CN108691625B - 氨检测装置的异常诊断装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够高精度地诊断氨检测装置的异常的氨检测装置的异常诊断装置。氨检测装置(46、71)的异常诊断装置(1、1’、1”)具备：空燃比检测装置(41、72)，其在排气通路(22)上配置于催化剂(20)的排气流动方向下游侧；空燃比控制部(51)，其控制向催化剂流入的流入排气的空燃比；及异常判定部(52)，判定氨检测装置的异常。空燃比控制部执行使流入排气的空燃比比理论空燃比浓的浓控制以使得催化剂的氧吸藏量减少。在浓控制开始后，在由空燃比检测装置检测到的空燃比下降至比理论空燃比浓的浓判定空燃比之前氨检测装置的输出值没有上升至基准值的情况下，异常判定部判定为氨检测装置异常。

Description

氨检测装置的异常诊断装置
技术领域
本发明涉及氨检测装置的异常诊断装置。
背景技术
已知，以往会为了检测排气中的氨浓度而在内燃机的排气通路配置氨检测装置(例如专利文献1)。氨检测装置例如是氨传感器(NH3传感器)。
然而，氨检测装置与其他传感器同样地会随着使用而逐渐劣化。因而，为了高精度地检测排气中的氨浓度，优选能够诊断氨检测装置的异常。因此，在专利文献1所记载的异常判定***中，使用能够检测氨及NOx的NOx传感器来判定氨传感器的异常。具体而言，在推定氨浓度与由氨传感器检测的氨浓度之差为阈值以上的情况下，判定为氨传感器异常，所述推定氨浓度为NOx传感器的检测值与NOx浓度的推定值之差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/161032号
发明内容
发明要解决的问题
然而，由于NOx浓度的推定值基于各种参数来算出，所以，所算出的值的误差较大。因而，在使用NOx浓度的推定值的上述方法中，难以高精度地诊断氨传感器的异常。
因此，本发明的目的在于提供一种能够高精度地诊断氨检测装置的异常的氨检测装置的异常诊断装置。
用于解决问题的技术方案
本公开的要旨如以下所述。
(1)一种氨检测装置的异常诊断装置，所述氨检测装置在内燃机的排气通路上配置于催化剂的排气流动方向下游侧，其中，所述氨检测装置的异常诊断装置具备：空燃比检测装置，其在所述排气通路上配置于所述催化剂的排气流动方向下游侧；空燃比控制部，其控制向所述催化剂流入的流入排气的空燃比；及异常判定部，其判定所述氨检测装置的异常，所述空燃比控制部执行使所述流入排气的空燃比比理论空燃比浓的浓控制以使得所述催化剂的氧吸藏量减少，在所述浓控制开始后，在由所述空燃比检测装置检测到的空燃比下降至比理论空燃比浓的浓判定空燃比之前所述氨检测装置的输出值没有上升至基准值的情况下，所述异常判定部判定为所述氨检测装置异常。
(2)根据上述(1)所述的氨检测装置的异常诊断装置，在所述浓控制开始后，在从由所述空燃比检测装置检测到的空燃比下降至所述浓判定空燃比起直到经过预定时间为止所述氨检测装置的输出值没有上升至所述基准值的情况下，所述异常判定部判定为所述氨检测装置的输出下降。
(3)根据上述(1)或(2)所述的氨检测装置的异常诊断装置，在所述浓控制开始后，在从由所述空燃比检测装置检测到的空燃比下降至所述浓判定空燃比起在预定时间以内所述氨检测装置的输出值上升至所述基准值的情况下，所述异常判定部判定为所述氨检测装置的响应性下降。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，还具备检测或推定所述催化剂的温度或从该催化剂流出的排气的温度的温度检测部，所述空燃比控制部在由所述温度检测部检测或推定出的温度低于预定温度时执行所述浓控制。
(5)根据上述(1)至(3)中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，所述空燃比控制部在所述内燃机处于怠速状态时执行所述浓控制。
(6)根据上述(1)至(5)中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，所述异常判定部判定所述空燃比检测装置的异常，在判定为该空燃比检测装置正常的情况下判定所述氨检测装置的异常，在判定为该空燃比检测装置异常的情况下不判定该氨检测装置的异常。
(7)根据上述(1)至(5)中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，所述异常判定部判定所述空燃比检测装置的异常，在由所述异常判定部判定为所述空燃比检测装置异常的情况下，所述空燃比控制部对该空燃比检测装置的输出特性及所述浓判定空燃比中的至少一方进行修正。
(8)根据上述(1)至(7)中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，所述空燃比控制部在所述浓控制之前执行使所述流入排气的空燃比比理论空燃比稀的稀控制以使得所述催化剂的氧吸藏量增加。
(9)根据上述(8)所述的氨检测装置的异常诊断装置，所述空燃比控制部在由所述空燃比检测装置检测到的空燃比上升至比理论空燃比稀的稀判定空燃比时开始浓控制。
(10)根据上述(1)至(7)中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，所述空燃比控制部在停止向所述内燃机的燃烧室的燃料供给的燃料切断控制结束时开始所述浓控制。
(11)根据上述(1)至(10)中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，所述氨检测装置是NOx传感器的传感器单元。
(12)根据上述(11)所述的氨检测装置的异常诊断装置，所述空燃比控制部执行使所述流入排气的空燃比比理论空燃比稀的稀控制以使得所述催化剂的氧吸藏量增加，所述空燃比控制部在由所述空燃比控制部检测到的空燃比通过所述稀控制而上升至比理论空燃比稀的稀判定空燃比时开始所述浓控制，在所述浓控制开始后，在由所述空燃比检测装置检测到的空燃比下降至所述浓判定空燃比之前的预定期间内所述氨检测装置的输出值没有上升至所述基准值的情况下，所述异常判定部判定为所述氨检测装置异常。
(13)根据上述(11)或(12)所述的氨检测装置的异常诊断装置，所述空燃比检测装置是所述NOx传感器的泵单元。
发明的效果
根据本发明，可提供一种能够高精度地诊断氨检测装置的异常的氨检测装置的异常诊断装置。
附图说明
图1是概略地示出设置有本发明的第一实施方式的氨检测装置的异常诊断装置的内燃机的图。
图2是示出催化剂的氧吸藏量与从催化剂流出的排气中的NOx浓度或HC、CO浓度的关系的图。
图3是示出各排气空燃比下的传感器施加电压与输出电流的关系的图。
图4是示出使传感器施加电压恒定时的排气空燃比与输出电流的关系的图。
图5是概略地示出氧吸藏量少的状态下的上游侧催化剂的图。
图6是概略地示出氧吸藏量大致为零的状态下的上游侧催化剂的图。
图7是向吸藏有氧的上游侧催化剂持续流入浓空燃比的排气时的流出排气中的各成分浓度的时间图。
图8是概略地示出本发明的第一实施方式的异常诊断装置的构成的框图。
图9是诊断氨传感器的异常时的流入排气的目标空燃比等的时间图。
图10是示出本发明的第一实施方式中的异常诊断处理的控制例程的流程图。
图11是实施了本发明的比较例中的异常诊断时的时间图。
图12是概略地示出本发明的第二实施方式的异常诊断装置的构成的框图。
图13是示出本发明的第二实施方式中的异常诊断处理的控制例程的流程图。
图14是示出本发明的第三实施方式中的异常诊断处理的控制例程的流程图。
图15是示出本发明的第四实施方式中的异常诊断处理的控制例程的流程图。
图16是示出本发明的第五实施方式中的异常诊断处理的控制例程的流程图。
图17是概略地示出设置有本发明的第六实施方式的异常诊断装置的内燃机的图。
图18是NOx传感器的传感器元件的剖视图。
图19是概略地示出本发明的第六实施方式的异常诊断装置的构成的框图。
图20是诊断传感器单元的异常时的流入排气的目标空燃比等的时间图。
图21是示出本发明的第六实施方式中的异常诊断处理的控制例程的流程图。
标号说明
1、1’、1” 异常诊断装置
20 上游侧催化剂
22 排气管
31 电子控制单元(ECU)
41 下游侧空燃比传感器
46 氨传感器
48 NOx传感器
51 空燃比控制部
52 异常判定部
71 传感器单元
72 泵单元
100、100’ 内燃机
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素标注相同的参照编号。
<第一实施方式>
首先，参照图1～图10对本发明的第一实施方式进行说明。
<内燃机整体的说明>
图1是概略地示出设置有本发明的第一实施方式的氨检测装置的异常诊断装置的内燃机100的图。图1所示的内燃机100是火花点火式内燃机(汽油发动机)。内燃机100搭载于车辆。
参照图1，2表示汽缸体，3表示在汽缸体2内往复运动的活塞，4表示固定在汽缸体2上的汽缸盖，5表示形成在活塞3与汽缸盖4之间的燃烧室，6表示进气门，7表示进气口，8表示排气门，9表示排气口。进气门6对进气口7进行开闭，排气门8对排气口9进行开闭。汽缸体2划定汽缸28。
如图1所示，在汽缸盖4的内壁面的中央部配置火花塞10，在汽缸盖4的内壁面周边部配置燃料喷射阀11。火花塞10构成为根据点火信号而产生火花。另外，燃料喷射阀11根据喷射信号而将预定量的燃料向燃烧室5内喷射。在本实施方式中，使用理论空燃比为14.6的汽油作为燃料。
各汽缸的进气口7分别经由对应的进气支管13与稳压罐(surge tank)14连结，稳压罐14经由进气管15与空气滤清器16连结。进气口7、进气支管13、稳压罐14、进气管15等形成将空气向燃烧室5引导的进气通路。另外，在进气管15内配置由节气门驱动致动器17驱动的节气门18。利用节气门驱动致动器17使节气门18转动，从而能够改变进气通路的开口面积。
另一方面，各汽缸的排气口9连结于排气歧管19。排气歧管19具有连结于各排气口9的多个支部和这些支部集合而成的集合部。排气歧管19的集合部连结于内置有上游侧催化剂20的上游侧壳体21。上游侧壳体21经由排气管22连结于内置有下游侧催化剂24的下游侧壳体23。排气口9、排气歧管19、上游侧壳体21、排气管22、下游侧壳体23等形成将通过燃烧室5中的混合气的燃烧而产生的排气排出的排气通路。
内燃机100的各种控制由电子控制单元(ECU)31执行。电子控制单元(ECU)31由数字计算机构成，具备经由双向总线32而相互连接的RAM(随机存取存储器)33、ROM(只读存储器)34、CPU(微处理器)35、输入端口36及输出端口37。在进气管15配置检测在进气管15内流动的空气的流量的空气流量计39，空气流量计39的输出经由对应的AD变换器38向输入端口36输入。
另外，在排气歧管19的集合部、即上游侧催化剂20的排气流动方向上游侧，配置检测在排气歧管19内流动的排气(即，向上游侧催化剂20流入的排气)的空燃比的上游侧空燃比传感器40。除此之外，在排气管22内、即上游侧催化剂20的排气流动方向下游侧，配置检测在排气管22内流动的排气(即，从上游侧催化剂20流出的排气)的空燃比的下游侧空燃比传感器41。空燃比传感器40、41的输出经由对应的AD变换器38向输入端口36输入。
另外，在排气管22内、即上游侧催化剂20的排气流动方向下游侧，配置检测在排气管22内流动的排气(即，从上游侧催化剂20流出的排气)中的氨浓度(NH3浓度)的氨传感器(NH3传感器)46。氨传感器46在排气通路上与下游侧空燃比传感器41相邻地配置。在本实施方式中，氨传感器46配置于比下游侧空燃比传感器41靠排气流动方向下游侧处。另外，下游侧空燃比传感器41及氨传感器46在排气流动方向上配置于上游侧催化剂20与下游侧催化剂24之间。此外，只要将氨传感器46配置在上游侧催化剂20的排气流动方向下游侧即可，氨传感器46也可以配置于比下游侧空燃比传感器41靠排气流动方向上游侧处。氨传感器46的输出经由对应的AD变换器38向输入端口36输入。
另外，在加速器踏板42连接有产生与加速器踏板42的踩踏量成比例的输出电压的负荷传感器43，负荷传感器43的输出电压经由对应的AD变换器38向输入端口36输入。曲轴角传感器44例如在曲轴每旋转15度时产生输出脉冲，该输出脉冲向输入端口36输入。在CPU35中，根据曲轴角传感器44的输出脉冲来计算内燃机转速。另一方面，输出端口37经由对应的驱动电路45连接于火花塞10、燃料喷射阀11及节气门驱动致动器17。
此外，虽然上述的内燃机100是以汽油为燃料的无增压内燃机，但内燃机100的构成不限定于上述构成。因此，汽缸排列、燃料的喷射形态、进气/排气***的构成、气门传动机构的构成、增压器的有无这样的内燃机100的具体构成也可以与图1所示的构成不同。例如，燃料喷射阀11也可以配置成向进气口7内喷射燃料。另外，内燃机100也可以是压缩自着火式内燃机(柴油发动机)。
<催化剂的说明>
配置于排气通路的上游侧催化剂20与下游侧催化剂24具有同样的构成。催化剂20、24具有氧吸藏能力。催化剂20、24例如是三元催化剂。具体而言，催化剂20、24是在由陶瓷构成的基材上担载具有催化作用的贵金属(例如，铂(Pt))及具有氧吸藏能力的物质(例如，二氧化铈(CeO2))而成的催化剂。催化剂20、24当达到预定的活性温度时能够同时净化未燃气体(HC、CO等)和氮氧化物(NOx)。
在向催化剂20、24流入的排气的空燃比是比理论空燃比稀的空燃比(以下，称作“稀空燃比”)时，催化剂20、24吸藏排气中的氧。另一方面，在流入的排气的空燃比是比理论空燃比浓的空燃比(以下，称作“浓空燃比”)时，催化剂20、24将吸藏于催化剂20、24的氧放出。
催化剂20、24通过具有催化作用及氧吸藏能力，从而根据氧吸藏量而具有对NOx及未燃气体的净化作用。在向催化剂20、24流入的排气的空燃比是稀空燃比的情况下，如图2(A)所示，在氧吸藏量少时，排气中的氧被吸藏于催化剂20、24，排气中的NOx被还原净化。另外，当氧吸藏量变多时，以最大可吸藏氧量Cmax附近的某吸藏量(图中的Cuplim)为界，从催化剂20、24流出的排气中的氧及NOx的浓度急剧上升。
另一方面，在向催化剂20、24流入的排气的空燃比是浓空燃比的情况下，如图2(B)所示，在氧吸藏量多时，吸藏于催化剂20、24的氧被放出，排气中的未燃气体被氧化净化。另外，当氧吸藏量变少时，以零附近的某吸藏量(图中的Clowlim)为界，从催化剂20、24流出的排气中的未燃气体的浓度急剧上升。因此，排气中的NOx及未燃气体的净化特性根据向催化剂20、24流入的排气的空燃比及催化剂20、24的氧吸藏量而发生变化。
此外，催化剂20、24具有催化作用及氧吸藏能力即可，也可以是与三元催化剂不同的催化剂。另外，下游侧催化剂24也可以省略。
<空燃比传感器的输出特性>
接着，参照图3及图4对空燃比传感器40、41的输出特性进行说明。图3是示出空燃比传感器40、41的电压-电流(V-I)特性的图。图4是示出将施加电压维持为恒定时的、向空燃比传感器40、41供给的排气的空燃比(以下，称作“排气空燃比”)与空燃比传感器40、41的输出电流I的关系的图表。此外，在本实施方式中，空燃比传感器40、41具有相同的构成。
根据图3可知，排气空燃比越高(越稀)，则空燃比传感器40、41的输出电流I越大。另外，在各排气空燃比下的V-I线上存在与V轴大致平行的区域，即，即使施加电压发生变化输出电流也几乎不变的区域。该电压区域被称作界限电流区域，此时的电流被称作界限电流。在图3中，排气空燃比为18时的界限电流区域及界限电流分别由W18、I18表示。因此，空燃比传感器40、41是界限电流式的空燃比传感器。
图4是示出使施加电压恒定为0.45V左右时的、排气空燃比与输出电流I的关系的图。根据图4可知，在空燃比传感器40、41中，排气空燃比越高(即，越稀)，则空燃比传感器40、41的输出电流I越大。即，输出电流I相对于排气空燃比线性地(成比例地)变化。除此之外，空燃比传感器40、41构成为，在排气空燃比为理论空燃比时输出电流I为零。
<氨传感器的异常诊断>
在本实施方式中，使用上游侧空燃比传感器40，能够检测向上游侧催化剂20流入的排气的空燃比(以下，称作“流入排气”)，使用下游侧空燃比传感器41，能够检测从上游侧催化剂20流出的排气(以下，称作“流出排气”)的空燃比。另外，使用氨传感器46，能够检测流出排气中的氨浓度。然而，空燃比传感器40、41及氨传感器46会随着使用而逐渐劣化。因而，为了高精度地检测排气空燃比及排气中的氨浓度，优选能够诊断这些传感器的异常。
为了高精度地诊断传感器的异常，希望判明向传感器供给的气体的成分。例如，在执行了停止向内燃机100的燃烧室5的燃料供给的燃料切断控制的情况下，会向排气通路排出空气。空气中的氧浓度大约为23％。因而，通过检测燃料切断控制期间的空燃比传感器40、41的输出，能够高精度地诊断空燃比传感器40、41的异常。
然而，由于空气中不含氨，所以无法在燃料切断期间诊断氨传感器46的异常。另外，向氨传感器46供给的排气中的氨浓度根据内燃机100的运转状态及上游侧催化剂20的劣化状态而大幅变动。因而，为了高精度地诊断氨传感器46的异常，需要使用与空燃比传感器40、41不同的方法。本申请的发明人着眼于在浓空燃比的排气流入到上游侧催化剂20时在上游侧催化剂20中净化排气的机理，发现了诊断氨传感器46的异常的新方法。
以下，对在浓空燃比的排气流入到上游侧催化剂20时在上游侧催化剂20中净化排气的机理进行说明。图5是概略地示出氧吸藏量少的状态下的上游侧催化剂20的图。在图5中，用箭头示出了排气流动方向。在该例子中，浓空燃比的排气向上游侧催化剂20持续流入。当浓空燃比的排气向上游侧催化剂20流入时，为了净化未燃气体，吸藏于上游侧催化剂20的氧被放出。吸藏于上游侧催化剂20的氧从上游侧催化剂20的排气流动方向上游侧起依次放出。因而，在图5的例子中，仅在上游侧催化剂20的下游侧残留有吸藏有氧的氧吸藏区域20c。
浓空燃比的排气主要包含一氧化碳(CO)、烃(HC)、氮氧化物(NOx)、氧(O2)、二氧化碳(CO2)、水(H2O)、氢(H2)及氮(N2)。空燃比越浓，则排气中的烃及一氧化碳的浓度越高，排气中的NOx的浓度越低。当在图5所示的状态下排气向上游侧催化剂20流入时，首先，在上游侧催化剂20的上游侧区域20a中，在燃烧室5中未燃烧的未燃氧因下述的氧消耗反应(1)而被消耗。
O2+HC+CO+H2→H2O+CO2…(1)
上游侧区域20a与氧吸藏区域20c之间的区域是所吸藏的氧几乎全部被放出了的浓区域20b。浓区域20b在图5中由斜线表示。在浓区域20b中发生下述的水煤气变换反应(2)及水蒸气重整反应(3)。
CO+H2O→H2+CO2…(2)
HC+H2O→CO+H2…(3)
另外，在浓区域20b中，通过下述的NO净化反应(4)而生成氨(NH3)。
NO+CO+H2→N2+H2O+CO2+NH3…(4)
另外，在浓区域20b中也稍微残留有氧。另外，与氨相比，氢与氧的反应性更高。因而，在浓区域20b中发生下述的氢氧化反应(5)，通过上述的水煤气变换反应(2)及水蒸气重整反应(3)而生成的氢的一部分被氧化。
H2+O→H2O…(5)
另一方面，在氧吸藏区域20c中吸藏有足够量的氧。因而，在浓区域20b中未被氧化的氢，在氧吸藏区域20c中通过上述的氢氧化反应(5)而变成水。另外，在浓区域20b中通过上述的NO净化反应(4)而生成的氨，在氧吸藏区域20c中通过下述的氨氧化反应(6)而被净化成水和氮。
NH3+O→H2O+N2…(6)
通过上述的化学反应，在上游侧催化剂20中排气中的有害物质被净化。因而，在上游侧催化剂20吸藏有氧的状态下，流出排气主要包含二氧化碳、水及氮。
另一方面，图6是概略地示出氧吸藏量大致为零的状态下的上游侧催化剂20的图。当在图5的状态下浓空燃比的排气进一步向上游侧催化剂20流入时，氧吸藏区域20c的氧被放出，如图6所示，氧吸藏区域20c变成浓区域20b。浓区域20b在图6中由斜线表示。
在图6的例子中也是浓空燃比的排气向上游侧催化剂20流入。当浓空燃比的排气向上游侧催化剂20流入时，与图5的例子同样，首先，在上游侧区域20a中，在燃烧室5中未燃烧的未燃氧通过上述的氧消耗反应(1)而被消耗。接着，在浓区域20b中发生上述的水煤气变换反应(2)、水蒸气重整反应(3)、NO净化反应(4)及氢氧化反应(5)。
在图6所示的上游侧催化剂20中不存在氧吸藏区域20c。因而，在浓区域20b中通过上述的NO净化反应(4)而生成的氨不被氧化便从上游侧催化剂20流出。另一方面，在浓区域20b中通过上述的水煤气变换反应(2)及水蒸气重整反应(3)而生成的氢的一部分通过上述的氢氧化反应(5)而被氧化，直到浓区域20b的氧耗尽为止。因而，流出排气中的氢浓度的上升速度比流出排气中的氨浓度的上升速度慢。
图7是向吸藏有氧的上游侧催化剂20持续流入浓空燃比的排气时的流出排气中的各成分浓度的时间图。在该例子中，在时刻t1，因浓空燃比的排气而导致上游侧催化剂20的氧吸藏区域20c消失，上游侧催化剂20成为了图6的状态。在图6的状态下，由于氨不被氧化，所以在时刻t1以后排气中的氨浓度急剧上升。另一方面，如上所述，与氨相比，氢与氧的反应性更高。因而，氢被氧化直到上游侧催化剂20的浓区域20b中的氧耗尽为止。结果，在时刻t1以后，与排气中的氨浓度相比，排气中的氢浓度缓慢地上升。
另外，在时刻t1以后产生上游侧催化剂20的浓中毒，上游侧催化剂20的贵金属被排气中的浓成分(HC、CO等)覆盖，所以水煤气变换反应的反应性下降。结果，在时刻t1以后，从上游侧催化剂20流出一氧化碳，排气中的一氧化碳浓度逐渐上升。此时，与排气中的氨浓度相比，排气中的一氧化碳浓度缓慢地上升。之后，当上游侧催化剂20的浓中毒加重而水煤气变换反应的反应性进一步下降时，排气中的氢浓度逐渐下降。
另外，当上游侧催化剂20的浓中毒加重时，水蒸气重整反应的反应性也下降。因而，在时刻t1后的时刻t2以后，从上游侧催化剂20流出烃，排气中的烃浓度逐渐上升。
氨传感器46通过分解流出排气中的氨来检测流出排气中的氨浓度。因而，流出排气中的氨浓度越高，则氨传感器46的输出值越大。另外，当除了氨以外，氢、一氧化碳及烃的流出量也变多时，流出排气中的氧浓度进一步下降，由下游侧空燃比传感器41检测的空燃比向浓侧变化(变低)。如上所述，当上游侧催化剂20的氧吸藏量接近于零时，在流出排气中，与氢、一氧化碳及烃的浓度相比，氨浓度迅速上升。因而，与由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比变化相比，先检测到氨传感器46的输出变化。
<氨检测装置的异常诊断装置>
以下，对本发明的第一实施方式的氨检测装置的异常诊断装置(以下，简称作“异常诊断装置”)进行说明。异常诊断装置诊断在内燃机100的排气通路上配置于上游侧催化剂20的排气流动方向下游侧的氨检测装置的异常。异常诊断装置利用上述的现象来诊断氨检测装置的异常。
图8是概略地示出本发明的第一实施方式的异常诊断装置1的构成的框图。异常诊断装置1具备在排气通路上配置于上游侧催化剂20的排气流动方向下游侧的空燃比检测装置、控制流入排气的空燃比的空燃比控制部51、及判定氨检测装置的异常的异常判定部52。
氨检测装置检测流出排气中的氨浓度，空燃比检测装置检测流出排气的空燃比。在本实施方式中，氨传感器46作为氨检测装置发挥功能，下游侧空燃比传感器41作为空燃比检测装置发挥功能。另外，ECU31作为空燃比控制部51及异常判定部52发挥功能。此外，虽然在本实施方式中仅设置有一个ECU31，但也可以针对各功能而设置有多个ECU。
异常诊断装置1基于使上游侧催化剂20的氧吸藏量接近于零时的下游侧空燃比传感器41及氨传感器46的输出来诊断氨传感器46的异常。因而，在通过异常诊断装置1诊断氨传感器46的异常时，空燃比控制部51执行使流入排气的空燃比比理论空燃比浓的浓控制以使得上游侧催化剂20的氧吸藏量减少。在浓控制期间，流入排气的空燃比被控制成比理论空燃比(在本实施方式中是14.6)浓的浓设定空燃比。浓设定空燃比被预先确定，例如被设定在14.4～14.5的范围内。
另外，空燃比控制部51在执行浓控制之前，执行使流入排气的空燃比比理论空燃比稀的稀控制以使得上游侧催化剂20的氧吸藏量增加。由此，能够使开始浓控制时的上游侧催化剂20的氧吸藏量比零多。在稀控制期间，流入排气的空燃比被控制成比理论空燃比稀的稀设定空燃比。稀设定空燃比被预先确定，例如被设定在14.7～15.5的范围内。在本实施方式中，浓设定空燃比与理论空燃比之差(浓的程度)被设为稀设定空燃比与理论空燃比之差(稀的程度)以下。
例如，空燃比控制部51在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比通过稀控制而上升至比理论空燃比稀的稀判定空燃比时开始浓控制。稀判定空燃比被预先确定，被设定为比理论空燃比稍稀的值(例如14.65)。稀判定空燃比是在氧及NOx开始从上游侧催化剂20流出时由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比。此外，稀设定空燃比被设定为比稀判定空燃比稀的值。另外，空燃比控制部51也可以在稀控制与浓控制之间使流入排气的空燃比暂时成为理论空燃比。
另外，空燃比控制部51在控制流入排气的空燃比时，设定流入排气的目标空燃比，并且控制向燃烧室5供给的燃料量以使得流入排气的空燃比与目标空燃比一致。空燃比控制部51能够通过控制燃料喷射阀11等来控制向燃烧室5供给的燃料量。
例如，空燃比控制部51对向燃烧室5供给的燃料量进行反馈控制以使得由上游侧空燃比传感器40检测到的空燃比与目标空燃比一致。在该情况下，上游侧空燃比传感器40作为异常诊断装置1的构成要素发挥功能。空燃比控制部51在浓控制期间将目标空燃比设定为浓设定空燃比，在稀控制期间将目标空燃比设定为稀设定空燃比。
此外，空燃比控制部51也可以以不使用上游侧空燃比传感器40的方式控制向燃烧室5供给的燃料量。在该情况下，空燃比控制部51将根据由空气流量计39等检测到的吸入空气量和目标空燃比而算出的量的燃料向燃烧室5供给，以使得向燃烧室5供给的燃料和空气的比率与目标空燃比一致。因此，上游侧空燃比传感器40也可以从内燃机100中省略。
在氨传感器46正常的情况下，在浓控制开始后，与由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比变化相比，先检测到氨传感器46的输出变化。因而，在浓控制开始后，在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至比理论空燃比浓的浓判定空燃比之前氨传感器46的输出值未上升至基准值的情况下，异常判定部52判定为氨传感器46异常。另一方面，在浓控制开始后，在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至比理论空燃比浓的浓判定空燃比之前氨传感器46的输出值上升至基准值的情况下，异常判定部52判定为氨传感器46正常。异常诊断装置1能够通过进行上述的控制来高精度地诊断氨传感器46的异常。
浓判定空燃比被预先确定，被设定为比理论空燃比稍浓的值(例如14.55)。浓判定空燃比是在从上游侧催化剂20流出的未燃气体(HC、CO等)的量开始增加时由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比。此外，浓设定空燃比被设定为比浓判定空燃比浓的值。另外，基准值被预先确定，是与排气中的氨的预定浓度(例如10ppm)相当的值。基准值是在氨开始从上游侧催化剂20流出时由氨传感器46检测到的值。另外，浓判定空燃比及基准值被设定成，在下游侧空燃比传感器41及氨传感器46的输出特性正常的情况下，在浓控制开始后，在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比之前氨传感器46的输出值上升至基准值。
另外，在浓控制开始后，在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比且氨传感器46的输出值未上升至基准值的情况下，认为氨传感器46的输出下降。因而，在浓控制开始后，在从由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比起直到经过预定时间为止氨传感器46的输出值没有上升至基准值的情况下，异常判定部52判定为氨检测装置的输出下降。预定时间通过实验或基于理论来预先确定，例如被设定在1～5秒的范围内。
另外，在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比之后氨传感器46的输出值上升至基准值的情况下，认为氨传感器46的响应性下降。因而，在浓控制开始后，在从由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比起在预定时间以内氨传感器46的输出值上升至基准值的情况下，异常判定部52判定为氨传感器46的响应性下降。预定时间通过实验或基于理论来预先确定，例如被设定在1～5秒的范围内。
<使用时间图的异常诊断的说明>
以下，参照图9的时间图对使用异常诊断装置1的氨传感器46的异常诊断进行具体说明。图9是诊断氨传感器46的异常时的流入排气的目标空燃比、上游侧催化剂20的氧吸藏量、由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比(下游侧空燃比传感器41的输出空燃比)、氨传感器46的输出值及故障判定标志的时间图。故障判定标志在判定为氨传感器46异常时被设定为1。
在图示的例子中，在时刻t0，流入排气的目标空燃比被设定为稀设定空燃比TAFlean。即，在时刻t0正在执行稀控制。因而，在时刻t0，上游侧催化剂20的氧吸藏量正在增加。
在时刻t0之后，上游侧催化剂20的氧吸藏量接近最大可吸藏氧量Cmax，氧及NOx开始从上游侧催化剂20流出。结果，在时刻t1，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比上升至稀判定空燃比AFlean。此时，上游侧催化剂20的氧吸藏量是最大可吸藏氧量Cmax。
为了使上游侧催化剂20的氧吸藏量减少，在时刻t1将目标空燃比从稀设定空燃比TAFlean切换为浓设定空燃比TAFrich。即，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比上升至稀判定空燃比AFlean时，将目标空燃比从稀设定空燃比TAFlean切换为浓设定空燃比TAFrich，开始浓控制。因而，在时刻t1之后，上游侧催化剂20的氧吸藏量逐渐减少，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比下降至理论空燃比。
当上游侧催化剂20的氧吸藏量接近于零时，上游侧催化剂20中的氨的氧化反应受到抑制，氨开始从上游侧催化剂20流出。结果，氨传感器46的输出值从零上升，在时刻t2达到基准值Iref。之后，当上游侧催化剂20的氧吸藏量进一步减少时，从上游侧催化剂20流出的未燃气体的量急剧增加。结果，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比从理论空燃比下降，在时刻t3达到浓判定空燃比AFrich。
因此，在浓控制开始后(时刻t1之后)，氨传感器46的输出值在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比AFrich之前上升至基准值Iref。因而，在时刻t3判定为氨传感器46正常，故障判定标志维持为0。
另外，为了使上游侧催化剂20的氧吸藏量增加并抑制未燃气体从上游侧催化剂20流出，在时刻t3将目标空燃比从浓设定空燃比TAFrich切换为稀设定空燃比TAFlean。即，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比下降至浓判定空燃比AFrich时，将目标空燃比从浓设定空燃比TAFrich切换为稀设定空燃比TAFlean，开始稀控制。结果，在时刻t3之后，上游侧催化剂20的氧吸藏量逐渐增加。因而，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比上升至理论空燃比，氨传感器46的输出值下降至零。
当上游侧催化剂20的氧吸藏量再次接近于最大可吸藏氧量Cmax时，氧及NOx开始从上游侧催化剂20流出。结果，在时刻t4，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比上升至稀判定空燃比AFlean。
与时刻t1同样，为了使上游侧催化剂20的氧吸藏量减少而在时刻t4将目标空燃比从稀设定空燃比TAFlean切换为浓设定空燃比TAFrich，开始浓控制。结果，在时刻t4之后，上游侧催化剂20的氧吸藏量逐渐减少。因而，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比下降至理论空燃比。
在该例子中，在时刻t5，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比下降至浓判定空燃比AFrich。另外，在浓控制开始后(时刻t4之后)，在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比AFrich之前(时刻t5之前)氨传感器46的输出值未上升至基准值Iref。因而，在时刻t5判定为氨传感器46异常，故障判定标志被设定为1。
另外，在时刻t5之后的时刻t6，氨传感器46的输出值上升至基准值Iref。在该情况下，判定为氨传感器46的响应性下降。此外，在假设在时刻t7之前氨传感器46的输出值未上升至基准值Iref的情况下，判定为氨传感器46的输出下降，时刻t7是从时刻t5经过了预定时间后的时刻。
<异常诊断处理>
以下，参照图10的流程图对用于利用异常诊断装置1来诊断氨传感器46的异常的控制进行说明。图10是示出本发明的第一实施方式中的异常诊断处理的控制例程的流程图。本控制例程在内燃机100起动后由ECU31反复执行。
首先，在步骤S101中，异常判定部52判定故障判定标志Fam是否被设定为1。故障判定标志Fam是在本控制例程中判定为氨传感器46异常时被设定为1的标志。另外，故障判定标志Fam的初始值为0。在步骤S101中判定为故障判定标志Fam被设定为1的情况下，不实施异常诊断便结束本控制例程。另一方面，在步骤S101中判定为故障判定标志Fam被设定为0的情况下，本控制例程进入步骤S102。
在步骤S102中，异常判定部52判定执行条件是否成立。例如，异常判定部52在下游侧空燃比传感器41及氨传感器46已活性化的情况下判定为执行条件成立，在下游侧空燃比传感器41及氨传感器46中的至少一方未活性化的情况下判定为执行条件不成立。异常判定部52在下游侧空燃比传感器41及氨传感器46的传感器元件的温度为预定温度以上的情况下判定为下游侧空燃比传感器41及氨传感器46已活性化。传感器元件的温度基于传感器元件的阻抗等来算出。
另外，氨传感器46的异常诊断也可以在内燃机100的每次起动时仅进行一次。因而也可以是，异常判定部52在内燃机100起动后未进行异常诊断的情况下判定为执行条件成立，在内燃机100起动后已进行了异常诊断的情况下判定为执行条件不成立。
在步骤S102中判定为异常诊断的执行条件不成立的情况下，不实施异常诊断便结束本控制例程。另一方面，在步骤S102中判定为异常诊断的执行条件成立的情况下，本控制例程进入步骤S103。
在步骤S103中，空燃比控制部51执行使流入排气的空燃比比理论空燃比稀的稀控制以使得上游侧催化剂20的氧吸藏量增加。具体而言，空燃比控制部51将流入排气的空燃比控制成比理论空燃比稀的稀设定空燃比。此时，空燃比控制部51也可以将流入排气的目标空燃比设定为稀设定空燃比，并且对向燃烧室5供给的燃料量进行反馈控制以使得由上游侧空燃比传感器40检测到的空燃比与目标空燃比一致。
接着，在步骤S104中，空燃比控制部51执行使流入排气的空燃比比理论空燃比浓的浓控制以使得上游侧催化剂20的氧吸藏量减少。具体而言，空燃比控制部51将流入排气的空燃比控制成比理论空燃比浓的浓设定空燃比。此时，空燃比控制部51也可以将流入排气的目标空燃比设定为浓设定空燃比，并且对向燃烧室5供给的燃料量进行反馈控制以使得由上游侧空燃比传感器40检测到的空燃比与目标空燃比一致。
空燃比控制部51在稀控制期间由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比上升至比理论空燃比稀的稀判定空燃比时开始浓控制。另外，空燃比控制部51在浓控制期间由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至比理论空燃比浓的浓判定空燃比时结束浓控制。此外，空燃比控制部51也可以在从开始浓控制起经过了预定时间时结束浓控制。在该情况下，预定时间被设定成比在下游侧空燃比传感器41正常的情况下由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比所需的时间长。
此外，空燃比控制部51在浓控制结束后根据内燃机100的运转状态来控制流入排气的空燃比。另外，空燃比控制部51也可以在浓控制结束后为了抑制未燃气体从上游侧催化剂20流出而使流入排气的空燃比暂时成为稀空燃比。
接着，在步骤S105中，异常判定部52判定流出排气中的氨浓度是否先于流出排气的空燃比发生了变化。具体而言，异常判定部52判定在浓控制开始后在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比之前氨传感器46的输出值是否上升至基准值。
在步骤S105中判定为在浓控制开始后在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比之前氨传感器46的输出值上升至基准值的情况下，本控制例程进入步骤S106。在步骤S106中，异常判定部52判定为氨传感器46正常，将异常判定标志Fam设定为0。在步骤S106之后结束本控制例程。
另一方面，在步骤S105中判定为，在浓控制开始后在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比之前氨传感器46的输出值未上升至基准值的情况下，本控制例程进入步骤S107。在步骤S107中，异常判定部52判定为氨传感器46异常，将异常判定标志Fam设定为1。此外，在步骤S107中，异常判定部52也可以使在搭载有内燃机100的车辆设置的警告灯点亮。
接着，在步骤S108中，异常判定部52判定在流出排气的空燃比变化之后流出排气中的氨浓度是否发生了变化。具体而言，异常判定部52判定在浓控制开始后从由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比起在预定时间以内氨传感器46的输出值是否上升至基准值。
在步骤S108中判定为在浓控制开始后从由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比起在预定时间以内氨传感器46的输出值上升至基准值的情况下，本控制例程进入步骤S109。在步骤S109中，异常判定部52判定为氨传感器46的响应性下降。此外，为了能够在之后确认氨传感器46的故障模式，在步骤S109中，异常判定部52也可以将氨传感器46的响应性下降这一情况存储于ECU31的RAM33等。在步骤S109之后结束本控制例程。
另一方面，在步骤S108中判定为在浓控制开始后从由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比起在预定时间以内氨传感器46的输出值未上升至基准值的情况下，本控制例程进入步骤S110。在步骤S110中，异常判定部52判定为氨传感器46的输出下降。此外，为了能够在之后确认氨传感器46的故障模式，在步骤S110中，异常判定部52也可以将氨传感器46的输出下降这一情况存储于ECU31的RAM33等。在步骤S110之后结束本控制例程。
<第二实施方式>
第二实施方式的异常诊断装置除了以下说明的点以外，基本上与第一实施方式的异常诊断装置的构成及控制是同样的。因而，以下，关于本发明的第二实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
在上游侧催化剂20或流出排气的温度高的情况下，从上游侧催化剂20流出的氨会因排气的热而分解。因而，即使在上游侧催化剂20的氧吸藏量下降而从上游侧催化剂20流出了氨的情况下，氨传感器46的输出值有时也不会上升至基准值。
图11是实施了本发明的比较例中的异常诊断时的时间图。在图11的时间图中使用的上游侧催化剂20的温度比在图9的时间图中使用的上游侧催化剂20的温度高。在图11的例子中，上游侧催化剂20的温度为785℃。
图11中的流入排气的目标空燃比、上游侧催化剂20的氧吸藏量及由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比(下游侧空燃比传感器41的输出空燃比)的时间图与图9所示的时间图是同样的。然而，在图11的例子中，由于氨会因热而分解，所以即使执行浓控制，氨的输出值也大致维持为零。因而，在浓控制开始后，在时刻t1，在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比下降至浓判定空燃比AFrich时，判定为氨传感器46异常。
因此，当在上游侧催化剂20或流出排气的温度高的情况下实施氨传感器46的异常诊断时，有可能将正常的氨传感器46误判定为异常。为了防止出现该不良情况，在第二实施方式中，在上游侧催化剂20或流出排气的温度低于预定温度时实施氨传感器46的异常诊断。
图12是概略地示出本发明的第二实施方式的异常诊断装置1’的构成的框图。异常诊断装置1’诊断在内燃机100的排气通路上配置于上游侧催化剂20的排气流动方向下游侧的氨检测装置的异常。异常诊断装置1’与第一实施方式同样地具备空燃比检测装置、空燃比控制部51及异常判定部52。另外，异常诊断装置1’具备检测或推定上游侧催化剂20的温度或流出排气的温度的温度检测部53。在第二实施方式中，也是氨传感器46作为氨检测装置发挥功能，也是下游侧空燃比传感器41作为空燃比检测装置发挥功能。另外，ECU31作为空燃比控制部51、异常判定部52及温度检测部53发挥功能。此外，虽然在本实施方式中设置有一个ECU31，但也可以针对各功能设置多个ECU。
例如，温度检测部53使用温度传感器47检测上游侧催化剂20或流出排气的温度。在该情况下，温度传感器47作为异常诊断装置1’的构成要素发挥功能。在检测上游侧催化剂20的温度的情况下，温度传感器47配置于内置有上游侧催化剂20的上游侧壳体21。另一方面，在检测流出排气的温度的情况下，温度传感器47配置于比上游侧催化剂20靠排气流动方向下游侧的排气通路，具体而言配置于上游侧催化剂20与下游侧催化剂24之间的排气管22内。温度传感器47的输出向ECU31发送。
此外，温度检测部53也可以基于内燃机100的运转状态来推定上游侧催化剂20或流出排气的温度。在该情况下，异常诊断装置1也可以不具备温度传感器47。例如，温度检测部53基于吸入空气量来推定上游侧催化剂20或流出排气的温度。吸入空气量例如由空气流量计39检测。吸入空气量越多，则温度检测部53将上游侧催化剂20或流出排气的温度推定得越高。
在第二实施方式中，空燃比控制部51在由温度检测部53检测或推定出的温度低于预定温度时执行浓控制。预定温度通过实验或基于理论而预先确定，例如被设定在700°～750°的范围内。在第二实施方式中，通过该控制抑制了从上游侧催化剂20流出的氨在氨传感器46的异常诊断过程中因热而分解的情况，所以能够更高精度地诊断氨传感器46的异常。
<异常诊断处理>
图13是示出本发明的第二实施方式中的异常诊断处理的控制例程的流程图。本控制例程在内燃机100起动后由ECU31反复执行。图13中的步骤S201及步骤S202与图10中的步骤S101及步骤S102是同样的，因此省略说明。
在步骤S203中，空燃比控制部51与第一实施方式同样地执行稀控制。另外，空燃比控制部51在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比上升至比理论空燃比稀的稀判定空燃比时结束稀控制。空燃比控制部51在稀控制结束后将流入排气的空燃比控制成理论空燃比。由此，能够抑制氧及NOx从上游侧催化剂20流出，并将上游侧催化剂20的氧吸藏量维持为最大可吸藏氧量。
接着，在步骤S204中，空燃比控制部51判定上游侧催化剂20的温度是否低于预定温度。上游侧催化剂20的温度由温度检测部53检测或推定。
在步骤S204中判定为上游侧催化剂20的温度为预定温度以上的情况下，结束本控制例程。另一方面，在步骤S204中判定为上游侧催化剂20的温度低于预定温度的情况下，本控制例程进入步骤S205。步骤S205～步骤S211与图10中的步骤S104～步骤S110是同样的，因此省略说明。
此外，在步骤S204中，空燃比控制部51也可以判定流出排气的温度是否低于预定温度。流出排气的温度由温度检测部53检测或推定。另外，步骤S204也可以在步骤S202与步骤S203之间执行。即，也可以是，空燃比控制部51在由温度检测部53检测或推定出的温度低于预定温度时执行稀控制及浓控制。在该情况下，连续地执行稀控制与浓控制。
<第三实施方式>
第三实施方式的异常诊断装置除了以下说明的点之外，基本上与第一实施方式的异常诊断装置的构成及控制是同样的。因而，以下，关于本发明的第三实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
通常，在内燃机100处于怠速状态时，上游侧催化剂20及流出气体的温度变低，所以从上游侧催化剂20流出的氨因热而分解的情况受到抑制。因而，在第三实施方式中，空燃比控制部51在内燃机100处于怠速状态时执行浓控制。由此，能够更高精度地诊断氨传感器46的异常。此外，怠速状态是指加速器开度为零且通过燃烧室5中的混合气的燃烧而将内燃机转速维持为预定的低转速(例如400～800rpm)的状态。
<异常诊断处理>
图14是示出本发明的第三实施方式中的异常诊断处理的控制例程的流程图。本控制例程在内燃机100起动后由ECU31反复执行。图14中的步骤S301及步骤S302与图10中的步骤S101及步骤S102是同样的，因此省略说明。
在步骤S303中，空燃比控制部51与第一实施方式同样地执行稀控制。另外，空燃比控制部51在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比上升至比理论空燃比稀的稀判定空燃比时结束稀控制。空燃比控制部51在稀控制结束后将流入排气的空燃比控制成理论空燃比。由此，能够抑制氧及NOx从上游侧催化剂20流出，并将上游侧催化剂20的氧吸藏量维持为最大可吸藏氧量。
接着，在步骤S304中，空燃比控制部51判定内燃机100是否处于怠速状态。在判定为内燃机100不处于怠速状态的情况下，结束本控制例程。另一方面，在判定为内燃机100处于怠速状态的情况下，本控制例程进入步骤S305。步骤S305～步骤S311与图10中的步骤S104～步骤S110是同样的，因此省略说明。
此外，步骤S204也可以在步骤S202与步骤S203之间执行。即，也可以是，空燃比控制部51在内燃机100处于怠速状态时执行稀控制及浓控制。在该情况下，连续地执行稀控制与浓控制。
<第四实施方式>
第四实施方式的异常诊断装置除了以下说明的点之外，基本上与第一实施方式的异常诊断装置的构成及控制是同样的。因而，以下，关于本发明的第四实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
如上所述，下游侧空燃比传感器41也与氨传感器46同样地随着使用而逐渐劣化。在因劣化等而在下游侧空燃比传感器41产生了异常的情况下，由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比通过浓控制而下降至浓判定空燃比的定时会发生变化，或者是，由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比不会通过浓控制而下降至浓判定空燃比。因而，在下游侧空燃比传感器41异常的情况下，难以高精度地诊断氨传感器46的异常。
因此，在第四实施方式中，异常判定部52判定下游侧空燃比传感器41的异常，在判定为下游侧空燃比传感器41正常的情况下判定氨传感器46的异常，在判定为下游侧空燃比传感器41异常的情况下不判定氨传感器46的异常。由此，能够更高精度地诊断氨传感器46的异常。此外，异常判定部52通过公知的方法(例如通过检测燃料切断控制期间的下游侧空燃比传感器41的输出)来判定下游侧空燃比传感器41的异常。
<异常诊断处理>
图15是示出本发明的第四实施方式中的异常诊断处理的控制例程的流程图。本控制例程在内燃机100起动后由ECU31反复执行。图15中的步骤S401及步骤S402与图10中的步骤S101及步骤S102是同样的，因此省略说明。
在步骤S403中，异常判定部52判定空燃比传感器异常标志Faf是否被设定为1。空燃比传感器异常标志Faf是在判定为下游侧空燃比传感器41异常时被设定为1，在判定为下游侧空燃比传感器41正常时被设定为0的标志。下游侧空燃比传感器41的异常由异常判定部52预先判定。
在步骤S403中判定为空燃比传感器异常标志Faf被设定为1的情况下，结束本控制例程。另一方面，在步骤S403中判定为空燃比传感器异常标志Faf被设定为0的情况下，本控制例程进入步骤S404。步骤S404～步骤S411与图10中的步骤S103～步骤S110是同样的，因此省略说明。
<第五实施方式>
第五实施方式的异常诊断装置除了以下说明的点之外，基本上与第一实施方式的异常诊断装置的构成及控制是同样的。因而，以下，关于本发明的第五实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
在下游侧空燃比传感器41完全故障而其输出不会变化那样的情况下，无法使用下游侧空燃比传感器41检测流出排气的空燃比。然而，在因劣化等而导致下游侧空燃比传感器41的输出或响应性下降的情况下，通过对下游侧空燃比传感器41的输出特性进行修正，能够抑制流出排气的空燃比的检测精度的下降。另外，也可以为了抑制由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比通过浓控制而下降至浓判定空燃比的定时由于下游侧空燃比传感器41的输出或响应性的下降而发生变化的情况，而对浓判定空燃比进行修正。
因而，在第五实施方式中，异常判定部52判定下游侧空燃比传感器41的异常，空燃比控制部51在由异常判定部52判定为下游侧空燃比传感器41异常的情况下，对下游侧空燃比传感器41的输出特性及浓判定空燃比中的至少一方进行修正。由此，能够更高精度地诊断氨传感器46的异常。此外，下游侧空燃比传感器41的异常与第四实施方式同样地通过公知的方法来判定。
空燃比控制部51例如像以下那样对下游侧空燃比传感器41的输出特性及浓判定空燃比中的至少一方进行修正。空燃比控制部51在由异常判定部52判定为下游侧空燃比传感器41的输出下降的情况下，使下游侧空燃比传感器41的输出增加。另外，空燃比控制部51也可以取代使下游侧空燃比传感器41的输出增加而使浓判定空燃比接近理论空燃比，或者使下游侧空燃比传感器41的输出增加并且使浓判定空燃比接近理论空燃比。
另外，当下游侧空燃比传感器41的响应性下降时，到由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比通过浓控制而下降至浓判定空燃比为止的时间变长。相对于此，在以使下游侧空燃比传感器41的输出的斜率变大的方式修正了下游侧空燃比传感器41的输出特性的情况下，即使在下游侧空燃比传感器41的响应性下降的情况下，也能够抑制到由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比通过浓控制而下降至浓判定空燃比为止的时间变长这一情况。因而，空燃比控制部51在由异常判定部52判定为下游侧空燃比传感器41的响应性下降的情况下，使下游侧空燃比传感器41的输出的斜率增大。另外，空燃比控制部51也可以取代使下游侧空燃比传感器41的输出的斜率增大而使浓判定空燃比接近理论空燃比，或者使下游侧空燃比传感器41的输出的斜率增大并且使浓判定空燃比接近理论空燃比。
<异常诊断处理>
图16是示出本发明的第五实施方式中的异常诊断处理的控制例程的流程图。本控制例程在内燃机100起动后由ECU31反复执行。图15中的步骤S501及步骤S502与图10中的步骤S101及步骤S102是同样的，因此省略说明。
在步骤S503中，异常判定部52与第四实施方式同样地判定空燃比传感器异常标志Faf是否被设定为1。在判定为空燃比传感器异常标志Faf被设定为0的情况下，本控制例程进入步骤S506。另一方面，在判定为空燃比传感器异常标志Faf被设定为1的情况下，本控制例程进入步骤S504。
在步骤S504中，异常判定部52判定下游侧空燃比传感器41是否完全故障。例如，异常判定部52在判定下游侧空燃比传感器41的异常时下游侧空燃比传感器41的输出没有变化的情况下，判定为下游侧空燃比传感器41完全故障。在步骤S504中判定为下游侧空燃比传感器41完全故障的情况下，结束本控制例程。
另一方面，在步骤S504中判定为下游侧空燃比传感器41没有完全故障的情况下，本控制例程进入步骤S505。在步骤S505中，空燃比控制部51根据下游侧空燃比传感器41的故障模式来修正下游侧空燃比传感器41的输出特性。之后的步骤S506～步骤S513与图10中的步骤S103～步骤S110是同样的，因此省略说明。
此外，在步骤S505中，空燃比控制部51也可以根据下游侧空燃比传感器41的故障模式来修正浓判定空燃比、或者是修正下游侧空燃比传感器41的输出特性和浓判定空燃比。
<第六实施方式>
第六实施方式的异常诊断装置除了以下说明的点之外，基本上与第一实施方式的异常诊断装置的构成及控制是同样的。因而，以下，关于本发明的第六实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
图17是概略地示出设置有本发明的第六实施方式的异常诊断装置的内燃机100’的图。在第六实施方式中，在排气管22内即上游侧催化剂20的排气流动方向下游侧配置有氮氧化物传感器(NOx传感器)48，所述氮氧化物传感器(NOx传感器)48检测在排气管22内流动的排气(即，从上游侧催化剂20流出的排气)中的氮氧化物浓度(NOx浓度)。NOx传感器48在排气流动方向上配置在上游侧催化剂20与下游侧催化剂24之间。NOx传感器48的输出经由对应的AD变换器38向输入端口36输入。
在本实施方式中，NOx传感器48是通过检测在施加了预定的电压时在传感器内流动的界限电流来算出排气中的NOx浓度的界限电流式NOx传感器。NOx传感器48自身是公知的，因此，以下对NOx传感器48的构成及NOx的检测原理进行简单说明。
图18是NOx传感器48的传感器元件48a的剖视图。如图18所示，NOx传感器48的传感器元件48a具备被测气体室60、第一基准气体室61、第二基准气体室62、传感器单元71、泵单元72、监视单元73及加热器75。经由扩散限速层63向被测气体室60导入流出排气作为被测气体。向第一基准气体室61及第二基准气体室62导入基准气体。基准气体例如是大气。在该情况下，第一基准气体室61及第二基准气体室62向大气开放。
传感器单元71是具有传感器用固体电解质层、第一电极81及第二电极82的电化学单元。在本实施方式中，第一固体电解质层88作为传感器用固体电解质层发挥功能。第一电极81以暴露于被测气体室60内的被测气体的方式配置在第一固体电解质层88的被测气体室60侧的表面上。另一方面，第二电极82以暴露于第一基准气体室61内的基准气体的方式配置在第一固体电解质层88的第一基准气体室61侧的表面上。第一电极81和第二电极82以隔着第一固体电解质层88彼此相对的方式配置。第一电极81由具有NOx分解功能的材料构成。
泵单元72是具有泵用固体电解质层、第三电极83及第四电极84的电化学单元。在本实施方式中，第二固体电解质层89作为泵用固体电解质层发挥功能。第三电极83以暴露于被测气体室60内的被测气体的方式配置在第二固体电解质层89的被测气体室60侧的表面上。另一方面，第四电极84以暴露于第二基准气体室62内的基准气体的方式配置在第二固体电解质层89的第二基准气体室62侧的表面上。第三电极83和第四电极84以隔着第二固体电解质层89彼此相对的方式配置。第三电极83由不具有NOx分解功能的材料构成。
监视单元73是具有监视用固体电解质层、第五电极85及第六电极86的电化学单元。在本实施方式中，第一固体电解质层88作为监视用固体电解质层发挥功能。因此，在本实施方式中，传感器用固体电解质层及监视用固体电解质层是共用的固体电解质层。第五电极85以暴露于被测气体室60内的被测气体的方式配置在第一固体电解质层88的被测气体室60侧的表面上。另一方面，第六电极86以暴露于第一基准气体室61内的基准气体的方式配置在第一固体电解质层88的第一基准气体室61侧的表面上。第五电极85和第六电极86以隔着第一固体电解质层88彼此相对的方式配置。第五电极85由不具有NOx分解功能的材料构成。
如图18所示，泵单元72在被测气体的流动方向上配置于传感器单元71的上游侧。监视单元73在被测气体的流动方向上配置在泵单元72与传感器单元71之间。加热器75对传感器元件48a，尤其是传感器单元71、泵单元72及监视单元73进行加热。
此外，传感器元件48a的具体构成也可以与图18所示的构成不同。例如，传感器用固体电解质层、泵用固体电解质层及监视用固体电解质层均既可以是共用的固体电解质层也可以是独立的固体电解质层。
被测气体中的NOx浓度使用NOx传感器48像以下那样检测。流出排气通过扩散限速层63而作为被测气体向被测气体室60内导入。导入到被测气体室60内的被测气体最先到达泵单元72。
被测气体(排气)不仅包含NOx(NO及NO2)也包含氧。在到达传感器单元71的被测气体包含氧的情况下，通过氧泵作用而在传感器单元71流动电流。因而，当被测气体中的氧浓度变动时，传感器单元71的输出也变动，NOx浓度的检测精度下降。因而，为了使到达传感器单元71的被测气体中的氧浓度恒定，利用泵单元72来将被测气体中的氧向第二基准气体室62排出。
对泵单元72施加预定的电压。结果，被测气体中的氧在第三电极83处成为氧化物离子。该氧化物离子经由泵用固体电解质层(在本实施方式中是第二固体电解质层89)从第三电极(阴极)83向第四电极(阳极)84移动，并向第二基准气体室62排出(氧泵作用)。因此，泵单元72能够使被测气体中的氧向第二基准气体室62排出。另外，在泵单元72流动与被测气体中的氧浓度相应的电流。因而，根据检测泵单元72的输出，也能够检测被测气体中的氧浓度乃至被测气体的空燃比。因此，泵单元72能够检测流出排气的空燃比。
另外，当利用泵单元72充分降低被测气体中的氧浓度后，发生2NO2→2NO+O2这一反应，被测气体中的NO2被还原为NO。因此，在被测气体到达传感器单元71之前被测气体中的NOx分解成NO。
通过泵单元72后的被测气体接着到达监视单元73。监视单元73检测被测气体中的残留氧浓度。对监视单元73施加预定的电压。结果，在监视单元73通过氧泵作用而流动与被测气体中的氧浓度相应的电流。因而，通过检测监视单元73的输出，能够检测被测气体中的残留氧浓度。基于监视单元73的输出对向泵单元72的施加电压进行反馈控制，以使得残留氧浓度成为预定的低浓度。结果，到达传感器单元71的被测气体中的氧浓度被控制成恒定的值。
通过监视单元73后的被测气体接着到达传感器单元71。传感器单元71通过将被测气体中的NO分解来检测被测气体中的NOx浓度。对传感器单元71施加预定的电压。结果，被测气体中的NO在第一电极81处被还原分解而产生氧化物离子。该氧化物离子经由传感器用固体电解质层(在本实施方式中是第一固体电解质层88)从第一电极(阴极)81向第二电极(阳极)82移动，并向第一基准气体室61排出。由于在被测气体到达传感器单元71之前被测气体中的NO2分解成了NO，所以在传感器单元71通过NO的分解而流动与被测气体中的NOx(NO及NO2)浓度相应的电流。因而，通过检测传感器单元71的输出，能够检测被测气体中的NOx浓度。因此，传感器单元71能够检测流出排气中的NOx浓度。
此外，在利用泵单元72能够将被测气体中的几乎全部的氧除去的情况或利用泵单元72能够使被测气体中的氧浓度成为大致恒定的低浓度的情况下，也可以不利用监视单元73检测被测气体中的残留氧浓度。因而，NOx传感器48也可以不具备监视单元73，而利用泵单元72及传感器单元71来检测被测气体中的NOx浓度。
<异常诊断装置>
以下，对本发明的第六实施方式的异常诊断装置进行说明。图19是概略地示出本发明的第六实施方式的异常诊断装置1”的构成的框图。异常诊断装置1”诊断在内燃机100’的排气通路上配置于上游侧催化剂20的排气流动方向下游侧的氨检测装置的异常。异常诊断装置1”与第一实施方式同样地具备空燃比检测装置、空燃比控制部51及异常判定部52。
在NOx传感器48的传感器单元71中，构成第一电极81的材料也具有氨分解功能，因此，除了被测气体中的NOx之外被测气体中的氨也分解。因而，在流出排气包含氨且几乎不包含NOx时，在传感器单元71通过氨的分解而仅流动与流出排气中的氨浓度相应的电流。因此，传感器单元71能够检测流出排气中的氨浓度。另外，如上所述，NOx传感器48的泵单元72能够检测流出排气的空燃比。
因而，在第六实施方式中，NOx传感器48的传感器单元71作为氨检测装置发挥功能，NOx传感器48的泵单元72作为空燃比检测装置发挥功能。另外，ECU31作为空燃比控制部51及异常判定部52发挥功能。此外，虽然在本实施方式中设置有一个ECU31，但也可以针对各功能设置多个ECU。
异常诊断装置1”利用与第一实施方式同样的方法来诊断传感器单元71的异常。然而，传感器单元71的输出不仅在从上游侧催化剂20流出氨时上升，在从上游侧催化剂20流出NOx时也上升。因而，为了高精度地诊断传感器单元71的异常，需要对基于氨的分解的输出和基于NOx的分解的输出进行识别。
在第六实施方式中，与第一实施方式同样，空燃比控制部51在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比通过稀控制而上升至稀判定空燃比时开始浓控制。在该情况下，在空燃比控制的切换时从上游侧催化剂20流出NOx，传感器单元71的输出上升。在传感器单元71正常的情况下，传感器单元71的输出值会因流出排气中的NOx的分解而在浓控制开始前上升至基准值。另一方面，在传感器单元71异常的情况下，有可能在浓控制开始后传感器单元71的输出值才因流出排气中的NOx的分解而上升至基准值。因而，在第六实施方式中，为了避免将异常的传感器单元71误判定为正常，异常判定部52像以下那样判定传感器单元71的异常。
在浓控制开始后，在由泵单元72检测到的空燃比下降至浓判定空燃比之前的预定期间内传感器单元71的输出值没有上升至基准值的情况下，异常判定部52判定为传感器单元71异常。另一方面，在浓控制开始后，在由泵单元72检测到的空燃比下降至浓判定空燃比之前的预定期间内传感器单元71的输出值上升至基准值的情况下，异常判定部52判定为氨传感器46正常。预定期间通过实验或基于理论来确定。另外，预定期间被设定为比在传感器单元71异常的情况下在浓控制开始后传感器单元71的输出值因流出排气中的NOx的分解而上升至基准值的定时靠后的期间。
<使用时间图的异常诊断的说明>
以下，参照图20的时间图，对使用异常诊断装置1”的NOx传感器48的传感器单元71的异常诊断进行具体说明。图20是诊断传感器单元71的异常时的流入排气的目标空燃比、上游侧催化剂20的氧吸藏量、由泵单元72检测到的空燃比(泵单元72的输出空燃比)、传感器单元71的输出值及故障判定标志的时间图。故障判定标志在判定为传感器单元71异常时被设定为1。
图20中的流入排气的目标空燃比、上游侧催化剂20的氧吸藏量及由泵单元72检测到的空燃比(泵单元72的输出空燃比)的时间图与图9中的流入排气的目标空燃比、上游侧催化剂20的氧吸藏量及由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比(下游侧空燃比传感器41的输出空燃比)的时间图是同样的。另一方面，在图20的例子中，在从上游侧催化剂20流出NOx时，传感器单元71的输出值因NOx的分解而上升。
在图20的例子中，在开始浓控制之前(时刻t2之前)的时刻t1，传感器单元71的输出值因NOx的分解而上升至基准值Iref。当在时刻t2开始浓控制后，NOx从上游侧催化剂20的流出受到抑制，因此，传感器单元71的输出值在上升至峰值之后下降至零。之后，在时刻t4，传感器单元71的输出值因氨的分解而上升至基准值Iref。另外，在时刻t4之后的时刻t5，泵单元72的输出空燃比下降至浓判定空燃比AFrich。
因此，在浓控制开始后(时刻t2之后)，传感器单元71的输出值在由泵单元72检测到的空燃比下降至浓判定空燃比AFrich之前的预定期间TP(时刻t3～时刻t5)上升至基准值Iref。因而，在时刻t5判定为传感器单元71正常，故障判定标志维持为0。
在时刻t5开始稀控制之后，氨从上游侧催化剂20的流出受到抑制，因此，传感器单元71的输出值下降至零。之后，在时刻t6，泵单元72的输出空燃比上升至稀判定空燃比，开始浓控制。另外，在浓控制开始后的时刻t7，传感器单元71的输出值因NOx的分解而上升至基准值Iref。之后，传感器单元71的输出值在上升至峰值之后下降至零。
在浓控制开始后(时刻t6之后)，在时刻t9泵单元72的输出空燃比下降至浓判定空燃比AFrich。在该例子中，在浓控制开始后(时刻t6之后)，传感器单元71的输出值在由泵单元72检测到的空燃比下降至浓判定空燃比AFrich之前的预定期间TP(时刻t8～时刻t9)没有上升至基准值Iref。因而，在时刻t9判定为传感器单元71异常，故障判定标志被设定为1。
另外，在时刻t9之后的时刻t10，传感器单元71的输出值上升至基准值Iref。在该情况下判定为传感器单元71的响应性下降。此外，在假设在从时刻t9经过了预定时间的时刻t11之前传感器单元71的输出值没有上升至基准值Iref的情况下，判定为传感器单元71的输出下降。
<异常诊断处理>
图21是示出本发明的第六实施方式中的异常诊断处理的控制例程的流程图。本控制例程在内燃机100’起动后由ECU31反复执行。关于图21中的步骤S601～步骤S604，除了使用传感器单元71作为氨检测装置并且使用泵单元72作为空燃比检测装置这一点之外，与图10中的步骤S101～步骤S104是同样的，因此省略说明。
在步骤S605中，异常判定部52判定流出排气中的氨浓度是否在预定期间内发生了变化。具体而言，异常判定部52判定在浓控制开始后在由泵单元72检测到的空燃比下降至浓判定空燃比之前的预定期间内传感器单元71的输出值是否上升至基准值。
在步骤S605中判定为在浓控制开始后在由泵单元72检测到的空燃比下降至浓判定空燃比之前的预定期间内传感器单元71的输出值上升至基准值的情况下，本控制例程进入步骤S606。另一方面，在步骤S605中判定为在浓控制开始后在由泵单元72检测到的空燃比下降至浓判定空燃比之前的预定期间内传感器单元71的输出值没有上升至基准值的情况下，本控制例程进入步骤S607。关于图21中的步骤S606～步骤S610，除了使用传感器单元71作为氨检测装置并且使用泵单元72作为空燃比检测装置这一点之外，与图10中的步骤S106～步骤S110是同样的，因此省略说明。
此外，在第六实施方式中，也可以与第一实施方式同样，在内燃机100’的排气通路上在上游侧催化剂20的排气流动方向下游侧配置有下游侧空燃比传感器41。在该情况下，下游侧空燃比传感器41也可以取代NOx传感器48的泵单元72来作为空燃比检测装置发挥功能。
<其他实施方式>
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明不限定于这些实施方式，可以在权利要求书的记载范围内实施各种各样的修正及变更。例如，上游侧空燃比传感器40也可以是配置于上游侧催化剂20的排气流动方向上游侧并且检测流入排气的空燃比是浓还是稀的氧传感器。同样，下游侧空燃比传感器41(空燃比检测装置)也可以是配置于上游侧催化剂20的排气流动方向下游侧并且检测流出排气的空燃比是浓还是稀的氧传感器。
另外，在图10的步骤S104中，空燃比控制部51也可以在稀控制期间上游侧催化剂20的氧吸藏量的推定值上升至预定量时开始浓控制。预定量被预先设定，是比上游侧催化剂20的最大可吸藏氧量小的值。在该情况下，能够在浓控制开始时抑制NOx从上游侧催化剂20流出。上游侧催化剂20的氧吸藏量的推定值基于由上游侧空燃比传感器40检测到的空燃比或流入排气的目标空燃比、燃料喷射阀11的燃料喷射量等来算出。在图15的步骤S405、图16的步骤S507及图21的步骤S604中也可以进行同样的变更。另外，在图13的步骤S203及图14的步骤S303中，空燃比控制部51也可以在稀控制期间上游侧催化剂20的氧吸藏量的推定值上升至预定量时结束稀控制。
另外，在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比为理论空燃比以上的情况下，推定为上游侧催化剂20的氧吸藏量比零多。因而，空燃比控制部51也可以在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比为理论空燃比以上时开始浓控制。在该情况下，在步骤S103中，空燃比控制部51取代执行稀控制而判定由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比是否为理论空燃比以上、或者是，在稀控制的执行期间或执行后判定由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比是否为理论空燃比以上。另外，在判定为由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比为理论空燃比以上的情况下，控制例程进入步骤S104，在判定为由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比比理论空燃比浓的情况下，结束控制例程。在图13的步骤S203、图14的步骤S303、图15的步骤S404、图16的步骤S506及图21的步骤S603中也可以进行同样的变更。
另外，在执行停止向内燃机100的燃烧室5的燃料供给的燃料切断控制的情况下，会向上游侧催化剂20流入大量的氧，上游侧催化剂20的氧吸藏量会达到最大可吸藏氧量。因而，空燃比控制部51也可以在燃料切断控制结束时开始浓控制。在该情况下，在步骤S103中，空燃比控制部51取代执行稀控制而判定燃料切断控制是否已结束。在判定为燃料切断控制已结束的情况下，控制例程进入步骤S104，在判定为未执行燃料切断控制的情况或正在执行燃料切断控制的情况下，结束控制例程。在图13的步骤S203、图14的步骤S303、图15的步骤S404、图16的步骤S506及图21的步骤S603中也可以进行同样的变更。
另外，图10的步骤S108～步骤S110、图13的步骤S209～步骤S211、图14的步骤S309～步骤S311、图15的步骤S409～步骤S411、图16的步骤S511～步骤S513及图21的步骤S608～步骤S610也可以省略。
另外，在不诊断氨检测装置的异常的通常控制中交替地执行浓控制和稀控制的情况下，也可以在通常控制中执行浓控制的定时诊断氨检测装置的异常。
另外，上述的实施方式能够任意地组合而实施。例如，第六实施方式能够与第二实施方式～第五实施方式组合。在该情况下，使用NOx传感器48的传感器单元71作为氨检测装置并且使用泵单元72作为空燃比检测装置，执行图21的步骤S605来取代图13的步骤S206、图14的步骤S306、图15的步骤S406及图16的步骤S508。

Claims (27)

1.一种氨检测装置的异常诊断装置，所述氨检测装置在内燃机的排气通路上配置于催化剂的排气流动方向下游侧，其中，所述氨检测装置的异常诊断装置具备：
空燃比检测装置，其在所述排气通路上配置于所述催化剂的排气流动方向下游侧；
空燃比控制部，其控制向所述催化剂流入的流入排气的空燃比；及
异常判定部，其判定所述氨检测装置的异常，
所述空燃比控制部执行使所述流入排气的空燃比比理论空燃比浓的浓控制以使得所述催化剂的氧吸藏量减少，
在所述浓控制开始后，在由所述空燃比检测装置检测到的空燃比下降至比理论空燃比浓的浓判定空燃比之前所述氨检测装置的输出值没有上升至基准值的情况下，所述异常判定部判定为所述氨检测装置异常，
所述异常判定部判定所述空燃比检测装置的异常，在判定为该空燃比检测装置正常的情况下判定所述氨检测装置的异常，在判定为该空燃比检测装置异常的情况下不判定该氨检测装置的异常。
2.根据权利要求1所述的氨检测装置的异常诊断装置，
在所述浓控制开始后，在从由所述空燃比检测装置检测到的空燃比下降至所述浓判定空燃比起直到经过预定时间为止所述氨检测装置的输出值没有上升至所述基准值的情况下，所述异常判定部判定为所述氨检测装置的输出下降。
3.根据权利要求1所述的氨检测装置的异常诊断装置，
在所述浓控制开始后，在从由所述空燃比检测装置检测到的空燃比下降至所述浓判定空燃比起在预定时间以内所述氨检测装置的输出值上升至所述基准值的情况下，所述异常判定部判定为所述氨检测装置的响应性下降。
4.根据权利要求2所述的氨检测装置的异常诊断装置，
在所述浓控制开始后，在从由所述空燃比检测装置检测到的空燃比下降至所述浓判定空燃比起在预定时间以内所述氨检测装置的输出值上升至所述基准值的情况下，所述异常判定部判定为所述氨检测装置的响应性下降。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，
还具备检测或推定所述催化剂的温度或从该催化剂流出的排气的温度的温度检测部，
所述空燃比控制部在由所述温度检测部检测或推定出的温度低于预定温度时执行所述浓控制。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述空燃比控制部在所述内燃机处于怠速状态时执行所述浓控制。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，
在由所述异常判定部判定为所述空燃比检测装置异常的情况下，所述空燃比控制部对该空燃比检测装置的输出特性及所述浓判定空燃比中的至少一方进行修正。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述空燃比控制部在所述浓控制之前执行使所述流入排气的空燃比比理论空燃比稀的稀控制以使得所述催化剂的氧吸藏量增加。
9.根据权利要求8所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述空燃比控制部在由所述空燃比检测装置检测到的空燃比上升至比理论空燃比稀的稀判定空燃比时开始浓控制。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述空燃比控制部在停止向所述内燃机的燃烧室的燃料供给的燃料切断控制结束时开始所述浓控制。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述氨检测装置是NOx传感器的传感器单元。
12.根据权利要求11所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述空燃比控制部执行使所述流入排气的空燃比比理论空燃比稀的稀控制以使得所述催化剂的氧吸藏量增加，所述空燃比控制部在由所述空燃比控制部检测到的空燃比通过所述稀控制而上升至比理论空燃比稀的稀判定空燃比时开始所述浓控制，
在所述浓控制开始后，在由所述空燃比检测装置检测到的空燃比下降至所述浓判定空燃比之前的预定期间内所述氨检测装置的输出值没有上升至所述基准值的情况下，所述异常判定部判定为所述氨检测装置异常。
13.根据权利要求11所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述空燃比检测装置是所述NOx传感器的泵单元。
14.根据权利要求12所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述空燃比检测装置是所述NOx传感器的泵单元。
15.一种氨检测装置的异常诊断装置，所述氨检测装置在内燃机的排气通路上配置于催化剂的排气流动方向下游侧，其中，所述氨检测装置的异常诊断装置具备：
空燃比检测装置，其在所述排气通路上配置于所述催化剂的排气流动方向下游侧；
空燃比控制部，其控制向所述催化剂流入的流入排气的空燃比；及
异常判定部，其判定所述氨检测装置的异常，
所述空燃比控制部执行使所述流入排气的空燃比比理论空燃比浓的浓控制以使得所述催化剂的氧吸藏量减少，
在所述浓控制开始后，在由所述空燃比检测装置检测到的空燃比下降至比理论空燃比浓的浓判定空燃比之前所述氨检测装置的输出值没有上升至基准值的情况下，所述异常判定部判定为所述氨检测装置异常，
所述异常判定部判定所述空燃比检测装置的异常，在由所述异常判定部判定为所述空燃比检测装置异常的情况下，所述空燃比控制部对该空燃比检测装置的输出特性及所述浓判定空燃比中的至少一方进行修正。
16.根据权利要求15所述的氨检测装置的异常诊断装置，
在所述浓控制开始后，在从由所述空燃比检测装置检测到的空燃比下降至所述浓判定空燃比起直到经过预定时间为止所述氨检测装置的输出值没有上升至所述基准值的情况下，所述异常判定部判定为所述氨检测装置的输出下降。
17.根据权利要求15所述的氨检测装置的异常诊断装置，
在所述浓控制开始后，在从由所述空燃比检测装置检测到的空燃比下降至所述浓判定空燃比起在预定时间以内所述氨检测装置的输出值上升至所述基准值的情况下，所述异常判定部判定为所述氨检测装置的响应性下降。
18.根据权利要求16所述的氨检测装置的异常诊断装置，
在所述浓控制开始后，在从由所述空燃比检测装置检测到的空燃比下降至所述浓判定空燃比起在预定时间以内所述氨检测装置的输出值上升至所述基准值的情况下，所述异常判定部判定为所述氨检测装置的响应性下降。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，
还具备检测或推定所述催化剂的温度或从该催化剂流出的排气的温度的温度检测部，
所述空燃比控制部在由所述温度检测部检测或推定出的温度低于预定温度时执行所述浓控制。
20.根据权利要求15至18中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述空燃比控制部在所述内燃机处于怠速状态时执行所述浓控制。
21.根据权利要求15至18中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述空燃比控制部在所述浓控制之前执行使所述流入排气的空燃比比理论空燃比稀的稀控制以使得所述催化剂的氧吸藏量增加。
22.根据权利要求21所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述空燃比控制部在由所述空燃比检测装置检测到的空燃比上升至比理论空燃比稀的稀判定空燃比时开始浓控制。
23.根据权利要求15至18中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述空燃比控制部在停止向所述内燃机的燃烧室的燃料供给的燃料切断控制结束时开始所述浓控制。
24.根据权利要求15至18中任一项所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述氨检测装置是NOx传感器的传感器单元。
25.根据权利要求24所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述空燃比控制部执行使所述流入排气的空燃比比理论空燃比稀的稀控制以使得所述催化剂的氧吸藏量增加，所述空燃比控制部在由所述空燃比控制部检测到的空燃比通过所述稀控制而上升至比理论空燃比稀的稀判定空燃比时开始所述浓控制，
在所述浓控制开始后，在由所述空燃比检测装置检测到的空燃比下降至所述浓判定空燃比之前的预定期间内所述氨检测装置的输出值没有上升至所述基准值的情况下，所述异常判定部判定为所述氨检测装置异常。
26.根据权利要求24所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述空燃比检测装置是所述NOx传感器的泵单元。
27.根据权利要求25所述的氨检测装置的异常诊断装置，
所述空燃比检测装置是所述NOx传感器的泵单元。
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