CN103946529A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明最大限度地有效利用设置在三元催化剂的下游侧的O2传感器的氧浓度检测能力，因而实现排气净化性能的改善。内燃机的控制装置对内燃机进行控制，所述内燃机具备：设置在排气路径上的三元催化剂；设置在所述三元催化剂的上游侧的空燃比传感器；及设置在所述三元催化剂的下游侧的氧浓度传感器，所述内燃机的控制装置具备：第一反馈控制单元，执行基于所述空燃比传感器的输出值而使向所述三元催化剂流入的气体的空燃比收敛于目标空燃比的第一反馈控制；第二反馈控制单元，执行对所述目标空燃比或所述空燃比传感器的输出值进行校正以使所述氧浓度传感器的输出值与目标输出值一致的第二反馈控制；学习单元，学习所述氧浓度传感器的输出特性；及目标值设定单元，根据所述输出特性的学习值来设定所述目标输出值。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及用于适宜地进行燃料喷射量的空燃比反馈控制的内燃机的控制装置的技术领域。
背景技术
已提出了一种系统，其在排气净化催化剂的上游侧及下游侧分别设置空燃比传感器及O2传感器，并进行以使排气的空燃比收敛于目标空燃比的方式基于上述空燃比传感器的输出值对燃料喷射量进行控制的主反馈控制，及以使上述O2传感器的输出值收敛于目标值的方式对上述目标空燃比进行控制的副反馈控制(例如，参照专利文献1)。
根据专利文献1公开的内燃机的空燃比控制装置，以即使吸入空气量发生变化，相对于排气净化催化剂的氧吸藏量的每单位时间的校正量也成为恒定的方式对目标空燃比进行反馈控制。因此，即使在吸入空气量大的状态下，也能够防止排气净化催化剂气氛从净化窗大幅脱离的情况，能够实现排放物的改善。
此外，在专利文献2中公开了一种装置，在O2传感器的输出电压从由浓侧阈值和稀侧阈值夹着的区域脱离的状态的持续时间超过了规定时间的情况下，将反馈增益变更得更大。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-107512号公报
专利文献2：日本特开2009-074428号公报
发明内容
发明要解决的课题
作为内燃机的排气净化装置，周知有通过使氮氧化物(NOx)的还原反应、烃(HC)及一氧化碳(CO)的氧化燃烧反应大致同时地进行，而对排气进行净化的三元催化剂。
另外，已明确，在将该三元催化剂内部的空燃比维持成比理论空燃比稍低的值(即，弱浓空燃比)的情况下，HC及CO的增加灵敏度变迟钝，且能抑制NOx的排出量。由此，近年来，实现了弱浓空燃比下的排气净化效率的改善。
然而，在三元催化剂的下游侧设置的O2传感器的输出电压值在空燃比浓侧比相当于理论空燃比的基准输出电压值升高，在空燃比稀侧比基准输出电压值降低。需要说明的是，这种情况的空燃比浓/稀等价于氧浓度相对于与理论空燃比相当的基准氧浓度分别低/高的情况。
另外，关于在催化剂下游侧设置的O2传感器，仅在由空燃比浓侧的检测极限值和空燃比稀侧的检测极限值夹着的区域，输出电压值相对于氧浓度大致线性地变化。即，在这以外的区域中，输出电压值在相当于浓侧的检测极限值的最大输出电压值或相当于稀侧的检测极限值的最小输出电压值处大致恒定。这样的特性称为Z特性等。
在此，在包含上述专利文献1记载的技术在内的、向三元催化剂流入的气体的空燃比受到副反馈控制的影响的系统中，为了实现上述的弱浓空燃比下的良好的排气净化性能，需要使该O2传感器的目标输出电压值为弱浓空燃比相当值。
然而，在构成O2传感器的部件中，存在包含机械变动(例如，尺寸公差)或元件特性的电气变动的先天性在内的个体差异。而且，O2传感器产生的时效变化根据其使用环境而存在多种，产生后天性的个体差异。它们全部成为使O2传感器的输出特性变动的主要原因。例如，由于这些个体差异的影响，O2传感器的最大输出电压值或最小输出电压值在传感器间并不统一。而且，相对于氧浓度而输出电压值大致线性地变化的范围在传感器间并不统一。为了确保基于O2传感器的输出电压值的副反馈控制的可靠性，需要排除这样的个体差异的影响。
以往，作为将这样的个体差异的影响排除的手法，采用了将在全部的传感器中能保证的数值设为控制上的限制值的手法，但通过这样的手法确定的限制值必须设为假定为最差的情况的值。
因此，在包含专利文献1及2的装置在内的以往的装置中，尽管存在如上述那样希望将O2传感器的目标输出电压值设定在空燃比浓侧的情况，但还是必须将目标输出电压值限制为理论空燃比相当的基准输出电压值或其附近值。
当然，这样的对于目标输出电压值的限制对于在空燃比浓侧实践上具有充分的氧浓度检测能力的较多的O2传感器，成为过度地偏向安全侧的措施。即，在以往的装置中，未能充分地有效利用O2传感器的氧浓度检测能力，难以最大限度地发挥三元催化剂的排气净化能力。
本发明鉴于上述问题点而作出，课题在于提供一种内燃机的控制装置，其最大限度地有效利用设置在三元催化剂的下游侧的O2传感器的氧浓度检测能力，因而能实现排气净化性能的改善。
为了解决上述的课题，本发明的内燃机的控制装置对内燃机进行控制，所述内燃机具备：设置在排气路径上的三元催化剂；设置在所述三元催化剂的上游侧的空燃比传感器；及设置在所述三元催化剂的下游侧的氧浓度传感器，所述内燃机的控制装置的特征在于，具备：第一反馈控制单元，执行基于所述空燃比传感器的输出值而使向所述三元催化剂流入的气体的空燃比收敛于目标空燃比的第一反馈控制；第二反馈控制单元，执行对所述目标空燃比或所述空燃比传感器的输出值进行校正以使所述氧浓度传感器的输出值与目标输出值一致的第二反馈控制；学习单元，学习所述氧浓度传感器的输出特性；及目标值设定单元，根据所述输出特性的学习值来设定所述目标输出值(第一项)。
本发明的内燃机在设于排气路径的三元催化剂的上游侧具备空燃比传感器，同样在下游侧具备氧浓度传感器。需要说明的是，这些传感器的输出值典型的是电压值，但未必限定为电压值。
氧浓度传感器是对于相当于理论空燃比的基准输出值，在空燃比浓侧能得到相对高的输出值(例如，高电压值)，且在空燃比稀侧能得到相对低的输出值(例如，低电压值)的传感器。而且，优选的是以空燃比浓侧的上限值和空燃比稀侧的下限值为边界而输出值成为平坦的具有所谓Z特性的传感器。
本发明的内燃机的控制装置优选构成作为由CPU(CentralProcessing Unit)等处理器构成的、ECU(Electronic Control Unit：电子控制装置)等各种计算机装置/系统。需要说明的是，该计算机装置/系统可以适当附带ROM(Read Only Memory)或RAM(Random AccessMemory)等各种存储单元。
根据本发明的内燃机的控制装置，设置在三元催化剂的下游侧的氧浓度传感器的输出特性由学习单元学习。即，氧浓度传感器中的氧浓度与输出值的相对关系、或一方面或多方面地规定该相对关系的值在规定的时机或所希望的时机被确定且被适当更新。目标值设定单元基于该输出特性的学习值，设定第二反馈控制中的氧浓度传感器的目标输出值(例如，目标输出电压值)。
即，根据本发明，在执行第二反馈控制时，无需事先考虑因制造上的理由等而在氧浓度传感器先天性地产生的个体差异、或因车辆搭载后的时间经过及使用环境等而在氧浓度传感器后天性地产生的个体差异。
因此，无需将第二反馈控制中的氧浓度传感器的目标输出值或其上限值事先设定为预料了这样的个体差异的过度地向安全侧考虑的固定值，能够使氧浓度传感器充分发挥其氧浓度的检测能力。
另一方面，第二反馈控制中的氧浓度传感器的目标输出值反映到向三元催化剂流入的气体的空燃比中。具体而言，第二反馈控制单元校正第一反馈控制中的目标空燃比或空燃比传感器的输出值以使氧浓度传感器的输出值与目标输出值一致。
校正目标空燃比或空燃比传感器的输出值时的具体方式在为了使氧浓度传感器的输出值与目标输出值一致，而以收敛的方式或渐近的方式进行的范围中是多义的。例如，第二反馈控制可以是通过将氧浓度传感器的输出值与目标输出值的偏差或其派生值乘以各种反馈增益所得到的各种反馈控制项来校正目标空燃比或空燃比传感器的输出值的技术方式。
在此，设为“目标空燃比或空燃比传感器的输出值”是因为，第一反馈控制也为了使对应于空燃比传感器的输出值的空燃比(检测的空燃比)与目标空燃比一致，而以收敛的方式或渐近的方式进行，因此无论校正哪一个都能得到同样的结果。
例如，第二反馈控制单元可以校正第一反馈控制的目标空燃比以使氧浓度传感器的输出值与目标输出值一致。即，这种情况下，若氧浓度传感器的输出值偏向空燃比浓侧，则根据该输出值与该目标输出值的偏差而将第一反馈控制的目标空燃比向空燃比稀侧校正。若将目标空燃比向空燃比稀侧校正，则为了使通过空燃比传感器检测的空燃比收敛于目标空燃比而决定的燃料喷射量被向减量侧校正。其结果是，空燃比向空燃比稀侧倾斜，氧浓度传感器的输出值与目标输出值的偏差也减少。而且，若氧浓度传感器的输出值偏向空燃比稀侧，则根据该输出值与该目标输出值的偏差，第一反馈控制的目标空燃比被向空燃比浓侧校正。若将目标空燃比向空燃比浓侧校正，则为了使通过空燃比传感器检测的空燃比收敛于目标空燃比而决定的燃料喷射量被向增量侧校正。其结果是，空燃比向空燃比浓侧倾斜，氧浓度传感器的输出值与目标输出值的偏差也减少。
或者，第二反馈控制单元可以为了使氧浓度传感器的输出值与目标输出值一致，而对从空燃比传感器的输出值得到的空燃比进行校正，设定控制上应参照的假想的控制用空燃比。即，这种情况下，若氧浓度传感器的输出值偏向空燃比浓侧，则根据该输出值与该目标输出值的偏差而将该控制用空燃比向空燃比浓侧校正。若将控制用空燃比向空燃比浓侧校正，则为了使该校正后的控制用空燃比收敛于目标空燃比而决定的燃料喷射量被向减量侧校正。其结果是，空燃比向空燃比稀侧倾斜，氧浓度传感器的输出值与目标输出值的偏差也减少。而且，若氧浓度传感器的输出值偏向空燃比稀侧，则根据该输出值与该目标输出值的偏差，将该控制用空燃比向空燃比稀侧校正。当将控制用空燃比向空燃比稀侧校正时，为了使该校正后的控制用空燃比收敛于目标空燃比而决定的燃料喷射量被向增量侧校正。其结果是，空燃比向空燃比浓侧倾斜，氧浓度传感器的输出值与目标输出值的偏差也减少。
在此，无论第二反馈控制及第一反馈控制具有怎样的实践方式，如果作为氧浓度传感器的目标输出值可采用的范围较大，则第一反馈控制中的燃料喷射量的控制幅度也较大。即，向三元催化剂流入的气体的空燃比的控制幅度较大。其结果是，能够将向三元催化剂流入的气体的空燃比维持成弱浓空燃比。
因此，根据本发明，与根据向安全侧的考虑仅能将氧浓度传感器的目标输出值设定在相当于理论空燃比的基准输出值附近的情况相比，能够在更优选的动作区域有效利用三元催化剂，能够提高排气净化效率。
需要说明的是，目标值设定单元设定目标输出值时的实践方式在设定过程的至少一部分中学习值能有贡献的范围中是多义的。例如，目标值设定单元可以是基于学习值而设定目标输出值的可采用的上限值，考虑与氧浓度传感器的状态能无关地设定的成为基本的目标输出值和该上限值而设定最终的目标输出值的技术方式。或者目标值设定单元也可以经由对学习值乘以规定的系数或将学习值代入规定的运算式等各种运算过程来设定目标输出值。
需要说明的是，通过学习单元学习的氧浓度传感器的输出特性可以是例如氧浓度传感器的最大输出值或最小输出值。或者所学习的氧浓度传感器的输出特性可以是相对于氧浓度的输出值的变化率小于规定的边界值等。
需要说明的是，学习单元对输出特性的学习作为优选的一方式，可以在通常的内燃机的控制过程中与空燃比的暂时性的浓化所进行的时机连动来进行。例如，在车辆减速时进行燃料切断(F/C)的情况下，在从F/C的恢复时多进行暂时性的燃料喷射量的增量。输出特性的学习可以在该燃料喷射量的增量向三元催化剂前后的排气反映的期间或能推定为反映的期间进行。这样的话，不需要仅为了进行输出特性的学习而使燃料喷射量增量等这样的措施，能够节省燃料的消耗。而且，鉴于行驶中的减速动作的机会，也能够实践上以充分的频度进行学习。
在本发明的内燃机的控制装置的一方式中，还具备上限值设定单元，该上限值设定单元根据所述学习值来设定所述目标输出值的上限值，所述目标值设定单元在该设定的上限值以下的范围内设定所述目标输出值(第二项)。
根据该方式，在氧浓度传感器的目标输出值超过设定的上限值的情况下等，例如采用将目标输出值限制为该上限值等的对策即可，能够将目标输出值基本上从氧浓度传感器的状态独立出来进行设定。因此，能够更适当地确定目标输出值。
在本发明的内燃机的控制装置的另一方式中，所述输出特性包含所述氧浓度传感器的最大输出值及最小输出值中的至少一个(第三项)。
根据该方式，与氧浓度的空燃比浓侧的检测极限相当的最大输出值或与氧浓度的空燃比稀侧的检测极限相当的最小输出值或其双方作为氧浓度传感器的输出特性而被学习或包含。这样的最大输出值或最小输出值或其双方是一方面地规定上述的相对关系的值，能比较简便地确定。因此，根据本方式，学习处理所需的负荷减轻。
在本发明的内燃机的控制装置的另一方式中，还具备学习值校正单元，该学习值校正单元基于学习所述输出特性时的所述氧浓度传感器的端子温度来校正所述学习值(第四项)。
氧浓度传感器的输出特性的学习值根据学习时的传感器的端子温度而变化。因此，若为基于该端子温度而适当校正学习值的技术方案，则能够进一步提高学习的可靠性。
需要说明的是，由于氧浓度传感器设置于排气路径，因此该端子温度与排气温具有高的相关。鉴于这一点，也能够基于能规定排气温的内燃机的状态值、例如内燃机转速或负荷等而推定端子温度。若为这样的技术方案，则无需设置为了该端子温度的检测而特殊化的传感器等检测单元，因此在成本方面上有利。
在本发明的内燃机的控制装置的另一方式中，还具备增益校正单元，该增益校正单元根据所述学习值来校正所述第二反馈控制中的反馈增益(第五项)。
当氧浓度传感器因时效变化而老化时，对于氧浓度的氧浓度传感器的灵敏度下降。该灵敏度的下降在空燃比浓侧显著地产生。即，氧浓度传感器的最小输出值几乎不变化，最大输出值显著下降。因此，与氧浓度的变化相对的输出值的变化在空燃比浓侧变迟钝。需要说明的是，伴随着最大输出值的下降，空气过剩率λ成为1的基准输出值(即，理论空燃比相当值)也下降，但空燃比浓侧的输出值的变化范围随着老化的程度变大而缩小。
因此，作为根据输出值与目标输出值的偏差而形成的第二反馈控制的整体的倾向，向空燃比稀侧向空燃比浓侧校正第一反馈控制中的燃料喷射量的作用强于从空燃比浓侧向空燃比稀侧校正该燃料喷射量的作用。其结果是，向三元催化剂流入的气体的空燃比相对于目标空燃比而容易偏向空燃比浓侧。
针对上述问题，根据该方式，通过增益校正单元，根据氧浓度传感器的输出特性的学习值来校正第二反馈控制中的反馈增益。例如，基于氧浓度传感器的输出特性的学习历程而定量地或潜在地判定氧浓度的传感器中产生的时效变化的程度或倾向，根据灵敏度的下降的程度，以抑制这样的空燃比的不均的方式设定反馈增益。例如，作为优选的一方式，在输出值处于比目标输出值更靠空燃比浓侧的情况下与处于空燃比稀侧的情况下，使反馈增益的校正方式不同。
因此，根据本方式，即使氧浓度传感器的灵敏度下降，也能够将向三元催化剂流入的气体的空燃比适宜地维持成目标空燃比。
在本发明的内燃机的控制装置的另一方式中，还具备输出值校正单元，该输出值校正单元根据所述学习值来校正所述输出值(第六项)。
根据该方式，取代如上述方式那样校正第二反馈控制中的反馈增益，而通过输出值校正单元来校正氧浓度传感器的输出值其本身。即，即使在因时效变化而氧浓度传感器产生灵敏度的下降的情况下，也能够例如基于在过去的学习的过程中检测到的最大输出值等，将此时刻的输出值换算成灵敏度的下降明显化的以前的输出值。
因此，与校正上述反馈增益的情况下同样地，能防止误进行第二反馈控制的情况，通过基于第一反馈控制的燃料喷射量的控制，能够将向三元催化剂流入的气体的空燃比适宜地维持成目标空燃比。
本发明的这样的作用及其他的优点通过如下说明的实施方式更为明确。
附图说明
图1是概念性地表示本发明的一实施方式的发动机系统的结构的简要结构图。
图2是例示图1的发动机系统中的发动机的具体的结构的简要剖视图。
图3是在图1的发动机系统中通过ECU执行的学习控制的流程图。
图4是在图3的学习控制中参照的校正系数映射的概念图。
图5是在图1的发动机系统中通过ECU执行的副反馈补偿控制的流程图。
图6是在图3的副反馈补偿控制中参照的上限目标输出电压值映射的概念图。
图7是本发明的第二实施方式的副反馈补偿控制的流程图。
图8是本发明的第三实施方式的副反馈补偿控制的流程图。
具体实施方式
<发明的实施方式>
以下，参照附图，说明本发明的各种实施方式。
<第一实施方式>
<实施方式的结构>
首先，参照图1，说明本发明的一实施方式的发动机系统10的结构。在此，图1是概念性地表示发动机系统10的结构的简要结构图。
在图1中，发动机系统10搭载于未图示的车辆，具备ECU100及发动机200。
ECU100具备CPU、ROM及RAM等，是能够控制发动机系统10的动作的电子控制单元，是本发明的“内燃机的控制装置”的一例。ECU100按照存储于ROM的控制程序，能够执行后述的各种控制。
需要说明的是，ECU100是能作为本发明的“第一反馈控制单元”、“第二反馈控制单元”、“学习单元”、“目标值设定单元”、“学习值校正单元”及“上限值设定单元”各自的一例起作用的一体的电子控制单元，但本发明的这些各单元的物理性的、机械性的及电气性的结构没有限定于此，这些各单元可以构成为例如多个ECU、各种处理单元、各种控制器或微机装置等各种计算机系统等。
发动机200是作为本发明的“内燃机”的一例的多气缸汽油发动机。在此，参照图2，说明发动机200的详细的结构。在此，图2是例示发动机200的具体的结构的简要剖视图。
在图2中，发动机200具备收容在缸体201A的气缸201B。
点火装置202的火花塞(标号省略)的一部分向在气缸201的内部形成的燃烧室露出。发动机200是燃料与空气的混合气在压缩行程中被压缩的过程中通过该火花塞的点火动作而点火燃烧的结构。
另一方面，根据与该混合气的燃烧相伴的爆发力而产生的活塞203的往复运动经由连杆204被转换成曲轴205的旋转运动，被利用作为搭载发动机200的车辆的动力。
在曲轴205附近设置有检测曲轴205的旋转位置(即，曲轴角)的曲轴位置传感器206。该曲轴位置传感器206与ECU100电连接，检测到的发动机200的曲轴角以恒定或不恒定的周期由ECU100参照，例如，供于发动机转速NE的计算或其他的控制。
需要说明的是，发动机200是沿着与纸面垂直的方向直列配置有4个气缸201B而成的直列4气缸发动机，但各个气缸201B的结构彼此相同，因此在图2中仅对一气缸201B进行说明。而且，图示的结构只不过是本发明的“内燃机”可采用的一例。
在发动机200中，从外部吸入的空气在由未图示的滤清器净化之后，被导向吸气管207。在吸气管207配置有能够调节该吸入空气的吸入空气量的节气门208。该节气门208构成作为一种电子控制式节气门，其通过与ECU100电连接的未图示的节气门马达来控制其驱动状态。
ECU100基本上以能得到与通过未图示的油门位置传感器检测的油门开度Ta对应的节气门开度Thr的方式驱动控制节气门马达。但是，ECU100也可以经由节气门马达的动作控制而不介有驾驶员的意思来调整节气门开度。
通过节气门208适当调节的吸入空气在与各个气缸201B分别对应的进气口209，与从进气口喷射器211喷射的燃料混合而成为前述的混合气。作为燃料的汽油积存于未图示的燃料罐内，通过未图示的低压供给泵的作用，经由未图示的输送管而向进气口喷射器211压送供给。
需要说明的是，进气口喷射器211具有未图示的燃料喷射阀，能够将与该燃料喷射阀的开阀期间相当的燃料喷射期间TAU所对应的量的燃料向进气口喷射。驱动该燃料喷射阀的未图示的驱动装置与ECU100电连接，由ECU100来控制其动作。
气缸201B的内部和进气口209通过进气阀210的开闭来控制其连通状态。即，上述的混合气在进气阀210的开阀期间被吸入气缸201B的内部。在气缸201B的内部燃烧后的混合气成为排气，在与进气阀210的开闭连动而开闭的排气阀212的开阀时经由排气口213被导向排气管214。排气管214是本发明的“排气路径”的一例。
在排气管214设置有作为本发明的“三元催化剂”的一例的三元催化剂215。三元催化剂215成为在催化剂载体载持有铂等贵金属的结构，通过使HC及CO的氧化燃烧反应与氮氧化物NOx的还原反应大致同时进行，由此能够对排气进行净化。而且，三元催化剂215通过在催化剂载体载持的氧化铈(CeO2)的作用而能够吸藏氧。即，在流入的气体为空燃比稀的情况下，通过吸藏剩余的氧的一部分来促进NOx的还原反应，反之在流入的气体为空燃比浓的情况下，吸藏的氧脱离，由此促进HC及CO的氧化作用。
在排气管214中的三元催化剂215的上游侧，设置有用于检测向三元催化剂215流入的气体的空燃比A/F的空燃比传感器216。
空燃比传感器216例如是具备扩散电阻层的极限电流式宽域空燃比传感器，是本发明的“空燃比传感器”的一例。需要说明的是，向三元催化剂215流入的气体表示从各气缸201B向与各气缸对应的排气口213排出，而且在汇集于未图示的排气歧管之后，被导向排气管214的排气。
空燃比传感器216是输出与空燃比A/F对应的输出电压值Vaf的传感器。即，空燃比传感器216采用通过与空燃比A/F具有唯一的关系的电压值而间接地检测空燃比A/F的结构。
该输出电压值Vaf在空燃比A/F为理论空燃比时，与基准输出电压值Vst一致。而且，该输出电压值Vaf在空燃比A/F处于空燃比浓侧时，比基准输出电压值Vst低，在空燃比A/F处于空燃比稀侧时，比基准输出电压值Vst高。即，输出电压值Vaf相对于空燃比A/F的变化而连续变化。空燃比传感器216与ECU100电连接，检测到的输出电压值Vaf由ECU100以恒定或不恒定的周期来参照。
在排气管214中的三元催化剂215的下游侧设置有能够检测通过了三元催化剂215的气体(以下，适当表现为“催化剂排出气体”)的氧浓度Coxs的O2传感器217。O2传感器217是周知的电动势式氧浓度传感器(即，使用了稳定化氧化锆的浓淡电池型的氧浓度传感器)，是本发明的“氧浓度传感器”的一例。需要说明的是，该催化剂排出气体优选与向设置在三元催化剂215的下游侧的下游侧催化剂(通常为三元催化剂，但贵金属的载持比例与三元催化剂215不同的情况多)流入的气体等价。
O2传感器217是输出与催化剂排出气体的氧浓度Coxs对应的输出电压值Voxs(即，本发明的“输出值”的一例)的传感器。即，O2传感器217采用通过与氧浓度具有唯一的关系的电压值而间接地检测氧浓度的结构。
O2传感器217的输出电压值Voxs在催化剂排出气体的空燃比为理论空燃比时(换言之，在催化剂排出气体的氧浓度Coxs为相当于理论空燃比的基准氧浓度Coxsb时)，与基准输出电压值Voxsb(例如，约0.5V左右)一致。而且，输出电压值Voxs在催化剂排出气体的空燃比相对于理论空燃比而处于空燃比浓侧时，比基准输出电压值Voxsb高，同样地在空燃比处于空燃比稀侧时，比基准输出电压值Voxsb低。
更具体而言，在催化剂排出气体的空燃比处于理论空燃比与浓侧检测极限空燃比之间时，O2传感器217的输出电压值Voxs伴随着空燃比的减少(即，氧浓度Coxs的减少)，大致线性地增加至相当于上述浓侧检测极限空燃比的最大输出电压值Voxsmax(例如，约0.9V左右)。在相比浓侧检测极限空燃比靠浓侧的空燃比区域中，输出电压值Voxs以最大输出电压值Voxsmax大致恒定。
另外，在催化剂排出气体的空燃比处于理论空燃比与稀侧检测极限空燃比之间时，O2传感器217的输出电压值Voxs伴随着空燃比的增加(即，氧浓度Coxs的增加)，大致线性地减少至相当于上述稀侧检测极限空燃比的最小输出电压值Voxsmin(例如，约0.1V左右)。在相比稀侧检测极限空燃比靠稀侧的空燃比区域中，输出电压值Voxs以最小输出电压值Voxsmin大致恒定。
需要说明的是，O2传感器217与ECU100电连接，检测到的输出电压值Vox由ECU100以恒定或不恒定的周期参照。
在发动机200中，在以包围缸体201A的方式设置的水套上，配置有用于检测为了对发动机200进行冷却而循环供给的冷却水(LLC)的冷却水温Tw的冷却水温传感器218。冷却水温传感器218与ECU100电连接，检测到的冷却水温Tw由ECU100以恒定或不恒定的周期参照。
<实施方式的动作>
<空燃比反馈控制的概要>
在发动机200中，进气口喷射器211的燃料喷射量Q通过由ECU100在发动机200的运转期间始终执行的空燃比反馈控制来控制。
本实施方式的空燃比反馈控制由主反馈控制和副反馈控制构成。主反馈控制是以使基于空燃比传感器216的输出电压值Vaf得到的空燃比A/F收敛于目标空燃比A/Ftg的方式进行的燃料喷射量的控制。副反馈控制是以O2传感器217的输出电压值Voxs收敛于目标输出电压值Voxstg的方式算出空燃比传感器216的输出电压值Vaf的校正量的控制。
即，本实施方式中的主反馈控制是本发明中的“第一反馈控制”的一例，同样地副反馈控制是本发明中的“第二反馈控制”的一例。
<主反馈控制的详细情况>
以下，说明主反馈控制的详细情况。
首先，ECU100按照下述(1)式，算出反馈控制用输出电压值Vafc。需要说明的是，在式中，Vaf表示空燃比传感器216的输出电压值，Vfbs表示后述的副反馈控制量，Vfbsg表示后述的副反馈学习值。
Vafc＝Vaf+Vfbs+Vfbsg...(1)
当求出反馈控制用输出电压值Vafc时，ECU100参照预先存储于ROM的换算用映射，将反馈控制用输出电压值Vafc转换成反馈控制用空燃比A/Fc。
另一方面，ECU100求出吸入到气缸201B的缸内吸入空气量Mc。缸内吸入空气量Mc按照各气缸的每个吸气行程，基于通过在图1中未图示的空气流量计检测的吸入空气量Ga及发动机转速NE而算出。需要说明的是，关于缸内吸入空气量Mc的计算方法，可以适用公知的各种方法。
ECU100当求出缸内吸入空气量Mc时，将该缸内吸入空气量Mc除以此时刻的目标空燃比A/Ftg，由此求出基本燃料喷射量Qb。当求出基本燃料喷射量Qb时，ECU100通过下述(2)式，求出从进气口喷射器211的燃料喷射阀应喷射的最终的燃料喷射量Q。
Q＝Qb·KG·FAF...(2)
在此，式中FAF是通过主反馈控制适当更新的主反馈控制量，KG是主反馈学习值(与FAF相关的学习值)。
主反馈控制量FAF基于主反馈值DF而算出。主反馈值DF如下求出。
ECU100将当前时刻的N循环(即，在本实施方式中为N·720℃A)前的时刻的缸内吸入空气量Mcn除以上述反馈控制用空燃比A/Fc，由此求出在当前时刻的N循环前的时刻向气缸201B的燃烧室供给的燃料量即缸内燃料供给量Qcn。
需要说明的是，利用“N循环前”的值是因为在燃烧室内供于燃烧处理的混合气到达空燃比传感器216为止需要相当于N循环的时间。即，循环数N预先实验性地、经验性地或理论性地求出。但是，空燃比传感器216所处的气体如上述那样是从各气缸排出的排气以某种程度混合后的气体。
接下来，ECU100将N循环前的缸内吸入空气量Mcn同样地除以N循环前的目标空燃比A/Ftg，由此求出N循环前的目标缸内燃料供给量Qcntg。
ECU100将从该N循环前的目标缸内燃料供给量Qcntg减去先求出的N循环前的缸内燃料供给量Qcn所得到的值作为缸内燃料供给量偏差DFc。该缸内燃料供给量偏差DFc表示在N循环前的时刻向缸内供给的燃料的过与不足量。当求出缸内燃料供给量偏差DFc时，按照下述(3)式，求出主反馈值DF。
DF＝(Gp·DFc+Gi·SDFc)·KFB...(3)
在此，式中的Gp是比例增益，Gi是积分增益。而且式中的系数KFB是设计值，在此设定为“1”。但是，系数KFB也可以根据发动机转速NE及缸内吸入空气量Mc等而可变。而且式中的SDFc是缸内燃料供给量偏差DFc的积分值。即，主反馈值DF成为通过公知的反馈控制的一种的PI控制来求出的结构。
当求出主反馈值DF时，ECU100通过下述(4)式来求出主反馈控制量FAF。
FAF＝(Qbn+DF)/Qbn...(4)
上述(4)式中的Qbn是N循环前的基本燃料喷射量。即，主反馈控制量FAF是将N循环前的基本燃料喷射量Qbn与主反馈值DF之和除以N循环前的基本燃料喷射量Qb而得到的值。
如此求出的主反馈控制量FAF在每个规定的更新时机乘以基本燃料喷射量Qb，算出最终的燃料喷射量Q。以上是空燃比反馈控制中的主反馈控制。
在此，对主反馈学习值KG进行说明。主反馈学习值KG以使主反馈控制量FAF接近基本值“1”的方式更新。
更具体而言，ECU100在算出主反馈控制量FAF的时机，按照下述(5)式，求出主反馈控制量FAF的加权平均值FAFAV。需要说明的是，式中q是大于0且小于1的设计值。而且，在式中，(i)表示最新时刻的学习值，(i-1)表示1采样时刻前的学习值。
FAFAV(i)＝q·FAF+(1-q)·FAFAV(i-1)...(5)
ECU100中，该加权平均值FAFAV为1+α(需要说明的是，α为0以上且小于1的设计值)以上时，使主反馈学习值KG增加预先设定的校正量X，反之，在加权平均值FAFAV为1+α以下时，使主反馈学习值KG减少校正量X。而且，在处于由它们夹着的范围时，不更新主反馈学习值。
如此在空燃比反馈控制进行的过程中，当适当更新主反馈学习值KG时，加权平均值FAFAV逐渐收敛于“1-α”与“1+α”之间。在此，在更新时机，加权平均值FAFAV处于此范围的次数(未更新的次数)由ECU100另行通过计数器计数，当计数值超过规定次数时，ECU100判定为主反馈学习值KG已收敛。即，判定为学习完成。
<副反馈控制的详细情况>
接下来，说明在上述(1)式中使用的副反馈控制量Vfbs的计算方法。
ECU100在每个规定的更新时机，从O2传感器217的输出电压值Voxs的目标值即目标输出电压值Voxstg减去输出电压值Voxs，由此算出输出电压偏差DVoxs。
ECU100当求出输出电压偏差DVoxs时，按照下述(6)式，算出副反馈控制量Vfbs。需要说明的是，式中Kp、Ki及Kd分别是比例增益、积分增益及微分增益。而且，SDVoxs及DDVoxs分别是偏差DVoxs的时间积分值及时间微分值。
Vfbs＝Kp·DVoxs+Ki·SDVoxs+Kd·DDVoxs...(6)
如此，ECU100在每个规定的更新时机，使O2传感器217的输出电压值Voxs与目标输出电压值Voxstg一致，因此执行公知的反馈控制的一种的PID控制。
在此，说明在上述(1)式中使用的副反馈学习值Vfbsg的计算方法。ECU100每当O2传感器217的输出电压值Voxs横穿过目标输出电压值Voxstg时，按照下述(7)式来更新副反馈学习值Vfbsg。需要说明的是，式左边的(i)表示最新时刻的学习值，右边的(i-1)表示1采样时刻前的学习值。
Vfbsg(i)＝(1-p)·Vfbsg(i-1)+p·Ki·SDVoxs...(7)
如此，副反馈学习值Vfbsg是对副反馈控制量Vfbs的积分项Ki·SDVoxs施加了噪声除去用的滤波处理的值，在每次更新时机，更新成为与副反馈控制量Vfbs的稳态分量对应的量。
需要说明的是，在上述(7)式中，值p是0以上且小于1的任意的值。而且，从上述(7)式明确可知，值p越大，积分项越大地反映到副反馈学习值Vfbsg中。即，值p越大，副反馈学习值Vfbsg的更新速度越增加。
如此，在本实施方式的空燃比反馈控制中，将空燃比传感器216的输出电压值Vaf以副反馈控制量Vfbs与副反馈学习值Vfbsg之和的量进行校正，基于通过该校正得到的反馈控制用输出电压值Vafc而求出反馈控制用空燃比A/Fc。并且，以使该求出的反馈控制用空燃比A/Fc与目标空燃比A/Ftg一致的方式校正基本燃料喷射量Qb。其结果是，向三元催化剂215流入的气体的空燃比A/F收敛于其目标值A/Ftg，而且O2传感器217的输出电压值Voxs收敛于其目标值即目标输出电压值Voxstg。
需要说明的是，在本实施方式中，作为本发明的“第一反馈控制单元”的动作例，示出了将基于空燃比传感器216的输出值Vaf而得到的空燃比A/F校正为控制用空燃比A/Fc的方式，但当然这是一例。
例如，ECU100可以基于O2传感器217的输出电压值Voxs与目标输出电压值Voxsmax的偏差，来校正主反馈控制的目标空燃比A/Ftg。这种情况下，若通过O2传感器217代替性地检测的三元催化剂215下游侧的空燃比相对于与目标输出电压值Voxstg相当的目标空燃比而处于浓侧，则将主反馈控制的目标空燃比A/Ftg向稀侧校正。其结果是，在用于使基于空燃比传感器216的输出值而取得的空燃比A/F与目标空燃比A/Ftg一致的主反馈控制中，将燃料喷射量Q向减量侧校正，在空燃比A/F收敛于目标空燃比A/Ftg的过程中，O2传感器217的输出电压值Voxs也收敛于目标输出电压值Voxstg。
另一方面，若通过O2传感器217代替性地检测的三元催化剂215下游侧的空燃比相对于与目标输出电压值Voxstg相当的目标空燃比而处于稀侧，则主反馈控制的目标空燃比A/Ftg被向浓侧校正。其结果是，在用于使基于空燃比传感器216的输出值而取得的空燃比A/F与目标空燃比A/Ftg一致的主反馈控制中，燃料喷射量Q被向增量侧校正，在空燃比A/F收敛于目标空燃比A/Ftg的过程中，O2传感器217的输出电压值Voxs也收敛于目标输出电压值Voxstg。
<副反馈补偿控制的概要>
如上述那样，在发动机系统10中，空燃比反馈控制的目标空燃比A/Ftg可采取的范围依赖于在三元催化剂215的下游侧设置的O2传感器217的目标输出电压值Voxstg。
在此，O2传感器217的目标输出电压值Voxtg在上述的副反馈控制的性质上，需要设定在相对于三元催化剂215的下游侧的氧浓度Coxs而输出电压值Voxs表示出大致线性变化的区域中。
另一方面，已明确，三元催化剂215在与理论空燃比相比而空燃比弱浓的气氛下，包含HC、CO及NOx的各种排放物的灵敏度变迟钝(即，排放物鲁棒性提高)。因此，在希望将三元催化剂215在其排气净化效率最高的条件下有效利用时，主空燃比反馈控制中的目标空燃比A/Ftg需要在空燃比弱浓侧设定。即，需要将O2传感器217的目标输出电压值Voxstg在比相当于理论空燃比的基准输出电压值Voxsb高的电压侧进行设定。
然而，O2传感器的灵敏度如已述那样存在先天的或后天的个体差异，在不具有实时地排除这样的个体差异的影响的结构的情况下，必须通过考虑了最差的情况的限制值来限制目标输出电压值。需要说明的是，在此所述的“最差的情况”表示例如传感器的检测灵敏度原本差或时效老化的程度也大的情况等，且表示在比理论空燃比浓的空燃比浓侧几乎没有氧浓度的可检测区域的情况等。
这样的限制对于在空燃比弱浓气氛下实践上具有充分的氧浓度检测精度的传感器而言为不必要的措施，成为产生尽管能使排气净化效率进一步提高但无法提高这样的情况的主要原因。在本实施方式的发动机系统10中，这样的问题通过由ECU100执行的学习控制及副反馈补偿控制来解决。
学习控制是通过在每个规定的时机对O2传感器217的输出特性进行学习，来始终把握O2传感器217的氧浓度检测能力，从而将上述的传感器间的个体差异的影响排除的控制。而且，副反馈补偿控制是利用该学习控制的输出特性的学习结果，准确地设定O2传感器217的目标输出电压值Voxstg的控制。
<学习控制的详细情况>
在此，参照图3，说明学习控制的详细情况。在此，图3是学习控制的流程图。
在图3中，ECU100判定燃料喷射量Q的增量系数是否为规定以上(步骤S101)。增量系数是通过上述的主反馈控制而决定的燃料喷射量Q所相乘的校正系数，通常为“1”。相对于此，当满足应使燃料喷射量应增量这一信息的规定的条件时，增量系数大于1，燃料喷射量Q暂时性地增量。在本实施方式中，步骤S101的规定值假定“1.05”左右的值。
需要说明的是，作为进行这样的燃料喷射量Q的增量的状况，在本实施方式中，假定用于在从车辆减速时进行的F/C(燃料切断)恢复时使三元催化剂215附近的空燃比淡气氛迅速地返回到目标空燃比附近的燃料增量控制。但是，步骤S101的判定处理是判定三元催化剂215的下游侧的气氛是否处于强制性地使空燃比浓化进行成能适合进行学习的程度的状况的处理，在按照该宗旨的范围中，无论是规定值可采取的范围，还是进行燃料的增量的状况都是自由的。在增量系数小于规定值时(步骤S101为“否”)，处理向步骤S104转移。
在增量系数为规定值以上时(步骤S101为“是”)，ECU100将增量历程标志设定为“ON(接通)”(步骤S102)，将更新计时值清零(步骤S103)。增量历程标志是表示进行了燃料喷射量Q的增量的情况的标志。而且，更新计时值是对燃料喷射量Q的增量后的经过时间进行计数的计数器的值。即，当检测到燃料喷射量的增量时，迅速地开始经过时间的计数。当执行步骤S103时，处理向步骤S104转移。
在步骤S104中，判定增量历程标志是否设定为“ON”。在增量历程标志为“OFF(关断)”时(步骤S104为“否”)，学习控制结束。需要说明的是，学习控制以规定周期反复执行，当结束后经过规定时间时，再次从步骤S101开始。
在增量历程标志为“ON”时(步骤S104为“是”)，ECU100判定更新计时值是否为基准值τ以下(步骤S105)。该基准值τ是相比通过燃料喷射量的增量而进行了空燃比浓化的气氛实际到达O2传感器217所需的时间值充分大的值。换言之，O2传感器217的输出电压值Voxs是对表示规定空燃比浓侧的检测极限的最大输出电压值Voxsmax而言充分的时间值。
在更新计时值为基准值τ以下时(步骤S105为“是”)，ECU100将O2传感器217的输出电压值Voxs向RAM读入(步骤S106)。接下来，ECU100读入发动机200的发动机转速NE及负荷率KL(步骤S107)。需要说明的是，负荷率KL是表示与发动机200的内燃机最大负荷相对的当前的负荷比例的值，例如，从以通过在图2中未图示的空气流量计检测的吸入空气量Ga和发动机转速NE为参数的负荷率映射来读入对应值。
当读入发动机转速NE及负荷率KL时，ECU100取得用于对O2传感器217的输出电压值Voxs进行校正的校正系数(步骤S108)。校正系数根据存储于ROM的校正系数映射而选择对应值。
当取得校正系数时，通过将输出电压值Voxs乘以取得的校正系数来校正输出电压值Voxs，算出校正值Voxscor1(步骤S109)。
在此，参照图4，说明校正系数。在此，图4是校正系数映射的概念图。
在图4中，校正系数在以发动机转速NE和负荷率KL为轴要素的二维平面上定义。图示剖面线表示的区域是校正系数为“1”，即输出电压值Voxs未校正的非校正区域。
在此，发动机转速NE和负荷率KL被利用作为发动机200的排气温度的代替值。即，发动机转速NE越高，而且负荷率KL越高，则气缸201B内部的燃烧温度上升，因此排气温度也上升。上述的非校正区域是推定为排气温度相对低的区域。另一方面，随着负荷率KL升高，而且随着发动机转速NE上升，校正系数如图示那样变化。即，越是推定为排气温度为高温的条件，校正系数越大。这是考虑到O2传感器217的传感器端子处于高温的气氛时，O2传感器217的检测精度下降的情况。
在校正系数映射中，图4相当的关系被数值化地存储，ECU100能够从该时刻的发动机转速NE和负荷率KL选择对应值。需要说明的是，基于负荷率KL和发动机转速NE而推定的排气温度当然与基于温度传感器等的直接的温度检测相比，精度容易降低。然而，若从校正O2传感器217的检测精度的缘由出发，能够没有问题地使用基于上述代替要素值的推定结果。而且，若如此使用代替要素值，则无需另行设置检测排气温度的传感器，在成本方面有利。
返回图3，当算出校正值Voxscor1时，ECU100判定该校正值Voxcor1是否大于在此时刻存储于RAM的O2传感器217的暂定最大输出电压值Voxsmaxz(步骤S110)。在校正值Voxcor1比暂定最大输出电压值Voxsmaxz大时(步骤S110为“是”)，ECU100将暂定最大输出电压值Voxsmaxz改写为校正值Voxcor1(步骤S111)。将暂定最大输出电压值Voxsmaxz改写为校正值Voxcor1，或者校正值Voxcor1为暂定最大输出电压值Voxsmaxz以下时(步骤S110为“否”)，ECU100使更新计时值增加规定值(步骤S112)，结束处理。在更新计时值为基准值τ以下的学习期间，以规定周期从步骤S101反复进行处理。其结果是，该学习期间的O2传感器217的输出电压值Voxs的最大值存储于ECU100的RAM。
另一方面，在步骤S105中，在更新计时值比基准值τ大时(步骤S105为“否”)，ECU100执行学习值更新处理(步骤S113)。学习值更新处理是将在此时刻存储于RAM的输出电压值Voxs的最大值更新作为最新的最大输出电压学习值Voxsmaxgk的处理。
当学习值更新处理结束时，ECU100将增量历程标志设定为“OFF”(步骤S114)，将先前的暂定最大输出电压值Voxsmaxz设定为初始值(例如，0.65V)(步骤S115)。当暂定最大输出电压值Voxsmaxz返回初始值时，学习控制结束。学习控制如以上那样执行。
需要说明的是，在本实施方式中，作为这样本发明的“输出特性”的一例，学习O2传感器217的最大输出电压值。但是，从O2传感器217如何取出输出值是设计事项，例如，可以使输出电压值Voxs反转，以三元催化剂215的下游侧的氧浓度Coxs越高而输出电压值越低的方式组装系统。在这样的结构中，作为本发明的“输出特性”的一例，可以学习O2传感器217的最小输出电压值。
或者可以不是这样的使输出值反转的结构，而以三元催化剂215的下游侧的氧浓度Coxs越高而输出电压值越低的方式构成O2传感器。这种情况下，也优选学习O2传感器的最小输出电压值。
<副反馈补偿控制的详细情况>
接下来，参照图5，说明副反馈补偿控制的详细情况。在此，图5是副反馈补偿控制的流程图。
在图5中，ECU100读入通过学习控制更新后的最大输出电压学习值Voxsmaxgk(步骤S201)。接下来，将副反馈控制中的O2传感器217的目标值即目标输出电压值Voxstg设定为基准目标输出电压值Voxstgb(步骤S202)。基准目标输出电压值Voxstgb是上述的三元催化剂215的排气净化效率成为最大或最大附近的空燃比弱浓相当的值，例如，是0.75V左右的值。
接下来，ECU100参照预先存储于ROM的上限目标输出电压值映射，取得O2传感器217的上限目标输出电压值Voxstgmax(步骤S203)。
在此，参照图6，说明上限目标输出电压值映射的详细情况。在此，图6是上限目标输出电压值映射的概念图。
如图6例示那样，上限目标输出电压值Voxstgmax具有相对于最大输出电压学习值Voxsmaxgk的大小变化而大小变化的线性的关系。
更具体而言，上限目标输出电压值Voxstgmax是从最大输出电压学习值Voxsmaxgk减去相当于最大输出电压学习值Voxsmaxgk的几～十几％程度的容限值所得到的值。即，上限目标输出电压值Voxstgmax是小于最大输出电压学习值Voxsmaxgk的值。这是用于在上限目标输出电压值Voxstgmax成为实际的目标输出电压值时，确保比目标输出电压值靠空燃比浓侧的副反馈控制的可靠性的措施。在上限目标输出电压值映射中，与图6相当的关系被数值化地存储，ECU100能够适当选择地取得对应值。
返回图5，ECU100判定在步骤S202中设定的目标输出电压值Voxstg(在初始状态下，为基准目标输出电压值Voxstgb)是否大于在步骤S203中取得的上限目标输出电压值Voxstgmax(步骤S204)。若目标输出电压值Voxstg为上限目标输出电压值Voxstgmax以下(步骤S204为“否”)，则ECU100结束副反馈补偿控制。
另一方面，在目标输出电压值Voxstg大于上限目标输出电压值Voxstgmax时(步骤S204为“是”)，ECU100通过上限目标输出电压值Voxstgmax来限制目标输出电压值Voxstg，将上限目标输出电压值Voxstgmax新设定作为目标输出电压值Voxstg(步骤S205)。当执行步骤S205时，副反馈补偿控制结束。副反馈补偿控制如此执行。需要说明的是，与学习控制同样地，副反馈补偿控制也以规定周期反复执行。
如以上说明那样，根据本实施方式，基于通过学习控制而实时地学习的O2传感器217的最大输出电压值Voxsmax，通过副反馈补偿控制而设定副反馈控制中的目标输出电压值Voxsmax。因此，无需考虑传感器间的个体差异，始终能够将O2传感器217的氧浓度检测能力尽可能地有效利用于副反馈控制。即，能够将三元催化剂215内的气氛不断地维持成该排气净化效率最优的弱浓空燃比，能够提高发动机200的排气净化效率。
<第二实施方式>
接下来，参照图7，说明本发明的第二实施方式的副反馈补偿控制。在此，图7是第二实施方式中的副反馈控制的流程图。
需要说明的是，第二实施方式的副反馈补偿控制是在O2传感器217产生由时效变化引起的灵敏度的下降时对副反馈控制的精度进行补偿的控制。即，在本实施方式中，ECU100作为本发明的“增益校正单元”的一例发挥功能。
在图7中，ECU100读入目标输出电压值Voxstg(步骤S301)。接着，ECU100读入最大输出电压学习值Voxsmaxgk(步骤S302)。
当读入这些值时，ECU100按照下述(8)式来设定O2传感器217的输出电压值Voxs处于比目标输出电压值Voxstg靠空燃比稀侧时的副反馈增益Glean(步骤S303)。需要说明的是，式中“Gleanb”是副反馈增益的基本值，表示上述(6)式中的比例增益Kp、积分增益Ki及微分增益Kd这各增益。
Glean＝Gleanb*Voxstgb/Voxstg···(8)
根据上述(8)式，在O2传感器217的目标输出电压值Voxstg为基准目标输出电压值Voxstgb的期间，副反馈增益Glean维持成基本副反馈增益Gleanb。而且，在最大输出电压值Voxsmax的学习的过程中当目标输出电压值Voxstg下降至小于基准目标输出电压值Voxstgb时，副反馈增益Glean根据其下降的程度而被向大于基本副反馈增益Gleanb的一侧校正。
当空燃比稀侧的增益设定结束时，ECU100按照下述(9)式来设定O2传感器217的输出电压值Voxs处于比目标输出电压值Voxstg靠空燃比浓侧时的副反馈增益Grich(步骤S304)。需要说明的是，式中“Grichb”是副反馈增益的基本值，表示上述(6)式中的比例增益Kp、积分增益Ki及微分增益Kd这各增益。而且，式中“Voxmaxb”是O2传感器217的基准最大输出电压值，例如为0.95V左右的固定值。
Grich＝Grichb*(Voxstgb-Voxsmaxb)/(Voxstg-Voxsmaxgk)···(9)
根据上述(9)式，在O2传感器217未产生时效变化的状态下，基准最大输出电压值Voxsmaxb与最大输出电压学习值Voxsmaxgk大体一致，因此在式中右边与基本副反馈增益Grich相乘的校正项中的分母与分子大体一致。即，副反馈增益Grich维持成基本副反馈增益Grichb。
另一方面，在最大输出电压值Voxsmax的学习的过程中，当在O2传感器217产生时效变化引起的灵敏度的下降而最大输出电压学习值Voxsmaxgk开始下降时，该分母逐渐变小。需要说明的是，如图5例示那样，最大输出电压学习值Voxsmaxgk与上限目标输出电压值Voxstgmax不相等，且两者保持恒定的关系。因此，在第一实施方式的副反馈补偿控制的执行过程中，当开始将目标输出电压值Voxstg限制为上限目标输出电压值Voxstgmax时，该分母成为大致恒定。另一方面，上述校正项的分子为固定值。
因此，空燃比浓侧的副反馈增益Grich根据在最大输出电压值Voxsmax的学习过程中检测的O2传感器的灵敏度下降的程度，连续地增加至某最大值。
如此，根据第二实施方式的副反馈补偿控制，即使因O2传感器217产生的时效变化而产生了灵敏度的下降，通过对副反馈控制的副反馈增益进行校正，也能够将三元催化剂215内的气氛维持成弱浓空燃比。而且尤其是根据上述控制，能够通过副反馈增益的校正来排除在比理论空燃比靠空燃比浓侧显著产生的O2传感器217的时效的灵敏度下降的影响。因此，能防止由于相对于空燃比稀侧而较大地产生的空燃比浓侧的灵敏度下降，基于副反馈控制的空燃比A/F的收敛值相对于真正的收敛值而向浓侧倾斜的情况。
需要说明的是，上述(8)及(9)式所示的增益校正方式只不过是一例，例如对于这各式可以施加各种变更，也可以设定新的校正式。
<第三实施方式>
对O2传感器217产生的灵敏度下降的影响进行校正的手法并未限定于第二实施方式的情况。在此，参照图8，说明基于这样的宗旨的本发明的第三实施方式。在此，图8是本发明的第三实施方式的副反馈补偿控制的流程图。
需要说明的是，第三实施方式的副反馈补偿控制是在O2传感器217产生了时效变化引起的灵敏度的下降时，对O2传感器217的输出电压值Voxs进行校正，由此对副反馈控制的精度进行补偿的控制。即，在本实施方式中，ECU100作为本发明的“输出值校正单元”的一例发挥功能。
在图9中，ECU100读入O2传感器217的输出电压值Voxs(步骤S401)。接着，读入最大输出电压学习值Voxsmaxgk(步骤S402)。
当读入它们时，ECU100判定最大输出电压学习值Voxmaxgk是否小于第二实施方式中叙述的基准最大输出电压值Voxsmaxb(步骤S403)。步骤S403是判定O2传感器217是否产生时效变化的处理。
在最大输出电压学习值Voxmaxgk小于基准最大输出电压值Voxsmaxb时(步骤S403为“是”)，ECU100设定输出电压值校正系数C(步骤S404)，使处理向步骤S405转移。而且，在最大输出电压学习值Voxmaxgk为基准最大输出电压值Voxsmaxb以上时(步骤S403为“否”)，ECU100跳过步骤S404而使处理向步骤S405转移。
在此，在步骤S404中，ECU100按照下述(10)式来设定输出值校正系数C。
C＝Voxsmaxb/Voxmaxgk···(10)
在步骤S405中，根据步骤S403中的判定结果，算出控制用输出电压值Voxscor2(步骤S405)。控制用输出电压值Voxscor2是对O2传感器217产生的灵敏度的下降进行了校正的、O2传感器217的假想的输出电压值。
在步骤S403中，在最大输出电压学习值Voxmaxgk为基准最大输出电压值Voxsmaxb以上时，ECU100在步骤S405中不校正输出电压值Voxs。即，控制用输出电压值Voxscor2与输出电压值Voxs一致。
另一方面，在步骤S403中，在最大输出电压学习值Voxmaxgk小于基准最大输出电压值Voxsmaxb时，ECU100在步骤S405中，按照下述(11)式来校正输出电压值Voxs。
Voxscor2＝C*Voxs···(11)
即，当O2传感器217产生灵敏度的下降时，将输出电压值Voxs向增量侧校正。输出电压值Voxs定性地被校正为在传感器产生灵敏度下降以前能输出的值。
这样，根据本实施方式，在最大输出电压值Voxsmax的学习过程中，把握O2传感器217的灵敏度的下降，根据该灵敏度的下降的程度而将输出电压值Voxs向增加侧校正。因此，能够缓和O2传感器217产生的时效变化对副反馈控制的精度造成的影响。
本发明并不局限于上述的实施方式，在不违反从权利要求书及说明书整体读取的发明的宗旨或思想的范围内能够适当变更，伴随着这样的变更的内燃机的控制装置也包含在本发明的技术范围内。
工业实用性
本发明能够利用于内燃机的控制，该内燃机在三元催化剂的上游侧具备空燃比传感器，在下游侧具备氧浓度传感器，通过基于由空燃比传感器检测的空燃比的第一反馈控制和基于由氧浓度传感器检测的氧浓度的第二反馈控制，来控制燃料喷射量。
标号说明
10...发动机系统，100...ECU，200...发动机，202A...缸体，202B...气缸，211...进气口喷射器，214...排气管，215...三元催化剂，216...空燃比传感器，217...O2传感器。

Claims (6)

1.一种内燃机的控制装置，对内燃机进行控制，所述内燃机具备：
设置在排气路径上的三元催化剂；
设置在所述三元催化剂的上游侧的空燃比传感器；及
设置在所述三元催化剂的下游侧的氧浓度传感器，
所述内燃机的控制装置的特征在于，具备：
第一反馈控制单元，执行基于所述空燃比传感器的输出值而使向所述三元催化剂流入的气体的空燃比收敛于目标空燃比的第一反馈控制；
第二反馈控制单元，执行对所述目标空燃比或所述空燃比传感器的输出值进行校正以使所述氧浓度传感器的输出值与目标输出值一致的第二反馈控制；
学习单元，学习所述氧浓度传感器的输出特性；及
目标值设定单元，根据所述输出特性的学习值来设定所述目标输出值。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述内燃机的控制装置还具备上限值设定单元，该上限值设定单元根据所述学习值来设定所述目标输出值的上限值，
所述目标值设定单元在该设定的上限值以下的范围内设定所述目标输出值。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述输出特性包含所述氧浓度传感器的最大输出值及最小输出值中的至少一个。
4.根据权利要求1或3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述内燃机的控制装置还具备学习值校正单元，该学习值校正单元基于学习所述输出特性时的所述氧浓度传感器的端子温度来校正所述学习值。
5.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述内燃机的控制装置还具备增益校正单元，该增益校正单元根据所述学习值来校正所述第二反馈控制中的反馈增益。
6.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述内燃机的控制装置还具备输出值校正单元，该输出值校正单元根据所述学习值来校正所述输出值。
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