本發(fā)明涉及一種發(fā)動機的控制裝置，尤其涉及檢測排氣管的空燃比的空燃比傳感器的劣化檢測。

背景技術(shù)：

作為本技術(shù)領(lǐng)域的背景技術(shù)，有日本專利特開2008-175202號公報(專利文獻1)。在該公報中揭示有如下內(nèi)容：根據(jù)檢測內(nèi)燃機的廢氣的空燃比的空燃比傳感器的輸入空燃比的方差值峰值和輸出空燃比峰值的時間來測量空燃比傳感器的死區(qū)時間，從而進行異常診斷。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2008-175202號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

在專利文獻1所記載的技術(shù)中，在算出方差值的期間內(nèi)，必須使空燃比以規(guī)定的中心空燃比為界而階段性地朝貧側(cè)和富側(cè)變化。因而，必須在算出方差值的期間使改變空燃比的控制持續(xù)，從而存在發(fā)動機的運轉(zhuǎn)性及排氣性能發(fā)生劣化的問題。此外，存在為了算出方差值而導(dǎo)致檢測期間也變長的問題。

本發(fā)明是鑒于這種問題而成，其目的在于高精度地檢測空燃比傳感器的死區(qū)時間特性的劣化而無運轉(zhuǎn)性及排氣性能的劣化。

解決問題的技術(shù)手段

為了解決上述問題，本發(fā)明的控制裝置的特征在于，包括：空燃比檢測單元，其檢測排氣管的空燃比；以及空燃比變動單元，其以規(guī)定周期改變排氣管的空燃比，在通過所述空燃比變動單元而使得空燃比發(fā)生變動時的所述空燃比檢測單元的輸出信號中的規(guī)定頻率的振幅為規(guī)定值以上、并且從與發(fā)動機相位相關(guān)的參數(shù)的基準(zhǔn)位置或基準(zhǔn)時期起到所述空燃比檢測單元的輸出信號的規(guī)定值為止的所需時間或所需角度為規(guī)定值以上時，通知所述空燃比檢測單元的異常，或者為發(fā)動機控制的一部分開啟故障保險。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，由于是根據(jù)空燃比傳感器輸出信號的振幅和相位變化來診斷空燃比傳感器的劣化，因此能以較短時間進行劣化診斷。

此外，由于是在平均空燃比為排氣最佳空燃比的狀態(tài)下使用頻率相對較高的空燃比振動來檢測空燃比傳感器的死區(qū)時間特性的劣化，因此可實現(xiàn)短時間且高精度的檢測而無運轉(zhuǎn)性及排氣性能的劣化。

附圖說明

圖1為實施例1～4中的發(fā)動機控制系統(tǒng)圖。

圖2為表示實施例1～4中的控制單元的內(nèi)部的圖。

圖3為表示實施例1中的控制整體的框圖。

圖4為實施例1中的燃料噴射量修正值運算部的框圖。

圖5為實施例1中的振幅運算部的框圖。

圖6為實施例1中的所需時間(所需角度)運算部的框圖。

圖7為實施例1中的死區(qū)時間異常判定部的框圖。

圖8為表示實施例2中的控制整體的框圖。

圖9為實施例2～4中的燃料噴射量修正值運算部的框圖。

圖10為實施例2中的振幅運算部的框圖。

圖11為實施例2中的所需角度運算部的框圖。

圖12為實施例2中的死區(qū)時間異常判定部的框圖。

圖13為表示實施例3中的控制整體的框圖。

圖14為實施例3、4中的二旋轉(zhuǎn)成分運算部的框圖。

圖15為實施例3、4中的振幅運算部的框圖。

圖16為實施例3、4中的所需角度運算部的框圖。

圖17為實施例3、4中的死區(qū)時間異常判定部的框圖。

圖18為表示實施例4中的控制整體的框圖。

圖19為實施例4中的空燃比反饋修正值運算部的框圖。

具體實施方式

下面，使用附圖，對實施例進行說明。

實施例1

圖1為表示本實施例的系統(tǒng)圖。在由多汽缸(此處為4汽缸)構(gòu)成的發(fā)動機9中，來自外部的空氣通過空氣濾清器1，并經(jīng)過進氣歧管4、集流器5而流入至汽缸內(nèi)。流入空氣量由電子節(jié)氣門3加以調(diào)節(jié)。空氣流量傳感器2檢測流入空氣量。此外，進氣溫度傳感器29檢測進氣溫度。曲軸轉(zhuǎn)角傳感器15輸出曲軸的每10°轉(zhuǎn)角的信號和每一燃燒周期的信號。水溫傳感器14檢測發(fā)動機9的冷卻水溫度。此外，加速器開度傳感器13檢測加速器6的踩踏量，由此檢測駕駛員的要求扭矩。

加速器開度傳感器13、空氣流量傳感器2、進氣溫度傳感器29、安裝于電子節(jié)氣門3的節(jié)氣門開度傳感器17、曲軸轉(zhuǎn)角傳感器15、水溫傳感器14各自的信號被送至后文敘述的控制單元16，根據(jù)這些傳感器輸出而獲得發(fā)動機9的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而最佳地運算空氣量、燃料噴射量、點火正時等發(fā)動機9的主要操作量。

控制單元16內(nèi)所運算出的目標(biāo)空氣量被轉(zhuǎn)換為目標(biāo)節(jié)氣門開度→電子節(jié)氣門驅(qū)動信號，并送至電子節(jié)氣門3。燃料噴射量被轉(zhuǎn)換為開閥脈沖信號，并送至燃料噴射閥(噴油器)7。此外，以在由控制單元16運算出的點火正時進行點火的方式將驅(qū)動信號送至火花塞8。

所噴射的燃料與來自進氣歧管的空氣混合而流入至發(fā)動機9的汽缸內(nèi)，形成混合氣體?；旌蠚怏w在規(guī)定的點火正時通過產(chǎn)生自火花塞8的火花而爆炸，通過其燃燒壓力來下壓活塞而成為發(fā)動機9的動力。爆炸后的廢氣經(jīng)過排氣歧管10而送入至三元催化劑11。廢氣的一部分通過廢氣回流管18而回流至進氣側(cè)?；亓髁坑蒃GR閥19控制。

在排氣管集合部安裝有空燃比傳感器12。催化劑下游O2傳感器20安裝在三元催化劑11的下游。

圖2表示控制單元16的內(nèi)部?？諝饬髁總鞲衅?、空燃比傳感器12、加速器開度傳感器13、水溫傳感器14、曲軸轉(zhuǎn)角傳感器15、節(jié)氣門閥開度傳感器17、催化劑下游O2傳感器20、進氣溫度傳感器29的各傳感器輸出值輸入至ECU 16內(nèi)，在輸入電路24中進行去噪等信號處理后，被送至輸入輸出端口25。輸入端口的值保管在RAM 23中，在CPU 21內(nèi)加以運算處理。記述有運算處理的內(nèi)容的控制程序被預(yù)先寫入在ROM 22中。表示按照控制程序運算出的各致動器動作量的值被保管至RAM 23之后，被送至輸入輸出端口25?；鸹ㄈ?的動作信號被設(shè)定ON/OFF信號，該ON/OFF信號在點火輸出電路26內(nèi)的初級線圈的通電時為ON、在不通電時為OFF。點火正時是從ON變?yōu)镺FF的時間。設(shè)定在輸出端口中的火花塞8用信號在點火輸出電路26中被放大至燃燒所需的足夠能量并供給至火花塞8。此外，燃料噴射閥7的驅(qū)動信號被設(shè)定開閥時ON、閉閥時OFF的ON/OFF信號，在燃料噴射閥驅(qū)動電路27中被放大至足以打開燃料噴射閥7的能量并送至燃料噴射閥7。實現(xiàn)電子節(jié)氣門3的目標(biāo)開度的驅(qū)動信號經(jīng)過電子節(jié)氣門驅(qū)動電路28而送至電子節(jié)氣門3。實現(xiàn)EGR閥19的目標(biāo)開度的驅(qū)動信號經(jīng)過EGR閥驅(qū)動電路30而送至EGR閥19。

下面，對寫入至ROM 22的控制程序進行敘述。圖3為表示控制整體的框圖，由以下的運算部構(gòu)成。

·燃料噴射量修正值運算部(圖4)

·振幅運算部(圖5)

·所需時間(所需角度)運算部(圖6)

·死區(qū)時間異常判定部(圖7)

在“燃料噴射量修正值運算部”中，以規(guī)定周期運算用以使全部汽缸的燃料噴射量一律變化的燃料噴射量修正值(Ti_hos)和每規(guī)定周期導(dǎo)通一次的周期標(biāo)志(f_sin_init)。對基本燃料噴射量(Tp)乘以Ti_hos，運算決定各汽缸的燃料噴射量的噴射脈沖寬度(Ti1～Ti4)。再者，關(guān)于Tp的運算方法，是根據(jù)吸入空氣量、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、噴油器的噴射量特性等來求，由于有廣為人知的通常方法，因此此處不作詳細敘述。在“振幅運算部”中，根據(jù)催化劑上游空燃比信號傳感器信號(Rabf)求空燃比信號的振幅(A1)。在“所需時間(所需角度)運算部”中，根據(jù)催化劑上游空燃比傳感器信號(Rabf)求從所述f_sin_init變?yōu)?起到在所述規(guī)定周期一循環(huán)內(nèi)Rabf達到最大為止的所需時間(T1)或角度。在“死區(qū)時間異常判定部”中，根據(jù)A1和T1求異常標(biāo)志(f_MUL)。下面，對各運算部的詳情進行說明。

＜燃料噴射量修正值運算部(圖4)＞

在本運算部中，運算Ti_hos(燃料噴射量修正值)和f_sin_init(周期標(biāo)志)。具體內(nèi)容示于圖4。

i)在轉(zhuǎn)速處于規(guī)定范圍且發(fā)動機負荷處于規(guī)定范圍，并且，

轉(zhuǎn)速的本次值與前次值的差為規(guī)定值以下，并且，

發(fā)動機負荷的本次值與前次值的差為規(guī)定值以下時，

·以周期fa運算sin波的值s0。

其中，設(shè)定fa≥fc。

fc：截止頻率

·每一周期設(shè)定f_sin_init＝1。

除此以外，

設(shè)定f_sin_init＝0。

ii)除‘i)’以外時，

設(shè)定s0＝0

f_sin_init＝0。

對s0乘以K_Ti_hos(修正值范圍)并加1，將所得值作為Ti_hos(燃料噴射量修正值)。K_Ti_hos為決定燃料噴射量或?qū)嶋H空燃比的振動振幅的值，是考慮發(fā)動機9的運轉(zhuǎn)性、排氣性能、死區(qū)時間特性的檢測精度來確定的。再者，考慮到對發(fā)動機性能的影響等，使Ti_hos以周期fa進行振動的次數(shù)被確定為規(guī)定次數(shù)，較理想為僅以所需最小次數(shù)使Ti_hos振動。

＜振幅運算部(圖5)＞

在本運算部中，運算A1(振幅)。具體內(nèi)容示于圖5。

將從f_sin_init＝1起到下次f_sin_init＝1為止的Rabf的最大值與最小值的差作為振幅A1。

＜所需時間(所需角度)運算部(圖6)＞

在本運算部中，運算T1(所需時間)。具體內(nèi)容示于圖6。

·f_sin_init＝1時，重置計時器。

·將在從f_sin_init＝1起到下次f_sin_init＝1為止的期間內(nèi)Rabf達到最大值時的計時器值設(shè)作為T1。

再者，雖然上述處理涉及的是所需時間，但也可像下述那樣運算所需角度。

·存儲f_sin_init＝1時的發(fā)動機轉(zhuǎn)角θa。

·將在從f_sin_init＝1起到下次f_sin_init＝1為止的期間內(nèi)Rabf達到最大值時的發(fā)動機轉(zhuǎn)角作為θb，將θb－θa作為所需角度θ0。再者，θ0的動態(tài)范圍是根據(jù)空燃比傳感器12的死區(qū)時間的長度、檢測時的發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件以及周期fa來設(shè)定的(也存在大于360deg的情況)。

＜死區(qū)時間異常判定部(圖7)＞

在本運算部中，運算f_MUL(異常標(biāo)志)。具體內(nèi)容示于圖7。

K_A1≤A1且K_T1≤T1時，設(shè)定f_MUL＝1。

K_A1、K_T1是對判定為死區(qū)時間異常的電平進行規(guī)定的值。是根據(jù)診斷目標(biāo)性能來確定的。

再者，上述使用所需角度θ0來進行判定的情況為下述處理。

K_A1≤A1且K_θ0≤θ0時，設(shè)定f_MUL＝1。

K_θ0為對判定為死區(qū)時間異常的電平進行規(guī)定的值。是根據(jù)診斷目標(biāo)性能來確定的。此外，即便空燃比傳感器12的死區(qū)時間固定，由于所用角度θ0會根據(jù)發(fā)動機9的轉(zhuǎn)速而變化，因此在各種轉(zhuǎn)速下進行檢測的情況下，以轉(zhuǎn)速的靈敏度消失的方式進行修正。

實施例2

在本實施例中，將一汽缸的空燃比相較于其他汽缸的空燃比錯開規(guī)定量而產(chǎn)生發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)周期的空燃比振動，使用該信號來檢測空燃比傳感器12的死區(qū)時間劣化。

圖1為表示本實施例的系統(tǒng)圖，由于與實施例1相同，因此不作詳細敘述。圖2表示控制單元16的內(nèi)部，由于與實施例1相同，因此不作詳細敘述。

下面，對寫入至ROM 22的控制程序進行敘述。圖8為表示控制整體的框圖，由以下的運算部構(gòu)成。

·燃料噴射量修正值運算部(圖9)

·振幅運算部(圖10)

·所需角度運算部(圖11)

·死區(qū)時間異常判定部(圖12)

在“燃料噴射量修正值運算部”中，運算各汽缸的燃料噴射量修正值(Ti_hos1～4)。尤其是在本實施例中，通過僅將第1汽缸的燃料噴射量修正值(Ti_hos1)錯開規(guī)定量來產(chǎn)生發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)周期的空燃比振動。對基本燃料噴射量(Tp)乘以Ti_hos1～4，運算確定各汽缸的燃料噴射量的噴射脈沖寬度(Ti1～Ti4)。再者，關(guān)于Tp的運算方法，由于有廣為人知的通常方法，因此此處不作詳細敘述。在“振幅運算部”中，根據(jù)催化劑上游空燃比信號傳感器信號(Rabf)求空燃比信號的振幅(A1)。在“所需角度運算部”中，根據(jù)催化劑上游空燃比傳感器信號(Rabf)求在一周期(發(fā)動機二旋轉(zhuǎn))內(nèi)Rabf達到最大為止的所需角度(θ1)。在“死區(qū)時間異常判定部”中，根據(jù)A1和θ1求異常標(biāo)志(f_MUL)。下面，對各運算部的詳情進行說明。

＜燃料噴射量修正值運算部(圖9)＞

在本運算部中，運算Ti_hos1～4(第1～4汽缸燃料噴射量修正值)。具體內(nèi)容示于圖9。

i)在轉(zhuǎn)速處于規(guī)定范圍且發(fā)動機負荷處于規(guī)定范圍，并且，

轉(zhuǎn)速的本次值與前次值的差為規(guī)定值以下，并且，

發(fā)動機負荷的本次值與前次值的差為規(guī)定值以下時，

設(shè)定Ti_hos1＝K_Ti_hos1。

ii)除‘i)’以外時，

設(shè)定Ti_hos1＝1。

K_Ti_hos1(第1汽缸燃料噴射量修正值)為確定燃料噴射量或?qū)嶋H空燃比的振動振幅的值，是考慮發(fā)動機9的運轉(zhuǎn)性、排氣性能、死區(qū)時間特性的檢測精度來確定的。再者，考慮到對發(fā)動機性能的影響等，設(shè)定為Ti_hos1＝K_Ti_hos1的期間被確定為規(guī)定期間，較理想為僅以所需最小期間使其振動。

＜振幅運算部(圖10)＞

在本運算部中，運算A1(振幅)。具體內(nèi)容示于圖10。將發(fā)動機9進行二旋轉(zhuǎn)期間的Rabf的最大值與最小值的差作為振幅A1。

＜所需角度運算部(圖11)＞

在本運算部中，運算θ1(所需角度)。具體內(nèi)容示于圖6。將在發(fā)動機9進行二旋轉(zhuǎn)期間Rabf達到最大值時的發(fā)動機轉(zhuǎn)角作為θ1a(所需角度基本值)。將θ1_Gak(所需角度學(xué)習(xí)值)除以720所得余數(shù)作為Mod_θ1_Gak(所需角度學(xué)習(xí)值余數(shù)值)。將Mod_θ1_Gak與θ1a的差作為Δθ1(所需角度變化值)。將θ1_Gak與Mod_θ1_Gak的差作為θ1_Gak0(所需角度學(xué)習(xí)值偏移)。

Δθ1≥K_Δθ1時，

設(shè)定θ1＝θ1_Gak0+Δθ1

θ1_Gak＝θ1。

·除此以外時，

設(shè)定θ1＝θ1_Gak。

空燃比傳感器12的死區(qū)時間的長度也存在通過角度換算而大于相當(dāng)于發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)的720deg的情況。另一方面，0≤θ1a＜720。假設(shè)相當(dāng)于空燃比傳感器12的死區(qū)時間的長度的角度即θ1_Gak(所需角度學(xué)習(xí)值)大于720的情況而進行上述處理。

再者，θ1_Gak的初始值設(shè)為空燃比傳感器初始狀態(tài)下的死區(qū)時間的長度。此外，即便空燃比傳感器12的死區(qū)時間固定，由于本運算部中所處理的各所需角度值會根據(jù)發(fā)動機9的轉(zhuǎn)速而變化，因此在各種轉(zhuǎn)速下進行檢測的情況下，以轉(zhuǎn)速的靈敏度消失的方式進行修正。

＜死區(qū)時間異常判定部(圖12)＞

在本運算部中，運算f_MUL(異常標(biāo)志)。具體內(nèi)容示于圖12。

K_A1≤A1且K_θ1≤θ1時，設(shè)定f_MUL＝1。

K_A1、K_θ1為對判定為死區(qū)時間異常的電平進行規(guī)定的值。是根據(jù)診斷目標(biāo)性能來確定的。

本實施例中通過錯開第1汽缸的燃料噴射量來產(chǎn)生以與發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)相當(dāng)?shù)念l率進行振動的空燃比變動，但錯開第2～4汽缸中的任一方的燃料噴射量均會獲得相同現(xiàn)象。此外，也可同時錯開多個汽缸的燃料噴射量。宜考慮排氣性能、運轉(zhuǎn)性能等來確定各汽缸的最佳燃料噴射量修正值。此外，由于發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)周期的空燃比變動的振幅、相位也會根據(jù)各汽缸的燃料噴射量修正值而變化，因此θ1_Gak的初始值、K_A1、K_θ1也根據(jù)各汽缸的燃料噴射量修正值來設(shè)定。

實施例3

在本實施例中，將一汽缸的空燃比相較于其他汽缸的空燃比錯開規(guī)定量來產(chǎn)生發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)周期的空燃比振動。對空燃比傳感器信號進行傅立葉變換，運算相當(dāng)于發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)周期的頻率的功率譜和相位譜。使用功率譜和相位譜來檢測死區(qū)時間劣化。

圖1為表示本實施例的系統(tǒng)圖，由于與實施例1相同，因此不作詳細敘述。圖2表示控制單元16的內(nèi)部，由于與實施例1相同，因此不作詳細敘述。

下面，對寫入至ROM 22的控制程序進行敘述。圖13為表示控制整體的框圖，由以下的運算部構(gòu)成。

·燃料噴射量修正值運算部(圖9)

·二旋轉(zhuǎn)成分運算部(圖14)

·振幅運算部(圖15)

·所需角度運算部(圖16)

·死區(qū)時間異常判定部(圖17)

在“燃料噴射量修正值運算部”中，運算各汽缸的燃料噴射量修正值(Ti_hos1～4)。尤其是在本實施例中，通過僅將第1汽缸的燃料噴射量修正值(Ti_hos1)錯開規(guī)定量來產(chǎn)生發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)周期的空燃比振動。對基本燃料噴射量(Tp)乘以Ti_hos1～4，運算確定各汽缸的燃料噴射量的噴射脈沖寬度(Ti1～Ti4)。再者，關(guān)于Tp的運算方法，由于有廣為人知的通常方法，因此此處不作詳細敘述。在“二旋轉(zhuǎn)成分運算部”中，對催化劑上游空燃比傳感器信號(Rabf)進行傅立葉變換，運算相當(dāng)于發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)周期的頻率成分的實數(shù)部分(R_2rev)和虛數(shù)部分(I_2rev)。在“振幅運算部”中，根據(jù)R_2rev和I_2rev求功率譜，作為振幅(A1)。在“所需角度運算部”中，根據(jù)R_2rev和I_2rev求相位譜，作為所需角度(θ2)。在“死區(qū)時間異常判定部”中，根據(jù)A1和θ2求異常標(biāo)志(f_MUL)。下面，對各運算部的詳情進行說明。

＜燃料噴射量修正值運算部(圖9)＞

在本運算部中，運算Ti_hos1～4(第1～4汽缸燃料噴射量修正值)。具體內(nèi)容示于圖9，由于與實施例2相同，因此不作詳細敘述。

＜二旋轉(zhuǎn)成分運算部(圖14)＞

在本運算部中，運算催化劑上游空燃比傳感器12的信號(Rabf)的二旋轉(zhuǎn)成分的實數(shù)部分(R_2rev)和虛數(shù)部分(I_2rev)。具體內(nèi)容示于圖14。運算Rabf的本次值與前次值的差，作為dRabf(催化劑上游空燃比傳感器信號差值)。對dRabf實施圖中的被波狀線圍繞的處理(離散傅立葉變換)。

將C_R×dRabf的本次值、前次值、前前次值、前前前次值的和作為R_2rev。此外，將C_I×dRabf的本次值、前次值、前前次值、前前前次值的和作為I_2rev。此處，C_R及C_I是根據(jù)CYLCNT(氣缸No.)以如下方式加以運算的。在第N汽缸的活塞位置處于規(guī)定值時，更新CYLCNT。此處設(shè)為在該汽缸的壓縮TDC前110deg下加以更新。

CYLCNT＝1時，C_R＝1

CYLCNT＝3或2時，C_R＝0

CYLCNT＝4時，C_R＝-1

此外，

CYLCNT＝1或4時，C_I＝0

CYLCNT＝3時，C_I＝1

CYLCNT＝2時，C_I＝-1

＜振幅運算部(圖15)＞

在本運算部中，運算A2(振幅)。具體內(nèi)容示于圖15。根據(jù)R_2rev和I_2rev，通過下式求二旋轉(zhuǎn)成分的功率譜，作為A2。

√((R_2rev×R_2rev)+(I_2rev×I_2rev))

為了提高精度，也可多次求功率譜而使用其平均值(也可為移動平均)。

＜所需角度運算部(圖16)＞

在本運算部中，運算θ2(所需角度)。具體內(nèi)容示于圖16。根據(jù)R_2rev和I_2rev，通過下式求Phase0(二旋轉(zhuǎn)成分相位基本值)。

arctan2(I_2rev/R_2rev)×(180/π)

此處，arctan2進行與4象限(-180～180deg)相對應(yīng)的反正切值(＝相位)運算。

進而，將相位的范圍設(shè)為0～360deg的相位譜作為θ2a(所需角度基本值)。具體而言，

Phase0＜0時，設(shè)定θ2a＝Phase0+360，

除此以外時，設(shè)定θ2a＝Phase0。

設(shè)定θ2b＝2×θ2a。

這是為了將θ2a換算為發(fā)動機轉(zhuǎn)角。

將θ2_Gak(所需角度學(xué)習(xí)值)除以720所得余數(shù)作為Mod_θ2_Gak(所需角度學(xué)習(xí)值余數(shù)值)。將Mod_θ2_Gak與θ2a的差作為Δθ2(所需角度變化值)。將θ2_Gak與Mod_θ2_Gak的差作為θ2_Gak0(所需角度學(xué)習(xí)值偏移)。

Δθ2≥K_Δθ2時，

設(shè)定θ2＝θ2_Gak0+Δθ2

θ2_Gak＝θ2。

·除此以外時，

設(shè)定θ2＝θ2_Gak。

空燃比傳感器12的死區(qū)時間的長度也存在通過角度換算而大于相當(dāng)于發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)的720deg的情況。另一方面，0≤θ2b＜720。假設(shè)相當(dāng)于空燃比傳感器12的死區(qū)時間的長度的角度即θ2_Gak(所需角度學(xué)習(xí)值)大于720的情況而進行上述處理。

再者，θ2_Gak的初始值設(shè)為空燃比傳感器初始狀態(tài)下的死區(qū)時間的長度。此外，即便空燃比傳感器12的死區(qū)時間固定，由于本運算部中所處理的各所需角度值會根據(jù)發(fā)動機9的轉(zhuǎn)速而變化，因此，在各種轉(zhuǎn)速下進行檢測的情況下，以轉(zhuǎn)速的靈敏度消失的方式進行修正。此外，為了提高精度，θ2a的運算也可使用平均值(也可為移動平均)。

＜死區(qū)時間異常判定部(圖17)＞

在本運算部中，運算f_MUL(異常標(biāo)志)。具體內(nèi)容示于圖17。

K_A1≤A1且K_θ2≤θ2時，設(shè)定f_MUL＝1。

K_A1、K_θ2為對判定為死區(qū)時間異常的電平進行規(guī)定的值。是根據(jù)診斷目標(biāo)性能來確定的。

本實施例中通過錯開第1汽缸的燃料噴射量來產(chǎn)生以與發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)相當(dāng)?shù)念l率進行振動的空燃比變動，但錯開第2～4汽缸中的任一方的燃料噴射量均會獲得相同現(xiàn)象。此外，也可同時錯開多個汽缸的燃料噴射量。宜考慮排氣性能、運轉(zhuǎn)性能等來確定各汽缸的最佳燃料噴射量修正值。此外，由于發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)周期的空燃比變動的振幅、相位也會根據(jù)各汽缸的燃料噴射量修正值而變化，因此θ2_Gak的初始值、K_A1、K_θ2也是根據(jù)各汽缸的燃料噴射量修正值來設(shè)定的。

實施例4

在本實施例中，根據(jù)檢測到的死區(qū)時間來修正空燃比反饋控制的參數(shù)。

圖1為表示本實施例的系統(tǒng)圖，由于與實施例1相同，因此不作詳細敘述。圖2表示控制單元16的內(nèi)部，由于與實施例1相同，因此不作詳細敘述。

下面，對寫入至ROM 22的控制程序進行敘述。圖18為表示控制整體的框圖，由以下的運算部構(gòu)成。

·燃料噴射量修正值運算部(圖9)

·二旋轉(zhuǎn)成分運算部(圖14)

·振幅運算部(圖15)

·所需角度運算部(圖16)

·死區(qū)時間異常判定部(圖17)

·空燃比反饋修正值運算部(圖19)

在“燃料噴射量修正值運算部”中，運算各汽缸的燃料噴射量修正值(Ti_hos1～4)。尤其是在本實施例中，通過僅將第1汽缸的燃料噴射量修正值(Ti_hos1)錯開規(guī)定量來產(chǎn)生發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)周期的空燃比振動。對基本燃料噴射量(Tp)乘以Ti_hos1～4，運算確定各汽缸的燃料噴射量的噴射脈沖寬度(Ti1～Ti4)。再者，關(guān)于Tp的運算方法，由于有廣為人知的通常方法，因此此處不作詳細敘述。在“二旋轉(zhuǎn)成分運算部”中，對催化劑上游空燃比傳感器信號(Rabf)進行傅立葉變換，運算相當(dāng)于發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)周期的頻率成分的實數(shù)部分(R_2rev)和虛數(shù)部分(I_2rev)。在“振幅運算部”中，根據(jù)R_2rev和I_2rev求功率譜，作為振幅(A1)。在“所需角度運算部”中，根據(jù)R_2rev和I_2rev求相位譜，作為所需角度(θ2)。在“死區(qū)時間異常判定部”中，根據(jù)A1和θ2求異常標(biāo)志(f_MUL)。在“空燃比反饋修正值運算部”中，以催化劑上游空燃比傳感器信號(Rabf)的輸出值達到目標(biāo)值的方式對修正燃料噴射量的修正值(Alpha)進行運算。此外，根據(jù)θ2的值來修正與空燃比反饋相關(guān)的參數(shù)。下面，對各運算部的詳情進行說明。

＜燃料噴射量修正值運算部(圖9)＞

在本運算部中，運算Ti_hos1～4(第1～4汽缸燃料噴射量修正值)。具體內(nèi)容示于圖9，由于與實施例2相同，因此不作詳細敘述。

＜二旋轉(zhuǎn)成分運算部(圖14)＞

在本運算部中，運算催化劑上游空燃比傳感器12的信號(Rabf)的二旋轉(zhuǎn)成分的實數(shù)部分(R_2rev)和虛數(shù)部分(I_2rev)。具體內(nèi)容示于圖14，由于與實施例3相同，因此不作詳細敘述。

＜振幅運算部(圖15)＞

在本運算部中，運算A2(振幅)。具體內(nèi)容示于圖15，由于與實施例3相同，因此不作詳細敘述。

＜所需角度運算部(圖16)＞

在本運算部中，運算θ2(所需角度)。具體內(nèi)容示于圖16，由于與實施例3相同，因此不作詳細敘述。

＜死區(qū)時間異常判定部(圖17)＞

在本運算部中，運算f_MUL(異常標(biāo)志)。具體內(nèi)容示于圖17，由于與實施例3相同，因此不作詳細敘述。

＜空燃比反饋修正值運算部(圖19)＞

在本運算部中，運算Alpha(空燃比反饋修正值)。具體內(nèi)容示于圖19。根據(jù)Rabf(催化劑上游空燃比)與TaRabf(目標(biāo)空燃比)的差，通過PI控制來運算Alpha。

根據(jù)θ2，參考表格M_Phos來求PI控制P部分增益(P_hos)。

根據(jù)θ2，參考表格M_Ihos來求PI控制I部分增益(I_hos)。

M_Phos、M_Ihos是根據(jù)空燃比控制系統(tǒng)的傳遞特性等來求的。此外，也可根據(jù)發(fā)動機9的運轉(zhuǎn)條件而改變方法。作為對死區(qū)時間系統(tǒng)的控制方法，有史密斯法等使用死區(qū)時間系統(tǒng)模型的方式。圖19中雖未表示，但也可設(shè)為使用θ2來修正死區(qū)時間模型的死區(qū)時間參數(shù)的方式。

再者，有一邊檢測或推斷各汽缸的空燃比、一邊將各汽缸的空燃比控制為目標(biāo)空燃比的汽缸各自空燃比。在未實施該控制時，較理想為實施本實施例2～4。但即便實施該控制，在將特定汽缸的燃料噴射量錯開時，也可在通過該控制來進行修正的期間進行診斷。

下面，對本發(fā)明的特征進行概括。本發(fā)明的一形態(tài)中的控制裝置的特征在于包括如下單元：檢測空燃比的單元；以規(guī)定周期改變空燃比的單元；以及，在空燃比檢測單元的輸出信號中的規(guī)定頻率的振幅為規(guī)定值以上、并且從與發(fā)動機相關(guān)的參數(shù)的基準(zhǔn)位置或基準(zhǔn)時間起到所述空燃比檢測單元的輸出信號的規(guī)定值為止的所需時間或所需角度為規(guī)定值以上時，通知空燃比檢測單元的異常，或者至少為發(fā)動機控制的一部分開啟故障保險的單元。

即，空燃比傳感器的劣化模式主要有增益劣化、響應(yīng)性劣化、死區(qū)時間劣化這3種。在空燃比以規(guī)定頻率進行振動時，發(fā)生增益劣化時的振動空燃比的振幅比正常時小或大。發(fā)生響應(yīng)性劣化時，振動空燃比的振幅在規(guī)定頻率以上比正常時的振幅小，此外，振動空燃比的相位(振動空燃比的最大值、最小值等的位置)比正常時的相位慢。相對于此，發(fā)生死區(qū)時間劣化時，振動空燃比的振幅與正常時相比無變化，此外，振動空燃比的相位比正常時慢。相位與正常時相比發(fā)生變化是在發(fā)生響應(yīng)性劣化時和發(fā)生死區(qū)時間劣化時。振幅在響應(yīng)性劣化時變小，而在發(fā)生死區(qū)時間劣化時無變化。因而，如上所述，在“空燃比傳感器的輸出信號中的規(guī)定頻率的振幅為規(guī)定值以上”(振動空燃比的振幅與正常時相比無變化)、并且“從與發(fā)動機相關(guān)的參數(shù)的基準(zhǔn)位置或基準(zhǔn)時間起到所述空燃比傳感器的輸出信號的規(guī)定值為止的所需時間或所需角度為規(guī)定值以上”(振動空燃比的相位比正常時慢)時，表明空燃比傳感器的死區(qū)時間特性發(fā)生了劣化(死區(qū)時間變長)，從而通知空燃比傳感器的異常，或者至少為發(fā)動機控制的一部分開啟故障保險。

此外，本發(fā)明的控制裝置的特征在于包括使空燃比以規(guī)定頻率以上的頻率進行振動的單元。

即，通過使空燃比以規(guī)定頻率以上的頻率進行振動，將在短時間內(nèi)獲得大量檢測結(jié)果，因此在實用上較為有利。此外，如上所述，在發(fā)生響應(yīng)性劣化時，若頻率低于規(guī)定頻率，則振幅與正常時相比幾乎不會變小，因此，為了與死區(qū)時間劣化分開進行檢測，也要將頻率設(shè)為規(guī)定頻率以上。

此外，本發(fā)明的發(fā)動機的控制裝置的特征在于，所述規(guī)定頻率為空燃比傳感器頻率特性中的截止頻率以上的頻率。

即，明確記載有如下內(nèi)容：在發(fā)生響應(yīng)性劣化時，作為振幅比正常時小的頻帶，是比截止頻率高的頻率。

此外，本發(fā)明的控制裝置的特征在于包括如下單元：將至少一個汽缸的空燃比相較于其他汽缸的空燃比錯開規(guī)定量，由此使空燃比(檢測單元的輸出信號)以發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)周期進行振動。

即，若將至少一個汽缸的空燃比相較于其他汽缸的空燃比錯開規(guī)定量，則汽缸間的空燃比會產(chǎn)生偏差，從而產(chǎn)生排氣管集合部的空燃比信號以發(fā)動機進行二旋轉(zhuǎn)的周期進行振動的現(xiàn)象。根據(jù)該振動空燃比，通過上述方法來檢測空燃比傳感器的死區(qū)時間劣化。在該情況下，由于全部汽缸的平均空燃比達到目標(biāo)空燃比，因此可檢測空燃比傳感器的死區(qū)時間特性而幾乎無排氣性能的劣化、運轉(zhuǎn)性的劣化。

此外，本發(fā)明的控制裝置的特征在于，與所述發(fā)動機相關(guān)的參數(shù)的基準(zhǔn)位置或基準(zhǔn)時期為發(fā)動機的規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角或燃料噴射量變更時機。

即，明確記載有如下內(nèi)容：作為求振動空燃比的相位(振動空燃比的最大值、最小值等的位置)的基準(zhǔn)位置，為發(fā)動機的規(guī)定角度。即，由于上述由汽缸間空燃比偏差引起的空燃比振動現(xiàn)象的頻率相當(dāng)于發(fā)動機二旋轉(zhuǎn)周期，因此能以發(fā)動機的規(guī)定角度(例如，特定汽缸的TDC、BDC等)為基準(zhǔn)點，例如求到振動波形的最大值或最小值為止的所需角度作為相位。此外，明確記載有如下內(nèi)容：作為求振動空燃比的相位的基準(zhǔn)時間，為燃料噴射變更時機。在通過以規(guī)定頻率對全部汽缸的燃料噴射量進行增減量來產(chǎn)生振動空燃比的情況下，能以變更燃料噴射量的時機為基準(zhǔn)點，例如求到振動波形的最大值或最小值為止的所需角度作為相位。

此外，本發(fā)明的控制裝置的特征在于，所述空燃比檢測單元的輸出信號的規(guī)定值為所述空燃比檢測單元的輸出信號的振動波形每一周期的最大值或最小值。

即，在求空燃比振動波形的相位的情況下，像上述那樣獲得從發(fā)動機的規(guī)定角度、燃料噴射量變更時機等確定好的基準(zhǔn)點起到空燃比振動波形的確定的位置為止的角度、時間即可。明確記載有如下內(nèi)容：作為空燃比振動波形的確定的位置，為易于處理的振動波形每一周期的最大值或最小值。

此外，本發(fā)明的控制裝置的特征在于，包括如下單元：對所述空燃比檢測單元的輸出信號進行傅立葉變換的單元；根據(jù)通過所述傅立葉變換而獲得的功率譜求所述振幅的單元；以及根據(jù)通過所述傅立葉變換而獲得的相位譜，求從與所述發(fā)動機相關(guān)的參數(shù)的基準(zhǔn)位置或基準(zhǔn)時期起到所述空燃比檢測單元的輸出信號的規(guī)定值為止的所需時間或所需角度的單元。

即，通過對振動空燃比的信號進行傅立葉變換來獲得功率譜和相位譜?！罢駝涌杖急鹊恼駝宇l率下的功率譜的大小”與“振動空燃比的振幅的大小”具有比例關(guān)系。此外，“振動空燃比的振動頻率下的相位譜值”與“從與發(fā)動機相關(guān)的參數(shù)的基準(zhǔn)位置或基準(zhǔn)時期起到振動空燃比的規(guī)定值(例如最大值、最小值)為止的所需時間或所需角度”之間存在相關(guān)。本發(fā)明利用該關(guān)系。

此外，本發(fā)明的控制裝置的特征在于包括如下單元：根據(jù)從與所述發(fā)動機相關(guān)的參數(shù)的基準(zhǔn)位置或基準(zhǔn)時期起到所述空燃比檢測單元的輸出信號的規(guī)定值為止的所需時間或所需角度，對空燃比反饋控制的參數(shù)進行變更的單元。

即，與使用空燃比傳感器的空燃比反饋控制性能相關(guān)的參數(shù)是假設(shè)空燃比傳感器正常的情況或者某一范圍內(nèi)的特性劣化而預(yù)先確定好的。當(dāng)空燃比傳感器的死區(qū)時間特性較大程度地變化時，會產(chǎn)生與該參數(shù)的失配，從而導(dǎo)致空燃比反饋控制的性能劣化。因而，通過上述方法，根據(jù)相當(dāng)于死區(qū)時間的、從與發(fā)動機相關(guān)的參數(shù)的基準(zhǔn)位置或基準(zhǔn)時期起到振動空燃比的規(guī)定值(例如最大值、最小值)為止的所需時間或所需角度，將空燃比反饋控制的參數(shù)最佳化，從而抑制性能的劣化。

符號說明

1 空氣濾清器

2 空氣流量傳感器空氣流量傳感器

3 電子節(jié)氣門

4 進氣管

5 集流器

6 加速器

7 燃料噴射閥

8 火花塞

9 發(fā)動機

10 排氣管

11 三元催化劑

12 空燃比傳感器

13 加速器開度傳感器

14 水溫傳感器

15 曲軸轉(zhuǎn)角傳感器

16 控制單元

17 節(jié)氣門開度傳感器

18 廢氣回流管

19 EGR閥

20 催化劑下游O2傳感器

21 CPU

22 ROM

23 RAM

24 輸入電路

25 輸入輸出端口

26 點火輸出電路

27 燃料噴射閥驅(qū)動電路

28 電子節(jié)氣門驅(qū)動電路

29 進氣溫度傳感器

30 EGR閥驅(qū)動電路。