CN105612332A - 内燃发动机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种设置有排气净化催化剂(20)的内燃发动机的控制装置设置有下游侧空燃比传感器(41)、用于控制燃料供给量以使得排气的空燃比变成目标空燃比的供给控制装置、和推定排气中的氧过量/不足的过量/不足推定装置。所述目标空燃比在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比变成浓空燃比时被切换为稀空燃比并且在此后排气净化催化剂的氧储存量变成切换基准量以上时被切换为浓空燃比。使用在使目标空燃比成为稀空燃比的时间段的累计氧过量/不足的绝对值和在使目标空燃比成为浓空燃比的时间段的累计氧过量/不足的绝对值作为修正目标空燃比等的基础，以使得这些绝对值的差异变小。

Description

内燃发动机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃发动机的控制装置。
背景技术
过去，普遍已知一种内燃发动机的控制装置，该控制装置在内燃发动机的排气通路中设置了空燃比传感器并使用该空燃比传感器的输出作为基础来控制供给至内燃发动机的燃料量(例如，参照专利文献1至5)。
在使用这种控制装置的内燃发动机中，使用设置在排气通路中并具有氧储存能力的排气净化催化剂。具有氧储存能力的排气净化催化剂能在氧储存量为最大可储存氧量(上限储存量)与零(下限储存量)之间的适当的量时能除去流入排气净化催化剂中的排气中的未燃气体(HC、CO等)或NOX等。亦即，如果具有在理论空燃比的浓侧的空燃比(以下也称为“浓空燃比”)的排气流入排气净化催化剂中，则储存在排气净化催化剂中的氧被用于通过氧化来除去排气中的未燃气体。相反地，如果具有在理论空燃比的稀侧的空燃比(以下也称为“稀空燃比”)的排气流入排气净化催化剂中，则排气中的氧储存在排气净化催化剂中。由此，排气净化催化剂的表面变成氧不足状态。与此同时，通过还原来除去排气中的NOX。结果，只要氧储存量是适当的量，排气净化催化剂就能净化排气，而不论流入排气净化催化剂中的排气的空燃比如何。
因此，在这种控制装置中，为了将排气净化催化剂处的氧储存量维持在适当的量，在排气净化催化剂的沿排气流动方向的上游侧设置有空燃比传感器并且在沿排气流动方向的下游侧设置有氧传感器。利用这些传感器，例如，控制装置使用上游侧空燃比传感器的输出作为用于反馈控制的基础以使得该空燃比传感器的输出变成与目标空燃比对应的目标值(例如，专利文献1至4)。此外，该控制装置使用下游侧氧传感器的输出作为基础来修正上游侧空燃比传感器的目标值。注意，在以下说明中，沿排气流动方向的上游侧有时将被称为“上游侧”，沿排气流动方向的下游侧有时将被称为“下游侧”。
例如，在专利文献1中记载的控制装置中，当下游侧氧传感器的输出电压在高侧阈值以上且排气净化催化剂的状态为氧不足状态时，使流入排气净化催化剂中的排气的目标空燃比成为稀空燃比。相反地，当下游侧氧传感器的输出电压在低侧阈值以下且排气净化催化剂处于氧过量状态时，使目标空燃比成为浓空燃比。根据专利文献1，认为这样一来，当处于氧不足状态或氧过量状态时，排气净化催化剂能迅速返回这两种状态之间的状态(亦即，排气净化催化剂储存适量的氧的状态)。
此外，在上述控制装置中，当下游侧氧传感器的输出电压介于高侧阈值与低侧阈值之间时，在氧传感器的输出电压趋于增大时使目标空燃比成为稀空燃比。相反地，在氧传感器的输出电压趋于减小时使目标空燃比成为浓空燃比。根据专利文献1，由此，认为能预先防止排气净化催化剂变成氧不足状态或氧过量状态。
此外，在专利文献2中记载的控制装置中，使用空气流量计和位于排气净化催化剂的上游侧的空燃比传感器等的输出作为基础来计算排气净化催化剂的氧储存量。在此基础上，当计算出的氧储存量大于目标氧储存量时，使流入排气净化催化剂的排气的目标空燃比成为浓空燃比，而当计算出的氧储存量小于目标氧储存量时，使目标空燃比成为稀空燃比。根据专利文献2，由此，排气净化催化剂的氧储存量能恒定维持在目标氧储存量。
引用清单
专利文献
专利文献1.日本专利公报No.2011-069337A
专利文献2.日本专利公报No.2001-234787A
专利文献3.日本专利公报No.8-232723A
专利文献4.日本专利公报No.2009-162139A
发明内容
技术问题
在这方面，在专利文献1中记载的控制中，当下游侧氧传感器的输出电压在低侧阈值以下时，使目标空燃比成为浓空燃比。因此，在专利文献1中记载的控制中，可以说氧和NOX暂时从排气净化催化剂流出。此外，当执行专利文献2中记载的控制时，由于与排气净化催化剂的氧储存量有关的推定误差，氧储存量变成偏离目标储存量并且结果氧和NOX有时最终从排气净化催化剂流出。
因此，发明人提出了以下内燃发动机的控制装置。在该控制装置中，通过对供给至内燃发动机的燃烧室的燃料喷射量的反馈控制来使流入排气净化催化剂中的排气的空燃比变成目标空燃比。当通过下游侧空燃比传感器检测出的空燃比变成比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时，目标空燃比被切换为稀空燃比。此后，当排气净化催化剂的氧储存量变成预定切换基准储存量以上时，目标空燃比被切换为浓空燃比。由于，可以抑制NOX和氧从排气净化催化剂流出。
在这方面，当内燃发动机具有多个气缸时，有时从气缸排出的排气的空燃比在各气缸之间发生偏离。这种情况下，按照上游侧空燃比传感器的设定位置，从所有气缸排出的排气的平均空燃比与通过上游侧空燃比传感器检测出的空燃比之间发生偏离。结果，通过上游侧空燃比传感器检测出的空燃比变成从实际排气的平均空燃比偏向浓侧或稀侧。如果上游侧空燃比传感器的输出值以此方式发生偏离，则当使目标空燃比成为稀空燃比时，有时排气净化催化剂的氧储存量达到最大可储存的氧量且NOX和氧最终从排气净化催化剂流出。
此外，发明人等还提出与以上控制相反的控制。该“相反的控制”是在下游侧空燃比传感器检测出的空燃比变成稀空燃比时将目标空燃比切换为浓空燃比并且在排气净化催化剂的氧储存量变成切换基准量以下时将目标空燃比切换为稀空燃比的控制。当执行这种控制时，同样，如果有时上游侧空燃比传感器的输出值发生偏离，则在一些情况下未燃气体最终从排气净化催化剂流出。
因此，考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种内燃发动机的控制装置，该控制装置即使在上游侧空燃比传感器等的输出值发生偏离时也能抑制NOX或未燃气体从排气净化催化剂流出。
问题的解决方案
为了解决此问题，在本发明的第一方面中，提供了一种内燃发动机的控制装置，所述内燃发动机包括配置在所述内燃发动机的排气通路中并且能储存氧的排气净化催化剂，所述内燃发动机的控制装置包括配置在所述排气净化催化剂的沿排气流动方向的下游侧并且检测从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比的下游侧空燃比检测装置、用于控制向所述内燃发动机的燃烧室的燃料供给的供给控制装置、和用于推定流入所述排气净化催化剂中的排气的氧过量/不足的过量/不足推定装置，其中所述供给控制装置对向所述内燃发动机的燃烧室的燃料供给执行反馈控制以使得流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比变成目标空燃比，并且当通过所述下游侧空燃比检测装置检测出的空燃比达到从理论空燃比偏向浓侧和稀侧中的一侧的判定空燃比时，所述目标空燃比被切换为从理论空燃比偏向位于所述一侧的相反侧的另一侧的空燃比，并且当在所述目标空燃比被切换之后所述排气净化催化剂的氧储存量的变化量变成预定的切换基准量以上时，所述目标空燃比被切换为从理论空燃比偏向所述一侧的空燃比，并且其中在从所述目标空燃比被切换为从理论空燃比偏向所述另一侧的空燃比时到所述氧储存量的变化量变成所述切换基准量以上时的第一时间段的累计氧过量/不足的绝对值构成第一氧量累计值，在从所述目标空燃比被切换为从理论空燃比偏向所述一侧的空燃比时到通过所述下游侧空燃比检测装置检测出的空燃比变成所述判定空燃比以下时的第二时间段的累计氧过量/不足的绝对值构成第二氧量累计值，使用所述第一氧量累计值和所述第二氧量累计值作为基础来修正与空燃比有关的参数以使得这些第一氧量累计值和第二氧量累计值之差变小。
在本发明的第二方面中，提供了本发明的第一方面，其中所述与空燃比有关的参数基于在第一时间段的所述第一氧量累计值和在紧接在所述第一时间段之后的第二时间段的所述第二氧量累计值而被修正。
在本发明的第三方面中，提供了本发明的第一或第二方面，其中所述第一氧量累计值和所述第二氧量累计值之差被用作计算学习值的基础，并且所述学习值被用作修正所述与空燃比有关的参数的基础，并且所述学习值被存储在即使搭载所述内燃发动机的车辆的点火开关关闭也不会被擦除的存储介质中。
在本发明的第四方面中，提供了本发明的第一至第三方面中的任一方面，其中所述一侧是浓侧且所述另一侧是稀侧。
在本发明的第五方面中，提供了本发明的第一至第四方面中的任一方面，其中所述控制装置还包括上游侧空燃比检测装置，所述上游侧空燃比检测装置配置在所述排气净化催化剂的沿排气流动方向的上游侧并且检测流入排气净化催化剂中的排气的空燃比，并且所述过量/不足推定装置使用通过所述上游侧空燃比检测装置检测出的空燃比和流入所述排气净化催化剂中的排气的流量或燃料喷射量作为推定所述氧过量/不足的基础。
在本发明的第六方面中，提供了本发明的第一至第五方面中的任一方面，其中所述供给控制装置在反馈控制中止条件成立时中止所述反馈控制，并且其中，在所述反馈控制在所述第二时间段期间中止的情况下，并且当从所述目标空燃比从位于理论空燃比的所述一侧的空燃比被切换时到所述反馈控制被中止时的部分第二时间段期间的累计氧过量/不足的绝对值——其构成部分第二氧量累计值——大于紧接在所述第二时间段之前的所述第一时间段中的所述第一氧量累计值时，与空燃比有关的参数被修正成使得所述第一氧量累计值和所述部分第二氧量累计值之差变小。
在本发明的第七方面中，提供了本发明的第六方面，其中即使所述反馈控制在所述第二时间段期间被中止，当所述部分第二氧量累计值小于紧接在所述部分第二时间段之前的所述第一时间段中的所述第一氧量累计值时，所述与空燃比有关的参数不被修正。
在本发明的第八方面中，提供了本发明的第六或第七方面，其中所述反馈控制中止条件是在所述内燃发动机的运转期间中止向燃烧室内部的燃料供给的燃料切断控制的执行、暂时增加向燃烧室内部的燃料供给的供给增量控制的执行和所述内燃发动机通过发动机自动停止/起动装置而停止中的至少一者。
在本发明的第九方面中，提供了本发明的第一至第八方面中的任一方面，其中所述与空燃比有关的参数是所述目标空燃比或燃料供给量。
在本发明的第10方面中，提供了本发明的第一至第八方面中的任一方面，其中所述与空燃比有关的参数是用作控制中心的空燃比。
在本发明的第11方面中，提供了本发明的第10方面，其中所述用作控制中心的空燃比是理论空燃比。
在本发明的第12方面中，提供了本发明的第一至第八方面中的任一方面，其中所述控制装置还设置有上游侧空燃比检测装置，所述上游侧空燃比检测装置配置在所述排气净化催化剂的沿排气流动方向的上游侧并且检测流入排气净化催化剂中的排气的空燃比，所述供给控制装置通过反馈控制来将供给至所述内燃发动机的燃烧室的燃料的供给量控制成使得通过所述上游侧空燃比检测装置检测出的空燃比变成目标空燃比，并且所述与空燃比有关的参数是所述上游侧空燃比检测装置的输出值。
本发明的有利效果
根据本发明，提供了一种内燃发动机的控制装置，其中即使上游侧空燃比传感器等的输出值发生偏离也可以抑制NOX从排气净化催化剂流出。
附图说明
[图1]图1是示意性地示出使用了本发明的控制装置的内燃发动机的视图。
[图2]图2是示出排气净化催化剂的氧储存量与从排气净化催化剂流出的排气中的NOX的浓度或HC或CO的浓度之间的关系的视图。
[图3]图3是空燃比传感器的示意性截面图。
[图4]图4是示出在不同的排气空燃比下供给至传感器的电压与输出电流之间的关系的视图。
[图5]图5是示出在使供给至传感器的电压恒定时排气空燃比与输出电流之间的关系的视图。
[图6]图6是与目标空燃比有关的空燃比修正量等的时间图。
[图7]图7是与目标空燃比有关的空燃比修正量等的时间图。
[图8]图8是与目标空燃比有关的空燃比修正量等的时间图。
[图9]图9是与目标空燃比有关的空燃比修正量等的时间图。
[图10]图10是与目标空燃比有关的空燃比修正量等的时间图。
[图11]图11是控制装置的功能框图。
[图12]图12是示出用于计算基本空燃比修正量的控制的控制例程的流程图。
[图13]图13是示出用于更新学习值的控制的控制例程的流程图。
[图14]图14是示出第二实施例中的用于计算空燃比修正量的控制的控制例程的流程图。
[图15]图15是示出第二实施例中的用于计算学习值的控制的控制例程的流程图。
具体实施方式
以下将参照附图详细说明本发明的内燃发动机的控制装置。注意，在以下说明中，相似的构成要素被赋予相同的附图标记。图1是示意性地示出使用根据本发明的第一实施例的控制装置的内燃发动机的视图。
<内燃发动机整体的说明>
参照图1，1表示发动机机体，2表示气缸体，3表示在气缸体2内往复运动的活塞，4表示紧固在气缸体2上的气缸盖，5表示形成在活塞3与气缸盖4之间的燃烧室，6表示进气门，7表示进气口，8表示排气门，9表示排气口。进气门6开闭进气口7，而排气门8开闭排气口9。
如图1所示，在气缸盖4的内壁面的中央部处配置有火花塞10，而在气缸盖4的内壁面的侧部处配置有燃料喷射器11。火花塞10构造成按照点火信号而产生火花。此外，燃料喷射器11按照喷射信号而将预定量的燃料喷射到燃烧室5内。注意，燃料喷射器11也可配置成将燃料喷射到进气口7中。此外，在本实施例中，使用理论空燃比为14.6的汽油作为燃料。然而，本发明的内燃发动机也可使用另一种燃料。
各气缸的进气口7经对应的进气支管13与稳压罐14连接，而稳压罐14经进气管15与空气滤清器16连接。进气口7、进气支管13、稳压罐14和进气管15构成进气通路。此外，在进气管15内配置有由节气门驱动致动器17驱动的节气门18。节气门18可以由节气门驱动致动器17操作以由此改变进气通路的开口面积。
另一方面，各气缸的排气口9与排气歧管19连接。排气歧管19具有与排气口9连接的多个支管和供这些支管集中的集管。排气歧管19的集管与收纳上游侧排气净化催化剂20的上游侧外壳21连接。上游侧外壳21经排气管22与收纳下游侧排气净化催化剂24的下游侧外壳23连接。排气口9、排气歧管19、上游侧外壳21、排气管22和下游侧外壳23形成排气通路。
电子控制单元(ECU)31包括数字计算机，其设置有经双向总线32连接在一起的部件如RAM(随机存取存储器)33、ROM(只读存储器)34、CPU(微处理器)35、输入端口36和输出端口37。在进气管15中，配置有用于检测流经进气管15的空气的流量的空气流量计39。该空气流量计39的输出经对应的AD变换器38输入到输入端口36。此外，在排气歧管19的集管处配置有检测流经排气歧管19内的排气(亦即，流入上游侧排气净化催化剂20的排气)的空燃比的上游侧空燃比传感器(上游侧空燃比检测装置)40。此外，在排气管22中配置有检测流经排气管22内的排气(亦即，从上游侧排气净化催化剂20流出并流入下游侧排气净化催化剂24中的排气)的空燃比的下游侧空燃比传感器(下游侧空燃比检测装置)41。这些空燃比传感器40和41的输出也经对应的AD变换器38输入到输入端口36。注意，稍后将说明这些空燃比传感器40和41的构型。
此外，加速器踏板42具有与之连接的负荷传感器43，该负荷传感器43产生与加速器踏板42的踏压量成比例的输出电压。负荷传感器43的输出电压经对应的AD变换器38输入到输入端口36。曲柄角传感器44例如每当曲轴旋转15度时产生输出脉冲。该输出脉冲输入到输入端口36。CPU35由该曲柄角传感器44的输出脉冲计算发动机转速。另一方面，输出端口37经对应的驱动电路45与火花塞10、燃料喷射器11和节气门驱动致动器17连接。
注意，根据本实施例的内燃发动机是以汽油为燃料的非增压式内燃发动机，但根据本发明的内燃发动机不限于上述构型。例如，根据本发明的内燃发动机可具有与上述内燃发动机不同的气缸数、气缸排列、燃料喷射状态、进气和排气系统的构型、气门机构的构型、增压器的有无、增压状态等。
<排气净化催化剂的说明>
上游侧排气净化催化剂20和下游侧排气净化催化剂24各自具有相似的构型。排气净化催化剂20和24是具有氧储存能力的三元催化剂。具体地，排气净化催化剂20和24包括由陶瓷构成的载体，具有催化作用的贵金属(例如，铂(Pt))和具有氧储存能力的物质(例如，二氧化铈(CeO2)被载持在所述载体上。排气净化催化剂20和24发挥在达到预定的活化温度时同时除去未燃气体(HC、CO等)和氮氧化物(NOX)的催化作用并且还具有氧储存能力。
根据排气净化催化剂20和24的氧储存能力，排气净化催化剂20和24在流入排气净化催化剂20和24中的排气的空燃比比理论空燃比稀(稀空燃比)时储存排气中的氧。另一方面，排气净化催化剂20和24在流入的排气具有比理论空燃比浓的空燃比(浓空燃比)时放出储存在排气净化催化剂20和24中的氧。
排气净化催化剂20和24具有催化作用和氧储存能力并由此具有根据氧储存量来除去NOX和未燃气体的作用。亦即，如图2A所示，当流入排气净化催化剂20和24中的排气的空燃比是稀空燃比时，在氧储存量小的情况下，排气净化催化剂20和24将氧储存在排气中。此外，与此同时，通过还原来除去排气中的NOX。此外，如果氧储存量变大，则在最大可储存氧量Cmax附近的特定储存量(图中的Cuplim)，从排气净化催化剂20和24流出的排气的氧和NOX的浓度迅速上升。
另一方面，如图2B所示，当流入排气净化催化剂20和24中的排气的空燃比为浓空燃比时，在氧储存量大的情况下，储存在排气净化催化剂20中的氧被放出，且排气中的未燃气体通过氧化而被除去。此外，如果氧储存量变小，则在零附近的特定储存量(图中的Clowlim)，从排气净化催化剂20和24流出的排气的未燃气体的浓度迅速上升。
以上述方式，根据用于本实施例中的排气净化催化剂20和24，排气中的NOX和未燃气体的净化特性根据流入排气净化催化剂20和24中的排气的空燃比和氧储存量而变化。注意，如果具有催化作用和氧储存能力，则排气净化催化剂20和24也可以是不同于三元催化剂的催化剂。
<空燃比传感器的构型>
接下来将参照图3说明本实施例中的空燃比传感器40和41的构型。图3是空燃比传感器40和41的示意性截面图。如从图3将理解的，本实施例中的空燃比传感器40和41是各自都由固体电解质层和形成单室的一对电极构成的单室型空燃比传感器。
如图3所示，各空燃比传感器40和41设置有固体电解质层51、配置在固体电解质层51的一个侧面上的排气侧电极(第一电极)52、配置在固体电解质层51的另一侧面上的大气侧电极(第二电极)53、调节通过的排气的扩散的扩散调节层54、保护扩散调节层54的保护层55、和加热空燃比传感器40或41的加热器部56。
在固体电解质层51的一个侧面上，设置有扩散调节层54。在扩散调节层54的位于固体电解质层51侧的侧面的相反侧的侧面上，设置有保护层55。在本实施例中，在固体电解质层51与扩散调节层54之间形成有被测气室57。在该被测气室57中，要由空燃比传感器40和41检测的气体——亦即排气——被引导通过扩散调节层54。此外，排气侧电极52配置在被测气室57内，因此，排气侧电极52暴露于从扩散调节层54通过的排气。注意，不必一定设置被测气室57。扩散调节层54可与排气侧电极52的表面直接接触。
在固体电解质层51的另一侧面上，设置有加热器部56。在固体电解质层51与加热器部56之间，形成有基准气室58。基准气体被导入该基准气室58内。在本实施例中，基准气室58向大气开放。因此，大气作为基准气体被导入基准气室58内。大气侧电极53配置在基准气室58内，因此，大气侧电极53暴露于基准气体(基准大气)。
加热器部56设置有多个加热器59。这些加热器59可以用于控制空燃比传感器40或41的温度，特别是固体电解质层51的温度。加热器部56具有用于将固体电解质层51加热到活化为止的充分发热容量。
固体电解质层51由CaO、MgO、Y2O3、Yb2O3等作为稳定剂混入其中的ZrO2(氧化锆)、HfO2、ThO2、Bi2O3或其它氧离子传导性氧化物的烧结体形成。此外，扩散调节层54由氧化铝、氧化镁、二氧化硅、尖晶石、莫来石或另一种耐热无机物质的多孔质烧结体形成。此外，排气侧电极52和大气侧电极53由具有高催化活性的铂或其它贵金属形成。
此外，在排气侧电极52与大气侧电极53之间，传感器电压Vr由搭载在ECU31上的电压供给装置60供给。此外，ECU31设置有电流检测装置61，其在电压供给装置60供给传感器电压Vr时检测在这些电极52和53之间流经固体电解质层51的电流。由该电流检测装置61检测的电流是空燃比传感器40和41的输出电流。
这样构成的空燃比传感器40和41具有例如图4所示的电压-电流(V-I)特性。如从图4将理解的，排气空燃比越高(越稀)，输出电流I越大。此外，在各排气空燃比的线V-I处，存在与V轴平行的区域，也就是即使传感器电压变化输出电流也根本不发生很大变化的区域。该电压区域称为“极限电流区域”。此时的电流称为“极限电流”。在图4中，排气空燃比为18时的极限电流区域和极限电流用W18和I18表示。
图5是示出在使供给电压恒定在约0.45V时排气空燃比与输出电流I之间的关系的视图。如从图5将理解的，在空燃比传感器40和41中，排气空燃比越高(亦即，越稀)，空燃比传感器40和41的输出电流I越大。此外，空燃比传感器40和41构造成使得输出电流I在排气空燃比为理论空燃比时变成零。此外，当排气空燃比以一定程度以上变大时或当它以一定程度以上变小时，输出电流的变化与排气空燃比的变化的比率变小。
注意，在以上示例中，使用图3所示的结构的极限电流式空燃比传感器作为空燃比传感器40和41。然而，作为上游侧空燃比传感器40，例如，也可以使用杯型极限电流式空燃比传感器或极限电流式空燃比传感器的其它结构或非极限电流式的空燃比传感器或任意其它空燃比传感器。
<基本空燃比控制>
接下来将说明本发明的内燃发动机的控制装置中的基本空燃比控制的概要。在本实施例中，使用上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup作为反馈控制的基础以使得上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup(对应于流入排气净化催化剂中的排气的空燃比)变成对应于目标空燃比的值。
另一方面，在本实施例中，使用下游侧空燃比传感器41的输出电流作为用于设定目标空燃比的控制的基础。在用于设定目标空燃比的控制中，当下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变成浓判定基准值Irrich以下时，使目标空燃比成为稀设定空燃比。此后，目标空燃比被维持在该空燃比。这里，浓判定基准值Irrich是对应于比理论空燃比略浓的预定的浓判定空燃比(例如，14.55)的值。此外，稀设定空燃比是比理论空燃比稀一定程度的预定空燃比。例如，使其为14.65至20，优选地14.68至18，更优选地14.7至16左右。
如果目标空燃比被变更为稀设定空燃比，则将流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的氧过量/不足累加。“氧过量/不足”指当试图使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比成为理论空燃比时变成过量的氧或变成不足的氧(过剩的未燃气体等的量)。特别地，当目标空燃比为稀设定空燃比时，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气变成氧过量。该过量氧被储存在上游侧排气净化催化剂20中。因此，可以说氧过量/不足的累计值(下文也称为“累计氧过量/不足”)表示上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA。
注意，基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup和基于空气流量计39等计算出的燃烧室5内的进气量的推定值或燃料喷射器11的燃料供给量等来计算氧过量/不足。具体地，例如，通过下式(1)来计算氧过量/不足OED：
ODE＝0.23·Qi/(AFup-14.6)…(1)
其中0.23表示空气中的氧的浓度，Qi表示燃料喷射量，AFup表示与上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup对应的空燃比。
如果这样计算出的氧过量/不足变成预定的切换基准值(对应于预定的切换基准储存量Cref)以上，则使此时已成为稀设定空燃比的目标空燃比变成浓设定空燃比，然后维持在该空燃比。浓设定空燃比是比理论空燃比浓一定程度的预定空燃比。例如，使其为12至14.58，优选地13至14.57，更优选地14至14.55左右。注意，使浓设定空燃比与理论空燃比之差(浓程度)在稀设定空燃比与理论空燃比之差(稀程度)以下。此后，当下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn再次变成浓判定基准值Irrich以下时，再次使目标空燃比成为稀设定空燃比。此后，重复类似的操作。
这样，在本实施例中，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的目标空燃比被交替地设定为稀设定空燃比和浓设定空燃比。特别地，在本实施例中，稀设定空燃比与理论空燃比之差在浓设定空燃比与理论空燃比之差以上。因此，在本实施例中，目标空燃比被交替地设定为短时间的稀设定空燃比和长时间的弱浓设定空燃比。
<利用时间图对空燃比控制的说明>
参照图6，将详细说明上述的这种操作。图6是执行本实施例的空燃比控制时的空燃比修正量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup、上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA、下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn、累计氧过量/不足ΣOED和从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的NOX的浓度的时间图。
注意，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup在流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比成为理论空燃比时变成零。此外，其在排气的空燃比为浓空燃比时变成负值并在排气的空燃比为稀空燃比时变成正值。此外，当流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比为浓空燃比或稀空燃比时，与理论空燃比的差异越大，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup的绝对值越大。
下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn也以与上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup相同的方式按照从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比而变化。此外，空燃比修正量AFC是与流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的目标空燃比有关的修正量。当空燃比修正量AFC为0时，目标空燃比成为理论空燃比，当空燃比修正量AFC为正值时，目标空燃比变成稀空燃比，而当空燃比修正量AFC为负值时，目标空燃比变成浓空燃比。
在图示的示例中，在时刻t1之前的状态下，空燃比修正量AFC成为浓设定修正量AFCrich。浓设定修正量AFCrich是与浓设定空燃比对应的值并且是小于0的值。亦即，目标空燃比成为浓空燃比。与此同时，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变成负值。流入上游侧排气净化催化剂20中的排气包含未燃气体，因此上游侧排气净化催化剂的氧储存量OSA逐渐减少。此外，与此同时，累计氧过量/不足ΣOED也逐渐减少。
此外，排气中包含的未燃气体在上游侧排气净化催化剂20中被净化，因此下游侧空燃比传感器的输出电流Irdwn变成大致0(对应于理论空燃比)。此时，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比变成浓空燃比，因此从上游侧排气净化催化剂20排出的NOX的量变成大致零。
如果上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA逐渐减少，则氧储存量OSA在时刻t1接近零。与此同时，流入上游侧排气净化催化剂20中的未燃气体的一部分开始在未被上游侧排气净化催化剂20净化的状态下流出。由此，从时刻t1开始，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn逐渐下降。结果，在时刻t2，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到与浓判定空燃比对应的浓判定基准值Irrich。
在本实施例中，当下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变成浓判定基准值Irrich以下时，为了使氧储存量OSA增大，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。稀设定修正量AFClean是与稀设定空燃比对应的值并且是大于0的值。因此，目标空燃比从浓空燃比被切换为稀空燃比。此外，此时，累计氧过量/不足ΣOED被重置为零。
注意，在本实施例中，空燃比修正量AFC在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到浓判定基准值Irrich之后——亦即在从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比达到浓判定空燃比之后——被切换。这是因为，即使上游侧排气净化催化剂20的氧储存量充足，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比有时也最终稍微偏离理论空燃比。亦即，如果即使输出电流Irdwn稍微偏离零(对应于理论空燃比)氧储存量最终也被判断为大致为零，则存在即使实际的氧储存量充足氧储存量也将被判断为大致为零的可能性。因此，在本实施例中，首先判断在从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比达到浓判定空燃比时氧储存量是否大致为零。相反而言，使浓判定空燃比成为当上游侧排气净化催化剂20的氧储存量充足时从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比永远不会达到的空燃比。
在时刻t2，当目标空燃比被切换为稀空燃比时，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比从浓空燃比变成稀空燃比。此外，与此同时，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变成正值(实际上，从目标空燃比被切换时到流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变时存在延迟，但在图示的示例中，为了方便认为该变化是同时的)。如果在时刻t2流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比变成稀空燃比，则上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA增大。此外，与此同时，累计氧过量/不足ΣOED也逐渐增大。
由此，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变成理论空燃比，并且下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn向0收敛。此时，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比变成稀空燃比，但上游侧排气净化催化剂20的氧储存能力存在充分余地，因此流入的排气中的氧储存在上游侧排气净化催化剂20中并且NOX由于还原而被除去。因此，来自上游侧排气净化催化剂20的排气的NOX变成大致为零。
此后，如果上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA增大，则在时刻t3，上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA达到切换基准储存量Cref。由此，累计氧过量/不足ΣOED达到与切换基准储存量Cref对应的切换基准值OEDref。在本实施例中，如果累计氧过量/不足ΣOED变成切换基准值OEDref以上，则通过将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich(小于0的值)来中止上游侧排气净化催化剂20中的氧储存。因此，使目标空燃比成为浓空燃比。此外，此时，累计氧过量/不足ΣOED被重置为零。
这里，在图6所示的示例中，氧储存量OSA在目标空燃比在时刻t3被切换的同时下降，但实际上，从目标空燃比被切换时到氧储存量OSA下降时存在延迟。与此相反，切换基准储存量Cref被设定为充分低于最大可储存氧量Cmax。因此，即使发生这种延迟，氧储存量OSA也不会达到最大可储存氧量Cmax。相反地，使切换基准储存量Cref成为充分小的量，以使得即使从目标空燃比被切换时到流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比实际上变化时发生延迟，氧储存量OSA也不会达到最大可储存氧量Cmax。例如，使切换基准储存量Cref在上游侧排气净化催化剂20是新的时的最大可储存氧量Cmax的3/4以下，优选地1/2以下，更优选地1/5以下。
在时刻t3，如果目标空燃比被切换为浓空燃比，则流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比从稀空燃比变成浓空燃比。与此同时，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变成负值(实际上，从目标空燃比被切换时到流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变时存在延迟，但在图示的示例中，为了方便认为该改变是同时的)。流入上游侧排气净化催化剂20中的排气包含未燃气体，因此上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA逐渐减少。在时刻t4，以与时刻t1相同的方式，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn开始下降。此时，同样，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比是浓空燃比，因此从上游侧排气净化催化剂20排出的NOX的量大致为零。
接下来，在时刻t5，以与时刻t2相同的方式，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到与浓判定空燃比对应的浓判定基准值Irrich。由此，空燃比修正量AFC被切换为与稀设定空燃比对应的值AFClean。此后，重复上述时刻t1至t5的循环。
如从以上说明将理解的，根据本实施例，可以恒定地抑制从上游侧排气净化催化剂20排出的NOX的量。亦即，只要执行上述控制，基本上就可以减少从上游侧排气净化催化剂20排出的NOX的量。
此外，在上述实施例中，基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup和进气量的推定值等来计算累计氧过量/不足ΣOED，亦即，推定上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA。然而，当以此方式计算累计氧过量/不足ΣOED时，存在发生误差的可能性。在本实施例中，同样，从时刻t2至t3推定氧储存量OSA，因此氧储存量OSA的推定值包含一定误差。然而，在本实施例中，与切换基准值OEDref对应的切换基准储存量Cref被设定成充分低于最大可储存氧量Cmax。因此，即使包含上述误差，只要上游侧排气净化催化剂20不大幅劣化，实际的氧储存量OSA就永远不会达到最大可储存氧量Cmax。因此，从该观点来看，同样可以抑制来自上游侧排气净化催化剂20的NOX的排出。
此外，一般而言，如果排气净化催化剂的氧储存量维持恒定，则排气净化催化剂的氧储存能力下降。亦即，为了维持排气净化催化剂的高氧储存能力，排气净化催化剂的氧储存量必须变动。与此相反，根据本实施例，如图6所示，上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA恒定地上下变动，因此氧储存能力保持下降。
注意，在上述实施例中，在时刻t2至t3，空燃比修正量AFC维持在稀设定修正量AFClean。然而，在该时间段，空燃比修正量AFC不必一定维持恒定。可将它设定为逐渐减少或以其它方式变动。或者，在时刻t2至t3的时间段中，也可以暂时使空燃比修正量AFC变成小于0的值(例如，浓设定修正量等)。亦即，在时刻t2至t3的时间段中，目标空燃比也可暂时成为浓空燃比。
类似地，在上述实施例中，在时刻t3至t5，空燃比修正量AFC维持在浓设定修正量AFCrich。然而，在该时间段，空燃比修正量AFC不必一定维持恒定。可将它设定为逐渐增大或以其它方式变动。或者，如图7所示，在时刻t3至t5的时间段中，也可以暂时使空燃比修正量AFC变成大于0的值(例如，稀设定修正量等)(图7，时刻t6、t7等)。亦即，在时刻t3-至t5的时间段中，也可暂时使目标空燃比成为稀空燃比。
然而，这种情况下，同样，在时刻t2至t3的空燃比修正量AFC被设定成使得目标空燃比的平均值与理论空燃比之差变成大于在时刻t3至t5的目标空燃比的平均值与理论空燃比之差。
注意，在本实施例中，空燃比修正量AFC——亦即目标空燃比——由ECU31设定。因此，可以说ECU31在上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA在通过下游侧空燃比传感器41检测出的排气的空燃比变成浓判定空燃比以下时变成切换基准储存量Cref之前连续或间歇地使流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的目标空燃比成为稀空燃比，并且在通过下游侧空燃比传感器41检测出的排气的空燃比在上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA变成切换基准储存量Cref以上时在氧储存量OSA未达到最大可储存氧量Cmaxn的情况下变成浓判定空燃比以下之前连续或间歇地使目标空燃比成为浓空燃比。
更简单而言，在本实施例中，可以说ECU31在通过下游侧空燃比传感器41检测出的空燃比变成浓判定空燃比以下时将目标空燃比切换为稀空燃比并且在上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA变成切换基准储存量Cref以上时将目标空燃比切换为浓空燃比。
此外，在上述实施例中，基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup和吸入燃烧室5中的进气量的推定值等来计算累计氧过量/不足ΣOED。然而，氧储存量OSA也可基于这些参数以外的参数来计算并且可基于与这些参数不同的参数来推定。此外，在上述实施例中，如果累计氧过量/不足ΣOED变成切换基准值OEDref以上，则目标空燃比从稀设定空燃比被切换为浓设定空燃比。然而，将目标空燃比从稀设定空燃比切换为浓设定空燃比的时点也可以是基于例如自将目标空燃比从浓设定空燃比切换为稀设定空燃比以来的发动机运转时间或其它参数。然而，这种情况下，同样，在上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA被推定为小于最大可储存氧量时，必须将目标空燃比从稀设定空燃比切换为浓设定空燃比。
<上游侧空燃比传感器的偏离的影响>
在这方面，当发动机机体1具有多个气缸时，有时从气缸排出的排气的空燃比在各气缸之间存在偏离。另一方面，上游侧空燃比传感器40配置在排气歧管19的集管处，但视配置位置而定，从各气缸排出的排气暴露于上游侧空燃比传感器40的程度在各气缸之间不同。结果，通过上游侧空燃比传感器40检测出的空燃比在很大程度上受从特定气缸排出的排气的空燃比影响。因此，当从特定气缸排出的排气的空燃比变成与从全部气缸排出的排气的平均空燃比不同的空燃比时，平均空燃比与通过上游侧空燃比传感器40检测出的空燃比之间存在偏离。亦即，通过上游侧空燃比传感器40检测出的空燃比变成从实际的排气的平均空燃比偏向浓侧或稀侧。
此外，氢具有从空燃比传感器的扩散调节层的快速通过速度。因此，如果排气中的氢浓度高，则通过上游侧空燃比传感器40检测出的空燃比最终比排气的实际空燃比偏向低侧(亦即，浓侧)。
如果上游侧空燃比传感器40的输出值以此方式发生偏离，则即使执行上述控制，有时NOX和氧气最终也会从上游侧排气净化催化剂20流出。以下将参照图8说明此现象。
图8是与图6相似的上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA等的时间图。图8示出上游侧空燃比传感器40的输出电流偏向浓侧的情况。图中，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup的实线示出实际的输出电流。另一方面，虚线示出在假设上游侧空燃比传感器40中未发生偏离的情况下的输出电流。亦即，虚线对应于与流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比对应的上游侧空燃比传感器40的输出电流。
在图8所示的示例中，同样，在时刻t1之前的状态下，空燃比修正量AFC成为浓设定修正量AFCrich，且因此目标空燃比成为浓设定空燃比。此外，如上所述，在本实施例中，通过反馈控制来使上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变成与目标空燃比对应的值。因此，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变成与浓设定空燃比对应的负值。然而，如上所述，上游侧空燃比传感器40的输出电流偏向浓侧，因此排气的实际空燃比变成比浓设定空燃比稀的空燃比。亦即，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变成低于与实际空燃比对应的值(图中的虚线)(浓侧)。
这样，由于上游侧空燃比传感器40的输出电流的偏离，排气的实际空燃比变成浓程度比浓设定空燃比小的空燃比。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA的减少速度变慢。此外，如果上游侧空燃比传感器40的输出电流的偏离大，则即使使目标空燃比成为浓设定空燃比，有时排气的实际空燃比也变成稀空燃比。这种情况下，上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA反而增大。因此，这种情况下，上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA达到最大可储存氧量Cmax，且NOX和氧从上游侧排气净化催化剂20流出。
此外，在图8所示的示例中，在时刻t2，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到浓判定基准值Irrich。由此，如上所述，在时刻t2，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。亦即，目标空燃比被切换为稀设定空燃比。
与此同时，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变成与稀设定空燃比对应的负值。然而，如上所述，上游侧空燃比传感器40的输出电流偏向浓侧，因此排气的实际空燃比变成比稀设定空燃比稀的空燃比。亦即，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变成比与实际空燃比对应的值(图中的虚线)低(浓侧)。
这样，由于上游侧空燃比传感器40的输出电流的偏离，排气的实际空燃比变成稀程度比稀设定空燃比大的空燃比。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA的增加速度变快。此外，如果上游侧空燃比传感器40的输出电流的偏离变大，则上游侧排气净化催化剂2的氧储存量OSA的增加速度变得极快。因此，这种情况下，如图9所示，在基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup计算出的氧过量/不足的累计值ΣOED达到切换基准值OEDref之前，实际氧储存量OSA达到最大可储存氧量Cmax。结果，NOX和氧从上游侧排气净化催化剂20流出。
这样，如果上游侧空燃比传感器40的输出电流变成大幅偏离，则NOX和氧从上游侧排气净化催化剂20流出。此外，即使上游侧空燃比传感器30的输出电流发生的偏离没有那么大，则有时图6和图8所示的时刻t2至t5的周期变得极短。这种情况下，氧储存量OSA的变动量小，因此引起上游侧排气净化催化剂20的氧储存能力的下降。此外，在时刻t3，氧储存量OSA变成大于切换基准储存量Cref，因此上游侧排气净化催化剂20的劣化等导致NOX更容易从上游侧排气净化催化剂20流出。由此，有必要检测上游侧空燃比传感器40的输出电流的偏离并且有必要利用检测出的偏离来修正输出电流等。
<学习控制>
因此，在本发明的实施例中，为了补偿上游侧空燃比传感器40的输出电流的偏离，在通常运转期间(亦即，当使用上述目标空燃比作为执行反馈控制的基础时)执行学习控制。这里，使从将目标空燃比切换为稀空燃比时到累计氧过量/不足ΣOED变成切换基准值OEDref以上时的时间段成为氧增加时间段(第一时间段)。类似地，使从目标空燃比被切换为浓空燃比时到通过下游侧空燃比传感器41检测出的空燃比变成浓判定空燃比以下时的时间段成为氧减少时间段(第二时间段)。在本实施例的学习控制中，作为在氧增加时间段的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值，计算氧量的稀累计值(氧量的第一累计值)。此外，作为在氧减少时间段的累计氧过量/不足的绝对值，计算氧量的浓累计值(氧量的第二累计值)。此外，通过对空燃比修正量AFC的修正来使氧量的稀累计值与氧量的浓累计值之间的差异变小。以下将参照图10说明该状态。
图10是空燃比修正量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup、上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA、下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn、累计氧过量/不足ΣOED和学习值sfbg的时间图。图10示出了与图8相似的情形，其中上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup偏向低侧(浓侧)。注意，学习值sfbg是根据上游侧空燃比传感器40的输出电流的偏离而变化并且被用于修正上游侧空燃比传感器40的输出电流的值。
在图示的示例中，以与图6和图8相同的方式，在时刻t1之前的状态下，使空燃比修正量AFC成为浓设定修正量AFCrich并因此使目标空燃比成为浓空燃比。此时，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup如实线所示变成与浓设定空燃比对应的负值。然而，上游侧空燃比传感器40的输出电流从与实际空燃比对应的值偏向低侧(亦即，浓侧)。因此，排气的实际空燃比变成比浓设定空燃比稀的空燃比。然而，在图10所示的示例中，如从图10的虚线将理解的，时刻t1之前的实际排气变成比浓设定空燃比稀同时比理论空燃比浓的浓空燃比。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧储存量逐渐减少。
在时刻t1，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到浓判定基准值Irrich。由此，如上所述，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。在时刻t1之后，上游侧空燃比传感器40的输出电流变成与稀设定空燃比对应的正值。然而，由于上游侧空燃比传感器40的输出电流的偏离，排气的实际空燃比变成比稀设定空燃比稀的空燃比，亦即，具有稀程度的空燃比(参照图10的虚线)。由此，上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA迅速增大。
另一方面，基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup来计算氧过量/不足。然而，如上所述，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup发生偏离。因此，计算出的氧过量/不足变成比实际的氧过量/不足小(亦即，氧量较小)的值。结果，计算出的累计氧过量/不足ΣOED变得小于实际值。
在时刻t2，累计氧过量/不足ΣOED达到切换基准值OEDref。由此，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。因此，目标空燃比成为浓空燃比。此时，如图10所示，实际的氧储存量OSA变成大于切换基准储存量Cref。
在时刻t2之后，以与时刻t1之前的状态相同的方式，使空燃比修正量AFC成为浓侧修正量AFCrich并因此使目标空燃比成为浓空燃比。此时，同样，排气的实际空燃比变成比浓设定空燃比稀的空燃比。结果，上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA的减少速度变慢。此外，如上所述，在时刻t2，上游侧排气净化催化剂20的实际氧储存量大于切换基准储存量Cref。由此，上游侧排气净化催化剂20的实际氧储存量要耗费时间达到零。
在时刻t3，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到浓判定基准值Irrich。由此，如上所述，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。因此，目标空燃比从浓设定空燃比切换到稀设定空燃比。
这里，在本实施例中，如上所述，计算从时刻t1到时刻t2的累计氧过量/不足ΣOED。这里，如果将从目标空燃比被切换为稀空燃比时(时刻t1)到上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA的推定值变成切换基准储存量Cref以上时(时刻t2)的时间段称为“氧增加时间段Tinc”，则在本实施例中，计算在氧增加时间段Tinc的累计氧过量/不足ΣOED。在图10中，在从时刻t1到时刻t2的氧增加时间段Tinc的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值被示出为R1。
该氧增加时间段Tinc的累计氧过量/不足ΣOED(R1)对应于在时刻t2的氧储存量OSA。然而，如上所述，对氧过量/不足的推定利用了上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup。该输出电流Irup存在偏离。因此，在图10所示的示例中，从时刻t1到时刻t2的氧增加时间段的累计氧过量/不足ΣOED小于与在时刻t2的氧储存量OSA对应的值。
此外，在本实施例中，甚至计算从时刻t2到时刻t3的累计氧过量/不足ΣOED。这里，如果将从目标空燃比被切换为浓空燃比时(时刻t2)到下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到浓判定基准值Irrich时(时刻t3)的时间段称为“氧减少时间段Tdec”，则在本实施例中，计算在氧减少时间段Tdec的累计氧过量/不足ΣOED。在图10中，在从时刻t2到时刻t3的氧减少时间段Tdec的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值被示出为F1。
该氧减少时间段Tdec的累计氧过量/不足ΣOED(F1)对应于在时刻t2至时刻t3从上游侧排气净化催化剂20放出的氧的总量。然而，如上所述，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup存在偏离。因此，在图10所示的示例中，在时刻t2至时刻t3的氧减少时间段Tdec的累计氧过量/不足ΣOED小于与在时刻t2至时刻t3从上游侧排气净化催化剂20放出的氧的总量对应的值。
在这方面，在氧增加时间段Tinc，氧储存在上游侧排气净化催化剂20中，而在氧减少时间段Tdec，储存的氧完全放出。因此，理想而言，在氧增加时间段Tinc的累计氧过量/不足的绝对值R1和在氧减少时间段Tdec的累计氧过量/不足的绝对值F1基本上变成同一值。在这方面，如上所述，当上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup存在偏离时，累计值的值根据该偏离而变化。如上所述，当上游侧空燃比传感器40的输出电流偏向低侧(浓侧)时，绝对值F1变成大于绝对值R1。相反地，当上游侧空燃比传感器40的输出电流偏向高侧(稀侧)时，绝对值F1相比于绝对值R1变小。此外，在氧增加时间段Tinc的累计氧过量/不足的绝对值R1与在氧减少时间段Tdec的累计氧过量/不足的绝对值F1之差(＝R1-F1。以下还称为“过量/不足误差)表示上游侧空燃比传感器40的输出电流的偏离程度。这些绝对值R1和F1之差越大，上游侧空燃比传感器40的输出电流的偏离越大。
因此，在本实施例中，使用过量/不足误差ΔΣOED作为修正空燃比修正量AFC的基础。特别地，在本实施例中，在氧增加时间段Tinc的累计氧过量/不足的绝对值R1与在氧减少时间段Tdec的累计氧过量/不足的绝对值F1之差通过对空燃比修正量AFC的修正而变小。
具体地，在本实施例中，使用下式(2)来计算学习值sfbg，同时使用下式(3)来修正空燃比修正量AFC。
sfbg(n)＝sfbg(n-1)+k·ΔOED…(2)
AFC＝AFCbase+sfbg(n)…(3)
注意，在上式(2)中，“n”表示计算次数或时间。因此，sfbg(n)为当前计算的或当前学习值。此外，上式(2)中的“k”是表示过量/不足误差ΔOED反映在空燃比修正量AFC中的程度的系数。系数“k”的值越大，空燃比修正量AFC的修正量越大。此外，在上式(3)中，基本空燃比修正量AFCbase是基于上述用于设定目标空燃比的控制而确定的修正量。注意，图10中的空燃比修正量AFC实际上表示基本空燃比修正量AFCbase。
在图10的时刻t3，如上所述，使用绝对值R1和F1作为计算学习值sfbg的基础。特别地，在图10所示的示例中，在氧减少时间段Tdec的累计氧过量/不足的绝对值F1大于在氧增加时间段Tinc的累计氧过量/不足的绝对值R1，因此在时刻t3，学习值sfbg减小。
这里，在本实施例中，基于学习值sfbg来修正空燃比修正量AFC。具体地，将基本空燃比修正量AFCbase加上学习值sfbg作为空燃比修正量AFC对待。在图10所示的示例中，学习值sfbg是负值，因此空燃比修正量AFC变成小于基本空燃比修正量AFCbase的值，亦即，浓侧值。由此，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比向浓侧被修正。
结果，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup关于与实际的排气在时刻t3的空燃比对应的值的偏离变得比在时刻t3之前小。因此，在时刻t3之后的输出电流Irup在实线与虚线之间的差异变得小于在时刻t3之前的该差异。
此外，在时刻t3之后，同样，执行与在时刻t1至时刻t2的操作相似的操作。因此，在时刻t4，如果累计氧过量/不足ΣOED达到切换基准值OEDref，则目标空燃比从稀设定空燃比被切换为浓设定空燃比。此后，在时刻t5，当下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到浓判定基准值Irrich时，目标空燃比再次被切换为稀设定空燃比。
如上所述，时刻t3至时刻t4对应于氧增加时间段Tinc。因此，在此期间的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值由图10的R2表示。此外，如上所述，时刻t4至时刻t5对应于氧减少时间段Tdec，因此在此期间的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值由图10的F2表示。此外，使用这些绝对值R2和F2之差ΔOED(＝R2-F2)作为基础来利用上式(1)更新学习值sfbg。在本实施例中，在时刻t5之后重复类似的控制，并由此反复地更新学习值sfbg。
通过以此方式更新学习值sfbg，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup逐渐接近与实际空燃比对应的输出电流。由此，可以逐渐减小上游侧空燃比传感器40的输出电流的偏离。
此外，在上述实施例中，目标空燃比在上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA达到最大可储存氧量Cmax之前被切换。因此，与在氧储存量OSA达到最大可储存氧量之后——亦即在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变成比理论空燃比稀的稀判定空燃比以上之后——切换目标空燃比的情况相比，能降低更新学习值的频度。此外，该计算时间段越长，累计氧过量/不足ΣOED越容易发生误差。根据本实施例，目标空燃比在氧储存量OSA达到最大可储存氧量之前被切换，因此能缩短计算时间段。因此，能减小累计氧过量/不足ΣOED的计算误差。
注意，如上所述，优选地基于在氧增加时间段Tinc的累计氧过量/不足ΣOED和在紧接在该氧增加时间段Tinc之后的氧减少时间段Tdec的累计氧过量/不足ΣOED来更新学习值sfbg。这是因为，如上所述，在氧增加时间段Tinc储存在上游侧排气净化催化剂20中的氧的总量和在紧接在后的氧减少时间段Tdec从上游侧排气净化催化剂放出的氧的总量变成相等。
此外，在上述实施例中，使用在单个氧增加时间段Tinc的累计氧过量/不足ΣOED和在单个氧减少时间段Tdec的累计氧过量/不足ΣOED作为更新学习值sfbg的基础。然而，可使用在多个氧增加时间段Tinc的累计氧过量/不足ΣOED的合计值和在多个氧减少时间段Tdec的累计氧过量/不足ΣOED的合计值作为更新学习值sfbg的基础。
此外，在上述实施例中，使用学习值sfbg作为修正空燃比修正量AFC(亦即，目标空燃比)的基础。然而，可使用学习值sfbg作为修正与空燃比有关的其它参数的基础。作为其它参数，例如，可提到供给到燃烧室5内的燃料量、上游侧空燃比传感器40的输出电流(亦即，通过上游侧空燃比传感器40检测出的空燃比)、后述用作控制中心的空燃比等。
注意，在上述实施例中，在基本空燃比控制中，当通过下游侧空燃比传感器41检测出的空燃比变成浓判定空燃比以下时，目标空燃比被切换为稀空燃比。此外，当累计氧过量/不足ΣOED变成预定的切换基准值OEDref以上时，目标空燃比被切换为浓空燃比。然而，作为基本空燃比控制，也可以使用浓和稀与上述控制相反的控制。这种情况下，当通过下游侧空燃比传感器41检测出的空燃比变成稀判定空燃比以下时，目标空燃比被切换为浓空燃比。此外，当从上游侧排气净化催化剂20释放的氧量在目标空燃比被切换为浓空燃比时变成切换基准释放量(对应于切换基准储存量)以上时，目标空燃比被切换为稀空燃比。
这种情况下，作为在从目标空燃比被切换为浓空燃比时到从上游侧排气净化催化剂20释放的氧量变成切换基准释放量时的氧减少时间段的累计氧过量/不足的绝对值，计算氧量的浓累计值。此外，作为在从目标空燃比被切换为稀空燃比到通过下游侧空燃比传感器检测出的空燃比变成稀判定空燃比以上时的氧增加时间段的累计氧过量/不足的绝对值，计算氧量的稀累计值。此外，通过对上游侧空燃比传感器40的输出电流的修正，使这些氧量的浓累计值和氧量的稀累计值之间的差异变小。
因此，综上所述，在本实施例中，当通过下游侧空燃比传感器41检测出的空燃比达到从理论空燃比偏向浓侧和稀侧中的一侧的判定空燃比时，目标空燃比被切换为从理论空燃比偏向在该一侧的相反侧的另一侧的空燃比。此外，当目标空燃比被切换之后的上游侧排气净化催化剂20的氧储存量的变化量变成预定切换基准量以上时，目标空燃比被切换为从理论空燃比偏向一侧的空燃比。此外，在从目标空燃比被切换为从理论空燃比偏向另一侧的空燃比时到氧储存量的变化量变成切换基准量以上时的第一时间段的累计氧过量/不足的绝对值构成第一氧量累计值，在从目标空燃比被切换为从理论空燃比偏向所述一侧的空燃比时到通过下游侧空燃比检测装置检测出的空燃比变成判定空燃比以下时的第二时间段的累计氧过量/不足的绝对值构成第二氧量累计值，使用第一氧量累计值和第二氧量累计值作为基础来修正与空燃比有关的参数，以使得这些第一氧量累计值和第二氧量累计值之差变小。
<具体控制的说明>
接下来，参照图11至图13，将具体地说明上述实施例中的控制装置。本实施例中的控制装置构造成包括图11的框图的功能框A1至A11。以下将参照图11说明不同的功能框。这些功能框A1至A11的操作基本上由ECU31执行。
<燃料喷射量的计算>
首先将说明燃料喷射量的计算。在计算燃料喷射量时，使用气缸进气计算装置A1、基本燃料喷射计算装置A2和燃料喷射计算装置A3。
气缸进气计算装置A1使用进气流量Ga、发动机转速NE和存储在ECU31的ROM34中的脉谱图或计算式作为基础来计算各气缸的进气量Mc。进气流量Ga由空气流量计39测量，而发动机转速NE基于曲柄角传感器44的输出来计算。
基本燃料喷射计算装置A2将通过气缸进气计算装置A1计算出的进气量Mc除以目标空燃比AFT以计算基本燃料喷射量Qbase(Qbase＝Mc/AFT)。通过后述的目标空燃比设定装置A8计算目标空燃比AFT。
燃料喷射计算装置A3将通过基本燃料喷射计算装置A2计算出的基本燃料量Qbase加上后述的F/B修正量DQi以计算燃料喷射量Qi(Qi＝Qbase+DQi)。通过向燃料喷射器11的喷射指令，从燃料喷射器11喷射这样计算出的燃料喷射量Qi的燃料。
<目标空燃比的计算>
接下来将说明目标空燃比的计算。在计算目标空燃比时，使用氧过量/不足计算装置A4、基本空燃比修正量计算装置A5、学习值计算装置A6、空燃比修正量计算装置A7和目标空燃比设定装置A8。
氧过量/不足计算装置A4使用通过燃料喷射计算装置A3计算出的燃料喷射量Qi和上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup作为计算累积氧过量/不足ΣOED的基础。例如，氧过量/不足计算装置A4将燃料喷射量Qi与对应于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup的空燃比与理论空燃比之差相乘，并将求出的值累加以计算累计氧过量/不足ΣOED。
在基本空燃比修正量计算装置A5中，使用通过氧过量/不足计算装置A4计算出的累计氧过量/不足ΣOED和下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn作为计算目标空燃比的基本空燃比修正量AFCbase的基础。具体地，使用图12所示的流程图作为计算基本空燃比修正量AFCbase的基础。
在学习值计算装置A6中，使用通过氧过量/不足计算装置A4计算出的累计氧过量/不足ΣOED作为计算学习值sfbg的基础。具体地，使用图13所示的流程图作为计算学习值sfbg的基础。将这样计算出的学习值sfbg存储在即使搭载该内燃发动机的车辆的点火开关关闭也不会被擦除的ECU31的RAM33中的存储介质中。
在空燃比修正量计算装置A7中，使用通过基本空燃比修正量计算装置A5计算出的基本空燃比修正量AFCbase和通过学习值计算装置A6计算出的学习值sfbg作为计算空燃比修正量AFC的基础。具体地，如上式(3)中所示，将基本空燃比修正量AFCbase加上学习值sfbg以由此计算空燃比修正量AFC。
目标空燃比设定装置A8将用作控制中心的空燃比(在本实施例中，理论空燃比)AFR加上通过目标空燃比修正计算装置A5计算出的空燃比修正量AFC以计算目标空燃比AFT。将这样计算出的目标空燃比AFT输入到基本燃料喷射计算装置A2和后述的空燃比偏差计算装置A10。注意，“用作控制中心的空燃比”指通过按照发动机运转状态而加上空燃比修正量AFC而涵盖的空燃比，亦即，用作在根据空燃比修正量AFC改变目标空燃比时的基准的空燃比。
<F/B修正量的计算>
接下来将说明基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup对F/B修正量的计算。在计算F/B修正量时，使用数值变换装置A9、空燃比偏差计算装置A10和F/B修正计算装置A11。
数值变换装置A9使用上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup和规定空燃比传感器40的输出电流Irup与空燃比之间的关系的脉谱图或计算式(例如，如图5所示的脉谱图)作为计算上游侧排气空燃比AFup的基础。因此，上游侧排气空燃比AFup对应于流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比。
空燃比偏差计算装置A10将通过数值变换装置A9得出的上游侧排气空燃比AFup减去通过目标空燃比设定装置A8计算出的目标空燃比AFT，以计算空燃比偏差DAF(DAF＝AFup-AFT)。该空燃比偏差DAF是表示燃料供给量相对于目标空燃比AFT的过量/不足的值。
F/B修正计算装置A11通过比例-积分-微分处理(PID处理)来处理通过空燃比偏差计算装置A10计算出的空燃比偏差DAF，以基于下式(4)计算用于补偿燃料供给量的过量/不足的F/B修正量DFi。将这样计算出的F/B修正量DFi输入到燃料喷射计算装置A3。
DFi＝Kp·DAF+Ki·SDAF+Kd·DDAF…(4)
注意，在上式(4)中，Kp是预先设定的比例增益(比例常数)、Ki是预先设定的积分增益(积分常数)，Kd是预先设定的微分增益(微分常数)。此外，DDAF是空燃比偏差DAF的时间微分值并通过将当前更新的空燃比偏差DAF与上次更新的空燃比偏差DAF之间的偏差除以更新时间间隔来计算。此外，SDAF是空燃比偏差DAF的时间积分值。通过将上次更新的时间积分值DDAF加上本次更新的空燃比偏差DAF来计算该时间微分值DDAF(SDAF＝DDAF+DAF)。
<流程图>
图12是示出用于计算基本空燃比修正量AFCbase的控制的控制例程。图示的控制例程通过每隔一定时间间隔的中断来执行。
如图11所示，首先，在步骤S11，判定计算基本空燃比修正量AFCbase的条件是否成立。作为计算基本空燃比修正量AFCbase的条件成立的情况，可提到正在执行通常运转，例如，未正在执行后述的燃料切断控制等。当在步骤S11判定为计算目标空燃比的条件成立时，该例程转入步骤S12。在步骤S12，使用上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup和燃料喷射量Qi作为计算累计氧过量/不足ΣOED的基础。
接下来，在步骤S13，判定稀设定标记Fr是否已被设定为0。如果基本空燃比修正量AFCbase被设定为稀设定修正量AFClean，则使稀设定标记Fr为1，否则使其为0。当在步骤S13判定为稀设定标记Fr被设定为0时，该例程转入步骤S14。在步骤S14，判定下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn是否在浓判定基准值Irrich以下。如果判定为下游侧空燃比传感器41的输出电流大于浓判定基准值Irrich，则使该控制例程结束。
另一方面，如果上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA减少且从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比下降，则判定为下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn在浓判定基准值Irrich以下。这种情况下，该例程转入步骤S15，其中使基本空燃比修正量AFCbase成为稀设定修正量AFClean。接下来，在步骤S16，将稀设定标记Fr设定为1，然后使该控制例程结束。
在下一个控制例程，在步骤S13，判定为稀设定标记Fr未被设定为0，然后该例程转入步骤S17。在步骤S18，判定在步骤S12计算出的累计氧过量/不足ΣOED是否小于判定基准值OEDref。当判定为累计氧过量/不足ΣOED小于判定基准值OEDref时，该例程转入步骤S18，其中接下来使基本空燃比修正量成为稀设定修正量AFClean。另一方面，如果上游侧排气净化催化剂20的氧储存量增加，则最终在步骤S17判定为累计氧过量/不足ΣOED在判定基准值OEDref以上，且该例程转入步骤S19。在步骤S19，使基本空燃比修正量AFCbase成为弱浓设定修正量AFCrich，接下来，在步骤S20，将稀设定标记Fr重置为0，然后使该控制例程结束。
图13是示出用于更新学习值sfbg的控制的控制例程的流程图。图示的控制例程通过每隔一定时间间隔的中断来执行。
如图13所示，首先，在步骤S21，判定更新学习值的条件是否成立。作为更新条件成立的情况，例如，可提及正在进行通常控制等。当在步骤S21判定为更新学习值sfbg的条件成立时，该例程转入步骤S22。在步骤S22，判定稀标记Fr是否已被设定为1。当在步骤S22判定为稀标记S22已被设定为0时，该例程转入步骤S23。
在步骤S23，判定基本空燃比修正量AFCbase是否大于0，亦即，目标空燃比是否为稀空燃比。如果在步骤S23判定为基本空燃比修正量AFCbase大于0，则该例程转入步骤S24。在步骤S24，将累计氧过量/不足ΣOED加上当前氧过量/不足OED。
此后，如果目标空燃比被切换为浓空燃比，则在下一个控制例程，在步骤S23，判定基本空燃比修正量AFCbase是否在0以下，且该例程转入步骤S25。在步骤S25，将稀标记Fr设定为1，接下来，在步骤S26，使Rn成为当前累计氧过量/不足ΣOED的绝对值。接下来，在步骤S27，将累计氧过量/不足ΣOED重置为0并使该控制例程结束。
另一方面，如果将稀标记Fr设定为1，则在下一个控制例程，该例程从步骤S22转入步骤S28。在步骤S28，判定基本空燃比修正量AFCbase是否小于0，亦即，目标空燃比是否为浓空燃比。当在步骤S28判定为基本空燃比修正量AFCbase小于0时，该例程转入步骤S29。在步骤S29，将累计氧过量/不足ΣOED加上当前氧过量/不足OED。
此后，如果目标空燃比被切换稀浓空燃比，则在下一个控制例程的步骤S28，判定为基本空燃比修正量AFCbase在0以上，然后该例程转入步骤S30。在步骤S30，将稀标记Fr设定为0，然后，在步骤S31，使Fn成为当前累计氧过量/不足ΣOED的绝对值。接下来，在步骤S32，将累计氧过量/不足ΣOED重置为0。接下来，在步骤S33，使用在步骤S26计算出的Rn和在步骤S31计算出的Fn作为更新学习值sfbg的基础，然后控制例程结束。
<第二实施例>
接下来，参照图14和图15，将说明根据本发明的第二实施例的控制装置。第二实施例的控制装置的构型和控制与第一实施例的控制装置的构型和控制基本上相似。然而，在第二实施例中，即使使通常控制在氧减少时间段的中途结束，也更新学习值。
在这方面，在搭载在车辆中的内燃发动机中，车辆的减速等引起燃料切断控制。燃料切断控制是在内燃发动机的运转期间向燃烧室5供给燃料的控制。在该燃料切断控制的执行期间，上述通常控制被中止。亦即，在该燃料切断控制的执行期间，通过中止对供给至燃烧室5的燃料量的反馈控制来使流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比成为目标空燃比。
此外，例如，当需要车辆的急加速时，执行供给量增量控制以暂时增加对燃烧室5内的燃料供给量。当执行这种供给量增量控制时，中止反馈控制。此外，例如，在设置了在车辆停止时自动使内燃发动机停止和重新启动的发动机自动停止/起动装置的内燃发动机中，即使在发动机自动停止/起动装置使内燃发动机停止时也使反馈控制停止。
在这方面，如上所述，基于在氧增加时间段和接下来的氧减少时间段的累计氧过量/不足来更新学习值。因此，在上述用于更新学习值的控制中，更新学习值需要将在包含氧增加时间段和氧减少时间段的周期(或多个周期)的氧过量/不足累加。在这方面，根据运转状态，频繁执行燃料切断控制。因此，有时在燃料切断控制结束之后并在该周期经过之前再次执行燃料切断控制。以相同的方式，在该周期经过之前执行供给量增量控制或通过发动机自动停止/起动装置停止内燃发动机。
这样，如果在一个周期经过之前上述燃料切断控制开始或反馈控制的中止的其它条件成立，则不能更新学习值。因此，如果反馈控制的中止条件在一个周期经过之前反复成立，则最终将不可能长时间更新学习值。
因此，在本实施例中，即使当反馈控制中止的条件在氧减少时间段成立时，也更新学习值。具体地，在以下两个条件在反馈控制中止的条件成立时满足的情况下更新学习值。一个条件是反馈控制在一个周期中的氧增加时间段之后的氧减少时间段中止。第二个条件是在反馈控制中止之前的氧减少时间段的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值大于在氧增加时间段的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值。这里，反馈控制中止之前的氧减少时间段更具体地是从目标空燃比被切换为浓设定空燃比时到反馈控制被中止时的时间段，并且在下文中将被称为“部分氧减少时间段”。
在上述两个条件在反馈控制中止时成立的情况下，通过修正空燃比修正量AFC来使在氧增加时间段的累计氧过量/不足ΣOED与在部分氧减少时间段的累计氧过量/不足ΣOED之间的差异变小。另一方面，当这些条件不成立时，不修正空燃比修正量AFC。亦即，当反馈控制在一个周期中的氧增加时间段期间中止时，不修正空燃比修正量AFC。此外，即使当在氧增加时间段的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值变成小于在部分氧减少时间段的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值时，也不修正空燃比修正量AFC。
图14是在执行燃料切断控制的情况下基本空燃比修正量AFCbase等的时间图。在图14所示的示例中，在时刻t1至时刻t2和时刻t5至时刻t6执行燃料切断控制。
如图14所示，如果在时刻t1执行燃料切断控制，则停止燃料喷射器11的燃料喷射。因此，基本空燃比修正量AFCbase的计算也停止。此外，如果燃料切断控制开始，则流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比变成稀程度极大的稀空燃比。从此时稍微延迟的从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比也变成稀程度极大的稀空燃比。因此，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup和下游侧空燃比传感器的输出电流Irdwn变成极大的值。从燃料切断控制在时刻t1开始时到燃料切断控制在时刻t2结束时不执行反馈控制。此外，也不执行更新学习值的控制。
此后，如果在时刻t2燃料切断控制结束，则执行重置后浓控制以放出在燃料切断控制期间储存在上游侧排气净化催化剂20中的大量氧。在重置后浓控制中，将基本空燃比修正量AFCbase设定为小于浓设定修正量AFCrich的值。亦即，将目标空燃比设定为比浓设定空燃比浓的空燃比。由此，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变成小于0的值(对应于浓空燃比)，而下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变成大致为0(对应于理论空燃比)。此后，如果上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA变成大致为零，则下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变成浓判定基准值Irrich以下(时刻t3)。由此，重置后浓控制结束且通常控制恢复。
在时刻t3，当通常控制重新开始时，在时刻t3，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn在浓判定基准值Irrich以下，因此基本空燃比修正量AFCbase被设定为稀设定修正量AFClean。此外，在时刻t3之后，将氧过量/不足累加。接下来，如果在时刻t3之后的累计氧过量/不足变成切换基准值OEDref以上(时刻t4)，则基本空燃比修正量AFCbase被切换为浓设定修正量AFCrich。因此，在时刻t4，累计氧过量/不足ΣOED被重置为0。
在图14所示的示例中，此后，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到浓判定基准值Irrich之前，在时刻t5，燃料切断控制由于车辆的减速等而再次开始。因此，从燃料喷射器11的燃料喷射停止，且基本空燃比修正量AFCbase的计算停止。因此，在图14所示的示例中，燃料切断控制在氧减少时间段期间开始。
这里，在图14所示的示例中，在从时刻t4到时刻t5的部分氧减少时间段Tdec’的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值F1大于在从时刻t3到时刻t4的氧增加时间段Tinc的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值R1。因此，将会理解上游侧空燃比传感器40的输出电流至少恰好由于这些绝对值R1和F1的差异而偏向低侧(浓侧)。因此，在本实施例中，使用在氧增加时间段Tinc的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值R1与在部分氧减少时间段Tdec’的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值F1之差作为修正空燃比修正量AFC的基础。特别地，在本实施例中，通过修正空燃比修正量AFC来使在氧增加时间段Tinc的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值R1与在部分氧减少时间段Tdec’的累计氧过量/不足ΣOED的绝对值F1之差ΔΣOED变小。具体地，使用过量/不足误差ΔΣOED作为利用上式(2)更新学习值的基础，并且使用上式(3)来修正空燃比修正量AFC。
根据本实施例，可以在由氧增加时间段和氧减少时间段组成的一个周期经过之前更新学习值。由此，即使燃料切断控制或供给量增加控制引起反馈控制的频繁中止，也能更新学习值。
图15是示出本实施例中的学习值sfbg的更新控制的控制例程的流程图。图示的控制例程通过每隔一定时间间隔的中断来执行。此外，步骤S41至S47和S49至S54分别与图13的步骤S21至S27和S28至S33相似，因此将省略说明。
当在步骤S42判定为稀标记Fr未被设定为0时，该例程转入步骤S48。在步骤S48，判定中止反馈控制的条件是否成立，亦即，通常控制是否已结束。如果在步骤S48判定为中止反馈控制的条件不成立，则该例程转入步骤S49。另一方面，当判定为中止反馈控制的条件成立时，该例程转入步骤S55。在步骤S55，将稀标记Fr设定为0，然后，在步骤S56，使Fn成为当前累计氧过量/不足ΣOED的绝对值。接下来，在步骤S57，将累计氧过量/不足ΣOED重置为0。
接下来，判定在步骤S56计算出的Fn是否大于在步骤S46计算出的Rn。当判定为Fn在Rn以下时，该控制例程结束且不更新学习值sfbg。另一方面，当判定为Fn大于Rn时，该例程转入学习值sfbg被更新的步骤S54。
附图标记列表
1发动机机体
5燃烧室
7进气口
9排气口
19排气歧管
20上游侧排气净化催化剂
24下游侧排气净化催化剂
31ECU
40上游侧空燃比传感器
41下游侧空燃比传感器

Claims (12)

1.一种内燃发动机的控制装置，所述内燃发动机包括配置在所述内燃发动机的排气通路中并且能储存氧的排气净化催化剂，
所述内燃发动机的控制装置包括配置在所述排气净化催化剂的沿排气流动方向的下游侧并且检测从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比的下游侧空燃比检测装置、用于控制向所述内燃发动机的燃烧室的燃料供给的供给控制装置、和用于推定流入所述排气净化催化剂中的排气的氧过量/不足的过量/不足推定装置，
其中，所述供给控制装置对向所述内燃发动机的燃烧室的燃料供给执行反馈控制以使得流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比变成目标空燃比，并且当通过所述下游侧空燃比检测装置检测出的空燃比达到从理论空燃比偏向浓侧和稀侧中的一侧的判定空燃比时，所述目标空燃比被切换为从理论空燃比偏向位于所述一侧的相反侧的另一侧的空燃比，并且当在所述目标空燃比被切换之后所述排气净化催化剂的氧储存量的变化量变成预定的切换基准量以上时，所述目标空燃比被切换为从理论空燃比偏向所述一侧的空燃比，并且
其中，在从所述目标空燃比被切换为从理论空燃比偏向所述另一侧的空燃比时到所述氧储存量的变化量变成所述切换基准量以上时的第一时间段的累计氧过量/不足的绝对值构成第一氧量累计值，在从所述目标空燃比被切换为从理论空燃比偏向所述一侧的空燃比时到通过所述下游侧空燃比检测装置检测出的空燃比变成所述判定空燃比以下时的第二时间段的累计氧过量/不足的绝对值构成第二氧量累计值，使用所述第一氧量累计值和所述第二氧量累计值作为基础来修正与空燃比有关的参数以使得这些第一氧量累计值和第二氧量累计值之差变小。
2.根据权利要求1所述的内燃发动机的控制装置，其中，所述与空燃比有关的参数基于在第一时间段的所述第一氧量累计值和在紧接在所述第一时间段之后的第二时间段的所述第二氧量累积值而被修正。
3.根据权利要求1或2所述的内燃发动机的控制装置，其中
所述第一氧量累计值和所述第二氧量累计值之差被用作计算学习值的基础，并且所述学习值被用作修正所述与空燃比有关的参数的基础，并且
所述学习值被存储在即使搭载所述内燃发动机的车辆的点火开关关闭也不会被擦除的存储介质中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃发动机的控制装置，其中，所述一侧是浓侧且所述另一侧是稀侧。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内燃发动机的控制装置，其中
所述控制装置还包括上游侧空燃比检测装置，所述上游侧空燃比检测装置配置在所述排气净化催化剂的沿排气流动方向的上游侧并且检测流入排气净化催化剂中的排气的空燃比，并且
所述过量/不足推定装置使用通过所述上游侧空燃比检测装置检测出的空燃比和流入所述排气净化催化剂中的排气的流量或燃料喷射量作为推定所述氧过量/不足的基础。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃发动机的控制装置，其中
所述供给控制装置在反馈控制中止条件成立时中止所述反馈控制，并且
其中，在所述反馈控制在所述第二时间段期间中止的情况下，并且当从所述目标空燃比从位于理论空燃比的所述一侧的空燃比被切换时到所述反馈控制被中止时的部分第二时间段期间的累计氧过量/不足的绝对值——其构成部分第二氧量累计值——大于紧接在所述第二时间段之前的所述第一时间段中的所述第一氧量累计值时，与空燃比有关的参数被修正成使得所述第一氧量累计值和所述部分第二氧量累计值之差变小。
7.根据权利要求6所述的内燃发动机的控制装置，其中，即使所述反馈控制在所述第二时间段期间被中止，当所述部分第二氧量累计值小于紧接在所述部分第二时间段之前的所述第一时间段中的所述第一氧量累计值时，所述与空燃比有关的参数不被修正。
8.根据权利要求6或7所述的内燃发动机的控制装置，其中，所述反馈控制中止条件是在所述内燃发动机的运转期间中止向燃烧室内部的燃料供给的燃料切断控制的执行、暂时增加向燃烧室内部的燃料供给的供给增量控制的执行和所述内燃发动机通过发动机自动停止/起动装置而停止中的至少一者。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的内燃发动机的控制装置，其中，所述与空燃比有关的参数是所述目标空燃比或燃料供给量。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的内燃发动机的控制装置，其中，所述与空燃比有关的参数是用作控制中心的空燃比。
11.根据权利要求10所述的内燃发动机的控制装置，其中，所述用作控制中心的空燃比是理论空燃比。
12.根据权利要求1至8中任一项所述的内燃发动机的控制装置，其中
所述控制装置还设置有上游侧空燃比检测装置，所述上游侧空燃比检测装置配置在所述排气净化催化剂的沿排气流动方向的上游侧并且检测流入排气净化催化剂中的排气的空燃比，
所述供给控制装置通过反馈控制来将供给至所述内燃发动机的燃烧室的燃料的供给量控制成使得通过所述上游侧空燃比检测装置检测出的空燃比变成目标空燃比，并且
所述与空燃比有关的参数是所述上游侧空燃比检测装置的输出值。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109681295A (zh) * 2017-10-19 2019-04-26 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8635911B2 (en) 2010-05-05 2014-01-28 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and method for measuring buoyant mass and deformability of single cells
DE102014004714B4 (de) * 2014-04-01 2016-10-13 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung zur Berechnung eines Nachkatalysatorlambdawerts sowie entsprechende Antriebseinrichtung
JP6156276B2 (ja) 2014-07-23 2017-07-05 トヨタ自動車株式会社 空燃比センサの異常検出方法
JP6269371B2 (ja) * 2014-07-28 2018-01-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP6287939B2 (ja) * 2015-04-13 2018-03-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP6332149B2 (ja) * 2015-06-01 2018-05-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP2017002843A (ja) * 2015-06-11 2017-01-05 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP6361591B2 (ja) * 2015-06-24 2018-07-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6287980B2 (ja) * 2015-07-03 2018-03-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6213540B2 (ja) 2015-10-01 2017-10-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP6604259B2 (ja) * 2016-04-12 2019-11-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE102017215251B4 (de) * 2017-08-31 2019-04-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Steuergerät zur Emissionsregelung einer Verbrennungskraftmaschine
JP6579179B2 (ja) * 2017-11-01 2019-09-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP7074076B2 (ja) 2019-01-09 2022-05-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040182071A1 (en) * 2003-03-21 2004-09-23 Gopichandra Surnilla Device and method for internal combustion engine control
US20040187481A1 (en) * 2003-03-27 2004-09-30 Shane Elwart Computer controlled engine adjustment based on an exhaust flow
CN1886585A (zh) * 2003-12-02 2006-12-27 丰田自动车株式会社 内燃机空燃比控制设备
JP2011163193A (ja) * 2010-02-09 2011-08-25 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
CN103270282A (zh) * 2011-01-18 2013-08-28 丰田自动车株式会社 内燃机的空燃比控制装置

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH041440A (ja) 1990-04-17 1992-01-06 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の空燃比制御装置
JP2807554B2 (ja) 1990-08-04 1998-10-08 ダイハツ工業株式会社 内燃機関の空燃比制御方法
US5678402A (en) 1994-03-23 1997-10-21 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Air-fuel ratio control system for internal combustion engines and exhaust system temperature-estimating device applicable thereto
JP2869847B2 (ja) 1994-03-23 1999-03-10 本田技研工業株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
US5758490A (en) 1994-12-30 1998-06-02 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel metering control system for internal combustion engine
JP3217682B2 (ja) 1994-12-30 2001-10-09 本田技研工業株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
US5724809A (en) 1995-06-12 1998-03-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device for determining deterioration of a catalytic converter for an engine
JP3156582B2 (ja) 1996-03-13 2001-04-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の触媒劣化判別装置
JPH09151765A (ja) 1995-11-30 1997-06-10 Fuji Heavy Ind Ltd エンジンの空燃比制御装置
JP2900890B2 (ja) * 1996-08-09 1999-06-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の触媒劣化判別装置
JP3704884B2 (ja) * 1997-05-09 2005-10-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP3868693B2 (ja) * 1999-03-03 2007-01-17 日産自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP3731426B2 (ja) 2000-02-23 2006-01-05 日産自動車株式会社 エンジンの排気浄化装置
JP3675282B2 (ja) * 2000-02-23 2005-07-27 日産自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP2003206784A (ja) 2002-01-16 2003-07-25 Mazda Motor Corp エンジンの空燃比制御装置
JP2004019467A (ja) 2002-06-12 2004-01-22 Fuji Heavy Ind Ltd エンジンの空燃比フィードバック制御装置
JP2004116344A (ja) 2002-09-25 2004-04-15 Hitachi Unisia Automotive Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP4158475B2 (ja) 2002-10-15 2008-10-01 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置及び方法
JP2005188330A (ja) 2003-12-24 2005-07-14 Toyota Motor Corp 内燃機関の空燃比制御装置
JP4345484B2 (ja) 2004-01-06 2009-10-14 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP4826398B2 (ja) * 2006-09-06 2011-11-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP4930722B2 (ja) * 2007-12-25 2012-05-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP4957559B2 (ja) 2008-01-08 2012-06-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP5310444B2 (ja) 2009-09-28 2013-10-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP5029718B2 (ja) * 2010-03-18 2012-09-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
WO2011132232A1 (ja) * 2010-04-23 2011-10-27 トヨタ自動車株式会社 触媒異常診断装置
CN102575602B (zh) * 2010-09-24 2014-12-31 丰田自动车株式会社 内燃机的空燃比控制装置
JP5110194B1 (ja) * 2011-07-12 2012-12-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP5817581B2 (ja) * 2012-02-17 2015-11-18 株式会社デンソー 内燃機関の排出ガス浄化装置
WO2013179373A1 (ja) * 2012-05-28 2013-12-05 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化判定システム
EP2952715B1 (en) 2013-01-29 2018-12-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040182071A1 (en) * 2003-03-21 2004-09-23 Gopichandra Surnilla Device and method for internal combustion engine control
US20040187481A1 (en) * 2003-03-27 2004-09-30 Shane Elwart Computer controlled engine adjustment based on an exhaust flow
CN1886585A (zh) * 2003-12-02 2006-12-27 丰田自动车株式会社 内燃机空燃比控制设备
JP2011163193A (ja) * 2010-02-09 2011-08-25 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
CN103270282A (zh) * 2011-01-18 2013-08-28 丰田自动车株式会社 内燃机的空燃比控制装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109681295A (zh) * 2017-10-19 2019-04-26 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置

Also Published As

Publication number Publication date
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