专利名称：内燃机的空燃比控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆等装载的内燃机的空燃比控制装置，尤其涉及具备使供给 内燃机的空燃比周期性地往浓方向和稀方向振动的空燃比反馈控制单元的内 燃机的空燃比控制装置。
背景技术：
在内燃机的排气通路上， 一般设置同时净化排放气体中的的有害成分HC、CO、 NOx的三效催化剂(下文简称为"催化剂")。这种催化剂中，对理论空燃 比附近的有害成分HC、 CO、 NOx都净化率高。因此，在内燃机的空燃比控制 装置中，通常设置在催化剂的上游的02传感器，调整燃料喷射量，并对空燃 比进行反馈控制，使空燃比在理论空燃比附近。催化剂带有起过滤处理作用的吸氧能力，吸收上游空燃比(对应于上游02 传感器的输出值)离开理论空燃比的暂时变动。S卩，催化剂在上游空燃比(下文 称为"上游A/F")比理论空燃比靠近稀侧时，吸入并储存排放气体中的氧； 反之，在靠近浓侧时，排出催化剂中储存的氧。因而，上游A/F的变动在催 化剂内受到过滤处理，形成催化剂下游的空燃比。催化剂的吸氧量最大值取决于制造催化剂时添加的具有吸氧能力的物质的 量，吸氧量达到催化剂的最大吸氧量或最小吸氧量(=0)时，已经不能吸收上游 A/F的变动，因此催化剂的空燃比偏离理论空燃比，催化剂的净化能力降低。 这时，催化剂下游的空燃比大为偏离理论空燃比，因此能检测出催化剂的吸氧 量达到最大值或最小值(=0)。此外，催化剂还面临高温排放气体，因此设计成车辆用内燃机中通常考虑 的使用条件下，催化剂的净化功能不急剧降低。然而，存在催化剂的吸氧能力 在使用中由于某些原因(例如不发火时)而显著降低的情况；即使通常的使用条 件下，例如行驶距离达到几万公里时，也因陈年劣化而吸氧能力逐渐降低。另一方面，近年来，提出一种内燃机的空燃比控制装置.其中着眼于使催 化剂的吸氧量在最大吸氧量范围内振动规定的量时催化剂的净化能力提高，自 适应地对催化剂劣化或催化剂温度造成的催化剂最大吸氧量的变化改变吸氧 量振幅，从而不拘劣化，最大限度调动催化剂的净化能力(例如参考专利文献 1)。此外，还提出一种内燃机的空燃比控制装置，其中着眼于吸氧量振幅超过(偏离)催化剂最大吸氧量时催化剂的下游A/F变动大的原理，使吸氧量振幅变化， 并根据下游A/F的变动增加时的吸氧量的变动量诊断催化剂劣化(例如参考专 利文献2)。上述专利文献1记载的已有装置中，为了使吸氧量振幅变化，如图34、图 35的时序图所示那样，使上游A/F往浓方向、稀方向的空燃比的振动周期和 振幅变化。艮口，如图34的时序图所示，在催化剂正常的情况下，最大吸氧量OSCmax 大，因此在最大吸氧量OSCmax范围内也能将估计吸氧量(下文简称为"吸氧 量")OSC的振幅AOSC设定得大，并且加大上游A/F的变动的振幅或周期， 将吸氧量振幅AOSC设定得大。另一方面，如图35的时序图所示，在劣化催化剂的情况下，最大吸氧量 OSC max小，因此在最大吸氧量OSC max范围内也能将吸氧量的振幅AOSC设 定得小，并且减小上游A/F的变动的振幅或周期，将吸氧量振幅AOSC设定得 小。综上所述，专利文献l记载的已有内燃机的空燃比控制装置中，需要使空 燃比振动的振幅或周期随最大吸氧量OSC max大为变化(参考图34、图35)。专利文献l:特开平7 — 259600号公报 专利文献2:特开平6 — 26330号公报已有的内燃机的空燃比控制装置例如参照专利文献1所述的那样，存在这 方面的课题需要使空燃比振动的振幅或周期随最大吸氧量大为变化，因此对 空燃比反馈性能和转矩变动影响大，使空燃比控制性能差。
而且，空燃比振动的振幅或周期变大的情况下，存在这方面的课题产生 干扰时收敛到稳定状态的性能差，加速或减速时的排气性能差。由于空燃比的变化产生转矩变动，振幅或周期变化大时驾驶性能差，商品 性降低，因此存在难以将吸氧量的振动处理用的条件与重视反馈性能的设定条 件和重视转矩的设定条件分开设定的课题。为了适应世界上各种设定的排放气体规定，需要根据各国各地区的规定改 变催化剂，使最大吸氧量也作种种变化，因此需要每一催化剂设定空燃比振动 的振幅或周期，存在适配费用大的课题。而且，诊断催化剂劣化的排放气体规 定也多种多样，存在需要依据各国各地区的规定对空燃比振动的振幅或周期进 行适配的课题。又，近年来，地球环境意识提高，因此强化排放气体规定，为了检测出较 轻微的催化剂劣化(最大吸氧量减小)，要求将空燃比振动的周期或振幅设定得 大，因此存在具有导致空燃比反馈性能差和转矩变动增加等各种性能变差的趋 势的课题。最近，具有吸氧能力的物质的耐热性年年提高，往催化剂的添加量可能增 加，因此最大吸氧量增加，要求将空燃比振动的周期或振幅尽量设定得大，因 此存在具有导致空燃比反馈性能差和转矩变动增加等各种性能变差的趋势的 课题。发明内容本发明是为解决上述课题而完成的，其目的在于取得一种内燃机的空燃比 控制装置，其中能不改变重视空燃比反馈性能和转矩变动的空燃比振动的周期 和振幅而自由改变吸氧量振幅，以适应催化剂劣化或诊断催化剂劣化。为了解决上述课题，本发明的内燃机的空燃比控制装置，具备设置在内 燃机的排气系统以净化内燃机排放的气体的催化剂；设置在催化剂的上游并检 测出上游排放气体中的空燃比的上游空燃比传感器；检测出内燃机的运转条件 的各种传感器；以及根据上游空燃比传感器的输出值和规定的控制常数，调整供给内燃机的空燃比，并使空燃比周期性地往浓方向和稀方向振动的第1空燃
比反馈控制单元，其中还具备平均空燃比振动单元，平均空燃比振动单元根据 催化剂的吸氧量，操作所述控制常数，使得对周期性振动的空燃比取平均后得 到的平均空燃比往浓方向和稀方向振动。根据本发明，不使上游A/F的往浓方向和稀方向的空燃比振动的周期或振輻变化大，而使振动中的空燃比周期性地往浓方向和稀方向振动，使吸氧量振 幅改变，从而能不改变重视空燃比反馈性能和转矩变动的周期或振幅的设定， 而自由改变吸氧量振幅，以适应催化剂劣化。
图1是概略示出本发明实施方式1的内燃机的空燃比控制装置的组成图。图2是示出图1中的控制电路的基本组成的功能框图。 图3是示出图2中的第1空燃比反馈控制单元的运算处理操作的流程图。 图4是补充说明图2中的第1空燃比反馈控制单元的操作用的时序图。 图5是示出可随运转条件变化地设定的一般目标平均空燃比控制区的说明图。图6是示出图2中的平均空燃比振动单元的运算处理操作的流程图。 图7是示出使用普通X型传感器时的下游O 2传感器输出特性的说明图。 图8是示出普通浓/稀判断阈值的迟滞区宽度的说明图。 图9是示出由本发明实施方式1根据吸入吸气量设定的浓方向振动周期特 性的说明图。图IO是示出由本发明实施方式l根据吸入吸气量设定的浓方向振幅特性的 说明图。图11是示出由本发明实施方式1根据吸入吸气量设定的稀方向振动周期特 性的说明图。图12是示出由本发明实施方式1根据吸入吸气量设定的稀方向振幅特性的 说明图。图13是用表示出由本发明实施方式1根据振动次数设定的周期校正系数和 振幅校正系数的说明图。
图14是补充说明图2中的平均空燃比振动单元的工作用的时序图。图15是用表示出另一例由本发明实施方式l根据振动次数设定的周期校正系数和振幅校正系数的说明图。图16是补充说明基于图15的周期校正系数和振幅校正系数的平均空燃比振动单元的工作用的时序图。图17是补充说明图2中的平均空燃比振动单元的工作用的时序图。 图18是示出图2中的平均空燃比振动单元的控制常数设定处理的流程图。 图19是示出图2中的最大吸氧量运算单元的运算处理操作的流程图。 图20是示出本发明实施方式1根据催化剂温度设定的温度校正系数的1维 运算图的说明图。图21是示出本发明实施方式1根据催化剂劣化度设定的劣化校正系数的1 维运算图的说明图。图22是示出图2中的最大吸氧量运算单元的催化剂劣化度运算处理操作的 流程图。图23是补充说明图2中的催化剂劣化诊断单元的工作用的时序图。图24是示出图2中的催化剂劣化诊断单元的运算处理操作的流程图。图25是补充说明图2中的催化剂劣化诊断单元的工作用的时序图。图26是示出图2中的空燃比反馈控制单元的运算处理操作的流程图。图27是示出本发明实施方式1根据偏差设定的目标平均空燃比的积分运算用的更新量的1维运算图的说明图。图28是示出本发明实施方式2的平均空燃比振动单元的运算处理操作的流程图。图29是示出由本发明实施方式2根据吸入吸气量设定的浓方向估计吸氧量 设定值的说明图。图30是示出由本发明实施方式2根据吸入吸气量设定的稀方向估计吸氧量 设定值的说明图。图31是示出本发明实施方式2的估计吸氧量振幅的时序图。图32是示出本发明实施方式1、 2的催化剂正常时的处理操作的时序图。 图33是示出本发明实施方式1、 2的催化剂劣化时的处理操作的时序图。 图34是示出已有内燃机的空燃比控制装置的催化剂正常时的处理操作的时 序图。图35是示出已有内燃机的空燃比控制装置的催化剂劣化时的处理操作的时 序图。标号说明l是机主体(内燃机)，2是吸气通路，3是气流传感器，5、 6是曲轴转角传 感器，7是燃料喷射阀，9是水温传感器，IO是控制电路，ll是排气歧管，12 是催化剂，13是上游02传感器(上游空燃比传感器)，14是排气管，15是下游 02传感器(下游空燃比传感器)，103是CPU， 106是后备RAM， 201是第1空 燃比反馈控制单元，202是第2空燃比反馈控制单元，203是平均空燃比振动 单元，204是最大吸氧量运算单元，205是催化剂劣化诊断单元，206是控制增 益变更单元，AFAVEobj是目标平均空燃比，DAF是平均空燃比振幅，OSC 是吸氧量(估计吸氧量)，OSCmax是最大吸氧量，AOSC是吸氧量振幅，VI是 上游02传感器输出值，V2是下游0 2传感器输出值。
具体实施方式
实施方式1图1是概略示出本发明实施方式1的内燃机的空燃比控制装置的组成图。 图1中，在构成内燃机(引擎)的机主体1的吸气通路2，设置气流传感器3。 气流传感器3内置直接测量机主体1的吸入空气量用的热丝，并产生与吸入空 气量成正比的输出信号(模拟电压)。将气流传感器3的输出信号供给由微型计 算机组成的控制电路10内的多路转换器型模一数变换器101。机主体1中，设置与多个汽缸关联的点火控制关联的配电器4，在判断器4， 设置曲轴转角传感器5、 6。 一曲轴转角传感器5以换算成曲轴转角的方式每 720度产生基准位置检测用脉冲，另一曲轴转角传感器6以换算成曲轴转角的 方式每30度产生基准位置检测用脉冲。将曲轴转角传感器5、 6的各脉冲信号 供给控制电路10内的输入输出接口 102，并将曲轴转角传感器6的输出信号供
给CPU103的中断端子。在机主体1的吸气通路2，设置每一汽缸从燃料供给系统对吸气口供给加压 燃料用的燃料喷射阀7。机主体1的汽缸体的水冷套8上，设置检测出冷却水 的温度用的水温传感器9。水温传感器9产生符合冷却水温THW的电信号(模 拟电压)。将水温传感器9的输出信号供给控制电路10内的模一数变换器101。比机主体1的排气歧管11更处于下游的排气系统，设置收容同时净化排放 气体中的3种有害成分HC、 CO、 NOx用的三效催化剂的催化净化器(下文简 称为"催化剂")12。位于催化剂12的上游的排气歧管11，设置上游02传感 器(上游空燃比传感器)13，催化剂12的下游的排气管14，设置下游02传感器 (下游空燃比传感器)15。各02传感器13、 15产生符合排放气体中的空燃比的电信号(电压信号)， 作为输出值V1、 V2。将随空燃比而异的各0 2传感器13、 15的输出值V1、 V2输入到控制电路10内的模一数变换器101。控制电路10中，除具有模一数变换器101、输入输出接口 102和CPU103 外，还具有ROM104、 RAM105、后备RAM106、时钟产生电路107和驱动装 置108、 109、 110等。对控制电路IO，输入表示机主体1的运转条件的来自各 种传感器(气流传感器3、曲轴转角传感器5和6、温度传感器9等)的检测信息。 各种传感器也包含设置在吸气通路2中的节流阀的下游的压力传感器(未图示) 等。控制电路10中， 一运算燃料供给量Qfud(后面阐述)，就由驱动装置108、 109、 110取得燃料喷射阀7，将符合燃料供给量Qfud的燃料送入机主体1的 燃烧室。在模一数变换器101的模一数变换结束时、通过输入输出接口102接 收来自曲轴转角传感器6的脉冲信号时、接收来自时钟产生电路107的中断信 号时的情况下，进行CPU103的中断。按照每一规定时间由模一数变换器101执行的模一数变换例行程序，取入 来自气流传感器3的吸入空气量Q a和来自水温传感器9的冷却水温THW，并 存放到RAM105的规定区域。S卩，每一规定时间更新RAM105内的吸入空气 量Q a和冷却水温THW。由曲轴转角传感器6的每一 30度CA运算内燃机转
速Ne，存放到RAM105的规定区域。图2是示出图1中的控制电路10的基本组成的功能框图，主要由CPU103 构成图2中的各单元。如上文所述，控制电路10中输入上游0 2传感器13的输出值Vl(催化剂12 的上游排放气体中的空燃比)、下游02传感器15的输出值V2(催化剂12的下 游排放气体中的空燃比)和来自其它各种传感器的检测信息。图2中，控制电路IO具有第1空燃比反馈控制单元201、第2空燃比反馈 控制单元202、平均空燃比振动单元203、最大吸氧量运算单元204和催化剂 劣化振动单元205，对第1空燃比反馈控制单元201输入上游02传感器13的 输出值VI。对第2空燃比反馈控制单元202、平均空燃比振动单元203和催化剂劣化振 动单元205输入下游02传感器15的输出值V2，对最大吸氧量运算单元204 输入来自其它各种传感器的检测信息。第1空燃比反馈控制单元201根据上游02传感器13的输出值VI和规定 的控制常数控制燃料喷射阀7的励磁驱动单元(未图示)，从而调整供给机主体1 的空燃比，使空燃比周期性地往浓方向和稀方向振动。平均空燃比振动单元203根据催化剂12的吸氧量(后面阐述的估计吸氧量 OSC)，操作第1空燃比反馈控制单元201内用的控制常数，使得对周期性振动 的空燃比取平均后得到的平均空燃比往浓方向和稀方向振动。具体而言，平均空燃比振动单元203根据对平均空燃比的目标平均空燃比 AFAVEobj,设定控制常数，使目标平均空燃比AFAVEobj周期性地往浓方向 和稀方向振动。又，例如平均空燃比振动单元203根据机主体1的运转条件设定平均空燃 比的振幅和振动周期，使得催化剂12的吸氧量振幅AOSC为催化剂劣化前的最 大吸氧量OSCmax范围内，而且为根据机主体1的运转条件设定的规定振幅。或者，平均空燃比振动单元203根据机主体1的运转条件设定平均空燃比 的振幅和振动周期，使得催化剂12的吸氧量振幅AOSC为催化剂劣化前的最大 吸氧量OSC max范围内，而且为劣化诊断所需的劣化催化剂的最大吸氧量范围外。平均空燃比振动单元203将平均空燃比在启动振动时的初始振动周期设定 成末尾设定的振动周期之半，将平均空燃比在启动振动时的初始振幅设定成末 尾设定的振幅之半。而且，平均空燃比振动单元203在机主体1的过渡运转中或过渡运转后的规定期间，中止执行平均空燃比的振动处理。平均空燃比振动单元203在使平均空燃比按规定周期往浓方向和稀方向振 动并将平均空燃比设定在浓方向时，下游02传感器15的输出值V2翻转到浓 方向的情况下，结束平均空燃比往浓方向的设定周期，强制使平均空燃比翻转 到稀方向。平均空燃比振动单元203在将平均空燃比设定在稀方向时，下游02 传感器15的输出值V2翻转到稀方向的情况下，结束平均空燃比往稀方向的设 定周期，强制使平均空燃比翻转到浓方向。又，平均空燃比振动单元203根据估计吸氧量OSC使平均空燃比往浓方向 和稀方向振动并将平均空燃比设定在浓方向时，下游0 2传感器的输出值V2 翻转到浓方向的情况下，将估计吸氧量OSC复原到催化剂12的吸氧量振动范 围的下限值，同时还强制使平均空燃比翻转到稀方向。而且，平均空燃比振动单元203在将平均空燃比设定在稀方向时，下游02 传感器的输出值V2翻转到稀方向的情况下，将估计吸氧量OSC复原到催化剂 12的吸氧量振动范围的上限值，同时还强制使平均空燃比翻转到浓方向。再有，平均空燃比振动单元203还在催化剂劣化诊断单元205诊断催化剂 12劣化时和非诊断劣化时，改变平均空燃比的振幅或振动周期，使得催化剂 12的吸氧量振幅AOSC变化。第2空燃比反馈控制单元202根据下游O 2传感器15的输出值V2，校正平 均空燃比振动单元203振动的平均空燃比的振动中心(中心空燃比)AFCNT。第2空燃比反馈控制单元202包含变更第2空燃比反馈控制单元202的控 制增益的控制增益变更单元206。控制增益变更单元206在平均空燃比振动单 元203执行平均空燃比的振动处理中，变更控制增益。催化剂诊断单元205根据最大吸氧量运算单元203运算的最大吸氧量OSC max,诊断催化剂12是否劣化。而且，催化剂劣化诊断单元205在平均空燃比 诊断单元203执行平均空燃比的振动处理中，至少根据下游02传感器的输出 值V2，诊断催化剂12的劣化。将催化剂劣化诊断单元205的诊断结果输入到告警灯(未图示)等告警驱动 单元。接着，参照图3的流程图说明图2中的第1空燃比反馈控制单元201的运 算处理运作。图3的运算处理程序示出基于上游02传感器13的输出值VI的燃料校正 系数FAF的运算控制步骤，由第1空燃比反馈控制单元201在每一规定时间(例 如5毫秒)执行。图3中，各判断处理的转移部的符号"Y"、 "N"分别表示"是"、"否"。 首先，将上游02传感器13的输出值VI加以模一数变换后取入(步骤401)， 并判断上游02传感器13的空燃比反馈F/B(闭环)条件是否成立(步骤402)。这时，在理论空燃比以外的空燃比控制条件(例如内燃机启动中、水温低时 的浓化控制中、高负载功率增量的浓化控制中、改善燃料费用的稀化控制中、 启动后的稀化控制中、断燃料中)成立时、上游02传感器13的非激活状态时 或故障时等情况下，都判断为闭环条件不成立状态，其它情况下判断为闭环条 件成立状态。步骤402中，判断为闭环条件不成立(SP "否")，则将燃料校正系数FAF 设定为"1.0"(步骤433)，将延迟计数器CDLY复原为"0"(步骤434)。再者， 也可将燃料校正系数FAF取为闭环控制结束前的值或学习值(控制电路10内的 后备RAM106中的存储值)。接着，判断上游02传感器13的输出值VI是否小于等于比较电压 VR1(稀)(步骤435)，如果判断为上游空燃比是稀状态(VKVR1)(艮卩"是")，将 延迟前空燃比标记FO设定为"0"(稀)(步骤436)，同时还将延迟后空燃比标记 Fl设定为"0"(稀)(步骤437)后，退出图3的处理程序(步骤440)。再者，将比 较电压VR1设定为稀判断用的基准电压(例如0.45伏左右)。步骤435中判断为V1〉VR1(即"否")，则上游空燃比为浓状态，因此将
延迟前空燃比标记FO设定为"1"(浓)(步骤438),同时还将延迟后空燃比标记 Fl设定为"1"(浓)(步骤439)后，退出图3的处理程序(步骤440)。利用上述步 骤434 439，设定空燃比的闭环条件不成立时的初始值。另一方面，步骤402中判断为闭环(反馈)条件成立(S卩"是")，则接着判断 上游O 2传感器13的输出值VI是否小于等于比较电压VR1(例如0.45伏)，即 催化剂12的上游空燃比相对于比较电压VR1是浓状态还是稀状态(步骤403)。如果步骤403中判断为V1《VR1(即"是")，作为上游空燃比为稀状态，接 着判断延迟计数器CDLY是否大于等于最大值TDR(步骤404)。再者，对应于 即使上游02传感器13的输出值从稀变化到浓也保持判断为稀状态用的"浓延 迟时间"，以正值定义最大值TDR。如果步骤404中判断为CDLYS TDR(即"是")，将延迟计数器CDLY复原 为"0"(步骤405)，同时还将延迟前空燃比标记FO设定为"0"(稀)(步骤406) 后，进至步骤416(后面阐述)。步骤404中判断为CDLY < TDR(即"否")，则接着判断延迟前空燃比标记 FO是否"0"(稀)(步骤407)，如果判断为FO是"0"(即"是")，将延迟计数 器CDLY减"1"(步骤408)后，进至步骤416。步骤407中判断为F0 = l(浓)(即 "否")，则将延迟计数器CDLY加"1"(步骤409)后，进至步骤416。反之，如果步骤403中判断为V1〉VR1(即"否")，作为上游空燃比为内 周他，接着判断延迟计数器CDLY是否小于等于最小值TDL(步骤410)。再者， 对应于即使上游02传感器13的输出值VI从浓变化到稀也保持判断为浓状态 用的"稀延迟时间"，以负值定义最大值TDL。如果步骤410中判断为CDLY《TDL(即"是")，将延迟计数器CDLY复原 为"0"(步骤411)，同时还将延迟前空燃比标记FO设定为"1"(浓)(步骤412) 后，进至步骤416(后面阐述)。步骤410中判断为CDLY 〈TDL(即"否")，则接着判断延迟前空燃比标记 F0是否"0"(稀)(步骤413)，如果判断为FO二O(即"是")，将延迟计数器CDLY 减"l"(步骤414)后，进至步骤416。步骤413中判断为FO = l(浓)(即"否")，则将延迟计数器CDLY加"1"(步
骤415)后，进至步骤416。步骤416中判断延迟计数器CDLY是否小于等于最小值TDL，如果判断为 CDLY〉TDL(即"否")，进至步骤419(后面阐述)。步骤416中判断为CDLY《TDL(即"是")，则就延迟计数器CDLY设定为 最小值TDL(步骤4i7)，将延迟后空燃比标记F1设定为"0"(稀)(步骤418)。 即，延迟计数器CDLY达到最小值TDL时，用最小值TDL进行防护，同时还 使延迟后空燃比标记F1为"0"(稀)。接着，判断延迟计数器CDLY是否大于等于最大值TDR(步骤419)，如果判 断为CDLY〈TDR(艮卩"否")，进至步骤422(后面阐述)。步骤419中判断为CDLY 2 TDR(g卩"是")，则将延迟计数器CDLY设定为 最大值TDR(步骤420)，将延迟后空燃比标记F1设定为"1"(浓)(步骤421)后 进至步骤422。 S卩，延迟计数器CDLY达到最大值TDR时，用最大值TDR进 行防护，同时还使延迟后空燃比标记F1为"1"(浓)。步骤422中，在执行燃料校正系数FAF的阶跃增减处理(或积分处理)前， 首先利用判断延迟后空燃比标记F1的符号是否翻转，判断延迟处理后的空燃 比是否翻转。如果步骤422中判断为延迟后空燃比标记F1的符号(空燃比)翻转(g卩"是")， 接着根据延迟后空燃比标记F1的值是否"0"，判断是从浓翻转到稀还是从稀 翻转到浓(步骤423)。步骤423中判断为Fl-0(即"是")，则从浓翻转到稀，因此将燃料校正系 数FAF取为"FAF+RSR"，使其以阶跃方式增大常数RSR(步骤424)后，进 至步骤429(后面阐述)。步骤423中判断为Fl = l(即"否")，则从稀翻转到浓，因此将燃料校正系 数FAF取为"FAF — RSL"，使其以阶跃方式减小常数RSL(步骤425)后， 进至步骤429。反之，如果步骤422中判断为延迟后空燃比标记Fl的符号(空燃比)未翻转 (即"否"),接着判断延迟后空燃比标记F1是否"0"(稀)(步骤426)，如果判 断为F1二0(即"是")，将燃料校正系数FAF取为"FAF + KIR"，使其增大 传输KIR(步骤427)后，进至步骤429。步骤426中判断为Fl = l(即"否")，则为浓状态，因此将燃料校正系数FAF 取为"FAF-KIL"，使其减小常数KIL(步骤428)后，进至步骤429。再者，将积分常数KIR、 KIL设定为比阶跃常数RSR、 RSL充分小的值。 因此，步骤427中使稀状态(F1:0)下的燃料喷射值逐渐增大，步骤428中使浓 状态(F1 = l)下的燃料喷射量逐渐减小。在步骤429判断燃料校正系数FAF是否小于"0.8"，如果判断为FAF〈0.8(即 "是")，将燃料校正系数FAF设定为"0.8"(步骤430)后，进至步骤431。反之，步骤429中判断为FAF20.8(即"否")，则接着判断燃料校正系数 FAF是否大于"1.2"(步骤431)，如果判断为FAF〉1.2(即"是")，将燃料校 正系数FAF设定为"1.2"(步骤432)后，退出图3的处理程序(步骤440)。步骤 431中判断为FAF《1.2(即"否")，则立即退出图3的处理程序(步骤440)。艮P，步骤424、 425、 427、 428运算的燃料校正系数FAF，在步骤429、 430 用"0.8"(最小值)加以防护，并且在步骤431、 432用"1.2"(最大值)加以防护。 因而，由于某些原因使燃料校正系数FAF过大或过小时，用最大值(例如1.2) 或最小值(例如0.8)控制机主体1的空燃比，防止过浓或过稀。至此，图3的运算处理结束，将步骤401 440运算的燃料校正系数FAF 存放到控制电路10内的RAM105。接着，参照图4的时序图补充说明图3所示的运算处理运作。图4中，根据上游02传感器13的输出值VI得到延迟处理前的空燃比信 号(浓、稀判断的比较结果)时，对延迟处理前的空燃比信号作出响应的延迟前 空燃比标记FO变换到浓状态或稀状态。延迟计数器CDLY在最大值TDR与最小值TDL之间的范围内，响应延迟 前空燃比标记FO(对应于延迟处理前的空燃比信号)的浓状态，进行递增计数， 反之，响应稀状态，进行递减计数。因而，延迟后空燃比标记F1表示延迟处 理后的空燃比信号。例如，在时刻tl，即使延迟处理前的空燃比信号(输出值VI的比较结果)从 稀翻转到浓，延迟处理后的空燃比信号(延迟后空燃比Fl)也在保持稀一段浓延
迟时间TDR后的时刻t2变化到浓。同样，在时刻t3，即使延迟处理前的空燃比信号(上游A/F)从浓变化到稀， 延迟处理后的空燃比信号(延迟后空燃比F1)也在保持浓一段稀延迟时间TDL后 的时刻t4变化到稀。然而，例如在时刻t5后(浓延迟处理后)，如时刻t6、 t7所示，即使延迟处 理前的空燃比信号(比较结果)在比浓延迟时间iDR短的期间翻转，延迟计数器 CDLY达到浓延迟时间TDR前的延迟处理中(时刻t5 ~ t8)，延迟前空燃比标记 F0也不翻转。艮P，延迟前空燃比标记FO不受输出值VI的微小变动引起的暂时比较结果 (异常处理后的空燃比信号)变动的影响，因此形成比比较结果(延迟处理前的空 燃比信号)稳定的波形。这样执行延迟处理，从而得到稳定的延迟前空燃比标记 F0和延迟处理后的空燃比信号(延迟后空燃比标记Fl),并根据延迟后空燃比标 记F1得到适当的燃料校正系数FAF。燃料校正系数FAF的波形中，增大方向和减小方向的斜率分别相当于积分 常数KIR、 KIL，阶跃增减量分别相当于阶跃常数RSR、 RSL。下面，控制电路10内的励磁驱动单元根据第1空燃比反馈控制单元201运 算的燃料校正系数FAF和基本燃料量Q fue10，如下面的式(l)那样调整为驱动 燃料喷射阀7而供给机主体1的燃料供给量Qfud，以便空燃比与目标空燃比 A/F o —致。Q fuell = Q fuelOXFAF ......(1)但，式(1)中，如下面的式(2)那样用供给机主体1的空气量Qacyl和目标空 燃比A / F o运算基本燃料量Q fue10。 Q fue10 = Q acyl / (A / F o) ......(2)式(2)中，根据气流传感器3检测出的吸入空气量Qa，运算对机主体1的空 气量Qacyl。不用气流传感器3时，可根据设置在吸气通路2内的节流阀下游 的压力传感器(未图示)的输出信号运算吸入空气量Qa，也可根据内燃机转速或 节流阔的开度等进行运算。又，将目标空燃比A/Fo设定为图5所示的内燃机转速Ne和负载的2维
运算图中设定区域的值。即，理论空燃比(A/F-14.53)控制时，将目标空燃比 A/Fo设定为以前馈方式反映的值，作为平均空燃比振动单元23运算的目标 平均空燃比。因而，改善目标值变化时的反馈跟踪迟后，同时还能将燃料校正系数FAF 维持在"1.0"中心附近的值。这时，根据燃料校正系数FAF进行学习控制， 以便吸收与第1空燃比反馈控制单元201关联的组成单元的随时间经历的变化 和生产偏差，因此利用前馈校正使燃料校正系数FAF稳定的处理提高学习控制 的精度。接着，连同图6的流程图一起，参考图7 图13和图15的说明图以及图 14、图16和图17的时序图，说明图2中的平均空燃比振动单元203的运算处 理运作。每一规定时间(例如5毫秒)执行图6的运算处理程序。图6中，首先，判断下游02传感器15的输出值V2的浓稀翻转(步骤701)。 下游02传感器15由具有2值输出特性的X型传感器组成，并且如图7所示， 相当于传感器氛围的空燃比变化，输出值V2(电压值)在理论空燃比附近急剧变 化。具有图7的特性的X型传感器，其对理论空燃比附近的空燃比的检测分辨 能力非常高，而且检测精度良好。艮P，步骤701中，如图8所示，以判断阈值(单点划线)为基准，判断下游O 2传感器15的输出值V2是处于浓侧还是处于稀侧，同时还判断浓或稀的判断 结果是否翻转。步骤701中判断为从稀翻转到浓时，将下游02传感器15的翻转标记FR02 设定为"1"(表示浓翻转的值)；判断为从浓翻转到稀时，将翻转标记FR02设 定为"2"(表示稀翻转的值)；未判断任一种翻转时，将翻转标记FR02设定为 "0"(表示非翻转的值)。可将图8所示的判断阈值(参考带单点划线)，仅设定为满足内燃机转速N e 和负载等运转条件的规定电压，也可设定为与第2空燃比反馈控制单元202关 联的下游02传感器15的目标电压VR2(后面阐述)。将下游02传感器15的输 出值V2控制在目标电压VR2附近，因此把判断阈值设定为目标电压VR2时， 下游O 2传感器15往浓方向或稀方向变动的检测精度提高。
也可将对下游02传感器15的目标电压VR2实施滤波处理(或平均化等钝 化处理)后得到的值设定为判断阈值。因而，即使下游02传感器15的输出值 V2不变化的状态下目标电压VR2急剧变化，也能减小误判浓稀翻转的可能性。还可将对下游O 2传感器15的输出值V2实施滤波处理(或平均化等钝化处 理)后得到的值设定为判断阈值。因而，即使下游02传感器15的输出值V2从 固定阈值以换档的状态往浓方向或稀方向变动，也能可靠地检测出浓稀翻转。可用对输出值V2实施滤波处理(或平均化等钝化处理)后得到的值，代替与 判断阈值比较的输出值V2。因而，能防止输出值V2的高频分量引起的误判。这时，可调整对下游02传感器15的输出值V2实施滤波处理(或平均化等 钝化处理)，减小上游02传感器13的输出值VI的变动周期的影响。因而，即 使下游O 2传感器15的输出值V2的变动因催化剂12的大幅度劣化而接近上游 02传感器13的输出值V1的变动的情况下，也以高频进行浓稀判断，从而能 避免控制系统举动不稳定的问题。又，如图8所示，在浓或稀的判断中，可在浓至稀的判断阈值与稀至浓的 判断阈值之间设定以判断阈值为中心的迟滞区(或不灵敏区)，并调整迟滞区(或 不灵敏区)的宽度。因而，能防止输出值V2的微小变动造成的判断结果颤动， 同时还能调整判断翻转用的输出值V2的变动幅度。返回图6，平均空燃比振动单元203在步骤701后，接着根据是否将振动条 件标记FPT设定为"1"，判断平均空燃比的振动条件是否成立(步骤702)。步骤702的振动条件包含催化剂12稳定的状态和处在机主体1预先涉及的 运转条件下的状态，例如根据正在执行第1空燃比反馈控制单元201的理论空 燃比的情况、内燃机转速N e或负载或吸入空气量Q a等运转条件表示的规定 范围内的情况、机主体1启动后经历不短于规定时间的情况、冷却水温THW 不低于规定温度的情况、空载运转以外的情况、过渡运转以外的情况和过渡运 转后规定时间以外的情况等进行判断。过渡运转包含空燃比的变动增加且催化剂12的吸氧量骤变的条件下，突然 加减速时、断燃料时、浓化控制时、稀化控制时、第2空燃比反馈控制单元201 的控制停止时、第1空燃比反馈控制单元202的控制停止时、来自第1空燃比 反馈控制单元201的燃料校正系数FAF大变动时、强制驱动故障诊断用的促动器时、蒸发气体导入骤变时等。根据每单位时间节流阀开度(或吸入空气量Q a)的变化量表示大于等于规定量，判断突然加减速。根据当日蒸发气体的阀开度的每电位时间的变化量表示 大于等于规定量，判断蒸发气体导入骤变。再者，即使过渡运转后，经历规定期间前也留有催化剂12的吸氧量变动造 成的影响，因此不执行振动处理。规定期间可仅设定时间，也可用具有与催化 剂12的吸氧量的变化成正比的关系的吸入空气量Qa设定为过渡运转后的累计 吸入空气量达到规定量前的时间。通过根据吸入空气量Qa判断经历规定期间， 能对照催化剂12的吸氧量的举动适当设定振动启动时期。如果步骤702中，判断为振动条件成立且FPT-1(即"是")，进至步骤703。 判断为振动条件不成立且FPT-O(即"否")，则进至步骤723(后面阐述)。振动条件成立时，由步骤703 705，设定振动条件成立后的首次振动用的 初始值。首先，根据中断次数PNT是否"0"，判断是否首次振动(步骤703); 如果判断为PNT二O(即"是")，作为初始值，将首次振动方向标记FRL设定 为"1"(浓方向)(步骤704)，同时还将振动次数PTN设定为"1"(表示首次振 动中)(步骤705)后，进至步骤706。反之，步骤703中判断为PTN> O(即"否")，则不执行初始值的设定成立(步 骤704、 705)，进至步骤706。再者，作为振动方向标记FRL的初始值，在步骤704设定为"l"(浓方向)， 但也可设定为"2"(稀方向)。接着，由步骤706 708分别设定平均空燃比振动的浓方向和稀方向的周期 Tj和振幅DAFj。首先，根据振动方向标记FRL是否"1"判断振动方向是否 浓方向(步骤706)，如果判断为浓方向(FRL-1)(即"是")，分别设定浓方向周 期Tr和振幅DAFr(步骤707)后，进至709。步骤707中，如图9和图IO的说明图所示，分别根据适应吸入空气量Qa 的1维运算图设定浓方向周期Tr和浓方向振幅DAFr，使得催化剂12的吸氧 量振幅AOSC为规定量。
另一方面，步骤706中判断为振动方向是稀方向(FRI^2)(即"否")，则作 为周期Tj和振幅DAF j，分别设定稀方向的周期Tl和振幅DAF1(步骤708) 后，进至步骤709。再者，步骤708中，如与图9和图IO相同的图11、图12的说明图所示， 分别根据适应吸入空气量Q a的1维运算图设定浓方向周期T1和浓方向振幅 DAF 1，使得催化剂12的吸氧量振幅AOSC为规定量。如下面的式(3)那样用周期Tj(秒)、振幅DAFj的绝对值、吸入空气量Q a(克 /秒)和变换成吸氧量用的规定系数K02表示吸氧量振幅AOSC。M)SC(克"TjXiDAFJiXQaXK02 ......(3)这里，为了使振幅AOSC为规定量，需要使振幅DAFj或周期Tj依照吸入 空气量Qa的变化进行变化。例如，将振幅DAFj取为固定值时，把周期Tj设定为与吸入空气量Qa成 反比的值；将周期Tj取为固定值时，把振幅DAFj设定为与吸入空气量Qa 成反比的值。然而，为了改善催化剂12的净化特性、改善驾驶性能或改善响应性等，周 期Tj、振幅DAFj的设定范围存在各种制约，因此如规定的吸氧量振幅AOSC 那样，将周期T j和振幅DAF j双方都设定成可随吸入空气量Q a变化。也可将平均空燃比振动的浓方向和稀方向的周期T j(或振幅DAF j)设定成相互非对称。例如，为了使催化剂12的NOx净化特性提高，或为了减轻转矩变小，可 将稀方向的振幅DAFj的绝对值设定得小于浓方向的的振幅DAFj的绝对值， 并将稀方向的周期Tj设定得大于浓方向的周期Tj，以便振幅AOSC恒定。又，将吸氧量的振幅AOSC设定在催化剂12的最大吸氧量OSC max的范围 内，将催化剂12的吸氧量设定在最大吸氧量OSC max与最小吸氧量(=O)之间 的范围内。因而，催化剂12的上游空燃比的变动由吸氧量的变化可靠地吸收， 将催化剂12内的空燃比保持在理论空燃比附近，因此能防止催化剂12的净化 率大幅度劣化。即使在最大吸氧量OSCmax的范围内，为了改善催化剂12的净化特性或
诊断催化剂12的劣化，也根据各种条件调整吸氧量的振幅AOSC，将其设定为规定量。例如由于内燃机转速Ne或负载不同，来自机主体1的排放气体成分 或催化剂12的温度变化，使催化剂12的净化特性也变化，因此根据内燃机转 速Ne或负载改变吸氧量振幅AOSC。因而，能使催化剂12的净化特性进一步提高。又，设定劣化诊断时的吸氧量振幅AOSC，使其为劣化前的催化剂12的最 大吸氧量OSC max的范围内且需要诊断劣化的催化剂的最大吸氧量的范围外。 因而，使用需要诊断劣化的催化剂时，下游0 2传感器15的输出值V2的波动 大，因此劣化诊断的劣化判断精度提高。返回图6，在步骤709中，根据最大吸氧量运算单元204运算的最大吸氧量 OSCmax，分别自适应地校正步骤707、 708设定的平均空燃比振动的周期Tj 和振幅DAFj。具体而言，用校正系数Kosct、 Koscaf分别如下面的式(4)、式 (5)那样校正周期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。根据适应最大吸氧量OSCmax 的1维运算图设定对周期Tj的校正系数Kosct和对平均空燃比振幅DAFj的 校正系数Koscaf。以吸氧量振幅AOSC随着最大吸氧量OSC max的减小也减小的方式设定各 校正系数Kosct、 Koscaf的方式，以便在变化后的最大吸氧量OSC max的范 围内且维持吸氧量振幅AOSC。因而，能防止吸氧量振幅脱离最大吸氧量OSC max且大量超出，从而防止排放气体大幅度变差。步骤709后，接着与式(4)、式(5)同样地进行乘适应平均空燃比的振动启动 后的振动次数PTN的校正系数Kptnt、 Kptnaf的运算，从而进一步校正周期T j、振幅DAFj(步骤710)。再者，根据振动次数PTN并分别利用图13(a)、 (b) 所示的表设定对周期T j的校正系数K ptnt和对振幅DAF j的校正系数K ptnaf。图13(a)中，周期校正系数Kptnt仅将与首次振动对应的值设定为"0.5"对 其它振动次数PTN都设定器"1.0"。图13(b)中，将振幅校正系数Kptnaf全 部设定为"1.0"，与振动次数PTN无关。通过如图13(a)、(b)那样设定各校正系数Kptnt、Kptnaf，将吸氧量振幅A0SC 设定成仅在首次振动时为末尾设定值之半，如图14的时序图所示。因而，振 幅AOSC不超过规定幅度。再者，图13和图14示出将首次振动的周期校正系数Kptnt设定为"0.5" 的情况，但也可将首次振动的振幅校正系数Kptnaf设定为"0.5"。还可设定 周期和振幅各自的校正系数Kptnt、 Kptnaf的组合，使首次振动的吸氧量振幅 △OSC为一半。如图15的说明图和图16的时序图所示，可设定周期和振幅各自的校正系 数Kptnt、 Kptnaf，以便随着振动次数的增加，吸氧量振幅AOSC也逐渐增加。 因而，能防止催化剂12的状态骤变，还能防止空燃比控制(尤其是第2空燃比 反馈控制单元202的控制)随跟踪性欠佳。返回图6，步骤710后，接着在步骤711 714中，根据下游02传感器15 的输出值V2的浓稀翻转检测出催化剂12的吸氧量超过最大吸氧量OSC max 或最新吸氧量(=0)时，执行强制使平均空燃比的振动方向翻转用的处理。首先，根据振动方向标记FRL是否"1"，判断是否正在往浓方向振动(步 骤711)，如果判断为正在往浓方向振动(FRL二l)(g卩"是")，接着根据下游02 传感器15的翻转标记FR0 2是否"1"，判断下游A/F是否翻转到浓(表示下 游O 2传感器15的输出值V2从稀翻转到浓)(步骤712)。如果步骤712中判断为下游A/F翻转到浓(FR02二1)(即"是")，将周期 计数器(定时计数器)Tmr复原到周期Tj，使振动翻转(步骤714)后，进至步骤 715。步骤712中判断为下游A/F未翻转到浓，FR02^1(即"否")，则不执行 周期计数器(定时计数器)Tmr的复原处理(步骤714),进至步骤715。反之，步骤711中判断为正在往稀方向振动(FRI^2)(即"否")，则接着根 据下游02传感器15的翻转标记FR0 2是否"2"，判断下游A/F是否翻转 到稀(表示下游O 2传感器15的输出值V2从浓翻转到稀)(步骤713)。如果步骤713中判断为下游A/F翻转到稀(FR0 2^2)(即"是")，进至周 期计数器Tmr的复原处理，使振动翻转(步骤714)。步骤713中判断为FR0 2^1且下游A/F未翻转到稀(即"否")，则不执 行周期计数器(定时计数器)Tmr的复原处理(步骤714)，进至步骤715。这里，参照图17的时序图说明产生催化剂12的吸氧量超量时的举动。在干扰引起的空燃比波动使吸氧量骤变时、因催化剂12劣化或催化剂温度 Tmpcat降低等而最大吸氧量OSC max减小时或平均空燃比翻转定时迟后时等 情况下，引起吸氧量超量。如图17所示，紧接在时刻U41前产生稀方向的空燃比大波动的情况下， 催化剂12的估计吸氧量OSC大幅度且急剧增加，在时刻t 141大量超过最大吸 氧量OSC max。这时，假设不执行强制翻转处理的情况下，如虚线波形所示，周期计数器 Tmr的值不到达翻转周期Tj，因此继续减小稀方向(FRL = 2)的振动，在时刻t 141 tl42的期间保持吸氧量超量的状态。因此，催化剂12内的空燃比偏离理 论空燃比，排放气体的净化状态显著变差。反之，由上述步骤714执行强制翻转处理时，在时刻tl41上下游02传感 器15的输出值V2翻转，翻转标记FR02从"0"变到"2"，检测出催化剂12 的估计吸氧量OSC超量，因此对此作出响应，如实线波形所示，将周期计数器 Tmr复原到翻转周期Tj，强制使浓方向振动翻转。因而，能使其从吸氧量超量 的状态复原，可将排放气体变差抑制到最小。接着，在强制复原处理(步骤714)后，接着在步骤715 721执行基于定时 器处理的浓稀周期翻转处理。首先，使周期计数器Tmr仅增加规定量Dtmr，以进行更新(步骤715)后， 判断周期计数器Tmr是否超过周期Tj(步骤716)。再者，将规定量Dtmr设定 为运算周期5毫秒。如果步骤716中判断为Tmr〉Tj(即"是")，达到翻转定时，因此将周期计 数器Tmr复原为"0"(步骤717)，同时还使振动次数PTN递增"1"(步骤718) 后，接着根据振动方向标记FRL是否"1"，判断当前的振动方向是否浓(步骤 719)。
如果步骤719中判断为当前的振动方向是浓(FRL- l)(即"是")，将振动方 向标记FRL设定为"2"，使其翻转到稀方向(步骤720)。
步骤719中判断为当前的振动方向是稀(FRL:2)(g卩"否")，将振动方向标 记FRL设定为"1"，使其翻转到浓方向(步骤721)后，进至步骤722。
反之。上述步骤716中判断为Tmr《Tj(即"否")，则达不到翻转定时，因 此不执行步骤717 721,直接进至步骤722。
在步骤722，设定振动条件成立时的目标平均空燃比AFAVEobj。这时，通 过对振动中心AFCNT(第2空燃比反馈控制单元202运算的目标平均空燃比) 加上振幅DAF j，如下面的式(6)那样运算目标平均空燃比AFAVE obj。
AFAVE obj = AFACNT + DAF j ......(6)
这样，通过根据下游02传感器15的输出值V2检测出催化剂12的吸氧量 状态，能调整目标平均空燃比AFAVEobj的振动中心AFCNT，以便不超过最 大吸氧量OSC max或最小吸氧量(=0),因此能使吸氧量振动处理的控制精度进
一步提高。
再者，可根据运转条件，将振动中心AFCNT设定为规定值。 可通过根据条件，将振动中心AFCNT移位到浓方向，改变催化剂12的净 化状态。
可将上述振动处理不仅用于催化剂12的劣化诊断，而且用于传感器等的故 障诊断。
另一方面，如果初始的步骤702中判断为不是振动条件(S卩"否")，将振动 次数PTN复原为"0"(步骤723)，将周期计数器Tmr复原为"0"(步骤724)， 将振动条件不成立时的目标平均空燃比AFAVE obj设定为振动中心AFCNT(步 骤725)。
最后，设定第1空燃比反馈控制单元201的控制常数，以便与步骤722或 725设定的目标平均空燃比AFAVE obj —致(步骤726)后，结束平均空燃比振 动单元203的图6中的处理程序。
接着，具体说明图6中的最后步骤726。首先，说明步骤726执行的基于控 制常数的平均空燃比的操作处理。
通过操作第1空燃比反馈控制单元201的控制常数(浓稀阶跃量RSR或 RSL、浓稀积分常数KIR或KIL、浓稀延迟时间iDR或TDL、或者对上游0 2 传感器13的输出值VI的比较电压VR1)，操作平均空燃比。
例如，将浓阶跃量RSR取大或将稀阶跃量RSL取小时，平均空燃比转移到 浓侧；将浓阶跃量RSR取小或将稀阶跃量RSL取大时，平均空燃比转移到稀 侧。即，可通过改变浓阶跃量RSR和稀阶跃量RSL控制平均空燃比。
又，将浓积分常数KIR取大或将稀积分常数KIL取小时，平均空燃比转移 到浓侧；将浓积分常数KIR取小或将稀积分常数KIL取大时，平均空燃比转移 到稀侧。即，可通过改变浓积分常数KIR和稀积分常数KIL控制平均空燃比。
将浓延迟时间TDR和稀延迟时间TDL设定成TDR〉TDL的关系，则平均空 燃比转移到浓侧；反之，设定为iDL〉TDR的关系，则转移到稀侧。即，可通 过改变浓、稀延迟时间TDR、 tDL，控制平均空燃比。
又，将对上游0 2传感器13的输出值V1的比较电压VR1取大时，平均空 燃比转移到浓侧，将比较电压VR1取小时，转移到稀侧。g卩，可通过改变比较 电压VR1控制平均空燃比。这样，可通过改变控制常数(延迟时间、阶跃量、 积分增益、比较电压等)控制上游的平均空燃比。
还可通过同时操作控制常数中的不少于2个的控制常数，改善平均空燃比 的控制性。
但是，操作不少于2个控制常数时，能管理平均空燃比的浓、稀操作方向， 但有可能操作量管理困难。因此，为了消除多个控制常数的操作引起的弊病， 同时还积极利用自由度，可进一步考虑设置根据目标平均空燃比运算控制常数 的操作量的单元并根据目标平均空燃比的管理指标设定控制常数从而根据平 均空燃比管理控制常数的操作的方法。
在每一控制常数控制平均空燃比方面，对平均空燃比的控制精度、操作宽 度、控制周期、或空燃比振幅等而言，存在利点和不利点，但可通过根据目标 馈电部的工作点极细致地设定各控制常数，有效利用各自的利点。
接着，参照图18说明平均空燃比振动单元203的控制常数设定运算处理。
图18是以图解方式示出控制常数的设定运算处理的流程图，示出根据目标
平均空燃比设定第1空燃比反馈控制单元201的控制常数(各阶跃量RSR或 RSL、各积分常数KIR或KIL、各延迟时间TDR或TDL、比较电压VR1)的运算 程序。每一规定时间(例如5毫秒)执行图18的运算程序。
图18中，首先，根据适应目标平均空燃比AFAVEobj的1维运算图运算浓 阶跃量RSR(步骤1501)。再者，预先根据桌上计算或实验设定1维运算图的值， 将与目标平均空燃比AFAVE obj的输入值对应的设定值(运算图检索结果)作为 浓阶跃量RSR输出。
而且，每一机主体1的运转条件设定步骤1501的1维运算图，根据运转条 件切换l维运算图，进行运算图检索。运转条件包含有关第1空燃比反馈控制 单元201的组成的响应性和特性等的条件(例如内燃机转速Ne、负载、空载状 态、冷却水温THW、排气温度、上游02传感器的温度、ERG阀开度等)。例 如可将运转条件设定为按规定的转速、负载、冷却水温区分的运转区。
再有，浓阶跃量RSR的运算运算图可以未必是1维运算图，只要是表示输 入值与输出值的关系的单元就可以。可以是任意的近似式，还可以是与多个输 入值对应的多维运算图，以代替l维运算图。
其后，用与步骤1501相同的处理方法，根据目标平均空燃比AFAVEobj 运算阶跃量RSL(步骤1502)，根据目标平均空燃比AFAVE obj运算积分常数 KIR(步骤1503)，根据目标平均空燃比AFAVE obj运算积分常数KIL(步骤 1504)，根据目标平均空燃比AFAVE obj运算延迟时间TDR(步骤1505)，根据目 标平均空燃比AFAVE obj运算延迟时间iDL(步骤1506)，根据目标平均空燃比 AFAVEobj运算比较电压VR1(步骤1507)后，结束图18的处理程序。
这样，根据目标平均空燃比AFAVEobj,分别运算控制常数(各阶跃量RSR 和RSL、各积分常数KIR和KIL、各延迟时间TDR和TDL、比较电压VRl)。
如上文所述，预先根据桌上计算或实验值设定步骤1501 1507中的各运算 运算图上的设定值，使得催化剂12的上游方实际空燃比与作为输入值的目标 平均空燃比AFAVEobj—致。而且，通过根据运转条件使控制常数的设定值变 化，设定成实际平均空燃比与目标平均空燃比AFAVE obj —致，不拘运转条件。
接着， 一起参照图19的流程图以及图20和图21的说明图，说明最大吸氧
量运算单元204的处理运作。每一规定时间(例如5毫秒)，执行图19的运算程 序。
图19中，首先，设定催化剂12的最大吸氧量的初始值OSC max0(步骤1601)。 再者，作为初始值OSCmaxO,可预先设定设计的新品时的最大吸氧量。 作为初始值OSC max0，也可设定排放气体规则确定的行驶规定距离后的疲
劳催化剂的最大吸氧量，这时能设定可靠地满足排放气体规则的必要条件的初
始值OSCmax0。
作为初始值OSC max0还可根据机主体1的运转条件(内燃机转速N e、负 载、吸入空气量等)设定稳态下的最大吸氧量，这时设定精度提高。
接着，运算催化剂温度Tmpcat(步骤1602)。可对催化剂12安装温度传感器 或在催化剂12的上下游配置温度传感器，利用测量直接求出催化剂温度 Tmpcat。
也可用估计运算，从其它运转信息求出催化剂温度Tmpcat。例如，可通过 用运算图运算读出每一运转条件(内燃机转速Ne、负载、吸入空气量Qa等) 设定的稳态下的值，估算催化剂温度Tmpcat，并将其作为稳态时的值。可通过 对稳态催化剂温度Tmpcat添加滤波处理，估计机主体1在过渡时的举动。
还可从启动时的冷却水温THW或上次停止时至本次启动时的时间间隔等， 估计启动时的初始催化剂温度Tmpcat。因而，不仅能求出机主体1的启动至催 化剂12激活并形成稳态的过渡温度行为，而且能求出运转条件变动造成的过 渡温度行为。
接着，步骤1602后，接着利用根据催化剂温度Tmpcat设定的1维运算图(参 考图20)，运算最大吸氧量OSC max的温度校正系数K tmpcat(步骤1603)。
如图20所示，将温度校正系数Ktmpcat设定为小的值，以便催化剂温度 Tmpcat越低，最大吸氧量OSC max越小。催化剂12的吸氧作用具有在300°C 400。C左右的温度区急剧激活的特性，因此按考虑催化剂12的温度特性的方式 设定温度校正系数K tmpcat。
接着，对下游02传感器15的输出值V2自适应地运算催化剂劣化度 Catdet(步骤1604)。催化剂12的劣化越大，催化剂劣化度Catdet的值越大。
接着，利用根据催化剂劣化度Catdet设定的1维运算图(参考图21)运算最 大吸氧量的劣化校正系数Kcatdet(步骤1605)。如图21所示，将劣化校正系数 Kcatdet设定为小的值，以便催化剂劣化度Catdet越大，最大吸氧量OSC max 越小。最后，根据温度校正系数K tmpcat和劣化校正系数K catdet校正最大吸氧 量的初始值OSC max0，并如下面的式(7)那样运算最大吸氧量OSC max(步骤 1606)。OSC max = OSC max0 X K tmpcat X K catdet ......(7)利用式(7)，能运算不仅随各种运转条件的变化而且随适应催化剂12激活中 途和过渡时的催化剂温度Tmpcat变化或催化剂12的劣化等各种条件变化的最 大吸氧量OSCmax，从而能提高催化剂12的吸氧量振动处理的控制精度。接着，参照图22的流程图，进一步详细说明最大吸氧量运算单元204在图 19中的催化剂劣化度运算处理(步骤1604)。每一规定时间(例如5毫秒)执行图 22的运算程序。图22中，首先，判断催化剂劣化度Catdet的初始化条件是否成立(步骤 1901)，如果判断为初始化条件成立(即"是")，将催化剂劣化度Catdet复原为 "0"(无劣化状态)(步骤1902)后，进至步骤1卯3。步骤l卯l中判断为初始化 条件不成立(目卩"否")，则不执行步骤1902，进至步骤1903。将催化剂劣化度Catdet记录并保持在控制电路10内的后备RAM106(或 EEPROM)，以便机主体1停止时不复原，但卸下蓄电池后或EEPROM初始化 后上次接通电源时，初始化条件成立。不能运算催化剂劣化度Catdet时(检测出下游O 2传感器15等传感器故障时 等)、催化剂劣化度Catdet的重新运算条件成立时、或因来自外部设备(未图示) 的通信而存在复原请求时，在步骤1901判断为初始化条件成立。接着，进行下游O 2传感器15的输出值V2的浓稀翻转判断处理(步骤1903)。 以与平均空燃比振动单元203在图6中的步骤701的判断处理相同的方式进行 步骤1903的判断处理。艮口，下游02传感器15的输出值V2从稀翻转到浓时，将下游02传感器15的翻转标记FR02det设定为"1";从浓翻转到稀时，将翻转标记FR02det 设定为"2";无翻转时，将翻转标记FR02det设定为"0"。再者，可将图8 所示的迟滞区的设定宽度或不灵敏区的设定宽度、输出值V2的钝化处理程度 设定成与平均空燃比振动单元203时不同。接着，步骤1903后，接着判断催化剂劣化度Catdet的更新条件是否成立(步 骤1904)，如果判断为催化剂劣化度Catdet的更新条件成立(g卩"是")，进至步 骤1905将其后的处理。步骤1904中判断为更新条件不成立(g卩"否")，则不 执行步骤1905 1910，结束图22的处理程序。再者，催化剂劣化度Catdet的更新条件，在能判断为催化剂12成分激活的 条件下和正在执行平均空燃比振动处理的条件下成立。催化剂12的激活状态 可根据催化剂温度Tmpcat直接判断，也可根据机主体1的启动后的经历时间、 启动后的累计吸入空气量、或内燃机转速Ne、负载等规定运转条件判断。还 可根据平均空燃比振动处理的振动次数PTN是否达到不少于规定次数，判断催 化剂12的激活状态。接着，在步骤1905 1909中，根据下游0 2传感器15的输出值V2的浓稀 翻转检测出催化剂12的吸氧量超过最大吸氧量OSC max或最小吸氧量(=0)， 进行催化剂劣化度Catdet的增减处理。首先，根据振动方向标记FRL是否"1"判断正在往浓方向振动(步骤1905)， 如果判断为正在往浓方向振动(FRL: l)(g卩"是")，进至步骤1906。步骤1905 中判断为正在往稀方向振动(FRL-2)(即"否")，则进至步骤1907。在步骤1905判断为FRL= l(即"是")时执行的步骤l卯6中，根据下游02 传感器15的翻转标记FR02det是否"l"判断是否翻转到浓(下游02传感器15 的输出值V2从稀翻转到浓)。如果步骤1906中判断为翻转到浓(FR02det: l)(即"是")，使催化剂劣化 度Catdet仅增加规定的设定值XdetH(步骤1908)，并如下面的式(8)那样作更 新运算后，进至步骤1910。Catet = Catdet + X det H ......(8)另一方面，在步骤1905判断为FRLz2(即"否")时执行的步骤1907中，
根据下游02传感器15的翻转标记FR02det是否"2"判断是否翻转到稀(下游 02传感器15的输出值V2从浓翻转到稀)。如果步骤1907中判断为翻转到稀(FR02det二2)(即"是")，进至步骤1908， 并如上述式(8)那样使催化剂劣化度Catdet仅增加规定的设定值X det H。反之，步骤1906中判断为翻转到稀(FR02det-2)(即"否")时，或步骤l卯7 中判断为往浓翻转(FR02det二 l)(即"否")时，使催化剂劣化度Catdet仅减小 规定的设定值XdetL(步骤1909)，并如下面的式(9)那样作更新运算后，进至步 骤1910。Catdet = Catdet — X det H ......(9)再者，以考虑平均空燃比的振动周期的方式设定式(8)、式(9)中的各规定的 设定值XdetH、 XdetL，同时还根据吸入空气量Q a或根据运转条件将它们设 定成与吸入空气量Qa成反比。最后，在步骤1910用下面的式(10)进行限制催化剂劣化度Catdet的上下限 的处理，以便在上限值MXdet和下限值MNdet的范围内，从而结束图22的 处理程序。画det S Catdet 2 MX det ......(10)接着，参照图23和图24说明室内催化剂劣化诊断单元205的处理运作。 图23是示出催化剂12在劣化时的行为的时序图，图24是示出催化剂劣化诊断单元203的处理运作的流程图。每一规定时间(例如5毫秒)执行图24的运算程序。图23中，因催化剂12劣化而最大吸氧量OSCmax减小，平均空燃比的振 动处理的吸氧量振幅超过减小的最大吸氧量OSC max时，下游O 2传感器15 的输出值V2的浓稀翻转增加，从而催化剂劣化度Catdet增加。图24中，首先，判断催化剂12的劣化诊断的初始化条件是否成立(步骤 2101)，如果判断为初始化条件成立(gp "是")，将诊断次数N ratio复原为"0" (步骤2102)，将翻转次数比Roa的累计值Roas复原为"0"(步骤2103)，将 劣化诊断结果Fcatj复原为"0"(未判断状态)(步骤2104)，将翻转次数比平均 值Roaave复原为"0"(步骤2105)后，接着判断劣化诊断条件是否成立(步骤2106)。步骤2101中判断为初始化条件不成立(g卩"否")，则不执行步骤2102 2105， 进至步骤2106。再者，将催化剂劣化诊断单元205的信息(催化剂劣化度Catdet等)记录并保 持在后备RAM106(或EEPROM)，以便机主体1停止时不复原，但卸下蓄电池 后或EEPROM初始化后上次接通电源时，步骤21012的初始化条件成立。不能运算催化剂劣化度Catdet时(检测出下游0 2传感器15等传感器故障时 等)、催化剂劣化度Catdet的重新运算条件成立时、或因来自外部设备(未图示) 的通信而存在复原请求时，在步骤2101判断为初始化条件成立。步骤2106中判断为劣化诊断条件成立(即"是")，则接着判断目标平均空 燃比是否按浓稀进行翻转(步骤2107)，如果判断为翻转(即"是")，使平均空 燃比附着次数递增"1"(步骤2108)后，进至步骤2109。步骤2107中判断为目标平均空燃比未翻转(即"否")，不执行步骤2108， 进至步骤2109。再者，根据振动方向标记FRL是否变化到"1"(浓)或"2"(稀)，进行步骤 2107的目标平均空燃比的翻转判断。g卩，可通过预先存储上次运算时的振动方 向标记FRL，并与本次运算时的振动方向标记FRL比较，判断目标平均空燃比 的翻转。反之，步骤2106中判断为劣化诊断条件不成立(目卩"否")，则将平均空燃 比翻转次数N af复原为"O"(步骤2132)，将下游0 2翻转次数N ro2复原为"0" (步骤2133)，将延迟判断标记Frsdly复原为"0"(表示不执行后面阐述的延迟 处理)(步骤2134)后，进至步骤2127(后面阐述)。再者，与上述(图22中的步骤1904)催化剂Catdet的更新条件相同，在可判 断为催化剂12成分激活的条件下和正在执行平均空燃比的振动处理的条件下， 步骤2106的劣化诊断条件成立。催化剂12的激活状态可根据催化剂温度 Tmpcat直接判断，也可根据机主体1启动后经历的时间或启动后的累计吸入空 气量、或者内燃机转速Ne或负载等规定的运转条件进行判断。还可根据平均 空燃比的振动处理的振动次数PTN是否达到不少于规定次数，判断催化剂12
的激活状态。返回步骤2108，与上文(图6中的步骤701、图22中的步骤1903)相同，执 行下游0 2传感器15的输出值V2的浓稀翻转判断处理(步骤2109)。步骤2109中判断为输出值V2从稀翻转到浓时，将下游0 2传感器15的翻 转标记FR02rv设定为"1";判断为从浓翻转到稀时，将翻转标记FR02rv设 定为"0"。这时，与上述步骤1903时相同，可将图8所示的迟滞区的设定宽度或不灵 敏区的设定宽度、输出值V2的钝化处理的程度设定成与平均空燃比诊断单元 203时不同。步骤2105 2109的处理用于根据输出值V2的浓稀翻转，检测出超过最大 吸氧量OSCmax或最小吸氧量^0)，并对此作出响应，增减催化剂劣化度 Catdet。接着，根据翻转标记FR02rv是否"1"或"2",判断输出值V2(下游空燃 比)是否翻转(步骤2110)，如果判断为翻转(FR02rv = 1或FR02rv = 2)(S卩"是")， 使下游0 2翻转次数Nro2递增"1"(步骤2111)。接着，根据平均空燃比翻转次数Naf是否大于等于更新条件判断值Xnaf， 判断劣化诊断用的判断基准值X roa的更新条件是否成立(步骤2112)，如果判 断为判断基准值Xroa的更新条件成立(Naf2Xnaf)(即"是")，设定平均空燃 比翻转次数Naf，作为判断用平均空燃比翻转次数Nag，从而更新判断用平均 空燃比翻转次数N a^j(步骤2113)。作为运算下次的判断基准值X roa用的准备，将平均空燃比翻转次数N af 复原为"0"(步骤2114)，同时还将考虑从平均空燃比变动开始、至输出值V2 变动为止的延迟判断标记Frsdly复原为"1"(表示延迟处理中)(步骤2115)后， 根据延迟判断标记Frsdly是否"1"判断是否延迟处理中(步骤2116)。反之，步骤2112中判断为判断基准值X roa的更新条件不成立(N af < X naf)(即"否")，则不执行步骤2113 2115，进至步骤2116。如果步骤2116中判断为延迟处理中(Frsdly二 l)(即"是")，如下面的式(ll) 那样使延迟标记T rsdly仅增加规定值DT rsdly(步骤2117)后，进至步骤2119。
T rsdly = T rsdly + DT rsdly ......(11)式(11)中，例如在运算周期5毫秒设定定时器更新用的规定值DTrsdly。步骤2116中判断为非延迟处理中(Frsdly:0)(即"否")，则将延迟定时器 Trsdly复原为"0"(步骤2118)后，进至步骤2119。步骤2119中，根据延迟定时器Trsdly是否大于规定判断值Xrsdly，判断 是否已经历延迟时间，如果判断为未经历延迟时间(Trsdly^X)(即"否")，进 至步骤2127(后面阐述)。步骤2119中，判断为已经历延迟时间(Trsdly〉Xrsdly)(即"是")，则基于 输出值V2的劣化诊断判断信息的飞行体机成立，因此执行下面的更新处理(步 骤2120 2126)。再者，以考虑因平均空燃比变动而催化剂12的下游O 2传感器15的输出值 V2变动前的时间延迟的方式，设定规定判断值Xrsdly。此时间延迟包含燃料 喷射阀7喷射燃料至混合气实际移动到下游0 2传感器15的设置位置的时间延 迟和催化剂12的吸氧作用的时间延迟，与吸入空气量Qa实质上成反比。因此，利用例如适应吸入空气量Qa的1维运算图设定规定判断值Xrsdly。步骤2119的更新条件判断中适应延迟定时器Trsdly(定时器动作)，但可不 用延迟定时器Trsdly，而代之以运算将延迟判断标记Frsdly设定为"1"的期 间中(延迟处理中)的吸入排气量Q a的累计量，并在吸入空气量Q a的累计量 大于规定量时判断为更新条件成立。后续于步骤2119的劣化诊断判断信息的更新处理中，首先，设定下游02 翻转次数Nro2，作为判断用下游0 2翻转次数Nro2j，从而更新判断用下游O 2翻转次数Nro2j(步骤2120)。又，作为运算下次的判断基准值X roa用的准备，将下游O 2翻转次数N ro2 复原为"0"(步骤2121)，将延迟判断标记Frsdly复原为"0"(步骤2122)后， 结束延迟处理。接着，备齐判断用平均空燃比翻转次数Nafj和与其对应的判断用下游0 2 翻转次数N ro2j，因此如下面的式(12)那样对判断用平均空燃比翻转次数N ag 和与其对应的判断用下游0 2翻转次数Nro2j的翻转次数比Roa进行更新运算(步骤2123)。Roa = Nro2j/Nag ......(12)接着，为了对翻转次数比Roa的平均值Roaave进行更新运算，首先，将 翻转次数比R oa加到上次的累计值R oasm，对累计值R oasm进行更新运算(步 骤2124)，并使诊断次数N ratio递增"1"(步骤2125)后，如下面的式(13)那样 对翻转次数比平均值R oaave进行更新运算(步骤2126)。R oaave = R oasm / N ratio ......(13)接着，根据劣化诊断结果F catj是否"0"判断是否未执行劣化诊断处理(步 骤2127)，如果判断为已执行诊断处理(Fcatj二 1或Fcatj-2)(即"否")，结束 图24的处理程序。判断为未执行振动处理(Fcatj:O)(即"是")，则接着根据诊断次数Nratio 与诊断执行次数Xnr是否一致判断诊断条件是否成立(2128)，如果判断为诊断 条件不成立(N ratio-Xnr)即"否")，结束图24的处理程序。步骤2128中判断为诊断条件成立(N ratio 二Xnr)(即"是")，则执行催化剂 12的劣化诊断处理后，根据翻转次数比平均值R oaave是否大于等于判断基准 值X roa判断是否存在催化剂劣化(步骤2129)。如果步骤2129中判断为催化剂12是劣化状态(Roaav"Xroa)(即"是")， 将诊断结果F catj设定为"2"(表示劣化)(步骤2130)后，结束图24的处理程序。步骤2129中判断为催化剂12是正常状态(Roaave〈Xroa)(即"否")，则将 劣化诊断结果F catj设定为"1"(表示正常)(步骤2U3)后，结束图24的处理程 序。再者，将判断基准值Xroa调整为能检测出需要诊断劣化的催化剂的最大吸 氧量OSC max减小的状态的值。将平均空燃比振动的吸氧量设定成大于需要诊断劣化的催化剂的最大吸氧 量OSCmax的值，从而能可靠地检测出需要诊断劣化的催化剂。又，通过根据将下游O 2翻转次数N ro2(下游O 2传感器15的输出值V2的 翻转次数)与吸氧量振动次数PTN比较并进行判断，能防止因机主体1的运转 条件和运转模式而变化的振动周期引起的劣化诊断精度降低。
这里，用翻转次数平均值Roaave诊断催化剂劣化，但也可在最大吸氧量运 算单元204运算的催化剂劣化度Catdet呈现大于等于规定值时，判断为催化剂 12劣化。接着，参照图25的时序图说明催化剂劣化诊断的行为。图15中示出因催 化剂12的劣化而最大吸氧量减小并且吸氧量振幅开始超量时各参数的行为。图25中，即使已判断下游02传感器15的输出值V2翻转的状态，平均空 燃比也不翻转。其原因是由于将催化剂劣化诊断设定205的迟滞区宽度设定得 小于平均空燃比振动单元203的迟滞区宽度。首先，在时刻t221上，平均空燃比(参照振动方向标记FRL)从浓翻转到稀 时，平均空燃比翻转次数Naf达到更新条件判断值Xnaf，延迟定时器Trsdly 开始增加。接着，由于上述混合气的移动延迟和吸氧作用，时刻t221上从浓翻转到稀 的影响因时间延迟而开始从时刻t222附近呈现，下游0 2传感器15的输出值 V2在时刻t222使浓翻转。另一方面，延迟定时器Trsdly在时刻t223达到规定判断值Xrsdly，更新 判断用下游0 2翻转次数N ro2j。这样，设置考虑控制系统延迟的延迟定时器T rsdly，从而能高精度检测岀与平均空燃比的振动对应的下游02传感器15的输 出值V2的变动。接着，参照图26的流程图和图27的说明图说明第2空燃比反馈控制单元 202的运算处理。图26的处理程序示出基于运算输出值V2的平均空燃比振动 的振动中心AFCNT用的步骤，每一规定时间(例如5毫秒)执行该程序。图26中，第2空燃比反馈控制单元202首先读入下游O 2传感器15的输出 值V2，进行滤波处理(或平均化处理等钝化处理)(步骤2301)，从而可作基于处 理后的输出值V2 flt的控制。接着，判断是否下游O 2传感器15的反馈区(闭环条件成立乂步骤2302)。步骤2302中，在理论空燃比控制以外的空燃比控制条件(机主体1启动中、 冷却水温TH)W为低温时的浓化控制中、高负载功率增量时的稀化控制中、燃 料费提高时的稀化控制中、启动后的稀化控制中、断燃料中等)下，对下游02
传感器15为非激活状态时或故障时等情况判断为闭环条件不成立，其它情况 则判断为闭环条件成立。再者，可根据启动后是否经历规定时间或下游02传感器15的输出值V2 的大小是否一度超越规定电压，判断下游02传感器15的激活、非激活状态。如果步骤2302中判断为闭环条件不成立(g卩"否")，适应平均空燃比振动 的振动中心(中心空燃比)的初始值AFCNTO和积分运算值(行为简称为"积分 值")AFI如下面的式(14)那样求出平均空燃比振动的振动中心AFCNT(步骤 2314)后，结束图26的处理程序。AFCNT = AFCNTO + AFI ......(14)式(14)中，加初始值AFCNTO设定为例如"14.53"。积分值AFI是闭环控 制结束前的值，将其保持在控制电路10内的后备RAM106中。初始值AFCNTO 和积分值AFI是每一机主体1的运转条件(例如按内燃机转速Ne、负载、冷却 水温THW划分的运转区)保持的设定值，分别保持在后备RAM106。反之，步骤2302中判断为闭环条件成立(即"是")，则设定下游02传感 器15的输出值V2的目标值VR2(步骤2303)。可将目标值VR2设定为与理论空燃比附近的催化剂12的净化窗对应的下游 02传感器15的规定输出值(例如0.45伏附近)，或设定为催化剂12的NOx净 化率高的电压(例如0.75伏附近)或CO、HC的净化率低的电压(例如0.2伏附近) 等，还可使其可运转条件等改变。再者，根据运转条件改变目标值VR2的情况下，为了缓解改变时的阶跃状 变化造成的空燃比变动，对目标值VR2施行钝化处理(例如一次滤波处理)。接着，步骤2303后，接着运算输出值V2的目标值VR2与滤波处理后的输 出值V2 fit的偏差AV2(^ VR2-V2 flt)(步骤2304)，并进行适应偏差AV2的PI 控制处理(比例运算或积分运算)以便设定偏差AV2为"O"的振动中心AFCNT(步 骤2305 2311)。例如，下游02传感器15的输出值V2小于目标值VR2且为稀侧时，将适 应目标平均空燃比AFAVEobj设定到浓侧，使其起下游02传感器15的输出 值V2返回目标值VR2的作用。 利用普通PI控制器，使用目标平均空燃比初始值AFAVEO、基于积分增益 Ki2的积分操作量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)那样运算催化剂12的适应目标平均空燃比AFAVEobj。AFAVE obj = AFAVE0 + S{K i2 (AV2)} + K p2 (AV2) ......(15)式(15)中，初始值AFAVEO是相当于每一运转条件设定的理论空燃比的值， 例如设定为"14.53"。基于积分增益K i2的积分运算一面对偏差AV2积分一面产生输出，进行比 较慢的动作，因此具有消除上游02传感器13的特性变动引起的下游02传感 器15的输出值V2的稳态偏差的效果。将积分增益Ki2设定得越大，积分操作量WKi2(AV2"越大，消除偏差用 的效果越大，但设定过大是，相位迟后大，控制系统不稳定，产生波动，因此 需要适当设定增益。另一方面，基于比例增益Kp2的比例运算，初始与偏差AV2成正比的输出， 呈现响应性快，因此具有使偏差迅速恢复的效果。将比例增益K p2设定得越大， 比例操作量Kp2 (AV2)(例如"Kp2 AV2")的绝对值越大，恢复的速度越快， 但设定过大时，控制系统不稳定，产生波动，因此需要适当设定增益。上述PI控制处理中，首先判断积分值AFI的更新条件是否成立(步骤2305)。 过渡运转中的情况下和过渡运转后的规定期间以外的情况下，积分值AFI的更 新条件成立。例如，过渡运转时，上游A/F波动大，同样，下游A/F也波动大，如果 此状态下进行积分运算，则对出错的值积分，尤其是积分运算进行比较慢的动 作，因此过渡运转后保持出错的值许久，控制性能变差。因此，过渡运转时，暂停积分运算更新，保持积分值AFI，从而反之上述出 错的积分运算。过渡运转后，由于控制对象的延迟，影响残留许久，因此过渡 运转后的规定期间中也禁止更新积分值AFI。尤其是催化剂12的延迟大，因此 可将过渡运转后的规定期间设定为过渡运转后的累计吸入空气量达到规定值 前的期间。其原因是由于催化剂12的状态从过渡运转的影响到恢复的速度依 赖于催化剂12的吸氧作用，与吸入空气量成正比。
再者，过渡运转变化突然加减速、断燃料、浓化控制。稀化控制、第2空 燃比反馈控制单元201的控制停止、蒸发气体导入的骤变等。在节流阀开度的每单位时间的变化量呈现大于等于规定量时或吸入空气量Q a的每单位时间的变化量呈现大于等于规定量时等情况下，判断突然加减速。最导入蒸发气体的 阀宽度的每单位时间的变化量呈现大于等于规定量的情况下，判断蒸发气体导 入骤变。如果步骤2305中判断为积分值AFI的更新条件成立(S卩"是")，将基于积 分增益K i2的更新量K i2 (AV2)加到至上次为止的积分值AFI，对积分值AFI 进行更新运算(步骤2306)后，进至步骤2308。如上文所述，每一运转条件将积分值AFI内插咱后备RAM106中。可将高 效率Ki2(AV2)单纯设定为"Kp2,AV2"，或可用图27所示的1维运算图 将其可变地设定为适应偏差AV2的值(所谓可变增益设定)。由积分值AFI补偿的上游0 2传感器13的特性变动随排放气体温度或排放 气体压力等运转条件变化，因此将积分值AFI保持在每次运转条件变化更新设 定的后备RAM106中，并且每一运转条件进行切换。积分值AFI被保持在后备 RAM106中，因此每次机主体l停止或重新启动都被复原，能避免控制性能降 低。反之，步骤2305中判断为积分值AFI的更新条件不成立(g卩"否")，则照 旧设定为上次的积分值AFI不变，不使积分值AFI更新(步骤2307)，进至步骤 2308。步骤2308中，用积分值AFI的最小值AFI min和最大值AFI max进行积分 值AFI的上下限的限制处理，以满足下面的式(16)。 AFI min < AFI < AFI max ......(16)将最小值AFI min和最大值AFI max设定为能补充上游O 2传感器13的特 性变动幅度(可预先掌握)的适当极限值。因而，能避免空燃比操作过大。接着，进行比例运算处理，输入到比例操作量Kp2(AV2)，作为比例运算 值(下文称为"比例值")AFP(步骤2309)。可将比例值Kp2(AV2)单纯设定为 "Kp2,AV2"，也可与积分值AFI的高效率Ki2(AV2)相同，用图27所示 的1维运算图设定成可随偏差AV2变化(可变增益设定)。可根据是否有平均空燃比振动单元203的平均空燃比振动处理或平均空燃 比振幅，设定并改变积分增益Ki2和比例增益Kp2。这时，由平均空燃比振 动单元203增加下游O 2传感器15的输出值V2的变动，则利用第2空燃比反 馈控制单元202的控制操作平均空燃比，以便抑制输出值V2的变动，因此平 均空燃比振动单元203和第2空燃比反馈控制单元202相互影响。即，以在平 均空燃比振动处理中改变并考虑相互影响的方式设定积分增益K i2和比例增 益Kp2。也可根据最大吸氧量运算单元204运算的最大吸氧量OSC max、催化剂温 度Tmpcat、催化剂劣化度Ca2det或催化剂劣化诊断设定205的是否有劣化的 诊断结果设定并改变积分增益Ki2和比例增益Kp2。这时，能根据积分增益K i2和比例增益K p2的改变设定适应粗活机12的最大吸氧量OSC max的变化的 适当增益。又，过渡运转条件下(积分值AFI的更新条件不成立)的过渡运转后的规定期 间中，将比例增益Kp2的绝对值设定得大，加快因干扰而变差的催化剂12的 净化状态的恢复速度。反之，过渡运转后经历规定期间后，将比例增益Kp2 的绝对值设定得小，避免目标空燃比A/Fo操作量过大引起的驾驶性能变差。与积分运算时相同，可将比例运算中的过渡运转后的规定时间控制为过渡 运转后的累计空气量达到规定值前的期间。其原因是由于催化剂12随状态从 过渡运转的影响至恢复的速度依赖于催化剂12的吸氧作用，并与吸入空气量Q a成正比。因此，通过将比例增益Kp2的绝对值设定得大，能使过渡运转的催化剂12 的净化状态变差迅速恢复，而且能避免常规运转时的驾驶性能变差。接着，步骤2309后，为了反之空燃比操作过大，接着用比例值AFP的最小 值AF min和最大值AFP max进行比例值AFP的上下限的限制处理，以满足下 面的式(17)(步骤2310)。AFP min < AFP < AFP max ......(17)接着，将步骤2306 2308中求出的积分值AFI、步骤2309和步骤2310中 求出的本例中AFP加在一起，利用下面的式(18)运算振动中心AFCNT(步骤 2311)。AFCNT = AF AVE0 + AFP + AFI ......(18)如式(18)那样包含PI运算值的总和的振动中心AFCNT适应求出催化剂12 的上游目标平均空燃比AFAVE obj的上述式(15)。最后，为了避免空燃比操作过大，用振动中心AFCNT(对应于目标平均空燃 比AFAVE obj)的最小值AFCNT min和最大值AFCNT max进行振动中心 AFCNT(模板平均空燃比AFAVE obj)的上下限的限制处理，以满足下面的式 (19)(步骤2312)后，结束图26的处理程序。AFCNT min < AFCNT < ACNT max ......(19)综上所述，本发明实施方式1的内燃机的空燃比控制装置，具有设置在 催化剂12的上游并检测岀上游排放气体中的空燃比的上游02传感器13;根据上游O 2传感器13的输出值VI和控制常数调整供给机主体1的空燃比并使空 燃比周期性地往浓方向和稀方向振动的第1空燃比反馈控制单元201;以及平 均空燃比振动单元203，平均空燃比振动单元203根据催化剂12的吸氧量操作 控制常数，使得对周期性振动的空燃比取平均后得到的平均空燃比往浓方向和 稀方向振动。因而，如图32、图33所示，能使上游A/F的往浓方向和稀方向的空燃比 振动的周期或振幅不作大变化，而使振动中的空燃比的平均空燃比往浓方向和 稀方向周期性地振动，从而改变吸氧量的振幅，并且能不改变重视空燃比反馈 性能和转矩变动的空燃比振动的周期和振幅的设定，而自由改变吸氧量振幅 OSC，以适应催化剂12的劣化。还能不大量改变影响空燃比反馈性能和转矩变动的空燃比振动的周期和振 幅，而自由改变吸氧量振幅，以诊断催化剂12的劣化。又，平均空燃比振动单元203根据对平均空燃比的目标平均空燃比AFAVE obj，运算并设定控制常数(各阶跃量RSR和RSL、各积分常数KIR和KIL、各 延迟时间TDR和TDL、比较电压VR1)，使目标平均空燃比AFAVEobj往浓方 向和稀方向周期性地振动。而且，预先根据桌上计算或实验值设定各运算图上
的设定值，使催化剂12的上游的涉及平均空燃比与目标平均空燃比AFAVE obj 一致。还根据运转条件使控制常数的设定值变化，从而能使实际平均空燃比与 目标平均空燃比AFAVEobj—致，不拘运转条件。又，平均空燃比振动单元203根据机主体1的运转条件控制平均空燃比的 振幅或振动周期，使得催化剂12的吸氧量的振幅AOSC在催化剂12的最大吸 氧量OSC max的范围内而且为根据机主体1的运转条件设定的规定振幅。这样，将吸氧量的振幅AOSC设定成在催化剂12的最大吸氧量OSC max的 范围内，将催化剂12的吸氧量设定成在最大吸氧量OSC max与最小吸氧量OSC min^0)之间的范围内，从而催化剂12的上游空燃比的变动被吸氧量的变化可 靠地吸收，将催化剂12的空燃比保持在理论空燃比附近，因此能防止催化剂 12的净化率大幅度变差。又，平均空燃比振动单元203还在催化剂劣化诊断单元205诊断催化剂12 劣化时和非诊断劣化时，改变平均空燃比的振幅或振动周期，使得催化剂12 的吸氧量振幅AOSC变化。即，即使在最大吸氧量OSCmax的范围内，为了改 善催化剂12的净化特性和诊断催化剂12的劣化，也根据各种条件调整吸氧量 振幅AOSC，将其设定为规定的量。因而，例如即使因内燃机转速Ne或负载不同而来自机主体1的排放气体 成分或催化剂12的温度变化，并且催化剂12的净化特性变化，也根据内燃机 的转速N e或负载改变吸氧量振幅AOSC，因此能进一步改善催化剂12的净化 特性。又，平均空燃比振动单元203根据运转条件设定平均空燃比的振幅或振动 周期，使得催化剂12的吸氧量的振幅AOSC在催化剂12劣化前的最大吸氧量 OSCmax的范围内而且需要诊断劣化的催化剂的最大吸氧量的范围外。g卩，将 诊断劣化时的吸氧量振幅AOSC设定为劣化前的催化剂12的最大吸氧量OSC max的范围内而且需要诊断劣化的催化剂的最大吸氧量的范围外。因而，使用需要诊断劣化的催化剂时，下游0 2传感器15的输出值V2的 波动大，因此能使诊断劣化的劣化判断精度提高。又，平均空燃比振动单元203例如将平均空燃比在启动振动时的初始振动
周期设定成末尾设定的振动周期之半，将平均空燃比在启动振动时的初始振幅设定成末尾设定的振幅之半。因而，能避免催化剂12的吸氧量振幅A0SC超过 规定的幅度。本发明实施方式1的内燃机的空燃比控制装置，具备根据机主体l的运 转条件运算所述催化剂12的最大吸氧量OSC max的最大吸氧量运算单元204， 根据最大吸氧量运算单元204运算的最大吸氧量OSC max，设定平均空燃比振 动单元203设定的平均空燃比的振动周期或振幅。因而，能运算不仅随各种运转条件变化而且随催化剂12激活中途和过渡时 的催化剂温度Tmpcat变化或催化剂12的劣化等各种条件变化的最大吸氧量 OSC max,可使催化剂12的吸氧量振动处理的控制精度提高。而且，平均空燃比振动单元203在机主体1的过渡运转中停止执行平均空 燃比振动处理，因此能避免吸氧量变动的影响，依据催化剂12的吸氧量行为 适当设定振动启动时期。又，本发明实施方式1的内燃机的空燃比控制装置，具备设置在催化剂 12的下游并检测出下游排放气体中的空燃比的O 2传感器15、以及根据下游O 2传感器的输出值V2校正平均空燃比振动单元203振动的平均空燃比振动中心 (中心空燃比)AFCNT的第2空燃比反馈控制单元202，并根据下游O 2传感器 15的输出值V， 2检测出催化剂12的吸氧量状态。因此，能调整目标平均空燃 比AFAVE obj的振动中心AFCNT，以便不超过最大吸氧量OSC max或最小吸 氧量(=0)，进一步使吸氧量振动处理的控制精度提高。又，本发明实施方式1的内燃机的空燃比控制装置，具备变更第2空燃 比反馈控制单元202的控制增益的控制增益变更单元206，并且控制增益变更 单元206在执行平均空燃比振动单元203的平均空燃比振动处理中变更积分增 益Ki2和比例增益Kp2，因此能设定适应催化剂12的最大吸氧量OSCmax 变化的适当增益。而且，平均空燃比振动单元203在使平均空燃比往浓方向和稀方向振动并 将平均空燃比设定在浓方向时，下游02传感器15的输出值V2翻转到浓方向 的情况下，结束平均空燃比往浓方向的设定周期，强制使平均空燃比翻转到稀 方向；在将平均空燃比设定到稀方向时，下游02传感器15的输出值V2翻转 到稀方向的情况下，结束平均空燃比往稀方向的设定周期，强制使平均空燃比 翻转到浓方向，因此能从吸氧量超量状态恢复，可将排放气体变差抑制到最小。又，本发明实施方式1的内燃机的空燃比控制装置，具备诊断催化剂21 是否存在劣化的催化剂劣化诊断单元205,因此催化剂劣化诊断单元205能根 据最大吸氧量运算单元204运算的最大吸氧量OSC max诊断催化剂12的劣化。而且，催化剂劣化诊断单元205在执行平均空燃比振动单元203的平均空 燃比振动处理中，能至少根据下游02传感器15的输出值V2诊断催化剂12 的劣化。实施方式2再者，上述实施方式l中，平均空燃比振动单元203根据周期计数器Tmr 执行振动处理，但也可根据吸氧量的估计值(估计吸氧量OSC)执行振动处理。下面， 一起参照图1和图2以及图28 图31，说明执行基于估计吸氧量 OSC的振动处理的本发明实施方式2。这时，仅平均空燃比振动单元203的运 算处理(参考图6)的一部分不同，内燃机的空燃比控制装置的总体组成和其它功 能与上文所述相同。图28是示出本发明实施方式2的平均空燃比振动单元203的处理运作的流 程图，与上述图6时相同，也每一规定时间(例如5毫秒)执行图28的运算程序。 图29、图30是示出浓方向和稀方向的估计吸氧量OSCr、 OSC 1的设定值的说 明图。再者，平均空燃比诊断的浓方向和稀方向的振幅DAFr、 DAF1如上述 图10、图12所示。图31是示出本发明实施方式2的振幅AOSC的时序图。图28中，步骤2501 2526分别对应于上述(参考图6)步骤701 726。但是， 步骤2507 2510、 2514 2517和2524的各处理中，应用估计吸氧量OSC，代 替翻转周期Tj和周期计数器Tmr。仅这点与上文所述不同。平均空燃比振动单元203，首先与上文所述(步骤701)相同，判断下游02 传感器15的输出值V2的浓稀翻转(步骤2501)，在从稀翻转到浓时，取为FR02 =1(翻转到浓)；从浓翻转到稀时，取为FR02二2(翻转到稀)；非翻转时，取为
FRO2二0(无翻转)。然后，进至步骤2502。步骤2502中，与上文所述(步骤702)相同，判断平均空燃比的振动条件是 否成立，如果振动条件成立，进至后续的判断处理(步骤2503);振动条件不成 立，则进至复原处理(步骤2523)。在步骤2503 2505中，设定振动条件成立后的首次振动的初始值(振动方向 标记FRL、振动次数PTN)。首先，步骤2503的判断结果为振动次数PTN = O(首 次振动)时，在步骤2504、 2505设定初始值；PTN-O以外的情况下，不适当 初始值，进至步骤2506，在步骤2504设定首次振动方向标记FRL(例如浓方向 "l")，在步骤2505设定首次的振动次数PTN = 1。步骤2506 2508中，分别设定浓方向和稀方向的估计吸氧量OSC j、平均 空燃比振幅DAFj。首先，步骤2506中判断浓或稀的振动方向，浓方向(FRL二 l)时进至步骤2507，稀方向(FRL = 2)时进至步骤2508。在步骤2507这，设定浓方向的估计吸氧量OSCr和振幅DAFr后，进至步 骤2509。这时，利用适应吸入空气量Qa的1维运算图(参考图29)设定估计吸 氧量OSCj^OSCr)，使得吸氧量的振幅AOSC为规定值；同样，也利用适应 吸入空气量Qa的l维运算图(参考图10)设定平均空燃比的振幅DAFj^DAF r)，使得振幅AOSC为规定值。在步骤2508中，设定稀方向的估计吸氧量0SC1和振幅DAF1后，进至步 骤2509。这时，利用适应吸入空气量Qa的1维运算图(参考图30)设定估计吸 氧量OSCj^OSCl)，使得吸氧量的振幅AOSC为规定值；同样，也利用适应 吸入空气量Qa的1维运算图(参考图12)设定平均空燃比的振幅DAFj^DAF 1)，使得振幅AOSC为规定值。后文将阐述，在催化剂劣化诊断中设定劣化诊断时的吸氧量振幅AOSC，使 其在劣化前的催化剂12的最大吸氧量OSC max的范围内而且为需要诊断劣化 的催化剂的最大吸氧量的范围外。因而，需要诊断劣化的催化剂的情况下，下 游0 2传感器15的输出值V2的波动大，劣化诊断精度提高。用吸氧量OSCj、周期Tj(秒)、振幅DAFj的绝对值、吸入空气量Qa(克/ 秒)和变换用的规定系数K02如下面的式(20)那样(与上述式(3)相同)表示吸氧 量振幅AOSC。AOSC(克)2XIOSCjl(克)=TjX|DAF j|XQ aXK02 ......(20)为了使吸氧量振幅AOSC维持规定值，如果振幅DAFj固定，可使周期Tj 以与吸入空气量Qa成反比的方式变化(参考图9、图ll)。反之，将周期Tj 取为固定值时，可将振幅DAFj设定成与吸入空气量Qa成反比。但是，实际 上周期T j和振幅DAF j的设定范围操作改善催化剂12的净化特性、改善驾驶 性能、改善响应性等各种制约，因此如图IO、图12那样设定振幅DAFj使其 随吸入空气量Qa变化，并且吸氧量振幅AOSC为规定值。又，将浓方向和稀方向的振幅DAFj设定成非对称。例如，为了使催化剂 12的NO x净化特性提高或减轻机主体1的转矩变小，将稀方向的振幅DAF j(= DAF l)的绝对值设定得小于浓方向的振幅DAF j(= DAF r)的绝对值。将估计吸氧量OSC(振幅AOSC)设定成在催化剂12的最大吸氧量OSC max 的范围内。其原因是由于催化剂12的吸氧量在最大吸氧量OSCmax与最小吸 氧量(=0)之间的范围内时，催化剂12的上游空燃比变动被吸氧量的变化吸收， 将催化剂12内的空燃比保持在理论空燃比附近，因此能防止催化剂12的净化 率大幅度变差。即使在最大吸氧量OSCmax的范围内，为了例如提高催化剂12的净化特 性或诊断催化剂12的劣化，也调整吸氧量的振幅AOSC，根据条件将其设定为 规定的量。其原因是由于通过根据内燃机转速Ne或负载改变吸氧量的振幅 AOSC，使机主体1排出的排放气体成分和催化剂温度Tmpcat变化，从而催化 剂12的净化特性变化，因此能进一步使催化剂12的净化特性提高。又，可在使催化剂12的净化特性提高时、进行催化剂12的劣化诊断时的 情况下，切换浓方向和稀方向的估计吸氧量OSCj、振幅DAFj的各设定值。 因而，能设定符合目的的适当的吸氧量振幅AOSC。可通过例如根据条件切换 步骤2507、 2508设定的估计吸氧量OSCj和振幅DAFj的各运算图，进行这 时的切换处理。设定劣化诊断时的吸氧量振幅AOSC，使其为劣化前的催化剂12的最大吸
氧量OSC max的范围内且需要诊断劣化的催化剂的最大吸氧量的范围外。因 而，需要诊断劣化的催化剂的情况下，下游0 2传感器15的输出值V2的波动 大，劣化诊断精度提高。返回图28，在步骤2509中，与上文所述(图6)的步骤709相同，根据最大 吸氧量运算单元204运算的最大吸氧量OSC max,自适应地校正步骤2507或 步骤2508中设定的估计吸氧量OSC j(振幅AOSC)和平均空燃比的振幅DAF j。艮口，根据上述式(5)，使用适应最大吸氧量OSCmax的校正系数Koscaf校 正平均空燃比的振幅DAFj，并且与上述式(4)相同，根据下面的式(21)，用校 正系数K osct校正根据吸氧量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。利用适应最大吸氧量OSCmax的 1维运算图设定校正系数Kosct。设定校正系数Kosct、 Koscaf，使最大吸氧量OSCmax减小，同时还使吸 氧量振幅AOSC减小，以便将估计吸氧量OSC j的振幅AOSC维持在变化后的 最大吸氧量OSC max的范围内，因此能防止吸氧量振幅AOSC大量超过最大吸 氧量OSC max,从而能避免排放气体大幅度变差。接着，步骤2509的校正处理后，接着通过乘以适应平均空燃比振动启动后 的振动次数PTN的校正系数Kptnt、 Kptnaf，进一步校正估计吸氧量OSC j和 平均空燃比的振幅DAF j(步骤2510)。根据适应振动次数PTN的表，分别设定根据吸氧量OSCj的校正系数K ptnaf和平均空燃比振幅DAFj的校正系数Kptnaf。再者，可将各校正系数设 定成随着振动次数PTN的增加，吸氧量振幅AOSC也逐渐增加。因而，能防止 吸氧量状态骤变，而且能避免空燃比控制(尤其是第2空燃比反馈控制单元202 的控制)的跟踪性欠佳。接着，与上文所述(图6)的步骤711 714相同，在步骤2511 2514中，下 游O 2传感器15的输出值V2浓稀翻转时，催化剂12的吸氧量OSC超过最大 吸氧量OSCmax或最小吸氧量^0)的情况下，进行强制复原，强制使平均空燃 比的振动方向翻转。
首先，如果步骤2511的判断结果为正在往浓方向振动(振动方向标记FRL = 1)，进至步骤2512;判断结果为正在往稀方向振动(FRL-2)，则进至步骤2513。接着，如果浓方向振动中的步骤2512的判断结果为输出值V2从浓翻转到 稀(下游O 2传感器15的翻转标记FR02 = 1)，将估计吸氧量OSC复原为翻转 吸氧量OSCj(步骤2514)，强制使振动方向翻转。这样，与上述实施方式l相同，根据下游02传感器15的输出值检测出催 化剂12的吸氧量OSC超量，使平均空燃比的振动方向翻转，从而能从吸氧量 OSC超量状态恢复，可将排放气体变差抑制到最小。接着，由步骤2515 2521进行更新估计吸氧量OSC的浓稀翻转。首先， 在步骤2515中，适应平均空燃比的振幅DAF、吸入空气量Qa(克/秒)、运算 周期DT^5毫秒)、以及变换成吸氧量OSC用的规定系数K02，并利用对上次 积分值OSC(n-1)的积分运算，如下面的式(22)那样更新估计吸氧量OSC。OSC = OSC (n-l) + DAFXQaXDTXK02 ......(22)图31是示出根据平均空燃比估计的估计吸氧量OSC(参考实线)的行为的时 序图，并以与平均处理前的(浓稀周期性变动)的空燃比行为估计的吸氧量(参考 虚线)比较的方式示出。图31中，对基于空燃比行为的估计吸氧量(参考虚线)和基于平均空燃比的 估计吸氧量OSC(参考实线)进行比较，则判明如估计吸氧量那样，即使省略微 小振动(参考虚线)，也能充分模拟周期长的吸氧量振动。再者，式(22)中使用平均空燃比的振幅DAF，但也可以目标平均空燃比 AFAVE obj。这时，式(22)随运算中适应AFAVE obj - 14.53，以代替振幅DAF。还可使用催化剂12的适应空燃比估计值，以代替目标平均空燃比AFAVE obj。这时，通过例如对燃料校正系数FAF施行时滞处理(或钝化处理)，估算适 应空燃比的估计值。根据目标平均空燃比AFAVE obj或燃料校正系数FAF不及空燃比时，受第 2空燃比反馈控制单元202的影响，因此产生与反馈控制的相互作用，设计复 杂，但吸氧量OSC的估计精度良好。反之，根据平均空燃比的振幅DAF估计 空燃比时，不受第2空燃比反馈控制单元202的影响，因此设计方便，但其反
面带来吸氧量OSC的估计精度差。将理论空燃比取为"14.53"，进行了说明，但也可用第2空燃比反馈控制 单元202的控制中学习的理论空燃比(=14.53+AFI),进行运算。接着，在估计吸氧量OSC的更新处理(步骤2515)后，接着根据估计吸氧量 OSC的绝对值是否大于翻转后的估计吸氧量OSC j的绝对值，判断是否翻转定 时(步骤2516)，如果判断为翻转定时(IOSCI〉IOSCJI)(即"是")，将估计吸氧 量OSC复原为"0"(步骤2517)，使振动次数PTN递增"1"(步骤2518)后， 进至与上文所述(图6)的步骤719相同的步骤2519。反之，步骤2516中判断为非翻转定时(IOSCI^IOSCJI)(即"否")，则进至 目标平均空燃比AFAVE obj的设定处理(步骤2522)。其后，如果步骤2519的判断结果为当前的振动方向标记FRL:1(浓)，将振 动方向标记FRL设定为"2"，使其翻转到稀方向(步骤2520);步骤2519的判 断结果为FRL:2(稀)，则设定为FRL二1，使其翻转到浓方向(步骤2521)。又，如上述式(6)那样，将振幅DAFj加到振动中心AFCNT，运算并设定振 动条件成立时的目标平均空燃比AFAVEobj(步骤2522)后，进至步骤2526。再 者，振动中心AFCNT是第2空燃比反馈控制单元202的控制中运算的目标平 均空燃比。这样，根据下游02传感器15的输出值V2检测出催化剂12的吸氧量OSC 的状态，从而能调整振动中心AFCNT，以便不超过最大吸氧量OSCmax或最 小吸氧量(=0)。因此，能使吸氧量OSC的振动处理的控制精度进一步提高。再者，可将振动中心AFCNT设定为满足运转条件的规定值。根据条件将振动中心AFCNT移到浓方向或稀方向，从而可改变催化剂12 的净化状态，也可用于催化剂12和各种传感器等的故障诊断。另一方面，上述步骤2505中的判断结果为非振动条件时，将振动次数PTN 复原为"0"(步骤2523)，将根据吸氧量OSC复原为"0"，将振动条件不成立 时的目标平均空燃比AFAVE obj设定为振动中心AFCNT(步骤2525)后，进至 步骤2526。最后，由步骤2526设定第1空燃比反馈控制单元201的控制的控制常数，
以便形成目标平均空燃比AFAVE obj后，结束图28的平均空燃比振动单元203 的处理。综上所述，本发明实施方式2的平均空燃比振动单元203估计催化剂12的 吸氧量OSC，并根据估计的吸氧量OSC将平均空燃比往浓方向和稀方向翻转， 使得估计的吸氧量OSC在催化剂12的最大吸氧量范围OSC max内而且在根据 运转条件设定的规定范围进行振动。这样，将催化剂12的吸氧量OSC控制在最大吸氧量OSC max与最小吸氧 量(=0)之间的范围内，从而利用吸氧量的变化吸收催化剂12的首先空燃比变 动，将催化剂12内的空燃比保持在理论空燃比附近，因此能防止催化剂12的 净化率大幅度变差。即使在最大吸氧量OSC max的范围内，也根据内燃机转速或负载等条件调 整吸氧量振幅AOSC，时机主体1排出的排放气体成分和催化剂温度Tmpcat变 化，催化剂12的净化特性也变化，从而使催化剂12的净化特性进一步提高， 同时还能用于诊断催化剂12的劣化。平均空燃比振动单元203根据平均空燃比振动单元203设定的平均空燃比 (振幅DAF)求出估计吸氧量OSC，因此不受第2空燃比反馈控制单元202的控 制的影响，能方便地进行设计。或者平均空燃比振动单元203根据第1空燃比反馈控制单元201的空燃比 的调整量(目标平均空燃比AFAVEobj)求出估计吸氧量OSC，因此能使吸氧量 OSC的估计精度提高。本发明实施方式2的内燃机的空燃比控制装置，具备根据机主体l的运 转条件运算催化剂12的最大吸氧量OSC max的最大吸氧量运算单元204，并 根据最大吸氧量运算单元204运算的最大吸氧量OSC max设定平均空燃比振动 单元203设定的平均空燃比的振幅DAF或催化剂12的吸氧量振幅AOSC，而 且平均空燃比振动单元203根据估计吸氧量OSC将平均空燃比往浓方向和稀方 向翻转。因而，设定校正系数Kosct、 Koscaf，使最大吸氧量OSCmax减小，同时 还使吸氧量振幅AOSC减小，以便将估计吸氧量OSC j的振幅AOSC维持在变
化后的最大吸氧量OSC max的范围内，因此能防止吸氧量振幅AOSC大量超过 最大吸氧量OSCmax，从而能避免排放气体大幅度变差。又，平均空燃比振动单元203根据估计吸氧量OSC使平均空燃比往浓方向 和稀方向振动，并且将平均空燃比设定在浓方向时，下游02传感器15的输出 值V2翻转到浓方向的情况下，将估计吸氧量OSC复原为催化剂12的吸氧量 振动范围的下限值，同时还强制使平均空燃比翻转到稀方向。反之，将平均空 燃比设定在稀方向时，下游02传感器15的输出值V2翻转到稀方向的情况下， 将估计吸氧量OSC复原为催化剂12的吸氧量振动范围的上限值，同时还强制 使平均空燃比翻转到浓方向。这样，根据下游02传感器15的输出值V2检测出催化剂12的吸氧量OSC 超量，并使平均空燃比的振动方向翻转，从而能从吸氧量OSC的超量状态恢复， 可将排放气体的变差抑制到最小。再者，上述各实施方式中，将入型传感器运作下游02传感器15，但只要是 能检测出位于上游的催化剂12的净化状态的传感器，下游02传感器15也可 以是其它传感器，例如使用线性空燃比传感器、NOx传感器、HC传感器、CO 传感器等，也能控制催化剂12的净化状态，因此具有与上文所述相同的效果。作为上游02传感器13，可用对空燃比变化具有线性输出特性的线型02 传感器，由于能利用与上文所述相同的第1空燃比反馈控制单元201的控制一 面使催化剂的上游空燃比振动， 一面控制平均空燃比，因此具有与上文所述相 同的效果。将线型O 2传感器用作上游0 2传感器13时，可作对目标空燃比A / F o 的跟踪性良好的控制，因此使目标空燃比A/Fo往浓方向和稀方向周期性地振 动，并使上游空燃比振动，使振动中的目标空燃比A/Fo的平均值进一步往浓 方向和稀方向周期性地振动，从而具有与上文所述相同的效果。又，第2空燃比反馈控制单元202构成根据目标值VR2、下游0 2传感器 15的输出值V2(输出信息)，使用比例运算和积分运算对目标空燃比A/F o进 行运算，但根据目标值VR2和输出值V2，使用其它反馈控制(例如现代控制理 论的状态反馈控制、游动方式控制、观测器、自适应控制、Hoo控制等)运算目
标空燃比A/F0，也能控制催化剂12的净化状态，因此具有与上文所述相同 的效果。
权利要求
1. 一种内燃机的空燃比控制装置，其特征在于，具备设置在内燃机的排气系统以净化所述内燃机排放的气体的催化剂；设置在所述催化剂的上游并检测出上游排放气体中的空燃比的上游空燃比传感器；检测出所述内燃机的运转条件的各种传感器；以及根据所述上游空燃比传感器的输出值和规定的控制常数，调整供给所述内燃机的空燃比，并使所述空燃比周期性地往浓方向和稀方向振动的第1空燃比反馈控制单元，其中还具备平均空燃比振动单元，所述平均空燃比振动单元根据所述催化剂的吸氧量，操作所述控制常数，使得对周期性振动的所述空燃比取平均后得到的平均空燃比往浓方向和稀方向振动。
2、 如权利要求1中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 所述平均空燃比振动单元根据对所述平均空燃比的目标平均空燃比，设定所述控制常数，使所述目标平均空燃比往浓方向和稀方向周期性地振动。
3、 如权利要求1中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 所述平均空燃比振动单元根据所述内燃机的运转条件，设定所述平均空燃比的振幅或振动周期，使得所述催化剂的吸氧量的振幅在所述催化剂的最大吸 氧量范围内而且为根据所述内燃机的运转条件设定的规定振幅。
4、 如权利要求1中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 所述平均空燃比振动单元根据所述内燃机的运转条件，设定所述平均空燃比的振幅或振动周期，使得所述催化剂的吸氧量的振幅在所述催化剂劣化前的 最大吸氧量范围内而且在需要诊断劣化的劣化催化剂的最大吸氧量范围外。
5、 如权利要求1中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 所述平均空燃比振动单元将所述平均空燃比在启动振动时的初始振动周期设定成末尾设定的振动周期之半。
6、 如权利要求1中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于，成末尾设定的振幅之半。
7、 如权利要求1中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 所述平均空燃比振动单元估计所述催化剂的吸氧量，并根据估计的吸氧量将所述平均空燃比往浓方向和稀方向翻转，使得估计的吸氧量在所述催化剂的 最大吸氧量范围内而且在根据所述内燃机运转条件设定的规定范围进行振动。
8、 如权利要求7中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 所述平均空燃比振动单元根据所述平均空燃比振动单元设定的所述平均空燃比，求出所述估计吸氧量。
9、 如权利要求7中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 所述平均空燃比振动单元根据所述第1空燃比反馈控制单元的所述空燃比的调整量，求出所述估计吸氧量。
10、 如权利要求1中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 具备根据所述内燃机的运转条件，运算所述催化剂的最大吸氧量的最大吸氧量运算单元，根据所述最大吸氧量运算单元运算的所述最大吸氧量，设定所述平均空燃 比振动单元设定的所述平均空燃比的振动周期或振幅。
11、 如权利要求7中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 具备根据所述内燃机的运转条件，运算所述催化剂的最大吸氧量的最大吸氧量运算单元，根据所述最大吸氧量运算单元运算的所述最大吸氧量，设定所述平均空燃 比振动单元设定的所述平均空燃比的振幅或所述催化剂的吸氧量的振幅，所述平均空燃比振动单元根据所述估计吸氧量，将所述平均空燃比往浓方 向和稀方向翻转。
12、 如权利要求1中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 所述平均空燃比振动单元在所述内燃机的过渡运转中或过渡运转后的规定期间，中止执行所述平均空燃比的振动处理。
13、 如权利要求1中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于，具备: 设置在所述催化剂的下游以检测出下游排放气体中的空燃比的下游空燃比传感器；以及根据所述下游空燃比传感器的输出值，校正所述平均空燃比振动单元振动 的所述平均空燃比的中心空燃比的第2空燃比反馈控制单元。
14、 如权利要求13中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 具备变更所述第2空燃比反馈控制单元的控制增益的控制增益变更单元， 所述控制增益变更单元在所述平均空燃比振动单元执行所述平均空燃比的振动处理中，变更所述控制增益。
15、 如权利要求13中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 所述平均空燃比振动单元使所述平均空燃比按规定周期往浓方向和稀方向振动，并且将所述平均空燃比设定在浓方向时，所述下游空燃比传感器的输出值往浓 方向翻转的情况下，结束所述平均空燃比往浓方向的设定周期，强制使所述平 均空燃比翻转到稀方向；将所述平均空燃比设定在稀方向时，所述下游空燃比传感器的输出值往稀 方向翻转的情况下，结束所述平均空燃比往稀方向的设定周期，强制使所述平 均空燃比翻转到浓方向。
16、 如权利要求13中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 所述平均空燃比振动单元根据所述估计吸氧量，使所述平均空燃比往浓方向和稀方向振动，将所述平均空燃比设定在浓方向时，所述下游空燃比传感器的输出值往浓 方向翻转的情况下，将所述估计吸氧量重置为所述催化剂的吸氧量振动范围的 下限值，同时还强制使所述平均空燃比往稀方向翻转；将所述平均空燃比设定在稀方向时，所述下游空燃比传感器的输出值往稀 方向翻转的情况下，将所述估计吸氧量重置为所述催化剂的吸氧量振动范围的 上限值，同时还强制使所述平均空燃比往浓方向翻转。
17、 如权利要求1中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于，具备诊断所述催化剂是否存在劣化的催化剂劣化诊断单元， 所述催化剂劣化诊断单元根据所述最大吸氧量运算单元运算的所述最大吸 氧量，诊断所述催化剂的劣化。
18、 如权利要求13中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 具备诊断所述催化剂是否存在劣化的催化剂劣化诊断单元， 所述催化剂劣化诊断单元在所述平均空燃比振动单元执行所述平均空燃比的振动处理中，至少根据所述下游空燃比传感器的输出值，诊断所述催化剂的 劣化。
19、 如权利要求17中所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于， 所述平均空燃比振动单元在所述催化剂劣化诊断单元诊断所述催化剂劣化时和非诊断劣化时，变更所述平均空燃比的振幅或振动周期，使得所述催化剂 的吸氧量振幅变化。
全文摘要
本发明揭示一种内燃机的空燃比控制装置，能不改变重视空燃比反馈性能和转矩变动的空燃比振动的周期和振幅而自由改变吸氧量振幅，以适应催化剂劣化或诊断催化剂劣化。具备根据上游空燃比传感器(13)的输出值(V1)和规定的控制常数，调整供给机主体(1)的空燃比，并使空燃比周期性地往浓方向和稀方向振动的第1空燃比反馈控制单元(201)；以及根据催化剂的吸氧量操作所述控制常数，以便使得对周期性振动的空燃比取平均后得到的平均空燃比往浓方向和稀方向振动的平均空燃比振动单元(203)。
文档编号F02D41/14GK101210520SQ20071012646
公开日2008年7月2日 申请日期2007年6月11日 优先权日2006年12月25日
发明者田洼英树 申请人:三菱电机株式会社