CN101029604A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种能将2个以上的控制常数进行组合，稳定而又精细地控制催化剂上游侧废气的平均空燃比的内燃机的控制装置。该装置包括：净化废气的催化净化器18；检测催化剂上游侧废气的空燃比的上游侧氧气传感器20；检测催化剂下游侧废气的空燃比的下游侧氧气传感器21；根据上游侧氧气传感器20的输出值和包括多个控制常数在内的控制常数组，控制催化剂上游侧废气的空燃比的第1空燃比反馈控制单元34；根据下游侧氧气传感器21的输出值和输出目标值VR2，计算催化剂上游侧废气的平均空燃比AFAVE的目标值即目标平均空燃比AFAVEobj的第2空燃比反馈控制单元32；以及将目标平均空燃比AFAVEobj作为公共的指标，至少计算2个控制常数的变换单元33。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及控制废气的空燃比用的内燃机的控制装置。

背景技术

在一般的内燃机的排气通路中，设置能同时净化废气中的HC、CO、Nox的三元催化剂。三元催化剂的净化率在废气的空燃比接近理论空燃比时，HC、CO、Nox中无论哪一个都为相当高的值。

因而，通常在三元催化剂的上游侧设置氧气传感器(以后称为‘上游侧氧气传感器’)，根据上游侧氧气传感器的输出，进行反馈控制，使得废气的空燃比接近理论空燃比。

但是上游侧氧气传感器由于只能设置在排气通路内尽量靠近燃烧室附近的部位，也就是排气岐管的汇集部分，因此被高温废气灼热的同时还受到各种各样有毒物质的毒害。另外，在靠近燃烧室的部位，由于废气尚未充分混合，因此产生废气的空燃比不规则地波动的现象。

因此，存在的问题是，上游侧氧气传感器的输出产生较大的变动，无法准确地控制废气的空燃比。

为了解决这一问题，提出一种和上游侧氧气传感器一起，在催化剂的下游侧设置氧气传感器(以后称为‘下游侧氧气传感器’)的双重氧气传感器系统的方案。

在双重氧气传感器系统中，根据上游侧氧气传感器的输出如上所述地反馈控制空燃比，同时也根据下游侧氧气传感器的输出，反馈控制废气的空燃比。

这里，下游侧氧气传感器的响应速度比上游侧氧气传感器的响应速度慢，利用废气通过催化剂，废气温度降低，减小因热所产生的影响，同时亦能吸收有毒物质，降低有毒物质的影响。另外，在催化剂的下游侧由于废气能充分地混合，所以废气的空燃比得以平衡。

由此，下游侧氧气传感器的输出变动小，上游侧氧气传感器的输出变动被下游侧氧气传感器吸收。

另外，为了吸收催化剂上游侧的废气空燃比一时的变动，在催化剂上附加氧气存储能力。所谓氧气存储能力是指在废气的空燃比比理论空燃比还要贫油(リ-ン)的情况下，一方面吸入废气中的氧气进行累积，另一方面，在废气的空燃比比理论空燃比还要富油(リツチ)的情况下，释放累积的氧气的积分器那样的能力。

因此，催化剂上游侧空燃比的变动在催化剂内被平均，平均空燃比在催化剂净化状态下起作用。因而，为了良好地保持催化剂的净化率，利用下游侧氧气传感器的输出，可控制催化剂上游侧的废气空燃比的平均值。

现有的内燃机的空燃比控制装置根据下游侧氧气传感器的输出，改变用上游侧氧气传感器的输出的反馈控制的控制常数，以控制上游侧的平均空燃比(例如参照专利文献1)。

在上述现有的装置中，作为利用上游侧氧气传感器的输出的反馈控制(第1空燃比反馈控制单元)中所用的控制常数，至少包括延迟时间、跳跃量、积分常数、以及比较电压中至少某一个。另外，当延迟时间、跳跃量、以及积分常数在使催化剂上游侧的废气平均空燃比向贫油的一侧移动时，以及向富油的一侧移动时分别非对称地进行计算。

即，例如若富油一侧的延迟时间＞贫油一侧的延迟时间，则平均空燃比向富油一侧移动，相反，若富油一侧的延迟时间＜贫油一侧的延迟时间，则平均空燃比向贫油一侧移动。

另外，若富油一侧的跳越量＞贫油一侧的跳跃量，则平均空燃比向富油一侧移动，反之，若富油一侧的跳越量＜贫油一侧的跳跃量，则平均空燃比向贫油一侧移动。

另外，若富油一侧的积分常数＞贫油一侧的积分常数，则平均空燃比向富油一侧移动，反之，若富油一侧的积分常数＜贫油一侧的积分常数，则平均空燃比向贫油一侧移动。

另外，若加大比较电压则平均空燃比向富油一侧移动，而若减小比较电压，则平均空燃比向贫油一侧移动。

这样，根据下游侧氧气传感器的输出，通过计算上述控制常数，从而控制催化剂上游侧的废气每1控制周期的平均空燃比。

另外，也提出一种通过同时控制上述控制常数中2个以上，从而提高平均空燃比的控制特性的方案。

但是，上述现有装置中，由于未设定统一的管理指标，所以在简单地同时控制2个以上的控制常数时，产生非线性的相互作用。

因此，在使催化剂上游侧的废气的平均空燃比向富油一侧或贫油一侧移动时，虽然能控制使其移动的方向(移动方向)，但是难以控制使平均空燃比移动的量(移动量)。

这里，由于各个控制常数的变化互相带来的影响，而产生上述非线性的相互作用。由此，在同时控制2个以上的控制常数时平均空燃比的移动量不再成为单独控制各控制常数时将移动量之间简单地相加后的值，根据控制各个控制常数时的控制量、控制常数的组合及动作点或运转条件、而变化的控制对象的特性等相应地作各种各样的变化。

专利文献1：特開昭63-195351号公报在现有的内燃机控制装置中，根据各控制常数的控制量，组合、及其动作点或运转条件等，平均空燃比的移动量变动，反馈控制的增益也变动。

因此，存在的问题是，产生波动或随动不够，根据下游侧氧气传感器的输出控制催化剂上游侧的废气平均空燃比的反馈控制变得不稳定。

另外，也可以考虑通过将各控制常数有效地组合，与平均空燃比的控制相关，提高控制周期及空燃比的控制振幅等的控制精度。

但是，在现有的内燃机的控制装置中，由于未设定统一的管理指标，所以存在的问题是，根据平均空燃比的动作点设定控制常数的控制量或组合，无法实现最大限度地提高上述控制精度，对平均空燃比的移动量作精细的控制。

本发明以解决上述问题为课题，其目的在于提供一种至少对2个以上的控制常数作适当组合，能稳定而又精细地控制催化剂上游侧废气的平均空燃比的内燃机的控制装置。

发明内容

本发明的内燃机的控制装置，包括：设置在内燃机排气系统，净化废气的催化剂；设置在催化剂上游侧，并检测催化剂上游侧废气的空燃比的第1空燃比传感器；设置在催化剂下游侧，并检测催化剂下游侧废气的空燃比的第2空燃比传感器；根据第1空燃比传感器的输出值和包含多个控制常数在内的控制常数组，控制催化剂上游侧废气空燃比的第1空燃比反馈控制单元；根据第2空燃比传感器的输出值和规定的输出目标值，计算催化剂上游侧废气的空燃比的目标值即平均空燃比的第2空燃比反馈控制单元；以及将目标平均空燃比作为公共指标，计算至少2个控制常数的变换单元。

采用本发明的内燃机的控制装置，第2空燃比反馈控制单元根据第2空燃比传感器的输出值和规定的输出目标值，计算催化剂上游侧废气的平均空燃比的目标值即目标平均空燃比，变换单元将目标平均空燃比作为指标，计算至少2个控制常数。

因此，根据目标平均空燃比能设定控制常数的控制量或组合，能稳定而又准确地控制催化剂上游侧废气的空燃比。

另外，通过将目标平均空燃比作为指标设定控制常数，能不改变平均空燃比的移动量，根据平均空燃比的动作点，将适当的控制常数组合起来，以相应地最大限度地发挥各控制常数的优点，从而能精细地控制平均空燃比的移动量。

附图说明

图1为表示本发明实施方式1的包括内燃机的控制装置在内的全体系统的构成图。

图2为表示本发明实施方式1的上游侧氧气传感器及下游侧氧气传感器的输出特性用的说明图。

图3为表示本发明实施方式1的控制器的功能构成的方框图。

图4为表示本发明实施方式1的第1空燃比反馈控制单元根据上游侧氧气传感器的输出计算空燃比校正系数的控制例行程序的流程图。

图5(a)～(f)为补充说明图4的流程图示出的控制例行程序用的时间图。

图6为表示本发明实施方式1的第2空燃比反馈控制单元根据下游侧氧气传感器的输出计算目标平均空燃比的控制例行程序的流程图。

图7为表示本发明实施方式1的偏差和更新量及移动量之间的关系用的说明图。

图8为表示本发明实施方式1的表示根据吸入空气流量，偏差和更新量及移动量之间的关系用的说明图。

图9为表示本发明实施方式1的加上强制变动振幅后的目标平均空燃比用的说明图。

图10为表示本发明实施方式1的变换单元计算控制常数的变换单元计算例行程序的流程图。

图11为表示将本发明实施方式1的第1空燃比反馈控制单元作物理模型处理后的说明图。

图12(a)～(c)为表示本发明实施方式1的单独控制积分常数时的平均空燃比、控制周期及空燃比的控制振幅用的说明图。

图13为表示本发明实施方式1的单独控制积分常数时的平均空燃比用的别的说明图。

图14(a)～(c)为表示本发明实施方式1的使积分常数的平衡设定变化时的第1空燃比反馈控制单元的行为用的时间图。

图15(a)～(c)为表示本发明实施方式1的单独控制跳越量时的平均空燃比、控制周期及空燃比的控制振幅用的说明图。

图16为表示本发明实施方式1的单独控制跳越量时的平均空燃比用的别的说明图。

图17(a)～(c)为表示本发明实施方式1的使跳越量的平衡设定变化时的第1空燃比反馈控制单元的行为用的时间图。

图18(a)～(c)为表示本发明实施方式1的单独控制延迟时间时的平均空燃比、控制周期及空燃比的控制振幅用的说明图。

图19为表示本发明实施方式1的单独控制延迟时间时的平均空燃比用的别的说明图。

图20(a)～(c)为表示本发明实施方式1的使延迟时间的平衡设定变化时的第1空燃比反馈控制单元的行为用的时间图。

图21(a)～(c)为表示本发明实施方式1的单独控制比较电压时的平均空燃比、控制周期及空燃比的控制振幅用的说明图。

图22(a)～(c)为表示本发明实施方式1的使比较电压的平衡设定变化时的第1空燃比反馈控制单元的行为用的时间图。

图23(a)～(c)为表示本发明实施方式1的对同时控制积分常数、和跳越量时，和对它们分别单独控制单纯地将结果相加时的平均空燃比、控制周期及空燃比的控制振幅进行比较用的说明图。

图24为表示本发明实施方式1的对同时控制积分常数、和跳越量时，和对它们分别单独控制单纯地将结果相加时的平均空燃比的增加率用的说明图。

图25(a)～(c)为表示本发明实施方式1的同时使积分常数和跳越量的平衡设定变化时的第1空燃比反馈控制单元的行为的时间图。

图26(a)～(c)为表示本发明实施方式1的对同时控制积分常数、和比较电压时，和对它们分别单独控制单纯地将结果相加时的平均空燃比、控制周期及空燃比的控制振幅进行比较用的说明图。

图27为表示本发明实施方式1的对同时控制积分常数、和比较电压时，和对它们分别单独控制单纯地将结果相加时的平均空燃比的增加率用的说明图。

图28(a)～(c)为表示本发明实施方式1的对同时控制跳越量、和比较电压时，和对它们分别单独控制单纯地将结果相加时的平均空燃比、控制周期及空燃比的控制振幅进行比较用的说明图。

图29为表示本发明实施方式1的对同时控制跳越量、和延迟时间时，和对它们分别单独控制单纯地将结果相加时的平均空燃比的增加率用的说明图。

图30(a)～(d)为本发明实施方式1的积分常数对于目标平均空燃比的特性、(e)～(h)为本发明实施方式1的延迟时间对于目标平均空燃比的特性、及(i)～(k)为表示本发明实施方式1的实际实燃比、控制周期及空燃比的控制振幅对于目标平均空燃比用的第1说明图。

图31(a)～(d)为本发明实施方式1的积分常数对于目标平均空燃比的特性、(e)～(h)为本发明实施方式1的延迟时间对于目标平均空燃比的特性、及(i)～(k)为表示本发明实施方式1的实际实燃比、控制周期及空燃比的控制振幅对于目标平均空燃比用的第2说明图。

图32(a)～(d)为本发明实施方式1的积分常数对于目标平均空燃比的特性、(e)～(h)为本发明实施方式1的延迟时间对于目标平均空燃比的特性、及(i)～(k)为表示本发明实施方式1的实际实燃比、控制周期及空燃比的控制振幅对于目标平均空燃比用的第3说明图。

图33为表示计算图10的步骤S108示出的控制周期校正的控制周期校正计算例行程序用的流程图。

图34为表示在图33的步骤S112计算的基准控制周期用的说明图。

图35为表示本发明实施方式1的第2空燃比反馈控制的流程图。

图36为表示现有技术的平均空燃比的时间图。

图37为表示本发明实施方式1的平均空燃比的行为用的第1时间图。

图38为表示本发明实施方式1的平均空燃比的行为用的第2时间图。

图39为表示利用本发明实施方式1的前馈控制控制燃料供给量时的平均空燃比的行为的时间图。

标号说明

18催化净化器(催化剂)、20上游侧氧气传感器(第1空燃比传感器)、21下游侧氧气传感器(第2空燃比传感器)、31输出目标值设定单元、32第2空燃比反馈控制单元、33变换单元、34第1空燃比反馈控制单元、A/F空燃比、AFAVE平均空燃比、AFAVEobj目标平均空燃比、AFI积分计算值、AFP比例计算值、FAF燃料校正系数、KIR、KIL积分常数、RSR、RSL跳越量、TDR、TDL延迟时间、V1、V2传感器输出、VR1比较电压、VR2输出目标值

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在各附图中对同一或相当构件、部位标注同一标号进行说明。

还有，以下的实施方式中，对内燃机的控制装置安装在车辆上的情形进行说明。

实施方式1

图1为表示本发明实施方式1的包括内燃机的控制装置在内的全体系统的构成图。还有，一般的内燃机设置多个气缸2，但在以下的实施方式中只对其中的1个气缸2进行说明。

在图1中，在内燃机主体1内，由圆筒形的气缸2、与曲轴(图中未示出)联接的活塞3，形成吸入燃料和空气混合而成的混合气体后燃烧的燃烧室4。

在气缸2中，将空气吸入气缸2内的吸气口5与排放在燃烧室4内混合气体燃烧生成的废气的排气岐管6连接。另外，在气缸2的顶部安装对供给燃烧室4的混合气体点火的点火塞(图中未示出)。

在吸气口5的下游侧，安装喷射燃料的燃料喷射阀7。从设置在内燃机1外的燃料罐8，向燃料喷射阀7供给燃料。

另外，吸气口5的上游侧连接吸气岐管10，该吸气岐管10用于将经风门9从外部吸入的空气分配给各气缸2。

风门9的上游侧连接从外部吸入的空气通过的吸气通路11。另外，风门9的下游侧设置输出与增压压对应的电压信号的增压压传感器(图中未示出)。

在吸气通路11设置检测从外部吸入空气流量用的空气流量计12。空气流量计12内装热电阻线，输出与吸入空气流量Aq成比例的模拟电压信号。

另外，在气缸2上，设置向点火塞供给高压电流用的配电器13。配电器13的转子(图中未示出)由凸轮轴(图中未示出)拖动。

另外，配电器13上设置将转子换算成曲轴角每720度输出一个基准位置检测用的脉冲信号的第1曲轴角传感器14，和换算成曲轴角每30度输出一个基准位置检测用的脉冲信号的第2曲轴角传感器15。

另外，在气缸2上，还设置冷却内燃机主体1用的冷却水通过的冷却水套16。在冷却水套16上安装检测冷却水温度的水温传感器17。水温传感器17输出与冷却水温度THW成比例的模拟电压信号。

在排气岐管6的下游侧设置收容净化废气的三元催化剂用的催化净化器(催化剂)18，在催化净化器18的下游侧连接将废气向外排放的排气管19。

另外，在催化净化器18的上游侧即排气岐管6上，设置输出与催化剂上游侧的废气的空燃比对应的模拟电压信号的第1氧气传感器(以后称为‘上游侧氧气传感器’)20(第1空燃比传感器)。

又，在催化净化器18的下游侧即排气管19上，设置输出与通过催化净化器18的废气的空燃比对应的模拟电压信号的第2氧气传感器(以后称为‘下游侧氧气传感器’)21(第2空燃比传感器)。

上游侧氧气传感器20及下游侧氧气传感器21如图2所示，对于空燃比的变化，在理论空燃比AFS附近电压急激变化，为具有双值输出特性的λ型的氧气传感器。

这里，燃料喷射阀7的燃料喷射动作，由构成内燃机的控制装置主要部分的控制器22控制。

控制器22例如用微机构成，包括：执行计算处理的CPU23、存储程序数据或固定值数据的ROM24、能改写所存数据的RAM25、由设置在车辆上的电池(图中未示出)供电，即使在切断内燃机的控制装置的电源的情况下仍能保持存储内容的备用RAM26、内藏多路转接器的A/D变换器27、进行各种信号输入输出的I/O接口28、产生中断信号的时钟信号发生电路29、以及驱动燃料喷射阀7的驱动电路30。

来自增压压传感器、空气流量计12、水温传感器17、上游侧氧气传感器20及下游侧氧气传感器21的各电压信号，输入到控制器22的A/D变换器27。

另外，来自第1曲轴角传感器14及第2曲轴角传感器15的脉冲信号，输入到I/O接口28，来自第2曲轴角传感器15的脉冲信号，还输入到设置在CPU23的中断端子。

另外，根据上述输入，若计算后述的燃料供给量Qfue1，则从驱动电路30对燃料喷射阀7输出驱动信号，从燃料喷射阀7喷射出与燃料供给量Qfue1对应的燃料。

还有，在A/D变换器的A/D变换结束时、在I/O接口28接收来自第2曲轴角传感器15的脉冲信号时、以及在来自时钟信号发生电路29的中断信号时等情况下，由CPU23产生中断。

另外，CPU23每当接收来自第2曲轴角传感器15的脉冲信号就计算转速Ne，存储在RAM25的规定区域。

另外，由每隔规定时间执行的A/D变换例行程序取入来自空气流量计12的空气流量Aq及水温传感器17的冷却水水温THW，同样存储在RAM25的规定区域。即RAM25中的吸入空气流量Aq和冷却水水温每隔规定时间更新一次。

图3为表示本发明实施方式1的控制器22的功能构成的方框图。还有，图3中的上游侧氧气传感器20及下游侧氧气传感器21以外的各方框作为软件存储在ROM24内。

图3中，控制器22具有：输出目标值设定单元31；第2空燃比反馈控制单元32；变换单元33；以及第1空燃比反馈控制单元34。

输出目标值设定单元31，设定下游侧氧气传感器21的输出目标值VR2。第2空燃比反馈控制单元32根据来自下游侧氧气传感器21的传感器输出V2和输出目标值VR2，执行计算催化剂上游侧的废气的平均空燃比AFAVE的目标值即目标平均空燃比AFAVEobj的第2空燃比反馈控制。另外，设置在车辆上的车速传感器等各种传感器与第2空燃比反馈控制单元32连接。

另外，变换单元33将目标平均空燃比AFAVEobj作为公共指标，至少计算2个以上的控制常数。第1空燃比反馈控制单元34根据来自上游侧氧气传感器20的传感器输出V1和包括多个上述控制常数在内的控制常数组，执行控制内燃机的空燃比的第1空燃比反馈控制。

还有，输出目标值VR2例如设定成三元催化剂的净化能力变高的理论空燃比AFS附近的规定电压值。

另外，控制常数包括延迟时间、跳越量、积分常数、以及比较电压中至少任意的2个。

以下，与图1～图3一起，边参照图4的流程图，边对根据上游侧氧气传感器20的输出计算燃料校正系数FAF的第1空燃比反馈控制单元34的第1空燃比反馈控制例行程序进行说明。

还有这一控制例行程序例如每5ms执行一次。

首先，对来自上游侧氧气传感器20的传感器输出V1作A/D变换后取入(步骤S41)，闭环条件成立，判定能否执行反馈控制(步骤S42)。

闭环条件例如在冷却水水温THW小于等于任意设定的规定值(例如60℃)的情况下、内燃机开动中、内燃机开动后的燃料量增加中、暖机时的燃料量增加中、功率增加中、上游侧氧气传感器20的传感器输出V1一次也未反转的情况下、以及燃料切断中等情况下为不成立，而在其它的情况下闭环条件成立。

在步骤S42，在判定闭环条件成立(即Yes)的情况下，判定来自上游侧氧气传感器20的传感器输出V1是否小于等于比较电压V1(步骤S43)。即，这里，催化净化器18上游侧废气的空燃比，相对比较电压VR1判定是富油一侧还是贫油一侧。

在步骤S43，在判定传感器输出为小于等于比较电压VR1(即Yes)的情况下，设置在控制器22内的延迟计数器CDLY，判定是否大于等于富油延迟时间TDR(最大值)(步骤S44)。

这里，富油延迟时间TDR(最大值)即使在上游侧氧气传感器20的传感器输出V1从贫油一侧的值变成富油一侧的值时，仍为保持是贫油一侧的判断用的富油延迟时间TDR，可用正数定义。

在步骤S44，在判定延迟计数器CDLY大于等于富油延迟时间TDR(最大值)(即Yes)的情况下，将延迟计数器CDLY置‘0’(步骤S45)，将设置在控制器22内的延迟前空燃比标志F0置‘0(贫油)’(步骤S46)，转移到步骤S56。

另一方面，在步骤S44，在判定延迟计数器CDLY并非大于等于富油延迟时间TDR(最大值)的情况下，判定延迟前空燃比标志F0是否为‘0’(步骤S47)。

在步骤S47，在判定延迟前空燃比标志F0为‘0’(即Yes)的情况下，从延迟计数器CDLY减‘1’(步骤S48)，转移到步骤S56。

又在步骤S47，在判定延迟前空燃比标志F0不是为‘0’(即No)的情况下，在延迟计数器CDLY上加‘1’(步骤S49)，转移到步骤S56。

另一方面，在步骤S43，在判定传感器输出V1并非小于等于比较电压VR1(即No)的情况下，判定延迟计数器CDLY是否小于等于贫油延迟时间TDL的最小值TDLm(＝-TDL)(步骤S50)。

这里，贫油延迟时间TDL的最小值TDLm(＝-TDL)为即使在上游侧氧气传感器20的传感器输出V1从富油一侧的值变成贫油一侧的值时，仍保持是富油一侧的判断用的贫油延迟时间TDL，可用负数定义。

在步骤S50，在判定延迟计数器CDLY小于等于最小值TDLm(即Yes)的情况下，将延迟计数器CDLY置‘0’(步骤S51)，将延迟前空燃比标志F0置‘1(富油)’(步骤S52)，转移到步骤S56。

另一方面，在步骤S50，在判定延迟计数器CDLY不是小于等于最小值TDLm(即No)的情况下，判定延迟前空燃比标志F0是否为‘0’(步骤S53)。

在步骤S53，在判定延迟前空燃比标志F0为‘0’(即Yes)的情况下，从延迟计数器CDLY减去‘1’(步骤S54)，转移到步骤S56。

在步骤S53，在判定延迟前空燃比标志F0不是‘0’(即No)的情况下，延迟计数器CDLY加‘1’(步骤S55)，转移到步骤S56。

然后，判定延迟计数器CDLY是否小于等于最小值TDLm(步骤S56)。

在步骤S56，在判定延迟计数器CDLY小于等于最小值TDLm(即Yes)的情况下，将延迟计数器CDLY置于最小值TDLm(步骤S57)。

这里，在步骤S56、S57，用最小值TDLm保护延迟计数器CDLY。

接着，将控制器22内设置的延迟后空燃比标志F1置‘0’(步骤S58)，转移到步骤S59。

另一方面，在步骤S56，在判定延迟计数器CDLY并非小于等于最小值TDLm(即No)的情况下，直接转移到步骤S59。

接着，判定延迟计数器CDLY是否大于等于富油延迟时间TDR(最大值)(步骤S59)。

在步骤S59，在判定延迟计数器CDLY大于等于富油延迟时间TDR(最大值)(即Yes)的情况下，将延迟计数器CDLY设置为富油延迟时间TDR(最大值)(步骤S60)。

这里，在步骤S59、S60，用富油延迟时间TDR(最大值)保护延迟计数器CDLY。

然后，将延迟后空燃比标志F1置‘1’(步骤S61)，转移到步骤S62。

另一方面，在步骤S59，在判定延迟计数器CDLY并非大于等于富油延迟时间TDR(最大值)(即No)的情况下，直接转移到步骤S62。

然后，判定延迟后空燃比标志F1的标号反转与否(步骤S62)，即这里判定延迟处理后的空燃比是否反转。

在步骤S62，在判定延迟后空燃比标志F1的标号反转(即Yes)的情况下，判定延迟后空燃比标志F1是否为‘0’(步骤S63)。即这里判定是从富油一侧的值反转成贫油一侧的值、还是从贫油一侧的值反转成富油一侧的值。

在步骤S63，在判定延迟后空燃比标志F1为‘0’(即Yes)的情况下，燃料校正系数FAF与跳越量RSR相加(步骤S64)，转移到步骤S69。

另一方面，在步骤S63，在判定延迟后空燃比标志F1并非为‘0’(即No)的情况下，从燃料校正系数FAF减去跳越量RSL(步骤S65)，转移到步骤S69。

还有，这里利用跳越量RSR、RSL进行跳越处理。

另一方面，在步骤S62，在判定延迟后空燃比标志F1的标号未反转(即No)的情况下，判定延迟后空燃比标志F1是否为‘0’(步骤S66)。

在步骤S66，在判定延迟后空燃比标志F1为‘0’(即Yes)的情况下，燃料校正系数FAF与积分常数KIR相加(步骤S67)，转移到步骤S69。

另一方面，在步骤S66，在判定延迟后空燃比标志F1并非为‘0’(即No)的情况下，从燃料校正系数FAF减去积分常数KIL相减(步骤S68)，转移到步骤S69。

还有，这里利用积分常数KIR、KIL进行积分处理。

这里，积分常数KIR、KIL设定得比跳越量RSR、RSL足够小。

因而，在步骤S67，在贫油状态下使燃料校正系数FAF渐渐增大，在步骤S68在富油状态下使燃料校正系数FAF渐渐减小。

接着，判定燃料校正系数FAF是否小于‘0.8’(步骤S69)。

在步骤S69，在判定燃料校正系数FAF小于‘0.8’(即Yes)的情况下，将燃料校正系数FAF设为‘0.8’(步骤S70)，转移到步骤S71。

另一方面，在步骤S69，在判定燃料校正系数FAF不小于‘0.8’(即No)的情况下，直接转移到步骤S71。

这里，在步骤S69、S70，用‘0.8’保护燃料校正系数FAF的最小值。

然后，判定燃料校正系数FAF是否大于‘1.2’(步骤S71)。

在步骤S71，在判定燃料校正系数FAF大于‘1.2’(即Yes)的情况下，将燃料校正系数FAF设定成‘1.2’(步骤S72)，该燃料校正系数FAF存于RAM25，结束图4的处理(步骤S80)。

另一方面，在步骤S71，在判定燃料校正系数FAF不大于‘1.2’(即No)的情况下，将该燃料校正系数FAF存于RAM25，结束图4的处理(步骤S80)。

这里，在步骤S71、S72，用‘1.2’保护燃料校正系数FAF的最大值。

在步骤S69～S72中，通过保护燃料校正系数FAF的最小值及最大值，在由于某种原因燃料校正系数FAF变得过小，或者变得过大的情况下，能防止催化净化器18上游侧的废气的空燃比变得过贫油或过富油。

另一方面，在步骤S42，在判定闭环条件不成立(即No)的情况下，将燃料校正系数FAF设为‘1.0’(步骤S73)，延迟计数器CDLY置‘0’(步骤S74)，判定来自上游侧氧气传感器20的传感器输出V1是否小于等于比较电压VR1(步骤S75)。

在步骤S75，在判定传感器输出V1小于等于比较电压VR1(即Yes)的情况下，延迟前空燃比标志F0置‘0’(步骤S76)，将延迟后空燃比标志F1置‘0’(步骤S77)，将燃料校正系数FAF存于RAM25，结束图4的处理(步骤S80)。

而另一方面，在步骤S75，在判定传感器输出V1并非小于等于比较电压VR1(即No)的情况下，延迟前空燃比标志F0置‘1’(步骤S78)，将延迟后空燃比标志F1置‘1’(步骤S79)，将燃料校正系数FAF存于RAM25，结束图4的处理(步骤S80)。

即，在步骤S73～S79，设定闭环条件成立后的初始值。

图5为补充说明图4的流程图示出的第1空燃比反馈控制例行程序用的时间图。

根据图5(a)示出的上游侧氧气传感器20的传感器输出V1，如图5(b)所示，可得到空燃比对于比较电压VR1比较是富油一侧还是贫油一侧的结果。如得到该空燃比比较结果，则延迟前空燃比标志F0如图5(c)所示，变成富油状态及贫油状态。

延迟计数器CDLY如图5(d)所示，在判定延迟前空燃比标志F0为富油状态的情况下计数开始，在判定为贫油状态的情况下计数结束。其结果，延迟后空燃比标志F1如图5(e)所示地变化，根据该延迟后空燃比标志F1，可如图5(f)所示地求得燃料校正系数FAF。

在图5中，在时刻t1，空燃比比较结果从贫油一侧向富油一侧反转时，开始延迟处理。延迟后空燃比标志F1仅在富油延迟时间TDR保持于贫油一侧后，在时刻t2变化于富油一侧。

另外，在时刻t3，空燃比比较结果从富油一侧向贫油一侧反转时，延迟后空燃比标志F1仅在与贫油延迟时间TDL相当的时间保持于富油一侧后，在时刻t4在贫油一侧变化。

这里，在时刻t5，在空燃比比较结果从贫油一侧向富油一侧反转开始延迟处理后，在富油延迟时间TDR经过前的时刻t6及时刻t7，即使在空燃比比较结果反转时，延迟计数器CDLY到达富油延迟时间TDR之前的延迟处理中，延迟前空燃比标志F0依旧不反转。

然后，在时刻t5空燃比比较结果反转以后，在富油延迟时间TDR经过的时刻t8，延迟后空燃比标志F1在富油一侧变化。

也就是说，延迟前空燃比标志F0由于不受空燃比一时变动的影响，与空燃比比较结果相比能得到稳定的输出。另外，根据自该延迟前空燃比标志F0得到的延迟后空燃比标志F1，能算出稳定的燃料校正系数FAF。

以下，与图1～图3一起，参照图6的流程图，说明根据下游侧氧气传感器21的输出计算目标平均空燃比AFAVEobj的第2空燃比反馈控制单元32的第2空燃比反馈控制例行程序。

还有，该控制例行程序例如每5ms执行一次。

首先，对来自下游侧氧气传感器21的传感器输出V2作A/D变换后取入(步骤S81)，闭环条件成立，判定能否进行反馈控制(步骤S82)。

这时，如前所述，在下游侧氧气传感器21采用理论空燃比AFS附近空燃比检测分辨能力非常高的λ型的氧气传感器，所以能提高控制精度。

另外，也可对来自下游侧氧气传感器21的传感器输出V2，施加一次延迟滤波器等滤波处理。

闭环条件例如在内燃机起动中、内燃机起动后燃料量增加中、暖机时的燃料量增加中、下游侧氧气传感器21处于不激活(迟钝)状态时、下游侧氧气传感器21故障时、富油化控制中、以及燃料中断中等情况下为不成立，除此以外闭环条件成立。

还有，为了判别下游侧氧气传感器21是否为激活状态，可以判别水温传感器17的冷却水水温THW是否大于等于规定值，或判定下游侧氧气传感器21的输出电压是否曾一度越过规定电压。

在步骤S82，在判定闭环条件成立(即Yes)的情况下，设定输出目标值VR2(步骤S83)。

这里，输出目标值VR2表示与理论空燃比AFS附近的三元催化剂的净化能力变高的范围(净化窗口)对应的下游侧氧气传感器21的规定电压值例如可设定在0.45V左右。

还有，输出目标值VR2可设定在三元催化剂相对Nox净化能力高的0.75V左右，也可设定在三元催化剂相对CO、HC净化能力高的0.2V左右。

另外，输出目标值VR2其值可因运转条件而变。在输出目标值VR2因运转条件而变时，为了缓和改变输出目标值VR时的阶跃变化带来的空燃比的变动，可对输出目标值VR2施加一次延迟滤波器等滤波处理。

所谓运转条件例如为内燃机主体1的转速及负载，根据各自的值可分成多个运转阶段。还有，运转条件不限于内燃机主体1的转速及负载，还可包括内燃机主体1冷却水水温THW、车辆的加减速、怠速状态、排气温度、上游侧氧气传感器20的温度、EGR开度等。

然后，计算下游侧氧气传感器21的传感器输出V2、以及输出目标值VR2间的偏差ΔV2(＝(VR2-V2))(步骤S84)。

以下，步骤S85～S92与根据上述偏差ΔV2进行比例(P)计算、与积分(I)计算的PI控制相对应，设定催化剂上游侧废气的平均空燃比AFAVE的目标值即目标平均空燃比AFAVEobj，以便消除偏差ΔV2。

例如，在下游侧氧气传感器21的传感器输出V2小于输出目标值VR2(贫油状态)的情况下，目标平均空燃比AFAVEobj设定于富油一侧，控制成传感器输出V2接近输出目标值VR2。

目标平均空燃比AFAVEobj可以根据一般的PI控制进行计算，能用下式(1)表示。

AFAVEobj＝AVAFE0+∑(Ki2(ΔV2))+Kp2(ΔV2)    …(1)

在式(1)中，Ki2为积分增益、Kp2为比例增益。另外AFAVE0为与理论空燃比AFS相当的值，为设定于每一运转条件的初始值，作为固定值数据存于ROM24。这里，例如设定成AFAVE0＝14.53。

积分计算由于对偏差ΔV2积分生成输出，因此是较缓慢的动作。另外，能消除因上游侧氧气传感器20输出特性变动引起下游侧氧气传感器21的传感器输出V2的稳定的偏差。

还有，随着积分增益Ki2变大，积分移动量∑(Ki2(ΔV2))的绝对值变大控制速度变快，但一旦变得过快相位延迟变大控制系统就不稳定，容易产生振荡。

因此，要将积分增益Ki2设定在适当的值。

另外，比例计算由于与偏差ΔV2成比例生成输出，所以显示出较快的响应特性，能尽快消除偏差ΔV2。

还有，随着比例增益Kp2变大，比例移动量Kp2(ΔV2))的绝对值变大控制速度变快，但变得过快控制系统就不稳定，容易产生波动。

因此，要将比例增益Kp2设定在适当的值。

以下，说明步骤S85～S92的各步骤。

首先，判定积分计算值的更新条件成立与否(步骤S85)。

更新条件在车辆作过渡运转时、以及过渡运转结束后未经过任意的规定期间时为不成立，此外均为更新条件成立。

这里，作为过渡运转有突然加减速、切断燃料、富油化控制、贫油化控制、停止第2空燃比反馈控制单元32、停止第1空燃比反馈控制单元34、故障诊断用的强制改变空燃比、故障诊断用的强制驱动执行机构、以及导入蒸发(日文：蒸散)气体的急剧变化等。

还有，为了判别有无突然加减速，可以判别风门开度在单位时间内的变化量是否大于等于规定值、或吸入空气流量Aq在单位时间内的变化量是否大于等于规定值。另外，为了判别导入蒸发气体的急剧变化，可以判别导入蒸发气体的阀门开度在单位时间内的变化量是否大于等于规定值。

过渡运转时，催化剂上游侧的废气的空燃比被严重地打乱，催化剂下游侧的空燃比也被打乱。在这样的状态下若进行积分计算，就变成对包括外扰造成的影响在内的值进行积分。另外，积分计算由于是比较慢的动作，所以若在过渡运转中进行积分计算，则也在过渡计算结束后不长的期间内残留包括外扰带来的影响在内的值，使控制性能恶化。

因此，过渡运转时，暂停积分计算的更新，通过保持积分计算值，能防止上述错误的积分计算。

另外，即使在积分计算结束后，由于控制对象的迟滞外扰引起的影响一时残留，所以在过渡运转结束后在整个规定期间内通过停止积分计算的更新也能同样地防止错误的积分计算。

还有，由于过渡运转，尤其是由于催化剂造成的迟滞的影响变大。这里，催化剂从过渡运转的影响开始直至恢复的速度取决于催化剂的氧气存储能力，与吸入空气流量Aq成比例。因此，可以将上述任意的规定期间作为过渡运转结束后的积算空气流量到达规定值的期间。

在这种情况下，也同样能防止错误的积分计算。

另外，除上述的更新条件外，也可以每执行控制例行程序规定次数就让更新条件成立。

在这种情况下，通过使规定执行次数变化能调整积分计算的速度，获得和调整积分增益Ki2时同样的效果。

在步骤S85，在判定积分计算值的更新条件成立(即Yes)的情况下，更新成积分计算值AFI与更新量Ki2(ΔV2)相加后的值(步骤S86)。

这里，积分计算值AFI对每一运转条件均存于备用RAM26中。另外，更新量Ki2(ΔV2)利用规定的积分增益Ki2，可以简单地以更新量Ki2(ΔV2)＝Ki2×ΔV2方式进行计算，如图7的一维图所示，利用可变的积分增益Ki2，根据偏差ΔV2非线性地进行计算。

另外，通过积分计算值AFI与更新量Ki2(ΔV2)反复相加，可以计算式(1)所示的积分移动量∑(Ki2(ΔV2))。

另外，由积分计算值AFI补偿的上游侧氧气传感器20的输出特性的变动，会因废气温度或压力等运转条件而变化。

因而，每当运转条件变化就通过读入存储在备用RAM26的积分计算值AFI，切换积分计算值AFI，从而能减轻由于上游侧氧气传感器20输出特性的变动带来的影响。

另外，通过对每一运转条件将积分计算值AFI存于备用RAM26中，从而在内燃机停止或再起动时，将积分计算值AFI复位，能防止控制特性恶化。

还有，积分增益Ki2可根据运转条件改变其数值。

通过这样，根据因运转条件而变的第2空燃比反馈控制单元32内的响应迟滞，能计算积分计算值AFI。另外，根据因运转条件而变化的运转性能上的要求，能计算积分计算值AFI。

这里，与吸入空气流量Aq成比例，尤其由于废气的移动延迟作用及催化剂的氧气存储能力，从催化剂上游侧至催化剂下游侧的响应迟滞发生变化，所以可根据吸入空气流量Aq例如与吸入空气流量Aq成比例设定积分常数Ki2的绝对值。

图8为表示本发明实施方式1的根据吸入空气流量Aq，偏差ΔV2和更新量Ki2(ΔV2)之间的关系用的说明图。

在图8，实线表示高吸入空气流量时偏差ΔV2和更新量Ki2(ΔV2)之间的关系。另外，虚线表示中吸入空气流量时偏差ΔV2和更新量Ki2(ΔV2)之间的关系。而点划线表示低吸入空气流量时偏差ΔV2和更新量Ki2(ΔV2)之间的关系。

另外，可以改变更新周期，代替改变积分增益Ki2的绝对值。假定每执行控制例行程序规定次数便更新积分计算值AFI，通过改变这一规定执行次数从而能改变更新周期。

在这种情况下，也能获得和改变积分增益Ki2的绝对值同样的效果。

另一方面，在步骤S85，在判定积分计算值AFI的更新条件未成立的情况下(即No)，不更新积分计算值AFI，保持积分计算值AFI(步骤S87)，转移到步骤S88。

然后，根据下式(2)，进行积分计算值AFI的上下限处理(步骤S88)。

AFImin＜AFI＜AFImax    …(2)

在式(2)中，AFImin为积分计算值AFI的最小值，而AFImax为积分计算值AFI的最大值。另外，积分计算值最小值AFImin及积分计算值最大值AFImax作为固定值数据存于ROM24。

这里，上游侧氧气传感器20输出特性变动幅度由于能预先掌握，因此可以设定能补偿这一变动幅度的积分计算值最小值AFImin及积分计算值最大值AFImax。

利用积分计算值AFI的上下限制处理，在积分计算值AFI小于积分计算值最小值AFImin时，用积分计算值最小值AFImin保护积分计算值AFI，在积分计算值AFI大于积分计算值最大值AFImax时，用积分计算值最大值AFImax保护积分计算值AFI。

由此，能防止过大空燃比操作的发生，能防止运转性能恶化。

又，因将积分计算值AFI限制于设计好的平均空燃比AFAVE的可移动幅度内，所以能提高控制系统的稳定性。

另外，积分计算值最小值AFImin及积分计算值最大值AFImax，也可对每一个运转条件进行设定。

通过这样，根据因运转条件而变化的设计好的平均空燃比AFAVE的可移动幅度，能计算积分计算值AFI。另外，也能根据因运转条件而变化的运转性能上的要求而计算积分计算值AFI。

然后，将比例计算值AFP设定为比例移动量Kp2(ΔV2)(步骤S89)。

这里，比例移动量Kp2(ΔV2)可以利用规定的比例增益Kp2，简单地以比例移动量Kp2(ΔV2)＝Kp2×ΔV2方式进行计算，如图7的一维图所示，利用可变的比例增益Kp2，根据偏差ΔV2非线性地进行计算。

另外，比例增益Kp2与积分增益Ki2一样，可以根据运转条件其值相应地改变。

通过这样，根据因运转条件而变化的第2空燃比反馈控制单元32内的响应迟滞能计算比例计算值AFP。另外，根据因运转条件而变化的运转性能上的要求能计算比例计算值AFP。

另外，根据吸入空气流量Aq设定比例增益Kp2时的偏差ΔV2和比例移动量Kp2(ΔV2)间的关系示于图8。

还有，在步骤S85，在判定积分计算值AFI的更新条件未成立的情况下(即车辆作过渡运转时，以及过渡运转结束后未经过规定期间时)，可以改变比例增益Kp2。

在过渡运转时，由于外扰对下游侧氧气传感器21的传感器输出V2产生扰动，所以会产生以下的问题，即当和正常运转一样设定比例增益Kp2时，产生过大的空燃比操作运转性能恶化、或相反，为了整定外扰所需的平均空燃比AFAVE的移动量不足。

因此，根据过渡运转的种类，将比例增益Kp2的绝对值设定得比正常运转时小，或设定得大。

假定为将比例增益Kp2的绝对值设定得小的过渡运转，则有因故障诊断造成的空燃比强制变动存在。在这种情况下，能平衡良好地实现抑制运转性能的恶化，最低限度地维持反馈控制的随动特性。

另外，假定为将比例增益Kp2的绝对值设定得大的过渡运转，则有突然加减速及蒸发气体导入等突变存在。在这种情况下，虽然运转性能恶化，但是能提高反馈控制的随动特性。

另外，对于积分增益Ki2，也能根据过渡运转的种类，将积分增益Ki2的绝对值设定得比正常运转时小，或大，通过这样，能取得和改变比例增益Kp2的情形同样的效果。

另外，在过渡运转结束后的规定期间，将比例增益Kp2设定得比正常运转时大，在经过规定期间后，将比例增益Kp2的绝对值恢复到正常运转时的值。

通过这样，能加速由于外扰而恶化的催化剂的净化能力的恢复速度，同时能防止经过规定期间后发生过大的空燃比操作运转性能恶化。

这里，与积分计算时一样，催化剂从过渡运转的影响至恢复的速度取决于催化剂的氧气存储能力与吸入空气流量Aq成比例。因此，可以将规定期间作为过渡运转结束后的积算空气流量到达规定值的期间。

另外，这一规定期间可通过加大比例增益Kp2的绝对值而缩短，通过缩短规定期间，从而能防止正常运转时运转性能的恶化。

这里，作为过渡运转还包括切断燃料。

接着，根据下式(3)进行比例计算值AFP的上下限制处理(步骤S90)。

AFPmin＜AFP＜AFPmax    …(3)

式(3)中，AFPmin为比例计算值AFP的最小值，AFPmax为比例计算值AFP的最大值。另外，比例计算值最小值AFPmin及比例计算值最大值AFPmax作为固定值数据存于ROM24。

这里比例计算值最小值AFPmin及比例计算值最大值AFPmax与积分计算值最小值AFImin及积分计算值最大值AFImax相同，防止运转性能恶化之同时，还能提高控制系统的稳定性。

利用比例计算值AFP的上下限制处理，在比例计算值AFP小于比例计算值最小值AFPmin时，用比例计算值最小值AFPmin保护比例计算值AFP，而在比例计算值AFP大于比例计算值最大值AFPmax时，用比例计算值最大值AFPmax保护比例计算值AFP。

因此，能防止发生过大的空燃比操作，并防止运转性能恶化。

另外，通过将比例计算值AFP限制于设计好的平均空燃比AFAVE的可移动幅度以内，从而提高控制系统稳定性。

还有，比例计算值最小值AFPmin及比例计算值最大值AFPmax可以由此设定车辆作正常运转时的值、车辆作过渡运转时的值及过渡运转后未经过规定期间时的值，并分别存于ROM24。

通过这样，在车辆作正常运转时，能防止运转性能恶化，在车辆作过渡运转时、及过渡运转结束后未经过规定期间时，能提高反馈控制的随动特性。

另外，比例计算值最小值AFPmin及比例计算值最大值AFPmax也可以对每一个运转条件进行设定。

通过这样，能根据因运转条件而变化设计好的平均空燃比AFAVE的可移动幅度计算比例计算值AFP。另外根据因运转条件而变化的运转性能上的要求计算比例计算值AFP。

以下，根据式(4)，合计PI计算值，计算目标平均空燃比AFAVEobj(步骤S91)。还有，式(4)和前述的式(1)相同。

AFAVEobj＝AFAVE0+AFP+AFI    …(4)

以下，根据下式(5)，对计算目标平均空燃比AFAVEobj进行上下限制处理(步骤S92)。

AFAVEobjmin＜AFAVEobj＜AFAVEobjmax    …(5)

式(5)中，AFAVEobjmin为目标平均空燃比的最小值，AFAVEobjmax为目标平均空燃比的最大值。另外，目标平均空燃比最小值AFAVEobjmin及目标平均空燃比最小值AFAVEobjmax作为固定值数据存于ROM24。

利用目标平均空燃比目标平均空燃比AFAVEobj的上下限制处理，在目标平均空燃比AFAVEobj比目标平均空燃比最小值AFAVEobjmin小时，用目标平均空燃比最小值AFAVEobjmin保护目标平均空燃比AFAVEobj，而目标平均空燃比AFAVEobj比目标平均空燃比最大值AFAVEobjmax大时，用目标平均空燃比最大值AFAVEobjmax保护目标平均空燃比AFAVEobj。

因此，能防止发生过大的空燃比操作，能防止运转性能恶化。

又，因将目标平均空燃比AFAVEobj限制于设计好的平均空燃比AFAVE的可移动幅度以内，所以能提高控制系统的稳定性。

另外，目标平均空燃比最小值AFAVEobjmin及目标平均空燃比最大值AFAVEobjmax也可以对每一个运转条件进行设定。

通过这样，能根据因运转条件而变化的设计好的平均空燃比AFAVE的可移动幅度，计算目标平均空燃比AFAVEobj。另外，根据因运转条件而变化的运转性能上的要求，计算目标平均空燃比AFAVEobj。

还有，目标平均空燃比最小值AFAVEobjmin及目标平均空燃比最大值AFAVEobjmax也可以与比例计算值最小值AFPmin及比例计算值最大值AFPmax一样地设定车辆作正常运转时的值、车辆作过渡运转时的值及过渡运转后未经过规定期间时的值，并分别存储在ROM24。

通过这样，在车辆作正常运转时，能防止运转性能恶化，在车辆作过渡运转时、以及过渡运转结束后未经过规定期间时，能提高反馈控制的随动特性。

然后，判断使目标平均空燃比AFAVEobj强制变动的强制变动条件成立与否(步骤S93)。

强制变动条件在故障诊断时及催化剂的净化特性改善时等成立。

这里，故障诊断有催化净化器18或下游侧氧气传感器21的故障诊断。故障诊断在对目标平均空燃比AFAVEobj施加强制变动之际，通过监视下游侧氧气传感器21的传感器输出V2的波形来实施。

另外，改进催化剂的净化特性，可以通过改变催化剂上游侧的空燃比控制振幅或控制周期来实施。

还有，在故障诊断时及改进催化剂的净化特性时，可以根据内燃机主体1的转速、负载、冷却水水温THW、以及加减速等运转条件来判定。

在步骤S93，在判定强制变动条件成立(即Yes)的情况下，目标平均空燃比AFAVEobj与强制变动振幅ΔA/F相加(步骤S94)，图6的处理结束。

这里，强制变动振幅ΔA/F其正负标号按规定的切换周期例如切换成ΔA/F＝+0.25或ΔA/F＝-0.25。

图9为表示本发明的实施方式1的施加强制变动振幅ΔA/F时的目标平均空燃比AFAVEobj的说明图。

在图9中，实线表示阶跃地切换强制变动振幅ΔA/F时的目标平均空燃比AFAVEobj。另外、虚线、点划线表示以某个斜率施加强制变动振幅ΔA/F时的目标平均空燃比AFAVEobj。

这里，强制变动振幅ΔA/F和规定的切换周期，可以对每一个运转条件进行设定。

通过这样，能根据因运转条件而变化的第2空燃比反馈控制单元32内的响应迟滞、运转性能上的要求、以及对催化剂净化特性的要求进行强制变动。

这里，在催化净化器18故障诊断时，与吸入空气流量Aq成反比，尤其因催化剂的氧气存储能力响应迟滞变化，所以可以与吸入空气流量Aq成反比，设定强制变动振幅ΔA/F和规定的切换周期。

另外，所加强制变动的期间，可以根据正常时的值使上述的比例增益Kp2或积分增益Ki2改变。

另一方面，在步骤S93，在判定强制变动条件未成立(即No)的情况下，直接结束图6的处理。

另外，在步骤S82，在判定闭环条件未成立(即No)的情况下，根据下式(6)，设定目标平均空燃比AFAVEobj(步骤S95)，结束图6的处理。

AFAVEobj＝AFAVE0+AFI    …(6)

还有，在步骤S95，例如也可以根据车辆的加减速等规定条件，加上初始值AFAVE0和积分计算值AFI，对规定值作加减计算。

通过这样，例如为了抑制NOx的排放，减去规定值使目标平均空燃比AFAVEobj向富油一侧移动、或为了抑制HC、CO的排放，加上规定值使目标平均空燃比AFAVEobj向贫油一侧移动。

以下，说明根据利用图4的流程图示出的第1空燃比反馈控制例行程序计算出的燃料校正系数FAF，计算供给内燃机主体1的燃料供给量Qfue1的动作。

首先，用下式(7)表示燃料供给量Qfue1。

Qfue1＝Qfue10×FAF    …(7)

式(7)中，Qfue10为基本燃料供给量，可用下式(8)表示。

Qfue10＝Aacy1/AFS    …(8)

式(8)中，Aacy1表示根据从空气流量计12输出的吸入空气流量Aq所计算的供给内燃机主体1的空气流量。

这里，基本燃料供给量Qfue10如下式(9)所述，可以利用目标平均空燃比AFAVEobj根据前馈控制进行计算。

Qfue10＝Aacy1/AFAVEobj    …(9)

本实施方式中，由于以目标平均空燃比AFAVEobj为指标管理催化剂上游侧的废气的空燃比，因此上述的前馈控制就成为可能。另外，能改进目标平均空燃比AFAVEobj变化时反馈控制的随动迟滞，同时能将燃料校正系数维持在中心附近。

另外，根据该燃料校正系数FAF，由于进行象吸收第1空燃比反馈控制单元34时效变化、或生产离散那样的自学习控制，因此利用前馈控制燃料校正系数FAF稳定，而且提高自学习控制精度。

还有，吸入空气量Aq，也可以根据设置在风门9的下游侧的增压压传感器的输出及转速Ne、或风门9的开度及转速Ne进行计算。

以下，与图3一起参照图10的流程图，将目标平均空燃比AFAVEobj作为公共指标，对变换单元33计算跳越量RSR、RSL、积分常数KIR、KIL、延迟时间TDR、TDL、比较电压VR1的变换器计算例行程序。

还有，该计算例行程序例如每5ms执行一次。

首先，根据目标平均空燃比AFAVEobj根据一维图，计算跳越量RSR(步骤S101)。

这里，在一维图上，根据后述的上机计算或实验预先设定跳越量RSR，根据输入的目标平均空燃比AFAVEobj对应的跳越量RSR可作为图的检索结果输出。

另外，一维图可对每一种运转条件设置多张，根据运转条件的变化切换一维图计算跳越量RSR。

这里，运转条件如前所述，为与第1空燃比反馈控制单元34的响应特性或其它特性等有关的条件，例如按规定的转速、负载、水温划分运转条件作为运转阶段能生成多张一维图。

还有，未必要用一维图，通过利用近似式、与更多的输入对应的高次元的图、及表示高次函数等输入输出关系的单元，也能取得同样的效果。

然后，根据目标平均空燃比AFAVEobj，与步骤S101一样，计算跳越量RSL(步骤S102)。

以下，根据目标平均空燃比AFAVEobj，与步骤S101一样，计算积分常数KIR、KIL、延迟时间TDR、TDL、比较电压VR1(步骤S103～S107)。

然后，执行后述的控制周期校正(步骤S108)，结束图10的处理。

这样，根据目标平均空燃比AFAVEobj，能分别计算跳越量RSR、RSL、积分常数KIR、KIL、延迟时间TDR、TDL、比较电压VR1。

对于设定于一维图的各控制常数的值可以预先根据上机计算或实验值进行设定，使得实际的催化剂上游侧的废气的平均空燃比AFAVE成为输入的目标平均空燃比AFAVEobj。

另外，通过根据运转条件使设定于一维图的值变化，从而能不管运转条件如何，能设定各自的值使目标平均空燃比AFAVEobj和实际催化剂上游侧的平均空燃比AFAVE一致。

以下，说明控制常数和平均空燃比AFAVE间的关系。

如上所述，同时控制2个以上的控制常数时的平均空燃比AFAVE的移动量不会成为将单独控制各个控制常数时的移动量互相之间简单相加后的值，而是根据控制各个控制常数时的控制量、控制常数的组合及动作点、或因运转条件而变化的控制对象的特性等作各种各样的变化。

因此，将目标平均空燃比AFAVEobj作为公共的指标，通过计算跳越量RSR、RSL、积分常数KIR、KIL、延迟时间TDR、TDL、比较电压VR1，从而能精细地控制催化剂上游侧废气的平均空燃比AFAVE。

首先，对单独控制各个控制常数的平均空燃比AFAVE的行为进行说明。

这里，控制常数和平均空燃比AFAVE间的关系将第1空燃比反馈控制单元34做成物理模型，通过上机进行数值计算，从而能掌握大致倾向。

图11为表示将本发明实施方式1的第1空燃比反馈控制单元34作物理模型处理后的说明图。

在图11中，根据第1空燃比反馈控制单元34的燃料校正，若用迟滞时间+一次延迟近似至催化剂上游侧的空燃比为止的燃料系统的传递函数G1(s)，则可以以下式(10)表示。

G1(s)＝e^(-Lf·s)×1/(Tf·s+1)    …(10)

在式(10)中，Lf为燃料系统的迟滞时间，Tf为燃料系统的时间常数，分别根据运转条件而变化。

另外，根据催化剂上游侧的空燃比，若将至上游侧氧气传感器20为止的氧气传感器的传递函数G2(s)作为一次延迟+传感器静态特性，则可以下式(11)表示。

G2(s)＝1/(To·s+1)*f(u)    …(11)

在式(11)中，To为上游侧氧气传感器20的时间常数、f(u)为上游侧氧气传感器20的静态特性。F(u)成为前述的图2那样的特性。

这里，上游侧氧气传感器20的时间常数To例如根据比较电压VR1的动作点变化，因此最好为根据比较电压VR1变化的时间常数、To(VR1)。另外，上游侧氧气传感器20的静态特性根据元件温度进行变动，而元件温度又因运转条件而变化。

还有，通过根据运转条件实验性地设定(日文：同定)物理模型的各常数，借助于上机计算及解析，从而能掌握大体的倾向。

但是，物理模型只是近似实际现象，所以实际上存在模型误差。

也就是说，例如燃料系统的传递函数G1(s)虽然可利用迟滞时间+一次延迟来近似，但实际上为更高次的传递函数。另外，燃料系统的时间常数Tf会因空燃比的动作点而作若干变化，所以难以完全一致。

因此，最终还得通过实验来确认。

以下，参照图12～图22说明单独控制各个控制常数时的空燃比、控制周期、空燃比的控制振幅。

图12为表示本发明实施方式1的单独控制积分常数KIR、KIL时的平均空燃比AFAVE(a)、控制周期(b)及空燃比的控制振幅(c)用的说明图。

在图12中，通过使积分常数KIR、KIL的平衡设定KIR/(KIR+KIL)变化，从而实际的平均空燃比AFAVE按单调减少进行变化。另外，通过改变运转条件，则如实线、虚线、点划线所示，平均空燃比AFAVE变化，通常表示出非线性的特性。

另外，控制周期将平衡设定KIR/(KIR+KIL)为‘0.5’的对称设定时作中心，随着平衡设定KIR/(KIR+KIL)的增减呈二次函数增加。空燃比的控制振幅实质上不因平衡设定KIR/(KIR+KIL)而变化。

图13为表示本发明的实施方式1的单独控制积分常数KIR、KIL时的平均空燃比AFAVE用的其它说明图。

在图13中，即使为相同的平衡设定KIR/(KIR+KIL)，通过分别改变合计积分常数的大小KIR+KIL、合计跳越量的大小RSR+RSL、合计延迟时间的大小TDR+TDL、燃料系统的迟滞时间Tf、时间常数Tf、以及氧气传感器的时间常数To，从而如实线、虚线、点划线所示，增加或减少平衡设定KIR/(KIR+KIL)的效果，平均空燃比AFAVE的移动量增加或减少。

这样，通过使平衡设定KIR/(KIR+KIL)变化，利用非线性地单调减少从而能操作平均空燃比AFAVE，同时，随着非对称设定变大呈二次函数增加，能获得控制振幅不太变化的特性。

图14为表示本发明实施方式1的使平衡设定KIR/(KIR+KIL)‘0.2’、‘0.5’、‘0.8’地变化时第1空燃比反馈控制的行为的时间图。

在图14中通过使平衡设定KIR/(KIR+KIL)变化，从而空燃比A/F的富油一侧或贫油一侧的滞留时间、及滞留量的比率将与比较电压VR1相当的空燃比A/F作为中心成非对称，能以平衡设定KIR/(KIR+KIL)为‘0.5的对称设定时为中心’，沿富油一侧或贫油一侧操作一个控制周期的平均空燃比AFAVE。

这里，一个控制周期为使富油一侧和贫油一侧有规律地反复的所谓极限循环的一个反馈周期，延迟后空燃比标志F1成为在相同方向上反转的间隔或者加上跳越量RSR的间隔。

另外，对于燃料校正系数FAF，空燃比A/F的相位延迟系因前述的迟滞时间+一次延迟造成燃料系统的延迟所致。

图15为表示本发明实施方式1的单独控制跳越量RSR、RSL时的平均空燃比AFAVE、控制周期及空燃比的控制振幅用的说明图。

在图15中，通过使跳越量RSR、RSL的平衡设定RSR/(RSR+RSL)变化，从而实际的平均空燃比AFAVE按单调减少进行变化。另外，通过改变运转条件，则如实线、虚线、点划线所示，平均空燃比AFAVE变化，通常表示出非线性的特性。

另外，控制周期将平衡设定RSR/(RSR+RSL)为‘0.5’的对称设定时作为中心，随着平衡设定RSR/(RSR+RSL)的增减呈一次函数增加。空燃比的控制振幅也随着平衡设定RSR/(RSR+RSL)的增减呈一次函数增加。

图16为表示本发明的实施方式1的单独控制跳越量RSR、RSL时的平均空燃比AFAVE用的其它说明图。

在图16中，为相同的平衡设定RSR/(RSR+RSL)，通过分别改变合计积分常数的大小KIR+KIL、合计跳越量的大小RSR+RSL、合计延迟时间的大小TDR+TDL、燃料系统的迟滞时间Tf、时间常数Tf、及氧气传感器的时间常数To，从而如实线、虚线、点划线所示，增加或减少平衡设定RSR/(RSR+RSL)的效果，平均空燃比AFAVE的移动量增加或减少。

这样，通过使平衡设定RSR/(RSR+RSL)变化，利用非线性地单调减少从而能操作平均空燃比AFAVE，同时随着非对称设定变大呈二次函数增加，能获得控制周期及控制振幅随着非对称设定变大呈一次函数增加的特性。

图17为表示本发明实施方式1的使平衡设定RSR/(RSR+RSL)‘0.2’、‘0.5’、‘0.8’地变化时第1空燃比反馈控制的行为的时间图。

在图17中，通过使平衡设定RSR/(RSR+RSL)变化，从而空燃比A/F的富油一侧或贫油一侧的滞留时间、及滞留量的比率以与比较电压VR1相当的空燃比A/F为中心成非对称，能以平衡设定RSR/(RSR+RSL)为‘0.5的对称设定时为中心’，沿富油一侧或贫油一侧操作1个控制周期的平均空燃比AFAVE。

图18为表示本发明实施方式1的单独控制延迟时间TDR、TDL时的平均空燃比AFAVE、控制周期及空燃比的控制振幅用的说明图。

在图18中，通过使延迟时间TDR、TDL的平衡设定TDR/(TDR+TDL)变化，从而实际的平均空燃比AFAVE按单调减少进行变化。另外，通过改变运转条件，则如实线、虚线、点划线所示，平均空燃比AFAVE变化，通常表示出近似线性的特性。

另外，控制周期将平衡设定TDR/(TDR+TDL)为‘0.5’的对称设定时作中心，即便使平衡设定TDR/(TDR+TDL)变化也实质上不变化。空燃比的控制振幅也由于平衡设定TDR/(TDR+TDL)而实质上不变化。

图19为表示本发明的实施方式1的单独控制延迟时间TDR、TDL时的平均空燃比AFAVE用的其它说明图。

在图19中，即使为相同的平衡设定TDR/(TDR+TDL)，通过分别改变合计积分常数的大小KIR+KIL、合计跳越量的大小RSR+RSL、合计延迟时间的大小TDR+TDL、燃料系统的迟滞时间Tf、时间常数Tf、及氧气传感器的时间常数To，从而如实线、虚线、点划线所示，平衡设定TDR/(TDR+TDL)的效果增加或减少平均空燃比AFAVE的移动量增加或减少。

这样，通过使平衡设定TDR/(TDR+TDL)变化，利用非线性地单调减少从而能操作平均空燃比AFAVE，同时，能获得控制周期及控制振幅不太变化的特性。

图20为表示本发明实施方式1的使平衡设定TDR/(TDR+TDL)‘0.2’、‘0.5’、‘0.8’地变化时第1空燃比反馈控制的行为的时间图。

在图20中，通过使平衡设定TDR/(TDR+TDL)变化，从而空燃比A/F的富油一侧或贫油一侧的滞留时间、及滞留量的比率将以与比较电压VR1相当的空燃比A/F为中心成非对称，能以平衡设定TDR/(TDR+TDL)为‘0.5的对称设定时为中心’，沿富油一侧或贫油一侧操作1个控制周期的平均空燃比AFAVE。

图21为表示本发明的实施方式1的单独控制比较电压VR1时的平均空燃比AFAVE、控制周期、空燃比的控制振幅用的其它说明图。

在图21中，通过改变比较电压VR1，从而实际的平均空燃比AFAVE按照图2示出的上游侧氧气传感器20的输出特性以单调减少方式变化。即比较电压VR1和平均空燃比AFAVE间的关系和上游侧氧气传感器20的静态特性实质上相等。

又，通过改变运转条件，如实线、虚线及点划线所示地平均空燃比AFAVE变化，但比较电压VR1在为0.25V～0.65V间的值时，分别表示出近似线性的特性。

通常，比较电压VR1在0.45V的情况下，成为理论空燃比AFS附近的对称设定，通过将比较电压VR1为0.45V时作为中心使其变化，从而比较电压VR1的平衡设定变化。

另外，控制周期在比较电压VR1为0.25～0.65V之间的值时实质上不变化，但比较电压VR1一离开上述范围就逐渐变小。空燃比的控制振幅在比较电压VR1为0.25～0.65V之间的值时实质上不变化，但比较电压VR1一离开上述范围就逐渐变小。

控制周期及控制振幅的变化根据比较电压VR1的动作点利用上游侧氧气传感器20的响应迟滞变化而产生。

这样，通过从对称设定的0.45V开始改变比较电压VR1，能得到按照上游侧氧气传感器20的输出特性能操作平均空燃比AFAVE，同时控制周期及控制振幅当比较电压VR1偏离0.25～0.65V的范围时，就逐渐减小的特性。

图22为表示本发明实施方式1的使比较电压VR1 0.25、0.45V、0.65V变化时的第1空燃比反馈控制的行为的时间图。

在图22中，通过改变比较电压VR1的平衡设定，将比较电压VR1为0.45V的对称设定时作为中心在富油一侧或贫油一侧操作每一个控制周期的平均空燃比AFAVE。

这里，对单独控制各个控制常数时的平均空燃比AFAVE的移动幅度进行说明。

首先，关于积分常数KIR、KIL，虽然根据控制常数的设定值或运转条件而变化，但是平衡设定KIR/(KIR+KIL)没有变得过大过大例如在‘0.3’～‘0.7’的范围内，平均空燃比AFAVE的移动幅度ΔAFAVE为‘0.3’左右。

另外，对于跳越量RSR、RSL，也和积分常数KIR、KIL一样，平均空燃比AFAVE的移动幅度ΔAFAVE为‘0.3’左右。

另外，对于延迟时间TDR、TDL，也和积分常数KIR、KIL一样，平均空燃比AFAVE的移动幅度ΔAFAVE为‘0.05’左右。

对于比较电压VR1，在比较电压VR1为0.25～0.65V之间的值时，平均空燃比AFAVE的移动幅度ΔAFAVE为‘0.1’左右。

若能加大平均空燃比AFAVE的移动幅度ΔAFAVE，则能提高利用下游侧氧气传感器21的第2空燃比反馈控制的控制性能，所以最好移动幅度ΔAFAVE能尽量地设定得大些。这里，例如移动幅度ΔAFAVE设定成等于0.5。

这里，如想使移动幅度ΔAFAVE设定成0.5，则仅靠单独控制各个控制常数是无法做到的，可知必需控制2个以上的控制常数。

另外，当各个控制常数的平衡设定过大时，控制周期及空燃比的控制振幅就变大行为的失真亦大，所以平衡设定最好尽量地设定得小些。因而，通过控制尽可能多的控制常数，从而各个控制常数的平衡设定不会过大，能实现所需的平均空燃比AFAVE的移动幅度ΔAFAVE。

但是如上所述，同时控制2个以上的控制常数时的平均空燃比AFAVE的移动量，并不成为单独控制各控制常数时的移动量彼此之间相加后的值。

以下，对同时控制2个以上的控制常数时的平均空燃比AFAVE的行为进行说明。

图23为表示本发明实施方式1的对同时控制积分常数KIR、KIL和跳越量RSR、RSL时的情形(实线)、以及各自单独地控制简单地将结果相加时的情形(点划线)之间的平均空燃比AFAV E(a)、控制周期(b)及空燃比的控制振幅(c)进行比较用的说明图。

在图23中，可知：在同时控制积分常数KIR、KIL和跳越量RSR、RSL的情况下，由于相互作用，平均空燃比AFAV E、控制周期及空燃比的控制振幅分别增加。

图24为表示本发明实施方式1的对同时控制积分常数KIR、KIL和跳越量RSR、RSL时的情形、以及各自单独地控制简单地将结果相加时的情形的平均空燃比AFAV E的增加率用的说明图。

在图24中，平均空燃比AFAV E的增加率根据平衡设定KIR/(KIR+KIL)及平衡设定RSR/(RSR+RSL)的动作点非线性地增减。

由于这一相互作用造成的平均空燃比AFAVE的移动量的增减，根据合计积分常数的大小KIR+KIL、合计跳越量的大小RSR+RSL、合计延迟时间的大小TDR+TDL、比较电压VR1的动作点、平衡设定的动作点、控制对象的响应特性、运转条件而变化。

图25为表示本发明实施方式1的使平衡设定KIR/(KIR+KIL)及平衡设定RSR/(RSR+RSL)同时分别0.2、0.5、0.8地变化时的第1空燃比反馈控制的行为的时间图。

在图25中，通过同时改变平衡设定KIR/(KIR+KIL)及平衡设定RSR/(RSR+RSL)，从而空燃比A/F的富油一侧或贫油一侧的滞留时间、及滞留量的比率的非对称性大幅地增加，另外空燃比A/F的行为的非线性失真大幅地增加。

图26为表示本发明实施方式1的对同时控制积分常数KIR、KIL和比较电压VR1时的情形(实线)、以及各自单独地控制简单地将结果相加时的情形(点划线)的平均空燃比AFAV E(a)、控制周期(b)及空燃比的控制振幅(c)进行比较用的说明图。

在图26中，可知：当比较电压VR1离开表示近似线性的特性的0.2～0.65V的范围时，控制周期及控制振幅逐渐变小，所以平衡设定KIR/(KIR+KIL)的效果减弱平均空燃比AFAVE的移动量也减小，由于相互作用平均空燃比AFAVE、控制周期及空燃比的控制振幅分别减小。

图27为表示本发明实施方式1的对同时控制积分常数KIR、KIL和比较电压VR1时的情形、以及各自单独地控制简单地将结果相加时的情形的平均空燃比AFAV E的增加率用的说明图。

在图27中，平均空燃比AFAV E的增加率根据平衡设定KIR/(KIR+KIL)及比较电压VR1的动作点非线性地增减。

由于这一相互作用造成的平均空燃比AFAVE的移动量的增减，根据合计积分常数的大小KIR+KIL、合计跳越量的大小RSR+RSL、合计延迟时间的大小TDR+TDL、比较电压VR1的动作点、平衡设定的动作点、控制对象的响应特性、运转条件而变化。

图28为表示本发明实施方式1的对同时控制跳越量RSR、RSL和延迟时间TDR、TDL时的情形(实线)、以及各自单独地控制简单地将结果相加时的情形(点划线)的平均空燃比AFAV E(a)、控制周期(b)及空燃比的控制振幅(c)进行比较用的说明图。

在图28中，可知：在同时控制跳越量RSR、RSL、和延迟时间TDR、TDL的情况下，由于相互作用，平均空燃比AFAVE、控制周期及空燃比的控制振幅分别增加。

图29为表示本发明实施方式1的对同时控制跳越量RSR、RSL及延迟时间TDR、TDL时的情形、以及各自单独地控制简单地将结果相加时的情形的平均空燃比AFAV E的增加率用的说明图。

在图29中，平均空燃比AFAV E的增加率，根据平衡设定RSR/(RSR+RSL)及平衡设定TDR/(TDR+TDL)的动作点非线性地增减。

由于这一相互作用造成的平均空燃比AFAVE的移动量的增减，根据合计积分常数的大小KIR+KIL、合计跳越量的大小RSR+RSL、合计延迟时间的大小TDR+TDL、比较电压VR1的动作点、平衡设定的动作点、控制对象的响应特性、运转条件而变化。

这样，在同时控制2个以上的控制常数的情况下，由于各控制常数的变化相互带来影响，因而产生相互作用。

另外，为了更加拓宽平均空燃比AFAVE的移动幅度ΔAFAVE，同时控制的控制常数越多，相互作用就越复杂。

由此，要利用统一的指标进行管理。

以下，说明与目标平均空燃比AFAVEobj对应的控制常数的设定。

实现目标平均空燃比AFAVEobj用的控制常数，可以通过利用物理模型上机作数值计算或实验方法进行设定。

例如，可以利用物理模型上机作数值计算预先设定常数，再利用实验方法修正最终误差。无论怎样，用较简单的误差修正方法，能使目标平均空燃比AFAVEobj和实际平均空燃比AFAVE一致。

本实施方式中，首先，根据目标平均空燃比AFAVEobj在计算控制常数的一维图上分别预先设定适当的初始值，根据图10示出的变换器计算例行程序，对每个目标平均空燃比AFAVEobj计算控制常数的同时，利用上机作数值计算或实验方法求实际的平均空燃比AFAVE。

然后，对每个目标平均空燃比AFAVEobj求和实际的平均空燃比AFAVE的误差，通过乘以适当的常数，对每一个目标平均空燃比AFAVEobj修正一维图的设定值，使得这一误差减少。

这时，例如通过采用以下的方法，即将平均空燃比AFAVE的移动幅度ΔAFAVE较小的比较电压VR1、或延迟时间TDR、TDL的一维图固定在预先设定好的值，通过在对移动幅度ΔAFAVE较大的积分常数KIR、KIL或跳越量RSR、RSL的一维图进行修正等上想办法，从而能更简单地修正误差。

另外，通过将目标平均空燃比AFAVEobj作为统一的指标设定控制常数，保持平均空燃比AFAVE的移动量不变，根据平均空燃比AFAVE的动作点，将适当的控制常数组合，能精细地控制平均空燃比AFAVE的移动量，最大限度地发挥各个控制常数的优点。

图30(a)～(d)为本发明实施方式1的积分常数KIR、KIL对于目标平均空燃比的特性AFAVEobj、(e)～(h)为本发明实施方式1的延迟时间TDR、TDL对于目标平均空燃比AFAVEobj的特性、及(i)～(k)为表示本发明实施方式1的实际实燃比(i)、控制周期(j)及空燃比的控制振幅(k)对于目标平均空燃比AFAVEobj用的第1说明图。

在图30中，如实线所示，在平均空燃比AFAVE的移动量小的区间，移动幅度ΔAFAVE比较小，而将控制周期及控制振幅的变化小的延迟时间TDR、TDL的平衡设定加大。另外，这时将移动幅度ΔAFAVE比较大的积分常数KIR、KIL的平衡设定减小。

另外，点划线表示正常设定。另外，加大比较电压VR1的平衡设定，代替延迟时间TDR、TDL，能取得同样的效果。另外，减小跳越量RSR、RSL的平衡设定，代替延迟时间TDR、TDL，也能取得同样的效果。

通过如上所述地设定控制常数，能精细地控制平均空燃比AFAVE的移动量并提高理论空燃比AFS附近的平均空燃比AFAVE的控制精度，同时，能减少控制周期的增加，能防止整定性能对抗外扰的恶化。

另一方面，随着平均空燃比AFAVE的移动量的变大，通过加大移动幅度ΔAFAVE较大的积分常数KIR、KIL或跳越量RSR、RSL的平衡设定，从而能确保平均空燃比AFAVE的移动量。

图31(a)～(d)为本发明实施方式1的积分常数KIR、KIL对于目标平均空燃比的特性AFAVEobj、(e)～(h)为本发明实施方式1的延迟时间TDR、TDL对于目标平均空燃比AFAVEobj的特性、及(i)～(k)为表示本发明实施方式1的实际实燃比(i)、控制周期(j)及空燃比的控制振幅(k)对于目标平均空燃比AFAVEobj用的第2说明图。

在图31中，如实线所示，在平均空燃比AFAVE的移动量小的区间将积分常数合计KIR+KIL的大小、及延迟时间合计TDR+TDL的大小设定得小。

还有，点划线表示通常设定。另外将积分常数合计KIR+KIL的大小、及延迟时间合计TDR+TDL的大小设定得小之同时，还减小跳越量合计RSR+RSL的大小，即使这样，仍能取得同样的效果。

这里，若将积分常数合计KIR+KIL的大小、延迟时间合计TDR+TDL的大小及跳越量合计RSR+RSL的大小设定得小，则即便是相同平衡设定由于平均空燃比AFAVE的移动量减小，所以为了确保相同移动量，要加大平衡设定。

另一方面，随着平均空燃比AFAVE的移动量变大，使积分常数合计KIR+KIL的大小、延迟时间合计TDR+TDL的大小及跳越量合计RSR+RSL的大小一直增加下去。

通过这样，用相同的平衡设定也能使移动量增加。

通过如上所述地设定控制常数，理论空燃比AFS附近的控制周期变长，虽然外扰整定性能恶化，但是由于能将控制振幅设定得较小，所以转矩变动量减小，能防止运转性能恶化。

另一方面，随着平均空燃比AFAVE的移动量变大，通过将积分常数合计KIR+KIL的大小、延迟时间合计TDR+TDL的大小及跳越量合计RSR+RSL的大小设定得大些，从而能确保平均空燃比AFAVE的移动量。

图32(a)～(d)为本发明实施方式1的积分常数KIR、KIL对于目标平均空燃比的特性AFAVEobj、(e)～(h)为本发明实施方式1的延迟时间TDR、TDL对于目标平均空燃比AFAVEobj的特性、及(i)～(k)为表示本发明实施方式1的实际实燃比(i)、控制周期(j)及空燃比的控制振幅(k)对于目标平均空燃比AFAVEobj用的第3说明图。

在图32中，在平均空燃比AFAVE的移动量小的区间，加大延迟时间TDR、TDL的平衡设定，减小积分常数KIR、KIL的平衡设定。另外将积分常数合计KIR+KIL的大小、及延迟时间合计TDR+TDL的大小设定得小些。

另一方面，随着平均空燃比AFAVE的移动量的增大，加大积分常数KIR、KIL的平衡设定之同时，将积分常数合计KIR+KIL的大小、及延迟时间合计TDR+TDL的大小设定得大。

通过如上所述地设定控制常数，理论空燃比AFS附近的平均空燃比AFAVE的控制精度得以提高，同时能平衡较好地减少控制周期及控制振幅的变化，能防止运转性能恶化。

另外，随着平均空燃比AFAVE的移动量变大，能确保平均空燃比AFAVE的移动量。

这里，根据运转条件改变有效地利用上述控制常数的自由度。

也就是说，例如在空转时，如图31那样，在理论空燃比AFS附近减小控制振幅，设定控制常数重点关注转矩变动小的运转性能。而又在中等负载时，如图32那样，在理论空燃比AFS附近减小控制周期及控制振幅，设定控制常数以平衡地提高对抗外扰的整定性能及运转性能。另外，在高负载时，由于催化剂的净化负担加大，所以在平均空燃比AFAVE的动作点整个区域，为了提高平均空燃比AFAVE的控制精度，操作多个控制常数，另外设定控制常数，使相对平均空燃比AFAVE的变化为连续的变化。

通过这样，根据运转条件将适当的控制常数组合，能最大限度地发挥各控制常数的优点。

以下，与图10一起参照图33的流程图，同时说明图10的步骤S108示出的计算控制周期校正的控制周期校正计算例行程序。

这里，该计算例行程序例如每5ms执行一次。

例如，在由于时效老化、或生产离散，造成第1空燃比反馈控制单元34内的响应迟滞变化的情况下，即使各控制常数的平衡设定相同，仍在平均空燃比AFAVE的移动量上发生变化。作为进行变化的响应迟滞有：从因燃料系统的迟滞时间Lf、或时间常数Tf的变化而产生的燃料校正至催化剂上游侧的空燃比为止的燃料系统的响应迟滞、以及因上游侧氧气传感器20的时间常数To的变化而产生的从催化剂上游侧的空燃比至上游侧氧气传感器20为止的氧气传感器的响应迟滞。

燃料系统响应迟滞的变化是由于所喷射的燃料附于燃烧室4内壁表面后至蒸发的延迟变化而引起的、另外，氧气传感器响应迟滞的变化是由于时效老化或生产离散等引起。上游侧氧气传感器20由于高温环境、中毒等原因容易发生时效老化，响应迟滞变化较大。

这里，响应迟滞的变化可以根据控制周期的变化进行检测。也就是说，响应迟滞一大，反馈控制中的延迟就变大，控制周期也延长。响应迟滞的变化量可以通过对计测出的控制周期(计测控制周期)和基准的控制周期(基准控制周期)进行比较而计算出来。

因此，通过根据响应迟滞变化量校正控制系数，从而能防止在平均空燃比AFAVE的移动量上产生变化。

首先，计测控制周期(步骤S111)。

控制周期为在富油一侧和贫油一侧切换平均空燃比AFAVE的移动方向的间隔、即加上跳越量RSL的间隔、加上跳越量RSR的间隔、或图5示出的从t2至t8的间隔，可利用设置在控制器22内的定时器(图中未示出)计测。

接着，计算基准控制周期(步骤S112)。

所谓基准控制周期是无时效老化或生产离散时的控制周期，可由实验设定。

这时，因根据控制常数的平衡设定控制周期变化，基准控制周期要考虑控制常数的平衡设定后进行设定。

另外，控制常数的平衡设定，可根据目标平均空燃比AFAVEobj设定，但基准控制周期如图34(a)及(b)所示，可根据目标平均空燃比AFAVEobj或平衡设定而存储。即例如对设定好控制常数的每一运转条件设置一维图后再进行设定。

然后，判定控制周期变化量的更新条件成立与否(步骤S113)。

控制周期变化量的更新条件假设在第1空燃比反馈控制正常进行时成立。例如在第1空燃比反馈控制开始后经过规定的控制周期时、切换正设定控制常数的运转条件后经过规定的控制周期时、或冷却水水温THW大于等于规定温度时等控制周期变化量的更新条件成立。

这里，规定的控制周期及规定温度可以任意设定。

在步骤S113，在判定控制周期变化量的更新条件成立(即Yes)的情况下，更新控制周期变化量(步骤S114)。

这里，首先基准控制周期和计测控制周期进行比较计算变化量。该变化量根据控制周期的比率或偏差进行计算。第1空燃比反馈控制由于经常受各种外扰影响，所以计测控制周期暂时变化，控制周期变化量也暂时变化。因而，为了减轻这暂时的变动，可以对变化量增加滤波处理或自学习控制。

另外，响应迟滞的变化根据运转条件而变化。因此，对每一运转条件将滤波处理值或自学习值预先存于备用RAM26，根据运转条件的切换相应地切换滤波处理值或自学习值。

通过这样，在内燃机停止或再起动时将滤波处理值或自学习值复位，能防止控制性能恶化。

还有，这里将滤波处理值或自学习值作为控制周期变化量。

另一方面，在步骤S113，在判定控制周期变化量未成立(即No)的情况下，直接转移到步骤S115。

然后，计算控制常数的校正量(步骤S115)。

这里，根据控制周期变化量计算各控制常数的校正量。例如对设定控制常数的每一运转条件设置一维图，设定控制常数的校正量。校正量设定成能抵消因控制周期而相应变化的平均空燃比AFAVE的移动量。例如，强制地给出响应迟滞的变化，通过对每个目标平均空燃比AFAVEobj求控制周期的变化量、及平均空燃比AFAVE的移动量的变化，从而能求出控制常数的校正量。

另外，校正量也能简单地根据测得的平均空燃比AFAFE和目标平均空燃比AFAVEobj的比率、偏差求出，也可以通过利用实验或物理模型的数值计算进行确认、微调。

还可以预先决定进行校正的控制常数和不进行校正的控制常数，只设定要进行校正的控制常数。

然后，利用加法计算或减法计算等四则计算，利用控制常数的校正量校正控制常数(步骤S116)，结束图33的处理。

还有，在上述步骤S115、S116中，计算控制常数的校正量，根据校正量校正控制常数，但并不限于此，这里也可计算目标平均空燃比AFAVEobj的校正量。

校正目标平均空燃比AFAVEobj时，由于也改变控制常数以抵消平均空燃比AFAVE的移动量，因此能取得和校正控制常数时同样的效果。

以下，参照图35～图38，和现有的技术进行比较说明本实施方式的平均空燃比AFAVE的行为。

首先，这里将第2空燃比反馈控制单元32作为PI控制器，如图35的时间图所示，对比例增益Kp2及积分增益Ki2为简单的固定增益时的行为进行说明。

即设比例移动量Kp2(ΔV2)为Kp2×ΔV2，积分移动量∑(Ki2(ΔV2))为∑(Ki2×ΔV2)。

图36为表示根据图35示出的第2空燃比反馈控制利用现有技术分别控制2个以上的控制常数(例如跳越量RSR、RSL及积分常数KIR、KIL)时的平均空燃比AFAVE的行为的时间图。

在图36，通过同时操作2个以上的控制常数产生前述的相互作用，改变运转条件，如用实线、虚线、点划线所示那样平均空燃比AFAVE的行为变化。

这一控制常数的相互作用为利用各控制常数的设定值、控制常数的组合、各控制常数的平衡设定的动作点、以及根据运转条件相应变化的控制对象的响应特性等非线性地表示出各种各样的变化。

因而，如现有技术那样，在不设定统一的管理指标同时操作2个以上控制常数时，无法控制这一相互作用的影响。

因而，反馈控制的增益变化，利用第2空燃比反馈控制所控制的平均空燃比AFAVE的移动量改变，如点划线所示产生波动，或如虚线所示，产生随动不够的现象，第2空燃比反馈控制变得不稳定。

图37为表示本发明实施方式1的平均空燃比AFAVE的行为的第1时间图。

在图37中，首先利用第2空燃比反馈控制计算统一的管理指标即目标平均空燃比AFAVEobj。

另外，利用变换单元33，根据目标平均空燃比AFAVEobj利用一维图计算至少2个以上控制常数(例如跳越量RSR、RSL及积分常数KIR、KIL)。

这里，控制常数的设定值预先反映根据运转条件等变化的上述相互作用并进行设定。

因而，平均空燃比AFAVE的行为如实线、虚线、点划线所示，不会因运转条件而变化，能进行始终稳定的第2空燃比反馈控制。

图38为表示本发明实施方式1的平均空燃比AFAVE的行为的第2时间图。

在图38中，如实线所示，根据目标平均空燃比AFAVEobj的动作点对应设定控制常数。即如图30所示，在平均空燃比AFAVE的移动量小的区间，加大延迟时间TDR、TDL，随着平均空燃比AFAVE的移动量的增大，将积分常数KIR、KIL的平衡设定设定得大些。

因而，保持平均空燃比AFAVE的移动量不变，根据目标平均空燃比AFAVEobj能相应调整控制周期及空燃比的控制振幅。

另一方面，如点划线所示，在未设定统一的管理指标的现有技术的情况下，保持平均空燃比AFAVE的移动量不变，根据平均空燃比AFAVE的动作点难以设定控制常数的控制量及组合。

这样，利用第2空燃比反馈控制计算统一的管理目标即目标平均空燃比AFAVEobj，由控制单元根据目标平均空燃比AFAVEobj计算至少2个以上控制常数。

由此，保持平均空燃比AFAVE的移动量不变，有效地利用各控制常数的自由度，将适当的控制常数组合起来能精细地控制平均空燃比AFAVE的移动量，使控制常数的优点(例如平均空燃比AFAVE的控制精度、移动幅度、控制周期及空燃比的控制振幅等)能最大限度地发挥出来。

图39为表示本发明实施方式1的利用前馈控制控制燃料供给量时的平均空燃比AFAVE的行为的时间图。

还有，这里表示目标平均空燃比AFAVEobj在富油一侧阶跃地变化的前后的行为。

在图39中，实线表示利用前馈控制时的平均空燃比AFAVE的行为。另外点划线表示不利用前馈控制时的平均空燃比AFAVE的行为。

这里，目标平均空燃比AFAVEobj变化后不久1个控制周期的平均空燃比AFAVE利用前馈控制时的随动速度比不用前馈控制时快。

另外，燃料校正系数FAT在用前馈控制时稳定于中心附近，但在不用前馈控制时向平均空燃比AFAVE的移动方向偏移。

这样，由于以称为目标平均空燃比AFAVEobj的指标表征与催化剂上游侧的废气的空燃比的相关，所以能对燃料供给量进行前馈控制。

因此，能改进目标平均空燃比AFAVEobj变化时反馈控制的随动迟滞，同时能将燃料校正系数FAF维持在中心附近。

利用本发明实施方式1的内燃机的控制装置，根据第2空燃比反馈控制单元32和下游侧氧气传感器21的传感器输出V2和输出目标值VR2，计算催化剂上游侧废气的平均空燃比AFAVE的目标值即目标平均空燃比AFAVEobj，变换单元33将目标平均空燃比AFAVEobj作为指标，至少计算2个控制常数。

因此，根据目标平均空燃比AFAVEobj能相应设定控制常数的控制量或组合，能稳定而又准确地控制催化剂上游侧废气的空燃比。

另外，通过将目标平均空燃比AFAVEobj作为指标设定控制常数，不会改变平均空燃比AFAVE的移动量，根据平均空燃比AFAVE的动作点，将适当的控制常数组合起来能精细地控制平均空燃比AFAVE的移动量，使各控制常数的优点(例如平均空燃比AFAVE的控制精度、移动幅度、控制周期及空燃比的控制振幅等)能最大限度地发挥出来。

还有，上述实施方式1中，将第2空燃比传感器作为下游侧氧气传感器21进行说明，但并不限于此，第2空燃比传感器可以是能检测上游催化剂的净化状态的传感器。

因此，线性空燃比传感器、NOx传感器、HC传感器、CO传感器等都能检测催化剂的净化状态，所以能取得同样的效果。

另外，上述实施方式1中，第2空燃比反馈控制单元32作为能执行比例计算和积分计算的PI控制器进行说明，但第2空燃比反馈控制单元32还可进行微分计算。

在这种情况下，由于能进行反馈控制，所以能取得同样的效果。

另外，上述实施方式1中，假设第2空燃比反馈控制单元32根据下游侧氧气传感器21的传感器输出V2和输出目标值VR2，利用比例计算和积分计算计算目标平均空燃比AFAVEobj，但并不限于此。

第2空燃比反馈控制单元32，也可以根据下游侧氧气传感器21的传感器输出V2和输出目标值VR2，例如利用现代控制理论的状态反馈控制、滑动模态控制、观察(员)控制、自适应控制、以及H∞控制等计算目标平均空燃比AFAVEobj。

在这种情况下，能控制催化剂的净化状态，也能取得同样的效果。

Claims (14)

1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，包括：

设置在内燃机的排气系统，净化废气的催化剂；

设置在所述催化剂上游侧，检测所述催化剂上游侧废气的空燃比的第1空燃比传感器；

设置在所述催化剂下游侧，检测所述催化剂下游侧废气的空燃比的第2空燃比传感器；

根据所述第1空燃比传感器的输出值和包括多个控制常数在内的控制常数组，控制所述催化剂上游侧废气的空燃比的第1空燃比反馈控制单元；

根据所述第2空燃比传感器的输出值和规定的输出目标值，计算所述催化剂上游侧废气的平均空燃比的目标值即目标平均空燃比的第2空燃比反馈控制单元；以及

将所述目标平均空燃比作为公共的指标，计算所述控制常数组中至少2个控制常数的变换单元。

2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述控制常数为延迟时间、跳越量、积分常数、以及比较电压中任何一个。

3.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

能对每一运转条件设定所述控制常数。

4.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

对所述目标平均空燃比，按规定振幅及规定周期施加强制变动。

5.如权利要求4所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

在故障诊断时施加所述强制变动。

6.如权利要求4所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

施加所述强制变动的期间，自从正常值改变成的值作为所述第空2燃比反馈控制单元中的增益。

7.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述第2空燃比反馈控制单元进行比例计算，在整个所述内燃机的过渡运转期间，用从正常值改变成的值作为所述第2空燃比反馈控制单元中的比例计算的增益。

8.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述第2空燃比反馈控制单元在所述内燃机整个过渡运转期间，用从正常值变更成的值作为所述目标平均空燃比的上下限值。

9.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述第2空燃比反馈控制单元进行比例计算，在所述内燃机的过渡运转后的规定期间，用从正常值变更成的值作为第2空燃比反馈控制单元中的比例计算的增益。

10.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述第2空燃比反馈控制单元在所述内燃机的过渡运转结束后的规定期间，用从正常值变更成的值作为所述目标平均空燃比的上下限值。

11.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述第2空燃比反馈控制单元进行积分计算，在所述内燃机的过渡运转期间及过渡运转后规定期间，停止由所述第2空燃比反馈控制单元更新所述积分计算。

12.如权利要求9所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述过渡运转后规定期间为在所述内燃机的过渡运转结束后直至累计空气流量到达规定值的期间。

13.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

根据所述目标平均空燃比，校正所述第1空燃比反馈控制单元的输出。

14.如权利要求1至13中任何一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述第2空燃比反馈控制单元检测所述第1空燃比反馈控制单元的控制周期，校正与所述目标平均空燃比对应的控制常数。

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