CN101050732A - 内燃机空燃比控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空燃比控制装置，其高精度地校正在短时间内发生的氧浓度传感器的检测值偏差，适当控制流入排气净化用催化剂的排气中的氧浓度，从而可维持良好的排气特性。进行把空燃比交替控制为与理论空燃比相比稀侧的稀空燃比和浓侧的浓空燃比的空燃比切换控制。根据与从LAF传感器(17)的输出变化为表示浓空燃比的值的时刻到O2传感器输出变化为表示浓空燃比的值的时刻的期间中从催化剂中流出的氧气量相当的浓侧流入氧气量、以及与从LAF传感器(17)的输出变化为表示稀空燃比的值的时刻到O2传感器输出变化为表示稀空燃比的值的时刻的期间中流入催化剂内的氧气量相当的稀侧流入氧气量，计算氧浓度的校正量，使用根据该校正量校正后的氧浓度来进行空燃比切换控制。

Description

内燃机空燃比控制装置

技术领域

本发明涉及内燃机空燃比控制装置，特别涉及控制提供给在排气系统内具有排气净化用催化剂的内燃机的混合气的空燃比的内燃机空燃比控制装置。

背景技术

在专利文献1中公开了一种在排气系统内具有催化剂的内燃机空燃比控制装置。根据该装置，把催化剂的氧的实际填充度与目标填充度进行比较，当实际填充度大于等于目标填充度时，把空燃比控制在与理论空燃比相比的浓侧，另一方面，当实际填充度小于目标填充度时，把空燃比控制在与理论空燃比相比的稀侧，由此，总是能适当地维持催化剂中的氧填充度，可获得良好的排气特性。

【专利文献1】日本特开平5-195842号公报

在上述现有装置中，催化剂的氧的实际填充度是根据内燃机的吸入空气流量和设置在催化剂的上游侧的空燃比传感器的输出来计算的。因此，氧的实际填充度的计算值由于该空燃比传感器的检测特性的偏差或经时变化而受到影响。为了减轻该影响，在专利文献1中公开了一种方法，即：计算设置在催化剂下游侧的空燃比传感器输出的平均值和设置在上游侧的空燃比传感器输出的平均值，并根据2个平均值之比来校正上游侧空燃比传感器输出。

然而，由于内燃机运转状态的变化而使各空燃比传感器附近的排气中的氧浓度根据排气管的形状或者上游侧空燃比传感器和下游侧空燃比传感器的安装位置而不同，有时2个空燃比传感器输出的相对关系会在短时间内变动。

例如在内燃机的高负荷运转时排气流速加快，存在图17的实线A1所示的排气流的氧浓度与虚线A2所示的排气流的氧浓度发生少许偏差的可能性。此时，上游侧空燃比传感器101检测到实线A1所示的排气流的氧浓度。另一方面，在上游侧实线A1和虚线A2所示的排气流的混合不断进行，成为由粗实线A3所示的排气流，下游侧空燃比传感器102检测到该排气流的氧浓度。因此，即使2个空燃比传感器101和102的检测特性完全相同，传感器输出也产生差异。

在上述专利文献1公开的方法中，不能应对这样由于内燃机运转状态的变化而在短时间内发生的2个传感器输出的不一致。

发明内容

本发明是着眼于这一点而作成的，本发明的目的是提供一种不仅对氧浓度(空燃比)传感器的特性偏差或经时变化、而且对在短时间内发生的检测值的不一致高精度地进行校正，适当地控制流入排气净化用催化剂内的排气中的氧浓度，从而可维持良好的排气特性的空燃比控制装置。

为了达到上述目的，发明之一的内燃机空燃比控制装置，其控制提供给在排气系统13内具有排气净化用催化剂14a的内燃机1的混合气的空燃比，其特征在于，该空燃比控制装置具有：吸入空气流量检测单元，其检测上述内燃机的吸入空气流量GAIR；第1氧浓度传感器17，其设置在上述催化剂的上游侧；第2氧浓度传感器18，其设置在上述催化剂的下游侧；流入氧气量计算单元，其根据由上述第1氧浓度传感器17检测出的氧浓度KACT和由上述吸入空气流量检测单元检测出的吸入空气流量GAIR来计算流入上述催化剂内的氧气量OS；空燃比切换控制单元，其根据上述流入氧气量OS与上述流入氧气量的目标值OSOBJR，OSOBJL之间的比较结果，把提供给上述内燃机的混合气的空燃比交替控制为与理论空燃比相比稀侧的稀空燃比KCMDL和与理论空燃比相比浓侧的浓空燃比KCMDH；浓运转氧气量计算单元，其计算从上述第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度KACT变化为表示与理论空燃比相比浓侧的空燃比的值的时刻起、到上述第2氧浓度传感器的输出SVO2变化为表示与理论空燃比相比浓侧的空燃比的值的时刻为止的期间中从上述催化剂中流出的浓运转氧气量OSCR；稀运转氧气量计算单元，其计算从上述第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度KACT变化为表示与理论空燃比相比稀侧的空燃比的值的时刻起、到上述第2氧浓度传感器的输出SVO2变化为表示与理论空燃比相比稀侧的空燃比的值的时刻为止的期间流入上述催化剂内的稀运转氧气量OSCL；以及校正量计算单元，其根据上述浓运转氧气量OSCR、上述稀运转氧气量OSCL以及由上述吸入空气流量检测单元所检测出的吸入空气流量的积分值GAIRSUM，计算对上述第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度进行校正的校正量PO2C，上述流入氧气量计算单元、上述浓运转氧气量计算单元以及上述稀运转氧气量计算单元使用通过上述校正量PO2C校正后的氧浓度KACTM来分别计算上述流入氧气量OS、浓运转氧气量OSCR以及稀运转氧气量OSCL。

发明之二的内燃机空燃比控制装置的特征在于，在发明之一的内燃机空燃比控制装置中，该空燃比控制装置还具有：峰值浓运转氧气量计算单元，其计算从上述第1氧浓度传感器17所检测出的氧浓度KACT变化为表示与理论空燃比相比浓侧的空燃比的值的时刻起、到上述第2氧浓度传感器的输出SVO2变化为表示与理论空燃比相比浓侧的空燃比的值的时刻为止的期间中流入上述催化剂内的氧气量的峰值，作为峰值浓运转氧气量OSCSVO2；峰值稀运转氧气量计算单元，其计算从上述第1氧浓度传感器17所检测出的氧浓度KACT变化为表示与理论空燃比相比稀侧的空燃比的值的时刻起、到上述第2氧浓度传感器的输出SVO2变化为表示与理论空燃比相比稀侧的空燃比的值的时刻为止的期间流入上述催化剂内的氧气量的峰值，作为峰值稀运转氧气量OSCSVO2；稀运转氧气量校正单元，其根据上述浓运转氧气量OSCR和上述峰值浓运转氧气量OSCSVO2校正上述稀运转氧气量OSCL；以及浓运转氧气量校正单元，其根据上述稀运转氧气量OSCL和上述峰值稀运转氧气量OSCSVO2来校正上述浓运转氧气量OSCR；上述校正量计算单元使用上述校正后的浓运转氧气量和稀运转氧气量来计算上述校正量PO2C。

发明之三的内燃机空燃比控制装置的特征在于，在发明之一或之二的内燃机空燃比控制装置中，该空燃比控制装置还具有：劣化检测单元，其在空燃比切换控制单元的工作中，根据上述第2氧浓度传感器的输出SVO2检测上述催化剂14a的劣化程度RESULT。

发明之四的内燃机空燃比控制装置的特征在于，在发明之一至之三中的任意一项的内燃机空燃比控制装置中，上述空燃比切换控制单元根据上述校正量PO2C来变更上述空燃比切换控制的中心空燃比。

优选内燃机的空燃比控制装置还具有：目标值修正单元(图5，S16，S17)，其适时修正上述流入氧气量的目标值，以使上述第2氧浓度传感器输出的反转至少连续发生2次。这里，“第2氧浓度传感器输出的反转”意味着上述第2氧浓度传感器输出从表示稀空燃比的值变化为表示浓空燃比的值或者相反地进行变化。

根据发明之一，根据由第1氧浓度传感器检测出的氧浓度和由吸入空气流量检测单元检测出的吸入空气流量来计算流入催化剂内的氧气量，根据计算出的氧气量与该氧气量的目标值之间的比较结果，把空燃比交替控制为与理论空燃比相比稀侧的稀空燃比和与理论空燃比相比浓侧的浓空燃比。计算从第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度变化为表示与理论空燃比相比浓侧的空燃比的值的时刻起、到第2氧浓度传感器的输出变化为表示与理论空燃比相比浓侧的空燃比的值的时刻为止的期间中流入催化剂内的浓运转氧气量，以及从第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度变化为表示与理论空燃比相比稀侧的空燃比的值的时刻起、到第2氧浓度传感器的输出变化为表示与理论空燃比相比稀侧的空燃比的值的时刻为止的期间中流入催化剂内的稀运转氧气量，根据浓运转氧气量、稀运转氧气量以及检测出的吸入空气流量的积分值，计算对第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度进行校正的校正量。然后，使用通过该校正量校正后的氧浓度来分别计算流入氧气量、浓运转氧气量以及稀运转氧气量。

因此，可在第2氧浓度传感器输出反转了2次的时刻计算校正量，并立即校正第1氧浓度传感器检测出的氧浓度。因此，可迅速校正由内燃机运转状态的变化引起的检测氧浓度的不一致，进行准确的空燃比切换控制。结果，可适当地控制流入催化剂内的排气中的氧浓度，维持良好的排气特性。

根据发明之二，计算从第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度变化为表示与理论空燃比相比浓侧的空燃比的值的时刻起、到第2氧浓度传感器的输出变化为表示与理论空燃比相比浓侧的空燃比的值的时刻为止的期间中流入催化剂内的氧气量的峰值、即峰值浓运转氧气量，以及从第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度变化为表示与理论空燃比相比稀侧的空燃比的值的时刻起、到第2氧浓度传感器的输出变化为表示与理论空燃比相比稀侧的空燃比的值的时刻为止的期间中流入催化剂内的氧气量的峰值、即峰值稀运转氧气量。然后，根据浓运转氧气量和峰值浓运转氧气量校正稀运转氧气量，并根据稀运转氧气量和峰值稀运转氧气量校正浓运转氧气量。

通常，从第2氧浓度传感器的输出变化为浓/稀侧时开始，由第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度变化为稀/浓侧，然而当第2氧浓度传感器的响应特性劣化时，有时，在由第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度变化为稀/浓侧之后，第2氧浓度传感器的输出才变化为浓/稀侧。即使在这种情况下，根据浓运转氧气量和峰值浓运转氧气量校正稀运转氧气量，并根据稀运转氧气量和峰值稀运转氧气量校正浓运转氧气量，从而也能获得准确的浓运转氧气量和稀运转氧气量，可准确地校正由第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度。

根据发明之三，在空燃比切换控制单元的工作中，根据第2氧浓度传感器的输出检测催化剂的劣化程度。即，根据不受内燃机运转状态的影响的、正在进行准确的空燃比切换控制的状态下的第2氧浓度传感器的输出检测催化剂的劣化程度，因而可更高精度地检测催化剂的劣化程度。

根据发明之四，根据上述校正量变更空燃比切换控制的中心空燃比，因而浓空燃比和稀空燃比与由第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度相对应，可使流入催化剂内的氧气量和从催化剂中流出的氧气量维持大致相同的量。结果，第2氧浓度传感器输出的反转周期延长，从而不易受该传感器的响应特性劣化的影响。

附图说明

图1是示出本发明一个实施方式的内燃机及其空燃比控制装置的结构的图。

图2是用于对催化剂劣化检测方法进行说明的图。

图3是示出进行空燃比控制和催化剂劣化检测的模块结构的框图。

图4是实现构成图3所示模块的功能块的功能的处理的流程图。

图5是在图4的处理中执行的扰动信号生成处理的流程图。

图6是在图4的处理中执行的扰动信号生成处理的流程图。

图7是示出在图5或图6的处理中参照的表的图。

图8是在图4的处理中执行的KCMD计算处理的流程图。

图9是用于对图8的处理进行说明的时序图。

图10是在图4的处理中执行的校正量(PO2C)计算处理的流程图。

图11是在图4的处理中执行的校正量(PO2C)计算处理的流程图。

图12是示出在图10的处理中参照的表的图。

图13是用于对图10和图11的处理进行说明的时序图。

图14是在图4的处理中执行的劣化判定处理的流程图。

图15是在图4的处理中执行的劣化判定处理的流程图。

图16是用于对流入三元催化剂内的氧气量的校正方法进行说明的时序图。

图17是用于对现有技术的课题进行说明的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是本发明一个实施方式的内燃机(以下称为“发动机”)及其空燃比控制装置的整体结构图，在例如4缸发动机1的进气管2的中途配置有节气门3。节气门开度(TH)传感器4与节气门3连接，并输出与该节气门3的开度对应的电信号而提供给电子控制单元(以下称为“ECU”)5。

燃料喷射阀6与各气缸相应设置，设置在发动机1与节气门3之间且进气管2的未作图示的进气门的稍靠上游侧，各喷射阀与未作图示的燃料泵连接，并与ECU 5电连接，根据来自该ECU 5的信号控制燃料喷射阀6的开启时间。

在节气门3的上游侧设置有检测吸入空气流量GAIR的吸入空气流量传感器7。并且，在节气门3的下游侧设置有检测进气压力PBA的进气压力传感器8以及检测进气温度TA的进气温度传感器9。这些传感器的检测信号被提供给ECU 5。

安装在发动机1的主体上的发动机水温(TW)传感器10由热敏电阻等构成，检测发动机水温(冷却水温)TW，输出相应的温度信号而提供给ECU 5。

检测发动机1的曲轴(未作图示)的旋转角度的曲轴角度位置传感器11与ECU 5连接，向ECU 5提供与曲轴的旋转角度对应的信号。曲轴角度位置传感器11由以下传感器组成，即：气缸判别传感器，其在发动机1的特定气缸的预定曲轴角度位置处输出脉冲(以下称为“CYL脉冲”)；TDC传感器，其针对各气缸的吸入行程开始时的上止点(TDC)，在预定曲轴角度前的曲轴角度位置(在4缸发动机中每180度曲轴角)输出TDC脉冲；以及CRK传感器，其以比TDC脉冲短的固定曲轴角周期(例如30度周期)产生1个脉冲(以下称为“CRK脉冲”)，CYL脉冲、TDC脉冲以及CRK脉冲被提供给ECU 5。这些脉冲用于燃料喷射正时、点火正时等的各种定时控制、发动机转速NE的检测中。

在排气管13内设置有将三元催化剂14a和14b收容在1个容器内的催化剂单元15。

三元催化剂14a和14b具有氧蓄积能力，并具有以下功能，即：在提供给发动机1的混合气的空燃比被设定为与理论空燃比相比的稀侧、排气中的氧浓度较高的排气稀的状态下，蓄积排气中的氧，反之在提供给发动机1的混合气的空燃比被设定为与理论空燃比相比的浓侧、排气中的氧浓度低、HC、CO成分多的排气浓的状态下，使用所蓄积的氧来氧化排气中的HC、CO。

在催化剂单元15的上游侧安装有比例型氧浓度传感器17(以下称为“LAF传感器17”)，该LAF传感器17输出与排气中的氧浓度(空燃比)大致成正比的电信号，并提供给ECU 5。

在三元催化剂14a和14b之间安装有二值型氧浓度传感器(以下称为“O2传感器”)18，其检测信号被提供给ECU 5。该O2传感器18具有其输出在理论空燃比的前后急剧变化的特性，其输出在与理论空燃比相比的浓侧为高电平，在与理论空燃比相比的稀侧为低电平。并且，在三元催化剂14a内设置有检测其温度(以下称为“催化剂温度”)TCAT的催化剂温度传感器19，其检测信号被提供给ECU 5。

ECU 5由具有对来自各种传感器的输入信号波形进行整形、把电压电平校正为预定电平、把模拟信号值转换成数字信号值等的功能的输入电路、中央运算处理单元(以下称为“CPU”)、存储由该CPU执行的各种运算程序和运算结果等的存储电路、把驱动信号提供给上述燃料喷射阀6的输出电路等构成。

ECU 5的CPU根据上述各种发动机参数信号判别各种发动机运转状态，并根据该判别出的发动机运转状态，使用下式(1)运算与上述TDC信号脉冲同步进行开启动作的燃料喷射阀6的燃料喷射时间TOUT。

TOUT＝TIM×KCMD×KAF×K1+K2        (1)

其中，TIM是基本燃料量，具体地说是燃料喷射阀6的基本燃料喷射时间，是根据吸入空气流量GAIR检索所设定的TIM表来决定的。TIM表被设定成使提供给发动机的混合气的空燃比大致成为理论空燃比。

KCMD是目标空燃比系数，在通常控制中是根据O2传感器输出SVO2来设定的。目标空燃比系数KCMD与空燃比A/F的倒数，即燃空比F/A成正比，在理论空燃比时取值1.0，因而也称为目标当量比。当进行后述的催化剂劣化判定时，目标空燃比系数KCMD被设定为把空燃比交替控制为与理论空燃比相比的浓侧和与理论空燃比相比的稀侧。

KAF是当反馈控制执行条件成立时，通过PID(比例积分微分)控制或者使用自适应控制器(Self Tuning Regulator)的自适应控制而计算成使根据LAF传感器17的检测值计算出的检测当量比KACT与目标当量比KCMD一致的空燃比校正系数。当LAF传感器17的检测值与O2传感器18的检测值产生偏差时，根据后述的校正量PO2C校正检测当量比KACT，计算校正当量比KACTM。即，空燃比校正系数KAF被计算成使校正当量比KACTM与目标当量比KCMD一致。

K1和K2分别是根据各种发动机参数信号而运算出的其它校正系数和校正变量，并被确定为实现与发动机运转状态相应的燃料效率特性、发动机加速特性等诸特性的最优化的预定值。

ECU 5的CPU根据按上述所求出的燃料喷射时间TOUT，把开启燃料喷射阀6的驱动信号经由输出电路提供给燃料喷射阀6。并且，ECU 5的CPU如以上说明那样进行三元催化剂14a的劣化判定。另外，当判定为三元催化剂14a劣化时，估计为三元催化剂14b也大致同样劣化，进行例如警告灯的亮灯。

三元催化剂的劣化判定是根据在以理论空燃比为中心使提供给发动机1的混合气的空燃比变动时(交替进行稀运转和浓运转时)的O2传感器输出SVO2来进行的。这样交替执行稀运转和浓运转的控制在以下称为“扰动控制”。具体地说，执行稀运转，以便把正常的三元催化剂可蓄积、而劣化的三元催化剂不可蓄积程度的量的氧提供给三元催化剂，之后切换到浓运转来执行浓运转，以便将所蓄积的氧大致全部排放。当执行这种扰动控制时，只要三元催化剂未劣化，如图2(a)所示，O2传感器18的输出SVO2就几乎不变化，然而当三元催化剂劣化时，则如该图(b)所示大幅变化。因此，在本实施方式中，通过检测该差异，进行三元催化剂的劣化判定。

图3是示出进行空燃比控制和三元催化剂的劣化判定的模块的结构框图。构成该模块的各功能块的功能实际上是通过ECU 5的CPU的运算处理来实现的。

图3所示的模块具有：减法部31；KCMDB计算部32，其计算目标当量比的基本值KCMDB；PO2C计算部33，其计算对检测当量比KACT进行校正的校正量PO2C；加法部34；KAF计算部35，其计算空燃比校正系数KAF；以及劣化判定部36，其进行三元催化剂14a的劣化判定。

减法部31通过从检测当量比KACT中减去校正量PO2C，计算校正当量比KACTM。KCMDB计算部32根据吸入空气流量GAIR、校正当量比KACTM以及O2传感器输出SVO2计算基本值KCMDB。更具体地说，KCMDB计算部32设定基本值KCMDB，以便执行交替进行浓运转和稀运转的扰动控制。

PO2C计算部33根据吸入空气流量GAIR、校正当量比KACTM以及O2传感器输出SVO2计算检测当量比KACT的校正量PO2C。该校正量PO2C是用于校正由于LAF传感器17的检测特性的经时变化或者发动机1的运转状态变化而产生的检测当量比KACT的偏差的参数。

加法部34通过对基本值KCMDB加上校正量PO2C，计算目标当量比KCMD。KAF计算部35计算空燃比校正系数KAF，以使校正当量比KACTM与目标当量比KCMD一致。

并且，劣化判定部36根据正在执行扰动控制时的O2传感器输出SVO2进行三元催化剂14a的劣化判定。

图4是实现上述的减法部31、KCMDB计算部32、PO2C计算部33、加法部34以及劣化判定部36的功能的运算处理的主流程的流程图。该处理由ECU 5的CPU每隔预定时间(例如10毫秒)执行。

在步骤S1中，执行图5和图6所示的处理，生成用于使空燃比变化的扰动信号。具体地说，扰动信号的生成相当于把空燃比切换参数KOSFB设定为“1”或“-1”。在步骤S2中，执行图8所示的处理，根据空燃比切换参数KOSFB进行目标空燃比系数KCMD的设定。目标空燃比系数KCMD在通常控制中是根据O2传感器18的输出SVO2来设定的，而当进行三元催化剂的劣化判定时，是根据在步骤S1中设定的空燃比切换参数KOSFB来设定。由此，进行空燃比的扰动控制。

在步骤S3中，执行图10和图11所示的处理，计算检测当量比KACT的校正量PO2C。

在步骤S4中，执行图14和图15所示的处理，根据扰动控制中的O2传感器输出SVO2，计算表示三元催化剂的劣化程度的判定参数RESULT，并且当判定参数RESULT超过判定阈值RSTTH时，判定为三元催化剂异常。

图5和图6是在图4的步骤S1中执行的扰动信号生成处理的流程图。

在步骤S10中，通过从检测当量比KACT中减去校正量PO2C，计算校正当量比KACTM。在步骤S11中，根据校正当量比KACTM检索图7(a)所示的O2N表，计算与排气中的氧浓度成正比的氧浓度参数O2N。O2N表被设定成，在与理论空燃比相当的氧浓度O2ST(KACTM＝1.0)时氧浓度参数O2N为“0”，当由LAF传感器17检测出的氧浓度高于氧浓度O2ST时(当空燃比在与理论空燃比相比的稀侧时)取正值，当低于氧浓度O2ST时(当空燃比在与理论空燃比相比的浓侧时)取负值。

在步骤S12中，根据吸入空气流量GAIR检索图7(b)所示的OSC表，计算作为劣化催化剂基准的基准氧量OSC[g]。OSC表被设定成，吸入空气流量GAIR越大，基准氧量OSC就越小。吸入空气流量GAIR越大，排气通过三元催化剂的时间就越短，另一方面，只要催化剂温度以及流入三元催化剂内的排气中的氧浓度(a)与三元催化剂内的排气中的氧浓度(b)之差(b-a)恒定，则三元催化剂中的反应速度(氧的蓄积速度)就大致恒定。因此，吸入空气流量GAIR越大，可蓄积在三元催化剂内的氧量就越少。因此，OSC表按图7(b)所示来设定。

在步骤S13中，根据催化剂温度TCAT检索图7(c)所示的KTCATR表，计算第1温度校正系数KTCATR。KTCATR表被设定成，第1温度校正系数KTCATR取负值，并且催化剂温度TCAT越高，第1温度校正系数KTCATR就越小(绝对值越大)。

在步骤S14中，根据催化剂温度TCAT检索图7(d)所示的KTCATL表，计算第2温度校正系数KTCATL。KTCATL表被设定成，第2温度校正系数KTCATL取正值，并且催化剂温度TCAT越高，第2温度校正系数KTCATL就越大。

在步骤S15中，把基准氧量OSC、温度校正系数KTCATR和KTCATL代入下式(2)、(3)，计算浓侧极限值OSOBJR和稀侧极限值OSOBJL。

OSOBJR＝OSC×KTCATR            (2)

OSOBJL＝OSC×KTCATL            (3)

这样计算出的浓侧极限值OSOBJR和稀侧极限值OSOBJL是在步骤S18中计算出的第1流入氧气量OS的目标值，作为用于决定切换空燃比的时刻的阈值，在后述的步骤S31或S32中使用。稀侧极限值OSOBJL相当于正常的三元催化剂可蓄积、而劣化的三元催化剂不可蓄积程度的流入氧气量，浓侧极限值OSOBJR被设定为绝对值与稀侧极限值OSOBJL大致相等的负值。换句话说，浓侧极限值OSOBJR和稀侧极限值OSOBJL被设定成，当三元催化剂正常时，O2传感器输出SVO2几乎不变化，当三元催化剂劣化时，O2传感器输出SVO2大幅变化。

在步骤S16中，判别计数器CDO2的值是否小于预定值CCR0(例如2)。计数器CDO2是在后述的图10的步骤S112中递增的计数器，对为计算校正量PO2C所需参数的计算次数进行计数。在扰动控制开始后，可在O2传感器输出SVO2至少反转2次(从表示稀空燃比的值变化为表示浓空燃比的值或者相反地进行变化)的时刻，计算校正量PO2C。因此，当在步骤S16中是CDO2＜CCR0时，使用下式(4a)和(4b)来减少浓侧极限值OSOBJR，并增加稀侧极限值OSOBJL(步骤S17)。

OSOBJR＝OSOBJR-ΔOS            (4a)

OSOBJL＝OSOBJL+ΔOS            (4b)

通过步骤S16和S17，可使O2传感器输出SVO2可靠地反转CCR0次，可计算校正量PO2C。

在步骤S18中，把氧浓度参数O2N代入下式(5)来计算流入氧气流量O2，把流入氧气流量O2代入下式(6)来计算第1流入氧气量OS，并把空燃比切换参数的上次值KOSFBZ设定为当前次值KOSFB。

O2＝O2N×GAIRAVE               (5)

OS＝OS+O2                      (6)

其中，GAIRAVE是吸入空气流量GAIR的例如6个左右的数据的移动平均值，式(6)的右边的OS是上次计算值。平均空气流量GAIRAVE的计算处理(未作图示)与CRK脉冲的产生同步执行。

在步骤S19中，判别空燃比切换参数KOSFB是否是“-1”，当该回答是肯定(“是”)即是稀运转中时，判别复位标志FRESETOS是否是“1”(步骤S25)。当变更了空燃比切换参数KOSFB的值时(参照步骤S38、S40)，复位标志FRESETOS被设定为“1”。在空燃比切换参数KOSFB刚被变更为“-1”后，步骤S25的回答为肯定(“是”)，因而进到步骤S28，判别流入氧气流量O2是否是正值。在稀运转刚开始时，步骤S28的回答为否定(“否”)，直接进到步骤S32(图6)。当进行稀运转而排气中的氧浓度增高时，步骤S28的回答为肯定(“是”)，进到步骤S29，把第1流入氧气量OS设定为“0”，并使复位标志FRESETOS归“0”。之后进到步骤S32。

当复位标志FRESETOS归为“0”时，步骤S25的回答为否定(“否”)，进到步骤S26，判别第1流入氧气量OS是否是负值。由于通常该回答为否定(“否”)，因而直接进到步骤S32。当第1流入氧气量OS为负值时，复位为“0”(步骤S27)，进到步骤S32。

在步骤S32中，判别第1流入氧气量OS是否大于稀侧极限值OSOBJL。由于在稀运转刚开始时该回答为否定(“否”)，因而进到步骤S33，判别是否O2传感器输出SVO2小于与相比于理论空燃比稍靠稀侧的空燃比相当的第1稀侧预定值SVO2LEAN、且下游侧氧浓度参数KOSLEAN是“1”(步骤S33)。下游侧氧浓度参数KOSLEAN是当O2传感器输出SVO2是表示稀空燃比的值时被设定为“0”的参数(参照步骤S39)。由于通常该回答为否定(“否”)，因而进到步骤S35，判别是否O2传感器输出SVO2大于与相比于理论空燃比稍靠浓侧的空燃比相当的第1浓侧预定值SVO2RICH(＞SVO2LEAN)、且下游侧氧浓度参数KOSLEAN是“0”。由于通常该回答也为否定(“否”)，因而直接进到步骤S41。

之后当继续稀运转时，第1流入氧气量OS逐渐增加。然后，当在步骤S32中第1流入氧气量OS超过稀侧极限值OSOBJL时，进到步骤S40，把空燃比切换参数KOSFB设定为“1”，并把复位标志FRESETOS设定为“1”。由此，开始浓运转。

当空燃比切换参数KOSFB从“-1” 变更为“1”时，从步骤S19进到步骤S20，判别复位标志FRESETOS是否是“1”。由于最初步骤S20的回答为肯定(“是”)，因而进到步骤S23，判别流入氧气流量O2是否是负值。在浓运转刚开始时，步骤S23的回答为否定(“否”)，直接进到步骤S31(图6)。当开始浓运转而排气中的氧浓度下降时，步骤S23的回答为肯定(“是”)，进到步骤S24，把第1流入氧气量OS设定为“0”，并使复位标志FRESETOS归“0”。之后进到步骤S31。第1流入氧气量OS在以后浓运转中取负值。这意味着，还原剂(HC，CO)被提供给三元催化剂14a，并且所蓄积的氧用于还原剂的氧化而减少(流出)。

当复位标志FRESETOS归为“0”时，步骤S20的回答为否定(“否”)，进到步骤S21，判别第1流入氧气量OS是否是正值。由于通常该回答为否定(“否”)，因而直接进到步骤S31。当第1流入氧气量OS为正值时，复位为“0”(步骤S22)，进到步骤S31。

在步骤S31中，判别第1流入氧气量OS是否小于浓侧极限值OSOBJR。由于在浓运转刚开始时该回答为否定(“否”)，因而进到步骤S33。通常，步骤S33和S35的回答全都为否定(“否”)。

之后当继续浓运转时，第1流入氧气量OS逐渐减少(负值的绝对值增加)。然后，当在步骤S31中第1流入氧气量OS低于浓侧极限值OSOBJR时，进到步骤S38，把空燃比切换参数KOSFB设定为“-1”，并把复位标志FRESETOS设定为“1”。由此，开始稀运转。

当三元催化剂14a的劣化不断进行时，有时在稀运转中步骤S33的回答变为肯定(“是”)。此时，从步骤S33进到步骤S39，把下游侧氧浓度参数KOSLEAN设定为“0”。之后进到步骤S40，转移到浓运转。即，在该情况下，在第1流入氧气量OS超过稀侧极限值OSOBJL之前，进行向浓运转的切换。此外，也有时在浓运转中步骤S35的回答变为肯定(“是”)。此时，从步骤S35进到步骤S37，把下游侧氧浓度参数KOSLEAN设定为“1”。之后进到步骤S38，转移到稀运转。即，在该情况下，在第1流入氧气量OS低于浓侧极限值OSOBJR之前，进行向稀运转的切换。

除了O2传感器输出SVO2以外，还使用下游侧氧浓度参数KOSLEAN来进行判定，这是为了通过迟滞作用防止控制波动。

通过上述步骤S16、S17、以及步骤S33、S35、S37和S39，可使O2传感器输出SVO2反转，能可靠地计算校正量PO2C。并且，即使在三元催化剂14a劣化、第1流入氧气量OS超过极限值OSOBJL或OSLBJR之前O2传感器输出SVO2发生了变化的情况下，也能防止排气特性恶化。

在步骤S41中，根据催化剂温度TCAT检索图7(e)所示的KTCATD表，计算第3温度校正系数KTCATD。KTCATD表与KTCATL表一样被设定成，催化剂温度TCAT越高，第3温度校正系数KTCATD就越大，而且在相同催化剂温度TCAT下，变为大于第2温度校正系数KTCATL的值。

在步骤S42中，把第3温度校正系数KTCATD和在步骤S12中计算出的基准氧量OSC代入下式(7)，计算禁止判定阈值OSDISABLE。

OSDISABLE＝OSC×KTCATD            (7)

在步骤S43中，判别第1流入氧气量OS的绝对值是否大于禁止判定阈值OSDISABLE，当该回答是肯定(“是”)时，把禁止标志FDISABLEOS设定为“1”(步骤S45)。当|OS|≤OSDISABLE时，把禁止标志FDISABLEOS设定为“0”(步骤S44)。当禁止标志FDISABLEOS被设定为“1”时，中止催化剂的劣化判定(参照图14，步骤S71)。

例如，在节气门开度急剧变化时空燃比控制不能迅速跟随吸入空气量的变化的情况下，存在第1流入氧气量OS的绝对值异常增大的可能性。在这种情况下，不能进行准确的劣化判定，因而通过禁止劣化判定，可防止判定精度的下降。

图8是在图4的步骤S2中执行的KCMD计算处理的流程图。

在步骤S51中，判别是否正在执行空燃比的扰动，当该回答是肯定(“是”)时，判别在图5和图6的处理中设定的空燃比切换参数KOSFB是否等于其上次值KOSFBZ(步骤S52)。

当步骤S51或S52的回答是否定(“否”)，即未执行扰动时，或者当空燃比切换参数KOSFB的值发生了变化时，把目标空燃比系数的基本值KCMDB设定为“1.0”(步骤S53)，进到步骤S54。当KOSFB＝KOSFBZ时，直接进到步骤S54。

在步骤S54中，判别空燃比切换参数KOSFB是否是“1”。当该回答是肯定(“是”)时，使用下式(8)更新基本值KCMDB(步骤S55)。

KCMDB＝KCMDB+ΔKCMD            (8)

这里，ΔKCMD是预定更新值，被设定为例如0.0002。

当空燃比切换参数KOSFB是“1”时，通过重复执行步骤S55，基本值KCMDB从“1.0”逐渐增加。即，空燃比逐渐向浓方向变化。

当在步骤S54中是KOSFB＝-1时，使用下式(9)更新基本值KCMDB(步骤S56)。

KCMDB＝KCMDB-ΔKCMD            (9)

因此，当空燃比切换参数KOSFB是“-1”时，通过重复执行步骤S56，基本值KCMDB从“1.0”开始逐渐减少。即，空燃比逐渐向稀方向变化。

在步骤S57～S60中，进行计算出的基本值KCMDB的限值处理。即，当基本值KCMDB大于上限值KCMDH(例如1.03)时，把基本值KCMDB设定为上限值KCMDH(步骤S57，S58)，当基本值KCMDB小于下限值KCMDL(例如0.97)时，把基本值KCMDB设定为下限值KCMDL(步骤S59，S60)。

在步骤S61中，通过对基本值KCMDB加上校正量PO2C，来计算目标空燃比系数(目标当量比)KCMD。

通过图8的处理，如图9所示，基本值KCMDB根据空燃比切换参数KOSFB的值(图9(a))，按图9(b)所示变化。

图10和图11是在图4的步骤S3中执行的PO2C计算处理的流程图。

在步骤S101中，判别是否是空燃比的扰动执行中，当该回答是否定(“否”)时，进到步骤S102，进行在本处理中使用的参数的初始化。即，把吸入空气量GAIRSUM、第2流入氧气量OSSVO2、峰值流入氧气量OSCSVO2、校正量PO2C以及计数器CDO2的值全都设定为“0”。吸入空气量GAIRSUM是在步骤S117中计算出的吸入空气流量GAIR的积分值，第2流入氧气量OSSVO2是在步骤S117中计算出的流入三元催化剂14a内的氧气量。

在步骤S103中，判别O2传感器输出SVO2是否大于与相比于理论空燃比稍靠浓侧的空燃比相当的第2浓侧预定值SVO2OBJH(被设定为比第1浓侧预定值SVO2RICH稍小的值)。当该回答是肯定(“是”)时，把下游侧浓度标志FSVO2LEAN设定为“1”(步骤S104)，进到步骤S105。当在步骤S103中是SVO2≤SVO2OBJH时，直接进到步骤S105。

在步骤S105中，判别O2传感器输出SVO2是否小于与相比于理论空燃比稍靠稀侧的空燃比相当的第2稀侧预定值SVO2OBJL(被设定为比第1稀侧预定值SVO2LEAN稍大的值)。当该回答是肯定(“是”)时，把下游侧浓度标志FSVO2LEAN设定为“0”(步骤S106)，之后结束本处理。当在步骤S105中是SVO2≥SVO2OBJL时，直接结束本处理。

当步骤S101的回答是肯定(“是”)，即正在执行扰动时，判别是否O2传感器输出SVO2大于第2浓侧预定值SVO2OBJH、且流入氧气流量O2是正值、且下游侧浓度标志FSVO2LEAN是“0”(步骤S107)。即，在步骤S107中，判别是否O2传感器输出SVO2从表示稀空燃比的值变化为表示浓空燃比的值、且流入氧气流量O2从负值变化为正值(校正当量比KACTM是否小于1.0)。在扰动控制中，在O2传感器输出SVO2从表示稀空燃比的值变化为表示浓空燃比的值而开始稀运转之后，流入氧气流量O2变化为正值。

当步骤S107的回答是否定(“否”)时，判别是否O2传感器输出SVO2小于第2稀侧预定值SVO2OBJL、且流入氧气流量O2是负值、且下游侧浓度标志FSVO2LEAN是“1”(步骤S109)。即，在步骤S109中，判别是否O2传感器输出SVO2从表示浓空燃比的值变化为表示稀空燃比的值、且流入氧气流量O2从正值变化为负值(校正当量比KACTM是否超过1.0)。在扰动控制中，在O2传感器输出SVO2从表示浓空燃比的值变化为表示稀空燃比的值而开始浓运转之后，流入氧气流量O2变化为负值。

当步骤S109的回答是否定(“否”)时，进到步骤S117，使用下式(10)和(11)计算第2流入氧气量OSSVO2和吸入空气量GAIRSUM。

OSSVO2＝OSSVO2+O2              (10)

GAIRSUM＝GAIRSUM+GAIR             (11)

在步骤S118中，判别下游侧浓度标志FSVO2LEAN是否是“1”。当该回答是肯定(“是”)，即O2传感器输出SVO2表示浓空燃比、且流入氧气流量O2是正值时，使用下式(12)和(13)计算第2流入氧气量OSSVO2和峰值流入氧气量OSCSVO2(步骤S120)。

OSSVO2＝max(OSSVO2，0)            (12)

OSCSVO2＝max(OSCSVO2，OSSVO2)     (13)

当第2流入氧气量OSSVO2是负值时，通过式(12)复位为“0”。并且，使用式(13)，作为第2流入氧气量OSSVO2的最大值而计算出峰值流入氧气量OSCSVO2。

当在步骤S118中是FSVO2LEAN＝0时，即当O2传感器输出SVO2表示稀空燃比、且流入氧气流量O2是负值时，使用下式(14)和(15)计算第2流入氧气量OSSVO2和峰值流入氧气量OSCSVO2(步骤S119)。

OSSVO2＝min(OSSVO2，0)            (14)

OSCSVO2＝min(OSCSVO2，OSSVO2)     (15)

当第2流入氧气量OSSVO2是正值时，通过式(14)复位为“0”。并且，使用式(15)，作为第2流入氧气量OSSVO2的最小值而计算出峰值流入氧气量OSCSVO2。

当步骤S107的回答为肯定(“是”)时，进到步骤S108，把下游侧浓度标志FSVO2LEAN设定为“1”，把浓侧流入氧气量OSCR设定为该时刻的峰值流入氧气量OSCSVO2，并把浓侧吸入空气量GAIRSUMR设定为该时刻的吸入空气量GAIRSUM。

在步骤S112中，使用下式(16)来使第2流入氧气量OSSVO2复位，并使峰值流入氧气量OSCSVO2和吸入空气量GAIRSUM全都复位为“0”，使计数器CDO2加1。第2流入氧气量OSSVO2通常通过式(16)复位为“0”。然而，当O2传感器18的响应延迟增大时，有时不能成为“0”。这一点在后面描述。

OSSVO2＝OSSVO2-OSCSVO2            (16)

在步骤S113中，判别计数器CDO2的值是否大于等于“2”。由于最初该回答为否定(“否”)，因而直接进到上述步骤S117。

之后进行稀运转，当步骤S109的回答为肯定(“是”)时，进到步骤S111，把下游侧浓度标志FSVO2LEAN设定为“0”，把稀侧流入氧气量OSCL设定为该时刻的峰值流入氧气量OSCSVO2，并把稀侧吸入空气量GAIRSUML设定为该时刻的吸入空气量GAIRSUM。之后经过步骤S112进到步骤S113。此时，步骤S113的回答为肯定(“是”)，进到步骤S114，把浓侧流入氧气量OSCR、稀侧流入氧气量OSCL、浓侧吸入空气量GAIRSUMR以及稀侧吸入空气量GAIRSUML代入下式(17)，计算氧浓度偏差量DO2。氧浓度偏差量DO2表示O2传感器输出SVO2检测出的氧浓度O2SVO2与LAF传感器17检测出的氧浓度O2LAF之间的偏差量。

DO2＝(OSCR+OSCL)/(GAIRSUMR+GAIRSUML)    (17)

当氧浓度O2LAF与氧浓度O2SVO2一致时，浓侧流入氧气量OSCR与稀侧流入氧气量OSCL之和为“0”，因而氧浓度偏差量DO2为“0”。此外，当氧浓度O2LAF低于氧浓度O2SVO2时，氧浓度偏差量DO2为负值，反之当氧浓度O2LAF高于氧浓度O2SVO2时，氧浓度偏差量DO2为正值。

在步骤S115中，根据氧浓度偏差量DO2检索图12所示的DSO2表，计算氧浓度偏差量DO2的当量比换算值DSO2。在步骤S116中，使用下式(18)对当量比换算值DSO2进行累计，计算校正量PO2C。之后进到上述步骤S117。

PO2C＝PO2C+DSO2             (18)

通过在步骤S115的换算，当量比换算值DSO2的正负与氧浓度偏差量DO2的正负相反，校正量PO2C在检测当量比KACT偏向浓方向时为正值，在检测当量比KACT偏向稀方向时为负值。

图13是用于对图10和图11的处理进行说明的时序图。在时刻t4之前，通过图5的步骤S16和S17变更成使扰动控制的极限值OSOBJL和OSOBJR的绝对值增大，浓运转和稀运转的持续时间延长，因而O2传感器输出SVO2反转(图13(d)，时刻t1、t3)。在时刻t4，首先计算校正量PO2C，在减小方向上以校正量PO2C对检测当量比KACT的中心值进行校正(图13(b))。在图13(b)中示出检测当量比KACT的减小方向的校正是等价地使当量比1.0的电平(图中虚线所示)增加校正量PO2C。并且，在时刻4，目标空燃比系数KCMD增加校正量PO2C(图13(a))。之后在时刻t6、t8、t10、t12、…计算氧浓度偏差量DO2，更新校正量PO2C。

如图13(c)所示，当校正当量比KACTM取大于1.0的值时，第2流入氧气量OSSVO2逐渐减少，O2传感器输出SVO2变化为表示浓空燃比的值而开始稀运转(t3，t7，t11)，之后在校正当量比KACTM达到1.0的时刻(t4，t8，t12)，检测为浓侧流入氧气量OSCR。并且，当校正当量比KACTM取小于1.0的值时，第2流入氧气量OSSVO2逐渐增加，O2传感器输出SVO2变化为表示稀空燃比的值而开始浓运转(t1，t5，t9)，之后在校正当量比KACTM达到1.0的时刻(t2，t6，t10)，检测为稀侧流入氧气量OSCL。

另外，图13示出三元催化剂14a发生劣化，在时刻t3以后还继续劣化，发生O2传感器输出SVO2的反转的例子。

根据图10和图11的处理，计算表示在从检测当量比KACT(或校正当量比KACTM)变化为表示浓空燃比的值的时刻(t2，t6，t10)起、到O2传感器输出SVO2变化为表示浓空燃比的值的时刻(t3，t7，t11)为止的期间中从三元催化剂14a流出的氧气量的浓侧流入氧气量OSCR，并计算表示在从检测当量比KACT(或校正当量比KACTM)变化为表示稀空燃比的值的时刻(t4，t8)起、到O2传感器输出SVO2变化为表示稀空燃比的值的时刻(t5，t9)为止的期间中流入三元催化剂14a内的氧气量的稀侧流入氧气量OSCL。然后，使用浓侧流入氧气量OSCR、稀侧流入氧气量OSCL以及对应的吸入空气量GAIRSUMR和GAIRSUML来计算氧浓度偏差量DO2，根据氧浓度偏差量DO2计算校正量PO2C。由于校正量PO2C只要使O2传感器输出SVO2至少反转2次就能得到，因而可迅速校正像由发动机运转状态变化而引起的偏差那样短时间发生的检测值的偏差，可得到准确的校正当量比KACTM。结果，可进行准确的空燃比切换控制，适当地控制流入三元催化剂14a内的排气中的氧浓度，维持良好的排气特性。

图14和图15是在图4的步骤S4中执行的劣化判定处理的流程图。

在步骤S71中，判别禁止标志FDISABLEOS是否是“1”。当该回答是否定(“否”)时，判别是否是空燃比的扰动执行中(步骤S72)。当步骤S71的回答是肯定(“是”)或者步骤S72的回答是否定(“否”)时，把O2传感器输出SVO2的最大值SVO2MAX设定为“0”，并把最小值SVO2MIN设定为“1500”(步骤S73)，直接结束本处理。

当步骤S72的回答是肯定(“是”)，即正在执行空燃比的扰动时，判别空燃比切换参数KOSFB是否等于上次值KOSFBZ(步骤S74)。当是KOSFB＝KOSFBZ时，通过下式(19)和(20)更新最大值SVO2MAX和最小值SVO2MIN。式(19)的右边是选择到上次为止计算出的最大值SVO2MAX和当前次的O2传感器输出SVO2中的较大一方的运算，式(20)的右边是选择到上次为止计算出的最小值SVO2MIN和当前次的O2传感器输出SVO2中的较小一方的运算。在执行了步骤S75之后，进到步骤S89。

SVO2MAX＝max(SVO2MAX，SVO2)       (19)

SVO2MIN＝min(SVO2MIN，SVO2)       (20)

当步骤S74的回答是否定(“否”)，即刚刚变更了空燃比切换参数KOSFB之后，把最大值SVO2MAX或最小值SVO2MIN的第2存储值SVO2LP2设定为第1存储值SVO2LP1(步骤S76)。第1存储值SVO2LP1在紧接上次空燃比切换后在步骤S78或S80被设定为最大值SVO2MAX或最小值SVO2MIN。

在步骤S77中，判别空燃比切换参数KOSFB是否是“1”。当该回答是肯定(“是”)时，把第1存储值SVO2LP1设定为此时的最大值SVO2MAX，并使最大值SVO2MAX复位为“0”(步骤S78)。当空燃比切换参数KOSFB是“-1”时，步骤S77的回答为否定(“否”)，因而直接进到步骤S79。

在步骤S79中，判别空燃比切换参数KOSFB是否是“-1”。当空燃比切换参数KOSFB是“-1”时，进到步骤S80，把第1存储值SVO2LP1设定为此时的最小值SVO2MIN，并使最小值SVO2MIN复位为“1500”(步骤S78)。当空燃比切换参数KOSFB是“1”时，步骤S79的回答为否定(“否”)，因而直接进到步骤S81。

在步骤S81中，把表示最大值SVO2MAX与最小值SVO2MIN的差分的第3差分参数SVO2D3设定为第2差分参数SVO2D2，并把第2差分参数SVO2D2设定为第1差分参数SVO2D1。然后，通过步骤S82～S87进行第1差分参数SVO2D1的更新。

在步骤S82中，判别是否第2存储值SVO2LP2大于与理论空燃比相当的预定值SVO2OBJ、且第1存储值SVO2LP1小于预定值SVO2OBJ。当该回答是否定(“否”)时，进一步判别是否第2存储值SVO2LP2小于预定值SVO2OBJ、且第1存储值SVO2LP1大于预定值SVO2OBJ(步骤S84)。当步骤S82和S84的回答全都是否定(“否”)时，即，当第1和第2存储值SVO2LP1、SVO2LP2全都小于预定值SVO2OBJ，或者第1和第2存储值SVO2LP1、SVO2LP2全都大于预定值SVO2OBJ时，表示O2传感器输出SVO2几乎不变化。因此，把第1差分参数SVO2D1设定为“0”(步骤S87)，进到步骤S88。

当步骤S82或S84的回答是肯定(“是”)时，即连续的空燃比切换时刻的最大值SVO2MAX大于预定值SVO2OBJ且最小值SVO2MIN小于预定值SVO2OBJ时，把第1存储值SVO2LP1和第2存储值SVO2LP2代入下式(21)，计算第1差分参数SVO2D1(步骤S86)。之后，进到步骤S88。

SVO2D1＝|SVO2LP1-SVO2LP2|            (21)

在步骤S88中，使用下式(22)计算第1～第3差分参数SVO2D1、SVO2D2、SVO2D3的最小值，作为最小差分值SVO2D，然后使用下式(23)累计最小差分值SVO2D来计算判定参数RESULT，并使计数器CRESULT加“1”。判定参数RESULT表示三元催化剂14a的劣化程度。

SVO2D＝min(SVO2D1，SVO2D2，SVO2D3)   (22)

RESULT＝RESULT+SVO2D                 (23)

只要不是差分参数SVO2D1连续3次以上取较大的值，最小差分值SVO2D就为较小的值。因此，通过使用作为连续3个采样时刻的差分参数SVO2D1、SVO2D2、SVO2D3的最小值的最小差分值SVO2D，可排除O2传感器输出SVO2的暂时变动的影响，可取得准确的判定参数RESULT。

在步骤S89中，判别计数器CRESULT的值是否大于预定次数CRST0(例如6)，当该回答是否定(“否”)时，直接结束本处理。当在步骤S89中计数器CRESULT的值超过预定次数CRST0时，进到步骤S90，判别判定参数RESULT是否大于劣化判定阈值RSTTH。当该回答是否定(“否”)时，判定为三元催化剂14a正常(步骤S92)。当判定参数RESULT超过劣化判定阈值RSTTH时，判定为三元催化剂14a异常(步骤S91)。当判定为异常时，例如使警告灯亮灯。

当O2传感器输出SVO2如图2(a)所示变化时，即在三元催化剂14a正常时，判定参数RESULT大致为零，另一方面，当O2传感器输出SVO2如图2(b)所示变化时，即在三元催化剂14a劣化时，判定参数RESULT为较大的值，因而可根据判定参数RESULT准确地检测三元催化剂14a的劣化程度。

如以上详述，在本实施方式中，根据按照LAF传感器17的输出计算出的氧浓度参数O2N以及由吸入空气流量传感器7检测出的吸入空气流量GAIR来计算流入三元催化剂14a内的氧气量OS，并根据该第1流入氧气量OS与浓侧极限值OSOBJR或稀侧极限值OSOBJL之间的比较结果，执行把空燃比交替控制为与理论空燃比相比的稀侧和与理论空燃比相比的浓侧的扰动控制。然后，根据扰动控制执行中的O2传感器输出SVO2计算表示三元催化剂14a的劣化程度的判定参数RESULT。作为第1流入氧气量OS目标值的浓侧极限值OSOBJR和稀侧极限值OSOBJL被设定成，当三元催化剂正常时O2传感器输出SVO2几乎不变化，而当三元催化剂劣化时O2传感器输出SVO2大幅变化，因而在三元催化剂正常状态下完全不会使排气特性恶化，在三元催化剂开始劣化时几乎不会使排气特性恶化，可迅速检测劣化程度。

另外，当LAF传感器17检测出的氧浓度与O2传感器18检测出的氧浓度不一致时，即使三元催化剂14a劣化，如图2(b)所示O2传感器输出SVO2也不变动，有可能会误判定为是正常。在本实施方式中，由于通过校正量PO2C校正氧浓度偏差，因而不管发动机1的运转状态是否变化，均可进行准确的判定。

此外，通过根据校正量PO2C校正目标空燃比系数的基本值KCMDB来计算目标空燃比系数KCMD，因而浓运转时的空燃比和稀运转时的空燃比与LAF传感器17检测出的氧浓度对应，可把流入三元催化剂14a内的氧气量和从三元催化剂14a中流出的氧气量维持在大致相同的量，可维持三元催化剂14a的良好的氧蓄积状态。

接着，参照图16详细说明在图10的步骤S112中，使用下式(16)(再次列出)进行第2流入氧气量OSSVO2的初始化(复位)这一点。

OSSVO2＝OSSVO2-OSCSVO2             (16)

在图16所示的例子中，由于O2传感器18的响应特性劣化，因而在O2传感器输出SVO2变化为表示稀空燃比的值的时刻t21之前，存在检测当量比KACT超过1.0的期间，因而时刻t21的第2流入氧气量OSSVO2从峰值P1下降而变为最终值X1。另一方面，由于峰值流入氧气量OSCSVO2是峰值P1，因而第2流入氧气量OSSVO2的初始值A1使用式(16)而计算为(X1-P1)。这相当于通过把浓侧流入氧气量OSCR的初始值设定为A1而不是“0”，而校正浓侧流入氧气量OSCR。

此外，在O2传感器输出SVO2变化为表示浓空燃比的值的时刻t22之前，存在检测当量比KACT低于1.0的期间，因而时刻t22的第2流入氧气量OSSVO2大于峰值P2(绝对值小)而变为最终值X2。第2流入氧气量OSSVO2的初始值A2使用式(16)而计算为(X2-P2)。这相当于通过把稀侧流入氧气量OSCL的初始值设定为A2而不是“0”，而校正稀侧流入氧气量OSCL。

通过这样校正第2流入氧气量OSSVO2的初始值，即使在O2传感器18的特性劣化时也能计算准确的流入氧气量。

在本实施方式中，吸入空气流量传感器7、LAF传感器17以及O2传感器18分别相当于吸入空气流量检测单元、第1氧浓度传感器以及第2氧浓度传感器。并且，ECU 5构成流入氧气量计算单元、空燃比切换控制单元、浓运转氧气量计算单元、稀运转氧气量计算单元、校正量计算单元、峰值浓运转氧气量计算单元、峰值稀运转氧气量计算单元、浓运转氧气量校正单元、稀运转氧气量校正单元以及劣化检测单元。具体地说，图5的步骤S11和图11的步骤S117相当于流入氧气量计算单元，图5的步骤S12～S17、S19～S29、图6的步骤S31～S40以及图8的处理相当于空燃比切换控制单元，图10的步骤S107、S108、S112、S117相当于浓运转氧气量计算单元，图10的步骤S109、S111、S112、S117相当于稀运转氧气量计算单元，图10的步骤S113～S116相当于校正量计算单元，图11的步骤S119相当于峰值浓运转氧气量计算单元，图11的步骤S120相当于峰值稀运转氧气量计算单元，在图10的步骤S112中，通过式(16)来使第2流入氧气量OSSVO2复位，这一点相当于浓运转氧气量校正单元和稀运转氧气量校正单元，图14的步骤S72～S81和图15的步骤S82～S92相当于劣化检测单元。

另外，本发明不限于上述实施方式，可进行各种变形。例如，在上述实施方式中，三元催化剂14a和14b被贮存在一个容器内，但也可以单独构成。此外，即使在O2传感器18的下游侧不设置三元催化剂的情况下，也能应用本发明，与现有技术相比较，可进一步减轻劣化判定执行时的排气特性的恶化。

此外，在上述实施方式中，当进行三元催化剂14a的劣化判定时进行空燃比的扰动控制，然而如专利文献1所示，可以执行扰动控制，以使三元催化剂14a的流入氧气量总为适量。在该情况下，期望以适当的时间间隔TCR使O2传感器输出SVO2至少反转2次来计算校正量PO2C，来进行检测当量比KACT的校正。期望例如吸入空气量GAIR越大，时间间隔TCR就短。

此外，本发明也能应用于把曲轴作为垂直方向的船外机等的船舶推进机用发动机等的空燃比控制和安装在排气系统内的排气净化用催化剂的劣化判定。

Claims (8)

1.一种内燃机的空燃比控制装置，其控制提供给内燃机的混合气的空燃比，该内燃机在排气系统内具有排气净化用催化剂，其特征在于，该空燃比控制装置具有：

吸入空气流量检测单元，其检测上述内燃机的吸入空气流量；

第1氧浓度传感器，其设置在上述催化剂的上游侧；

第2氧浓度传感器，其设置在上述催化剂的下游侧；

流入氧气量计算单元，其根据由上述第1氧浓度传感器检测出的氧浓度和由上述吸入空气流量检测单元检测出的吸入空气流量来计算流入上述催化剂内的流入氧气量；

空燃比切换控制单元，其根据由上述流入氧气量计算单元计算出的流入氧气量与上述流入氧气量的目标值之间的比较结果，把上述空燃比交替地控制为与理论空燃比相比稀侧的稀空燃比和浓侧的浓空燃比；

浓运转氧气量计算单元，其计算从上述第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度变化为表示与理论空燃比相比浓侧的浓空燃比的值的时刻起、到上述第2氧浓度传感器的输出变化为表示上述浓空燃比的值的时刻为止的期间中流入上述催化剂内的浓运转氧气量；

稀运转氧气量计算单元，其计算从上述第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度变化为表示与理论空燃比相比稀侧的稀空燃比的值的时刻起、到上述第2氧浓度传感器的输出变化为表示上述稀空燃比的值的时刻为止的期间中流入上述催化剂内的稀运转氧气量；以及

校正量计算单元，其根据上述浓运转氧气量、上述稀运转氧气量以及由上述吸入空气流量检测单元检测出的吸入空气流量的积分值，计算对上述第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度进行校正的校正量，

上述流入氧气量计算单元、上述浓运转氧气量计算单元以及上述稀运转氧气量计算单元使用通过上述校正量校正后的氧浓度来分别计算上述流入氧气量、浓运转氧气量以及稀运转氧气量。

2.根据权利要求1所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于，该空燃比控制装置还具有：

峰值浓运转氧气量计算单元，其计算从上述第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度变化为表示上述浓空燃比的值的时刻起、到上述第2氧浓度传感器的输出变化为表示上述浓空燃比的值的时刻为止的期间中流入上述催化剂内的氧气量的峰值，作为峰值浓运转氧气量；

峰值稀运转氧气量计算单元，其计算从上述第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度变化为表示上述稀空燃比的值的时刻起、到上述第2氧浓度传感器的输出变化为表示上述稀空燃比的值的时刻为止的期间中流入上述催化剂内的氧气量的峰值，作为峰值稀运转氧气量；

稀运转氧气量校正单元，其根据上述浓运转氧气量和上述峰值浓运转氧气量来校正上述稀运转氧气量；以及

浓运转氧气量校正单元，其根据上述稀运转氧气量和上述峰值稀运转氧气量来校正上述浓运转氧气量；

上述校正量计算单元使用上述校正后的浓运转氧气量和稀运转氧气量来计算上述校正量。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于，该空燃比控制装置还具有：劣化检测单元，其在空燃比切换控制单元的工作中，根据上述第2氧浓度传感器的输出检测上述催化剂的劣化程度。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征在于，上述空燃比切换控制单元根据上述校正量来变更上述空燃比切换控制的中心空燃比。

5.一种内燃机的空燃比控制方法，该内燃机在排气系统内具有：排气净化用催化剂、设置在上述催化剂的上游侧的第1氧浓度传感器和设置在上述催化剂的下游侧的第2氧浓度传感器，该空燃比控制方法对提供给上述内燃机的混合气的空燃比进行控制，其特征在于，该空燃比控制方法包括以下步骤：

a)检测上述内燃机的吸入空气流量；

b)根据由上述第1氧浓度传感器检测出的氧浓度和所检测出的吸入空气流量来计算流入上述催化剂内的流入氧气量；

c)根据计算出的流入氧气量与该流入氧气量的目标值之间的比较结果，把上述空燃比交替地控制为与理论空燃比相比稀侧的稀空燃比和浓侧的浓空燃比；

d)计算从上述第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度变化为表示与理论空燃比相比浓侧的浓空燃比的值的时刻起、到上述第2氧浓度传感器的输出变化为表示上述浓空燃比的值的时刻为止的期间中流入上述催化剂内的浓运转氧气量；

e)计算从上述第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度变化为表示与理论空燃比相比稀侧的稀空燃比的值的时刻起、到上述第2氧浓度传感器的输出变化为表示上述稀空燃比的值的时刻为止的期间中流入上述催化剂内的稀运转氧气量；以及

f)根据上述浓运转氧气量、上述稀运转氧气量以及上述检测出的吸入空气流量的积分值，计算对上述第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度进行校正的校正量，

在上述步骤b)、d)以及e)中分别使用通过上述校正量校正后的氧浓度计算上述流入氧气量、浓运转氧气量以及稀运转氧气量。

6.根据权利要求5所述的空燃比控制方法，其特征在于，该空燃比控制方法还包括以下步骤：

g)计算从上述第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度变化为表示上述浓空燃比的值的时刻起、到上述第2氧浓度传感器的输出变化为表示上述浓空燃比的值的时刻为止的期间中流入上述催化剂内的氧气量的峰值，即峰值浓运转氧气量；

h)计算从上述第1氧浓度传感器所检测出的氧浓度变化为表示上述稀空燃比的值的时刻起、到上述第2氧浓度传感器的输出变化为表示上述稀空燃比的值的时刻为止的期间中流入上述催化剂内的氧气量的峰值，即峰值稀运转氧气量；

i)根据上述浓运转氧气量和上述峰值浓运转氧气量校正上述稀运转氧气量；以及

j)根据上述稀运转氧气量和上述峰值稀运转氧气量校正上述浓运转氧气量，

该空燃比控制方法使用上述校正后的浓运转氧气量和稀运转氧气量来计算上述校正量。

7.根据权利要求5所述的空燃比控制方法，其特征在于，该空燃比控制方法还具有如下步骤：在空燃比切换控制的执行中，根据上述第2氧浓度传感器的输出检测上述催化剂的劣化程度。

8.根据权利要求5所述的空燃比控制方法，其特征在于，根据上述校正量变更上述空燃比切换控制的中心空燃比。

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