CN1978880B - 空燃比控制器 - Google Patents

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Abstract

一种空燃比控制器，应用于包括改变进气阀(30)升程量(VL)的可变升程机构的内燃机(10)。输出显示废气的氧浓度的信号的氧传感器(64)设置在内燃机的废气通道(28)中的废气净化催化剂(34)的下游。执行空燃比控制，利用依据氧传感器(64)输出值设定的修正量来修正燃料喷射量的控制值。学习修正量与基准值的偏差、学习的小升程值(Gksm)、学习的中间升程值(Gkmd)和升程量(VL)之间的关系。利用学习得到的关系，依据升程量(VL)计算学习偏差值(Gka)。然后，通过包括计算得到的学习偏差值(Gka)在内的修正量来修正燃料喷射量的控制值。

Description

空燃比控制器
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的空燃比控制器，该内燃机包括改变进气阀升程量的可变升程机构。该空燃比控制器还可依据来自传感器的输出信号控制空燃比，该传感器检测废气净化催化剂下游的废气的氧浓度。
背景技术
在内燃机中，废气通常由设置在废气通道中的废气净化催化剂净化。当在内燃机中燃烧的空气燃料混合物的空燃比处于预定范围之内时，废气净化催化剂可有效地净化废气。因此，一个用于输出信号以显示废气的氧浓度的传感器被设置在废气净化催化剂的上游，空气燃料混合物的实际空燃比由传感器的输出信号确定。然后，执行空燃比控制。在空燃比控制的过程中，将确定的空燃比与目标空燃比相比较。如果确定的空燃比偏离目标空燃比，则修正燃料喷射量以使实际空燃比与目标空燃比趋于相等。
日本专利申请公开JP-A-2004-36396描述了一种空燃比控制器，除了上述设置在废气净化催化剂上游端的传感器之外，同时在废气净化催化剂下游设置另一个传感器，以输出信号显示废气的氧浓度，评估废气净化催化剂的废气净化作用的条件。然后，使用所谓的次空燃比控制，亦即，一种依据设置在废气净化催化剂下游的传感器的输出信号来修正燃料喷射量的空燃比控制。
日本专利申请公开JP-A-2001-263015描述了一种具有可变升程机构的设备，该设备可修正内燃机的进气阀的升程量(更具体的说，最大升程量)。使用该设备可控制可变升程机构的操作，从而使实际升程量与目标升程量相等。这样，可通过开启或关闭进气阀以达到适合于内燃机当前运行状态的升程量。
由于例如装配误差的影响，进气阀的升程量之间具有个体差异。因此在内燃机中，进气通道与燃烧室相连通的连通部分(进气通道的一部分)的截面积有可能略偏离基准通道面积(以下称该截面积为通道面积)。而且，在内燃机的运转过程中，沉积物会粘附在进气阀上。此时，通道面积的改变会引起实际通道面积偏离基准通道面积。这种偏离会造成进气量调节精度的降低，从而导致空气燃料混合物的空燃比调整精度的降低。在使用上述空燃比控制的内燃机中，由实际通道面积从基准通道面积的偏差引起的实际空燃比与基准空燃比的偏差主要通过空燃比控制来补偿。因此，可避免空燃比调整精度的降低。
在设置有可变升程机构的内燃机中，实际通道面积与基准通道面积的偏差引起实际空燃比偏离基准空燃比。这种实际空燃比从基准空燃比的偏差随可变升程机构的操作方式不同而变化。更具体的说，由于实际通道面积与基准通道面积的偏差，操作可变升程机构以降低进气阀升程量增加了进气量与基准值的偏差值与总进气量的比率，从而使得实际空燃比与基准空燃比的偏差增加。
因此，如果频繁改变可变升程机构的操作方式以使其适合内燃机当前运行状态的话，空燃比从基准空燃比的偏离也会频繁变化。日本专利申请公开JP-A-2004-36396描述了一种设备，该设备仅依据传感器的信号控制空燃比。在使用该设备时，如果频繁改变可变升程机构的操作方式，会导致对空燃比与基准空燃比的偏差的补偿不精确，因为该偏差随上述方式的频繁变化而变化。
发明内容
本发明提供了一种在设置有可变升程机构的内燃机中、可以精确地将空气燃料混合物的空燃比控制到期望比例的空燃比控制器。
接下来，介绍实现上述目标的构造及相应的效果。
本发明的一方面涉及一种用于内燃机的空燃比控制器，该内燃机包括改变进气阀升程量的可变升程机构。空燃比控制器具有第一控制单元，该第一控制单元可通过依据传感器输出值所设定的修正量实现空燃比控制，从而修正燃料喷射量的控制值，其中的传感器设置在内燃机废气通道中的废气净化催化剂的下游。该传感器输出一个信号显示废气净化催化剂下游的废气的氧浓度。同时，该空燃比控制器包括一个第二控制单元，该第二控制单元学习修正量与其基准值的偏差程度和升程量之间的关系，通过所得的关系基于升程量计算出一个学习偏差值，并利用修正量和计算得到的学习偏差值来修正燃料喷射量的控制值。
利用所述结构，依据进气阀的升程量来学习修正量从基准值的偏差，并将此偏差用于空燃比控制。燃料喷射量依据修正量相应的增加或减小，从而将空气燃料混合物的空燃比调整至一个理想的空燃比值，同时，利用学习偏差值所做的修正可抑制可变升程机构的不同操作方式对空燃比的影响。因此，在所述具有可变升程机构的内燃机中，空气燃料混合物的空燃比被精确地控制至一个理想的空燃比值。
利用关系式计算得到的学习偏差值可随升程量的减小而增加。
由于进气阀的装配误差或粘附在进气阀上的沉积物的影响，在内燃机的进气通道与燃烧室相通之处，连通部分的通道面积偏离基准通道面积。修正量从基准值的偏差值随进气阀升程量的减小而增加。利用所述结构，可依据上述趋势计算得到学习偏差值。
可学习关系式，可计算偏差值，并在升程量小于预定升程量的条件下，利用得到的偏差值修正燃料喷射量的控制值。
即使当连通部分的通道面积偏离基准面积时，通道面积从基准面积的偏差对进气阀升程量较大情况下的空燃比几乎没有影响。
利用所述结构，仅在与上述范围值不同的范围之内，即在升程量相对较小的情况下，换句话说，仅在通道面积从基准面积的偏差会影响空燃比的范围之内，计算学习偏差值，并利用学习所得的偏差值修正燃料喷射量的控制值。
预先设定一个线性函数作为关系式，并计算得到对应于一个特定升程量的偏差值，该特定升程量小于预定升程量。所述函数的斜率随计算得到的偏差值而变化。学习该具有变化斜率的函数所表示的关系式。
利用所述结构，预先设定线性函数，该函数依据一个对应于特定升程量的偏差值而变化，从而可学习由所述具有变化斜率的函数所表达的关系式。相应的，与设定了多个升程量范围的结构相比，计算对应于各范围的偏差值，将学习值设定为计算得到的偏差值，并在宽升程量范围内以较低频率学习关系式。
特定升程量可以是可实现的最小升程量。
采用此种结构，依据对应于这样一个升程量的偏差值学习关系式，在该升程量时，连通部分的通道面积与基准面积的偏差的影响最为明显。因此，关系式可被精确的学习。
特定升程量可以是在内燃机怠速时设定的升程量。
利用此种结构，当内燃机怠速时，亦即当内燃机运行稳定时，换句话说，当偏差值稳定时，学习关系式。相应的，关系式可被精确的学习。
除了对应于特定升程量的偏差值，同时计算与一个不同于特定升程量的另一升程量所对应的偏差值，函数的斜率可依据计算得到的偏差值变化。
利用此种结构，关系式被学习，使之更适合于宽升程量范围内的实际偏差值。
分别学习对应于两个不同特定升程量的偏差值，依据特定升程量与升程量之间的关系式，可通过对独立学习得到的偏差值进行插值来计算学习偏差值。
利用此种结构，与设定了多个范围值的结构相比，计算对应于各范围值的偏差值，将学习值设定为计算得到的偏差值，并在宽升程量范围内以较低频率学习关系式。
使用预定的转换系数进行插值运算。可选的，插值运算可以是线性插值。同时，插值的方式可以是内插或外插。
针对升程量设定多个范围值，通过学习对应于各范围值的偏差值来学习关系式，并依据升程量在多个范围值间选择其一，对应于该所选范围值，计算得到的学习值作为学习偏差值。
利用此种结构，当连通部分的通道面积偏离基准面积时，可独立学习对应于多个范围值的偏差值，所述范围值具有对空燃比影响不同的偏差值。然后，可利用偏差值实现空燃比控制。
除了设置在内燃机废气通道中的废气净化催化剂下游的传感器，还设置了一个位于内燃机废气通道中的废气净化催化剂的上游的传感器，该传感器输出信号以显示废气净化催化剂上游的废气的氧浓度。按预定的时间间隔启动空燃比控制，依据设置在废气净化催化剂的上游的传感器的输出值来修正燃料喷射量的控制值。燃料喷射量的控制值根据修正量来修正。该修正量则是根据设置在废气净化催化剂下游的传感器的输出值和基准值的比较结果，按预定量增加或减小而得到的。
如上所述，燃料喷射量是依据设置在废气净化催化剂上游的传感器的输出信号来修正的。除此之外，同时设置了一个所谓次空燃比控制的设备，亦即，按修正量修正燃料喷射量，该修正量根据设置在废气净化催化剂下游的传感器的输出值和基准值的比较结果，按预定量增加或减小而得到。进行次空燃比控制使依据废气净化催化剂的废气净化作用的实际状况来调整燃料喷射量变为可能。因此，废气净化催化剂可更有效地净化废气。然而，在具有可变升程机构的内燃机中，由于进气阀的升程量频繁变化，空燃比从基准值的偏差变化得如此频繁，以至于不能精确地增加或减小在次空燃比控制中所用到的修正量。
利用上述结构，在次空燃比控制中所用到的修正量可精确的变化，从而可补偿由于升程量变化引起的空燃比从基准值的偏差值的变化。所以，精确地将空气燃料混合物的空燃比控制为期望比例。
内燃机可包括多个气缸。设置在废气净化催化剂上游的传感器被所有气缸共用。
在具有多个气缸的内燃机中，由于燃料喷射阀的个体差异和粘附在进气阀上的沉积物的影响，各气缸中的空气燃料混合物的空燃比之间的不同是不可避免的。在依据传感器的输出信号修正燃料喷射量的控制值时，其中所述的传感器设置在废气净化催化剂上游并由所有气缸共用，这样的不同会减小将废气净化催化剂上游的废气特性调整为能指示等于或接近化学计量空燃比的特性的精度。因此，在具有多个气缸的内燃机中，设置在废气净化催化剂下游的传感器的输出值从基准值的偏差可能会很大，且因而由于进气阀升程量的变化而引起的空燃比从基准空燃比的偏差也会很大。
附图说明
以下对应于附图的对优选实施例的具体描述将清晰地阐明本发明的前述的和进一步的目标、特点和优势。附图中，相同的数字标号用于标识相同的元件。
图1为依照本发明的第一实施例的空燃比控制器的示意图。
图2为进气阀的升程量根据可变升程机构的操作而变化的曲线图。
图3为位于废气通道中的空燃比传感器和氧传感器的位置示意图。
图4为进气阀升程量和连通部分通道面积之间的关系示意图，在该连通部分的通道面积处，进气通道与内燃机燃烧室相通。
图5为进气阀升程量和空燃比从基准空燃比的偏差值之间的关系曲线图。
图6为依照本发明的第一实施例的次反馈控制程序的流程图。
图7为本发明的第一实施例中的进气阀升程量和学习偏差值之间的关系示意图。
图8为废气与空燃比传感器相接触的容易程度的曲线图和各气缸中的废气的性能曲线图。
图9为依照本发明的第二实施例的次反馈控制程序的流程图。
图10为列出了多个范围值和对应于各范围值的学习值的表格。
图11为进气阀升程量和依照本发明的另一实施例的学习偏差值之间的关系曲线图。
图12为进气阀升程量和依照本发明的另一实施例的学习偏差值之间的关系曲线图。
图13为进气阀升程量和依照本发明的另一实施例的学习偏差值之间的关系曲线图。
图14为进气阀升程量和依照本发明的另一实施例的学习偏差值之间的关系示意图。
具体实施方式
接下来，详细介绍本发明的第一实施例。
图1为依照本发明的第一实施例的空燃比控制器的示意图。如图1所示，节气阀14设置在内燃机10的进气通道12中。节气阀马达16与节气阀14相连。通过控制节气阀马达16来调整节气阀14的开启量(节气阀开启量TA)，并由此调整通过进气通道12进入燃烧室18的空气量。燃料喷射阀20设置在进气通道12中。燃料喷射阀20将燃料喷射入进气通道12中。此外，废气净化催化剂34设置在内燃机10的废气通道28中。
在内燃机10的燃烧室18中，由进入的空气和喷射的燃料组成的空气燃料混合物被火花塞22点燃。因此，空气燃料混合物燃烧起来，由此使得活塞24做往复运动，从而转动曲轴26。燃烧后的空气燃料混合物，即废气，从废气通道28流入燃烧室18中，在废气净化催化剂34处被净化，并排出废气通道28。
在内燃机10中，进气通道12和燃烧室18之间的连通状态由开启/关闭进气阀30来连通/阻塞。通过进气阀凸轮32的转动来开启和关闭进气阀30，该进气凸轮轴32的转动由曲轴26的转动来带动。此外，可变升程机构42设置在进气阀30和进气凸轮轴32之间。该可变升程机构42根据内燃机10的运行状态改变进气阀30的升程量(更具体的说，最大升程量)VL。该可变升程机构42由诸如电机的驱动器44来驱动。如图2所示，进气阀30的升程量VL与进气阀30的进气持续时间(工作角度)同步地被可变升程机构42改变。比如，当工作角度减小时，升程量VL也随之减小。
依照本发明的第一实施例的空燃比控制器设置有可检测内燃机10(图1)的运行状态的不同传感器。这些传感器的范例包括检测曲轴26的转速(发动机转速NE)的曲轴传感器52，检测流经进气通道12的进入空气量(通道进气量GA)的进气量传感器54，和检测加速踏板36的下降量AC的加速冲程传感器56。同时，设置有检测节气阀开启量TA的节气阀传感器58，和检测进气阀30的升程量VL(更具体的，可变升程机构42的操作量)的升程量传感器60。更进一步的，空燃比传感器62被设置在位于废气通道28中(更具体的，位于废气歧管中)的废气净化催化剂34的上游，并输出信号以显示废气的氧浓度。氧传感器64被设置在位于废气通道28中的废气净化催化剂34的下游，并输出信号以显示废气的氧浓度等。
如图3所示，内燃机10具有4个气缸：#1，#2，#3和#4。空燃比传感器62设置在从气缸#1和#4中延伸出来的各废气通道28相接的部分(更具体的，废气歧管)。所有#1至#4的气缸共用空燃比传感器62。
空燃比传感器62为一个已知的限流氧传感器。该限流氧传感器在浓差电池氧传感器的检测部分设置有一个被称作扩散控制层的陶瓷层。利用此种结构，所述限流氧传感器可输出对应于废气的氧浓度的电流值。当与废气氧浓度密切相关的空气燃料混合物的空燃比与化学计量空燃比相等时，输出电流值为”0”。当空气燃料混合物的空燃比低于化学计量空燃比很大量时，输出电流值负向增加。另一方面，当空气燃料混合物的空燃比高于化学计量空燃比很大量时，输出电流值正向增加。相应的，可依据空燃比传感器62的输出信号检测空气混合物的空燃比高于/低于化学计量空燃比的量。
氧传感器64为一个已知的浓差电池氧传感器。当废气的氧浓度为一个使空气燃料混合物的空燃比低于化学计量空燃比的值时，浓差电池传感器计算出接近1伏的输出电压。另一方面，当废气的氧浓度为一个使空气燃料混合物的空燃比高于化学计量空燃比的值时，浓差电池传感器计算出接近0伏的输出电压。当废气的氧浓度为一个使空气燃料混合物的空燃比等于或接近化学计量空燃比的值时，浓差电池氧传感器的输出电压会极大的变化。因此，根据氧传感器64的输出信号，可以确定废气净化催化剂34下游的废气特性所指示的是稀空燃比还是浓空燃比。
氧传感器64设置在废气净化催化剂34的下游，以监测废气净化催化剂34的废气净化作用的状况。亦即，当废气净化催化剂34的废气净化作用减弱，并且氧气进入废气中时，氧传感器64的输出信号指示一个对应于稀空燃比的值。另一方面，当废气净化催化剂34的氧化作用得到促进，并且废气中的氧气被消耗时，氧传感器64的输出信号指示一个对应于浓空燃比的值。根据氧传感器64所计算的检测结果，可监测废气净化催化剂34的废气净化作用的状况。
在本发明的第一实施例中，设置有一个具有微处理器的电子控制单元(下文中简称为”ECU”)。ECU50接收各传感器的检测信号，并执行各种计算。依据计算结果，ECU50实现不同的控制，如节气阀马达16的驱动控制(节气阀控制)，燃料喷射阀20的驱动控制(燃料喷射控制)，和驱动器44的驱动控制(可变升程控制)。
在本发明的第一实施例中，进入燃烧室18的空气量(进入气缸的空气量)按照如下方式由节气阀控制和可变升程控制来调节。亦即，根据加速踏板36的下压量AC和发动机转速NE来计算进入气缸的空气量的控制目标值(下文中称其为“气缸内进气量的目标值Tga”)。然后，执行节气阀控制和可变升程控制，从而使气缸内进气量的实际值与气缸内进气量的目标值Tga相等。当执行节气阀控制和可变升程控制时，如果发动机没有被充分加热(比如，当发动机冷却剂的温度低于预定温度时)，升程量VL被设定在一个使升程量VL很大的工作角度，同时通过改变节气阀开启量TA来调节气缸内进气量。然而，如果发动机已被充分加热(比如，当发动机冷却剂的温度等于或高于预定温度时)，则同时改变节气阀开启量TA和升程量VL来调节气缸内进气量。此时，基本上，随着适合内燃机10运行状态的气缸内进气量(气缸内进气量的估计值Vga将在后文中详细介绍)的增加，升程量VL和进气阀30的节气阀开启量TA也随之增加。
在本发明的第一实施例中，依据气缸内进气量调整燃料喷射量，其中，气缸内进气量由节气阀控制和可变升程控制来调节。更具体的，依据通道进气量GA等计算气缸内进气量的实际值(气缸内进气量的估计值Vga)，计算一个使得空气燃料混合物的空燃比等于化学计量空燃比的燃料量作为燃料喷射量的控制值(目标喷射量Tq)来估计气缸内进气量Vga。然后，燃料喷射阀20被驱动，从而使得目标喷射量Tq的燃料从燃料喷射阀20喷出。因此，在燃烧室18中燃烧的空气燃料混合物的空燃比与化学计量空燃比接近。
当空燃比等于或接近化学计量空燃比的空气燃料混合物被燃烧时，废气净化催化剂34氧化废气中的HC和CO，还原废气中的NOx，从而净化废气。特别的，当空燃比处于一个等于或接近化学计量空燃比的小范围之内时，废气中的主要污染物(HC，CO，NOx)均可被有效的除去。因此，为了保证废气净化催化剂34有效使用，需要精确地调整空气燃料混合物的空燃比，从而使空燃比保持在该范围的中心。
接下来，介绍所述空燃比调整的要点。
首先，空气燃料混合物的实际空燃比由空燃比传感器62确定。依据实际空燃比从目标空燃比(化学计量空燃比)的偏差值，计算反馈修正量MFB，并依据反馈修正量MFB来修正目标喷射量Tq。依据反馈修正量MFB执行反馈控制，并通过该反馈控制修正燃料喷射量，从而使得实际空燃比与目标空燃比相等。
依据氧传感器64计算的检测结果来估计废气净化催化剂34是存储氧气还是释放氧气。依据该估计结果，进一步修正目标喷射量Tq。更具体的，设定用于修正目标喷射量Tq的次反馈修正量SFBa。当氧传感器64的信号显示一个对应于浓空燃比的数值时，在每一个计算次反馈修正量SFBa的周期中，将次反馈修正量SFBa减小预定量α，从而使得燃料喷射量逐渐减小。另一方面，当氧传感器64的信号显示一个对应于稀空燃比的数值时，在每一个计算次反馈修正量SFBa的周期中，将次反馈修正量SFBa增加预定量，从而使得燃料喷射量逐渐增加。依据废气净化催化剂34的废气净化作用的实际状况，通过基于次反馈修正量SFBa执行的次反馈控制(次空燃比控制)来修正燃料喷射量。因此，废气净化催化剂34可以有效的净化废气。
在内燃机10中，由于个体差异、时间衰退、可变升程机构42的装配误差或粘附在进气阀30上的沉积物的影响，进气通道12与燃烧室18相通的连通部分的通道面积可能会偏离基准通道面积。相应的，即使按照相同方式调整进气阀30的升程量VL，气缸内进气量的实际值也会偏离气缸内进气量的基准值，该基准值是在实际通道面积与基准通道面积相同的条件下的气缸内进气量的期望值。依照本发明的第一实施例，基本上，按照上述方式调整空燃比弥补了由于实际通道面积偏离基准通道面积而引起的气缸内进气量实际值偏离气缸内进气量基准值的情况。
根据可变升程机构42的操作方式(升程量VL)，由于实际通道面积偏离基准通道面积而引起的气缸内进气量实际值偏离气缸内进气量基准值的情况会发生很大的变化。原因如下所述。
图4显示了进气阀30的升程量VL和通道面积之间的关系。在图4中，实线表示当实际通道面积与基准面积相同时的关系示例(基准状态)。点划线表示当实际通道面积小于基准通道面积时的关系示例。双点划线表示当实际通道面积大于基准通道面积时的关系示例。
在本发明的第一实施例中，通过改变进气阀30的升程量来调整气缸内进气量。相应的，当内燃机10在低负载情况下运行时，例如当内燃机10怠速时，升程量VL被设定为一个较小值，因此，通道面积也变得相当小。从图4中可以清楚的看到，当升程量VL被设定为一个较小值时，实际通道面积从基准通道面积的偏差值ΔS与整个通道面积之比增加。相应的，当实际通道面积偏离基准通道面积时，这种偏离的影响随着进气阀30的升程量减小变得更为显著。更具体的，随着进气阀30的升程量减小，气缸内进气量的实际值从气缸内进气量的基准值的偏离也随之增加。相应的，如图5所示，在通道面积较小的情况下(如图5中的点划线所示)，以及在通道面积较大的情况下(如图5中的双点划线所示)，空燃比与基准空燃比的偏差均较大。
在本发明的第一实施例中，由于进气阀30的升程量随内燃机10的当前运行状态频繁变化，实际空燃比与基准空燃比的偏差也随升程量VL的变化而频繁变化。实际空燃比与基准空燃比的偏差变化得如此频繁，导致即使执行基于反馈修正量MFB的反馈控制和基于次反馈修正量SFBa的次反馈控制也不能精确补偿。
在本发明的第一实施例中，在次反馈控制的过程中学习次反馈修正量SFBa与基准值(更具体的，”0”)的偏差与升程量VL之间的关系式。然后，利用学习关系式，依据升程量VL计算学习偏差值Gka。而且，利用包括学习偏差值Gka在内的次反馈修正量SFBa来修正目标喷射量Tq。
接下来，介绍具有学习上述关系式步骤以及计算学习偏差值Gka步骤的次反馈控制的流程。
图6为具体介绍次反馈控制程序的流程图。流程图中所示的程序由ECU50在预定周期内执行。
如图6所示，首先，执行计算次反馈修正量SFBa的步骤(步骤S100至S108)。亦即，依据进气阀30的升程量VL、学习的小升程值Gksm和学习的中间升程值Gkmd，计算出学习的偏差值Gka(步骤S1 00)。该学习的小升程值Gksm为，当进气阀30的升程量为特定升程量A时，次反馈修正量SFBa与基准值的偏差。特定升程量A是内燃机10处于怠速时设定的升程量VL，是一个可由可变升程控制实现的最小升程量VL。学习的中间升程值Gkmd为，当进气阀30的升程量为一个略大于特定升程量A的特定升程量B时，次反馈修正量SFBa与基准值的偏差。学习的最小升程值Gksm和学习的中间升程值Gkmd在步骤(步骤S110至S118)中学习，将在下文中详细介绍。
图7所示为升程量VL，学习的小升程值Gksm，学习的中间升程值Gkmd和学习的偏差值Gka之间的关系。如图7所示，学习的偏差值Gka随升程量VL的减小而增加。学习的偏差值Gka按照如下计算。当升程量VL为特定升程量A时，计算学习的小升程值Gksm来作为学习的偏差值Gka。
在升程量VL小于特定升程量B的范围内，依据升程量VL、特定升程量A和特定升程量B的关系式，在学习的小升程值Gksm和学习的中间升程值Gkmd之间进行插值运算来计算得到学习偏差值Gka。更具体的，利用预定转换系数K1，依据下述公式计算学习偏差值Gka。依据升程量VL，转换系数K1被设定为一个等于或小于“1”的正值。
Gka＝Gkmd+(Gksm-Gkmd)(VL-B)K1/(A-B)
当升程量VL为特定升程量B时，计算学习的中间升程值Gkmd来作为学习偏差值Gka。
在升程量VL大于特定升程量B并小于预定升程量C的范围内，依据升程量VL、特定升程量B和预定升程量C的关系式，在学习的中间升程值Gkmd和“0”之间进行插值运算来计算得到学习偏差值Gka。更具体的，利用预定转换系数K2，依据下述等式计算学习偏差值Gka。依据升程量VL，转换系数K2被设定为一个等于或小于“1”的正值。
Gka＝Gkmd(VL-C)K2/(B-C)
在升程量VL等于或大于预定升程量C的范围内，学习偏差值Gka被设定为”0”。换句话说，在此范围内，不计算学习偏差值Gka，不依据学习偏差值Gka来修正目标喷射量Tq。
在计算了学习偏差值Gka之后，确定废气净化催化剂34下游的废气特性所指示的是否是稀空燃比(如图6的步骤S102)，并依据确定结果来更新修正量FBbse。更具体的，如果确定废气净化催化剂34下游的废气特性所指示的是稀空燃比(如步骤S102的”YES”)，在修正量FBbse上加上预定量α(步骤S104)。另一方面，如果确定废气净化催化剂34下游的废气特性所指示的是浓空燃比(如步骤S102的”NO”)，从修正量FBbse中减去预定量α(步骤S106)。
接着，通过在已更新的修正量FBbse上加上学习偏差值Gka，可计算得到次反馈修正量SFBa(步骤S108)。
然后，得到学习的小升程值Gksm和学习的中间升程值Gkmd。
首先，确定是否满足学习条件(步骤S110)。更具体的，确定在满足以下两个条件的情况下是否满足学习条件：
—内燃机10被充分加热(冷却剂温度等于或高于一个预定值)；
—稳定的发动机运行状态，即既无突然加速也无突然减速的状态已持续了一段预定时间。
如果确定满足学习条件(如步骤S110的”YES”)，并且升程量VL为特定升程量A(如步骤S112的”YES”)，则当前次反馈修正量SFBa被存储以作为学习的小升程值Gksm(步骤S114)。
另一方面，如果确定满足学习条件(如步骤S11 0的”YES”)，并且升程量VL为特定升程量B(如步骤S112的”NO”，步骤S116的”YES”)，则当前次反馈修正量SFBa被存储以作为学习的中间升程值Gkmd(步骤S118)  。
在依据上述方式学习得到学习的小升程值Gksm或学习的中间升程值Gkmd之后，将修正量FBbse设定为”0”(步骤S120)，然后结束程序。
另一方面，如果确定不满足学习条件(如步骤S110的”NO”)，或升程量VL既不是特定升程量A也不是特定升程量B(如步骤S112的”NO”，步骤S116的”NO”)，直接结束程序，而不学习小升程学习值Gksm和中间升程学习值Gkmd，也不更新修正量FBbse。
接下来介绍通过执行次反馈控制过程而能被计算的效果。
在次反馈控制中，计算一个对应于当前进气阀30的升程量的数值作为学习偏差值Gka。更具体的，随着升程量VL减小，计算一个更小值作为学习偏差值Gka。因此，基于这样的趋势计算学习偏差值Gka，亦即，当连通部分的实际通道面积偏离基准通道面积时，随着升程量VL减小，次反馈修正量SFBa与基准值的偏差增加。然后，依据包括学习偏差值Gka在内的次反馈修正量SFBa来修正喷射量Tq。相应的，尽管通过可变升程控制进气阀30的升程量VL频繁变化，这种升程量VL的频繁变化可得到补偿。这是因为，在计算次反馈修正量SFBa时，预知了由于升程量VL变化而引起的空燃比与基准空燃比的偏差的变化。这样，升程量VL的变化所带来的影响可被精确的抑制，该影响可作用于空燃比。因此，空气燃料混合物的空燃比可被精确的控制至一个理想比值。
此外，由于次反馈修正量SFBa包括修正量FBbse，该修正量FBbse通过在每一个依据氧传感器64的输出信号计算修正量FBbse的周期中增加或减小一个预定量α得到，通过基于次反馈修正量SFBa的修正，燃料喷射量被增加或减小，从而使空气燃料混合物的空燃比等于一个理想空燃比。这样，依据废气净化催化剂34的废气净化作用的状况，燃料喷射量被增加或减小。因此，废气被更有效的净化。
因为依照第一实施例的内燃机10具有多个气缸，由于各燃料喷射阀10的个体差异和粘附在进气阀30上的沉积物的影响，各气缸中的空气燃料混合物的空燃比之间的不同是不可避免的。在本发明的第一实施例中，检测每个气缸中的空气燃料混合物的空燃比的空燃比传感器62被所有气缸共用。相应的，气缸中的废气与空燃比传感器62相接触的容易程度也随气缸的不同而不同。
因此，如果依据空燃比传感器62的输出信号修正喷射量Tq，各气缸之间的空燃比差异减小了修正的精度，这种修正将废气净化催化剂34上游的废气特性修正为能指示一个等于或接近化学计量空燃比的空燃比特性。更具体的，如图8的实线所示，当内燃机具有这样的结构，亦即，废气从预定气缸(如图8范例中的气缸#3)与空燃比传感器62相接触比从其他气缸(如气缸#1，#2和#4)更为容易，并且从预定气缸#3排出的废气特性能指示稀空燃比时，目标喷射量Tq极大的增加，这样的增加将空气燃料混合物的空燃比的均值减小至化学计量空燃比之下。图8中的虚线表示了废气从各气缸与空燃比传感器62相接触的容易程度，以及当废气从各气缸与空燃比传感器62相接触的容易程度相同时空气燃料混合物的空燃比。
因此，依照本发明的第一实施例的空燃比控制器，氧传感器64的输出值从基准值(基准值对应于当空气燃料混合物的空燃比等于化学计量空燃比时的废气的氧浓度)的偏差可能很大，其中该氧传感器64设置在废气净化催化剂34的下游。因此，由于升程量VL变化而引起的实际空燃比与基准空燃比的偏差的变化可能很大。依照本发明的第一实施例，用于这种具有多个气缸的内燃机10的空燃比控制器能精确控制空气燃料混合物的空燃比至一个理想比值。
即使当连通部分的通道面积偏离基准通道面积时，这样的偏差也几乎对在进气阀30的升程量VL较大并且通道面积相当大的范围下的空燃比没有影响。
在次反馈控制中，在这样的范围内，更具体的，在升程量VL等于或大于预定升程量C的范围内，不计算学习偏差值Gka，也不依据学习偏差值Gka修正目标喷射量Tq。换句话说，在升程量VL小于预定升程量C的条件下，计算学习偏差值Gka，并根据学习偏差值Gka修正目标喷射量Tq。相应的，只有在不同于上述范围且升程量相对较小的范围内，换句话说，在实际通道面积从基准通道面积的偏差会影响空燃比的范围内，计算学习偏差值Gka，并依据学习偏差值Gka修正目标喷射量Tq。
在次反馈控制中，由进气阀30的升程量VL，学习的小升程量Gksm，学习的中间升程量Gkmd，学习的偏差值Gka和转换系数K1和K2所限定的函数被预先设定为一个线性函数，基于这个函数，学习偏差值Gka随升程量VL的减小而增加(见图7)。然后，学习进气阀30的升程量和次反馈修正量SFBa与基准值的偏差之间的关系式，从而当升程量VL为特定升程量A或特定升程量B时，该函数的斜率依据次反馈修正量SFBa与基准值的偏差而变化。
因此，与设定了多个针对升程量的范围值的结构相比，计算在各范围内的次反馈修正量SFBa与基准值的偏差，学习偏差值被设定为计算得到的偏差，在宽升程量范围内以较低频率学习进气阀30的升程量VL和次反馈修正量SFBa与基准值的偏差之间的关系式。
此外，进气阀30的升程量VL和次反馈修正量SFBa与基准值的偏差之间的关系式，不仅依据升程量VL为特定升程量A时的偏差值变化，也同时依据升程量为特定升程量B时的偏差值变化。相应的，与关系式仅依据升程量VL为特定升程量A时的偏差值变化的结构相比，学习该关系式，使之适合于在整个宽升程量范围内的实际偏差值。
在次反馈控制中，得到学习的小升程值Gksm的特定升程量A被设定为升程量VL，该升程量VL在内燃机10怠速时设定且为可由可变升程控制实现的小升程量。这样，在发动机怠速的稳定运行状态下，换句话说，在次反馈修正量SFBa从基准值的偏差值稳定的情况下，依据这样一个升程量VL的偏差值，亦即，在该升程量VL的条件下，实际通道面积从基准通道面积的偏差对空燃比的影响达到最大时，得到学习的小升程值Gksm。因此，学习的小升程值Gksm被精确的学习，从而使进气阀30的升程量VL和次反馈修正量SFBa与基准值的偏差之间的关系被精确的学习。
至此，依照本发明的第一实施例，可预测有下列效果。
(1)学习次反馈修正量SFBa与基准值的偏差和进气阀30的升程量VL之间的关系式，利用学习所得的关系式，并依据升程量VL计算学习偏差值Gka。依据包括学习偏差值Gka在内的次反馈修正量SFBa修正目标喷射量Tq。相应的，尽管在可变升程控制中进气阀30的升程量VL频繁变化，这种升程量VL的频繁变化可得到补偿。这是因为，在计算次反馈修正量SFBa时，预知了由于升程量VL变化而引起的空燃比与基准空燃比的偏差的变化。这样，升程量VL的变化所带来的可作用于空燃比的影响可被精确的抑制。因此，空气燃料混合物的空燃比可被精确的控制至一个理想比值。
(2)随着升程量VL减小，学习偏差值Gka被设定为一个较大值。相应的，基于这样的趋势设定学习偏差值Gka，亦即，当连通部分的实际通道面积偏离基准通道面积时，随着升程量VL减小，次反馈修正量SFBa与基准值的偏差增加。
(3)在升程量VL小于预定升程量C的条件下，计算学习偏差值Gka，并依据学习偏差值Gka修正目标喷射量Tq。相应的，计算学习偏差值Gka，并仅在连通部分的实际通道面积从基准通道面积的偏离会影响空燃比的范围内，依据学习偏差值Gka修正喷射量Tq。
(4)预先设定一个线性函数，基于该线性函数，学习偏差值Gka随着进气阀30的升程量VL的减小而增加。进气阀30的升程量VL和次反馈修正量SFBa与基准值的偏差之间的关系式被学习，从而当升程量VL为特定升程量A或特定升程量B时，该函数的斜率依据次反馈修正量SFBa与基准值的偏差而变化。因此，与设定了多个针对升程量的范围值的结构相比，计算在各范围内的次反馈修正量SFBa从基准值的偏差，学习偏差值被设定为计算得到的偏差，在宽升程量范围内以较低频率学习所述关系式。
(5)得到学习的小升程值Gksm的特定升程量A在内燃机10怠速时被设定。相应的，当偏差值稳定时，得到学习的小升程值Gksm，并精确的学习进气阀30的升程量和次反馈修正量SFBa与基准值的偏差之间的关系式。
(6)特定升程量A是一个可由可变升程控制实现的最小升程量VL。相应的，依据对应于这样一个升程量的偏差值计算学习的小升程值Gksm，亦即，在该升程量下，实际通道面积从基准通道面积的偏差对空燃比的影响更突出。因此，进气阀30的升程量和次反馈修正量SFBa从基准值的偏差之间的关系式被精确的学习。
(7)进气阀30的升程量VL和次反馈修正量SFBa与基准值的偏差之间的关系式不仅依据升程量VL为特定升程量A时的偏差变化，同时也依据升程量VL为特定升程量B时的偏差变化。相应的，与关系式仅依据升程量VL为特定升程量A时的偏差变化的结构相比，依据实际偏差值，在宽升程量范围内，学习进气阀30的升程量和次反馈修正量SFBa从基准值的偏差之间的关系式。
(8)因为空燃比控制器应用在一个具有多个气缸的内燃机10中，由于进气阀30的升程量VL的变化而引起的实际空燃比从基准空燃比的偏差可能会很大。然而，依据第一实施例，空气燃料混合物的空燃比可被精确的控制至一个理想比值。
接下来，详细介绍本发明的第二实施例。
本发明的第二实施例与本发明的第一实施例的不同之处在于次反馈控制程序。
接下来，介绍第二实施例的次反馈控制。图9为次反馈控制程序的流程图。流程图中所示的程序由电子控制单元50在预定周期内实现。
如图9所示，首先，执行计算次反馈修正量SFBb的步骤(步骤S100至S108)。
首先，依据进气阀10的升程量计算学习偏差值Gkb(步骤200)。在本发明的第二实施例中，如图10所示，针对进气阀30的升程量设定了多个范围值(范围1(VLa≤VL<VLb)，范围2(VLb≤VL<VLc)，范围3(VLc≤VL<VLd)，和范围4(VLd≤VL))，针对各范围值设定了学习值(Gkb1，Gkb2，Gkb3和Gkb4)。在步骤200中，依据升程量VL在多个范围值之中选择其一，并计算对应于所选择的范围值的学习值来作为学习偏差值Gkb。
对应于范围4的学习值Gkb4被设定为”0”，在范围4中，升程量VL等于或大于预定升程量VLd。相应的，在范围4中，不考虑升程量VL，将学习偏差值Gkb设定为”0”，也不依据学习偏差值Gkb修正目标喷射量Tq。得到学习值Gkb1至Gkb3的步骤(如图9的步骤S110和S212至S222)将在下文中介绍。
在这样计算得到学习偏差值Gkb之后，判断废气净化催化剂34下游的废气特性是否指示稀空燃比(步骤S102)。如果废气净化催化剂34下游的废气特性是指示稀空燃比(如步骤S102的”YES”)，在修正量FBbse上加上预定量α(步骤S104)。另一方面，如果确定废气净化催化剂34下游的废气特性所指示的是浓空燃比(如步骤S102的”NO”)，从修正量FBbse中减去预定量α(步骤S106)。
通过在已更新的修正量FBbse上加上学习偏差值Gkb，可计算得到次反馈修正量SFBb(步骤S208)。
接下来，执行得到学习值Gkb1至Gkb3的步骤。首先，判断是否满足学习条件(步骤S110)。如果满足学习条件(如步骤S110的”YES”)，按照如下所述依据升程量VL计算各学习值。当升程量VL位于范围1(VLa≤VL<VLb)中时(如步骤S212的”NO”和步骤S214的”YES”)，将当前次反馈修正量SFBb存储以作为学习值Gkb1(步骤S216)。当升程量VL位于范围2(VLb≤VL<VLc)中时(如步骤S212的”NO”，步骤S214的”NO”和步骤S218的”YES”)，将当前次反馈修正量SFBb存储以作为学习值Gkb2(步骤S220)。当升程量VL位于范围3(VLc≤VL<VLd)中时(如步骤S212的”NO”，步骤S214的”NO”和步骤S218的”NO”)，将当前次反馈修正量SFBb存储以作为学习值Gkb3(步骤S222)。
当这样计算出学习值Gkb1至Gkb3中的一个时，将修正量FBbse设定为”0”(步骤S224)，然后结束程序。
如果不满足学习条件(步骤S110的”NO”)，或当升程量VL等于或大于预定升程量VLd(步骤S212的”YES”)时，直接结束程序，而不学习学习值Gkb1至Gkb3，也不更新修正量FBbse。
接下来介绍通过执行该次反馈控制步骤计算的效果。
在次反馈控制中，学习次反馈修正量SFBb从基准值的偏差和进气阀30的升程量之间的关系式，并利用学习得到的关系式，依据升程量VL计算学习偏差值Gkb。更具体的，针对进气阀30的升程量VL设定多个范围值1至3，得到针对范围1至3的学习值Gkb1至Gkb3，并存储。然后依据升程量VL在多个范围1至3中选择其一，并计算对应于所选择范围的学习值来作为学习偏差值Gkb。
因此，基于这样的趋势计算一个值作为学习偏差值Gkb，亦即，当连通部分的通道面积偏离基准面积时，随着升程量VL减小，次反馈修正量SFBb从基准值的偏差增加。更具体的，随着升程量VL减小，计算一个更大值作为学习偏差值Gkb。然后，依据包括所述学习偏差值Gkb在内的次反馈修正量SFBb修正目标喷射量Tq。相应的，尽管在可变升程控制中进气阀30的升程量VL频繁变化，这种升程量VL的频繁变化可得到补偿。这是因为，在计算次反馈修正量SFBa时，预知了由于升程量VL变化而引起的空燃比从基准空燃比的偏差的变化。这样，升程量VL的变化所带来的可作用于空燃比的影响可被精确的抑制。因此，空气燃料混合物的空燃比可被精确的控制至一个理想比值。
此外，次反馈修正量SFBb包括修正量FBbse，该修正量FBbse通过在每一个依据氧传感器64的输出信号计算修正量FBbse的周期中增加或减小一个预定量α得到。相应的，通过基于次反馈修正量SFBa的修正，燃料喷射量被增加或减小，从而使空气燃料混合物的空燃比等于一个理想空燃比。这样，依据废气净化催化剂34的废气净化作用的状况，燃料喷射量被增加或减小。因此，废气被更有效的净化。
依照本发明的第二实施例的空燃比控制器应用于具有多个气缸的内燃机10。因此，在依照本发明的第一实施例的空燃比控制器中，氧传感器64的输出值从基准值的偏差可能会很大，该氧传感器64设置在废气净化催化剂34的下游。因此，由于升程量VL变化而引起的实际空燃比从基准空燃比的偏差的变化可能很大。然而，依照第二实施例，此空燃比控制器能将空气燃料混合物的空燃比控制至一个理想比值。
即使当连通部分的通道面积偏离基准面积时，这样的偏差对在进气阀30的升程量较大，并且通道面积相当大的情况下的空燃比几乎没有影响。
在次反馈控制中，在这样的范围中，更具体的，在升程量VL等于或大于预定升程量VLd的情况下，不计算学习偏差值Gkb，也不依据学习偏差值Gkb修正目标喷射量Tq。换句话说，在升程量V1小于预定升程量VLd的条件下，计算学习偏差值Gkb，并依据学习偏差值修正目标喷射量Tq，相应的，仅在与上述范围值不同的范围之内，即在升程量相对较小的情况下，亦即，仅在实际通道面积从基准通道面积的偏差会影响空燃比的范围之内，可计算学习偏差值，并可利用学习偏差值修正燃料喷射量的控制值。
至此，依照本发明的第二实施例，可预测有下列效果。
(1)学习次反馈修正量SFBb从基准值和进气阀30的升程量VL之间的关系式，利用学习所得的关系式，依据升程量VL计算学习偏差值Gkb，并依据包括学习偏差值Gkb在内的次反馈修正量SFBb修正目标喷射量Tq。相应的，尽管在可变升程控制中进气阀30的升程量VL频繁变化，这种升程量VL的频繁变化可得到补偿。这是因为，在计算次反馈修正量SFBb时，预知了由于升程量VL变化而引起的空燃比从基准空燃比的偏差的变化。这样，升程量VL的变化所带来的可作用于空燃比的影响可被精确的抑制。因此，空气燃料混合物的空燃比可被精确的控制至一个理想比值。
(2)针对升程量VL设定的多个范围1至3，学习针对各范围值的学习值Gkb1至Gkb3，并存储。依据升程量VL在多个范围值1至3中选择其一，并计算对应于所选择范围的学习值作为学习偏差值Gkb。相应的，基于这样的趋势计算一个值作为学习偏差值Gkb，亦即，当连通部分的通道面积偏离基准面积时，随着升程量VL减小，次反馈修正量SFBb从基准值的偏差增加。更具体的，随着升程量VL减小，计算一个更大值作为学习偏差值Gkb。
(3)在升程量VL小于预定升程量VLd的条件下，计算学习偏差值Gkb，并依据学习偏差值Gkb修正目标喷射量Tq。相应的，计算学习偏差值Gka，并仅在连通部分的实际通道面积从基准通道面积的偏差会影响空燃比的范围内，依据学习偏差值Gka修正喷射量Tq。
(4)因为所述空燃比控制器应用于具有多气缸的内燃机10，由于进气阀30的升程量的变化，实际空燃比从基准空燃比的偏差的变化可能会很大。然而，依照第二实施例，空气燃料混合物的空燃比可被精确的控制至一个理想比值。
上述实施例可按照如下方式修改。
在本发明的第一实施例中，在升程量VL大于特定升程量A并小于特定升程量B的范围内，通过线性插值运算计算学习偏差值Gka。
在本发明的第一实施例中，如果升程量VL在预定范围(A1<VL<A2)内，同样可以确定进气阀30的升程量VL为特定升程量A。同时，如果升程量VL在预定范围(B1<VL<B2)内，也可以确定升程量VL为特定升程量B。
在本发明的第一实施例中，可按照下述方式(I)至(III)中的一种计算学习偏差值。
(I)图11所示为进气阀30的升程量和学习偏差值Gkc之间的关系式的一个范例。如图11所示，独立学习得到学习的小升程值Gksm和学习的中间升程值Gkmd，并依据预设定的转换系数，在学习的小升程值Gksm和学习的中间升程值之间进行插值运算来计算一个值作为对应于特定升程量D(A<D<B)的基准升程学习值Gkbse。图11所示为这样一个范例，转换系数被设定为一个这样的数值，亦即，利用该数值，通过公式“Gks+Gkm/2”计算得到的数值被计算来作为基准升程学习值Gkbse。当升程量VL为特定升程量D时，计算基准升程学习值Gkbse来作为学习偏差值Gkc。另一方面，在升程量VL小于特定升程量D的范围内，或升程量VL大于特定升程量D并小于预定升程量C的范围内，依据当前升程量VL，特定升程量D，预定升程量C和转换系数之间的关系式，对基准升程学习值Gkbse和”0 ”进行插值运算来计算一个值作为学习偏差值Gkc。更具体的，利用当前的转换系数K3，按照下述公式计算学习偏差值Gkc。依据升程量VL设定转换系数K3。在升程量VL小于特定升程量D的范围内，将转换系数K3设定为一个等于或大于”1”的正值。在升程量VL大于特定升程量D并小于预定升程量C的范围内，将转换系数K3设定为一个等于或小于”1”的正值。
Gkc＝Gkbse(VL-C)K3/(D-C)
利用这种结构，即使当一个不同于实际数值的数值被错误的学习为学习的小升程值Gksm或学习的中间升程值Gkmd时，错误学习的不利影响可被降到最小。
(II)图12所示为进气阀30的升程量VL和学习偏差值Gkd之间的关系式的一个范例。如图12所示，首先，得到学习的小升程值Gksm。当升程量VL为特定升程量A时，计算学习的小升程值Gksm作为学习偏差值Gkd。另一方面，在升程量 VL大于特定升程量A并小于预定升程量C的范围内，依据当前升程量VL，特定升程量A，预定升程量C和转换系数之间的关系式，对学习的小升程值Gksm和”0”进行插值运算来计算一个值作为学习偏差值Gkd。更具体的，利用当前的转换系数K4，按照下述公式计算学习偏差值Gkd。转换系数K4被设定为一个等于或小于”1”的正值。
Gkd＝Gksm(VL-C)K4/(A-C)
(III)图13所示为进气阀30的升程量VL和学习偏差值Gke之间的关系式的一个范例。如图13所示，当进气阀30的升程量VL为特定升程量(VL1，VL2，VL3，...，VLn)时，偏差值分别作为学习升程值(Gke1，Gke2，Gke3，...，Gken)。图13所示为设定了7个特定升程量VL1至VL7的范例。当升程量VL为多个特定升程量VL1至VL7之一时，对应于该特定升程量的升程学习值被计算以作为学习偏差值Gke。另一方面，当升程量VL不等于多个特定升程量VL1至VL7中的任意一个，并且升程量VL小于预定升程量C时，依据当前升程量VL和介于当前升程量VL之间的特定升程量之间的关系式，通过对对应于介于当前升程量VL之间的特定升程量的学习升程值进行线性插值来计算学习偏差值Gke。在升程量VL大于特定升程量VLn，并小于预定升程量C时，依据由当前升程量VL，特定升程量VLn和预定升程量C构成的关系式，通过对学习升程值Gken和”0”进行线性插值来计算学习偏差值Gke。
在本发明的第一实施例中，在升程量VL等于或大于预定升程量C的范围内，可学习偏差值，计算学习所得的偏差值，并依据学习偏差值修正目标喷射量Tq。利用这种结构，即使在升程量VL较大的范围内，连通部分的实际通道面积从基准通道面积的偏差也会影响空燃比，空燃比控制器可将空气燃料混合物的空燃比控制至一个理想比值。利用这种结构，可按照下述方式(IV)至(V)中的一种计算学习偏差值。
(IV)首先，得到最小学习升程值Gksm，计算在特定升程量E时的偏差作为大升程学习值Gklg。将特定升程量E设定为可由可变升程控制实现的最大升程量。当升程量VL为特定升程量A时，计算学习的小升程值Gksm作为学习偏差值Gkf。当升程量VL为特定升程量E时，计算大升程学习值Gklg作为学习偏差值Gkf。在升程量VL既不是特定升程量A也不是特定升程量E的范围下，依据当前升程量VL、特定升程量A、特定升程量E和转换系数之间的关系式，对学习的小升程值Gksm和大升程学习值Gklg进行插值运算来计算一个值作为学习偏差值Gkf。更具体的，利用当前的转换系数K5，按照下述公式计算学习偏差值Gkf。依据升程量VL，将转换系数K5设定为一个等于或小于”1”的正值。
Gkf＝Gk1g+(Gksm-Gklg)(VL-E)K5/(A-E)
(V)图14所示为进气阀30的升程量和学习偏差值Gkg之间的关系式的一个范例。如图14所示，首先，学习得到学习的小升程值Gksm和大升程学习值Gklg。当升程量VL为特定升程量A时，计算学习的小升程值Gksm作为学习偏差值Gkf。当升程量VL为特定升程量E时，计算大升程学习值Gklg作为学习偏差值Gkf。另一方面，在升程量VL既不是特定升程量A也不是特定升程量E时，依据升程量VL、特定升程量A和特定升程量E之间的关系式，对学习的小升程值Gksm和大升程学习值Gklg进行线性插值运算来计算学习偏差值Gkg。
特定升程量E可设定为一个不同于可由可变升程控制实现的最大升程量的数值。比如，特定升程量E可设定为一个略小于可由可变升程控制实现的最大升程量的数值。在此情况下，在升程量VL大于特定升程量E的范围内，可通过外插方式以内插值替换学习偏差值。在此情况下，在升程量VL大于特定升程量E的范围内，转换系数K5可被设定为一个等于或大于”1″的正值。
在本发明的第一实施例中，特定升程量A可设定为一个不同于内燃机10怠速时设定的升程量VL的数值。
在本发明的第一实施例中，特定升程量A可设定为一个不同于可由可变升程控制实现的最小升程量的数值。比如，特定升程量A可设定为一个略大于可由可变升程控制实现的最小升程量的数值。在此情况下，在升程量VL小于特定升程量A的范围内，通过外插方式以内插值替换学习偏差值。转换系数可被设定为一个等于或大于”1”的正值。
在本发明的第一实施例中，可预先设定一个定义了升程量VL和学习偏差值之间的关系式的图。利用此图，依据升程量VL计算学习偏差值，而不通过对学习升程值进行插值运算来计算学习偏差值。在此情况下，可依据学习升程值，通过修正存储在图中的关系式来学习偏差值和升程量VL之间的关系式。
在本发明的第二实施例中，可设定三个或多个学习学习值的范围值。可选的，可仅设定两个学习学习值的范围值。
在本发明的第二实施例中，在升程量VL等于或大于预定升程量VLd的范围内，可学习该学习值，计算学习偏差值，并依据学习偏差值修正目标喷射量Tq。在此结构中，学习该学习值的多个范围可设定为一个使升程量VL等于或大于预定升程量VLd的范围值。利用此种结构，即使在升程量VL较大的情况下，连通部分的实际通道面积从基准通道面积的偏差也会影响空燃比，利用控制器可精确地将空气燃料混合物的空燃比控制至一个理想比值。
上述的每个实施例均可应用于这样一种控制器中，亦即，不利用依据空燃比传感器62的输出信号设定的修正量来修正目标喷射量Tq，而仅利用依据氧传感器64的输出信号设定的修正量来修正目标喷射量Tq。同样的，上述的每个实施例均可应用于这样一种控制器，在该控制器中，不使用氧传感器64，而设置一个空燃比传感器，并利用依据该空燃比传感器的输出信号设定的修正量来修正目标喷射量Tq。
本发明可应用于具有一个，两个，三个，五个或者更多个气缸的内燃机中。
需要理解的是，尽管参照实施例来描述本发明，但本发明并不受限于所述实施例或结构。相反，本发明意在包括各种修改和等同物表示。此外，作为范例、其他组合和设置，可包括更多、更少或仅单个元件，在各种组合和设置中所示的实施例的各种元件，也包括在本发明的精神和范围之内。

Claims (14)

1.一种用于内燃机(10)的空燃比控制器(50)，该内燃机包括改变进气阀(30)的升程量的可变升程机构(42)，该空燃比控制器使用基于来自第一传感器(64)的输出值而设定的修正量来执行空燃比控制，以修正燃料喷射量命令值，所述第一传感器(64)设置在所述内燃机的废气通道(28)中的废气净化催化剂(34)的下游，并输出指示所述废气净化催化剂下游的废气中的氧气浓度的信号，
所述空燃比控制器的特征在于，
学习所述修正量与基准值的偏差值与所述升程量之间的关系，
利用学习得知的关系，基于所述升程量计算学习偏差值，
利用包含计算得到的学习偏差值的所述修正量来修正所述燃料喷射量命令值，并且
利用所述关系计算得到的所述学习偏差值随着所述升程量的减小而增加。
2.如权利要求1所述的空燃比控制器，其中，
学习所述关系，计算所述学习偏差值，并在所述升程量小于预定升程量的条件下，利用所述学习偏差值来修正所述燃料喷射量命令值。
3.如权利要求2所述的空燃比控制器，其中，
预先设定线性函数作为所述关系；计算偏差值，其中，该偏差值是与小于所述预定升程量的特定升程量相对应的第一偏差值；所述函数的斜率基于该计算得到的偏差值而变化；并且学习由具有该变化斜率的函数所表示的关系。
4.如权利要求3所述的空燃比控制器，其中，
所述特定升程量为最小升程量。
5.如权利要求3所述的空燃比控制器，其中，
所述特定升程量为当内燃机处于怠速时设定的升程量。
6.如权利要求3所述的空燃比控制器，其中，
除了与所述特定升程量相对应的所述第一偏差值，还计算与不同于该特定升程量的升程量相对应的第二偏差值，并且所述函数的所述斜率基于所述第一偏差值和所述第二偏差值而变化。
7.如权利要求1所述的空燃比控制器，其中，
分别学习对应于各自两个不同的特定升程量的偏差值，并通过基于所述特定升程量与所述升程量之间的关系而对独立学习得到的所述偏差值进行插值运算，计算出所述学习偏差值。
8.如权利要求7所述的空燃比控制器，其中，
所述插值运算利用预定的转换系数来进行。
9.如权利要求7所述的空燃比控制器，其中，
所述插值运算为线性插值运算。
10.如权利要求1所述的空燃比控制器，其中，
为所述升程量设定多个范围，通过学习对应于各范围的偏差值来学习所述关系，基于所述升程量在多个范围中选择其一，计算出对应于该所选范围的学习值作为所述学习偏差值。
11.如权利要求1所述的空燃比控制器，其中，
第二传感器(62)设置在所述内燃机的废气通道(28)中的废气净化催化剂(34)的上游，并输出指示所述废气净化催化剂上游的废气中的氧气浓度的信号，以及
所述空燃比控制按预定的时间间隔执行，以基于设置在所述废气净化催化剂的上游的所述第二传感器(62)的输出值来修正所述燃料喷射量命令值，并且按修正量来修正所述燃料喷射量命令值，所述修正量基于设置在废气净化催化剂下游的所述第一传感器(64)的输出值与基准值之间的比较结果，按预定值增加或减小。
12.如权利要求11所述的空燃比控制器，其中，
所述内燃机(10)包括多个气缸，且
设置在所述废气净化催化剂上游的所述第二传感器由所有该气缸共用。
13.如权利要求1所述的空燃比控制器，其中，
所述偏差值为当内燃机被稳定控制时，所述修正量与所述基准值的偏差。
14.如权利要求12所述的空燃比控制器，其中，
设置在所述废气净化催化剂上游的所述第二传感器的数量为一个。
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