CN1934344A - 内燃机空燃比控制设备 - Google Patents

内燃机空燃比控制设备 Download PDF

Info

Publication number
CN1934344A
CN1934344A CNA2005800095176A CN200580009517A CN1934344A CN 1934344 A CN1934344 A CN 1934344A CN A2005800095176 A CNA2005800095176 A CN A2005800095176A CN 200580009517 A CN200580009517 A CN 200580009517A CN 1934344 A CN1934344 A CN 1934344A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel injection
injection amount
air
fuel ratio
instruction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2005800095176A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100513760C (zh
Inventor
冈崎俊太郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN1934344A publication Critical patent/CN1934344A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100513760C publication Critical patent/CN100513760C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441—Plural sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2454—Learning of the air-fuel ratio control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

在吸收进燃烧室的缸内进气量为常量的假设下，在指令最终燃料喷射量Fi(Fi(k－M))与检测空燃比abyfs(k)之间的乘积变得同目标指令基本燃料喷射量Fbaset与目标空燃比abyfr(k)之间的乘积相等的关系的基础上，空燃比控制设备计算数量Fbaset(＝(abyfs(k)/abyfr(k))·Fi(k－M))，计算的量Fbaset除以非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)，从而计算基本燃料喷射量校正系数KF(＝Fbaset/Fbaseb(k))，其中目标指令基本燃料喷射量Fbaset是用来使发动机实际空燃比成为目标空燃比abyfr(k)。下一时刻的非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb乘以系数KF，从而依次校正下一个非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb。

Description

内燃机空燃比控制设备
技术领域
本发明涉及内燃机空燃比控制设备，其中在排气管路内，布置于内燃机排气管路中的催化剂(三元催化剂)的上游侧和下游侧部分分别设置有空燃比传感器，并且其中内燃机空燃比是基于各空燃比传感器的输出值进行反馈控制的。
背景技术
迄今为止，这种类型的空燃比控制设备已经被广泛地熟知。通常，这种设备在排气管路内，关于布置在内燃机排气管路中的催化剂的上游和下游部分分别放有上游侧空燃比传感器和下游侧空燃比传感器，它基于下游侧空燃比传感器的输出值与预定下游侧目标值之间的差值计算副反馈校正量(例如，通过对差值进行比例、积分和微分处理(PID处理))，而它基于上游侧空燃比传感器的输出值与预定上游侧目标值之间的差值计算主反馈校正量(例如，通过对差值进行比例和积分处理(PI处理))。另外，这种设备计算指令最终燃料喷射量，该最终燃料喷射量如此得到：基于主反馈校正量和负反馈校正量对用来获得目标空燃比(指令基本燃料喷射量)的燃料量进行校正，然后指示喷射器喷射指令最终燃料喷射量中的燃料，从而反馈控制供给发动机的混合物的空燃比，其中目标空燃比从基于发动机运行状态(例如，加速踏板开度，发动机转速，等)计算的缸内进气量得到。
其间，催化剂(三元催化剂)通常具有所谓的“氧吸留功能”，这是因为当流进催化剂的废气空燃比为稀空燃比时，催化剂还原废气中的氮氧化物(NOX)，并保留其中氮氧化物失去的氧，当流进催化剂的废气空燃比为浓空燃比时，催化剂通过保留的氧来氧化废气内的HC、CO以及相似的未燃烧部分。从而，催化剂上游中的废气空燃比波动中的较高频率的高频部分，以及较低频率和较小振幅(离理论空燃比的偏差量)的低频部分可通过催化剂的氧吸留功能全部吸收，使得它们部作为催化剂下游中的废气空燃比波动。
在另一方面，催化剂上游中的废气空燃比波动中的较低频率和较大振幅的低频部分不能通过催化剂的氧吸留功能全部吸收，它们稍微作为催化剂下游中的废气空燃比波动。结果，出现了上游侧空燃比传感器输出值与下游侧空燃比传感器输出值变成指示相对于理论空燃比，以各自相反的方向偏离空燃比的值的情形。在这种情形下，基于主反馈控制(主反馈校正量)的发动机空燃比控制和基于副反馈控制(副反馈校正量)的发动机空燃比控制彼此干涉，因此，不能执行发动机的良好的空燃比控制。
由于上述原因，当在将可作为催化剂下游中的空燃比波动的频率部分的范围，从上游侧空燃比传感器输出值的波动频率部分内删去后(即，低于预定频率的低频部分)，将上游侧空燃比传感器输出值用于主反馈控制时，可避免发动机空燃比控制干涉的出现。
基于这种认识，例如，JP-A-5-187297中陈述的发动机控制设备(空燃比控制设备)基于经过高通滤波的上游侧空燃比传感器输出值和下游侧空燃比传感器的输出值(在该实例中，为输出值经过高通滤波后得到的值)之后得到的值，执行空燃比控制。根据这个，可避免上述发动机空燃比控制干涉的出现，并可通过副反馈控制可靠地执行空燃比控制，以控制可作为催化剂下游中的空燃比波动的等于或低于预定频率的空燃比波动范围(基本空燃比控制)。另外，上游侧空燃比传感器输出值波动中等于或高于预定频率的高频部分通过高通滤波器，由此作为高通滤波后得到的值。从而，在这种内燃机处于短暂运行状态，并且废气空燃比以等于或高于预定频率的高频巨烈地波动的情形下，可通过主反馈控制迅速可靠地执行空燃比控制，以控制在等于或高于预定频率的空燃比波动(即，短暂运行状态中空燃比突变的补偿)。
其间，通常，为了获得指令基本燃料喷射量而计算的缸内进气量与实际缸内进气量之间的差，以及喷射燃料的喷射器的指令燃料喷射量与实际燃料喷射量之间的差(在下文，这些将统称为“基本燃料喷射量误差”)必然会出现。为了将供给发动机的混合物的空燃比趋于目标空燃比而校正了基本燃料喷射量的误差(具体地，可使空燃比传感器输出值与预定目标值之间的稳定状态偏差为“0”)，需要在至少一个主反馈控制和副反馈控制中，基于空燃比传感器输出值与预定目标值之间的偏差的时间积分值，执行计算反馈校正量的处理(即，积分处理(I处理))。
但是，高通滤波是用于获得相当于微分处理(D处理)功能的处理。从而，在上述文献陈述的设备中，虽然主反馈控制执行了包括积分处理(例如，比例和积分处理(PI处理))，但是在主反馈控制中不能有效地执行积分处理。在这种情形下，在副反馈控制中需要执行积分处理。
然而，在前述催化剂氧吸留功能的影响下，在催化剂下游中的废气空燃比变化时，供给到发动机的混合物空燃比的变化稍微迟些出现。因此，在基本燃料喷射量误差快速增加的情形下，只通过副反馈控制不能立刻补偿这个基本燃料喷射量误差，导致出现废气排量暂时增加情形的问题。
发明内容
从而，本发明的目的是在内燃机空燃比控制设备中提供一种可迅速补偿燃料喷射量误差，而将供给到发动机的混合物空燃比朝着目标空燃比控制的设备，其中在内燃机空燃比控制设备中，在排气管路内，布置于内燃机排气管路中的催化剂的上游侧和下游侧部分分别设置有空燃比传感器，并且其中供给发动机的混合物空燃比是基于上游侧空燃比传感器的输出值经过高通滤波后得到的值和下游侧空燃比传感器的输出值进行反馈控制的。
本发明的特性特征在于，应用于具有催化剂、上游侧空燃比传感器、下游侧空燃比传感器、根据指令喷射燃料的燃料喷射装置(例如，喷射器)的内燃机的内燃机空燃比控制设备包括：指令基本燃料喷射量获取装置，用来得到指令基本燃料喷射量，即用来从基于内燃机的运行状态(例如，加速踏板开度，发动机转速，等)估算的缸内进气量得到目标空燃比的燃料量；主反馈校正量计算装置，用来在基于上游侧空燃比传感器输出值与预定上游侧目标值之间的差的值经过预定的高通滤波后得到的值，或在上游侧空燃比传感器输出值经过预定高通滤波后得到的值的基础上，计算主反馈校正量；副反馈校正量计算装置，用来基于下游侧空燃比传感器的输出值和预定下游侧目标值计算副反馈校正量；指令基本燃料喷射量校正装置，用来校正指令基本燃料喷射量，以为了使收到指令基本燃料喷射量的燃料喷射指令时燃料喷射装置实际喷射的燃料量可变成使供给到发动机的混合物空燃比为目标空燃比的量；指令最终燃料喷射量计算装置，用来以如下的方式下计算指令最终燃料喷射量：校正的基本燃料喷射量通过主反馈控制校正量和副反馈校正量进行校正；空燃比控制装置，用来以如下的方式下反馈控制供给到发动机的混合物空燃比：指令最终燃料喷射量的燃料喷射指令送给燃料喷射装置。
在这里，预定上游侧目标值和预定下游侧目标值都应当适当地为对应于目标空燃比的值，并且除了在特殊情形中，例如发动机热启动操作期间，该目标空燃比都应当优选地设定为理论空燃比。另外，副反馈校正量计算装置应当适当地构造成，使得在基于下游侧空燃比传感器输出值与预定下游侧目标值之间的差的值的基础上，计算副反馈校正量。
这里，“基于传感器输出值与目标值之间的差的值”为下列差值中的任意一个，例如，传感器与目标值之间的差，对应于传感器输出值的检测空燃比(实际空燃比)与对应于目标值的目标空燃比之间的差，实际缸内进油量(通过将缸内进气量除以对应于传感器输出值的检测空燃比得到)与目标缸内进油量(通过将缸内进气量除以对应于目标值的目标空燃比得到)之间的差，但是这些差是非限制性的。
根据这个，校正了指令基本燃料喷射量，使得当燃料喷射装置接收到指令基本燃料量的燃料喷射指令时，该装置实际喷射的燃料量可变成使供给到发动机的混合物空燃比为目标空燃比的量。换句话说，没有受主反馈校正量和副反馈校正量任意一个值的影响，可立即补偿基本燃料喷射量的误差。
另外，指示燃料喷射装置喷射指令最终燃料喷射量的喷射量，所述指令最终燃料喷射量基于以这种方式补偿基本燃料喷射量误差之后的校正的基本燃料喷射量计算。从而，即使在例如基本燃料喷射量突然增大的情形下，也可迅速地补偿基本燃料喷射量误差，而将供给到发动机的混合物空燃比朝着目标空燃比控制，因此，可抑制基本燃料喷射量误差增大引起的喷射量的增加。
在这种情形下，指令基本燃料喷射量校正装置应当适当地构造成使得基于上游侧空燃比传感器输出值、指令最终燃料喷射量、目标空燃比以及指令基本燃料喷射量，计算用来校正指令基本燃料喷射量的参数值，并通过使用该参数值校正指令基本燃料喷射量。
通常，在吸进气缸(进入燃烧室)的缸内进气量保持不变的假设下，燃料喷射量与供给到发动机的混合物空燃比(相应地，废气空燃比)之间的乘积不变。从而，保持了指令最终燃料喷射量与对应于上游侧空燃比传感器输出值的空燃比(在下文，有时称为“检测空燃比”)之间的乘积同指令基本燃料喷射量(用于燃料喷射装置的喷射值指令值，在下文中有时称为“目标指令基本燃料喷射量”)与目标空燃比之间的乘积相等的关系，其中需要指令基本燃料喷射量是为了使供给到发动机的混合物实际空燃比为目标空燃比。
因此，可基于指令最终燃料喷射量、检测空燃比和已知的目标空燃比及上述关系，计算目标指令基本燃料喷射量。当可计算目标指令基本燃料喷射量时，可基于这个目标指令基本燃料喷射量与已知的指令基本燃料喷射量(即，值本身已通过指令基本燃料喷射量获取装置得到)之间的比较结果，计算用来校正指令基本燃料喷射量的参数值(例如，校正系数)。
这种方式计算的用来校正指令基本燃料喷射量的参数值变成校正指令基本燃料喷射量的值，以便当燃料喷射装置收到指令基本燃料喷射量的燃料喷射指令时，使燃料喷射装置实际喷射的燃料量可变成使供给到发动机的混合物的实际空燃比为目标空燃比(即，使指令基本燃料喷射量与目标指令基本燃料喷射量吻合的值)的量。从而，当该设备构造成使得通过使用这种用来校正指令基本燃料喷射量的参数值来校正指令基本燃料喷射量，如上述结构，可校正指令基本燃料喷射量使得其通过简单的计算与目标指令基本燃料喷射量精确地吻合，因此可快速精确地补偿基本燃料喷射量的误差，而将供给到发动机的混合物空燃比朝着目标空燃比控制。
在使用用来校正指令基本燃料喷射量的参数值校正指令基本燃料喷射量的情形下，由指令基本燃料喷射量校正装置计算的用来校正指令基本燃料喷射量的参数值应当优选地进行预定的低通滤波。在发动机处于短暂运行状态的情形下，废气空燃比、指令基本燃料喷射量获取装置得到的指令基本燃料喷射量和指令最终燃料喷射量计算装置计算的指令最终燃料喷射量，可分开独自地以等于或高于预定频率的高频巨烈波动。
在这种情形下，有可能这种关系不能保持，以及计算的用来校正指令基本燃料喷射量的参数值将不同于可使指令基本燃料喷射量与目标指令基本燃料喷射量吻合的值。相反，可通过使用来校正指令基本燃料喷射量的参数值经受上述预定的低通滤波，消除高频波动带来的影响，因此，在发动机处于短暂运行状态的情形下，用来校正指令基本燃料喷射量的参数值可更精确地计算为，使指令基本燃料喷射量与目标指令基本燃料喷射量吻合的值。
另外，在根据本发明的空燃比控制设备中，在使用用来校正指令基本燃料喷射量的参数值校正指令基本燃料喷射量的情形中，还包括用来得到延迟时间的延时获取装置，所述延迟时间包括从燃料喷射指令直到基于根据喷射指令喷射的燃料燃烧的废气空燃比作为上游测空燃比传感器输出值，同时指令基本燃料喷射量校正装置应适当地构造成使得在延迟时间之前，在计算用来校正指令基本燃料喷射量的参数值中，使用关于喷射指令的值作为至少指令最终燃料喷射量。
通常，在进气冲程(或在进气冲程前)内执行燃料喷射(喷射指令)，在随后达到的压缩上止点邻近的时间点点燃(燃烧)燃烧室内喷射的燃料。结果，产生的废气从燃烧室通过排气门排入排气管路，随后废气在排气管路内移动，从而到达上游侧空燃比传感器(的检测部分)。另外，在达到上游侧空燃比传感器检测部分的废气空燃比的变化作为传感器输出值的变化之前，需要预定的时间周期。
因为上述原因，从燃料喷射指令直到基于根据喷射指令喷射的燃料燃烧的废气空燃比作为上游测空燃比传感器输出值，需要关于燃烧冲程的延迟(冲程延迟)、关于排气管路内废气移动的延迟(传输延迟)以及关于上游侧空燃比传感器的响应延迟(响应延迟)所引起的延迟时间。换句话说，上游侧空燃比传感器的输出值变成基于延迟时间之前执行的燃料喷射指令产生的废气空燃比的代表值。
其间，关于上述冲程延迟和传输延迟的时间周期可基于下列条件得到，例如，喷射正时、点火正时、发动机的各种尺寸、发动机转速、缸内进气量、排气管路横截面积，等。另外，关于响应延迟的时间周期可以如下的方式得到：通过实验等预先得到的上游测空燃比传感器的响应特性。从而，延时获取装置可得到由冲程延迟、传输延迟和响应延迟引起的延迟时间。
由于上述原因，当所述设备那样构造时，在计算用来校正指令基本燃料喷射量的参数值中，关于在上述延迟时间之前的喷射指令的值，至少用作指令最终燃料喷射量，如上所述(而实时值用作上游侧空燃比传感器的输出值)，在给出了关于废气(具有由现时的上游侧空燃比传感器输出值表示的空燃比)产生的燃料喷射指令时的时机，基于指令最终燃料喷射量(用于用来校正指令基本燃料喷射量的参数值的计算)的燃料喷射指令时机，可吻合。因此，参数值可更精确地计算为使指令基本燃料喷射量与目标指令基本燃料喷射量吻合的值。
在这种情形下，延时获取装置应当适当地构造成使得延迟时间根据内燃机的运行状态改变。如上所述，关于冲程延迟和传输延迟的时间周期根据，例如，发动机运行状态(如发动机转速或缸内进气量)变化。因此，由于上述结构，可不考虑内燃机的运行状态精确地得到延迟时间，从而，给出关于废气(具有由当前的上游侧空燃比传感器输出值表示的空燃比)产生的燃料喷射指令的时机，与基于指令最终燃料喷射量(用于用来校正指令基本燃料喷射量的参数值的计算)及指令基本燃料喷射量的燃料喷射指令的时机更精确地吻合。结果，参数值可更精确地计算为使指令基本燃料喷射量与目标指令基本燃料喷射量吻合的值。
另外，在根据本发明的空燃比控制设备中，在使用用来校正指令基本燃料喷射量的参数值校正指令基本燃料喷射量的情形下，还应当适当地包括存储装置，用于存储指令基本燃料喷射量校正装置计算的用来校正指令基本燃料喷射量的参数值。
通常，在发动机热启动且上游侧空燃比传感器还未充分激活的情形，以及上游侧空燃比传感器出现故障的情形等等，那么上游侧空燃比传感器的输出值不变成精确表示废气空燃比的值。在这种情形下，使用上游侧空燃比传感器的输出值计算的用来校正指令基本燃料喷射量的参数值也不能精确地计算。因此，这种情形下计算的参数值不应当用于指令基本燃料喷射量的校正。
在另一方面，能够考虑到基本燃料喷射量的误差量在周期的某些范围内并不巨烈地变化。因为上述原因，如上所述，当所述设备构造成还包括存储用来校正指令基本燃料喷射量的参数值的存储装置时，在例如输出值变成正常值的情形下，能连续地存储使用上游侧空燃比传感器输出值计算的用来校正指令基本燃料喷射量的参数值，并在存储装置中更新。
那么，即使在上游侧空燃比传感器的输出值不变成正常值的情形下，也使用先前存储在存储装置内的参数值进行指令基本燃料喷射量的校正，由此可使指令基本燃料喷射量与目标指令基本燃料喷射量稍微精确地吻合。
附图说明
图1为应用了根据本发明实施例的空燃比控制设备的内燃机示意图；
图2为示出了图1所示空气流量表的输出电压与测量的进气流量之间的关系的曲线图；
图3为示出了图1所示上游侧空燃比传感器输出电压与空燃比之间的关系的曲线图；
图4为示出了图1所示下游侧空燃比传感器输出电压与空燃比之间的关系的曲线图；
图5为图1所示的空燃比控制设备执行空燃比反馈控制的原理框图；
图6为示出了表示发动机转速及缸内进气量与对应于延迟时间的冲程数量之间的关系的表格，并且图1所示CPU所参考的曲线图；
图7为图5中所示基本燃料喷射量校正系数设定装置设定基本燃料喷射量校正系数的原理框图；
图8为示出了计算的基本燃料喷射量校正系数根据缸内进气量分类，以便存储在备份RAM内存中的情形的图表；
图9为示出了图1所示CPU执行的计算指令最终燃料喷射量和给出喷射指令的处理的流程图；
图10为示出了图1所示CPU执行的计算主反馈校正量的处理的流程图；
图11为示出了图1所示CPU执行的计算副反馈校正量的处理的流程图；
图12为示出了图1所示CPU执行的计算基本燃料喷射量校正量的处理的流程图。
具体实施方式
现在，参考附图对根据本发明的内燃机空燃比控制设备的各个实施例进行描述。
(第一实施例)
图1示出了***的示意性结构，其中火花点火式多气缸(四气缸)内燃机10应用了根据第一实施例的空燃比控制设备。内燃机10包括：包括气缸体，气缸体下部(lower-case)，油底盘等的气缸体部分20，固定在气缸体部分20上的气缸盖部分30，用来将汽油混合物供给到气缸体部分20的进气***40，和用来将废气从气缸体部分20排放到外面的排气***50。
气缸体部分20包括气缸21、活塞22、连杆23和曲轴24。活塞22在气缸21内往复运动，活塞22的往复运动通过连杆23传递到曲轴24，从而使曲轴24转动。气缸21和活塞22的头部联同气缸盖部分30形成燃烧室25。
气缸盖部分30设置有：与燃烧室25连通的进气孔31；开关进气孔31的进气门31；可变进气正时装置33，包括驱动进气门32的进气凸轮轴，所述可变进气正时装置33连续地改变凸轮轴的相位角；可变进气正时装置33的致动器33a；与燃烧室25连通的排气孔34；开关排气孔34的排气门35；驱动排气门35的排气凸轮轴36；火花塞37；点火器38，包括产生高电压的点火线圈，所述高电压应用到火花塞37；向进气门31喷射燃料的喷射器(燃料喷射装置)39。
进气***40设置有：进气管41，包括与进气孔31连通并与进气孔31一起形成进气管路的进气歧管；布置在进气管41一端的空气过滤器42；位于进气管41内改变进气管路开口截面积的节气门43；组成节气门驱动装置的节气门致动器43a，由直流电机构成；涡流控制气门(在下文，称为“SCV”)44；由直流电机构成的SCV致动器44a。
排气***50设置有：与排气孔34连通的排气歧管51；连接到排气歧管51(实际上，为与各排气孔34相连的各排气歧管51集中在一起的成套装置)的排气管52；布置(放入)在排气管52中的上游侧三元催化剂53(也称为“上游侧催化转化器”或“初始催化转化器”，下文称为“第一催化剂53”)；布置(放入)在排气管52中，位于第一催化剂52下游的下游侧三元催化剂54(因为该催化剂布置在车辆底盘下，所以也称为“底盘下催化转化器”，下文称为“第二催化剂54”)。排气孔34、排气歧管51和排气管52组成了排气管路。
在另一方面，该***设置有：火线式空气流量表61；节气门位置传感器62；凸轮位置传感器63；曲轴位置传感器64；水温传感器65；布置在排气管路(在该实例中，为各排气歧管51集中在一起的成套装置)中位于第一催化剂53上游的空燃比传感器66(在下文，称为“上游侧空燃比传感器66”)；布置在排气管路中位于第一催化剂53下游、第二催化剂54上游的空燃比传感器67(在下文，称为“下游侧空燃比传感器67”)；加速踏板开度传感器68。
火线式空气流量表61输出对应于单位时间内进气管41内流动的进气的质量流量比的电压Vg。这种空气流量表61的输出Vg与测量的进气量(流量)Ga之间的关系如图2所示。节气门位置传感器62检测节气门43的开度，以便输出表示节气门开度TA的信号。凸轮位置传感器63每当进气凸轮轴转动90°(即，每当曲轴24转动180°)就产生具有一个脉冲的信号(G2信号)。曲轴位置传感器64每当曲轴24转动10°就输出具有窄脉宽脉冲的信号，每当曲轴24转动360°就输出具有宽脉宽脉冲的信号。该信号表示发动机转速NE。水温传感器65检测内燃机10的冷却水的温度，以便输出表示冷却水温度THW的信号。
如图3所示，上游侧空燃比传感器66为极限电流式氧浓度传感器，输出对应于空燃比A/F的电流，并输出对应于该电流的电压的输出值vabyfs。特别地，当空燃比为理论空燃比时，输出值vabyfs变成上游侧目标值vstoich。如图3所示，根据上游侧空燃比传感器66，可在宽范围上精确地检测空燃比A/F。
如图4所示，下游侧空燃比传感器67为电动势式(浓差电池式)氧浓度传感器，输出在理论空燃比附近突然变化的电压的输出值Voxs。更具体地讲，当空燃比比理论空燃比稀薄时，下游侧空燃比传感器67输出大约为0.1(V)的电压，当空燃比比理论空燃比浓时，下游侧空燃比传感器67输出大约为0.9(V)的电压，当空燃比为理论空燃比时，下游侧空燃比传感器67输出0.5(V)的电压。加速踏板开度传感器68检测驾驶员操作的加速踏板81的操作变量，输出表示加速踏板81操作变量Accp的信号。
电子控制装置70为微型计算机，由下述部分组成：CPU 71；ROM72，其中预先存储有CPU 71执行的例行程序(程序)、表格(查找表格和地图)、常量等；RAM 73，CPU 71在其中临时存储可能需要的数据；备份RAM 74，其在电源供应关闭时存储数据，并且即使电源供应切断也能保持数据；包括A/D转换器的接口75，等等，上述各组成部分通过总线互相连接。接口75与传感器61-68相连，以便将传感器61-68的信号传送给CPU 71，并且接口75将根据CPU 71的指令将驱动信号传送到可变进气计时装置33的致动器33a、点火器38、喷射器39、节气门致动器43a和SCV致动器44a。
(空燃比反馈控制概要)
下面，对上述构造的空燃比控制设备执行的发动机空燃比反馈控制的概要进行描述。
当流进第一催化剂53的气体的空燃比为理论空燃比时，第一催化剂53(同样适用于第二催化剂54)氧化HC和CO，并还原NOX，从而高效地净化了这些有害物质。另外，第一催化剂53具有吸留和释放氧的功能(氧吸留功能，或氧吸留和释放功能)，并且因为氧吸留和释放功能，即使在空燃比从理论空燃比偏离一定程度时，第一催化剂53也可净化HC、CO和NOX。更具体地讲，当直到流进第一催化剂53的气体内包含了大量的NOX，供给到进发动机的混合物空燃比(在下文，也称为“发动机空燃比”)变稀薄时，该第一催化剂剥夺NOX的氧分子，以便吸留氧分子并还原NOX，从而净化NOX。另外，当直到流进发动机的气体内包含了大量的HC和CO，发动机空燃比变浓时，三元催化剂提供(释放)吸留的氧分子给HC和CO，以便氧化它们，从而净化了HC和CO。
因此，为了第一催化剂53能有效地净化不断流进其中的大量HC和CO，第一催化剂53必须保持大量的氧，然而为了有效地净化不断流进其中的大量NOX，第一催化剂53必须处于可充分地保持氧的状态。由于上述原因，第一催化剂53的净化能力依赖于该第一催化剂53可保持的氧的最大量(最大氧吸留量)。
其间，诸如第一催化剂53的三元催化剂，由于包含在燃料中的铅、硫磺以及相似物的毒化或催化剂受到的热量而恶化，从而最大氧吸留量逐渐降低。为了即使在最大氧吸留量在这种方式下减少时，也能持续地抑制排气量，从第一催化剂53排出的气体的空燃比(相应地，流进第一催化剂53的气体的平均空燃比)需要控制成非常接近理论空燃比的状态。
因此，该实施例的空燃比控制设备根据下游侧空燃比传感器67的输出值Voxs(即，在第一催化剂下游的空燃比)控制发动机空燃比，使得下游侧空燃比传感器67的输出值可变成对应于为下游侧目标空燃比的理论空燃比的下游侧目标值Voxsref(0.5(V))。
更具体地讲，如图5原理框图所示，该空燃比控制设备(在下文，也称为“本设备”)构造成包括各装置A1-A9(各装置A1-A17的部分)。现在，参考图5对各装置进行描述。
(校正指令基本燃料喷射量的计算)
首先，缸内进气量计算装置A1基于空气流量表61测量的进气流量Ga、在曲轴位置传感器64的输出的基础上得到的发动机转速NE、和存储在ROM 72内的表格MAPMc，计算缸内进气量Mc(k)，其中Mc(k)为开始当前进气冲程的气缸的进气量。这里，后缀“(k)”表示当前进气冲程的数量(在下文，也同样适应于其它物理量)。这种关于各气缸进气冲程的缸内进气量Mc相继地存储在RAM 73内。
上游侧目标空燃比设定装置A2基于为内燃机10运行状态的发动机转速NE、节气门开度TA等，确定对应于预定上游侧目标值的上游侧目标空燃比abyfr(k)。除非特殊情形，作为实例的内燃机10在热启动之后，上游侧目标空燃比abyfr(k)设定为理论空燃比。另外，这种关于各气缸进气冲程的上游侧目标空燃比abyfr依次存储在RAM 73内。
非校正指令基本燃料喷射量计算装置A3计算当前进气冲程的目标缸内燃料供给量Fcr(k)(即，当前时刻的非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k))，用来以如下的方式将发动机空燃比转换成上游侧目标空燃比abyfr(k)：缸内进气量计算装置A1计算的缸内进气量Mc(k)除以上游侧目标空燃比设定装置A2设定的上游侧目标空燃比abyfr(k)。这种关于各气缸进气冲程的目标缸内燃料供给量Fcr和非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb依次存储在RAM 73内。
校正指令基本燃料喷射量计算装置A4以如下的方式计算校正指令基本燃料喷射量Fbase：非校正指令基本燃料喷射量计算装置A3计算的当前时刻非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)乘以后面将讲到的基本燃料喷射量校正系数设定装置A17计算的基本燃料喷射量校正系数KF。基本燃料喷射量校正系数设定装置A17将在后面详细介绍。
这样，本设备通过利用缸内进气量计算装置A1、上游侧目标空燃比设定装置A2、非校正指令基本燃料喷射量计算装置A3、校正指令基本燃料喷射量计算装置A4和基本燃料喷射量校正系数设定装置A17，计算了校正指令基本燃料喷射量Fbase。如后面所述，为了将实际供给发动机的混合物空燃比变成当前时刻的目标空燃比abyfr(k)，校正指令基本燃料喷射量Fbase为作为指示送给喷射器39的指令燃料喷射量。
(指令最终燃料喷射量的计算)
指令最终燃料喷射量计算装置A5基于下面给出的公式(1)，以如下的方式计算当前时刻的指令最终燃料喷射量Fi(k)：把后面将讲到的主反馈校正量DFimain和副反馈校正量DFisub加到校正指令基本燃料喷射量Fbase(k)。这种关于各气缸进气冲程的指令最终燃料喷射量Fbase依次存储在RAM 73内。
Fi(k)＝Fbase(k)+DFimain+DFisub                   …(1)
这样，本设备将指令最终燃料喷射量Fi(k)的燃料喷射指令传给当前进气冲程的气缸喷射器39，该指令以如下方式得到：基于主反馈校正量DFimain和副反馈校正量Dfisub校正指令，指令最终燃料喷射量计算装置A5校正了校正指令基本燃料喷射量Fbase(k)。结果，实际从喷射器39喷射的燃料量包括前述的“基本燃料喷射量误差”。
(副反馈校正量的计算)
首先，与上述上游侧目标空燃比设定装置A2相同，下游侧目标值设定装置A6基于为内燃机10运行状态的发动机转速NE、节气门开度TA等，确定对应于下游侧目标空燃比的下游侧目标值(预定下游侧目标值)Voxsref。除非特殊情形，作为实例的内燃机10在热启动结束后，下游侧目标值Voxsref设定为对应于理论空燃比的0.5(V)(参考图4)。另外，在该实例中，设定下游侧目标值Voxsref，使得对应于下游侧目标值Voxsref的下游侧目标空燃比可与前述上游侧目标空燃比abyfr(k)总是吻合。
输出偏差量计算装置A7基于下面给出的公式(2)，以如下方式计算输出偏差量DVoxs：从下游侧目标值设定装置A6设定的当前时刻(具体地，当前Fi(k)的喷射指令开始时刻)下游侧目标值Voxsref减去当前时刻下游侧空燃比传感器67的输出值Voxs。
DVoxs＝Voxsref-Voxs                            …(2)
低通滤波器A8为下面公式(3)表示的一阶滤波器，该公式(3)通过使用拉普拉斯算子“s”表示其特性。在公式(3)中，“τ1”为时间常量。低通滤波器A8基本上抑制了通过的等于或高于频率(1/τ1)的高频部分。该低通滤波器A8接收输出偏差量计算装置A7计算的输出偏差量值DVoxs，同时根据公式(3)输出输出偏差量DVoxs经过低通滤波后得到的低通滤波输出偏差量Dvoxslow。
1/(1+τ1·s)                                    …(3)
PID控制器A9基于下面给出的公式(4)，以如下的方式计算副反馈校正量DFisub：为低通滤波器A8的输出值的低通滤波输出偏差量DVoxslow经过比例、积分和微分处理(PID处理)。
DFisub＝Kp·DVoxslow+Ki·SDVoxslow+Kd·DDVoxslow    …(4)
在上面的公式(4)中，“Kp”为预设比例增益(比例常量)，“Ki”为预设积分增益(积分常量)，“Kd”为预设微分增益(微分常量)。另外，“SDVoxslow”为低通滤波输出偏差量DVoxslow的时间积分值，“DDVoxslow”为低通滤波输出偏差量DVoxslow的时间微分值。
这样，本设备如同基于后述主反馈控制(如同基于主反馈校正量DFimain)，无关于校正指令基本燃料喷射量Fbase(k)的校正，以如下的方式校正了校正指令基本燃料喷射量Fbase(k)：基于为下游侧目标值Voxsref与下游侧空燃比传感器67输出值Voxs(实际上，低通滤波输出偏差量DVoxslow)之间的偏差的输出偏差量DVoxs，计算副反馈校正量DFisub，同时将副反馈校正量DFisub加到校正指令基本燃料喷射量Fbase(k)。
例如，关于对应于空燃比的值，当在由于发动机平均空燃比稀薄，所以下游侧空燃比传感器67输出值Voxs比理论空燃比稀薄时，输出偏差量计算装置A7计算的输出偏差量DVoxs变为正值(参考图4)，因此，PID控制器A9计算的副反馈校正量DFisub变为正值。这样，指令最终燃料喷射量计算装置A5计算的指令最终燃料喷射量Fi(k)变得大于校正指令基本燃料喷射量Fbase(k)，以便控制发动机空燃比，使其变浓。
相反，关于对应于空燃比的值，当在由于发动机平均空燃比浓，所以下游侧空燃比传感器67输出值Voxs比理论空燃比浓时，输出偏差量计算装置A7计算的输出偏差量DVoxs变为负值，因此，PID控制器A9计算的副反馈校正量DFisub变为负值。这样，指令最终燃料喷射量计算装置A5计算的指令最终燃料喷射量Fi(k)变得小于校正指令基本燃料喷射量Fbase(k)，以便控制发动机空燃比，使其变稀薄。
另外，由于PID控制器A9包括积分项Ki·SDVoxslow，所以在稳定状态，确保输出偏差量DVoxs变为零。换句话说，上游侧目标值Voxsref与下游侧空燃比传感器67输出值Voxs之间的稳定状态偏差变为零。另外，在稳定状态中，因为输出偏差量DVoxs变为零，所以比例项Kp·DVoxslow和微分项Kd·DDVoxslow也变为零，使得副反馈校正量DFi变得等于积分项Ki·SDVoxslow的值。该值为基于下游侧空燃比传感器67输出值Voxs与下游侧目标值Voxsref之间的偏差的时间积分的值。
PID控制器A9内执行这种积分处理，由此补偿前述的基本燃料喷射量误差，在稳定状态中，第一催化剂53下游内的空燃比(相应地，发动机空燃比)可趋于对应于下游侧目标值Voxsref(即，理论空燃比)的下游侧目标空燃比。在上面，下游侧目标值设定装置A6、输出偏差量计算装置A7、低通滤波器A8和PID控制器A9对应于副反馈校正量计算装置。
(主反馈控制)
如上所述，第一催化剂53具有氧吸留功能。从而，在第一催化剂53上游中的废气空燃比波动内，较高频率的高频部分(例如，等于或高于频率(1/τ1))和较低频率(例如，低于频率(1/τ1))以及较小的振幅(距理论空燃比的偏差量)的低频部分被第一催化剂53具有的氧吸留功能全部吸收，由此在第一催化剂53下游中的废气空燃比波动时，这些部分不再出现。因此，例如，在内燃比10短暂运行状态，并且废气空燃比以等于或高于频率(1/τ1)的高频巨烈地波动的情形下，下游侧空燃比传感器67输出值Voxs内不出现空燃比波动，从而，副反馈控制不能执行等于或高于频率(1/τ1)的波动的空燃比控制(即，补偿短暂运行状态中空燃比的突然变化)。因此，为了可靠地执行补偿短暂运行状态中空燃比突然变化的目的，有必要执行基于上游侧空燃比传感器66输出值vabyfs的空燃比控制的主反馈控制。
在另一方面，第一催化剂53的氧吸留功能不能全部吸收第一催化剂53上游中废气空燃比波动内的较低频率(例如，低于频率(1/τ1))和较大的振幅的低频部分，它们稍晚些作为第一催化剂53下游中废气空燃比波动。结果，存在下列情形：上游侧空燃比传感器66输出值vabyfs与下游侧空燃比传感器67输出值Voxs变成其表明的空燃比相对于理论空燃比以各自相反的方向偏离。从而，在这种情形下，当基于主反馈控制(后述主反馈校正量DFimain)的发动机空燃比控制和基于副反馈控制(相应地，上述副反馈校正量DFisub)的发动机空燃比控制同时执行时，两个空燃比控制彼此干涉，因此，不能执行发动机的良好的空燃比控制。
由于上述原因，当可作为第一催化剂53下游中的空燃比波动频率部分范围的低于预定频率(在该实例中，为频率(1/τ1))的低频部分，从上游侧空燃比传感器66输出值vabyfs波动中的频率部分删除之后，上游侧空燃比传感器66输出值vabyfs用于主反馈控制时，可避免发动机空燃比控制干涉的出现，并且能可靠地执行短暂运行状态中对空燃比突然变化的补偿。
因此，参考前面，如图5所示，本设备构造成包括各装置A10-A16。现在，参考图5对各装置进行描述。
(主反馈控制校正量的计算)
首先，表格转换装置A10基于上游侧空燃比传感器66的输出值vabyfs和表示上游侧空燃比传感器输出值vabyfs与前面参考的图3所示的空燃比A/F之间关系的表格，计算当前时刻(具体地，当前数量Fi(k)的燃料指令开始时刻)上游侧空燃比传感器66检测的当前检测空燃比abyfs(k)。
缸内进气量延迟装置在缸内进气量计算装置A1在各进气冲程计算的并存储在RAM 73内的缸内进气量Mc之中，从RAM 73读出开始从当前时刻N次冲程(N次进气冲程)之前的进气冲程的气缸的缸内进气量Mc，将读出的缸内进气量Mc设定为缸内进气量Mc(k-N)。
缸内燃料供给量计算装置A12以如下的方式计算从当前时刻N次冲程之前的实际缸内燃料供给量Fc(k-N)：缸内进气量延迟装置A11计算的从当前时刻N次冲程之前的缸内进气量Mc(k-N)除以表格转换装置A10计算的当前检测空燃比abyfs(k)。这里，值N为不同于依赖内燃机10的废气量、从燃烧室25到上游侧空燃比传感器66的距离等的值。
为了估算从当前时刻N次冲程之前的实际缸内燃料供给量Fc(k-N)，采用N次冲程之前的缸内进气量Mc(k-N)除以当前时刻的当前检测空燃比abyfs(k)这种方式，其原因是在燃烧室25内燃烧的混合物达到上游侧空燃比传感器66之前，需要对应于N次冲程的时期L1。
目标缸内燃料供给量延迟装置A13在非校正指令基本燃料喷射量计算装置A3在进气冲程计算的并存储在RAM 73内的目标缸内燃料供给量Fcr之中，从RAM 73读出从当前时刻N次冲程之前的目标缸内燃料供给量Fcr，将读出的量Fcr设定为目标缸内燃料供给量Fcr(k-N)。
缸内燃料供给量偏差计算装置A14基于下面给出的公式(5)，以下述方式计算缸内燃料供给量偏差DFc：目标缸内燃料供给量延迟装置A13设定的从当前时刻N次冲程之前的目标缸内燃料供给量Fcr(k-N)减去缸内燃料供给量计算装置A12计算的从当前时刻N次冲程之前的实际缸内燃料供给量Fc(k-N)。缸内燃料供给量偏差DFc为表明N次冲程之前供给气缸的燃料的过量或不足的量，其基于上游侧空燃比传感器66输出值vabyfs与上游侧目标值(当上游侧目标空燃比abyfr为理论空燃比时，图3中示出的vstoich)之间的偏差。
DFc＝Fcr(k-N)-Fc(k-N)                           …(5)
高通滤波器A15为公式(6)下面表示的一阶滤波器，该公式(6)通过使用拉普拉斯算子“s”表示其特性。在公式(6)中，“τ1”为与低通滤波器A8时间常量τ1相同的时间常量。高通滤波器A15基本上抑制了通过的等于或低于频率(1/τ1)的高频部分。
1-1/(1+τ1·s)                                  …(6)
高通滤波器A15接收缸内燃料供给量偏差计算装置A14计算的缸内燃料供给量偏差值DFc，同时根据公式(6)，输出缸内燃料供给量偏差值DFc经过高通滤波后得到的高通滤波缸内燃料供给量偏差值DFchi。从而，高通滤波缸内燃料供给量偏差DFchi为基于上游侧空燃比传感器66输出值vabyfs与上游侧目标值之间的偏差经过高通滤波后得到的值。
PI控制器A16基于下面给出的公式(7)，以如下的方式计算用来补偿(只在等于或高于频率(1/τ1)的高频部分的过量或不足中)N次冲程之前燃料供给量的过量或不足的主反馈校正量DFimain：为高通滤波器A15的输出值的高通滤波缸内供给量偏差DFchi经过比例和积分处理(PI处理)。
DFimain＝(Gphi·DFchi+Gihi·SDFchi)·KFB           …(7)
在上面的公式(7)中，“Gphi”为预设比例增益(比例常量)，“Gihi”为预设积分增益(积分常量)，“SDFchi”为高通滤波缸内燃料供给量偏差DFchi的时间积分值。另外，系数KFB应当适当地依赖于发动机转速NE、缸内进气量Mc等可变，但在该实例中设定为1。这种主反馈校正量DFimain用于前述指令最终燃料喷射量计算装置A5计算指令最终燃料喷射量Fi(k)。
这样，本设备具有了与内燃机10并行相连的主反馈控制电路和副反馈控制电路。另外，本设备基于高通滤波缸内燃料供给量偏差DFchi计算主反馈校正量DFimain，然后将主反馈校正量DFimain加到校正指令基本燃料喷射量Fbase，从而无关于基于前述副反馈控制(基于副反馈校正量DFisub)的校正指令基本燃料喷射量Fbase的校正，校正了校正指令基本燃料喷射量Fbase，其中高通滤波缸内燃料供给量偏差DFchi为基于对应于上游侧目标空燃比abyfr的上游侧目标值与上游侧空燃比传感器66输出值vabyfs之间的偏差值经过高通滤波后得到的值。
作为实例，当发动机空燃比突然变化为变稀时，表格转换装置A10计算的当前检测空燃比abyfs(k)计算为比上游侧目标空燃比设定装置A2设定的从当前时刻N次冲程之前的上游侧目标空燃比abyfr(k-N)稀薄。因此，缸内燃料供给量计算装置A12计算的实际缸内燃料供给量Fc(k-N)变得小于目标缸内燃料供给量延迟装置A13计算的目标缸内燃料供给量Fcr(k-N)，缸内燃料供给量偏差DFc计算为大的正值。另外，由于发动机空燃比的突然变化，在表示缸内燃料供给量偏差DFc的信号中存在等于或高于频率(1/τ1)的高频部分，使得信号通过高通滤波器A15后得到的高通滤波缸内燃料供给量偏差DFchi也变成大的正值。从而，主反馈校正量DFimain变成大的正值。这样，指令最终燃料喷射量计算装置A5计算的指令最终燃料喷射量Fi(k)变得大于校正指令基本燃料喷射量Fbase，同时控制了发动机空燃比，使其变浓。
相反，当发动机空燃比突然变化为浓时，当前检测空燃比abyfs(k)计算为比从当前时刻N次冲程之前的上游侧目标空燃比abyfr(k-N)浓的值(较小的值)。因此，实际缸内燃料供给量Fc(k-N)变得大于目标缸内燃料供给量Fcr(k-N)，缸内燃料供给量偏差DFc计算为负值。另外，由于发动机空燃比的突然变化，在表示缸内燃料供给量偏差DFc的信号中存在等于或高于频率(1/τ1)的高频部分，使得高通滤波缸内燃料供给量偏差DFchi也变成负值。从而，主反馈校正量DFimain变成负值。这样，指令最终燃料喷射量Fi(k)变得小于校正指令基本燃料喷射量Fbase，同时控制了发动机空燃比，使其变稀。上面，指令最终燃料喷射量计算装置A5、表格转换装置A10、缸内进气量延迟装置A11、缸内燃料供给量计算装置A12、目标缸内燃料供给量延迟装置A13、缸内燃料供给量偏差计算装置A14、高通滤波器A15和PI控制器A16对应于主反馈控制部分。
这样，可通过副反馈控制可靠地执行对可作为第一催化剂53下游中的空燃比波动的等于或低于频率(1/τ1)的空燃比波动范围的控制的基本空燃比控制，等于或低于频率(1/τ1)的低频部分不能通过高通滤波器A15，并且不能输入PI控制器A16，从而避免前述发动机空燃比控制干涉的出现，。此外，发动机空燃比波动(相应地，上游侧空燃比传感器66输出值vabyfs的波动)中等于或高于频率(1/τ1)的高频部分通过高通滤波器A15，使得通过主反馈控制能迅速可靠地执行短暂运行状态中空燃比突然变化的补偿。
(基本燃料喷射量校正系数的设定)
如前所述，PID控制器A9内执行积分处理，由此可补偿副反馈控制中前述的基本燃料喷射量误差。但是，由于在前述第一催化剂53氧吸留功能的影响下，发动机空燃比的变化稍微晚一些作为第一催化剂53下游中废气空燃比的变化，所以在基本燃料喷射量误差突然增大时，只通过副反馈控制不能立即补偿基本燃料喷射量误差，导致某些场合废气排放量临时增多的问题。
因此，控制设备需要构造成，即使在没有由氧吸留功能引起的延迟影响的主反馈控制中，也可立即补偿基本燃料喷射量误差。但是，由于高通滤波是得到相当于微分处理(D处理)功能的处理，所以在将通过了高通滤波器15的值用为PI控制器A16输入值的主反馈控制中，不能有效地执行积分处理。因此，在主反馈控制中不能补偿基本燃料喷射量误差。
由于上述原因，需要立即补偿基本燃料喷射量误差，而不采取基于主反馈控制和副反馈控制的积分处理。为此目的，为了将供给发动机的混合物实际空燃比设定为目标空燃比abyfr，在确定指令最终燃料喷射量Fi的值中，不同于主反馈校正量DFimain和副反馈校正量DFisub的校正指令基本燃料喷射量Fbase需要校正，以便与应当作为喷射指令送给气缸的喷射器39以开始进气冲程的燃料喷射量(在下文，称为“目标指令基本燃料喷射量Fbaset”)吻合(接近)。
为此目的，由图5理解的，需要设定基本燃料喷射量校正系数KF，使得通过将当前非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)乘以前述基本燃料喷射量校正系数设定装置A17设定的基本燃料喷射量校正系数KF得到的值可与目标指令基本燃料喷射量Fbaset吻合(接近)。现在，对这种通过基本燃料喷射量校正系数设定装置A17设定基本燃料喷射量校正系数KF的方法进行描述。
通常，在吸进燃烧室的缸内进气量为常量的假设下，燃料喷射量与供给发动机的混合物空燃比(相应地，废气空燃比)之间的乘积变为常量。因此，在这种假设下，通常保持了指令最终燃料喷射量Fi与基于上游侧空燃比传感器66的检测空燃比abyfs之间的乘积，等于在当前目标空燃比abyfr(k)设定供给发动机的混合物实际空燃比所需的目标指令基本燃料喷射量Fbaset与目标空燃比abyfr(k)之间的乘积的关系。从而，通常可根据下面给出的公式(8)表示目标指令基本燃料喷射量Fbaset。
Fbaset＝(abyfs/abyfr(k))·Fi                       …(8)
这里，如上所述，设定了基本燃料喷射量校正系数KF，使得通过将当前非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)乘以校正系数KF得到的值可变得等于根据上面公式(8)计算的目标指令基本燃料喷射量Fbaset，因此，可根据下面给出的公式(9)设定校正系数KF。
KF＝Fbaset/Fbaseb(k)                               …(9)
其间，由于从燃料喷射指令直到根据喷射指令喷射的燃料燃烧的废气空燃比表现为上游测空燃比传感器66输出值vabyfs，需要表示上述冲程延迟、传输延迟和响应延迟之和的延迟时间L2。换句话说，基于上游侧空燃比传感器66的检测空燃比abyfs变成表示在延迟时间L2之前给出的燃料喷射指令基础上产生的废气空燃比的值。
从而，在根据上面公式(8)计算目标指令基本燃料喷射量Fbaset的情形下，当将当前检测空燃比abyfs(k)用为检测空燃比abyfs时，将从当前时刻M次冲程之前的指令最终燃料喷射量Fi(k-M)用为指令最终燃料喷射量Fi，是有利的，其中指令最终燃料喷射量Fi(k-M)为根据等于当前时刻(具体地，当前量Fi(k)喷射指令开始时间)之前延迟时间L2的M冲程(M次进气冲程)给出的燃料喷射指令的指令最终燃料喷射量。
另外，在发动机为短暂运行状态的情形下，检测空燃比abyfs、指令最终燃料喷射量Fi和非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb能以等于或高于预定频率的高频率分别独立地巨烈波动。在这种情形下，可能不能保持上面公式(8)和(9)表示的关系。因此，为了消除由于这种高频波动带来的影响，应当使用当前检测空燃比的值abyfs(k)、M次冲程之前的指令最终燃料喷射量值Fi(k-M)和当前校正指令基本燃料喷射量值Fbaseb(k)分别经过预定的低通滤波操作之后得到的各值，来计算上面公式(8)和(9)。
另外，包含在冲程延迟和传输延迟内的时间周期根据发动机转速NE的提高趋向于变短，包含在传输延迟内的时间周期根据缸内进气量Mc的增加趋向于变短。从而，可基于例如发动机转速NE、缸内进气量Mc(k)、和如图6用图表示出的表示发动机转速NE与缸内进气量Mc同冲程数量M之间关系的表格MapM，计算延迟时间L2(从而计算值M)。
由于上述原因，基本燃料喷射量校正系数设定装置A17构造成包括如图7中原理框图所示的各装置A17a-A17f。低通滤波器A17a为下面公式(10)表示的一阶滤波器，该公式(10)通过使用拉普拉斯算子“s”表示其特性。在公式(10)中，“τ2”为时间常量。低通滤波器A17a基本上抑制了通过的等于或低于频率(1/τ2)的高频部分。
1/(1+τ2·s)                                     …(10)
低通滤波器A17a接收表格转换装置A10计算的当前检测空燃比abyfs(k)，根据上面的公式(10)输出当前检测空燃比abyfs(k)经过低通滤波后得到的低通滤波检测空燃比abyfslow。
指令最终燃料喷射量延迟装置A17b基于上面存储在ROM 72内的表格MapM、当前时刻的发动机转速NE和当前缸内进气量Mc(k)，计算值M。另外，指令最终燃料喷射量延迟装置A17b在各进气冲程中指令最终燃料喷射量计算装置A5计算的并存储在RAM 73内的指令最终燃料喷射量Fi之中，从RAM 73读出从当前时刻M次冲程(M次进气冲程)之前开始进气冲程的气缸的值，并将读出的值设定为指令最终燃料喷射量Fi(k-M)。
低通滤波器A17c为与上述低通滤通器A17a相同的滤波器，它接收指令最终燃料喷射量延迟装置A17b计算的指令最终燃料喷射量的值Fi(k-M)，根据上面的公式(10)输出指令最终燃料喷射量Fi(k-M)经过低通滤波后得到的低通滤波指令最终燃料喷射量Filow。
目标指令基本燃料喷射量计算装置A17d以如下的方式计算目标指令基本燃料喷射量Fbaset：根据下面给出的对应于上面公式(8)的公式(11)，为低通滤波器A17a输出的低通滤波检测空燃比abyfslow除以当前目标空燃比abyfr(k)，这样得到的值乘以为低通滤波器A17c输出的低通滤波指令最终燃料喷射量Filow。
Fbaset＝(abyfslow/abyfr(k))·Filow              …(11)
低通滤波器A17e为与上述低通滤通器A17a相同的滤波器，它接收非校正指令基本燃料喷射量计算装置A3计算的当前非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)，并根据上面的公式(10)输出当前非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)经过低通滤波后得到的低通滤波非校正指令基本燃料喷射量Fbaseblow。
基本燃料喷射量校正系数设定装置A17f以如下的方式计算基本燃料喷射量校正系数KF：根据下面给出的对应于上面公式(9)的公式(12)，目标指令基本燃料喷射量计算装置A17d计算的目标指令基本燃料喷射量Fbaset除以为低通滤波器A17e输出的低通滤波非校正指令基本燃料喷射量Fbaseblow。
KF＝Fbaset/Fbaseblow                             …(12)
如上所述，在每一个燃料喷射到来时(更具体地，喷射指令开始时)，基本燃料喷射量校正系数设定装置A17通过使用装置A17a-A17f，设定基本燃料喷射量校正系数KF。另外，本设备在下一时刻以如下的方式依次校正非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb：将下一个非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb乘以当前时刻这样设定的基本燃料喷射量校正系数KF(即，其在下一时刻依次确定校正指令基本燃料喷射量Fbase)。从而，依次确定了下一个校正指令基本燃料喷射量Fbase，以致使其与应当作为喷射指令的燃料喷射量吻合(接近)，以便使供给发动机的混合物空燃比可设定为目标空燃比abyfr。结果，接着快速地补偿了基本燃料喷射量误差，而将供给发动机的混合物空燃比朝着目标空燃比abyfr控制。
(基本燃料喷射量校正系数的存储处理)
如上所述，在发动机热启动期间，在上游侧空燃比传感器出现故障的情形下或类似情形下，即“上游侧空燃比传感器66输出值vabyfs不变成正常值的情形”，检测空燃比abyfs不变成精确表示废气空燃比的值。在这种情形下，根据公式(11)(和上面公式(12))，使用基于检测空燃比abyfs的低通滤波检测空燃比abyfslow计算的基本燃料喷射量校正系数值KF，也不变成能将非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)精确地校正成目标指令基本燃料喷射量Fbaset的值。从而，在这种情形下，根据上面公式(11)和(12)计算的基本燃料喷射量校正系数KF应当不能用于非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)的校正。
因此，只有在“上游侧空燃比传感器66输出值vabyfs变成正常值的情形(具体地，后述主反馈控制适用的情形)”中，本设备使用根据上面公式(11)和公式(12)计算的基本燃料喷射量校正系数KF依次校正非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)，然后顺序地将计算的基本燃料喷射量校正系数值KF存储在备份RAM 74内以便更新。
在这种情形下，通过利用基本燃料喷射量误差量关于缸内进气量Mc趋向于变大(从而，基本燃料喷射量校正系数KF关于缸内进气量Mc变大)的事实，本设备将缸内进气量Mc呈现的范围分成如图8所示的多个(在该实例中，4个)级别。另外，本设备每次计算新基本燃料喷射量校正系数KF时，选择当前时刻缸内进气量Mc(k)属于的级别，并将对应于所选级别的基本燃料喷射量校正系数值KF(m)(m：1、2、3或4)更新成新计算的基本燃料喷射量校正系数KF，以便依次存储更新值。
在另一方面，在“上游侧空燃比传感器66输出值vabyfs不变成正常值的情形(具体地，后述主反馈控制不适用的情形)”中，本设备选择当前缸内进气量Mc(k)属于的级别，并将在存储在备份RAM 74内的基本燃料喷射量校正系数KF(m)(m：1、2、3或4)之中，对应于所选级别的值设定为基本燃料喷射量校正系数存储值KFmemory。
另外，本设备使用基本燃料喷射量校正系数存储值KFmemory替代根据上面公式(11)和公式(12)计算的基本燃料喷射量校正系数KF，依次校正非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)。这样，即使在“上游侧空燃比传感器66输出值vabyfs不变成正常值的情形”中，非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)也可依次与目标指令基本燃料喷射量Fbaset稍微精确地吻合，从而可依次对基本燃料喷射量误差进行一定程度的补偿。上面为基于本设备的发动机空燃比反馈控制概要。
(实际操作)
下面，对空燃比控制设备的实际操作进行描述。
(空燃比反馈控制)
如图9中流程图所示，在进气上止点(例如，BTDC 90°CA)之前，每次各气缸的曲轴角变为预定曲轴角时，CPU 71反复地执行计算燃料喷射量Fi和给出燃料喷射指令的程序。从而，当任意一个气缸的曲轴角变为预定曲轴角时，CPU 71从步骤900开始程序，并进行到步骤905，在步骤905，CPU 71基于空气流量表61测量的进气流量Ga、发动机转速NE和前述表格MapMc，估算和确定吸收进开始当前进气冲程的气缸(在下文，也称为“燃料喷射气缸”)的当前缸内进气量Mc(k)。
随后，CPU 71进行到步骤910，在步骤910，CPU 71将估算的缸内进气量Mc(k)除以当前目标空燃比abyfr(k)，确定当前非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)。然后，CPU 71进行到步骤915，在步骤915，CPU 71决定主反馈条件是否适用。这里，当例如发动机的冷却水温度THW等于或高于第一预定温度、上游侧空燃比传感器66正常(包括为激活状态)、发动机每转的进气量(负载)等于或低于预定值时，主反馈条件适用。即，主反馈条件适用的情况相当于前述“上游侧空燃比传感器66输出值vabyfs变为正常值的情形”。
在主反馈条件适用的情形下，CPU 71在步骤915给出“YES”的决定，进行到步骤920，在步骤920，将非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)乘以后述程序(在最后燃料喷射时)计算的最新基本燃料喷射量校正系数KF得到的值设定为校正指令基本燃料喷射量Fbase。
在另一方面，在主反馈条件不适用的情形下，CPU 71在步骤915给出“NO”的决定，进行到步骤925，在步骤925，基于前面步骤905确定的缸内进气量Mc(k)，在存储在备份RAM 74内的基本燃料喷射量校正系数KF(m)(m：1、2、3和4)之中选择缸内进气量KF(m)，作为基本燃料喷射量校正系数存储值KFmemory。随后，CPU 71进行到步骤930，在步骤930，将通过非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)乘以在步骤925设定的基本燃料喷射量校正系数存储值KFmemory得到的值设定为校正指令基本燃料喷射量Fbase。
下面，CPU 71进行到步骤935，在步骤935，通过将后述程序(最后燃料喷射时)计算的最新主反馈校正量DFimain和后述程序(最后燃料喷射时)计算的最新副反馈校正量DFisub加到上面计算的校正指令基本燃料喷射量Fbase上得到的值，根据上面的公式(1)计算为当前的时刻指令最终燃料喷射量Fi(k)。
此外，CPU 71进行到步骤940，在步骤940，CPU 71给出指令最终燃料喷射量Fi(k)的燃料喷射指令。具体地，当由未示出的程序分别计算的燃料喷射开始时机到来时，CPU 71指示燃料喷射气缸的喷射器39打开其中的气门一段对应于指令最终燃料喷射量Fi(k)的时间周期，由此喷射燃料。然后，CPU 71进行到步骤995，在该步骤CPU 71结束该程序一次。
这样，校正了非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)，以使其与前述目标指令基本燃料喷射量Fbaset吻合，在校正了的非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)(即，校正指令基本燃料喷射量Fbase)经过主反馈校正和副反馈校正之后得到指令最终燃料喷射量Fi(k)，指令最终燃料喷射量Fi(k)的喷射指令的燃料喷射到燃料喷射气缸内。
(主反馈校正量的计算)
下面，对在主反馈控制中计算主反馈校正量DFimain的操作进行描述。如图10中流程图所示，每当燃料喷射气缸的燃料喷射开始时机(喷射指令开始时)到来时，CPU 71就反复执行程序。从而，当燃料喷射气缸的燃料喷射开始时机到来时，CPU 71从步骤1000开始程序，并进行到步骤1005，在步骤1005，CPU 71决定主反馈条件是否适用。该主反馈条件与前述步骤915的主反馈条件相同。
现在，假设主反馈条件适用来继续进行描述。CPU 71在步骤1005给出“YES”的决定，进行到步骤1010，在步骤1010，当前时刻(即，喷射指令开始时)的上游侧空燃比传感器66输出值vabyfs基于图3中示出的表格转换，从而计算了当前时刻的检测空燃比abyfs(k)。
然后，CPU 71进行到步骤1015，在该步骤，以如下的方式计算从当前时刻N次冲程(N次进气冲程)之前的实际缸内燃料供给量Fc(k-N)：为在当前时刻之前开始进气冲程的N次冲程的气缸进气量的缸内进气量Mc(k-N)除以上面计算的检测空燃比abyfs(k)。
随后，CPU 71进行到步骤1020，在该步骤，以如下的方式计算从当前时刻N次冲程之前的目标缸内燃料供给量Fcr(k-N)：从当前时刻N次冲程之前的缸内进气量Mc(k-N)除以从当前时刻N次冲程之前的目标空燃比abyfr(k-N)。
然后，CPU 71进行到步骤1025，在该步骤，根据上面的公式(5)，将目标缸内燃料供给量Fcr(k-N)减去缸内燃料供给量Fc(k-N)得到的值设定为缸内燃料供给量偏差DFc。即，缸内燃料供给量偏差DFc变为表示在N次冲程之前的时刻供给气缸的燃料的过量或不足的值。下面，CPU 71进行到步骤1030，在该步骤以如下的方式得到高通滤波缸内燃料供给量偏差DFchi：缸内燃料供给量偏差DFc经过高通滤波器A15的高通滤波。
随后，CPU 71进行到步骤1035，在该步骤，根据步骤1035表示的公式如同基于上面的公式(7)计算主反馈校正量DFimain。在随后的步骤1040，将步骤1030计算的高通滤波缸内燃料供给量偏差DFchi加到当时高通滤波缸内燃料供给量偏差DFchi的积分值SDFchi，从而计算了高通滤波缸内燃料供给量偏差的新积分值SDFchi。其后，CPU 71进行到步骤1095，结束该程序一次。
这样，计算了主反馈校正量DFimain，同时通过前述图9中的步骤935，该主反馈校正量Dfimain反映在指令最纵燃料喷射量Fi(k)，由此执行了基于前述主反馈控制的发动机空燃比控制。
在另一方面，当在步骤1005的决定为主反馈条件不适用时，CPU71在步骤1005给出“NO”的决定，进行到步骤1045，在步骤1045，主反馈校正量DFimain的值设定为“0”。其后，CPU 71进行到步骤1095，结束该程序一次。如此，当主反馈条件不适用时，主反馈校正量DFimain设定为“0”，没有做出基于主反馈控制的发动机空燃比的校正。
(副反馈校正量的计算)
下面，对在副反馈控制中计算副反馈校正量DFisub的操作进行描述。如图11中流程图所示，每当燃料喷射气缸的燃料喷射开始时机(喷射指令开始时)到来时，CPU 71就反复执行程序。从而，当燃料喷射气缸的燃料喷射开始时机到来时，CPU 71从步骤1100开始程序，并进行到步骤1105，在步骤1105，CPU 71决定副反馈条件是否适用。例如，当除在前述步骤915(和步骤1005)主反馈条件的实现之外，发动机冷却水温度THW等于或高于第二预定温度时，副反馈控制条件适用，其中第二预定温度高于第一预定温度。
现在，假设副反馈条件适用来继续进行描述。CPU 71在步骤1105给出“YES”的决定，进行到步骤1110，在步骤1110，根据上面的公式(2)，将下游侧目标值Voxsref减去当前时刻下游侧空燃比传感器67输出值Voxs，从而计算了输出偏差量DVoxs。
然后，CPU 71进行到步骤1115，在该步骤，以如下的方式得到低通滤波输出偏差量DVoxslow：输出偏差量DVoxs经过低通滤波器A8的低通滤波。在其后的步骤1020，基于下面给出的公式(13)计算低通滤波输出偏差量DVoxslow的微分值DDVoxslow。
DDVoxslow＝(DVoxslow-DVoxslow1)/Δt               …(13)
在上面的公式(13)中，在该程序的最末执行时，“DVoxslow1”为后述步骤1135设定的(更新的)低通滤波输出偏差量DVoxslow最后的值。另外，“Δt”为从该程序最末执行的时间到其中当前执行时经过的时间周期。
随后，CPU 71进行到步骤1125，在该步骤，根据上面的公式(4)计算副反馈校正量DFisub。其后，CPU 71进行到步骤1130，在该步骤，将于步骤1115计算的低通滤波输出偏差量DVoxslow加到那时的低通滤波输出偏差量的积分值SDVoxslow，从而计算了低通滤波输出偏差量的新积分值SDVoxslow。在随后的步骤1135，将于步骤1115计算的低通滤波输出偏差量DVoxslow设定为低通滤波输出偏差量DVoxslow的最后值DVoxslow1。其后，CPU 71进行到步骤1195，结束该程序一次。
这样，计算了副反馈校正量DFsiub，通过前述图9中的步骤935，该副反馈校正量DFisub反映在指令最终燃料喷射量Fi(k)，由此执行了基于前述副反馈控制的发动机空燃比控制。
在另一方面，当在步骤1105的决定为副反馈条件不适用时，CPU71在步骤1105给出“NO”的决定，进行到步骤1140，在步骤1140，副反馈校正量DFisub的值设定为“0”。其后，CPU 71进行到步骤1195，结束该程序一次。如此，当副反馈条件不适用时，副反馈校正量DFisub设定为“0”，没有做出基于副反馈控制的发动机空燃比的校正。
(基本燃料喷射量校正系数的计算以及其存储)
下面，对在计算基本燃料喷射量校正系数KF中的操作进行描述。如图12中流程图所示，每当燃料喷射气缸的燃料喷射开始时机(喷射指令开始时)到来时，CPU 71就反复执行程序。从而，当燃料喷射气缸的燃料喷射开始时机到来时，CPU 71从步骤1200开始程序，并进行到步骤1205，在步骤1205，CPU 71决定主反馈条件是否适用。经过为“No”的决定，CPU 71立即进行到步骤1295，结束该程序一次。在这种情形下，基本燃料喷射量校正系数KF的计算和校正系数值KF的存储进备份RAM 74的程序两个都不执行。这里的主反馈条件与前面步骤915(步骤1005)的主反馈条件相同。
现在，假设主反馈条件适用来继续进行描述。CPU 71在步骤1205给出“YES”的决定，进行到步骤1210，在步骤1210，以如下的方式得到低通滤波检测空燃比abyfslow：在前面图10中的步骤1005计算的当前检测空燃比abyfs(k)经过低通滤波器A17a的低通滤波。
然后，CPU 71进行到步骤1215，在该步骤，以如下的方式得到低通滤波指令最终燃料喷射量Filow：基于当前时刻的发动机转速NE计算的值M，在前面图9中步骤905计算的当前缸内进气量Mc(k)和图6中示出的MapM计算值M，以及从当前时刻M次冲程之前的指令最终燃料喷射量Fi(k-M)经过低通滤波器A17c的低通滤波。
随后，CPU 71进行到步骤1220，在该步骤，以如下方式得到低通滤波非校正指令基本燃料喷射量Fbaseblow：在前面图9中步骤910计算的当前非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)经过低通滤波器A17e的低通滤波。
然后，CPU 71进行到步骤1225，在该步骤，基于上面得到的低通滤波检测空燃比abyfslow、上面得到的低通滤波指令最终燃料喷射量Filow，前面图9中步骤910使用的当前目标空燃比abyfr(k)、以及上面的公式(11)，计算目标指令基本燃料喷射量Fbaset。在其后步骤1230，基于目标指令基本燃料喷射量Fbaset、上面得到的低通滤波非校正指令基本燃料喷射量Fbaseblow以及上面的公式(11)，计算基本燃料喷射量校正系数KF。
然后，CPU 71进行到步骤1235，在该步骤，根据在图9中步骤905确定的缸内进气量值Mc(k)选择的KF(m)(m：1-4)值更新为上面计算的基本燃料喷射量校正系数KF值，更新的KF(m)值存储在备份RAM 74的相应内存中。其后，CPU 71进行到步骤1295，结束该程序一次。
这样，在主反馈条件适用的情形下，每次燃料喷射气缸的燃料开始时机到来时，就执行基本燃料喷射量校正系数KF的计算(更新)和用来将校正系数值KF存储进备份RAM 74的程序。另外，下次为燃料喷射气缸执行的基本燃料喷射量校正系数KF用在前面图9中程序的步骤920，由此根据当前时刻计算的基本燃料喷射量校正系数KF，依次校正了下一时刻非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb。
这样，关于根据本发明内燃机空燃比控制设备的实施例，在吸收进燃烧室的缸内进气量为常量的假设下，从指令最终燃料喷射量Fi(实际上，Fi(k-M))与基于上游侧空燃比传感器66的检测空燃比abyfs(k)之间的乘积等于目标指令基本燃料喷射量Fbaset与目标空燃比abyfr(k)之间的乘积的关系，计算了目标指令基本燃料喷射量Fbaset(＝(abyfs(k)/abyfr(k))·Fi(k-M))，计算的目标指令基本燃料喷射量Fbaset除以非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)，从而计算了基本燃料喷射量校正系数KF(＝Fbaset/Fbaseb(k))(实际上，低通滤波是共同执行的)，其中目标指令基本燃料喷射量Fbaset是为了使供给发动机的混合物实际空燃比为目标空燃比abyfr(k)而得到的。
另外，将下一时刻的非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb乘以基本燃料喷射量校正系数KF，由此依次校正了下一时刻的非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(即，依次确定了下一时刻的校正指令基本燃料喷射量Fbase)。从而，依次确定了下一校正指令基本燃料喷射量Fbase，以致使其与应当给作喷射指令的燃料喷射量吻合(接近)，以便使供给发动机的混合物实际空燃比为目标空燃比abyfr，结果依次迅速地补偿了基本燃料喷射量误差，而将供给发动机的混合物空烯比朝着目标空燃比abyfr控制。
本发明不限于上述各实施例，而是可采用位于其范围内的各种改进实施例。作为实例，在上面的实施例中，如图7所示(图12中步骤1210-1220)，通过使用检测空燃比abyfs(k)、指令基本燃料喷射量Fi(k-M)和非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)分别经过低通滤波器的低通滤波操作后得到的各值，计算基本燃料喷射量校正系数KF。但是，本设备还是构造成以如下的方式计算基本燃料喷射量校正系数KF的好：根据检测空燃比abyfs(k)、指令最终燃料喷射量Fi(k-M)和非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)它们本身的值计算非低通滤波基本燃料喷射量校正系数KFb(＝(abyfs(k)·Fi(k-M))/(abyfr(k)·Fbaseb(k)))，以及非低通滤波基本燃料喷射量校正系数KFb经过低通滤波器的低通滤波。
另外，在上面的实施例中，在计算基本燃料喷射量校正系数KF中使用的、从当前时刻M次冲程之前的指令最终燃料喷射量Fi(k-M)的值M(对应于延迟时间的值)，基于发动机转速NE、缸内进气量Mc(k)和图6中示出的表格MapMc进行计算，但是值M可设定为预定的常数。
另外，在上面的实施例中，如图7所示，基本燃料喷射量校正系数KF基于当前时刻的检测空燃比abyfs(k)、从当前时刻M次冲程之前的指令基本燃料喷射量Fi(k-M)、当前时刻的目标空燃比abyfr(k)、以及当前时刻的非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k)进行计算。但是，本设备还是构造成这样的好：基于当前时刻的检测空燃比abyfs(k)、从当前时刻M次冲程之前的指令最终燃料喷射量Fi(k-M)、从当前时刻M次冲程之前的目标空燃比abyfr(k-M)、以及从当前时刻M次冲程之前的非校正指令基本燃料喷射量Fbaseb(k-M)，计算基本燃料喷射量校正系数KF。
另外，在上面的实施例中，在主反馈控制中，基于缸内燃料供给量偏差DFc，计算主反馈校正量DFimain，其中缸内燃料供给量偏差DFc以如下的方式得到：将从当前时刻N次冲程之前的目标缸内燃料供给量Fcr(k-N)减去从当前时刻N次冲程之前的实际缸内燃料供给量Fc(k-N)。但是本设备还是构造成这样的好：基于以基于上游侧目标空燃比传感器66的当前时刻检测空燃比abyfs(k)减去从当前时刻N次冲程之前的目标空燃比abyfr(k-N)的方法得到的值，计算主反馈校正量DFimain。

Claims (6)

1.一种应用于内燃机的内燃机空燃比控制设备，具有：
催化剂，所述催化剂布置在所述内燃机的排气管路中；
上游侧空燃比传感器，所述上游侧空燃比传感器布置在处于所述催化剂的上游的所述排气管路的一部分中；
下游侧空燃比传感器，所述下游侧空燃比传感器布置在处于所述催化剂的下游的所述排气管路的一部分中；和
燃料喷射装置，所述燃料喷射装置按照指令喷射燃料；
所述空燃比控制设备包括：
指令基本燃料喷射量获取装置，用来从基于所述内燃机的运行状态估算的缸内进气量获得用来得到目标空燃比的燃料量，作为指令基本燃料喷射量；
主反馈校正量计算装置，用来在基于所述上游侧空燃比传感器输出值与预定上游侧目标值之间的差的值经过预定的高通滤波后得到的值，或所述上游侧空燃比传感器输出值经过预定高通滤波后得到的值的基础上，计算主反馈校正量；
副反馈校正量计算装置，用来基于所述下游侧空燃比传感器的输出值和预定下游侧目标值计算副反馈校正量；
指令基本燃料喷射量校正装置，用来校正所述指令基本燃料喷射量，从而在所述燃料喷射装置收到所述指令基本燃料喷射量的燃料喷射指令时实际喷射的燃料量可变成使供给到发动机的混合物的实际空燃比为所述目标空燃比所要求的量；
指令最终燃料喷射量计算装置，用来以如下的方式计算指令最终燃料喷射量：所述校正的指令基本燃料喷射量通过所述主反馈校正量和所述副反馈校正量进行校正；
空燃比控制装置，用来以如下的方式反馈控制要供给到发动机的混合物的空燃比：将所述指令最终燃料喷射量的燃料的喷射指令送给所述燃料喷射装置。
2.如权利要求1所述的内燃机空燃比控制设备，其中：
所述指令基本燃料喷射量校正装置构造成使得基于所述上游侧空燃比传感器的输出值、所述指令最终燃料喷射量、所述目标空燃比及所述指令基本燃料喷射量，计算用来校正所述指令基本燃料喷射量的参数值，并通过使用该参数值校正所述指令基本燃料喷射量。
3.如权利要求2所述的内燃机空燃比控制设备，其中：
由所述指令基本燃料喷射量校正装置计算的用来校正所述指令基本燃料喷射量的参数值经受预定的低通滤波。
4.如权利要求2或3所述的内燃机空燃比控制设备，还包括：
延时获取装置，用来得到延迟时间，该延迟时间包括从所述燃料的喷射指令直到基于按照所述喷射指令喷射的燃料燃烧的废气空燃比作为所述上游测空燃比传感器的输出值；其中，
所述指令基本燃料喷射量校正装置构造成使得在计算用来校正所述指令基本燃料喷射量的参数值中，使用关于所述延迟时间之前的所述喷射指令的值，作为至少所述指令最终燃料喷射量。
5.如权利要求4所述的内燃机空燃比控制设备，其中：
所述延时获取装置构造成使得根据所述内燃机的运行状态改变所述延迟时间。
6.如权利要求2-5中任意一项所述的内燃机空燃比控制设备，还包括：
存储装置，用于存储由所述指令基本燃料喷射量校正装置计算出的用来校正所述指令基本燃料喷射量的参数值。
CNB2005800095176A 2004-03-24 2005-03-23 内燃机空燃比控制设备 Active CN100513760C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004086628A JP4039380B2 (ja) 2004-03-24 2004-03-24 内燃機関の空燃比制御装置
JP86628/2004 2004-03-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1934344A true CN1934344A (zh) 2007-03-21
CN100513760C CN100513760C (zh) 2009-07-15

Family

ID=34993763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005800095176A Active CN100513760C (zh) 2004-03-24 2005-03-23 内燃机空燃比控制设备

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7389174B2 (zh)
EP (1) EP1734243B1 (zh)
JP (1) JP4039380B2 (zh)
KR (1) KR100773276B1 (zh)
CN (1) CN100513760C (zh)
WO (1) WO2005090765A1 (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101696660A (zh) * 2009-09-25 2010-04-21 东莞市康达机电工程有限公司 燃气发电机组空燃比控制方法
CN101413450B (zh) * 2007-10-18 2011-05-18 三菱电机株式会社 发动机控制装置
CN102536485A (zh) * 2010-12-24 2012-07-04 川崎重工业株式会社 内燃机的空燃比控制装置及空燃比控制方法
CN101657626B (zh) * 2007-04-13 2013-01-02 丰田自动车株式会社 用于内燃机的空燃比控制装置和空燃比控制方法
CN101675235B (zh) * 2007-05-07 2013-03-13 欧陆汽车有限责任公司 用于求得内燃机的燃烧λ值的方法和装置
CN101302968B (zh) * 2007-05-08 2013-05-15 罗伯特·博世有限公司 用于运行内燃机的方法和装置
CN104863739A (zh) * 2014-02-20 2015-08-26 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN104956053A (zh) * 2013-01-29 2015-09-30 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN106460693A (zh) * 2014-05-26 2017-02-22 丰田自动车株式会社 用于内燃机的控制装置

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007291984A (ja) * 2006-04-26 2007-11-08 Toyota Motor Corp 内燃機関の空燃比制御装置
DE102007041227B8 (de) * 2006-09-05 2014-01-23 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) System zum Steuern der Regeneration von Mager-NOx-Fallen
US7653445B2 (en) * 2007-04-13 2010-01-26 Controlsoft, Inc. Apparatus and method for model-based control
FR2922315A3 (fr) * 2007-10-12 2009-04-17 Renault Sas Procede de traitement d'un signal brut, dispositif le mettant en oeuvre, vehicule muni du dispositif.
DE112009004382B4 (de) * 2009-01-30 2015-01-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung einer Mehrfachzylinderbrennkraftmaschine
JP5499978B2 (ja) * 2010-07-30 2014-05-21 トヨタ自動車株式会社 多気筒内燃機関の燃料噴射量制御装置
EP2615282B1 (en) 2010-09-09 2016-08-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Air-fuel ratio control device
JP5282854B2 (ja) 2010-09-15 2013-09-04 トヨタ自動車株式会社 空燃比制御装置
WO2012098641A1 (ja) * 2011-01-18 2012-07-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
DE102011078609A1 (de) * 2011-07-04 2013-01-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
WO2013169774A2 (en) 2012-05-07 2013-11-14 Phononic Devices, Inc. Thermoelectric heat exchanger component including protective heat spreading lid and optimal thermal interface resistance
US20130291555A1 (en) 2012-05-07 2013-11-07 Phononic Devices, Inc. Thermoelectric refrigeration system control scheme for high efficiency performance
US9593871B2 (en) 2014-07-21 2017-03-14 Phononic Devices, Inc. Systems and methods for operating a thermoelectric module to increase efficiency
US10458683B2 (en) 2014-07-21 2019-10-29 Phononic, Inc. Systems and methods for mitigating heat rejection limitations of a thermoelectric module
JP6773545B2 (ja) * 2016-12-14 2020-10-21 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5335493A (en) * 1990-01-24 1994-08-09 Nissan Motor Co., Ltd. Dual sensor type air fuel ratio control system for internal combustion engine
JPH0417747A (ja) * 1990-05-07 1992-01-22 Japan Electron Control Syst Co Ltd 内燃機関の空燃比制御装置
JP2697251B2 (ja) * 1990-05-28 1998-01-14 日産自動車株式会社 エンジンの空燃比制御装置
JPH04321740A (ja) * 1991-04-19 1992-11-11 Mitsubishi Electric Corp エンジンの空燃比制御装置
US5099647A (en) * 1991-06-28 1992-03-31 Ford Motor Company Combined engine air/fuel control and catalyst monitoring
JP2893308B2 (ja) * 1993-07-26 1999-05-17 株式会社ユニシアジェックス 内燃機関の空燃比制御装置
US5359852A (en) * 1993-09-07 1994-11-01 Ford Motor Company Air fuel ratio feedback control
JP3175459B2 (ja) 1993-12-29 2001-06-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
FR2740176B1 (fr) * 1995-10-18 1997-11-28 Renault Systeme et procede de double boucle de commande pour moteur a combustion interne
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
JP3046948B2 (ja) * 1997-08-20 2000-05-29 本田技研工業株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP3592519B2 (ja) * 1997-09-16 2004-11-24 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気系の空燃比制御装置及びプラントの制御装置
JP4450396B2 (ja) * 1997-10-08 2010-04-14 日産自動車株式会社 ＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒を用いた排気ガス浄化装置
JPH11159376A (ja) 1997-11-25 1999-06-15 Toyota Motor Corp 内燃機関の空燃比制御装置
JP3845996B2 (ja) * 1997-12-04 2006-11-15 スズキ株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
US6253542B1 (en) * 1999-08-17 2001-07-03 Ford Global Technologies, Inc. Air-fuel ratio feedback control
JP3967524B2 (ja) * 1999-12-22 2007-08-29 本田技研工業株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
US6453665B1 (en) * 2000-04-28 2002-09-24 Ford Global Technologies, Inc. Catalyst based adaptive fuel control
JP3957180B2 (ja) * 2002-08-09 2007-08-15 本田技研工業株式会社 デシメーションフィルタを用いた内燃機関の空燃比制御装置
JP3846480B2 (ja) * 2003-02-03 2006-11-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2007046517A (ja) * 2005-08-09 2007-02-22 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の制御装置
JP4280931B2 (ja) * 2005-10-19 2009-06-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP2007162565A (ja) * 2005-12-14 2007-06-28 Toyota Motor Corp 内燃機関の空燃比制御装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101657626B (zh) * 2007-04-13 2013-01-02 丰田自动车株式会社 用于内燃机的空燃比控制装置和空燃比控制方法
CN101675235B (zh) * 2007-05-07 2013-03-13 欧陆汽车有限责任公司 用于求得内燃机的燃烧λ值的方法和装置
CN101302968B (zh) * 2007-05-08 2013-05-15 罗伯特·博世有限公司 用于运行内燃机的方法和装置
CN101413450B (zh) * 2007-10-18 2011-05-18 三菱电机株式会社 发动机控制装置
CN101696660A (zh) * 2009-09-25 2010-04-21 东莞市康达机电工程有限公司 燃气发电机组空燃比控制方法
CN102536485A (zh) * 2010-12-24 2012-07-04 川崎重工业株式会社 内燃机的空燃比控制装置及空燃比控制方法
CN102536485B (zh) * 2010-12-24 2015-04-22 川崎重工业株式会社 内燃机的空燃比控制装置及空燃比控制方法
CN104956053A (zh) * 2013-01-29 2015-09-30 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN104956053B (zh) * 2013-01-29 2020-07-24 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN104863739A (zh) * 2014-02-20 2015-08-26 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN106460693A (zh) * 2014-05-26 2017-02-22 丰田自动车株式会社 用于内燃机的控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP4039380B2 (ja) 2008-01-30
US20080072884A1 (en) 2008-03-27
CN100513760C (zh) 2009-07-15
KR100773276B1 (ko) 2007-11-05
WO2005090765A1 (ja) 2005-09-29
EP1734243A4 (en) 2013-06-26
KR20070015176A (ko) 2007-02-01
JP2005273524A (ja) 2005-10-06
US7389174B2 (en) 2008-06-17
EP1734243B1 (en) 2019-01-16
EP1734243A1 (en) 2006-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1934344A (zh) 内燃机空燃比控制设备
CN101042092A (zh) 催化剂劣化检测装置
CN100339576C (zh) 柴油发动机的过量空气系数控制装置及方法
CN1637255A (zh) 发动机的控制装置
CN1261676C (zh) 预热排气处理装置的催化剂的方法
CN100335767C (zh) 内燃机的燃料喷射控制器和燃料喷射控制方法
CN100339582C (zh) 液压泵控制装置和方法
CN1776204A (zh) 发动机自诊断装置
CN101050733A (zh) 内燃机空燃比控制装置
CN100470036C (zh) 用于内燃机的空燃比控制设备
JP4380625B2 (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
CN1959075A (zh) 引擎的催化剂恶化诊断装置及其方法和催化剂装置
CN101050732A (zh) 内燃机空燃比控制装置
CN1657765A (zh) 用于内燃发动机的点火定时控制
CN101042093A (zh) 催化剂劣化检测装置
CN101069006A (zh) 内燃机的空燃比控制设备
CN1442608A (zh) 发动机启动控制装置
CN101033706A (zh) 车辆控制方法和车辆控制装置
CN101035977A (zh) 柴油机的控制装置
CN1779226A (zh) 内燃机点火正时控制装置
CN1654798A (zh) 发动机的燃料喷射控制装置
CN101080565A (zh) 控制内燃机的燃料喷射的装置和方法及内燃机
CN1774567A (zh) 可变压缩比内燃机
CN1892006A (zh) 发动机的控制装置
CN1657766A (zh) 内燃发动机的点火定时控制

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant