CN103109064B - 空燃比控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的空燃比控制装置包括判定单元以及反向修正导入单元。所述判定单元判定下游侧空燃比传感器的输出是否处于以与理论空燃比对应的目标值为中心的预定范围内。所述反向修正导入单元在所述下游侧空燃比传感器的输出处于所述预定范围内的情况下，对于通过该输出而要求的方向的空燃比修正，暂时导入与该方向反向的空燃比修正。

Description

空燃比控制装置
技术领域
本发明涉及空燃比控制装置(控制内燃机的空燃比的装置)。
背景技术
作为这种装置，以往公知有基于设置于排气通路的上游侧空燃比传感器及下游侧空燃比传感器的输出来控制内燃机的空燃比的装置(例如，参照特开平6-317204号公报、特开2003-314334号公报、特开2004-183585号公报、特开2005-273524号公报等。)。所述上游侧空燃比传感器与用于净化来自气缸的排气的排气净化催化剂(在设置有两个以上的情况下为最上游的排气净化催化剂)相比被设置在排气流动方向上的上游侧。另外，所述下游侧空燃比传感器与所述排气净化催化剂相比被设置在所述排气流动方向上的下游侧。
作为上述装置中的所述下游侧空燃比传感器，广泛地使用了在理论空燃比前后表现出阶跃形响应(Z特性：以输出在比理论空燃比更浓的已侧和更稀的一侧之间骤变的方式输出阶跃变化的特性)的、所谓的氧传感器(也称为O2传感器)。另一方面，作为所述上游侧空燃比传感器，广泛地使用了上述的氧传感器、或输出相对于空燃比成比例地变化的、所谓A/F传感器(也称为线性O2传感器)。
在该装置中，基于来自所述上游侧空燃比传感器的输出信号来对燃料喷射量进行反馈控制，以使流入到所述排气净化催化剂的排气的空燃比成为目标空燃比(以下，将该控制称为“主反馈控制”。)。另外，与该主反馈控制一起还进行将来自所述下游侧空燃比传感器的输出信号反馈给燃料喷射量的控制(以下，将该控制称为“副反馈控制”。)。
具体地说，在主反馈控制中，根据与来自所述上游侧空燃比传感器的输出对应的排气的空燃比和目标空燃比的偏差来算出反馈修正量。另一方面，在副反馈控制中，基于来自所述下游侧空燃比传感器的输出信号来计算出副反馈量(副反馈修正量)。并且，通过将该副反馈量进一步反馈给主反馈控制，来修正与来自所述上游侧空燃比传感器的输出对应的排气的空燃比和目标空燃比的偏差。
但是，作为所述排气净化催化剂，广泛地使用了能够同时去除排气中的一氧化碳(CO)或碳氢化合物(HC)等未燃烧成分以及氮氧化物(NOx)的、所谓的三效催化剂。该三效催化剂具有被称为氧吸附功能或者氧贮藏功能的功能。该功能是以下的功能：(1)在燃料混合气的空燃比稀的情况下，通过从排气中的氮氧化物除掉氧来还原氮氧化物，并在内部吸附(贮藏)该除掉的氧，并且(2)在燃料混合气的空燃比浓的情况下，为了氧化排气中的未燃烧成分而释放被吸附的氧。
通过反复进行氧的吸附和释放而使催化剂物质(贵金属)活化，由此能够较高地维持作为这种三效催化剂的排气净化能力的上述氧吸附功能。因此，在这种装置中，已知有为了产生所述三效催化剂中的氧的吸附和释放的反复而使排气的空燃比、即燃料混合气的空燃比强制振动的技术(扰动控制)(例如参照特开平8-189399号公报、特开2001-152913号公报、特开2005-76496号公报、特开2007-239698号公报、特开2007-56755号公报、特开2009-2170号公报等。)。
发明内容
发明所要解决的问题
在这种装置中，通过最大限度地利用所述三效催化剂的氧吸附功能，可进行有效的排气净化(参照特开2000-4930号公报)。另外，通过尽可能地抑制所述下游侧空燃比传感器的输出的骤变，能够抑制排放。另外，如果上述的空燃比的强制振动控制不在适当的时期进行，反而可能会产生排放的恶化。在这些方面，以往的这种装置还存在改善的余地。
<构成>
本发明的空燃比控制装置被构成为基于设置在排气通路中的上游侧空燃比传感器和下游侧空燃比传感器的输出来控制内燃机的空燃比。这里，所述上游侧空燃与用于净化来自气缸的排气的排气净化催化剂相比被设置在排气流动方向上的上游侧。另外，所述下游侧空燃比传感器与所述排气净化催化剂相比被设置在所述排气流动方向上的下游侧。作为该下游侧空燃比传感器，可使用在理论空燃比前后表现出阶跃形响应的、电动势式(氧浓淡电动势式或浓淡电池式)的氧浓度传感器。
本发明的特征在于，所述空燃比控制装置包括：
·判定单元，所述判定单元判定所述下游侧空燃比传感器的输出是否处于以与理论空燃比对应的目标值为中心的(小于幅值)的预定范围内；以及
·反向修正导入单元，所述反向修正导入单元在所述下游侧空燃比传感器的输出处于所述预定范围内的情况下，暂时导入与根据该输出而要求的方向的修正(以下，称为“正向修正”。)反向的空燃比修正(以下，称为“反向修正”)。
具体地说，例如也可以是：所述反向修正导入单元在所述下游侧空燃比传感器的输出变为浓侧、并被要求稀方向的所述正向修正时导入作为所述反向修正的浓燃料供应，另一方面，所述反向修正导入单元在所述下游侧空燃比传感器的输出变为稀侧、并被要求浓方向的所述正向修正时，导入作为所述反向修正的稀燃料供应。所述反向修正针对一次的所述正向修正可导入多次。
也可以是：所述反向修正导入单元在所述下游侧空燃比传感器的输出(即使在所述预定范围内，但也)在稀区域与浓区域之间反转之后经过预定时间之前，禁止所述反向修正的导入，在经过所述预定时间之后，执行所述反向修正的导入。即，也可以是：所述反向修正导入单元在某个方向的所述正向修正开始起经过所述预定时间之后所述下游侧空燃比传感器的输出处于所述预定范围内的情况下，执行所述反向修正的导入。
另外，也可以是：所述反向修正导入单元在突然加速或突然减速时，限制所述反向修正的导入(具体地说，禁止或者降低燃料供应量)。
也可以是：所述空燃比控制装置还包括：范围改变单元，所述范围改变单元根据所述内燃机的运转状态(具体地说，温度或进入空气流量)来改变所述预定范围。
<作用和效果>
在包括如上所述的构成的本发明的空燃比控制装置中，所述下游侧空燃比传感器产生与从所述排气净化催化剂排出(流过来)的排气中的氧浓度对应的输出。这里，口排气流入到所述排气净化催化剂，则氧的吸附和释放反应会从排气流动方向上的上游端侧(前端侧或排气流入侧)产生，反应部位逐渐向下游端侧(后端侧或排气流出侧)移动。
并且，当在所述排气净化催化剂的全体(即从上游端到下游端)中氧的吸附或释放反应饱和而排气无法处理尽时，会产生就会引起该排气净化催化剂中的排气的掠过。此时，一般来说，到达所述下游侧空燃比传感器的排气中的氧浓度骤变，由此所述下游侧空燃比传感器的输出也会骤变。
与此相对，在本发明的空燃比控制装置中，当所述下游侧空燃比传感器的输出处于所述预定范围内时，导入所述反向修正。由此，随着所述正向修正的所述下游侧空燃比传感器的输出的变化变慢，并且能够良好地抑制无意的排气排放的恶化。
更具体地说，当所述下游侧空燃比传感器的输出处于所述预定范围外(即，浓侧或稀侧的最大值附近)时，所述排气净化催化剂中的氧的吸附或释放大致饱和。因此，在此情况下，不导入所述反向修正，而按通常那样进行所述正向修正。由此，在所述排气净化催化剂的排气流动方向上的上游端侧，随着所述正向修正的排气流入而进行氧的吸附或释放，由此能够消除上述的饱和状态，之后在进行了所述反向修正时，可进行随着该反向修正的排气的净化处理。从而可良好地抑制随着所述反向修正导入的排气排放的恶化。
一旦导入所述反向修正，则在所述排气净化催化剂中，随着该反向修正的排气在排气流动方向上的上游部被适当净化，并且在中游部及下游部，随着所述正向修正的氧的吸附或释放反应逐渐进行。由此，中游部及下游部处的随着所述正向修正的排气的氧浓度变化变慢。因此，随着所述正向修正的所述下游侧空燃比传感器的输出的变化变慢。并且，通过在相对于空燃比变化的所述下游侧空燃比传感器的输出变化(比较)急剧的所述预定范围内导入所述反向修正，能够良好地抑制所述下游侧空燃比传感器的输出的剧烈变化。
另外，在本发明的空燃比控制装置中，通过最大限度地利用所述排气净化催化剂中的氧吸附功能，能够进行更有效的排气净化。该理由可认为如下所述。
具体地说，例如，如果所述下游侧空燃比传感器的输出从浓侧反转为稀侧，则要求浓方向的所述正向修正。在该输出反转时间点，所述排气净化催化剂中的氧吸附已完全饱和。
一旦开始浓方向的所述正向修正，则流入到所述排气净化催化剂的排气就会变到浓侧。由此，在所述排气净化催化剂中，随着浓空燃比的排气中的未燃烧成分的氧化，而释放吸附氧。该氧释放(即，还原)从该排气净化催化剂的、排气流动方向上的上游端侧产生。随着氧释放在排气流动方向上的上游侧饱和，氧释放部位逐渐向下游侧移动。
这里，在本发明中，当所述下游侧空燃比传感器的输出处于所述预定范围内时，暂时(例如作为稀燃料供应)导入与基于所述下游侧空燃比传感器的输出的浓要求的所述正向修正相反的、稀方向的所述反向修正。于是，在所述排气净化催化剂的排气流动方向上的上游部(上游端部)，被暂时导入的稀空燃比的排气被净化，并且氧被吸附。另一方面，由于平均的排气空燃比依然是浓的，因此氧释放部位向所述排气净化催化剂的排气流动方向上的下游侧逐渐移动。由此，在所述排气净化催化剂中，在排气流动方向上的上游部，随着所述反向修正的排气被适当处理，并且中央部及下游部的氧释放能力被充分利用。
即使在所述下游侧空燃比传感器的输出处于所述预定范围内，但所述下游侧空燃比传感器的输出在稀区域与浓区域之间反转之后经过所述预定时间之前，所述排气净化催化剂中的氧的吸附或释放已基本饱和。因此，在经过所述预定时间之前禁止所述反向修正的导入，在经过该预定时间之后执行所述反向修正的导入，由此能够良好地抑制随着所述反向修正导入的排气排放的恶化。
当突然加速或突然减速时，急哦对排气的空燃比产生大的干扰。因此，此时，通过限制所述反向修正的导入(禁止或者降低燃料供应量)，能够良好地抑制随着所述反向修正导入的排气排放的恶化。
所述下游侧空燃比传感器的输出特性根据所述内燃机的运转状态而改变。具体地说，在所述下游侧空燃比传感器中，温度越高，以与理论空燃比对应的基准电压(对应于所述目标值)为中心的输出电压的幅值就越小。另外，在所述下游侧空燃比传感器中，进入空气流量越大，上述的幅值就越小。因此，通过根据所述内燃机的运转状态改变所述预定范围，能够进行更好的空燃比控制。
如上所述，根据本发明，随着所述正向修正的所述下游侧空燃比传感器的输出变化变慢，并且能够良好地抑制无意的排气排放的恶化。另外，根据本发明，通过最大限度地利用所述排气净化催化剂中的氧吸附功能，能够进行更有效的排气净化。
附图说明
图1是表示应用了本发明一个实施方式的内燃机系统的全体构成的简要图；
图2是表示图1所示的上游侧空燃比传感器的输出与空燃比的关系的图表；
图3是表示图1所示的下游侧空燃比传感器的输出与空燃比的关系的图表；
图4是表示在本实施方式中执行的控制的内容的时序图；
图5是表示由图1所示的CPU执行的处理的一个具体例的流程图；
图6是表示由图1所示的CPU执行的处理的一个具体例的流程图；
图7是表示由图1所示的CPU执行的处理的一个具体例的流程图；
图8是表示由图1所示的CPU执行的处理的另一个具体例的流程图；
图9是表示由图1所示的CPU执行的处理的其他的具体例的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。另外，以下的实施方式涉及的记载只不过是在可能的范围内具体地描述本发明具体化的简单的一个例子的记载，以满足法律和条例所要求的说明书的记载要件(描述要件、可实施要件)。
因此，毋庸置疑的是，如后面所述，本发明丝毫不受以下说明的实施方式的具体构成的限定。如果可对本实施方式实施的各种改变(变形例：modification)插入到该实施方式的说明中，则会妨碍连贯性的实施方式的说明的理解，因此归纳记载在末尾。
<系统的构成>
图1是表示系统S(车辆)的简要构成的图，所述系统S包括作为本发明的应用对象的活塞往复运动型的火花点火式多气缸四冲程发动机1(以下，简称为“发动机1”。)、以及作为本发明的空燃比控制装置的一个实施方式的发动机控制装置2。另外，图1中示出了发动机1的特定气缸中的、与气缸排列方向正交的面的截面图(假定其他气缸中的构成也是一样的。)。
《发动机》
参照图1，发动机1包括气缸体11以及气缸盖12。气缸盖12与气缸体11的一个端部(图中上端部)接合。气缸体11和气缸盖12通过未图示的螺栓等而相互固定。另外，发动机1上连接有进气通路13和排气通路14。
气缸体11中形成有作为近似圆柱形状的贯通孔的气缸111。如上所述，气缸体11中，多个气缸111沿气缸排列方向配置成一列。在各气缸111的内侧容纳有活塞112，活塞112可沿气缸111的中心轴(以下称为“气缸中心轴”。)往复移动。
在气缸体11内，曲轴113与气缸排列方向平行地配置，并且被可旋转地支承。曲轴113经由连杆114与活塞112连结，以基于活塞112沿气缸中心轴的往复移动而被旋转驱动。
在气缸盖12的气缸体11侧的端面，多个凹部被设置在对应于各气缸111的位置处。即，通过气缸盖12与气缸体11接合和固定的状态下的、比活塞112的顶面靠气缸盖12侧(图中上侧)的气缸111内侧的空间、以及上述凹部内侧的空间，形成了燃烧室CC。
在气缸盖12上设置有进气口121及排气口122，所述进气口121及排气口122与燃烧室CC连通。包括进气歧管和浪涌调整槽等的进气通路13与进气口121连接。同样地，包括排气歧管的排气通路14与排气口122连接。
另外，在气缸盖12上安装有进气阀123、排气阀124、进气阀控制装置125、126、火花塞127、点火器128、以及喷射器129。
进气阀123是用于开闭进气口121(即，控制进气口121和燃烧室CC的连通状态)的阀。排气阀124是用于开闭排气口122(即，控制排气口122和燃烧室CC的连通状态)的阀。
进气阀控制装置125包括用于控制未图示的进气凸轮以及进气凸轮轴的旋转角度(相位角度)的机构，并被构成为能够在使进气阀123的开阀期间(开阀曲轴转角幅度)固定的情况下改变开阀时期(进气阀开阀时期)VT。由于该进气阀控制装置125的具体的构成是公知的，因此在本说明书中省略其说明。排气凸轮轴126被构成为驱动排气阀124。
火花塞127被设置成其顶端部的火花发生电极向燃烧室CC内露出。点火器128包括用于产生对火花塞127施加的高电压的点火线圈。喷射器129被构成及配置为向进气口121内喷射用于供应到燃烧室CC内的燃料。
《进排气通路》
在进气通路13中的、空气过滤器131与进气口121之间的位置处安装有用于改变进气通路13的开口截面积的节流阀132。该节流阀132被构成为被由DC马达构成的节流阀执行器133旋转驱动。
在排气通路14中安装有上游侧催化剂转化器141及下游侧催化剂转化器142。相当于本发明的“排气净化催化剂”的、上游侧催化剂转化器141是从燃烧室CC向排气口122排出的排气最初流入的排气净化催化剂装置，并与下游侧催化剂转化器142相比被设置在排气流动方向上的上游侧。上游侧催化剂转化器141及下游侧催化剂转化器142被构成为在其内部包括具有氧吸附功能的三效催化剂，并可同时净化排气中的一氧化碳(CO)或碳氢化合物(HC)等未燃烧成分以及氮氧化物(NOx)。
《控制装置》
发动机控制装置2包括构成本发明的判定单元或反向修正导入单元等各单元的、电子控制单元200(以下，称为“ECU200”。)。ECU200包括CPU201、ROM202、RAM203、备份RAM204、接口205、以及双向总线206。CPU201、ROM202、RAM203、备份RAM204、以及接口205通过双向总线206被互相连接。
ROM202中预先存储有CPU201执行的例程(程序)、和该例程执行时被参照的表(包括检查表或映射)等。RAM203能够在CPU201执行例程时根据需要临时存储数据。
备份RAM204在电源接通的状态下CPU201执行例程时存储数据，并且在电源断开后也保持存储的数据。具体地说，备份RAM204可覆盖地存储有获取(检测或估计出)的发动机运转参数的一部分和上述表的修正(学习)结果等。
接口205与后述的各种传感器和下述的动作部电连接，以便将来自后述的各种传感器的检测信号传给CPU201，并且将为了驱动进气阀控制装置125、点火器128、喷射器129、节流阀执行器133等动作部而从CPU201发出的驱动信号传给这些动作部。
这样，发动机控制装置2被构成为经由接口205接收来自后述的各种传感器的检测信号，并且基于与该检测信号相应的CPU201的运算结果来向各动作部送出上述的驱动信号。
《各种传感器》
系统S包括冷却水温传感器211、凸轮位置传感器213、曲轴位置传感器214、空气流量计215、上游侧空燃比传感器216a、下游侧空燃比传感器216b、节流阀位置传感器217、以及加速器开度传感器218等。
冷却水温传感器211被安装到气缸体11上。冷却水温传感器211被构成为输出与气缸体11内的冷却水温Tw对应的信号。
凸轮位置传感器213被安装到气缸盖12上。该凸轮位置传感器213被构成为输出波形信号(G2信号)，所述波形信号具有与用于使进气阀123往复移动的上述未图示的进气凸轮轴(包含在进气阀控制装置125中)的旋转角度相应的脉冲。
曲轴位置传感器214被安装到气缸体11上。该曲轴位置传感器214被构成为输出具有与曲轴113的旋转角度相应的脉冲的波形信号。
空气流量计215被安装到进气通路13上。该空气流量计215被构成为输出与进入空气流量Ga对应的信号，所述进入空气流量Ga是在进气通路13内流动的进入空气的每单位时间的质量流量。
上游侧空燃比传感器216a和下游侧空燃比传感器216b被安装到排气通路14上。上游侧空燃比传感器216a与上游侧催化剂转化器141相比被配置在排气流动方向上的上游侧。下游侧空燃比传感器216b被配置在上游侧催化剂转化器141与下游侧催化剂转化器142之间的位置处。上游侧空燃比传感器216a和下游侧空燃比传感器216b是氧浓度传感器，并构成为分别输出与通过的排气的氧浓度(空燃比)对应的信号。
具体地说，上游侧空燃比传感器216a是界限电流式氧浓度传感器(所谓的A/F传感器)，如图2所示，产生相对于大范围的空燃比大致线性的输出。
另一方面，下游侧空燃比传感器216b是电动势式(浓淡电池式)的氧浓度传感器(所谓的O2传感器)，如图3所示，产生在理论空燃比附近骤变的输出。并且，该下游侧空燃比传感器216b产生输出电压在理论空燃比附近，排气的空燃比从浓侧朝向稀侧变化的情况下(参照图中以虚线所示的箭头)比其相反的情况下(参照图中以实线所示的箭头)更高的滞后响应。
节流阀位置传感器217被配置在与节流阀132对应的位置处。该节流阀位置传感器217被构成为输出与节流阀132的实际的旋转相位(即，节流阀开度TA)对应的信号。
加速器开度传感器218被构成为输出与驾驶者对加速踏板220的操作量(加速器操作量PA)对应的信号。
<通过实施方式的构成的动作的概要>
本实施方式的ECU200基于上游侧空燃比传感器216a及下游侧空燃比传感器216b的输出来进行发动机1的空燃比控制、即喷射器129中的燃料喷射量(喷射时间)的控制。
具体地说，基于来自上游侧空燃比传感器216a的输出信号对燃料喷射量进行反馈控制(主反馈控制)，以使流入到上游侧催化剂转化器141的排气的空燃比成为目标空燃比(要求空燃比)。另外，与该主反馈控制一起还进行将来自下游侧空燃比传感器216b的输出信号反馈给燃料喷射量的控制(副反馈控制)。在该副反馈控制中，基于来自下游侧空燃比传感器216b的输出信号来确定流入到上游侧催化剂转化器141的排气的空燃比、即被供应给燃烧室CC的燃料混合气的空燃比(要求空燃比)。
图4是示出本实施方式中被执行的控制的内容的时序图。
在图4中，下侧的“Voxs”表示下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs的经时变化，上侧的“要求A/F”表示基于所述输出Voxs而设定的要求空燃比(与“化学计量”间的偏差相当于上述的副反馈修正量)。
参照图4，在时刻t1之前，下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs处于稀侧(即，低于与理论空燃比对应的目标值Voxs_ref)。因此，在时刻t1之前，基于下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs，要求空燃比被设定为浓侧(浓要求)。
在浓要求的空燃比修正(相当于正向修正)的执行中，浓空燃比的排气流入到上游侧催化剂转化器141。由此，在上游侧催化剂转化器141具有的三效催化剂(以下，简称为“三效催化剂”。)中，为了对浓空燃比的排气进行净化(氧化)处理，而产生氧释放。如果在整个三效催化剂中该氧释放饱和，则浓空燃比的排气掠过上游侧催化剂转化器141，由此下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs从稀侧反转为浓侧。
从下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs由稀侧反转为浓侧的时间点t1起，基于该输出，要求空燃比被设定为稀侧(稀要求：相当于正向修正)。紧接于该时刻t1之后，在三效催化剂中，如上所述，氧释放大致饱和。因此，如果在时刻t1刚开始稀要求之后进行浓燃料供应，则有可能难以对伴随着该浓燃料供应的浓空燃比的排气进行净化(氧化)处理。
因此，在本实施方式中，在从时刻t1经过了预定时间的时间点t2之前，浓燃料供应被等待(禁止)。该时刻t2在本实施方式中是：下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs比相当于以与理论空燃比对应的目标值Voxs_ref为中心的浓侧的幅值的值(浓侧最大值或浓侧极值)Voxs_Rmax降低若干电压而达到浓燃料供应开始值Voxs_RS的时间点。
在从时刻t1至t2的期间，通过随着稀要求的稀空燃比的排气流入到三效催化剂，从该三效催化剂的排气流动方向上的上游端侧，氧吸附被开始。如果氧吸附在三效催化剂的排气流动方向上的上游端部饱和，则氧吸附部位逐渐向下游侧移动。由此，氧释放的饱和状态从该三效催化剂的上游端侧依次被消除，可进行随着之后的浓燃料供应的浓空燃比的排气的处理。
通过在从时刻t1至t2的期间禁止浓燃料供应，下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs能够从浓侧极值Voxs_Rmax迅速下降并达到浓燃料供应开始值Voxs_RS。
如果在时刻t2之后浓燃料供应被允许而执行浓燃料供应，则随着该浓燃料供应的浓空燃比的排气在三效催化剂的排气流动方向上的上游端侧被适当处理。另一方面，平均的排气空燃比依然是稀的，因此氧吸附部位从三效催化剂的排气流动方向上的中游部向下游端侧移动。由此，下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs的变化如图4所示的那样变慢，并且三效催化剂中的氧吸附能力被充分利用。该浓燃料供应被允许至下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs从浓侧反转为稀侧的时间点t3以前。浓燃料供应例如一次为0.1～0.5秒，在1～5秒期间被执行一次(后述的稀燃料供应也是一样的)。
同样地，如果三效催化剂中的氧吸附饱和、下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs在时刻t3从浓侧反转为稀侧，则浓要求开始。此时，从浓要求开始的时刻t3经过预定时间之前，稀燃料供应被禁止。由此，在三效催化剂的排气流动方向上的上游端部，产生可应对时刻t4之后的稀燃料供应的氧可吸附部位。另外，下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs能够从后述的稀侧极值Voxs_Lmax迅速上升并达到稀燃料供应开始值Voxs_LS。
然后，在从时刻t3经过了预定时间的时刻t4之后，稀燃料供应被允许。该时刻t4是下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs比相当于以与理论空燃比对应的目标值Voxs_ref为中心的稀侧的幅值的值(稀侧最大值或稀侧极值)Voxs_Lmax上升若干电压而达到稀燃料供应开始值Voxs_LS的时间点。由此，下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs的变化如图4所示的那样变慢，并且三效催化剂中的氧释放能力被充分利用。之后，稀燃料供应被允许至下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs从稀侧反转为浓侧的时间点t5以前。
在本实施方式中，浓燃料供应中的要求空燃比AFRS与浓要求中的要求空燃比AFR相比被设定在更浓侧。另外，稀燃料供应中的要求空燃比AFLS与稀要求中的要求空燃比AFL相比被设定在更稀侧。
并且，在本实施方式中，规定浓燃料供应被允许的范围的浓燃料供应开始值Voxs_RS被设定为与规定下游侧空燃比传感器216b中的“滞后区域”的Voxs_h1(参照图3)一致。同样地，规定稀燃料供应被允许的范围的稀燃料供应开始值Voxs_LS被设定为与规定下游侧空燃比传感器216b中的“滞后区域”的Voxs_h2(参照图3)一致。
这里，“滞后区域”是在排气的空燃比从浓侧朝向稀侧变化的情况下及其相反的情况下的、同一空燃比间的输出电压的差大的区域(参照图3中的以点划线所示的区域)。规定该“滞后区域”的范围的输出电压值Voxs_h1[V]及Voxs_h2[V]的具体值根据下游侧空燃比传感器216b的输出特性(滞后曲线的形状)而适当变化。
<动作的具体例>
图5～图7是表示由图1所示的CPU201执行的处理的一个具体例的流程图。另外，在各图的流程图中，“步骤”被简记为“S”。
首先，参照图5，在步骤510中，判定当前是否正在进行反馈控制。当未处于反馈控制中时(步骤510＝否)，以后的处理全部跳过。当处于反馈控制中时(步骤510＝是)，处理前进到步骤520，并判定当前的下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs是否大于与理论空燃比对应的目标值Voxs_ref。
在当前的下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs大于与理论空燃比对应的目标值Voxs_ref的情况下(步骤520＝是)，处理前进到图6的步骤610，稀要求被开始。接着，处理前进到步骤620，并判定下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs是否处于下降中。在下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs开始下降之前，处理不继续向步骤630前进。
一旦下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs开始下降(步骤620＝是)，则判定当前的下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs是否低于浓燃料供应开始值Voxs_RS(步骤630)。在下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs变得低于浓燃料供应开始值Voxs_RS之前(步骤630＝否)，浓燃料供应控制被等待(禁止)。
一旦下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs低于浓燃料供应开始值Voxs_RS(步骤630＝是)，则处理前进到步骤640，浓燃料供应控制被开始(允许)。由此，如图4所示，适当执行浓燃料供应。
接着，判定当前的下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs是否低于与理论空燃比对应的目标值Voxs_ref(步骤650)。在下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs变得低于目标值Voxs_ref之前(步骤650＝否)，浓燃料供应控制被允许。一旦下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs低于目标值Voxs_ref(步骤650＝是)，则处理前进到步骤660，浓燃料供应控制结束。
在图5的步骤520中的判定为“否”的情况、或者经过了图6的步骤660的情况下，处理前进到图7中的步骤710，开始浓要求。接着，处理前进到步骤720，判定下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs是否处于上升中。在下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs开始上升之前，处理不继续向步骤730前进。
一旦下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs开始上升(步骤720＝是)，则判定当前的下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs是否大于稀燃料供应开始值Voxs_LS(步骤730)。在下游侧空燃比传感器216b的输出Vxs大于稀燃料供应开始值Voxs_LS之前(步骤730＝否)，稀燃料供应控制被等待(禁止)。
一旦下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs变得大于稀燃料供应开始值Voxs_LS(步骤730＝是)，则处理前进到步骤740，稀燃料供应控制被开始(允许)。由此，如图4所示，适当执行稀燃料供应。
接着，判定当前的下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs是否大于与理论空燃比对应的目标值Voxs_ref(步骤750)。在下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs变得大于目标值Voxs_ref之前(步骤750＝否)，稀燃料供应控制被允许。一旦下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs大于目标值Voxs_ref(步骤750＝是)，则处理前进到步骤760，稀燃料供应控制结束。之后，处理前进到图6中的步骤610，开始稀要求。
<实施方式的作用、效果>
如以上详述的那样，在本实施方式中，在下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs从稀侧反转为浓侧的情况下，基于该输出，向稀侧大大地设定要求空燃比。同样地，在下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs从浓侧反转为稀侧的情况下，基于该输出，向浓侧大大地设定要求空燃比。由此，三效催化剂中的氧的吸附及释放的速度增加，该催化剂中的氧吸附能力变高。
另外，在本实施方式中，从输出反转经过预定时间后进行与基于下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs的要求空燃比的方向反向的燃料供应。
由此，三效催化剂中的氧吸附能力被充分利用，并且下游侧空燃比传感器216b的过度的输出(输出的骤变)得以抑制。另外，由于下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs处于极值(Voxs_Lmax或Voxs_Rmax)附近的时间尽可能地变短，因此能够尽可能地在响应性良好的区域中使用下游侧空燃比传感器216b。尤其是，如上所述，下游侧空燃比传感器216b由于其输出具有滞后特性，因此如果被暴露于过度的氧化还原气氛中，就会导致响应性恶化。在这方面，根据本实施方式，可尽可能地抑制这样的响应性的恶化。
如上所述，本实施方式的构成与只进行简单的扰动控制的现有的这种装置相比，能够更进一步应用三效催化剂的氧吸附功能，并且排放抑制性能也优异。因此，根据本实施方式的构成，可确保反馈控制的良好的响应性。
<变形例的例示列举>
如上所述，上述的实施方式只不过简单例示出本发明的代表性的实施方式，该实施方式是申请人暂且在本申请的申请时间点上认为是最优的。因此，本发明当然丝毫不受上述实施方式的限定。因此，毋庸置疑，在不改变本发明的本质部分的范围内可对上述的实施方式实施各种变形。
以下，例示出几个代表性的变形例。但是，不言而喻，作为变形例不限于以下列举出的变形例。另外，多个变形例在技术上不矛盾的范围内可适当组合应用。
本发明(尤其是，构成用于解决本发明的技术问题的手段的各构成要素中以作用和功能表现的要素)不应基于上述的实施方式或下述变形例的记载而被限定解释。这样的限定解释会不适当地损害(在先申请主义下急于申请的)申请人的利益，另一方面会不适当地有利于模仿者，因此是不被允许的。
(A)本发明不限于在上述的实施方式中公开的具体的装置构成。例如，本发明可应用于汽油发动机、柴油发动机、甲醇发动机、生物乙醇发动机、以及其他任意类型的内燃机。气缸数、气缸排列方式(直列、V型、水平相对)、燃料供应方式、点火方式也不特别限定。
也可以与喷射器129一起或者代替喷射器129而设置有用于直接向燃烧室CC内喷射燃料的缸内喷射阀(例如，参照特开2007-278137号公报等)。本发明也可良好地应用于该构成。
(B)本发明不限于在上述的实施方式中公开的具体处理。例如，由传感器获取(检测出)的运转状态参数可被使用了由其他传感器获取(检测出)的其他运转状态参数的车载估计值替代。
代替图6的步骤620及630的处理，也可以进行下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs从稀侧反转为浓侧后是否经过了预定时间的判定。对于图7的步骤720及730也一样，代替这些步骤，也可以进行下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs从浓侧反转为稀侧后是否经过了预定时间的判定。另外，输出反转后的进入空气流量Ga的累积值也可用于燃料供应开始判定。
也可以在突然加速或突然减速时，进行浓燃料供应或稀燃料供应的导入的限制(禁止或燃料供应量的降低)。图8是表示该变形例的动作的流程图。参照图8，当突然加速或突然减速时(步骤810＝是)，在步骤820中，燃料供应控制被限制。由此，由无意的浓燃料供应或稀燃料供应的导入导致的排气排放的恶化被良好地抑制。
浓燃料供应中的要求空燃比AFRS也可以与浓要求中的要求空燃比AFR相同。稀燃料供应中的要求空燃比AFLS也可以与稀要求中的要求空燃比AFL相同。即，AFR可设定为13.5～14.4，AFRS可设定为12.5～14.2，AFL可设定为14.7～15，AFLS可设定为15～17。另外，这些值可根据三效催化剂中的氧吸附能力(的劣化)而适当改变。
另外，浓燃料供应开始值Voxs_RS也可以不与规定下游侧空燃比传感器216b中的“滞后区域”的Voxs_h1(参照图3)一致。同样地，稀燃料供应开始值Voxs_LS也可以不与规定下游侧空燃比传感器216b中的“滞后区域”的Voxs_h2(参照图3)一致。
并且，浓燃料供应开始值Voxs_RS及稀燃料供应开始值Voxs_LS可以根据运转状态而改变。图9是表示该变形例的动作的流程图。
参照图9，获取进入空气流量Ga、以及下游侧空燃比传感器216b的温度Toxs(步骤910)。具体地说，进入空气流量Ga如上所述基于空气流量计215的输出而获取。另外，下游侧空燃比传感器216b的温度Toxs可使用热电偶等直接测定。
接着，基于进入空气流量Ga及下游侧空燃比传感器216b的温度Toxs使用表来获取浓燃料供应开始值Voxs_RS及稀燃料供应开始值Voxs_LS(该表预先通过实验等求出，并被存储在ROM202或备份RAM204中。)。由此，浓燃料供应开始值Voxs_RS及稀燃料供应开始值Voxs_LS成为与所获取的进入空气流量Ga及下游侧空燃比传感器216b的温度Toxs相应的值。
具体地说，进入空气流量Ga越大，下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs的幅值就越小，因此浓燃料供应开始值Voxs_RS及稀燃料供应开始值Voxs_LS成为接近与理论空燃比对应的目标值Voxs_ref的值。另外，同样地，下游侧空燃比传感器216b的温度Toxs越高，下游侧空燃比传感器216b的输出Voxs的幅值就越小，因此浓燃料供应开始值Voxs_RS及稀燃料供应开始值Voxs_LS成为接近与理论空燃比对应的目标值Voxs_ref的值。
作为下游侧空燃比传感器216b的温度Toxs，可替代使用排气温度，该排气温度是使用基于曲轴位置传感器214的输出获取的发动机转速Ne、基于空气流量计215的输出获取的内燃机负荷KL等而车载估计的(例如参照特开2009-68398号公报等。)。
另外，浓燃料供应开始值Voxs_RS及稀燃料供应开始值Voxs_LS也也可以基于进入空气流量Ga和下游侧空燃比传感器216b的温度Toxs中的任一者来获取。并且，浓燃料供应开始值Voxs_RS及稀燃料供应开始值Voxs_LS也可以基于其他的运转状态参数(例如，催化剂床温等，该催化剂床温是使用进入空气流量Ga等而车载估计的上游侧催化剂转化器141的温度。)来获取。
(C)此外，毋庸置疑，对于未特别提及的变形例，在不改变本发明的本质部分的范围内也包含在本发明的范围内。
另外，构成用于解决本发明的技术问题的手段的各要素中以作用和功能表现的要素，除在上述的实施方式和变形例中公开的具体构造以外，也包括可实现该作用和功能的任何构造。并且，在本说明书中引用的各公报的内容(包括说明书及附图)可被援引作为构成本说明书的一部分的内容。

Claims (5)

1.一种空燃比控制装置，基于上游侧空燃比传感器和下游侧空燃比传感器的输出来控制内燃机的空燃比，所述上游侧空燃比传感器被设置在比排气净化催化剂更靠排气流动方向上的上游侧的排气通路中，所述下游侧空燃比传感器被设置在比所述排气净化催化剂更靠所述排气流动方向上的下游侧的所述排气通路中，所述排气净化催化剂用于净化来自气缸的排气，所述空燃比控制装置的特征在于，包括：
判定单元，所述判定单元判定所述下游侧空燃比传感器的输出是否处于以与理论空燃比对应的目标值为中心的预定范围内；以及
反向修正导入单元，所述反向修正导入单元在所述下游侧空燃比传感器的输出处于所述预定范围内的情况下，暂时导入与通过该输出要求的方向反向的空燃比修正，
所述反向修正导入单元在所述下游侧空燃比传感器的输出变为浓侧、并被要求稀方向的空燃比修正时导入浓燃料供应，另一方面，在所述下游侧空燃比传感器的输出变为稀侧、并被要求浓方向的空燃比修正时导入稀燃料供应，
浓表示低于与理论空燃比对应的目标值，稀表示高于与理论空燃比对应的目标值。
2.如权利要求1所述的空燃比控制装置，其特征在于，
所述反向修正导入单元在所述下游侧空燃比传感器的输出在稀区域与浓区域之间反转之后经过预定时间之前，禁止所述反向的空燃比修正的导入，在经过所述预定时间之后，执行所述反向的空燃比修正的导入。
3.如权利要求1或2所述的空燃比控制装置，其特征在于，
所述反向修正导入单元在突然加速或突然减速时，限制所述反向的空燃比修正的导入。
4.如权利要求1或2所述的空燃比控制装置，其特征在于，还包括：
范围改变单元，所述范围改变单元根据所述内燃机的运转状态来改变所述预定范围。
5.如权利要求1或2所述的空燃比控制装置，其特征在于，
所述下游侧空燃比传感器是在理论空燃比前后表现出阶跃形响应的电动势式的氧浓度传感器。
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