內燃機的空燃比控制裝置的制作方法

文檔序號：5250288閱讀：325來源：國知局

專利名稱：內燃機的空燃比控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及車輛等裝載的內燃機的空燃比控制裝置，尤其涉及具備使供給內燃機的空燃比周期性地往濃方向和稀方向振動的空燃比反饋控制單元的內燃機的空燃比控制裝置。
背景技術：
在內燃機的排氣通路上，一般設置同時凈化排放氣體中的的有害成分HC、CO、 NOx的三效催化劑(下文簡稱為"催化劑")。這種催化劑中，對理論空燃比附近的有害成分HC、 CO、 NOx都凈化率高。因此，在內燃機的空燃比控制裝置中，通常設置在催化劑的上游的02傳感器，調整燃料噴射量，并對空燃比進行反饋控制，使空燃比在理論空燃比附近。催化劑帶有起過濾處理作用的吸氧能力，吸收上游空燃比(對應于上游02 傳感器的輸出值)離開理論空燃比的暫時變動。S卩，催化劑在上游空燃比(下文稱為"上游A/F")比理論空燃比靠近稀側時，吸入并儲存排放氣體中的氧；反之，在靠近濃側時，排出催化劑中儲存的氧。因而，上游A/F的變動在催化劑內受到過濾處理，形成催化劑下游的空燃比。催化劑的吸氧量最大值取決于制造催化劑時添加的具有吸氧能力的物質的量，吸氧量達到催化劑的最大吸氧量或最小吸氧量(=0)時，已經不能吸收上游 A/F的變動，因此催化劑的空燃比偏離理論空燃比，催化劑的凈化能力降低。這時，催化劑下游的空燃比大為偏離理論空燃比，因此能檢測出催化劑的吸氧量達到最大值或最小值(=0)。此外，催化劑還面臨高溫排放氣體，因此設計成車輛用內燃機中通常考慮的使用條件下，催化劑的凈化功能不急劇降低。然而，存在催化劑的吸氧能力在使用中由于某些原因(例如不發(fā)火時)而顯著降低的情況；即使通常的使用條件下，例如行駛距離達到幾萬公里時，也因陳年劣化而吸氧能力逐漸降低。另一方面，近年來，提出一種內燃機的空燃比控制裝置.其中著眼于使催化劑的吸氧量在最大吸氧量范圍內振動規(guī)定的量時催化劑的凈化能力提高，自適應地對催化劑劣化或催化劑溫度造成的催化劑最大吸氧量的變化改變吸氧量振幅，從而不拘劣化，最大限度調動催化劑的凈化能力(例如參考專利文獻 1)。此外，還提出一種內燃機的空燃比控制裝置，其中著眼于吸氧量振幅超過(偏離)催化劑最大吸氧量時催化劑的下游A/F變動大的原理，使吸氧量振幅變化，并根據下游A/F的變動增加時的吸氧量的變動量診斷催化劑劣化(例如參考專利文獻2)。上述專利文獻1記載的已有裝置中，為了使吸氧量振幅變化，如圖34、圖 35的時序圖所示那樣，使上游A/F往濃方向、稀方向的空燃比的振動周期和振幅變化。艮口，如圖34的時序圖所示，在催化劑正常的情況下，最大吸氧量OSCmax 大，因此在最大吸氧量OSCmax范圍內也能將估計吸氧量(下文簡稱為"吸氧量")OSC的振幅AOSC設定得大，并且加大上游A/F的變動的振幅或周期，將吸氧量振幅AOSC設定得大。另一方面，如圖35的時序圖所示，在劣化催化劑的情況下，最大吸氧量 OSC max小，因此在最大吸氧量OSC max范圍內也能將吸氧量的振幅AOSC設定得小，并且減小上游A/F的變動的振幅或周期，將吸氧量振幅AOSC設定得小。綜上所述，專利文獻l記載的已有內燃機的空燃比控制裝置中，需要使空燃比振動的振幅或周期隨最大吸氧量OSC max大為變化(參考圖34、圖35)。專利文獻l:特開平7 — 259600號公報專利文獻2:特開平6 — 26330號公報已有的內燃機的空燃比控制裝置例如參照專利文獻1所述的那樣，存在這方面的課題需要使空燃比振動的振幅或周期隨最大吸氧量大為變化，因此對空燃比反饋性能和轉矩變動影響大，使空燃比控制性能差。
而且，空燃比振動的振幅或周期變大的情況下，存在這方面的課題產生干擾時收斂到穩(wěn)定狀態(tài)的性能差，加速或減速時的排氣性能差。由于空燃比的變化產生轉矩變動，振幅或周期變化大時駕駛性能差，商品性降低，因此存在難以將吸氧量的振動處理用的條件與重視反饋性能的設定條件和重視轉矩的設定條件分開設定的課題。為了適應世界上各種設定的排放氣體規(guī)定，需要根據各國各地區(qū)的規(guī)定改變催化劑，使最大吸氧量也作種種變化，因此需要每一催化劑設定空燃比振動的振幅或周期，存在適配費用大的課題。而且，診斷催化劑劣化的排放氣體規(guī) 定也多種多樣，存在需要依據各國各地區(qū)的規(guī)定對空燃比振動的振幅或周期進行適配的課題。又，近年來，地球環(huán)境意識提高，因此強化排放氣體規(guī)定，為了檢測出較輕微的催化劑劣化(最大吸氧量減小)，要求將空燃比振動的周期或振幅設定得大，因此存在具有導致空燃比反饋性能差和轉矩變動增加等各種性能變差的趨勢的課題。最近，具有吸氧能力的物質的耐熱性年年提高，往催化劑的添加量可能增加，因此最大吸氧量增加，要求將空燃比振動的周期或振幅盡量設定得大，因此存在具有導致空燃比反饋性能差和轉矩變動增加等各種性能變差的趨勢的課題。發(fā)明內容本發(fā)明是為解決上述課題而完成的，其目的在于取得一種內燃機的空燃比控制裝置，其中能不改變重視空燃比反饋性能和轉矩變動的空燃比振動的周期和振幅而自由改變吸氧量振幅，以適應催化劑劣化或診斷催化劑劣化。為了解決上述課題，本發(fā)明的內燃機的空燃比控制裝置，具備設置在內燃機的排氣系統(tǒng)以凈化內燃機排放的氣體的催化劑；設置在催化劑的上游并檢測出上游排放氣體中的空燃比的上游空燃比傳感器；檢測出內燃機的運轉條件的各種傳感器；以及根據上游空燃比傳感器的輸出值和規(guī)定的控制常數，調整供給內燃機的空燃比，并使空燃比周期性地往濃方向和稀方向振動的第1空燃
比反饋控制單元，其中還具備平均空燃比振動單元，平均空燃比振動單元根據催化劑的吸氧量，操作所述控制常數，使得對周期性振動的空燃比取平均后得到的平均空燃比往濃方向和稀方向振動。根據本發(fā)明，不使上游A/F的往濃方向和稀方向的空燃比振動的周期或振輻變化大，而使振動中的空燃比周期性地往濃方向和稀方向振動，使吸氧量振幅改變，從而能不改變重視空燃比反饋性能和轉矩變動的周期或振幅的設定，而自由改變吸氧量振幅，以適應催化劑劣化。

圖1是概略示出本發(fā)明實施方式1的內燃機的空燃比控制裝置的組成圖。圖2是示出圖1中的控制電路的基本組成的功能框圖。圖3是示出圖2中的第1空燃比反饋控制單元的運算處理操作的流程圖。圖4是補充說明圖2中的第1空燃比反饋控制單元的操作用的時序圖。圖5是示出可隨運轉條件變化地設定的一般目標平均空燃比控制區(qū)的說明圖。圖6是示出圖2中的平均空燃比振動單元的運算處理操作的流程圖。圖7是示出使用普通X型傳感器時的下游O 2傳感器輸出特性的說明圖。圖8是示出普通濃/稀判斷閾值的遲滯區(qū)寬度的說明圖。圖9是示出由本發(fā)明實施方式1根據吸入吸氣量設定的濃方向振動周期特性的說明圖。圖IO是示出由本發(fā)明實施方式l根據吸入吸氣量設定的濃方向振幅特性的說明圖。圖11是示出由本發(fā)明實施方式1根據吸入吸氣量設定的稀方向振動周期特性的說明圖。圖12是示出由本發(fā)明實施方式1根據吸入吸氣量設定的稀方向振幅特性的說明圖。圖13是用表示出由本發(fā)明實施方式1根據振動次數設定的周期校正系數和振幅校正系數的說明圖。
圖14是補充說明圖2中的平均空燃比振動單元的工作用的時序圖。圖15是用表示出另一例由本發(fā)明實施方式l根據振動次數設定的周期校正系數和振幅校正系數的說明圖。圖16是補充說明基于圖15的周期校正系數和振幅校正系數的平均空燃比振動單元的工作用的時序圖。圖17是補充說明圖2中的平均空燃比振動單元的工作用的時序圖。圖18是示出圖2中的平均空燃比振動單元的控制常數設定處理的流程圖。圖19是示出圖2中的最大吸氧量運算單元的運算處理操作的流程圖。圖20是示出本發(fā)明實施方式1根據催化劑溫度設定的溫度校正系數的1維運算圖的說明圖。圖21是示出本發(fā)明實施方式1根據催化劑劣化度設定的劣化校正系數的1 維運算圖的說明圖。圖22是示出圖2中的最大吸氧量運算單元的催化劑劣化度運算處理操作的流程圖。圖23是補充說明圖2中的催化劑劣化診斷單元的工作用的時序圖。圖24是示出圖2中的催化劑劣化診斷單元的運算處理操作的流程圖。圖25是補充說明圖2中的催化劑劣化診斷單元的工作用的時序圖。圖26是示出圖2中的空燃比反饋控制單元的運算處理操作的流程圖。圖27是示出本發(fā)明實施方式1根據偏差設定的目標平均空燃比的積分運算用的更新量的1維運算圖的說明圖。圖28是示出本發(fā)明實施方式2的平均空燃比振動單元的運算處理操作的流程圖。圖29是示出由本發(fā)明實施方式2根據吸入吸氣量設定的濃方向估計吸氧量設定值的說明圖。圖30是示出由本發(fā)明實施方式2根據吸入吸氣量設定的稀方向估計吸氧量設定值的說明圖。圖31是示出本發(fā)明實施方式2的估計吸氧量振幅的時序圖。圖32是示出本發(fā)明實施方式1、 2的催化劑正常時的處理操作的時序圖。圖33是示出本發(fā)明實施方式1、 2的催化劑劣化時的處理操作的時序圖。圖34是示出已有內燃機的空燃比控制裝置的催化劑正常時的處理操作的時序圖。圖35是示出已有內燃機的空燃比控制裝置的催化劑劣化時的處理操作的時序圖。標號說明l是機主體(內燃機)，2是吸氣通路，3是氣流傳感器，5、 6是曲軸轉角傳感器，7是燃料噴射閥，9是水溫傳感器，IO是控制電路，ll是排氣歧管，12 是催化劑，13是上游02傳感器(上游空燃比傳感器)，14是排氣管，15是下游 02傳感器(下游空燃比傳感器)，103是CPU， 106是后備RAM， 201是第1空燃比反饋控制單元，202是第2空燃比反饋控制單元，203是平均空燃比振動單元，204是最大吸氧量運算單元，205是催化劑劣化診斷單元，206是控制增益變更單元，AFAVEobj是目標平均空燃比，DAF是平均空燃比振幅，OSC 是吸氧量(估計吸氧量)，OSCmax是最大吸氧量，AOSC是吸氧量振幅，VI是上游02傳感器輸出值，V2是下游0 2傳感器輸出值。
具體實施方式
實施方式1圖1是概略示出本發(fā)明實施方式1的內燃機的空燃比控制裝置的組成圖。圖1中，在構成內燃機(引擎)的機主體1的吸氣通路2，設置氣流傳感器3。氣流傳感器3內置直接測量機主體1的吸入空氣量用的熱絲，并產生與吸入空氣量成正比的輸出信號(模擬電壓)。將氣流傳感器3的輸出信號供給由微型計算機組成的控制電路10內的多路轉換器型模一數變換器101。機主體1中，設置與多個汽缸關聯的點火控制關聯的配電器4，在判斷器4，設置曲軸轉角傳感器5、 6。一曲軸轉角傳感器5以換算成曲軸轉角的方式每 720度產生基準位置檢測用脈沖，另一曲軸轉角傳感器6以換算成曲軸轉角的方式每30度產生基準位置檢測用脈沖。將曲軸轉角傳感器5、 6的各脈沖信號供給控制電路10內的輸入輸出接口 102，并將曲軸轉角傳感器6的輸出信號供
給CPU103的中斷端子。在機主體1的吸氣通路2，設置每一汽缸從燃料供給系統(tǒng)對吸氣口供給加壓燃料用的燃料噴射閥7。機主體1的汽缸體的水冷套8上，設置檢測出冷卻水的溫度用的水溫傳感器9。水溫傳感器9產生符合冷卻水溫THW的電信號(模擬電壓)。將水溫傳感器9的輸出信號供給控制電路10內的模一數變換器101。比機主體1的排氣歧管11更處于下游的排氣系統(tǒng)，設置收容同時凈化排放氣體中的3種有害成分HC、 CO、 NOx用的三效催化劑的催化凈化器(下文簡稱為"催化劑")12。位于催化劑12的上游的排氣歧管11，設置上游02傳感器(上游空燃比傳感器)13，催化劑12的下游的排氣管14，設置下游02傳感器 (下游空燃比傳感器)15。各02傳感器13、 15產生符合排放氣體中的空燃比的電信號(電壓信號)，作為輸出值V1、 V2。將隨空燃比而異的各0 2傳感器13、 15的輸出值V1、 V2輸入到控制電路10內的模一數變換器101?？刂齐娐?0中，除具有模一數變換器101、輸入輸出接口 102和CPU103 外，還具有ROM104、 RAM105、后備RAM106、時鐘產生電路107和驅動裝置108、 109、 110等。對控制電路IO，輸入表示機主體1的運轉條件的來自各種傳感器(氣流傳感器3、曲軸轉角傳感器5和6、溫度傳感器9等)的檢測信息。各種傳感器也包含設置在吸氣通路2中的節(jié)流閥的下游的壓力傳感器(未圖示) 等。控制電路10中，一運算燃料供給量Qfud(后面闡述)，就由驅動裝置108、 109、 110取得燃料噴射閥7，將符合燃料供給量Qfud的燃料送入機主體1的燃燒室。在模一數變換器101的模一數變換結束時、通過輸入輸出接口102接收來自曲軸轉角傳感器6的脈沖信號時、接收來自時鐘產生電路107的中斷信號時的情況下，進行CPU103的中斷。按照每一規(guī)定時間由模一數變換器101執(zhí)行的模一數變換例行程序，取入來自氣流傳感器3的吸入空氣量Q a和來自水溫傳感器9的冷卻水溫THW，并存放到RAM105的規(guī)定區(qū)域。S卩，每一規(guī)定時間更新RAM105內的吸入空氣量Q a和冷卻水溫THW。由曲軸轉角傳感器6的每一 30度CA運算內燃機轉
速Ne，存放到RAM105的規(guī)定區(qū)域。圖2是示出圖1中的控制電路10的基本組成的功能框圖，主要由CPU103 構成圖2中的各單元。如上文所述，控制電路10中輸入上游0 2傳感器13的輸出值Vl(催化劑12 的上游排放氣體中的空燃比)、下游02傳感器15的輸出值V2(催化劑12的下游排放氣體中的空燃比)和來自其它各種傳感器的檢測信息。圖2中，控制電路IO具有第1空燃比反饋控制單元201、第2空燃比反饋控制單元202、平均空燃比振動單元203、最大吸氧量運算單元204和催化劑劣化振動單元205，對第1空燃比反饋控制單元201輸入上游02傳感器13的輸出值VI。對第2空燃比反饋控制單元202、平均空燃比振動單元203和催化劑劣化振動單元205輸入下游02傳感器15的輸出值V2，對最大吸氧量運算單元204 輸入來自其它各種傳感器的檢測信息。第1空燃比反饋控制單元201根據上游02傳感器13的輸出值VI和規(guī)定的控制常數控制燃料噴射閥7的勵磁驅動單元(未圖示)，從而調整供給機主體1 的空燃比，使空燃比周期性地往濃方向和稀方向振動。平均空燃比振動單元203根據催化劑12的吸氧量(后面闡述的估計吸氧量 OSC)，操作第1空燃比反饋控制單元201內用的控制常數，使得對周期性振動的空燃比取平均后得到的平均空燃比往濃方向和稀方向振動。具體而言，平均空燃比振動單元203根據對平均空燃比的目標平均空燃比 AFAVEobj,設定控制常數，使目標平均空燃比AFAVEobj周期性地往濃方向和稀方向振動。又，例如平均空燃比振動單元203根據機主體1的運轉條件設定平均空燃比的振幅和振動周期，使得催化劑12的吸氧量振幅AOSC為催化劑劣化前的最大吸氧量OSCmax范圍內，而且為根據機主體1的運轉條件設定的規(guī)定振幅。或者，平均空燃比振動單元203根據機主體1的運轉條件設定平均空燃比的振幅和振動周期，使得催化劑12的吸氧量振幅AOSC為催化劑劣化前的最大吸氧量OSC max范圍內，而且為劣化診斷所需的劣化催化劑的最大吸氧量范圍外。平均空燃比振動單元203將平均空燃比在啟動振動時的初始振動周期設定成末尾設定的振動周期之半，將平均空燃比在啟動振動時的初始振幅設定成末尾設定的振幅之半。而且，平均空燃比振動單元203在機主體1的過渡運轉中或過渡運轉后的規(guī)定期間，中止執(zhí)行平均空燃比的振動處理。平均空燃比振動單元203在使平均空燃比按規(guī)定周期往濃方向和稀方向振動并將平均空燃比設定在濃方向時，下游02傳感器15的輸出值V2翻轉到濃方向的情況下，結束平均空燃比往濃方向的設定周期，強制使平均空燃比翻轉到稀方向。平均空燃比振動單元203在將平均空燃比設定在稀方向時，下游02 傳感器15的輸出值V2翻轉到稀方向的情況下，結束平均空燃比往稀方向的設定周期，強制使平均空燃比翻轉到濃方向。又，平均空燃比振動單元203根據估計吸氧量OSC使平均空燃比往濃方向和稀方向振動并將平均空燃比設定在濃方向時，下游0 2傳感器的輸出值V2 翻轉到濃方向的情況下，將估計吸氧量OSC復原到催化劑12的吸氧量振動范圍的下限值，同時還強制使平均空燃比翻轉到稀方向。而且，平均空燃比振動單元203在將平均空燃比設定在稀方向時，下游02 傳感器的輸出值V2翻轉到稀方向的情況下，將估計吸氧量OSC復原到催化劑 12的吸氧量振動范圍的上限值，同時還強制使平均空燃比翻轉到濃方向。再有，平均空燃比振動單元203還在催化劑劣化診斷單元205診斷催化劑 12劣化時和非診斷劣化時，改變平均空燃比的振幅或振動周期，使得催化劑 12的吸氧量振幅AOSC變化。第2空燃比反饋控制單元202根據下游O 2傳感器15的輸出值V2，校正平均空燃比振動單元203振動的平均空燃比的振動中心(中心空燃比)AFCNT。第2空燃比反饋控制單元202包含變更第2空燃比反饋控制單元202的控制增益的控制增益變更單元206?？刂圃鲆孀兏鼏卧?06在平均空燃比振動單元203執(zhí)行平均空燃比的振動處理中，變更控制增益。催化劑診斷單元205根據最大吸氧量運算單元203運算的最大吸氧量OSC max,診斷催化劑12是否劣化。而且，催化劑劣化診斷單元205在平均空燃比診斷單元203執(zhí)行平均空燃比的振動處理中，至少根據下游02傳感器的輸出值V2，診斷催化劑12的劣化。將催化劑劣化診斷單元205的診斷結果輸入到告警燈(未圖示)等告警驅動單元。接著，參照圖3的流程圖說明圖2中的第1空燃比反饋控制單元201的運算處理運作。圖3的運算處理程序示出基于上游02傳感器13的輸出值VI的燃料校正系數FAF的運算控制步驟，由第1空燃比反饋控制單元201在每一規(guī)定時間(例如5毫秒)執(zhí)行。圖3中，各判斷處理的轉移部的符號"Y"、 "N"分別表示"是"、"否"。首先，將上游02傳感器13的輸出值VI加以模一數變換后取入(步驟401)，并判斷上游02傳感器13的空燃比反饋F/B(閉環(huán))條件是否成立(步驟402)。這時，在理論空燃比以外的空燃比控制條件(例如內燃機啟動中、水溫低時的濃化控制中、高負載功率增量的濃化控制中、改善燃料費用的稀化控制中、啟動后的稀化控制中、斷燃料中)成立時、上游02傳感器13的非激活狀態(tài)時或故障時等情況下，都判斷為閉環(huán)條件不成立狀態(tài)，其它情況下判斷為閉環(huán)條件成立狀態(tài)。步驟402中，判斷為閉環(huán)條件不成立(SP "否")，則將燃料校正系數FAF 設定為"1.0"(步驟433)，將延遲計數器CDLY復原為"0"(步驟434)。再者，也可將燃料校正系數FAF取為閉環(huán)控制結束前的值或學習值(控制電路10內的后備RAM106中的存儲值)。接著，判斷上游02傳感器13的輸出值VI是否小于等于比較電壓 VR1(稀)(步驟435)，如果判斷為上游空燃比是稀狀態(tài)(VKVR1)(艮卩"是")，將延遲前空燃比標記FO設定為"0"(稀)(步驟436)，同時還將延遲后空燃比標記 Fl設定為"0"(稀)(步驟437)后，退出圖3的處理程序(步驟440)。再者，將比較電壓VR1設定為稀判斷用的基準電壓(例如0.45伏左右)。步驟435中判斷為V1〉VR1(即"否")，則上游空燃比為濃狀態(tài)，因此將
延遲前空燃比標記FO設定為"1"(濃)(步驟438),同時還將延遲后空燃比標記 Fl設定為"1"(濃)(步驟439)后，退出圖3的處理程序(步驟440)。利用上述步驟434 439，設定空燃比的閉環(huán)條件不成立時的初始值。另一方面，步驟402中判斷為閉環(huán)(反饋)條件成立(S卩"是")，則接著判斷上游O 2傳感器13的輸出值VI是否小于等于比較電壓VR1(例如0.45伏)，即催化劑12的上游空燃比相對于比較電壓VR1是濃狀態(tài)還是稀狀態(tài)(步驟403)。如果步驟403中判斷為V1《VR1(即"是")，作為上游空燃比為稀狀態(tài)，接著判斷延遲計數器CDLY是否大于等于最大值TDR(步驟404)。再者，對應于即使上游02傳感器13的輸出值從稀變化到濃也保持判斷為稀狀態(tài)用的"濃延遲時間"，以正值定義最大值TDR。如果步驟404中判斷為CDLYS TDR(即"是")，將延遲計數器CDLY復原為"0"(步驟405)，同時還將延遲前空燃比標記FO設定為"0"(稀)(步驟406) 后，進至步驟416(后面闡述)。步驟404中判斷為CDLY < TDR(即"否")，則接著判斷延遲前空燃比標記 FO是否"0"(稀)(步驟407)，如果判斷為FO是"0"(即"是")，將延遲計數器CDLY減"1"(步驟408)后，進至步驟416。步驟407中判斷為F0 = l(濃)(即 "否")，則將延遲計數器CDLY加"1"(步驟409)后，進至步驟416。反之，如果步驟403中判斷為V1〉VR1(即"否")，作為上游空燃比為內周他，接著判斷延遲計數器CDLY是否小于等于最小值TDL(步驟410)。再者，對應于即使上游02傳感器13的輸出值VI從濃變化到稀也保持判斷為濃狀態(tài) 用的"稀延遲時間"，以負值定義最大值TDL。如果步驟410中判斷為CDLY《TDL(即"是")，將延遲計數器CDLY復原為"0"(步驟411)，同時還將延遲前空燃比標記FO設定為"1"(濃)(步驟412) 后，進至步驟416(后面闡述)。步驟410中判斷為CDLY 〈TDL(即"否")，則接著判斷延遲前空燃比標記 F0是否"0"(稀)(步驟413)，如果判斷為FO二O(即"是")，將延遲計數器CDLY 減"l"(步驟414)后，進至步驟416。步驟413中判斷為FO = l(濃)(即"否")，則將延遲計數器CDLY加"1"(步
驟415)后，進至步驟416。步驟416中判斷延遲計數器CDLY是否小于等于最小值TDL，如果判斷為 CDLY〉TDL(即"否")，進至步驟419(后面闡述)。步驟416中判斷為CDLY《TDL(即"是")，則就延遲計數器CDLY設定為最小值TDL(步驟4i7)，將延遲后空燃比標記F1設定為"0"(稀)(步驟418)。即，延遲計數器CDLY達到最小值TDL時，用最小值TDL進行防護，同時還使延遲后空燃比標記F1為"0"(稀)。接著，判斷延遲計數器CDLY是否大于等于最大值TDR(步驟419)，如果判斷為CDLY〈TDR(艮卩"否")，進至步驟422(后面闡述)。步驟419中判斷為CDLY 2 TDR(g卩"是")，則將延遲計數器CDLY設定為最大值TDR(步驟420)，將延遲后空燃比標記F1設定為"1"(濃)(步驟421)后進至步驟422。 S卩，延遲計數器CDLY達到最大值TDR時，用最大值TDR進行防護，同時還使延遲后空燃比標記F1為"1"(濃)。步驟422中，在執(zhí)行燃料校正系數FAF的階躍增減處理(或積分處理)前，首先利用判斷延遲后空燃比標記F1的符號是否翻轉，判斷延遲處理后的空燃比是否翻轉。如果步驟422中判斷為延遲后空燃比標記F1的符號(空燃比)翻轉(g卩"是")，接著根據延遲后空燃比標記F1的值是否"0"，判斷是從濃翻轉到稀還是從稀翻轉到濃(步驟423)。步驟423中判斷為Fl-0(即"是")，則從濃翻轉到稀，因此將燃料校正系數FAF取為"FAF+RSR"，使其以階躍方式增大常數RSR(步驟424)后，進至步驟429(后面闡述)。步驟423中判斷為Fl = l(即"否")，則從稀翻轉到濃，因此將燃料校正系數FAF取為"FAF — RSL"，使其以階躍方式減小常數RSL(步驟425)后，進至步驟429。反之，如果步驟422中判斷為延遲后空燃比標記Fl的符號(空燃比)未翻轉 (即"否"),接著判斷延遲后空燃比標記F1是否"0"(稀)(步驟426)，如果判斷為F1二0(即"是")，將燃料校正系數FAF取為"FAF + KIR"，使其增大傳輸KIR(步驟427)后，進至步驟429。步驟426中判斷為Fl = l(即"否")，則為濃狀態(tài)，因此將燃料校正系數FAF 取為"FAF-KIL"，使其減小常數KIL(步驟428)后，進至步驟429。再者，將積分常數KIR、 KIL設定為比階躍常數RSR、 RSL充分小的值。因此，步驟427中使稀狀態(tài)(F1:0)下的燃料噴射值逐漸增大，步驟428中使?jié)?狀態(tài)(F1 = l)下的燃料噴射量逐漸減小。在步驟429判斷燃料校正系數FAF是否小于"0.8"，如果判斷為FAF〈0.8(即 "是")，將燃料校正系數FAF設定為"0.8"(步驟430)后，進至步驟431。反之，步驟429中判斷為FAF20.8(即"否")，則接著判斷燃料校正系數 FAF是否大于"1.2"(步驟431)，如果判斷為FAF〉1.2(即"是")，將燃料校正系數FAF設定為"1.2"(步驟432)后，退出圖3的處理程序(步驟440)。步驟 431中判斷為FAF《1.2(即"否")，則立即退出圖3的處理程序(步驟440)。艮P，步驟424、 425、 427、 428運算的燃料校正系數FAF，在步驟429、 430 用"0.8"(最小值)加以防護，并且在步驟431、 432用"1.2"(最大值)加以防護。因而，由于某些原因使燃料校正系數FAF過大或過小時，用最大值(例如1.2) 或最小值(例如0.8)控制機主體1的空燃比，防止過濃或過稀。至此，圖3的運算處理結束，將步驟401 440運算的燃料校正系數FAF 存放到控制電路10內的RAM105。接著，參照圖4的時序圖補充說明圖3所示的運算處理運作。圖4中，根據上游02傳感器13的輸出值VI得到延遲處理前的空燃比信號(濃、稀判斷的比較結果)時，對延遲處理前的空燃比信號作出響應的延遲前空燃比標記FO變換到濃狀態(tài)或稀狀態(tài)。延遲計數器CDLY在最大值TDR與最小值TDL之間的范圍內，響應延遲前空燃比標記FO(對應于延遲處理前的空燃比信號)的濃狀態(tài)，進行遞增計數，反之，響應稀狀態(tài)，進行遞減計數。因而，延遲后空燃比標記F1表示延遲處理后的空燃比信號。例如，在時刻tl，即使延遲處理前的空燃比信號(輸出值VI的比較結果)從稀翻轉到濃，延遲處理后的空燃比信號(延遲后空燃比Fl)也在保持稀一段濃延
遲時間TDR后的時刻t2變化到濃。同樣，在時刻t3，即使延遲處理前的空燃比信號(上游A/F)從濃變化到稀，延遲處理后的空燃比信號(延遲后空燃比F1)也在保持濃一段稀延遲時間TDL后的時刻t4變化到稀。然而，例如在時刻t5后(濃延遲處理后)，如時刻t6、 t7所示，即使延遲處理前的空燃比信號(比較結果)在比濃延遲時間iDR短的期間翻轉，延遲計數器 CDLY達到濃延遲時間TDR前的延遲處理中(時刻t5 ~ t8)，延遲前空燃比標記 F0也不翻轉。艮P，延遲前空燃比標記FO不受輸出值VI的微小變動引起的暫時比較結果 (異常處理后的空燃比信號)變動的影響，因此形成比比較結果(延遲處理前的空燃比信號)穩(wěn)定的波形。這樣執(zhí)行延遲處理，從而得到穩(wěn)定的延遲前空燃比標記 F0和延遲處理后的空燃比信號(延遲后空燃比標記Fl),并根據延遲后空燃比標記F1得到適當的燃料校正系數FAF。燃料校正系數FAF的波形中，增大方向和減小方向的斜率分別相當于積分常數KIR、 KIL，階躍增減量分別相當于階躍常數RSR、 RSL。下面，控制電路10內的勵磁驅動單元根據第1空燃比反饋控制單元201運算的燃料校正系數FAF和基本燃料量Q fue10，如下面的式(l)那樣調整為驅動燃料噴射閥7而供給機主體1的燃料供給量Qfud，以便空燃比與目標空燃比 A/F o —致。Q fuell = Q fuelOXFAF ......(1)但，式(1)中，如下面的式(2)那樣用供給機主體1的空氣量Qacyl和目標空燃比A / F o運算基本燃料量Q fue10。 Q fue10 = Q acyl / (A / F o) ......(2)式(2)中，根據氣流傳感器3檢測出的吸入空氣量Qa，運算對機主體1的空氣量Qacyl。不用氣流傳感器3時，可根據設置在吸氣通路2內的節(jié)流閥下游的壓力傳感器(未圖示)的輸出信號運算吸入空氣量Qa，也可根據內燃機轉速或節(jié)流闊的開度等進行運算。又，將目標空燃比A/Fo設定為圖5所示的內燃機轉速Ne和負載的2維
運算圖中設定區(qū)域的值。即，理論空燃比(A/F-14.53)控制時，將目標空燃比 A/Fo設定為以前饋方式反映的值，作為平均空燃比振動單元23運算的目標平均空燃比。因而，改善目標值變化時的反饋跟蹤遲后，同時還能將燃料校正系數FAF 維持在"1.0"中心附近的值。這時，根據燃料校正系數FAF進行學習控制，以便吸收與第1空燃比反饋控制單元201關聯的組成單元的隨時間經歷的變化和生產偏差，因此利用前饋校正使燃料校正系數FAF穩(wěn)定的處理提高學習控制的精度。接著，連同圖6的流程圖一起，參考圖7 圖13和圖15的說明圖以及圖 14、圖16和圖17的時序圖，說明圖2中的平均空燃比振動單元203的運算處理運作。每一規(guī)定時間(例如5毫秒)執(zhí)行圖6的運算處理程序。圖6中，首先，判斷下游02傳感器15的輸出值V2的濃稀翻轉(步驟701)。下游02傳感器15由具有2值輸出特性的X型傳感器組成，并且如圖7所示，相當于傳感器氛圍的空燃比變化，輸出值V2(電壓值)在理論空燃比附近急劇變化。具有圖7的特性的X型傳感器，其對理論空燃比附近的空燃比的檢測分辨能力非常高，而且檢測精度良好。艮P，步驟701中，如圖8所示，以判斷閾值(單點劃線)為基準，判斷下游O 2傳感器15的輸出值V2是處于濃側還是處于稀側，同時還判斷濃或稀的判斷結果是否翻轉。步驟701中判斷為從稀翻轉到濃時，將下游02傳感器15的翻轉標記FR02 設定為"1"(表示濃翻轉的值)；判斷為從濃翻轉到稀時，將翻轉標記FR02設定為"2"(表示稀翻轉的值)；未判斷任一種翻轉時，將翻轉標記FR02設定為 "0"(表示非翻轉的值)。可將圖8所示的判斷閾值(參考帶單點劃線)，僅設定為滿足內燃機轉速N e 和負載等運轉條件的規(guī)定電壓，也可設定為與第2空燃比反饋控制單元202關聯的下游02傳感器15的目標電壓VR2(后面闡述)。將下游02傳感器15的輸出值V2控制在目標電壓VR2附近，因此把判斷閾值設定為目標電壓VR2時，下游O 2傳感器15往濃方向或稀方向變動的檢測精度提高。
也可將對下游02傳感器15的目標電壓VR2實施濾波處理(或平均化等鈍化處理)后得到的值設定為判斷閾值。因而，即使下游02傳感器15的輸出值 V2不變化的狀態(tài)下目標電壓VR2急劇變化，也能減小誤判濃稀翻轉的可能性。還可將對下游O 2傳感器15的輸出值V2實施濾波處理(或平均化等鈍化處理)后得到的值設定為判斷閾值。因而，即使下游02傳感器15的輸出值V2從固定閾值以換檔的狀態(tài)往濃方向或稀方向變動，也能可靠地檢測出濃稀翻轉。可用對輸出值V2實施濾波處理(或平均化等鈍化處理)后得到的值，代替與判斷閾值比較的輸出值V2。因而，能防止輸出值V2的高頻分量引起的誤判。這時，可調整對下游02傳感器15的輸出值V2實施濾波處理(或平均化等鈍化處理)，減小上游02傳感器13的輸出值VI的變動周期的影響。因而，即使下游O 2傳感器15的輸出值V2的變動因催化劑12的大幅度劣化而接近上游 02傳感器13的輸出值V1的變動的情況下，也以高頻進行濃稀判斷，從而能避免控制系統(tǒng)舉動不穩(wěn)定的問題。又，如圖8所示，在濃或稀的判斷中，可在濃至稀的判斷閾值與稀至濃的判斷閾值之間設定以判斷閾值為中心的遲滯區(qū)(或不靈敏區(qū))，并調整遲滯區(qū)(或不靈敏區(qū))的寬度。因而，能防止輸出值V2的微小變動造成的判斷結果顫動，同時還能調整判斷翻轉用的輸出值V2的變動幅度。返回圖6，平均空燃比振動單元203在步驟701后，接著根據是否將振動條件標記FPT設定為"1"，判斷平均空燃比的振動條件是否成立(步驟702)。步驟702的振動條件包含催化劑12穩(wěn)定的狀態(tài)和處在機主體1預先涉及的運轉條件下的狀態(tài)，例如根據正在執(zhí)行第1空燃比反饋控制單元201的理論空燃比的情況、內燃機轉速N e或負載或吸入空氣量Q a等運轉條件表示的規(guī)定范圍內的情況、機主體1啟動后經歷不短于規(guī)定時間的情況、冷卻水溫THW 不低于規(guī)定溫度的情況、空載運轉以外的情況、過渡運轉以外的情況和過渡運轉后規(guī)定時間以外的情況等進行判斷。過渡運轉包含空燃比的變動增加且催化劑12的吸氧量驟變的條件下，突然加減速時、斷燃料時、濃化控制時、稀化控制時、第2空燃比反饋控制單元201 的控制停止時、第1空燃比反饋控制單元202的控制停止時、來自第1空燃比反饋控制單元201的燃料校正系數FAF大變動時、強制驅動故障診斷用的促動器時、蒸發(fā)氣體導入驟變時等。根據每單位時間節(jié)流閥開度(或吸入空氣量Q a)的變化量表示大于等于規(guī)定量，判斷突然加減速。根據當日蒸發(fā)氣體的閥開度的每電位時間的變化量表示大于等于規(guī)定量，判斷蒸發(fā)氣體導入驟變。再者，即使過渡運轉后，經歷規(guī)定期間前也留有催化劑12的吸氧量變動造成的影響，因此不執(zhí)行振動處理。規(guī)定期間可僅設定時間，也可用具有與催化劑12的吸氧量的變化成正比的關系的吸入空氣量Qa設定為過渡運轉后的累計吸入空氣量達到規(guī)定量前的時間。通過根據吸入空氣量Qa判斷經歷規(guī)定期間，能對照催化劑12的吸氧量的舉動適當設定振動啟動時期。如果步驟702中，判斷為振動條件成立且FPT-1(即"是")，進至步驟703。判斷為振動條件不成立且FPT-O(即"否")，則進至步驟723(后面闡述)。振動條件成立時，由步驟703 705，設定振動條件成立后的首次振動用的初始值。首先，根據中斷次數PNT是否"0"，判斷是否首次振動(步驟703); 如果判斷為PNT二O(即"是")，作為初始值，將首次振動方向標記FRL設定為"1"(濃方向)(步驟704)，同時還將振動次數PTN設定為"1"(表示首次振動中)(步驟705)后，進至步驟706。反之，步驟703中判斷為PTN> O(即"否")，則不執(zhí)行初始值的設定成立(步驟704、 705)，進至步驟706。再者，作為振動方向標記FRL的初始值，在步驟704設定為"l"(濃方向)，但也可設定為"2"(稀方向)。接著，由步驟706 708分別設定平均空燃比振動的濃方向和稀方向的周期 Tj和振幅DAFj。首先，根據振動方向標記FRL是否"1"判斷振動方向是否濃方向(步驟706)，如果判斷為濃方向(FRL-1)(即"是")，分別設定濃方向周期Tr和振幅DAFr(步驟707)后，進至709。步驟707中，如圖9和圖IO的說明圖所示，分別根據適應吸入空氣量Qa 的1維運算圖設定濃方向周期Tr和濃方向振幅DAFr，使得催化劑12的吸氧量振幅AOSC為規(guī)定量。
另一方面，步驟706中判斷為振動方向是稀方向(FRI^2)(即"否")，則作為周期Tj和振幅DAF j，分別設定稀方向的周期Tl和振幅DAF1(步驟708) 后，進至步驟709。再者，步驟708中，如與圖9和圖IO相同的圖11、圖12的說明圖所示，分別根據適應吸入空氣量Q a的1維運算圖設定濃方向周期T1和濃方向振幅 DAF 1，使得催化劑12的吸氧量振幅AOSC為規(guī)定量。如下面的式(3)那樣用周期Tj(秒)、振幅DAFj的絕對值、吸入空氣量Q a(克 /秒)和變換成吸氧量用的規(guī)定系數K02表示吸氧量振幅AOSC。M)SC(克"TjXiDAFJiXQaXK02 ......(3)這里，為了使振幅AOSC為規(guī)定量，需要使振幅DAFj或周期Tj依照吸入空氣量Qa的變化進行變化。例如，將振幅DAFj取為固定值時，把周期Tj設定為與吸入空氣量Qa成反比的值；將周期Tj取為固定值時，把振幅DAFj設定為與吸入空氣量Qa 成反比的值。然而，為了改善催化劑12的凈化特性、改善駕駛性能或改善響應性等，周期Tj、振幅DAFj的設定范圍存在各種制約，因此如規(guī)定的吸氧量振幅AOSC 那樣，將周期T j和振幅DAF j雙方都設定成可隨吸入空氣量Q a變化。也可將平均空燃比振動的濃方向和稀方向的周期T j(或振幅DAF j)設定成相互非對稱。例如，為了使催化劑12的NOx凈化特性提高，或為了減輕轉矩變小，可將稀方向的振幅DAFj的絕對值設定得小于濃方向的的振幅DAFj的絕對值，并將稀方向的周期Tj設定得大于濃方向的周期Tj，以便振幅AOSC恒定。又，將吸氧量的振幅AOSC設定在催化劑12的最大吸氧量OSC max的范圍內，將催化劑12的吸氧量設定在最大吸氧量OSC max與最小吸氧量(=O)之間的范圍內。因而，催化劑12的上游空燃比的變動由吸氧量的變化可靠地吸收，將催化劑12內的空燃比保持在理論空燃比附近，因此能防止催化劑12的凈化率大幅度劣化。即使在最大吸氧量OSCmax的范圍內，為了改善催化劑12的凈化特性或
診斷催化劑12的劣化，也根據各種條件調整吸氧量的振幅AOSC，將其設定為規(guī)定量。例如由于內燃機轉速Ne或負載不同，來自機主體1的排放氣體成分或催化劑12的溫度變化，使催化劑12的凈化特性也變化，因此根據內燃機轉速Ne或負載改變吸氧量振幅AOSC。因而，能使催化劑12的凈化特性進一步提高。又，設定劣化診斷時的吸氧量振幅AOSC，使其為劣化前的催化劑12的最大吸氧量OSC max的范圍內且需要診斷劣化的催化劑的最大吸氧量的范圍外。因而，使用需要診斷劣化的催化劑時，下游0 2傳感器15的輸出值V2的波動大，因此劣化診斷的劣化判斷精度提高。返回圖6，在步驟709中，根據最大吸氧量運算單元204運算的最大吸氧量 OSCmax，分別自適應地校正步驟707、 708設定的平均空燃比振動的周期Tj 和振幅DAFj。具體而言，用校正系數Kosct、 Koscaf分別如下面的式(4)、式 (5)那樣校正周期Tj、振幅DAFj。Tj = Tj (n- 1) XKosct ......(4)DAFj =DAF j (n-1) XKoscaf ......(5)式(4)、式(5)中，(n- 1)表示校正前的上次值。根據適應最大吸氧量OSCmax 的1維運算圖設定對周期Tj的校正系數Kosct和對平均空燃比振幅DAFj的校正系數Koscaf。以吸氧量振幅AOSC隨著最大吸氧量OSC max的減小也減小的方式設定各校正系數Kosct、 Koscaf的方式，以便在變化后的最大吸氧量OSC max的范圍內且維持吸氧量振幅AOSC。因而，能防止吸氧量振幅脫離最大吸氧量OSC max且大量超出，從而防止排放氣體大幅度變差。步驟709后，接著與式(4)、式(5)同樣地進行乘適應平均空燃比的振動啟動后的振動次數PTN的校正系數Kptnt、 Kptnaf的運算，從而進一步校正周期T j、振幅DAFj(步驟710)。再者，根據振動次數PTN并分別利用圖13(a)、 (b) 所示的表設定對周期T j的校正系數K ptnt和對振幅DAF j的校正系數K ptnaf。圖13(a)中，周期校正系數Kptnt僅將與首次振動對應的值設定為"0.5"對其它振動次數PTN都設定器"1.0"。圖13(b)中，將振幅校正系數Kptnaf全部設定為"1.0"，與振動次數PTN無關。通過如圖13(a)、(b)那樣設定各校正系數Kptnt、Kptnaf，將吸氧量振幅A0SC 設定成僅在首次振動時為末尾設定值之半，如圖14的時序圖所示。因而，振幅AOSC不超過規(guī)定幅度。再者，圖13和圖14示出將首次振動的周期校正系數Kptnt設定為"0.5" 的情況，但也可將首次振動的振幅校正系數Kptnaf設定為"0.5"。還可設定周期和振幅各自的校正系數Kptnt、 Kptnaf的組合，使首次振動的吸氧量振幅 △OSC為一半。如圖15的說明圖和圖16的時序圖所示，可設定周期和振幅各自的校正系數Kptnt、 Kptnaf，以便隨著振動次數的增加，吸氧量振幅AOSC也逐漸增加。因而，能防止催化劑12的狀態(tài)驟變，還能防止空燃比控制(尤其是第2空燃比反饋控制單元202的控制)隨跟蹤性欠佳。返回圖6，步驟710后，接著在步驟711 714中，根據下游02傳感器15 的輸出值V2的濃稀翻轉檢測出催化劑12的吸氧量超過最大吸氧量OSC max 或最新吸氧量(=0)時，執(zhí)行強制使平均空燃比的振動方向翻轉用的處理。首先，根據振動方向標記FRL是否"1"，判斷是否正在往濃方向振動(步驟711)，如果判斷為正在往濃方向振動(FRL二l)(g卩"是")，接著根據下游02 傳感器15的翻轉標記FR0 2是否"1"，判斷下游A/F是否翻轉到濃(表示下游O 2傳感器15的輸出值V2從稀翻轉到濃)(步驟712)。如果步驟712中判斷為下游A/F翻轉到濃(FR02二1)(即"是")，將周期計數器(定時計數器)Tmr復原到周期Tj，使振動翻轉(步驟714)后，進至步驟 715。步驟712中判斷為下游A/F未翻轉到濃，FR02^1(即"否")，則不執(zhí)行周期計數器(定時計數器)Tmr的復原處理(步驟714),進至步驟715。反之，步驟711中判斷為正在往稀方向振動(FRI^2)(即"否")，則接著根據下游02傳感器15的翻轉標記FR0 2是否"2"，判斷下游A/F是否翻轉到稀(表示下游O 2傳感器15的輸出值V2從濃翻轉到稀)(步驟713)。如果步驟713中判斷為下游A/F翻轉到稀(FR0 2^2)(即"是")，進至周期計數器Tmr的復原處理，使振動翻轉(步驟714)。步驟713中判斷為FR0 2^1且下游A/F未翻轉到稀(即"否")，則不執(zhí) 行周期計數器(定時計數器)Tmr的復原處理(步驟714)，進至步驟715。這里，參照圖17的時序圖說明產生催化劑12的吸氧量超量時的舉動。在干擾引起的空燃比波動使吸氧量驟變時、因催化劑12劣化或催化劑溫度 Tmpcat降低等而最大吸氧量OSC max減小時或平均空燃比翻轉定時遲后時等情況下，引起吸氧量超量。如圖17所示，緊接在時刻U41前產生稀方向的空燃比大波動的情況下，催化劑12的估計吸氧量OSC大幅度且急劇增加，在時刻t 141大量超過最大吸氧量OSC max。這時，假設不執(zhí)行強制翻轉處理的情況下，如虛線波形所示，周期計數器 Tmr的值不到達翻轉周期Tj，因此繼續(xù)減小稀方向(FRL = 2)的振動，在時刻t 141 tl42的期間保持吸氧量超量的狀態(tài)。因此，催化劑12內的空燃比偏離理論空燃比，排放氣體的凈化狀態(tài)顯著變差。反之，由上述步驟714執(zhí)行強制翻轉處理時，在時刻tl41上下游02傳感器15的輸出值V2翻轉，翻轉標記FR02從"0"變到"2"，檢測出催化劑12 的估計吸氧量OSC超量，因此對此作出響應，如實線波形所示，將周期計數器 Tmr復原到翻轉周期Tj，強制使?jié)夥较蛘駝臃D。因而，能使其從吸氧量超量的狀態(tài)復原，可將排放氣體變差抑制到最小。接著，在強制復原處理(步驟714)后，接著在步驟715 721執(zhí)行基于定時器處理的濃稀周期翻轉處理。首先，使周期計數器Tmr僅增加規(guī)定量Dtmr，以進行更新(步驟715)后，判斷周期計數器Tmr是否超過周期Tj(步驟716)。再者，將規(guī)定量Dtmr設定為運算周期5毫秒。如果步驟716中判斷為Tmr〉Tj(即"是")，達到翻轉定時，因此將周期計數器Tmr復原為"0"(步驟717)，同時還使振動次數PTN遞增"1"(步驟718) 后，接著根據振動方向標記FRL是否"1"，判斷當前的振動方向是否濃(步驟 719)。
如果步驟719中判斷為當前的振動方向是濃(FRL- l)(即"是")，將振動方向標記FRL設定為"2"，使其翻轉到稀方向(步驟720)。
步驟719中判斷為當前的振動方向是稀(FRL:2)(g卩"否")，將振動方向標記FRL設定為"1"，使其翻轉到濃方向(步驟721)后，進至步驟722。
反之。上述步驟716中判斷為Tmr《Tj(即"否")，則達不到翻轉定時，因此不執(zhí)行步驟717 721,直接進至步驟722。
在步驟722，設定振動條件成立時的目標平均空燃比AFAVEobj。這時，通過對振動中心AFCNT(第2空燃比反饋控制單元202運算的目標平均空燃比) 加上振幅DAF j，如下面的式(6)那樣運算目標平均空燃比AFAVE obj。
AFAVE obj = AFACNT + DAF j ......(6)
這樣，通過根據下游02傳感器15的輸出值V2檢測出催化劑12的吸氧量狀態(tài)，能調整目標平均空燃比AFAVEobj的振動中心AFCNT，以便不超過最大吸氧量OSC max或最小吸氧量(=0),因此能使吸氧量振動處理的控制精度進
一步提高。
再者，可根據運轉條件，將振動中心AFCNT設定為規(guī)定值。可通過根據條件，將振動中心AFCNT移位到濃方向，改變催化劑12的凈化狀態(tài)。
可將上述振動處理不僅用于催化劑12的劣化診斷，而且用于傳感器等的故障診斷。
另一方面，如果初始的步驟702中判斷為不是振動條件(S卩"否")，將振動次數PTN復原為"0"(步驟723)，將周期計數器Tmr復原為"0"(步驟724)，將振動條件不成立時的目標平均空燃比AFAVE obj設定為振動中心AFCNT(步驟725)。
最后，設定第1空燃比反饋控制單元201的控制常數，以便與步驟722或 725設定的目標平均空燃比AFAVE obj —致(步驟726)后，結束平均空燃比振動單元203的圖6中的處理程序。
接著，具體說明圖6中的最后步驟726。首先，說明步驟726執(zhí)行的基于控制常數的平均空燃比的操作處理。
通過操作第1空燃比反饋控制單元201的控制常數(濃稀階躍量RSR或 RSL、濃稀積分常數KIR或KIL、濃稀延遲時間iDR或TDL、或者對上游0 2 傳感器13的輸出值VI的比較電壓VR1)，操作平均空燃比。
例如，將濃階躍量RSR取大或將稀階躍量RSL取小時，平均空燃比轉移到濃側；將濃階躍量RSR取小或將稀階躍量RSL取大時，平均空燃比轉移到稀側。即，可通過改變濃階躍量RSR和稀階躍量RSL控制平均空燃比。
又，將濃積分常數KIR取大或將稀積分常數KIL取小時，平均空燃比轉移到濃側；將濃積分常數KIR取小或將稀積分常數KIL取大時，平均空燃比轉移到稀側。即，可通過改變濃積分常數KIR和稀積分常數KIL控制平均空燃比。
將濃延遲時間TDR和稀延遲時間TDL設定成TDR〉TDL的關系，則平均空燃比轉移到濃側；反之，設定為iDL〉TDR的關系，則轉移到稀側。即，可通過改變濃、稀延遲時間TDR、 tDL，控制平均空燃比。
又，將對上游0 2傳感器13的輸出值V1的比較電壓VR1取大時，平均空燃比轉移到濃側，將比較電壓VR1取小時，轉移到稀側。g卩，可通過改變比較電壓VR1控制平均空燃比。這樣，可通過改變控制常數(延遲時間、階躍量、積分增益、比較電壓等)控制上游的平均空燃比。
還可通過同時操作控制常數中的不少于2個的控制常數，改善平均空燃比的控制性。
但是，操作不少于2個控制常數時，能管理平均空燃比的濃、稀操作方向，但有可能操作量管理困難。因此，為了消除多個控制常數的操作引起的弊病，同時還積極利用自由度，可進一步考慮設置根據目標平均空燃比運算控制常數的操作量的單元并根據目標平均空燃比的管理指標設定控制常數從而根據平均空燃比管理控制常數的操作的方法。
在每一控制常數控制平均空燃比方面，對平均空燃比的控制精度、操作寬度、控制周期、或空燃比振幅等而言，存在利點和不利點，但可通過根據目標饋電部的工作點極細致地設定各控制常數，有效利用各自的利點。
接著，參照圖18說明平均空燃比振動單元203的控制常數設定運算處理。
圖18是以圖解方式示出控制常數的設定運算處理的流程圖，示出根據目標
平均空燃比設定第1空燃比反饋控制單元201的控制常數(各階躍量RSR或 RSL、各積分常數KIR或KIL、各延遲時間TDR或TDL、比較電壓VR1)的運算程序。每一規(guī)定時間(例如5毫秒)執(zhí)行圖18的運算程序。
圖18中，首先，根據適應目標平均空燃比AFAVEobj的1維運算圖運算濃階躍量RSR(步驟1501)。再者，預先根據桌上計算或實驗設定1維運算圖的值，將與目標平均空燃比AFAVE obj的輸入值對應的設定值(運算圖檢索結果)作為濃階躍量RSR輸出。
而且，每一機主體1的運轉條件設定步驟1501的1維運算圖，根據運轉條件切換l維運算圖，進行運算圖檢索。運轉條件包含有關第1空燃比反饋控制單元201的組成的響應性和特性等的條件(例如內燃機轉速Ne、負載、空載狀態(tài)、冷卻水溫THW、排氣溫度、上游02傳感器的溫度、ERG閥開度等)。例如可將運轉條件設定為按規(guī)定的轉速、負載、冷卻水溫區(qū)分的運轉區(qū)。
再有，濃階躍量RSR的運算運算圖可以未必是1維運算圖，只要是表示輸入值與輸出值的關系的單元就可以?？梢允侨我獾慕剖?，還可以是與多個輸入值對應的多維運算圖，以代替l維運算圖。
其后，用與步驟1501相同的處理方法，根據目標平均空燃比AFAVEobj 運算階躍量RSL(步驟1502)，根據目標平均空燃比AFAVE obj運算積分常數 KIR(步驟1503)，根據目標平均空燃比AFAVE obj運算積分常數KIL(步驟 1504)，根據目標平均空燃比AFAVE obj運算延遲時間TDR(步驟1505)，根據目標平均空燃比AFAVE obj運算延遲時間iDL(步驟1506)，根據目標平均空燃比 AFAVEobj運算比較電壓VR1(步驟1507)后，結束圖18的處理程序。
這樣，根據目標平均空燃比AFAVEobj,分別運算控制常數(各階躍量RSR 和RSL、各積分常數KIR和KIL、各延遲時間TDR和TDL、比較電壓VRl)。
如上文所述，預先根據桌上計算或實驗值設定步驟1501 1507中的各運算運算圖上的設定值，使得催化劑12的上游方實際空燃比與作為輸入值的目標平均空燃比AFAVEobj—致。而且，通過根據運轉條件使控制常數的設定值變化，設定成實際平均空燃比與目標平均空燃比AFAVE obj —致，不拘運轉條件。
接著，一起參照圖19的流程圖以及圖20和圖21的說明圖，說明最大吸氧
量運算單元204的處理運作。每一規(guī)定時間(例如5毫秒)，執(zhí)行圖19的運算程序。
圖19中，首先，設定催化劑12的最大吸氧量的初始值OSC max0(步驟1601)。再者，作為初始值OSCmaxO,可預先設定設計的新品時的最大吸氧量。作為初始值OSC max0，也可設定排放氣體規(guī)則確定的行駛規(guī)定距離后的疲
勞催化劑的最大吸氧量，這時能設定可靠地滿足排放氣體規(guī)則的必要條件的初
始值OSCmax0。
作為初始值OSC max0還可根據機主體1的運轉條件(內燃機轉速N e、負載、吸入空氣量等)設定穩(wěn)態(tài)下的最大吸氧量，這時設定精度提高。
接著，運算催化劑溫度Tmpcat(步驟1602)?？蓪Υ呋瘎?2安裝溫度傳感器或在催化劑12的上下游配置溫度傳感器，利用測量直接求出催化劑溫度 Tmpcat。
也可用估計運算，從其它運轉信息求出催化劑溫度Tmpcat。例如，可通過用運算圖運算讀出每一運轉條件(內燃機轉速Ne、負載、吸入空氣量Qa等) 設定的穩(wěn)態(tài)下的值，估算催化劑溫度Tmpcat，并將其作為穩(wěn)態(tài)時的值?？赏ㄟ^ 對穩(wěn)態(tài)催化劑溫度Tmpcat添加濾波處理，估計機主體1在過渡時的舉動。
還可從啟動時的冷卻水溫THW或上次停止時至本次啟動時的時間間隔等，估計啟動時的初始催化劑溫度Tmpcat。因而，不僅能求出機主體1的啟動至催化劑12激活并形成穩(wěn)態(tài)的過渡溫度行為，而且能求出運轉條件變動造成的過渡溫度行為。
接著，步驟1602后，接著利用根據催化劑溫度Tmpcat設定的1維運算圖(參考圖20)，運算最大吸氧量OSC max的溫度校正系數K tmpcat(步驟1603)。
如圖20所示，將溫度校正系數Ktmpcat設定為小的值，以便催化劑溫度 Tmpcat越低，最大吸氧量OSC max越小。催化劑12的吸氧作用具有在300°C 400。C左右的溫度區(qū)急劇激活的特性，因此按考慮催化劑12的溫度特性的方式設定溫度校正系數K tmpcat。
接著，對下游02傳感器15的輸出值V2自適應地運算催化劑劣化度 Catdet(步驟1604)。催化劑12的劣化越大，催化劑劣化度Catdet的值越大。
接著，利用根據催化劑劣化度Catdet設定的1維運算圖(參考圖21)運算最大吸氧量的劣化校正系數Kcatdet(步驟1605)。如圖21所示，將劣化校正系數 Kcatdet設定為小的值，以便催化劑劣化度Catdet越大，最大吸氧量OSC max 越小。最后，根據溫度校正系數K tmpcat和劣化校正系數K catdet校正最大吸氧量的初始值OSC max0，并如下面的式(7)那樣運算最大吸氧量OSC max(步驟 1606)。OSC max = OSC max0 X K tmpcat X K catdet ......(7)利用式(7)，能運算不僅隨各種運轉條件的變化而且隨適應催化劑12激活中途和過渡時的催化劑溫度Tmpcat變化或催化劑12的劣化等各種條件變化的最大吸氧量OSCmax，從而能提高催化劑12的吸氧量振動處理的控制精度。接著，參照圖22的流程圖，進一步詳細說明最大吸氧量運算單元204在圖 19中的催化劑劣化度運算處理(步驟1604)。每一規(guī)定時間(例如5毫秒)執(zhí)行圖 22的運算程序。圖22中，首先，判斷催化劑劣化度Catdet的初始化條件是否成立(步驟 1901)，如果判斷為初始化條件成立(即"是")，將催化劑劣化度Catdet復原為 "0"(無劣化狀態(tài))(步驟1902)后，進至步驟1卯3。步驟l卯l中判斷為初始化條件不成立(目卩"否")，則不執(zhí)行步驟1902，進至步驟1903。將催化劑劣化度Catdet記錄并保持在控制電路10內的后備RAM106(或 EEPROM)，以便機主體1停止時不復原，但卸下蓄電池后或EEPROM初始化后上次接通電源時，初始化條件成立。不能運算催化劑劣化度Catdet時(檢測出下游O 2傳感器15等傳感器故障時等)、催化劑劣化度Catdet的重新運算條件成立時、或因來自外部設備(未圖示) 的通信而存在復原請求時，在步驟1901判斷為初始化條件成立。接著，進行下游O 2傳感器15的輸出值V2的濃稀翻轉判斷處理(步驟1903)。以與平均空燃比振動單元203在圖6中的步驟701的判斷處理相同的方式進行步驟1903的判斷處理。艮口，下游02傳感器15的輸出值V2從稀翻轉到濃時，將下游02傳感器15的翻轉標記FR02det設定為"1";從濃翻轉到稀時，將翻轉標記FR02det 設定為"2";無翻轉時，將翻轉標記FR02det設定為"0"。再者，可將圖8 所示的遲滯區(qū)的設定寬度或不靈敏區(qū)的設定寬度、輸出值V2的鈍化處理程度設定成與平均空燃比振動單元203時不同。接著，步驟1903后，接著判斷催化劑劣化度Catdet的更新條件是否成立(步驟1904)，如果判斷為催化劑劣化度Catdet的更新條件成立(g卩"是")，進至步驟1905將其后的處理。步驟1904中判斷為更新條件不成立(g卩"否")，則不執(zhí)行步驟1905 1910，結束圖22的處理程序。再者，催化劑劣化度Catdet的更新條件，在能判斷為催化劑12成分激活的條件下和正在執(zhí)行平均空燃比振動處理的條件下成立。催化劑12的激活狀態(tài) 可根據催化劑溫度Tmpcat直接判斷，也可根據機主體1的啟動后的經歷時間、啟動后的累計吸入空氣量、或內燃機轉速Ne、負載等規(guī)定運轉條件判斷。還可根據平均空燃比振動處理的振動次數PTN是否達到不少于規(guī)定次數，判斷催化劑12的激活狀態(tài)。接著，在步驟1905 1909中，根據下游0 2傳感器15的輸出值V2的濃稀翻轉檢測出催化劑12的吸氧量超過最大吸氧量OSC max或最小吸氧量(=0)，進行催化劑劣化度Catdet的增減處理。首先，根據振動方向標記FRL是否"1"判斷正在往濃方向振動(步驟1905)，如果判斷為正在往濃方向振動(FRL: l)(g卩"是")，進至步驟1906。步驟1905 中判斷為正在往稀方向振動(FRL-2)(即"否")，則進至步驟1907。在步驟1905判斷為FRL= l(即"是")時執(zhí)行的步驟l卯6中，根據下游02 傳感器15的翻轉標記FR02det是否"l"判斷是否翻轉到濃(下游02傳感器15 的輸出值V2從稀翻轉到濃)。如果步驟1906中判斷為翻轉到濃(FR02det: l)(即"是")，使催化劑劣化度Catdet僅增加規(guī)定的設定值XdetH(步驟1908)，并如下面的式(8)那樣作更新運算后，進至步驟1910。Catet = Catdet + X det H ......(8)另一方面，在步驟1905判斷為FRLz2(即"否")時執(zhí)行的步驟1907中，
根據下游02傳感器15的翻轉標記FR02det是否"2"判斷是否翻轉到稀(下游 02傳感器15的輸出值V2從濃翻轉到稀)。如果步驟1907中判斷為翻轉到稀(FR02det二2)(即"是")，進至步驟1908，并如上述式(8)那樣使催化劑劣化度Catdet僅增加規(guī)定的設定值X det H。反之，步驟1906中判斷為翻轉到稀(FR02det-2)(即"否")時，或步驟l卯7 中判斷為往濃翻轉(FR02det二 l)(即"否")時，使催化劑劣化度Catdet僅減小規(guī)定的設定值XdetL(步驟1909)，并如下面的式(9)那樣作更新運算后，進至步驟1910。Catdet = Catdet — X det H ......(9)再者，以考慮平均空燃比的振動周期的方式設定式(8)、式(9)中的各規(guī)定的設定值XdetH、 XdetL，同時還根據吸入空氣量Q a或根據運轉條件將它們設定成與吸入空氣量Qa成反比。最后，在步驟1910用下面的式(10)進行限制催化劑劣化度Catdet的上下限的處理，以便在上限值MXdet和下限值MNdet的范圍內，從而結束圖22的處理程序。畫det S Catdet 2 MX det ......(10)接著，參照圖23和圖24說明室內催化劑劣化診斷單元205的處理運作。圖23是示出催化劑12在劣化時的行為的時序圖，圖24是示出催化劑劣化診斷單元203的處理運作的流程圖。每一規(guī)定時間(例如5毫秒)執(zhí)行圖24的運算程序。圖23中，因催化劑12劣化而最大吸氧量OSCmax減小，平均空燃比的振動處理的吸氧量振幅超過減小的最大吸氧量OSC max時，下游O 2傳感器15 的輸出值V2的濃稀翻轉增加，從而催化劑劣化度Catdet增加。圖24中，首先，判斷催化劑12的劣化診斷的初始化條件是否成立(步驟 2101)，如果判斷為初始化條件成立(gp "是")，將診斷次數N ratio復原為"0" (步驟2102)，將翻轉次數比Roa的累計值Roas復原為"0"(步驟2103)，將劣化診斷結果Fcatj復原為"0"(未判斷狀態(tài))(步驟2104)，將翻轉次數比平均值Roaave復原為"0"(步驟2105)后，接著判斷劣化診斷條件是否成立(步驟2106)。步驟2101中判斷為初始化條件不成立(g卩"否")，則不執(zhí)行步驟2102 2105，進至步驟2106。再者，將催化劑劣化診斷單元205的信息(催化劑劣化度Catdet等)記錄并保持在后備RAM106(或EEPROM)，以便機主體1停止時不復原，但卸下蓄電池后或EEPROM初始化后上次接通電源時，步驟21012的初始化條件成立。不能運算催化劑劣化度Catdet時(檢測出下游0 2傳感器15等傳感器故障時等)、催化劑劣化度Catdet的重新運算條件成立時、或因來自外部設備(未圖示) 的通信而存在復原請求時，在步驟2101判斷為初始化條件成立。步驟2106中判斷為劣化診斷條件成立(即"是")，則接著判斷目標平均空燃比是否按濃稀進行翻轉(步驟2107)，如果判斷為翻轉(即"是")，使平均空燃比附著次數遞增"1"(步驟2108)后，進至步驟2109。步驟2107中判斷為目標平均空燃比未翻轉(即"否")，不執(zhí)行步驟2108，進至步驟2109。再者，根據振動方向標記FRL是否變化到"1"(濃)或"2"(稀)，進行步驟 2107的目標平均空燃比的翻轉判斷。g卩，可通過預先存儲上次運算時的振動方向標記FRL，并與本次運算時的振動方向標記FRL比較，判斷目標平均空燃比的翻轉。反之，步驟2106中判斷為劣化診斷條件不成立(目卩"否")，則將平均空燃比翻轉次數N af復原為"O"(步驟2132)，將下游0 2翻轉次數N ro2復原為"0" (步驟2133)，將延遲判斷標記Frsdly復原為"0"(表示不執(zhí)行后面闡述的延遲處理)(步驟2134)后，進至步驟2127(后面闡述)。再者，與上述(圖22中的步驟1904)催化劑Catdet的更新條件相同，在可判斷為催化劑12成分激活的條件下和正在執(zhí)行平均空燃比的振動處理的條件下，步驟2106的劣化診斷條件成立。催化劑12的激活狀態(tài)可根據催化劑溫度 Tmpcat直接判斷，也可根據機主體1啟動后經歷的時間或啟動后的累計吸入空氣量、或者內燃機轉速Ne或負載等規(guī)定的運轉條件進行判斷。還可根據平均空燃比的振動處理的振動次數PTN是否達到不少于規(guī)定次數，判斷催化劑12
的激活狀態(tài)。返回步驟2108，與上文(圖6中的步驟701、圖22中的步驟1903)相同，執(zhí) 行下游0 2傳感器15的輸出值V2的濃稀翻轉判斷處理(步驟2109)。步驟2109中判斷為輸出值V2從稀翻轉到濃時，將下游0 2傳感器15的翻轉標記FR02rv設定為"1";判斷為從濃翻轉到稀時，將翻轉標記FR02rv設定為"0"。這時，與上述步驟1903時相同，可將圖8所示的遲滯區(qū)的設定寬度或不靈敏區(qū)的設定寬度、輸出值V2的鈍化處理的程度設定成與平均空燃比診斷單元 203時不同。步驟2105 2109的處理用于根據輸出值V2的濃稀翻轉，檢測出超過最大吸氧量OSCmax或最小吸氧量^0)，并對此作出響應，增減催化劑劣化度 Catdet。接著，根據翻轉標記FR02rv是否"1"或"2",判斷輸出值V2(下游空燃比)是否翻轉(步驟2110)，如果判斷為翻轉(FR02rv = 1或FR02rv = 2)(S卩"是")，使下游0 2翻轉次數Nro2遞增"1"(步驟2111)。接著，根據平均空燃比翻轉次數Naf是否大于等于更新條件判斷值Xnaf，判斷劣化診斷用的判斷基準值X roa的更新條件是否成立(步驟2112)，如果判斷為判斷基準值Xroa的更新條件成立(Naf2Xnaf)(即"是")，設定平均空燃比翻轉次數Naf，作為判斷用平均空燃比翻轉次數Nag，從而更新判斷用平均空燃比翻轉次數N a^j(步驟2113)。作為運算下次的判斷基準值X roa用的準備，將平均空燃比翻轉次數N af 復原為"0"(步驟2114)，同時還將考慮從平均空燃比變動開始、至輸出值V2 變動為止的延遲判斷標記Frsdly復原為"1"(表示延遲處理中)(步驟2115)后，根據延遲判斷標記Frsdly是否"1"判斷是否延遲處理中(步驟2116)。反之，步驟2112中判斷為判斷基準值X roa的更新條件不成立(N af < X naf)(即"否")，則不執(zhí)行步驟2113 2115，進至步驟2116。如果步驟2116中判斷為延遲處理中(Frsdly二 l)(即"是")，如下面的式(ll) 那樣使延遲標記T rsdly僅增加規(guī)定值DT rsdly(步驟2117)后，進至步驟2119。
T rsdly = T rsdly + DT rsdly ......(11)式(11)中，例如在運算周期5毫秒設定定時器更新用的規(guī)定值DTrsdly。步驟2116中判斷為非延遲處理中(Frsdly:0)(即"否")，則將延遲定時器 Trsdly復原為"0"(步驟2118)后，進至步驟2119。步驟2119中，根據延遲定時器Trsdly是否大于規(guī)定判斷值Xrsdly，判斷是否已經歷延遲時間，如果判斷為未經歷延遲時間(Trsdly^X)(即"否")，進至步驟2127(后面闡述)。步驟2119中，判斷為已經歷延遲時間(Trsdly〉Xrsdly)(即"是")，則基于輸出值V2的劣化診斷判斷信息的飛行體機成立，因此執(zhí)行下面的更新處理(步驟2120 2126)。再者，以考慮因平均空燃比變動而催化劑12的下游O 2傳感器15的輸出值 V2變動前的時間延遲的方式，設定規(guī)定判斷值Xrsdly。此時間延遲包含燃料噴射閥7噴射燃料至混合氣實際移動到下游0 2傳感器15的設置位置的時間延遲和催化劑12的吸氧作用的時間延遲，與吸入空氣量Qa實質上成反比。因此，利用例如適應吸入空氣量Qa的1維運算圖設定規(guī)定判斷值Xrsdly。步驟2119的更新條件判斷中適應延遲定時器Trsdly(定時器動作)，但可不用延遲定時器Trsdly，而代之以運算將延遲判斷標記Frsdly設定為"1"的期間中(延遲處理中)的吸入排氣量Q a的累計量，并在吸入空氣量Q a的累計量大于規(guī)定量時判斷為更新條件成立。后續(xù)于步驟2119的劣化診斷判斷信息的更新處理中，首先，設定下游02 翻轉次數Nro2，作為判斷用下游0 2翻轉次數Nro2j，從而更新判斷用下游O 2翻轉次數Nro2j(步驟2120)。又，作為運算下次的判斷基準值X roa用的準備，將下游O 2翻轉次數N ro2 復原為"0"(步驟2121)，將延遲判斷標記Frsdly復原為"0"(步驟2122)后，結束延遲處理。接著，備齊判斷用平均空燃比翻轉次數Nafj和與其對應的判斷用下游0 2 翻轉次數N ro2j，因此如下面的式(12)那樣對判斷用平均空燃比翻轉次數N ag 和與其對應的判斷用下游0 2翻轉次數Nro2j的翻轉次數比Roa進行更新運算(步驟2123)。Roa = Nro2j/Nag ......(12)接著，為了對翻轉次數比Roa的平均值Roaave進行更新運算，首先，將翻轉次數比R oa加到上次的累計值R oasm，對累計值R oasm進行更新運算(步驟2124)，并使診斷次數N ratio遞增"1"(步驟2125)后，如下面的式(13)那樣對翻轉次數比平均值R oaave進行更新運算(步驟2126)。R oaave = R oasm / N ratio ......(13)接著，根據劣化診斷結果F catj是否"0"判斷是否未執(zhí)行劣化診斷處理(步驟2127)，如果判斷為已執(zhí)行診斷處理(Fcatj二 1或Fcatj-2)(即"否")，結束圖24的處理程序。判斷為未執(zhí)行振動處理(Fcatj:O)(即"是")，則接著根據診斷次數Nratio 與診斷執(zhí)行次數Xnr是否一致判斷診斷條件是否成立(2128)，如果判斷為診斷條件不成立(N ratio-Xnr)即"否")，結束圖24的處理程序。步驟2128中判斷為診斷條件成立(N ratio 二Xnr)(即"是")，則執(zhí)行催化劑 12的劣化診斷處理后，根據翻轉次數比平均值R oaave是否大于等于判斷基準值X roa判斷是否存在催化劑劣化(步驟2129)。如果步驟2129中判斷為催化劑12是劣化狀態(tài)(Roaav"Xroa)(即"是")，將診斷結果F catj設定為"2"(表示劣化)(步驟2130)后，結束圖24的處理程序。步驟2129中判斷為催化劑12是正常狀態(tài)(Roaave〈Xroa)(即"否")，則將劣化診斷結果F catj設定為"1"(表示正常)(步驟2U3)后，結束圖24的處理程序。再者，將判斷基準值Xroa調整為能檢測出需要診斷劣化的催化劑的最大吸氧量OSC max減小的狀態(tài)的值。將平均空燃比振動的吸氧量設定成大于需要診斷劣化的催化劑的最大吸氧量OSCmax的值，從而能可靠地檢測出需要診斷劣化的催化劑。又，通過根據將下游O 2翻轉次數N ro2(下游O 2傳感器15的輸出值V2的翻轉次數)與吸氧量振動次數PTN比較并進行判斷，能防止因機主體1的運轉條件和運轉模式而變化的振動周期引起的劣化診斷精度降低。
這里，用翻轉次數平均值Roaave診斷催化劑劣化，但也可在最大吸氧量運算單元204運算的催化劑劣化度Catdet呈現大于等于規(guī)定值時，判斷為催化劑 12劣化。接著，參照圖25的時序圖說明催化劑劣化診斷的行為。圖15中示出因催化劑12的劣化而最大吸氧量減小并且吸氧量振幅開始超量時各參數的行為。圖25中，即使已判斷下游02傳感器15的輸出值V2翻轉的狀態(tài)，平均空燃比也不翻轉。其原因是由于將催化劑劣化診斷設定205的遲滯區(qū)寬度設定得小于平均空燃比振動單元203的遲滯區(qū)寬度。首先，在時刻t221上，平均空燃比(參照振動方向標記FRL)從濃翻轉到稀時，平均空燃比翻轉次數Naf達到更新條件判斷值Xnaf，延遲定時器Trsdly 開始增加。接著，由于上述混合氣的移動延遲和吸氧作用，時刻t221上從濃翻轉到稀的影響因時間延遲而開始從時刻t222附近呈現，下游0 2傳感器15的輸出值 V2在時刻t222使?jié)夥D。另一方面，延遲定時器Trsdly在時刻t223達到規(guī)定判斷值Xrsdly，更新判斷用下游0 2翻轉次數N ro2j。這樣，設置考慮控制系統(tǒng)延遲的延遲定時器T rsdly，從而能高精度檢測岀與平均空燃比的振動對應的下游02傳感器15的輸出值V2的變動。接著，參照圖26的流程圖和圖27的說明圖說明第2空燃比反饋控制單元 202的運算處理。圖26的處理程序示出基于運算輸出值V2的平均空燃比振動的振動中心AFCNT用的步驟，每一規(guī)定時間(例如5毫秒)執(zhí)行該程序。圖26中，第2空燃比反饋控制單元202首先讀入下游O 2傳感器15的輸出值V2，進行濾波處理(或平均化處理等鈍化處理)(步驟2301)，從而可作基于處理后的輸出值V2 flt的控制。接著，判斷是否下游O 2傳感器15的反饋區(qū)(閉環(huán)條件成立乂步驟2302)。步驟2302中，在理論空燃比控制以外的空燃比控制條件(機主體1啟動中、冷卻水溫TH)W為低溫時的濃化控制中、高負載功率增量時的稀化控制中、燃料費提高時的稀化控制中、啟動后的稀化控制中、斷燃料中等)下，對下游02
傳感器15為非激活狀態(tài)時或故障時等情況判斷為閉環(huán)條件不成立，其它情況則判斷為閉環(huán)條件成立。再者，可根據啟動后是否經歷規(guī)定時間或下游02傳感器15的輸出值V2 的大小是否一度超越規(guī)定電壓，判斷下游02傳感器15的激活、非激活狀態(tài)。如果步驟2302中判斷為閉環(huán)條件不成立(g卩"否")，適應平均空燃比振動的振動中心(中心空燃比)的初始值AFCNTO和積分運算值(行為簡稱為"積分值")AFI如下面的式(14)那樣求出平均空燃比振動的振動中心AFCNT(步驟 2314)后，結束圖26的處理程序。AFCNT = AFCNTO + AFI ......(14)式(14)中，加初始值AFCNTO設定為例如"14.53"。積分值AFI是閉環(huán)控制結束前的值，將其保持在控制電路10內的后備RAM106中。初始值AFCNTO 和積分值AFI是每一機主體1的運轉條件(例如按內燃機轉速Ne、負載、冷卻水溫THW劃分的運轉區(qū))保持的設定值，分別保持在后備RAM106。反之，步驟2302中判斷為閉環(huán)條件成立(即"是")，則設定下游02傳感器15的輸出值V2的目標值VR2(步驟2303)?？蓪⒛繕酥礦R2設定為與理論空燃比附近的催化劑12的凈化窗對應的下游 02傳感器15的規(guī)定輸出值(例如0.45伏附近)，或設定為催化劑12的NOx凈化率高的電壓(例如0.75伏附近)或CO、HC的凈化率低的電壓(例如0.2伏附近) 等，還可使其可運轉條件等改變。再者，根據運轉條件改變目標值VR2的情況下，為了緩解改變時的階躍狀變化造成的空燃比變動，對目標值VR2施行鈍化處理(例如一次濾波處理)。接著，步驟2303后，接著運算輸出值V2的目標值VR2與濾波處理后的輸出值V2 fit的偏差AV2(^ VR2-V2 flt)(步驟2304)，并進行適應偏差AV2的PI 控制處理(比例運算或積分運算)以便設定偏差AV2為"O"的振動中心AFCNT(步驟2305 2311)。例如，下游02傳感器15的輸出值V2小于目標值VR2且為稀側時，將適應目標平均空燃比AFAVEobj設定到濃側，使其起下游02傳感器15的輸出值V2返回目標值VR2的作用。利用普通PI控制器，使用目標平均空燃比初始值AFAVEO、基于積分增益 Ki2的積分操作量WKi2(AV2"、以及基于比例增益Kp2的比例操作量Kp2 (AV2)，如下面的式(15)那樣運算催化劑12的適應目標平均空燃比AFAVEobj。AFAVE obj = AFAVE0 + S{K i2 (AV2)} + K p2 (AV2) ......(15)式(15)中，初始值AFAVEO是相當于每一運轉條件設定的理論空燃比的值，例如設定為"14.53"?；诜e分增益K i2的積分運算一面對偏差AV2積分一面產生輸出，進行比較慢的動作，因此具有消除上游02傳感器13的特性變動引起的下游02傳感器15的輸出值V2的穩(wěn)態(tài)偏差的效果。將積分增益Ki2設定得越大，積分操作量WKi2(AV2"越大，消除偏差用的效果越大，但設定過大是，相位遲后大，控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，產生波動，因此需要適當設定增益。另一方面，基于比例增益Kp2的比例運算，初始與偏差AV2成正比的輸出，呈現響應性快，因此具有使偏差迅速恢復的效果。將比例增益K p2設定得越大，比例操作量Kp2 (AV2)(例如"Kp2 AV2")的絕對值越大，恢復的速度越快，但設定過大時，控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，產生波動，因此需要適當設定增益。上述PI控制處理中，首先判斷積分值AFI的更新條件是否成立(步驟2305)。過渡運轉中的情況下和過渡運轉后的規(guī)定期間以外的情況下，積分值AFI的更新條件成立。例如，過渡運轉時，上游A/F波動大，同樣，下游A/F也波動大，如果此狀態(tài)下進行積分運算，則對出錯的值積分，尤其是積分運算進行比較慢的動作，因此過渡運轉后保持出錯的值許久，控制性能變差。因此，過渡運轉時，暫停積分運算更新，保持積分值AFI，從而反之上述出錯的積分運算。過渡運轉后，由于控制對象的延遲，影響殘留許久，因此過渡運轉后的規(guī)定期間中也禁止更新積分值AFI。尤其是催化劑12的延遲大，因此可將過渡運轉后的規(guī)定期間設定為過渡運轉后的累計吸入空氣量達到規(guī)定值前的期間。其原因是由于催化劑12的狀態(tài)從過渡運轉的影響到恢復的速度依賴于催化劑12的吸氧作用，與吸入空氣量成正比。
再者，過渡運轉變化突然加減速、斷燃料、濃化控制。稀化控制、第2空燃比反饋控制單元201的控制停止、蒸發(fā)氣體導入的驟變等。在節(jié)流閥開度的每單位時間的變化量呈現大于等于規(guī)定量時或吸入空氣量Q a的每單位時間的變化量呈現大于等于規(guī)定量時等情況下，判斷突然加減速。最導入蒸發(fā)氣體的閥寬度的每單位時間的變化量呈現大于等于規(guī)定量的情況下，判斷蒸發(fā)氣體導入驟變。如果步驟2305中判斷為積分值AFI的更新條件成立(S卩"是")，將基于積分增益K i2的更新量K i2 (AV2)加到至上次為止的積分值AFI，對積分值AFI 進行更新運算(步驟2306)后，進至步驟2308。如上文所述，每一運轉條件將積分值AFI內插咱后備RAM106中?？蓪⒏?效率Ki2(AV2)單純設定為"Kp2,AV2"，或可用圖27所示的1維運算圖將其可變地設定為適應偏差AV2的值(所謂可變增益設定)。由積分值AFI補償的上游0 2傳感器13的特性變動隨排放氣體溫度或排放氣體壓力等運轉條件變化，因此將積分值AFI保持在每次運轉條件變化更新設定的后備RAM106中，并且每一運轉條件進行切換。積分值AFI被保持在后備 RAM106中，因此每次機主體l停止或重新啟動都被復原，能避免控制性能降低。反之，步驟2305中判斷為積分值AFI的更新條件不成立(g卩"否")，則照舊設定為上次的積分值AFI不變，不使積分值AFI更新(步驟2307)，進至步驟 2308。步驟2308中，用積分值AFI的最小值AFI min和最大值AFI max進行積分值AFI的上下限的限制處理，以滿足下面的式(16)。 AFI min < AFI < AFI max ......(16)將最小值AFI min和最大值AFI max設定為能補充上游O 2傳感器13的特性變動幅度(可預先掌握)的適當極限值。因而，能避免空燃比操作過大。接著，進行比例運算處理，輸入到比例操作量Kp2(AV2)，作為比例運算值(下文稱為"比例值")AFP(步驟2309)?？蓪⒈壤礙p2(AV2)單純設定為 "Kp2,AV2"，也可與積分值AFI的高效率Ki2(AV2)相同，用圖27所示的1維運算圖設定成可隨偏差AV2變化(可變增益設定)?？筛鶕欠裼衅骄杖急日駝訂卧?03的平均空燃比振動處理或平均空燃比振幅，設定并改變積分增益Ki2和比例增益Kp2。這時，由平均空燃比振動單元203增加下游O 2傳感器15的輸出值V2的變動，則利用第2空燃比反饋控制單元202的控制操作平均空燃比，以便抑制輸出值V2的變動，因此平均空燃比振動單元203和第2空燃比反饋控制單元202相互影響。即，以在平均空燃比振動處理中改變并考慮相互影響的方式設定積分增益K i2和比例增益Kp2。也可根據最大吸氧量運算單元204運算的最大吸氧量OSC max、催化劑溫度Tmpcat、催化劑劣化度Ca2det或催化劑劣化診斷設定205的是否有劣化的診斷結果設定并改變積分增益Ki2和比例增益Kp2。這時，能根據積分增益K i2和比例增益K p2的改變設定適應粗活機12的最大吸氧量OSC max的變化的適當增益。又，過渡運轉條件下(積分值AFI的更新條件不成立)的過渡運轉后的規(guī)定期間中，將比例增益Kp2的絕對值設定得大，加快因干擾而變差的催化劑12的凈化狀態(tài)的恢復速度。反之，過渡運轉后經歷規(guī)定期間后，將比例增益Kp2 的絕對值設定得小，避免目標空燃比A/Fo操作量過大引起的駕駛性能變差。與積分運算時相同，可將比例運算中的過渡運轉后的規(guī)定時間控制為過渡運轉后的累計空氣量達到規(guī)定值前的期間。其原因是由于催化劑12隨狀態(tài)從過渡運轉的影響至恢復的速度依賴于催化劑12的吸氧作用，并與吸入空氣量Q a成正比。因此，通過將比例增益Kp2的絕對值設定得大，能使過渡運轉的催化劑12 的凈化狀態(tài)變差迅速恢復，而且能避免常規(guī)運轉時的駕駛性能變差。接著，步驟2309后，為了反之空燃比操作過大，接著用比例值AFP的最小值AF min和最大值AFP max進行比例值AFP的上下限的限制處理，以滿足下面的式(17)(步驟2310)。AFP min < AFP < AFP max ......(17)接著，將步驟2306 2308中求出的積分值AFI、步驟2309和步驟2310中求出的本例中AFP加在一起，利用下面的式(18)運算振動中心AFCNT(步驟 2311)。AFCNT = AF AVE0 + AFP + AFI ......(18)如式(18)那樣包含PI運算值的總和的振動中心AFCNT適應求出催化劑12 的上游目標平均空燃比AFAVE obj的上述式(15)。最后，為了避免空燃比操作過大，用振動中心AFCNT(對應于目標平均空燃比AFAVE obj)的最小值AFCNT min和最大值AFCNT max進行振動中心 AFCNT(模板平均空燃比AFAVE obj)的上下限的限制處理，以滿足下面的式 (19)(步驟2312)后，結束圖26的處理程序。AFCNT min < AFCNT < ACNT max ......(19)綜上所述，本發(fā)明實施方式1的內燃機的空燃比控制裝置，具有設置在催化劑12的上游并檢測岀上游排放氣體中的空燃比的上游02傳感器13;根據上游O 2傳感器13的輸出值VI和控制常數調整供給機主體1的空燃比并使空燃比周期性地往濃方向和稀方向振動的第1空燃比反饋控制單元201;以及平均空燃比振動單元203，平均空燃比振動單元203根據催化劑12的吸氧量操作控制常數，使得對周期性振動的空燃比取平均后得到的平均空燃比往濃方向和稀方向振動。因而，如圖32、圖33所示，能使上游A/F的往濃方向和稀方向的空燃比振動的周期或振幅不作大變化，而使振動中的空燃比的平均空燃比往濃方向和稀方向周期性地振動，從而改變吸氧量的振幅，并且能不改變重視空燃比反饋性能和轉矩變動的空燃比振動的周期和振幅的設定，而自由改變吸氧量振幅 OSC，以適應催化劑12的劣化。還能不大量改變影響空燃比反饋性能和轉矩變動的空燃比振動的周期和振幅，而自由改變吸氧量振幅，以診斷催化劑12的劣化。又，平均空燃比振動單元203根據對平均空燃比的目標平均空燃比AFAVE obj，運算并設定控制常數(各階躍量RSR和RSL、各積分常數KIR和KIL、各延遲時間TDR和TDL、比較電壓VR1)，使目標平均空燃比AFAVEobj往濃方向和稀方向周期性地振動。而且，預先根據桌上計算或實驗值設定各運算圖上
的設定值，使催化劑12的上游的涉及平均空燃比與目標平均空燃比AFAVE obj 一致。還根據運轉條件使控制常數的設定值變化，從而能使實際平均空燃比與目標平均空燃比AFAVEobj—致，不拘運轉條件。又，平均空燃比振動單元203根據機主體1的運轉條件控制平均空燃比的振幅或振動周期，使得催化劑12的吸氧量的振幅AOSC在催化劑12的最大吸氧量OSC max的范圍內而且為根據機主體1的運轉條件設定的規(guī)定振幅。這樣，將吸氧量的振幅AOSC設定成在催化劑12的最大吸氧量OSC max的范圍內，將催化劑12的吸氧量設定成在最大吸氧量OSC max與最小吸氧量OSC min^0)之間的范圍內，從而催化劑12的上游空燃比的變動被吸氧量的變化可靠地吸收，將催化劑12的空燃比保持在理論空燃比附近，因此能防止催化劑 12的凈化率大幅度變差。又，平均空燃比振動單元203還在催化劑劣化診斷單元205診斷催化劑12 劣化時和非診斷劣化時，改變平均空燃比的振幅或振動周期，使得催化劑12 的吸氧量振幅AOSC變化。即，即使在最大吸氧量OSCmax的范圍內，為了改善催化劑12的凈化特性和診斷催化劑12的劣化，也根據各種條件調整吸氧量振幅AOSC，將其設定為規(guī)定的量。因而，例如即使因內燃機轉速Ne或負載不同而來自機主體1的排放氣體成分或催化劑12的溫度變化，并且催化劑12的凈化特性變化，也根據內燃機的轉速N e或負載改變吸氧量振幅AOSC，因此能進一步改善催化劑12的凈化特性。又，平均空燃比振動單元203根據運轉條件設定平均空燃比的振幅或振動周期，使得催化劑12的吸氧量的振幅AOSC在催化劑12劣化前的最大吸氧量 OSCmax的范圍內而且需要診斷劣化的催化劑的最大吸氧量的范圍外。g卩，將診斷劣化時的吸氧量振幅AOSC設定為劣化前的催化劑12的最大吸氧量OSC max的范圍內而且需要診斷劣化的催化劑的最大吸氧量的范圍外。因而，使用需要診斷劣化的催化劑時，下游0 2傳感器15的輸出值V2的波動大，因此能使診斷劣化的劣化判斷精度提高。又，平均空燃比振動單元203例如將平均空燃比在啟動振動時的初始振動
周期設定成末尾設定的振動周期之半，將平均空燃比在啟動振動時的初始振幅設定成末尾設定的振幅之半。因而，能避免催化劑12的吸氧量振幅A0SC超過規(guī)定的幅度。本發(fā)明實施方式1的內燃機的空燃比控制裝置，具備根據機主體l的運轉條件運算所述催化劑12的最大吸氧量OSC max的最大吸氧量運算單元204，根據最大吸氧量運算單元204運算的最大吸氧量OSC max，設定平均空燃比振動單元203設定的平均空燃比的振動周期或振幅。因而，能運算不僅隨各種運轉條件變化而且隨催化劑12激活中途和過渡時的催化劑溫度Tmpcat變化或催化劑12的劣化等各種條件變化的最大吸氧量 OSC max,可使催化劑12的吸氧量振動處理的控制精度提高。而且，平均空燃比振動單元203在機主體1的過渡運轉中停止執(zhí)行平均空燃比振動處理，因此能避免吸氧量變動的影響，依據催化劑12的吸氧量行為適當設定振動啟動時期。又，本發(fā)明實施方式1的內燃機的空燃比控制裝置，具備設置在催化劑 12的下游并檢測出下游排放氣體中的空燃比的O 2傳感器15、以及根據下游O 2傳感器的輸出值V2校正平均空燃比振動單元203振動的平均空燃比振動中心 (中心空燃比)AFCNT的第2空燃比反饋控制單元202，并根據下游O 2傳感器 15的輸出值V， 2檢測出催化劑12的吸氧量狀態(tài)。因此，能調整目標平均空燃比AFAVE obj的振動中心AFCNT，以便不超過最大吸氧量OSC max或最小吸氧量(=0)，進一步使吸氧量振動處理的控制精度提高。又，本發(fā)明實施方式1的內燃機的空燃比控制裝置，具備變更第2空燃比反饋控制單元202的控制增益的控制增益變更單元206，并且控制增益變更單元206在執(zhí)行平均空燃比振動單元203的平均空燃比振動處理中變更積分增益Ki2和比例增益Kp2，因此能設定適應催化劑12的最大吸氧量OSCmax 變化的適當增益。而且，平均空燃比振動單元203在使平均空燃比往濃方向和稀方向振動并將平均空燃比設定在濃方向時，下游02傳感器15的輸出值V2翻轉到濃方向的情況下，結束平均空燃比往濃方向的設定周期，強制使平均空燃比翻轉到稀方向；在將平均空燃比設定到稀方向時，下游02傳感器15的輸出值V2翻轉到稀方向的情況下，結束平均空燃比往稀方向的設定周期，強制使平均空燃比翻轉到濃方向，因此能從吸氧量超量狀態(tài)恢復，可將排放氣體變差抑制到最小。又，本發(fā)明實施方式1的內燃機的空燃比控制裝置，具備診斷催化劑21 是否存在劣化的催化劑劣化診斷單元205,因此催化劑劣化診斷單元205能根據最大吸氧量運算單元204運算的最大吸氧量OSC max診斷催化劑12的劣化。而且，催化劑劣化診斷單元205在執(zhí)行平均空燃比振動單元203的平均空燃比振動處理中，能至少根據下游02傳感器15的輸出值V2診斷催化劑12 的劣化。實施方式2再者，上述實施方式l中，平均空燃比振動單元203根據周期計數器Tmr 執(zhí)行振動處理，但也可根據吸氧量的估計值(估計吸氧量OSC)執(zhí)行振動處理。下面，一起參照圖1和圖2以及圖28 圖31，說明執(zhí)行基于估計吸氧量 OSC的振動處理的本發(fā)明實施方式2。這時，僅平均空燃比振動單元203的運算處理(參考圖6)的一部分不同，內燃機的空燃比控制裝置的總體組成和其它功能與上文所述相同。圖28是示出本發(fā)明實施方式2的平均空燃比振動單元203的處理運作的流程圖，與上述圖6時相同，也每一規(guī)定時間(例如5毫秒)執(zhí)行圖28的運算程序。圖29、圖30是示出濃方向和稀方向的估計吸氧量OSCr、 OSC 1的設定值的說明圖。再者，平均空燃比診斷的濃方向和稀方向的振幅DAFr、 DAF1如上述圖10、圖12所示。圖31是示出本發(fā)明實施方式2的振幅AOSC的時序圖。圖28中，步驟2501 2526分別對應于上述(參考圖6)步驟701 726。但是，步驟2507 2510、 2514 2517和2524的各處理中，應用估計吸氧量OSC，代替翻轉周期Tj和周期計數器Tmr。僅這點與上文所述不同。平均空燃比振動單元203，首先與上文所述(步驟701)相同，判斷下游02 傳感器15的輸出值V2的濃稀翻轉(步驟2501)，在從稀翻轉到濃時，取為FR02 =1(翻轉到濃)；從濃翻轉到稀時，取為FR02二2(翻轉到稀)；非翻轉時，取為
FRO2二0(無翻轉)。然后，進至步驟2502。步驟2502中，與上文所述(步驟702)相同，判斷平均空燃比的振動條件是否成立，如果振動條件成立，進至后續(xù)的判斷處理(步驟2503);振動條件不成立，則進至復原處理(步驟2523)。在步驟2503 2505中，設定振動條件成立后的首次振動的初始值(振動方向標記FRL、振動次數PTN)。首先，步驟2503的判斷結果為振動次數PTN = O(首次振動)時，在步驟2504、 2505設定初始值；PTN-O以外的情況下，不適當初始值，進至步驟2506，在步驟2504設定首次振動方向標記FRL(例如濃方向 "l")，在步驟2505設定首次的振動次數PTN = 1。步驟2506 2508中，分別設定濃方向和稀方向的估計吸氧量OSC j、平均空燃比振幅DAFj。首先，步驟2506中判斷濃或稀的振動方向，濃方向(FRL二 l)時進至步驟2507，稀方向(FRL = 2)時進至步驟2508。在步驟2507這，設定濃方向的估計吸氧量OSCr和振幅DAFr后，進至步驟2509。這時，利用適應吸入空氣量Qa的1維運算圖(參考圖29)設定估計吸氧量OSCj^OSCr)，使得吸氧量的振幅AOSC為規(guī)定值；同樣，也利用適應吸入空氣量Qa的l維運算圖(參考圖10)設定平均空燃比的振幅DAFj^DAF r)，使得振幅AOSC為規(guī)定值。在步驟2508中，設定稀方向的估計吸氧量0SC1和振幅DAF1后，進至步驟2509。這時，利用適應吸入空氣量Qa的1維運算圖(參考圖30)設定估計吸氧量OSCj^OSCl)，使得吸氧量的振幅AOSC為規(guī)定值；同樣，也利用適應吸入空氣量Qa的1維運算圖(參考圖12)設定平均空燃比的振幅DAFj^DAF 1)，使得振幅AOSC為規(guī)定值。后文將闡述，在催化劑劣化診斷中設定劣化診斷時的吸氧量振幅AOSC，使其在劣化前的催化劑12的最大吸氧量OSC max的范圍內而且為需要診斷劣化的催化劑的最大吸氧量的范圍外。因而，需要診斷劣化的催化劑的情況下，下游0 2傳感器15的輸出值V2的波動大，劣化診斷精度提高。用吸氧量OSCj、周期Tj(秒)、振幅DAFj的絕對值、吸入空氣量Qa(克/ 秒)和變換用的規(guī)定系數K02如下面的式(20)那樣(與上述式(3)相同)表示吸氧量振幅AOSC。AOSC(克)2XIOSCjl(克)=TjX|DAF j|XQ aXK02 ......(20)為了使吸氧量振幅AOSC維持規(guī)定值，如果振幅DAFj固定，可使周期Tj 以與吸入空氣量Qa成反比的方式變化(參考圖9、圖ll)。反之，將周期Tj 取為固定值時，可將振幅DAFj設定成與吸入空氣量Qa成反比。但是，實際上周期T j和振幅DAF j的設定范圍操作改善催化劑12的凈化特性、改善駕駛性能、改善響應性等各種制約，因此如圖IO、圖12那樣設定振幅DAFj使其隨吸入空氣量Qa變化，并且吸氧量振幅AOSC為規(guī)定值。又，將濃方向和稀方向的振幅DAFj設定成非對稱。例如，為了使催化劑 12的NO x凈化特性提高或減輕機主體1的轉矩變小，將稀方向的振幅DAF j(= DAF l)的絕對值設定得小于濃方向的振幅DAF j(= DAF r)的絕對值。將估計吸氧量OSC(振幅AOSC)設定成在催化劑12的最大吸氧量OSC max 的范圍內。其原因是由于催化劑12的吸氧量在最大吸氧量OSCmax與最小吸氧量(=0)之間的范圍內時，催化劑12的上游空燃比變動被吸氧量的變化吸收，將催化劑12內的空燃比保持在理論空燃比附近，因此能防止催化劑12的凈化率大幅度變差。即使在最大吸氧量OSCmax的范圍內，為了例如提高催化劑12的凈化特性或診斷催化劑12的劣化，也調整吸氧量的振幅AOSC，根據條件將其設定為規(guī)定的量。其原因是由于通過根據內燃機轉速Ne或負載改變吸氧量的振幅 AOSC，使機主體1排出的排放氣體成分和催化劑溫度Tmpcat變化，從而催化劑12的凈化特性變化，因此能進一步使催化劑12的凈化特性提高。又，可在使催化劑12的凈化特性提高時、進行催化劑12的劣化診斷時的情況下，切換濃方向和稀方向的估計吸氧量OSCj、振幅DAFj的各設定值。因而，能設定符合目的的適當的吸氧量振幅AOSC?？赏ㄟ^例如根據條件切換步驟2507、 2508設定的估計吸氧量OSCj和振幅DAFj的各運算圖，進行這時的切換處理。設定劣化診斷時的吸氧量振幅AOSC，使其為劣化前的催化劑12的最大吸
氧量OSC max的范圍內且需要診斷劣化的催化劑的最大吸氧量的范圍外。因而，需要診斷劣化的催化劑的情況下，下游0 2傳感器15的輸出值V2的波動大，劣化診斷精度提高。返回圖28，在步驟2509中，與上文所述(圖6)的步驟709相同，根據最大吸氧量運算單元204運算的最大吸氧量OSC max,自適應地校正步驟2507或步驟2508中設定的估計吸氧量OSC j(振幅AOSC)和平均空燃比的振幅DAF j。艮口，根據上述式(5)，使用適應最大吸氧量OSCmax的校正系數Koscaf校正平均空燃比的振幅DAFj，并且與上述式(4)相同，根據下面的式(21)，用校正系數K osct校正根據吸氧量OSC j(振幅AOSC)。OSCj =OSCj (n—1) XKosct ......(21)式(21)中，(n-l)表示校正前的上次值。利用適應最大吸氧量OSCmax的 1維運算圖設定校正系數Kosct。設定校正系數Kosct、 Koscaf，使最大吸氧量OSCmax減小，同時還使吸氧量振幅AOSC減小，以便將估計吸氧量OSC j的振幅AOSC維持在變化后的最大吸氧量OSC max的范圍內，因此能防止吸氧量振幅AOSC大量超過最大吸氧量OSC max,從而能避免排放氣體大幅度變差。接著，步驟2509的校正處理后，接著通過乘以適應平均空燃比振動啟動后的振動次數PTN的校正系數Kptnt、 Kptnaf，進一步校正估計吸氧量OSC j和平均空燃比的振幅DAF j(步驟2510)。根據適應振動次數PTN的表，分別設定根據吸氧量OSCj的校正系數K ptnaf和平均空燃比振幅DAFj的校正系數Kptnaf。再者，可將各校正系數設定成隨著振動次數PTN的增加，吸氧量振幅AOSC也逐漸增加。因而，能防止吸氧量狀態(tài)驟變，而且能避免空燃比控制(尤其是第2空燃比反饋控制單元202 的控制)的跟蹤性欠佳。接著，與上文所述(圖6)的步驟711 714相同，在步驟2511 2514中，下游O 2傳感器15的輸出值V2濃稀翻轉時，催化劑12的吸氧量OSC超過最大吸氧量OSCmax或最小吸氧量^0)的情況下，進行強制復原，強制使平均空燃比的振動方向翻轉。
首先，如果步驟2511的判斷結果為正在往濃方向振動(振動方向標記FRL = 1)，進至步驟2512;判斷結果為正在往稀方向振動(FRL-2)，則進至步驟2513。接著，如果濃方向振動中的步驟2512的判斷結果為輸出值V2從濃翻轉到稀(下游O 2傳感器15的翻轉標記FR02 = 1)，將估計吸氧量OSC復原為翻轉吸氧量OSCj(步驟2514)，強制使振動方向翻轉。這樣，與上述實施方式l相同，根據下游02傳感器15的輸出值檢測出催化劑12的吸氧量OSC超量，使平均空燃比的振動方向翻轉，從而能從吸氧量 OSC超量狀態(tài)恢復，可將排放氣體變差抑制到最小。接著，由步驟2515 2521進行更新估計吸氧量OSC的濃稀翻轉。首先，在步驟2515中，適應平均空燃比的振幅DAF、吸入空氣量Qa(克/秒)、運算周期DT^5毫秒)、以及變換成吸氧量OSC用的規(guī)定系數K02，并利用對上次積分值OSC(n-1)的積分運算，如下面的式(22)那樣更新估計吸氧量OSC。OSC = OSC (n-l) + DAFXQaXDTXK02 ......(22)圖31是示出根據平均空燃比估計的估計吸氧量OSC(參考實線)的行為的時序圖，并以與平均處理前的(濃稀周期性變動)的空燃比行為估計的吸氧量(參考虛線)比較的方式示出。圖31中，對基于空燃比行為的估計吸氧量(參考虛線)和基于平均空燃比的估計吸氧量OSC(參考實線)進行比較，則判明如估計吸氧量那樣，即使省略微小振動(參考虛線)，也能充分模擬周期長的吸氧量振動。再者，式(22)中使用平均空燃比的振幅DAF，但也可以目標平均空燃比 AFAVE obj。這時，式(22)隨運算中適應AFAVE obj - 14.53，以代替振幅DAF。還可使用催化劑12的適應空燃比估計值，以代替目標平均空燃比AFAVE obj。這時，通過例如對燃料校正系數FAF施行時滯處理(或鈍化處理)，估算適應空燃比的估計值。根據目標平均空燃比AFAVE obj或燃料校正系數FAF不及空燃比時，受第 2空燃比反饋控制單元202的影響，因此產生與反饋控制的相互作用，設計復雜，但吸氧量OSC的估計精度良好。反之，根據平均空燃比的振幅DAF估計空燃比時，不受第2空燃比反饋控制單元202的影響，因此設計方便，但其反
面帶來吸氧量OSC的估計精度差。將理論空燃比取為"14.53"，進行了說明，但也可用第2空燃比反饋控制單元202的控制中學習的理論空燃比(=14.53+AFI),進行運算。接著，在估計吸氧量OSC的更新處理(步驟2515)后，接著根據估計吸氧量 OSC的絕對值是否大于翻轉后的估計吸氧量OSC j的絕對值，判斷是否翻轉定時(步驟2516)，如果判斷為翻轉定時(IOSCI〉IOSCJI)(即"是")，將估計吸氧量OSC復原為"0"(步驟2517)，使振動次數PTN遞增"1"(步驟2518)后，進至與上文所述(圖6)的步驟719相同的步驟2519。反之，步驟2516中判斷為非翻轉定時(IOSCI^IOSCJI)(即"否")，則進至目標平均空燃比AFAVE obj的設定處理(步驟2522)。其后，如果步驟2519的判斷結果為當前的振動方向標記FRL:1(濃)，將振動方向標記FRL設定為"2"，使其翻轉到稀方向(步驟2520);步驟2519的判斷結果為FRL:2(稀)，則設定為FRL二1，使其翻轉到濃方向(步驟2521)。又，如上述式(6)那樣，將振幅DAFj加到振動中心AFCNT，運算并設定振動條件成立時的目標平均空燃比AFAVEobj(步驟2522)后，進至步驟2526。再者，振動中心AFCNT是第2空燃比反饋控制單元202的控制中運算的目標平均空燃比。這樣，根據下游02傳感器15的輸出值V2檢測出催化劑12的吸氧量OSC 的狀態(tài)，從而能調整振動中心AFCNT，以便不超過最大吸氧量OSCmax或最小吸氧量(=0)。因此，能使吸氧量OSC的振動處理的控制精度進一步提高。再者，可將振動中心AFCNT設定為滿足運轉條件的規(guī)定值。根據條件將振動中心AFCNT移到濃方向或稀方向，從而可改變催化劑12 的凈化狀態(tài)，也可用于催化劑12和各種傳感器等的故障診斷。另一方面，上述步驟2505中的判斷結果為非振動條件時，將振動次數PTN 復原為"0"(步驟2523)，將根據吸氧量OSC復原為"0"，將振動條件不成立時的目標平均空燃比AFAVE obj設定為振動中心AFCNT(步驟2525)后，進至步驟2526。最后，由步驟2526設定第1空燃比反饋控制單元201的控制的控制常數，
以便形成目標平均空燃比AFAVE obj后，結束圖28的平均空燃比振動單元203 的處理。綜上所述，本發(fā)明實施方式2的平均空燃比振動單元203估計催化劑12的吸氧量OSC，并根據估計的吸氧量OSC將平均空燃比往濃方向和稀方向翻轉，使得估計的吸氧量OSC在催化劑12的最大吸氧量范圍OSC max內而且在根據運轉條件設定的規(guī)定范圍進行振動。這樣，將催化劑12的吸氧量OSC控制在最大吸氧量OSC max與最小吸氧量(=0)之間的范圍內，從而利用吸氧量的變化吸收催化劑12的首先空燃比變動，將催化劑12內的空燃比保持在理論空燃比附近，因此能防止催化劑12的凈化率大幅度變差。即使在最大吸氧量OSC max的范圍內，也根據內燃機轉速或負載等條件調整吸氧量振幅AOSC，時機主體1排出的排放氣體成分和催化劑溫度Tmpcat變化，催化劑12的凈化特性也變化，從而使催化劑12的凈化特性進一步提高，同時還能用于診斷催化劑12的劣化。平均空燃比振動單元203根據平均空燃比振動單元203設定的平均空燃比 (振幅DAF)求出估計吸氧量OSC，因此不受第2空燃比反饋控制單元202的控制的影響，能方便地進行設計?；蛘咂骄杖急日駝訂卧?03根據第1空燃比反饋控制單元201的空燃比的調整量(目標平均空燃比AFAVEobj)求出估計吸氧量OSC，因此能使吸氧量 OSC的估計精度提高。本發(fā)明實施方式2的內燃機的空燃比控制裝置，具備根據機主體l的運轉條件運算催化劑12的最大吸氧量OSC max的最大吸氧量運算單元204，并根據最大吸氧量運算單元204運算的最大吸氧量OSC max設定平均空燃比振動單元203設定的平均空燃比的振幅DAF或催化劑12的吸氧量振幅AOSC，而且平均空燃比振動單元203根據估計吸氧量OSC將平均空燃比往濃方向和稀方向翻轉。因而，設定校正系數Kosct、 Koscaf，使最大吸氧量OSCmax減小，同時還使吸氧量振幅AOSC減小，以便將估計吸氧量OSC j的振幅AOSC維持在變
化后的最大吸氧量OSC max的范圍內，因此能防止吸氧量振幅AOSC大量超過最大吸氧量OSCmax，從而能避免排放氣體大幅度變差。又，平均空燃比振動單元203根據估計吸氧量OSC使平均空燃比往濃方向和稀方向振動，并且將平均空燃比設定在濃方向時，下游02傳感器15的輸出值V2翻轉到濃方向的情況下，將估計吸氧量OSC復原為催化劑12的吸氧量振動范圍的下限值，同時還強制使平均空燃比翻轉到稀方向。反之，將平均空燃比設定在稀方向時，下游02傳感器15的輸出值V2翻轉到稀方向的情況下，將估計吸氧量OSC復原為催化劑12的吸氧量振動范圍的上限值，同時還強制使平均空燃比翻轉到濃方向。這樣，根據下游02傳感器15的輸出值V2檢測出催化劑12的吸氧量OSC 超量，并使平均空燃比的振動方向翻轉，從而能從吸氧量OSC的超量狀態(tài)恢復，可將排放氣體的變差抑制到最小。再者，上述各實施方式中，將入型傳感器運作下游02傳感器15，但只要是能檢測出位于上游的催化劑12的凈化狀態(tài)的傳感器，下游02傳感器15也可以是其它傳感器，例如使用線性空燃比傳感器、NOx傳感器、HC傳感器、CO 傳感器等，也能控制催化劑12的凈化狀態(tài)，因此具有與上文所述相同的效果。作為上游02傳感器13，可用對空燃比變化具有線性輸出特性的線型02 傳感器，由于能利用與上文所述相同的第1空燃比反饋控制單元201的控制一面使催化劑的上游空燃比振動，一面控制平均空燃比，因此具有與上文所述相同的效果。將線型O 2傳感器用作上游0 2傳感器13時，可作對目標空燃比A / F o 的跟蹤性良好的控制，因此使目標空燃比A/Fo往濃方向和稀方向周期性地振動，并使上游空燃比振動，使振動中的目標空燃比A/Fo的平均值進一步往濃方向和稀方向周期性地振動，從而具有與上文所述相同的效果。又，第2空燃比反饋控制單元202構成根據目標值VR2、下游0 2傳感器 15的輸出值V2(輸出信息)，使用比例運算和積分運算對目標空燃比A/F o進行運算，但根據目標值VR2和輸出值V2，使用其它反饋控制(例如現代控制理論的狀態(tài)反饋控制、游動方式控制、觀測器、自適應控制、Hoo控制等)運算目
標空燃比A/F0，也能控制催化劑12的凈化狀態(tài)，因此具有與上文所述相同的效果。
權利要求
1. 一種內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，具備設置在內燃機的排氣系統(tǒng)以凈化所述內燃機排放的氣體的催化劑；設置在所述催化劑的上游并檢測出上游排放氣體中的空燃比的上游空燃比傳感器；檢測出所述內燃機的運轉條件的各種傳感器；以及根據所述上游空燃比傳感器的輸出值和規(guī)定的控制常數，調整供給所述內燃機的空燃比，并使所述空燃比周期性地往濃方向和稀方向振動的第1空燃比反饋控制單元，其中還具備平均空燃比振動單元，所述平均空燃比振動單元根據所述催化劑的吸氧量，操作所述控制常數，使得對周期性振動的所述空燃比取平均后得到的平均空燃比往濃方向和稀方向振動。
2、如權利要求1中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，所述平均空燃比振動單元根據對所述平均空燃比的目標平均空燃比，設定所述控制常數，使所述目標平均空燃比往濃方向和稀方向周期性地振動。
3、如權利要求1中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，所述平均空燃比振動單元根據所述內燃機的運轉條件，設定所述平均空燃比的振幅或振動周期，使得所述催化劑的吸氧量的振幅在所述催化劑的最大吸氧量范圍內而且為根據所述內燃機的運轉條件設定的規(guī)定振幅。
4、如權利要求1中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，所述平均空燃比振動單元根據所述內燃機的運轉條件，設定所述平均空燃比的振幅或振動周期，使得所述催化劑的吸氧量的振幅在所述催化劑劣化前的最大吸氧量范圍內而且在需要診斷劣化的劣化催化劑的最大吸氧量范圍外。
5、如權利要求1中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，所述平均空燃比振動單元將所述平均空燃比在啟動振動時的初始振動周期設定成末尾設定的振動周期之半。
6、如權利要求1中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，成末尾設定的振幅之半。
7、如權利要求1中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，所述平均空燃比振動單元估計所述催化劑的吸氧量，并根據估計的吸氧量將所述平均空燃比往濃方向和稀方向翻轉，使得估計的吸氧量在所述催化劑的最大吸氧量范圍內而且在根據所述內燃機運轉條件設定的規(guī)定范圍進行振動。
8、如權利要求7中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，所述平均空燃比振動單元根據所述平均空燃比振動單元設定的所述平均空燃比，求出所述估計吸氧量。
9、如權利要求7中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，所述平均空燃比振動單元根據所述第1空燃比反饋控制單元的所述空燃比的調整量，求出所述估計吸氧量。
10、如權利要求1中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，具備根據所述內燃機的運轉條件，運算所述催化劑的最大吸氧量的最大吸氧量運算單元，根據所述最大吸氧量運算單元運算的所述最大吸氧量，設定所述平均空燃比振動單元設定的所述平均空燃比的振動周期或振幅。
11、如權利要求7中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，具備根據所述內燃機的運轉條件，運算所述催化劑的最大吸氧量的最大吸氧量運算單元，根據所述最大吸氧量運算單元運算的所述最大吸氧量，設定所述平均空燃比振動單元設定的所述平均空燃比的振幅或所述催化劑的吸氧量的振幅，所述平均空燃比振動單元根據所述估計吸氧量，將所述平均空燃比往濃方向和稀方向翻轉。
12、如權利要求1中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，所述平均空燃比振動單元在所述內燃機的過渡運轉中或過渡運轉后的規(guī)定期間，中止執(zhí)行所述平均空燃比的振動處理。
13、如權利要求1中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，具備: 設置在所述催化劑的下游以檢測出下游排放氣體中的空燃比的下游空燃比傳感器；以及根據所述下游空燃比傳感器的輸出值，校正所述平均空燃比振動單元振動的所述平均空燃比的中心空燃比的第2空燃比反饋控制單元。
14、如權利要求13中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，具備變更所述第2空燃比反饋控制單元的控制增益的控制增益變更單元，所述控制增益變更單元在所述平均空燃比振動單元執(zhí)行所述平均空燃比的振動處理中，變更所述控制增益。
15、如權利要求13中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，所述平均空燃比振動單元使所述平均空燃比按規(guī)定周期往濃方向和稀方向振動，并且將所述平均空燃比設定在濃方向時，所述下游空燃比傳感器的輸出值往濃方向翻轉的情況下，結束所述平均空燃比往濃方向的設定周期，強制使所述平均空燃比翻轉到稀方向；將所述平均空燃比設定在稀方向時，所述下游空燃比傳感器的輸出值往稀方向翻轉的情況下，結束所述平均空燃比往稀方向的設定周期，強制使所述平均空燃比翻轉到濃方向。
16、如權利要求13中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，所述平均空燃比振動單元根據所述估計吸氧量，使所述平均空燃比往濃方向和稀方向振動，將所述平均空燃比設定在濃方向時，所述下游空燃比傳感器的輸出值往濃方向翻轉的情況下，將所述估計吸氧量重置為所述催化劑的吸氧量振動范圍的下限值，同時還強制使所述平均空燃比往稀方向翻轉；將所述平均空燃比設定在稀方向時，所述下游空燃比傳感器的輸出值往稀方向翻轉的情況下，將所述估計吸氧量重置為所述催化劑的吸氧量振動范圍的上限值，同時還強制使所述平均空燃比往濃方向翻轉。
17、如權利要求1中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，具備診斷所述催化劑是否存在劣化的催化劑劣化診斷單元，所述催化劑劣化診斷單元根據所述最大吸氧量運算單元運算的所述最大吸氧量，診斷所述催化劑的劣化。
18、如權利要求13中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，具備診斷所述催化劑是否存在劣化的催化劑劣化診斷單元，所述催化劑劣化診斷單元在所述平均空燃比振動單元執(zhí)行所述平均空燃比的振動處理中，至少根據所述下游空燃比傳感器的輸出值，診斷所述催化劑的劣化。
19、如權利要求17中所述的內燃機的空燃比控制裝置，其特征在于，所述平均空燃比振動單元在所述催化劑劣化診斷單元診斷所述催化劑劣化時和非診斷劣化時，變更所述平均空燃比的振幅或振動周期，使得所述催化劑的吸氧量振幅變化。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種內燃機的空燃比控制裝置，能不改變重視空燃比反饋性能和轉矩變動的空燃比振動的周期和振幅而自由改變吸氧量振幅，以適應催化劑劣化或診斷催化劑劣化。具備根據上游空燃比傳感器(13)的輸出值(V1)和規(guī)定的控制常數，調整供給機主體(1)的空燃比，并使空燃比周期性地往濃方向和稀方向振動的第1空燃比反饋控制單元(201)；以及根據催化劑的吸氧量操作所述控制常數，以便使得對周期性振動的空燃比取平均后得到的平均空燃比往濃方向和稀方向振動的平均空燃比振動單元(203)。
文檔編號F02D41/14GK101210520SQ20071012646
公開日2008年7月2日申請日期2007年6月11日優(yōu)先權日2006年12月25日
發(fā)明者田洼英樹申請人:三菱電機株式會社

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