn)期間進(jìn)行的空燃比的控制不必局限于如上所述的基于上游側(cè)空燃比傳感器40和下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出的控制。該控制可以是任意控制，只要它是基于空燃比傳感器40、41的輸出的控制即可。因此，例如，作為在通常運(yùn)轉(zhuǎn)期間進(jìn)行的控制，能進(jìn)行將目標(biāo)空燃比固定為理論空燃比、通過(guò)使上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比afup變成理論空燃比來(lái)進(jìn)行反饋控制并且基于下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afup來(lái)修正上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比afup的控制。

此外，在本實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，當(dāng)裝設(shè)了該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛減速等時(shí)，執(zhí)行在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)作中使來(lái)自燃料噴射閥11的燃料噴射停止或大幅減少以使對(duì)燃燒室5的燃料供給停止或大幅減少的燃料切斷控制。這種燃料切斷控制在開始燃料切斷的預(yù)定條件成立時(shí)開始。具體而言，例如，當(dāng)加速器踏板42的操作量為零或大致為零(即，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷為零或大致為零)并且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在比怠速運(yùn)轉(zhuǎn)期間的轉(zhuǎn)速高的預(yù)定轉(zhuǎn)速以上時(shí)執(zhí)行燃料切斷控制。

當(dāng)進(jìn)行燃料切斷控制時(shí)，空氣或與空氣相似的排氣從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排出，因此空燃比極大(即，稀程度極高)的氣體流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中。結(jié)果，在燃料切斷控制期間，大量氧流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中，并且上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸收量達(dá)到最大可吸收氧量。

此外，在本實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了在燃料切斷控制期間排出被吸收在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的氧，在燃料切斷控制恰好完成之后，進(jìn)行使流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃變成比濃設(shè)定空燃比濃的恢復(fù)后濃空燃比的恢復(fù)后濃控制。

<空燃比傳感器的異常診斷>

然而，如上所述，空燃比傳感器40、41隨著其使用而劣化，并且空燃比傳感器40、41中有時(shí)將產(chǎn)生異常。當(dāng)空燃比傳感器40、41中產(chǎn)生異常時(shí)，其輸出的精度變差，由此無(wú)法適當(dāng)?shù)乜刂苼?lái)自燃料噴射閥11的燃料噴射量。結(jié)果，將導(dǎo)致排氣排放的惡化或燃料利用率的惡化。因此，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的大部分控制裝置進(jìn)行通過(guò)控制裝置自身診斷空燃比傳感器40、41的異常的異常診斷控制。

作為這種異常診斷控制，可列舉例如在燃料切斷控制期間進(jìn)行的控制。具體而言，基于燃料切斷控制開始時(shí)和燃料切斷控制完成時(shí)的空燃比傳感器40、41的輸出空燃比的轉(zhuǎn)變來(lái)進(jìn)行異常診斷。

圖6是進(jìn)行燃料切斷控制時(shí)的目標(biāo)空燃比aft、上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比afup、上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸收量osa和下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn的時(shí)間圖。在如圖6所示的例子中，燃料切斷控制在時(shí)刻t1開始(fc標(biāo)記為on)，并且燃料切斷控制在時(shí)刻t3完成(fc標(biāo)記為off)。

在如圖6所示的例子中，在燃料切斷控制在時(shí)刻t1開始之前進(jìn)行如上所述的通常運(yùn)轉(zhuǎn)期間的空燃比控制。在時(shí)刻t1，當(dāng)燃料切斷控制開始時(shí)，稀程度大的稀空燃比的氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)本體1排出，因而上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比afup急劇上升。此時(shí)，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣中的氧被吸收在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中，因此上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸收量增加，另一方面，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn依然是理論空燃比。

然后，在時(shí)刻t2，當(dāng)上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸收量達(dá)到最大可吸收氧量(cmax)時(shí)，上游側(cè)排氣凈化催化劑20無(wú)法進(jìn)一步吸收氧。相應(yīng)地，在時(shí)刻t2之后，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn也急劇上升。

在時(shí)刻t3，當(dāng)燃料切斷完成條件成立時(shí)，燃料切斷控制完成。作為燃料切斷完成條件，例如可列舉加速器踏板42的操作量變成在預(yù)定值以上的情況(即，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷變成一定程度的值的情況)或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變成在比怠速期間的轉(zhuǎn)速高的預(yù)定轉(zhuǎn)速以下的情況。

當(dāng)燃料切斷控制完成時(shí)，進(jìn)行恢復(fù)后濃控制以便在燃料切斷控制期間排出被吸收在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的氧。在恢復(fù)后濃控制中，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的目標(biāo)空燃比被設(shè)定為比濃設(shè)定空燃比aftrich濃的恢復(fù)后濃空燃比aftrt。與此同時(shí)，上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比afup變成濃空燃比，并且上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸收量osa逐漸減少。此時(shí)，即使使具有濃空燃比的排氣流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中，由于被吸收在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的氧與排氣中尚未燃燒的氣體反應(yīng)，所以從上游側(cè)排氣凈化催化劑20排出的排氣的空燃比也大致變成理論空燃比。因此，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn大致變成理論空燃比。

當(dāng)氧吸收量連續(xù)減少時(shí)，氧吸收量最終變成大致為零，并且尚未燃燒的氣體從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出。因而，在時(shí)刻t4，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn變成在濃判定空燃比africh以下。這樣，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn達(dá)到在濃判定空燃比africh以下的空燃比時(shí)，恢復(fù)后濃控制完成。然后，通常運(yùn)轉(zhuǎn)期間的空燃比控制開始，并且在如圖6所示的例子中，通過(guò)將流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比交替地設(shè)定為濃空燃比和稀空燃比來(lái)進(jìn)行該控制。

在下游側(cè)空燃比傳感器41中未發(fā)生異常的情況下，當(dāng)這樣進(jìn)行燃料切斷控制時(shí)，如圖6中通過(guò)實(shí)線所示，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn伴隨著燃料切斷控制的開始而從理論空燃比急劇變化為稀空燃比。此外，伴隨著燃料切斷控制的完成，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn從稀空燃比急劇變化為理論空燃比。

另一方面，在下游側(cè)空燃比傳感器41中發(fā)生異常的情況下，尤其在發(fā)生響應(yīng)速度下降的異常的情況下，如圖6中通過(guò)虛線所示，當(dāng)燃料切斷控制開始時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn上升的速度不快。類似地，當(dāng)燃料切斷控制完成時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn下降的速度不快。亦即，在下游側(cè)空燃比傳感器41中發(fā)生響應(yīng)速度下降的異常的情況下，與未發(fā)生異常的情況相比，當(dāng)燃料切斷控制開始和結(jié)束時(shí)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn上升和下降的速度變慢。

因此，在本實(shí)施例中，在燃料切斷控制開始之后，檢測(cè)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn從低基準(zhǔn)空燃比aflow(例如15.5)達(dá)到高基準(zhǔn)空燃比afhigh(例如，18)所耗費(fèi)的時(shí)間(以下稱為“上升時(shí)間”)δtup。在這樣檢測(cè)出的上升時(shí)間δtup比預(yù)定基準(zhǔn)上升時(shí)間短的情況下，判定為下游側(cè)空燃比傳感器41中未發(fā)生異常。另一方面，在這樣檢測(cè)出的上升時(shí)間δtup在預(yù)定基準(zhǔn)上升時(shí)間以上的情況下，判定為下游側(cè)空燃比傳感器41中發(fā)生了異常。

類似地，在本實(shí)施例中，在燃料切斷控制完成之后，檢測(cè)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn從高基準(zhǔn)空燃比afhigh達(dá)到低基準(zhǔn)空燃比aflow所耗費(fèi)的時(shí)間(以下稱為“下降時(shí)間”)δtdwn。在這樣檢測(cè)出的下降時(shí)間δtdown比預(yù)定基準(zhǔn)下降時(shí)間短的情況下，判定為下游側(cè)空燃比傳感器41中未發(fā)生異常。另一方面，在這樣檢測(cè)出的下降時(shí)間δtdwn在預(yù)定基準(zhǔn)下降時(shí)間以上的情況下，判定為下游側(cè)空燃比傳感器41中發(fā)生了異常。

這樣進(jìn)行異常診斷的結(jié)果是，例如，在判定為下游側(cè)空燃比傳感器41中發(fā)生了異常的情況下點(diǎn)亮告知使用者下游側(cè)空燃比傳感器41的異常的警告燈。

應(yīng)當(dāng)指出，在上述例子中，僅說(shuō)明了下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷，但也能進(jìn)行上游側(cè)空燃比傳感器40的異常診斷。此外，空燃比傳感器40、41的異常診斷可以是響應(yīng)速度下降的異常以外的其它異常的診斷。尤其在空燃比傳感器40、41的異常診斷控制中，除異常診斷以外能進(jìn)行通過(guò)另一種方法的控制或能以不同方式分開進(jìn)行通過(guò)另一種方法的控制，只要該控制在燃料切斷控制的期間或之前或之后進(jìn)行即可。作為這些控制之一，例如能列舉檢測(cè)在燃料切斷控制期間最終收斂的下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比的控制。這種情況下，基于燃料切斷控制期間的收斂輸出空燃比來(lái)修正低基準(zhǔn)空燃比或高基準(zhǔn)空燃比。

<異常診斷的問(wèn)題>

然而，空燃比傳感器40、41的電壓-電流(v-i)特性與溫度對(duì)應(yīng)地變化。該情形如圖7所示。圖7中的實(shí)線表示空燃比傳感器40、41的元件溫度為600℃時(shí)的電壓-電流特性，并且圖7中的虛線表示空燃比傳感器40、41的元件溫度為700℃時(shí)的電壓-電流特性。

從圖7可見，關(guān)于比例區(qū)域的斜率，元件溫度為700℃時(shí)的斜率大于元件溫度為600℃時(shí)的斜率。結(jié)果，例如，在根據(jù)電流i如圖7中的a那樣對(duì)空燃比傳感器40、41的傳感器施加電壓進(jìn)行反饋控制的情況下，當(dāng)元件溫度為700℃時(shí)，甚至能通過(guò)空燃比傳感器40、41檢測(cè)大氣氣體的空燃比。然而，在像a那樣對(duì)傳感器施加電壓進(jìn)行反饋控制的情況下，當(dāng)元件溫度為600℃時(shí)，在極限電流區(qū)域中尚未檢測(cè)出大氣氣體的空燃比或稀程度比較高的稀空燃比。結(jié)果，無(wú)法通過(guò)空燃比傳感器40、41正確地檢測(cè)出大氣氣體或稀程度比較高的稀空燃比的排氣的空燃比。

另一方面，當(dāng)根據(jù)電流i如圖7中的b那樣對(duì)空燃比傳感器40、41的傳感器施加電壓進(jìn)行反饋控制時(shí)，在檢測(cè)出大氣氣體的區(qū)域(圖7中的c)中，傳感器施加電壓上升。因此，在固體電解質(zhì)層51中產(chǎn)生所謂的變黑。因此，如圖7中的b那樣對(duì)傳感器施加電壓進(jìn)行反饋控制的情況不現(xiàn)實(shí)。

因而，為了正確地監(jiān)測(cè)大氣氣體或稀程度比較高的稀空燃比的排氣的空燃比，要求空燃比傳感器40、41的元件溫度應(yīng)當(dāng)在700℃以上。然而，為了始終維持空燃比傳感器40、41的元件溫度在700℃以上，通過(guò)加熱部56加熱固體電解質(zhì)層51而消耗的電力變大。

另一方面，還考慮使空燃比傳感器40的元件溫度通常為約600℃，并且僅在進(jìn)行空燃比傳感器40、41的異常診斷時(shí)通過(guò)加熱部56使元件溫度上升至約700℃。然而，使空燃比傳感器40、41的元件溫度從約600℃上升至約700℃將耗費(fèi)一定時(shí)間。因此，即使伴隨著燃料切斷控制的開始進(jìn)行空燃比傳感器40、41的加熱，燃料切斷控制幾乎在元件溫度達(dá)到700℃之前完成。結(jié)果，上述異常診斷控制無(wú)法在空燃比傳感器40、41的溫度高的狀態(tài)下進(jìn)行，因而無(wú)法正確地進(jìn)行空燃比傳感器40、41的異常診斷。

<本發(fā)明的溫度控制>

因此，在本實(shí)施例中，通過(guò)使空燃比傳感器40、41的元件溫度變成目標(biāo)元件溫度來(lái)對(duì)空燃比傳感器40、41的加熱部56的加熱量進(jìn)行反饋控制。此外，在本實(shí)施例中，從預(yù)定升溫在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后開始時(shí)到預(yù)定升溫在空燃比傳感器40、41的異常診斷控制完成之后完成時(shí)的升溫時(shí)段期間的目標(biāo)元件溫度被設(shè)定為比該升溫時(shí)段以外的目標(biāo)元件溫度高。

圖8是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne、進(jìn)氣量ga、下游側(cè)空燃比傳感器41周圍的排氣管的溫度tex、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度tw、高溫要求標(biāo)記、下游側(cè)空燃比傳感器41的阻抗ipdwn、下游側(cè)空燃比傳感器41每單位時(shí)間的加熱量q和下游側(cè)空燃比傳感器41的元件溫度tdwn的時(shí)間圖。高溫要求標(biāo)記在要求下游側(cè)空燃比傳感器41的元件溫度應(yīng)當(dāng)比通常溫度高時(shí)被設(shè)定為on，而在其它情況下被設(shè)定為off。

應(yīng)當(dāng)指出，下游側(cè)空燃比傳感器41的阻抗ipdwn(更正確地，下游側(cè)空燃比傳感器41的固體電解質(zhì)層51(元件)的阻抗)根據(jù)固體電解質(zhì)層51的溫度而變化。具體而言，固體電解質(zhì)層51的溫度越高，固體電解質(zhì)層51的阻抗越低。因此，在本實(shí)施例中，為了使下游側(cè)空燃比傳感器41的元件溫度變成目標(biāo)元件溫度，通過(guò)使下游側(cè)空燃比傳感器41的實(shí)際阻抗iprdwn變成與目標(biāo)元件溫度對(duì)應(yīng)的目標(biāo)阻抗iptdwn來(lái)進(jìn)行反饋控制。

此外，在本實(shí)施例中，檢測(cè)固體電解質(zhì)層51(元件)的阻抗以便檢測(cè)下游側(cè)空燃比傳感器41的溫度。通過(guò)對(duì)固體電解質(zhì)層51施加預(yù)定頻率的交流電壓并且基于伴隨其流入固體電解質(zhì)層51中的交流電流的大小來(lái)進(jìn)行固體電解質(zhì)層51的阻抗的檢測(cè)。交流電壓的施加能使用電極52、53進(jìn)行，或通過(guò)其它方法進(jìn)行。

在如圖8所示的例子中，在時(shí)刻t1，點(diǎn)火開關(guān)被設(shè)定為開啟。因此，在時(shí)刻t1，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne上升，并且供給到燃燒室5內(nèi)的排氣的進(jìn)氣量ga增大。此外，在時(shí)刻t1之后，從燃燒室5排出的排氣經(jīng)過(guò)排氣通路，因此下游側(cè)空燃比傳感器41周圍的排氣管22的溫度tex逐漸上升。此外，在時(shí)刻t1之后，燃燒室5中產(chǎn)生燃燒，因此發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度tw逐漸上升。

然而，在時(shí)刻t1，即使點(diǎn)火開關(guān)開啟并且內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，也不設(shè)定目標(biāo)阻抗iptdwn。結(jié)果，通過(guò)加熱部56產(chǎn)生的下游側(cè)空燃比傳感器41的加熱量仍維持為零。此外，下游側(cè)空燃比傳感器41的元件溫度由于排氣的通過(guò)而稍微上升，但由于不進(jìn)行基于加熱部56的加熱，所以不會(huì)發(fā)生明顯變化。

然后，下游側(cè)空燃比傳感器41周圍的排氣管22的溫度tex由于從發(fā)動(dòng)機(jī)本體1排出的排氣而逐漸上升，并且在時(shí)刻t2上升至基準(zhǔn)管溫度texref?；鶞?zhǔn)管溫度texref在水的露點(diǎn)以上，并且優(yōu)選在沸點(diǎn)以上。在時(shí)刻t2，當(dāng)排氣管22的溫度tex達(dá)到基準(zhǔn)管溫度texref時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)阻抗iptdwn被設(shè)定為低值，因而下游側(cè)空燃比傳感器41的元件的加熱開始。此時(shí)的下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度被設(shè)定為比較高的溫度(以下稱為“高設(shè)定溫度”，例如，700℃)，并且目標(biāo)阻抗iptdwn被設(shè)定與高設(shè)定溫度對(duì)應(yīng)的高溫對(duì)應(yīng)阻抗(比較低的阻抗)。即，在本實(shí)施例中，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的元件的加熱開始時(shí)開始將目標(biāo)元件溫度設(shè)定為高設(shè)定溫度。應(yīng)當(dāng)指出，也可在下游側(cè)空燃比傳感器41的元件的加熱開始之后開始將目標(biāo)元件溫度設(shè)定為高設(shè)定溫度。

此外，在如圖8所示的例子中，在時(shí)刻t3，盡管目標(biāo)阻抗iptdwn維持恒定，下游側(cè)空燃比傳感器41的加熱部56的加熱量也下降。加熱量以此方式降低，以防止加熱部56過(guò)度升溫。即，加熱部56與固體電解質(zhì)層51相比總體上變成高溫，因此當(dāng)以完整的加熱量進(jìn)行加熱時(shí)，加熱部56的溫度本身將變成極限溫度以上的高溫。因此，在本實(shí)施例中，下游側(cè)空燃比傳感器41的加熱部56的加熱量在時(shí)刻t3下降，由此防止了加熱部56過(guò)度升溫至極限溫度以上的溫度的情況。

這樣，在本實(shí)施例中，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后并且當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41周圍的排氣管22的溫度tex變成在基準(zhǔn)管溫度texref以上時(shí)，通過(guò)加熱部56的加熱開始。此外，此時(shí)的目標(biāo)元件溫度ttdwn被設(shè)定為比通常溫度高的高設(shè)定溫度。

應(yīng)當(dāng)指出，在本實(shí)施例中，不一定要檢測(cè)排氣管22的溫度tex，并且也可基于其它參數(shù)來(lái)推定排氣管22的溫度tex。因此，加熱例如能在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后經(jīng)過(guò)的時(shí)間或內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后的進(jìn)氣量ga在預(yù)定值以上時(shí)開始。

圖9是發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后的初始燃料切斷控制的目標(biāo)空燃比、上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比afup、下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn、rl診斷完成標(biāo)記、lr診斷完成標(biāo)記、高溫要求標(biāo)記、下游側(cè)空燃比傳感器41的阻抗ipdwn和下游側(cè)空燃比傳感器41的元件溫度tdwn的時(shí)間圖。rl診斷完成標(biāo)記是指示當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn從濃空燃比或理論空燃比變成稀空燃比時(shí)——即在燃料切斷控制剛剛開始之后——下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷是否完成的標(biāo)記。類似地，lr診斷完成標(biāo)記是指示當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn從稀空燃比變成理論空燃比或濃空燃比時(shí)——即在燃料切斷控制剛剛結(jié)束之后——下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷是否完成的標(biāo)記。

在如圖9所示的例子中，在時(shí)刻t1，當(dāng)如上所述的燃料切斷控制開始條件成立時(shí)，燃料切斷控制開始。當(dāng)燃料切斷控制開始時(shí)，上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比afup急劇上升并且然后稍微放慢，并且下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn也上升。當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn伴隨著燃料切斷控制的開始而上升時(shí)，如圖6所示檢測(cè)上升時(shí)間δtup，并且基于上升時(shí)間δtup來(lái)進(jìn)行下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷。尤其在時(shí)刻t2，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn達(dá)到高基準(zhǔn)空燃比afhigh時(shí)，計(jì)算上升時(shí)間δtup，并且輸出空燃比afdwn上升期間的下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷完成。因此，在時(shí)刻t2，rl診斷完成標(biāo)記被設(shè)定為on。

在如圖9所示的例子中，然后，在時(shí)刻t3，燃料切斷控制完成條件成立，并且燃料切斷控制完成。當(dāng)燃料切斷控制完成時(shí)，上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比afup急劇下降并且然后稍微放慢，并且下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn也下降。當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn伴隨著燃料切斷控制的完成而下降時(shí)，如圖6所示檢測(cè)下降時(shí)間δtdwn，并且基于下降時(shí)間δtdwn來(lái)進(jìn)行下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷。尤其在時(shí)刻t4，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn達(dá)到低基準(zhǔn)空燃比aflow時(shí)，計(jì)算下降時(shí)間δtdwn，并且輸出空燃比afdwn下降期間的下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷完成。因此，在時(shí)刻t4，lr診斷完成標(biāo)記被設(shè)定為on。

因此，在如圖9所示的例子中，在時(shí)刻t4，在燃料切斷控制期間進(jìn)行的下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷全部完成。因此，在本實(shí)施例中，在時(shí)刻t4，下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)阻抗iptdwn從高溫對(duì)應(yīng)阻抗上升到通常溫度對(duì)應(yīng)阻抗(不是很低的阻抗)。即，下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度ttdwn從高設(shè)定溫度(例如，700℃)下降至不是很高的溫度(以下稱為“通常設(shè)定溫度”，例如，600℃)。與此同時(shí)，在時(shí)刻t4之后，下游側(cè)空燃比傳感器41的實(shí)際阻抗iprdwn逐漸上升，并且不久后收斂于通常溫度對(duì)應(yīng)阻抗。因此，在時(shí)刻t4之后，下游側(cè)空燃比傳感器41的實(shí)際元件溫度逐漸下降，并且不久后收斂于比較低的溫度。

這樣，在本實(shí)施例中，在于燃料切斷控制期間進(jìn)行的下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷控制完成之前，目標(biāo)元件溫度被設(shè)定為高設(shè)定溫度，并且當(dāng)異常診斷完成時(shí)，目標(biāo)元件溫度下降至通常設(shè)定溫度。因此，在異常診斷控制完成之前能將下游側(cè)空燃比傳感器41的元件溫度上升的時(shí)間限制為短時(shí)間，由此能將消耗的電力抑制為比較少的量。此外，在燃料切斷控制開始之前，下游側(cè)空燃比傳感器41的元件溫度被設(shè)定為比較高的溫度。因此，抑制了當(dāng)進(jìn)行下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷控制時(shí)下游側(cè)空燃比傳感器41的溫度未充分上升的情況。

應(yīng)當(dāng)指出，在本實(shí)施例中，高設(shè)定溫度不必為約700℃，并且允許它是當(dāng)大氣氣體在空燃比傳感器周圍循環(huán)時(shí)空燃比傳感器能輸出極限電流的溫度。即，在如圖7中的a所示施加電壓的情況下，允許該溫度是直線a和大氣壓時(shí)的電壓-電流曲線在極限電流區(qū)域中相交處的溫度。另一方面，在本實(shí)施例中，通常設(shè)定溫度不必是約600℃，并且允許它是在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)期間的空燃比的通常獲得范圍(例如，13-17)中能在極限電流區(qū)域中進(jìn)行空燃比的檢測(cè)的溫度。

<流程圖>

圖10是示出下游側(cè)空燃比傳感器41的元件溫度控制的控制例程的流程圖。如圖10所示的控制例程以一定時(shí)間間隔執(zhí)行。

首先，在步驟s11中，推定下游側(cè)空燃比傳感器41周圍的排氣管22的溫度tex。例如，基于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之前的冷卻水溫度tw、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后經(jīng)過(guò)的時(shí)間等來(lái)推定下游側(cè)空燃比傳感器41周圍的排氣管22的溫度tex。接下來(lái)，在步驟s12中，判定排氣管22的溫度tex是否低于基準(zhǔn)管溫度texref。在步驟s12中，在判定為排氣管22的溫度tex低于基準(zhǔn)管溫度texref的情況下，進(jìn)入步驟s13。在步驟s13中，加熱部56的作動(dòng)維持在停止?fàn)顟B(tài)。因此，不通過(guò)加熱部56對(duì)下游側(cè)空燃比傳感器41進(jìn)行加熱。

然后，當(dāng)排氣管22的溫度tex逐漸上升而達(dá)到基準(zhǔn)管溫度texref以上的溫度時(shí)，進(jìn)入步驟s14。在步驟s14中，判定后述標(biāo)記設(shè)定控制中設(shè)定的高溫要求標(biāo)記是否為on。在高溫要求標(biāo)記為on的情況下，進(jìn)入步驟s15，并且將目標(biāo)阻抗iptdwn設(shè)定為高溫對(duì)應(yīng)阻抗。因而，下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度ttdwn被設(shè)定為高設(shè)定溫度。另一方面，在步驟s14中，在判定為高溫要求標(biāo)記為off的情況下，進(jìn)入步驟s16。在步驟s16中，將目標(biāo)阻抗iptdwn設(shè)定為通常溫度對(duì)應(yīng)阻抗。因而，下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度ttdwn被設(shè)定為通常設(shè)定溫度。

圖11是示出高溫要求標(biāo)記的設(shè)定控制的控制例程的流程圖。如圖11所示的控制例程以一定時(shí)間間隔執(zhí)行。

如圖11所示，首先，在步驟s21中，判定起動(dòng)標(biāo)記是否為off。起動(dòng)標(biāo)記是在點(diǎn)火開關(guān)開啟的時(shí)段期間被設(shè)定為on并且在其它情況下被設(shè)定為off的標(biāo)記。在點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉并且內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)尚未起動(dòng)的情況下，進(jìn)入步驟s22。在步驟s22中，將高溫要求標(biāo)記設(shè)定為on。接下來(lái)，在步驟s23中，判定點(diǎn)火開關(guān)是否變成開啟。在點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉的情況下，進(jìn)入步驟s24，并且起動(dòng)標(biāo)記仍維持為off。另一方面，在于步驟s23中判定為點(diǎn)火開關(guān)變成開啟的情況下進(jìn)入步驟s25。在步驟s25中，將起動(dòng)標(biāo)記設(shè)定為on，并且控制例程結(jié)束。

當(dāng)起動(dòng)標(biāo)記被設(shè)定為on時(shí)，在以下控制例程中，從步驟s21進(jìn)入步驟s26。在步驟s26中，判定點(diǎn)火開關(guān)是否仍維持為開啟。在判定為點(diǎn)火開關(guān)仍維持為開啟的情況下，進(jìn)入步驟s27。在步驟s27中，判定下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷是否完成。尤其在步驟s27中，判定伴隨著燃料切斷控制進(jìn)行的異常診斷是否完成。在于步驟s27中判定為下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷尚未完成的情況下，進(jìn)入步驟s28。在步驟s28中，將高溫要求標(biāo)記設(shè)定為on，并且控制例程結(jié)束。結(jié)果，在如圖10所示的溫度控制中，目標(biāo)阻抗iptdwn被設(shè)定為高溫對(duì)應(yīng)阻抗，并且下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度ttdwn被設(shè)定為高設(shè)定溫度。

另一方面，在步驟s27中，在判定為下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷完成的情況下，進(jìn)入步驟s29。在步驟s29中，將高溫要求標(biāo)記設(shè)定為off，并且控制例程結(jié)束。結(jié)果，在如圖10所示的溫度控制中，目標(biāo)阻抗iptdwn被設(shè)定為通常溫度對(duì)應(yīng)阻抗，并且下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度ttdwn被設(shè)定為通常設(shè)定溫度。

然后，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉時(shí)，在隨后的控制例程中，從步驟s26進(jìn)入步驟s30。在步驟s30中，將起動(dòng)標(biāo)記設(shè)定為off。接下來(lái)，在步驟s31中，將高溫要求標(biāo)記設(shè)定為on，并且控制例程結(jié)束。

<第二實(shí)施例>

接下來(lái)，將參照?qǐng)D12至圖14說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。第二實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)和控制與第一實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)和控制基本相同。然而，在第二實(shí)施例的控制裝置中，在升溫時(shí)段期間的升溫開始時(shí)間和升溫完成時(shí)間與第一實(shí)施例的控制裝置中的各時(shí)間不同。

圖12是與圖8相似的示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等的時(shí)間圖。在如圖12所示的例子中，在時(shí)刻t1，點(diǎn)火開關(guān)被設(shè)定為開啟。因此，在時(shí)刻t1之后，下游側(cè)空燃比傳感器41周圍的排氣管22的溫度tex逐漸上升，并且發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度tw也逐漸上升。此外，在如圖12所示的例子中，在排氣管22的溫度tex在時(shí)刻t2上升到基準(zhǔn)管溫度texref之前，尚未設(shè)定目標(biāo)阻抗iptdwn。結(jié)果，加熱部56對(duì)下游側(cè)空燃比傳感器41的加熱量仍維持為零。

然后，下游側(cè)空燃比傳感器41周圍的排氣管22的溫度tex由于從發(fā)動(dòng)機(jī)本體1排出的排氣而逐漸上升，并且在時(shí)刻t2上升至基準(zhǔn)管溫度texref。在時(shí)刻t2，當(dāng)排氣管22的溫度tex達(dá)到基準(zhǔn)管溫度texref時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)阻抗iptdwn被設(shè)定為通常溫度對(duì)應(yīng)阻抗，因而下游側(cè)空燃比傳感器41的加熱開始。因此，此時(shí)的下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度ttdwn被設(shè)定為通常設(shè)定溫度。當(dāng)目標(biāo)阻抗iptdwn被設(shè)定為通常溫度對(duì)應(yīng)阻抗時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的實(shí)際元件溫度trdwn逐漸上升，并且與此同時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的實(shí)際阻抗iprdwn逐漸下降。

此外，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度tw也伴隨著自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)以來(lái)的經(jīng)過(guò)時(shí)間而上升。在如圖12所示的例子中，在時(shí)刻t4，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度tw變成在基準(zhǔn)水溫twref以上的溫度。

這里簡(jiǎn)單說(shuō)明基準(zhǔn)水溫twref。作為下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷控制執(zhí)行條件，可列舉各種條件。具體而言，當(dāng)執(zhí)行燃料切斷控制、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度tw在下限水溫以上、未檢測(cè)出諸如蓄電池的電壓下降或斷線的異常、外部大氣壓在低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的預(yù)定壓力以上等時(shí)，異常診斷控制執(zhí)行條件成立。蓄電池的電壓等是否異常和與外部氣壓相關(guān)的條件是否成立在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)進(jìn)行判定；相反，關(guān)于與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度tw相關(guān)的條件的成立，從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)起需要一定時(shí)間。因此，如果燃料切斷控制執(zhí)行條件被排除，則與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度tw相關(guān)的條件能被表述為在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后最遲成立的條件。即，如果蓄電池的電壓等異?；蚺c外部氣壓相關(guān)的條件成立，則當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度tw變成在下限水溫以上的溫度時(shí)，燃料切斷控制執(zhí)行條件以外的異常診斷控制執(zhí)行條件成立。

此外，在本實(shí)施例中，在時(shí)刻t4，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度tw變成與下限水溫相同或在低于下限水溫的基準(zhǔn)水溫twref以上的溫度時(shí)，目標(biāo)元件溫度ttdwn被設(shè)定為高設(shè)定溫度。與此同時(shí)，目標(biāo)阻抗iptdwn被設(shè)定為與高設(shè)定溫度對(duì)應(yīng)的高溫對(duì)應(yīng)阻抗。當(dāng)目標(biāo)阻抗iptdwn被設(shè)定為高溫對(duì)應(yīng)阻抗時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的實(shí)際元件溫度trdwn朝高設(shè)定溫度上升，并且與此同時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的實(shí)際阻抗iprdwn逐漸下降。

這樣，在本實(shí)施例中，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后并且當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41周圍的排氣管22的溫度tex變成在基準(zhǔn)管溫度texref以上時(shí)，基于加熱部56的加熱開始。此時(shí)的目標(biāo)元件溫度ttdwn被設(shè)定為通常目標(biāo)元件溫度。然后，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度tw變成在基準(zhǔn)水溫以上的溫度時(shí)，目標(biāo)元件溫度ttdwn被設(shè)定為比通常溫度高的高設(shè)定溫度。因此，根據(jù)本實(shí)施例，下游側(cè)空燃比傳感器41的溫度上升至高設(shè)定溫度的時(shí)間能被延遲至燃料切斷控制執(zhí)行條件以外的異常診斷控制執(zhí)行條件成立或即將成立之前的時(shí)間。結(jié)果，能將伴隨著下游側(cè)空燃比傳感器41的加熱而消耗的電力抑制為比較少的量。

應(yīng)當(dāng)指出，在上述實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度變成在基準(zhǔn)管溫度以上時(shí)，使目標(biāo)元件溫度上升，并且使目標(biāo)阻抗下降。然而，只要燃料切斷控制執(zhí)行條件以外的異常診斷控制執(zhí)行條件成立就允許目標(biāo)元件溫度上升，而不必是在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度變成在基準(zhǔn)管溫度以上時(shí)。例如，異常診斷控制執(zhí)行條件之一包括在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)的潤(rùn)滑油的油溫變成在指定溫度以上，并且在燃料切斷控制執(zhí)行條件以外的上述條件最后成立的情況下在潤(rùn)滑油的油溫變成在預(yù)定溫度以上時(shí)使目標(biāo)元件溫度上升。

圖13是與圖9相似的示出發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后的初始燃料切斷控制中的目標(biāo)空燃比等的時(shí)間圖。在如圖13所示的例子中，在時(shí)刻t1，燃料切斷控制開始。與此同時(shí)，上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比afup急劇上升，并且然后下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn急劇上升。此時(shí)，進(jìn)行下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷，并且在異常診斷完成的時(shí)刻t2，rl診斷完成標(biāo)記被設(shè)定為on。然后，在時(shí)刻t3，燃料切斷控制完成。與此同時(shí)，上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比afup急劇下降，并且然后下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn也下降。在此期間，進(jìn)行下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷，并且在異常診斷完成的時(shí)刻t4，lr診斷完成標(biāo)記被設(shè)定為on。

因此，在如圖9所示的例子中，在時(shí)刻t4，在燃料切斷控制期間進(jìn)行的下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷全部完成。然而，在本實(shí)施例中，在時(shí)刻t4，下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度ttdwn未下降至低設(shè)定溫度，而是仍維持為高設(shè)定溫度。相應(yīng)地，下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)阻抗iptdwn也維持比較低。

在燃料切斷控制完成之后，當(dāng)目標(biāo)空燃比aft被設(shè)定為恢復(fù)后濃空燃比aftrt時(shí)，下游側(cè)排氣凈化催化劑24的氧吸收量osa減少至大致零，并且與此同時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn下降至濃設(shè)定空燃比africh以下。在本實(shí)施例中，當(dāng)輸出空燃比afdwn下降至濃設(shè)定空燃比africh以下時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)阻抗iptdwn從高溫對(duì)應(yīng)阻抗上升到通常溫度對(duì)應(yīng)阻抗。即，下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度ttdwn從高設(shè)定溫度下降至低設(shè)定溫度。與此同時(shí)，在時(shí)刻t5之后，下游側(cè)空燃比傳感器41的實(shí)際元件溫度trdwn逐漸下降，并且不久后收斂于低設(shè)定溫度。因此，在時(shí)刻t5之后，下游側(cè)空燃比傳感器41的實(shí)際阻抗iptdwn逐漸上升，并且不久后收斂于通常溫度對(duì)應(yīng)阻抗。

這樣，在本實(shí)施例中，在燃料切斷控制之后進(jìn)行恢復(fù)后濃控制的結(jié)果是，目標(biāo)元件溫度ttdwn被設(shè)定為比通常溫度高的溫度，直至下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn下降至濃判定空燃比africh以下的溫度。以下內(nèi)容說(shuō)明這樣設(shè)定的目標(biāo)元件溫度ttdwn的優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)在燃料切斷控制之后進(jìn)行恢復(fù)后濃控制時(shí)，如圖6所示，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸收量從最大可吸收氧量cmax逐漸減少。此外，當(dāng)上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧吸收量變成大致零時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn達(dá)到濃判定空燃比africh。因此，從恢復(fù)后濃控制開始到下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn變成在濃判定空燃比africh以下時(shí)流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的過(guò)剩氧的累計(jì)量(以下稱為“累計(jì)氧過(guò)剩量”)對(duì)應(yīng)于上游側(cè)排氣凈化催化劑20的最大可吸收氧量cmax。應(yīng)當(dāng)指出，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的過(guò)剩氧指流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比即將變成理論空燃比時(shí)的過(guò)剩氧量。

這里，一般而言，在具有氧吸收能力的排氣凈化催化劑中，但其劣化程度大時(shí)，最大可吸收氧量cmax下降。因此，能通過(guò)檢測(cè)最大可吸收氧量cmax來(lái)監(jiān)測(cè)排氣凈化催化劑的劣化程度。因此，能通過(guò)計(jì)算恢復(fù)后濃控制期間的累計(jì)氧過(guò)剩量來(lái)檢測(cè)排氣凈化催化劑的劣化程度。

然而，在恢復(fù)后濃控制期間，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的實(shí)際元件溫度trdwn變化時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn有時(shí)將伴隨該變化變得不穩(wěn)定。結(jié)果，盡管在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中實(shí)際上吸收了一定量的氧，但也存在下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn變成在濃判定空燃比以下的情況。這種情況下，無(wú)法正確地檢測(cè)上游側(cè)排氣凈化催化劑20的劣化程度。關(guān)于這一點(diǎn)，在本實(shí)施例中，下游側(cè)空燃比傳感器41的實(shí)際元件溫度trdwn仍維持高并且恒定，直至下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn變成在濃判定空燃比以下。因此，能正確地檢測(cè)出上游側(cè)排氣凈化催化劑20的劣化程度。

應(yīng)當(dāng)指出，在本實(shí)施例中，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的劣化程度的診斷——即異常診斷——在恢復(fù)后濃度控制期間進(jìn)行。具體而言，從恢復(fù)后濃控制開始時(shí)的時(shí)刻t3到下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn變成在濃設(shè)定空燃比以下的時(shí)刻t5進(jìn)行上游側(cè)排氣凈化催化劑20的異常診斷。因此，如圖13所示，在時(shí)刻t5，催化劑異常完成標(biāo)記被設(shè)定為on，并且與此同時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度ttdwn從高設(shè)定溫度下降至低設(shè)定溫度。

<流程圖>

圖14是示出高溫要求標(biāo)記的設(shè)定控制的控制例程的流程圖。如圖14所示的控制例程以一定時(shí)間間隔執(zhí)行。

如圖14所示，首先，在步驟s41中，判定異常診斷是否完成。這里，異常診斷不僅是指下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷，而且還指上游側(cè)排氣凈化催化劑20的異常診斷。因此，在步驟s41中，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷和上游側(cè)排氣凈化催化劑20的異常診斷完成時(shí)，判定為異常診斷完成。另一方面，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷和上游側(cè)排氣凈化催化劑20的異常診斷均未完成或僅一者完成時(shí)，判定為異常診斷尚未完成。在步驟s41中，在判定為異常診斷尚未完成的情況下，進(jìn)入步驟s42。

在步驟s42中，判定高溫要求標(biāo)記是否為off。在判定為高溫要求標(biāo)記由于發(fā)動(dòng)機(jī)剛剛起動(dòng)等原因而為off時(shí)，進(jìn)入步驟s43。在步驟s43中，判定發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度tw是否在基準(zhǔn)水溫twref以上。在判定為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度tw由于從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)起經(jīng)過(guò)的時(shí)間不多的原因而低于基準(zhǔn)水溫twref的情況下，進(jìn)入步驟s45。在步驟s45中，仍將高溫要求標(biāo)記設(shè)定為off，并且控制例程結(jié)束。另一方面，在于步驟s43中判定為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度tw在基準(zhǔn)水溫twref以上的情況下，進(jìn)入步驟s44。在步驟s44中，將高溫要求標(biāo)記設(shè)定為on，并且控制例程結(jié)束。

當(dāng)高溫要求標(biāo)記被設(shè)定為on時(shí)，在接下來(lái)的控制例程中，在步驟s42中判定為高溫要求標(biāo)記未變成off，并且跳過(guò)步驟s43。因此，從步驟s42進(jìn)入步驟s44，并且繼續(xù)將高溫要求標(biāo)記設(shè)定為on。

然后，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷和上游側(cè)排氣凈化催化劑20的異常診斷完成時(shí)，從步驟s41進(jìn)入步驟s45，并且將高溫要求標(biāo)記設(shè)定為off。這里，在本實(shí)施例中，燃料切斷控制和恢復(fù)后濃控制在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后進(jìn)行，并且此后，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比afdwn變成在濃判定空燃比africh以下時(shí)，判定為異常診斷完成。

<其它修改例>

應(yīng)當(dāng)指出，在第一實(shí)施例中，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41周圍的排氣管22的溫度tex上升至基準(zhǔn)管溫度texref時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度被設(shè)定為高設(shè)定溫度。此外，在第二實(shí)施例中，當(dāng)燃料切斷控制執(zhí)行條件以外的異常診斷控制執(zhí)行條件成立時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度被設(shè)定為高設(shè)定溫度。然而，將下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度設(shè)定為高設(shè)定溫度的時(shí)間不必局限于這些時(shí)間。因此，例如，允許這兩個(gè)時(shí)間之間的時(shí)間，因此可表述為將下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度設(shè)定為高設(shè)定溫度是在預(yù)定升溫在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后開始時(shí)進(jìn)行。

此外，在第一實(shí)施例中，當(dāng)伴隨著燃料切斷控制進(jìn)行的下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷控制完成時(shí)，使目標(biāo)元件溫度從高設(shè)定溫度下降至通常設(shè)定溫度。此外，在第二實(shí)施例中，當(dāng)燃料切斷控制之后下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比第一次達(dá)到濃判定空燃比以下的空燃比時(shí)，使目標(biāo)元件溫度從高設(shè)定溫度下降至低設(shè)定溫度。然而，使下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度從高設(shè)定溫度下降至低設(shè)定溫度的時(shí)間不必局限于這些時(shí)間。因此，例如，允許這兩個(gè)時(shí)間之間的時(shí)間。

或者，在獨(dú)立于燃料切斷控制進(jìn)行上游側(cè)排氣凈化催化劑20的異常診斷的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，可等待目標(biāo)元件溫度的下降，直至上游側(cè)排氣凈化催化劑20的異常診斷完成。原因在于，下游側(cè)空燃比傳感器41的元件溫度越高，空燃比的檢測(cè)速度(響應(yīng)性)越高，因此能通過(guò)這樣設(shè)定目標(biāo)元件溫度來(lái)提高上游側(cè)排氣凈化催化劑20的異常診斷的精度度。如上所述，可表述為使下游側(cè)空燃比傳感器41的目標(biāo)元件溫度從高設(shè)定溫度下降到低設(shè)定溫度是在預(yù)定升溫在利用燃料切斷控制進(jìn)行的下游側(cè)空燃比傳感器41的異常診斷完成之后完成時(shí)進(jìn)行。

此外，在上述實(shí)施例中，使用如圖2所示的杯形的空燃比傳感器作為空燃比傳感器。原因在于，與層疊型的空燃比傳感器相比，杯形的空燃比傳感器具有優(yōu)良的耐水性，并且輸出大，因此空燃比的檢測(cè)精度高。

這里，在杯形的空燃比傳感器中，與層疊型的空燃比傳感器相比，關(guān)于相同空燃比的排氣而言，在極限電流區(qū)域中獲得的施加電壓升高。因此，在杯形的空燃比傳感器中，與層疊型的空燃比傳感器相比，關(guān)于大氣氣體在極限電流區(qū)域中獲得的施加電壓升高。即，在杯形的空燃比傳感器中，與層疊型的空燃比傳感器相比，如圖7所示的傾向變大。因此，當(dāng)使用杯形的空燃比傳感器時(shí)，能通過(guò)進(jìn)行如上所述的空燃比傳感器的溫度控制來(lái)更有效地抑制異常診斷的精度下降。然而，由于關(guān)于層疊型的空燃比傳感器而言也存在充分的效果，所以也能使用層疊型的空燃比傳感器作為空燃比傳感器。