专利名称：用于内燃机的异常检测装置及用于内燃机的空燃比控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃机的异常检测装置及用于内燃机的空燃比控制设备。
背景技术：
例如，如特开2005-30358号公报中所揭示的那样，已知用于利用来自于空燃比传 感器(下面也称之为A/F传感器)的输出检测A/F传感器中的异常的装置。根据这种传统 技术，通过开路控制改变喷射量，即，改变来自于喷射器的燃料的量，并通过评价由于燃料 的喷射量的改变引起的来自于A/F传感器的输出的变化，判定在A/F传感器中是否存在异 常。 同样，如特开2004-68602号公报所述，已知一种将来自于A/F传感器的输出反馈 到喷射量的用于内燃机的空燃比控制设备。根据这种传统技术，逐次识别表示从燃料喷射 阀到A/F传感器的控制系统的装置模型(plant model)，并且利用在该模型中识别的参数 值进行反馈控制。[专利文献1]特开2005-30358号公报
[专利文献2]特开2004-68602号公报 [OOOS][专利文献3]特开平5-180059号公报
[专利文献4]特开平8-232727号公报
[专利文献5]特开2006-118429号公报 [OOO9][专利文献6]特开2003-97334号公报
[专利文献7]特开2004-316457号公报
[专利文献8]特开2004-360591号公报 在上面所述的每一种传统技术中，利用根据基于空气流量计的输出的进气量和喷 射量计算出的空燃比，作为用于A/F传感器的特性评价的输入信息或者作为用于参数的识 别的输入信息(这样的信息也通常被称为"输入空燃比")。这种输入空燃比不仅用于检测 A/F传感器中的异常，而且也用于检测催化器和辅助02传感器中的异常。
但是，在基于来自于空气流量计的输出的进气量与气缸中的实际进气量之间存在 不一致的可能性，或者在燃料喷射阀(喷射器)喷射的燃料量与气缸内的实际燃料量之间 存在不一致的可能性。由于这种不一致，在输入空燃比与实际的空燃比之间有可能存在差 异，因此，会降低计算准确度。在传统的技术中，在这方面仍然存在着改进的余地。
发明内容
为了解决上述问题，完成了本发明，本发明的目的是提供一种用于内燃机的异常 检测装置，所述异常检测装置能够根据实际的空燃比恰当地设定输入空燃比并且精确地进 行异常检测。本发明的另外一个目的是提供一种用于内燃机的空燃比控制设备，所述空燃 比控制设备能够根据实际的空燃比恰当地设定输入空燃比并且精确地进行空燃比控制。
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为了达到上述目的，本发明的第一个方面是一种用于内燃机的异常检测装置，其 特征在于，包括 输出获取装置，所述输出获取装置获取来自于设置在内燃机中的排气传感器的输 出； 推定值计算装置，所述推定值计算装置对于所述内燃机的每个气缸在预定的周期 中反复地计算进气量的推定值； 时刻获取装置，所述时刻获取装置获取气门关闭时刻，对于所述内燃机的气缸中 的一个气缸，在一个燃烧循环中，所述一个气缸的进气门在进气冲程之后，在所述气门关闭 时刻被关闭； 推定装置，所述推定装置根据下面的(a) 、 (b) 、 (c)和(d)，进行当前燃烧循环中的 在所述气门关闭时刻的所述一个气缸中的进气量的推定 (a)在所述一个气缸的所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻前后由所述推定值 计算装置计算出的多个推定值当中的、在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之前计算 出的推定值的至少一个， (b)在所述一个气缸的所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻前后由所述推定值 计算装置计算出的多个推定值当中的、在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之后计算 出的推定值的至少一个， (c)从在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之前计算出的所述至少一个推定 值被计算的时刻到所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻的时间段， (d)从所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻到在所述当前燃烧循环的所述气门 关闭时刻之后计算出的所述至少一个推定值被计算的时刻的时间段， 气缸内空燃比计算装置，所述气缸内空燃比计算装置，根据进气量的推定值和在 所述当前燃烧循环中供应给所述一个气缸的燃料量，计算所述内燃机的所述一个气缸的空 燃比，所述进气量的推定值是对于所述一个气缸在所述当前燃烧循环中由所述推定装置获 取的；以及 异常判定装置，所述异常判定装置，根据由所述输出获取装置获取的来自于所述 排气传感器的输出和由所述气缸内空燃比计算装置计算出的空燃比，判定所述排气传感器 中是否存在异常。 为了达到上述目的，本发明的第二个方面，是一种用于内燃机的异常检测装置，其 特征在于，包括 传感器输出获取装置，所述传感器输出获取装置获取来自于设置在内燃机中的排 气传感器的输出； 空气流量输出获取装置，所述空气流量输出获取装置获取来自于设置在所述内燃 机的进气通路中的空气流量计的输出； 空气输送量检测装置，所述空气输送量检测装置检测在所述空气流量计下游、于 所述进气通路和所述进气通路的外部之间输送的空气的量； 实际气缸内进气量计算装置，所述实际气缸内进气量计算装置，根据由所述空气 流量输出获取装置获取的来自于空气流量计的输出和由所述空气输送量检测装置获取的 空气量，计算出所述内燃机的一个气缸内的进气量；
气缸内空燃比计算装置，所述气缸内空燃比计算装置，根据由所述实际气缸内进 气量计算装置对于所述一个气缸获取的进气量和供应给所述一个气缸的燃料的量，计算出 所述一个气缸中的空燃比；以及 异常判定装置，所述异常判定装置，根据由所述传感器输出获取装置获取的来自 于所述排气传感器的输出和由所述气缸内空燃比计算装置计算出的空燃比，判定所述排气 传感器中是否存在异常。 本发明的第三个方面，是一种如第一个方面或第二个方面所述的用于内燃机的异 常检测装置，其特征在于，所述异常判定装置包括 识别装置，所述识别装置利用一次延迟元件形成从所述一个气缸到所述排气传感 器的系统的模型，并且所述识别装置根据来自于排气传感器的输出和由所述气缸内空燃比 计算装置计算出的空燃比，识别所述一次延迟元件中的参数；以及 参数异常判定装置，所述参数异常判定装置根据由所述识别装置识别的参数来判 定在所述排气传感器中是否存在异常。 为了达到上述目的，本发明的第四个方面，是一种用于内燃机的异常检测装置，其 特征在于，包括 输出获取装置，所述输出获取装置获取来自于排气传感器的输出，所述排气传感 器设置在内燃机中的催化器的下游； 推定值计算装置，所述推定值计算装置对于所述内燃机的每个气缸在预定的周期 中反复地计算进气量的推定值； 时刻获取装置，所述时刻获取装置获取气门关闭时刻，对于所述内燃机的气缸中 的一个气缸，在一个燃烧循环中，所述一个气缸的进气门在进气冲程之后，在所述气门关闭 时刻被关闭； 推定装置，所述推定装置根据下面的(a) 、 (b) 、 (c)和(d)，进行当前燃烧循环中的 在所述气门关闭时刻的所述一个气缸中的进气量的推定 (a)在所述一个气缸的所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻前后由所述推定值 计算装置计算出的多个推定值当中的、在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之前计算 出的推定值的至少一个， (b)在所述一个气缸的所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻前后由所述推定值 计算装置计算出的多个推定值当中的、在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之后计算 出的推定值的至少一个， (c)从在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之前计算出的所述至少一个推定 值被计算的时刻到所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻的时间段， (d)从所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻到在所述当前燃烧循环的所述气门 关闭时刻之后计算出的所述至少一个推定值被计算的时刻的时间段， 气缸内空燃比计算装置，所述气缸内空燃比计算装置，根据进气量的推定值和在 所述当前燃烧循环中供应给所述一个气缸的燃料量，计算所述内燃机的所述一个气缸的空 燃比，所述进气量的推定值是对于所述一个气缸在所述当前燃烧循环中由所述推定装置获 取的；以及 异常判定装置，所述异常判定装置，根据由所述输出获取装置获取的来自于所述排气传感器的输出和由所述气缸内空燃比计算装置计算出的空燃比，判定所述催化器中是 否存在异常。 为了达到上述目的，本发明的第五个方面，是一种用于内燃机的异常检测装置，其 特征在于，包括 传感器输出获取装置，所述传感器输出获取装置获取来自于排气传感器的输出， 所述排气传感器设置在内燃机的排气通路中的催化器的下游； 空气流量输出获取装置，所述空气流量输出获取装置获取来自于设置在所述内燃 机的进气通路中的空气流量计的输出； 空气输送量检测装置，所述空气输送量检测装置检测在所述空气流量计下游、于 所述进气通路和所述进气通路的外部之间输送的空气的量； 实际气缸内进气量计算装置，所述实际气缸内进气量计算装置，根据由所述空气 流量输出获取装置获取的来自于空气流量计的输出和由所述空气输送量检测装置获取的 空气量，计算出所述内燃机的一个气缸内的进气量； 气缸内空燃比计算装置，所述气缸内空燃比计算装置，根据由所述实际气缸内进 气量计算装置对于所述一个气缸获取的进气量和供应给所述一个气缸的燃料的量，计算出 所述一个气缸中的空燃比；以及 异常判定装置，所述异常判定装置，根据由所述传感器输出获取装置获取的来自 于所述排气传感器的输出和由所述气缸内空燃比计算装置计算出的空燃比，判定所述催化 器中是否存在异常。 本发明的第六个方面，是一种根据第四个方面或者第五个方面的用于内燃机的异 常检测装置，其特征在于，所述异常判定装置包括 识别装置，所述识别装置利用一次延迟元件形成从所述一个气缸到所述排气传感
器的系统的模型，并且所述识别装置根据来自于所述排气传感器的输出和由所述气缸内空
燃比计算装置计算出来的空燃比识别所述一次延迟元件中的参数；以及 参数异常判定装置，所述参数异常判定装置根据由所述识别装置识别的参数来判
定在所述催化器中是否存在异常。 本发明的第七个方面，是一种如第三个方面或第六个方面所述的用于内燃机的异 常检测装置，其特征在于，还包括 识别限制装置，当所述内燃机处于所述气缸内空燃比计算装置的计算结果的准确 度降低的预定工作状态时，所述识别限制装置禁止由所述识别装置进行的识别，或者减小 由所述识别装置进行的识别的反映率。 本发明的第八个方面，是一种如第一个方面至第七个方面任何一个方面所述的用 于内燃机的异常检测装置，其特征在于，还包括 气缸内燃料量计算装置，所述气缸内燃料量计算装置，根据所述内燃机的燃料喷
射阀的喷射量和所述内燃机的工作状态，计算供应给所述一个气缸的燃料量。 为了达到上述目的，本发明的第九个方面，是一种用于内燃机的空燃比控制设备，
其特征在于，包括 催化器，所述催化器设置在内燃机的排气通路中；
排气传感器，所述排气传感器设置在所述催化器的上游；
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反馈控制装置，所述反馈控制装置将来自于所述排气传感器的输出反馈成喷射 量，以便流入所述催化器的排气的空燃比与目标空燃比一致； 推定值计算装置，所述推定值计算装置对于所述内燃机的每个气缸在预定的周期 中反复地计算进气量的推定值； 时刻获取装置，所述时刻获取装置获取气门关闭时刻，对于所述内燃机的气缸中 的一个气缸，在一个燃烧循环中，所述一个气缸的进气门在进气冲程之后，在所述气门关闭 时刻被关闭； 推定装置，所述推定装置根据下面的(a) 、 (b) 、 (c)和(d)，进行当前燃烧循环中的 在所述气门关闭时刻的所述一个气缸中的进气量的推定 (a)在所述一个气缸的所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻前后由所述推定值 计算装置计算出的多个推定值当中的、在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之前计算 出的推定值的至少一个， (b)在所述一个气缸的所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻前后由所述推定值 计算装置计算出的多个推定值当中的、在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之后计算 出的推定值的至少一个， (c)从在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之前计算出的所述至少一个推定 值被计算的时刻到所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻的时间段， (d)从所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻到在所述当前燃烧循环的所述气门 关闭时刻之后计算出的所述至少一个推定值被计算的时刻的时间段， 气缸内空燃比计算装置，所述气缸内空燃比计算装置，根据进气量的推定值和在 所述当前燃烧循环中供应给所述一个气缸的燃料量，计算所述内燃机的所述一个气缸的空 燃比，所述进气量的推定值是对于所述一个气缸在所述当前燃烧循环中由所述推定装置获 取的； 识别装置，所述识别装置利用一次延迟元件形成从所述一个气缸到所述排气传感
器的系统的模型，并且所述识别装置根据来自于所述排气传感器的输出和由所述气缸内空
燃比计算装置计算出来的空燃比识别所述一次延迟元件中的参数；以及 设定装置，所述设定装置利用由所述识别装置识别的参数来设定所述反馈控制装
置的反馈校正量。 为了达到上述目的，本发明的第十个方面，是一种用于内燃机的空燃比控制设备， 其特征在于，包括 催化器，所述催化器设置在内燃机的排气通路中；
排气传感器，所述排气传感器设置在所述催化器的上游； 反馈控制装置，所述反馈控制装置将来自于所述排气传感器的输出反馈成喷射
量，以便流入所述催化器的排气的空燃比与目标空燃比一致； 空气流量计，所述空气流量计设置在所述内燃机的进气通路中； 空气输送量检测装置，所述空气输送量检测装置检测在所述空气流量计下游、于
所述进气通路和所述进气通路的外部之间输送的空气的量； 实际气缸内进气量计算装置，所述实际气缸内进气量计算装置，根据由所述空气 流量输出获取装置获取的来自于空气流量计的输出和由所述空气输送量检测装置获取的
11空气量，计算出所述内燃机的一个气缸内的进气量； 气缸内空燃比计算装置，所述气缸内空燃比计算装置，根据由所述实际气缸内进 气量计算装置对于所述一个气缸获取的进气量和供应给所述一个气缸的燃料的量，计算出 所述一个气缸中的空燃比； 识别装置，所述识别装置利用一次延迟元件形成从所述一个气缸到所述排气传感
器的系统的模型，并且所述识别装置根据来自于所述排气传感器的输出和由所述气缸内空
燃比计算装置计算出来的空燃比识别所述一次延迟元件中的参数；以及 设定装置，所述设定装置利用由所述识别装置识别的参数来设定所述反馈控制装
置的反馈校正量。 本发明的第十一个方面，是一种如第九个方面或第十个方面所述的用于内燃机的 空燃比控制设备，其特征在于，还包括 识别限制装置，当所述内燃机处于所述气缸内空燃比计算装置的计算结果的准确 度降低的预定工作状态时，所述识别限制装置禁止由所述识别装置进行的识别，或者减小 由所述识别装置进行的识别的反映率。 本发明的第十二个方面，是一种如第九个至第十一个方面的任何一个方面所述的 用于内燃机的空燃比控制设备，其特征在于，还包括 气缸内燃料量计算装置，所述气缸内燃料量计算装置，根据所述内燃机的燃料喷
射阀的喷射量和所述内燃机的工作状态，计算供应给所述一个气缸的燃料量。 根据本发明的第一个方面，以高准确度推定出进气门关闭时刻的进气量，并且能
够利用由气缸内空燃比计算装置采用所述推定值计算出来的空燃比，高准确度地检测排气
传感器中的异常。 根据本发明的第二个方面，通过考虑到空气流量计下游的空气量的变化，能够以 高准确度计算出气缸内的实际的进气量。结果，利用该计算出来的值，能够以高准确度检测 出排气传感器中的异常。 根据本发明的第三个方面，以高准确度获取气缸内的实际的进气量，并且能够利 用该实际的进气量的值精确地识别一次延迟元件中的参数。特别是，在本发明的第三个方 面中，如果在基于进气门打开的过程中的燃料喷射量的进气量与进气门关闭时确定的进气 量之间存在差异(即，如果在空燃比中产生不规则性)，则利用该差异可以增大识别的机 会。从而，同时改进了输入信息的精确度和增加识别的机会，能够根据以高准确度识别的参 数来高准确度地检测排气传感器中的异常。 根据本发明的第四个方面，以高准确度推定进气门关闭时的进气量，并且能够利 用由气缸内空燃比计算装置采用所述推定值计算出的空燃比，以高准确度检测催化器中的 异常。 根据本发明的第五个方面，通过考虑到空气流量计下游的空气量的变化，能够以 高准确度计算出气缸内的实际的进气量。结果，能够利用计算出来的值以高准确度检测催 化器中的异常。 根据本发明的第六个方面，以高准确度获取气缸内的实际的进气量，并且能够利 用实际的进气量的值精确地识别一次延迟元件中的参数。特别是，在第六个发明中，如果在 基于在进气门打开的过程中的燃料喷射量的进气量与在进气门关闭时确定的进气量之间存在差异(即，如果在空燃比中产生不规则性)，则能够利用这一差异增加识别的机会。从 而，同时实现了输入信息的准确度的改进和识别机会的增加，能够根据以高准确度识别的 参数，高准确度地检测催化器中的异常。 根据本发明的第七个方面，当气缸内空燃比的计算结果的准确度低时，识别动作 可以受到限制。因此，可以减少在不适当的时刻以低的输入空燃比准确度进行的识别的发生。 根据本发明的第八个方面，能够以高准确度获取在进气门关闭时的气缸内的实际 的燃料量，从而能够提高气缸内空燃比的计算准确度。 根据本发明的第九个方面，以高准确度推定进气门关闭时的进气量，并且能够利 用由气缸内空燃比计算装置采用所述推定值计算出来的空燃比，识别一次延迟元件中的参 数。特别是，在本发明的第九个方面中，如果在基于在进气门打开的过程中的燃料喷射量 的进气量与在进气门关闭时确定的进气量之间存在差异(即，如果在空燃比中产生不规则 性)，则能够利用这一差异增加识别的机会。从而，同时实现了输入信息的准确度的提高和 识别机会的增加，能够根据以高准确度识别的参数进行空燃比反馈控制。
根据本发明的第十个方面，通过考虑到空气流量计下游的空气量的变化，能够高 准确度地计算出气缸内的实际的进气量。通过利用该计算值可以识别一次延迟元件中的参 数。特别是，在本发明的第十个方面中，如果在基于在进气门打开的过程中的燃料喷射量 的进气量与在进气门关闭时确定的进气量之间存在差异(即，如果在空燃比中产生不规则 性)，则能够利用该差异增加识别的机会。从而，同时实现输入信息的准确度的提高和识别 的机会的增加，能够根据以高准确度识别的参数进行空燃比反馈控制。 根据本发明的第十一个方面，当气缸内空燃比计算结果的准确度低时，识别动作 可以受到限制。因此，能够减少在不适当的时刻以低的输入空燃比准确度进行的识别的发生。 根据本发明的第十二个方面，能够以高准确度获取当进气门关闭时的实际的燃料 量，从而，能够提高气缸内空燃比的计算准确度。
图1是示意地表示根据本发明的第一种实施形式的内燃机的图示。
图2是表示根据本发明的第一种实施形式的进气量的推定的原理的图示。
图3A是表示根据本发明的第一种实施形式的识别动作的图像的图示。
图3B是表示比较例的图示。 图4是示意地表示根据本发明的第二种实施形式的内燃机的图示， 图5是表示用于说明本发明的第二种实施形式中获取的效果的比较例的图示。 图6是设置在第六种实施形式中的反馈系统的图示，S卩，是用于说明根据第六种
实施形式的计算反馈修正量的方法的示意图。
具体实施例方式
第一种实施形式 下面描述根据本发明的第一种实施形式的用于内燃机的异常检测装置。在第一种
13实施形式中，利用以一次延迟系统表示的空燃比传感器(下面也称之为A/F传感器)响应
特性模型检测A/F传感器的异常。第一种实施形式的特征在于，当进行这种检测时，以高准
确度推定进气门关闭时的进气量，并将利用这一推定获取的值作为用于响应特性模型的逐
次参数识别的输入信息。[第一种实施形式的结构] 图1是示意地表示根据本实施形式的内燃机的图示。如图所示，内燃机1使燃 料_空气混合物在气缸2中的燃烧室3内燃烧，以便使活塞4在燃烧室3内往复运动，从而 产生动力。本实施形式中的内燃机l是多缸车辆发动机(例如，四缸发动机，图中只表示出 其中的一个气缸)，是火花点火式内燃机，更具体地说，是汽油发动机。 在内燃机1的气缸盖上，在每个气缸上配置打开/关闭进气口的进气门Vi和打开 /关闭排气口的排气门Ve。每个进气阀Vi和每个排气门Ve由图中未示出的凸轮轴打开/ 关闭。用于将燃烧室3内的空气-燃料混合物点火的火花塞7安装在与每个气缸对应的气 缸盖的顶部。 每个气缸的进气口经由与所述气缸对应地设置的歧管中的相应的一个，与作为进 气收集室的稳压罐8连接。形成进气收集通路的进气管13在稳压罐8的上游侧连接到该 稳压罐8上。空气滤清器9设置在进气管13的上游端。用于检测进气量的空气流量计5 及电子控制的节气门10从上游侧依次安装到进气管13中。进气口、歧管、稳压罐8和进气 管13形成进气通路。 与每个气缸对应地配置喷射器(燃料喷射阀)12，所述喷射器向进气通路中喷射 燃料，特别是，向进气口中喷射燃料。从喷射器12喷射的燃料与进气混合，形成空气_燃料 混合物。当进气门Vi打开时，该空气-燃料混合物被吸入到燃烧室3内，被活塞4压縮，并 被火花塞7点火而燃烧。 每个气缸的排气口经由设置对应于所述气缸设置的歧管中的相应的一个，与形成 排气收集通路的排气管6连接。排气口、歧管和排气管6形成排气通路。在排气管6的上 游侧和下游侧安装由三元催化剂形成的催化器11和19。用于检测排气的空燃比的催化器 前传感器17和18，即，催化器前传感器17和催化器后传感器18，位于上游催化器11之前 和之后的位置。 催化器前传感器17和催化器后传感器18根据排气中的氧浓度检测空燃比。催化 器前传感器17由所谓宽量程A/F传感器构成，所述宽量程A/F传感器能够在比较宽的量程 内连续地检测空燃比。催化器前传感器17输出与空燃比成正比的电流信号。另一方面，催 化器后传感器18由02传感器构成，所述02传感器具有在理论空燃比附近随着空燃比的变 化输出电压急剧变化的特性。 包括上述火花塞7、节气门10和喷射器12在内的部件被电连接到作为控制装置设 置的电子控制单元(下面称之为ECU)20上。ECU20包括图中未示出的CPU、R0M、RAM、输入 /输出端口 、存储装置和其它部件。 用于检测内燃机1的曲柄角的曲柄角传感器14、用于检测加速器开度的加速器开 度传感器15、以及上面描述的空气流量计5、催化器前传感器17、和催化器后传感器18等其 它各种传感器，经由图中未示出的A/D转换器和其它部件，电连接于ECU20。 ECU20根据包 括由各种传感器检测的值在内的信息，控制包括火花塞7、节气门10和喷射器12在内的部
14件，以便获取所需要的输出，从而控制点火正时、喷射量(即，来自于喷射器12的燃料量)、 燃料喷射正时和节气门开度等。节气门开度通常被控制在与加速器开度相对应的开度。
当流入所述催化器11和19的排气的空燃比等于理论空燃比(化学计量值，即，A/ F= 14.6)时，催化器ll和19同时净化N0x、HC和C0。相应地，ECU20控制空燃比(所谓化 学计量控制)，使得在内燃机的正常运转过程中，流入催化器11和19的排气的空燃比(A/ F)等于理论空燃比。 更具体地说，ECU20设定等于理论空燃比的目标空燃比A/Ft，并且，计算出使流入 燃烧室3的空气-燃料混合物的空燃比与目标空燃比A/Ft相一致的基本喷射量。ECU20根 据利用催化器前传感器17检测出来的实际的空燃比A/Ffr与目标空燃比A/Ft之间的差， 以反馈校正的方式修正基本喷射量，并且仅在对应于修正的喷射量的通电时间期间对喷射 器12通电(接通)。 从而，将提供给催化器11和19的排气的空燃比保持在理论空燃比附近，以便提供 催化器11和19的最大净化性能。这样，ECU20对空燃比(燃料喷射量)进行反馈控制，使 得利用催化器前传感器17检测出来的实际的空燃比A/Ffr变得更接近于目标空燃比A/Ft。
[第一种实施形式的A/F传感器的异常检测] 下面将详细描述本实施形式的A/F传感器中的异常检测。本实施形式中的异常检 测对象是位于上游催化器11的上游侧的A/F传感器，S卩，催化器前传感器17。
(第一种实施形式的识别方法) 在本实施形式中，利用一次延迟元件形成从喷射器12到催化器前传感器17的系 统的模型。根据利用下面描述的方法设定的输入空燃比和基于来自于催化器前传感器17 的输出的空燃比(下面也称之为"输出空燃比")识别(推定) 一次延迟元件中的参数。根 据识别的参数，确定催化器前传感器17的预定的特性的异常。 ECU20根据喷射器20的通电时间计算燃料喷射量Q。 ECU20还通过下面描述的进 气量推定处理获取进气量kl—IVC。并且，利用进气量kl—IVC与燃料喷射量Q之比(kl_IVC/ Q)作为输入空燃比。下面，用u(t) (u(t) = kl_IVC/Q)表示输入空燃比。输出空燃比等于 根据来自于催化器前传感器17的输出计算出来的值A/Ffr。下面，利用y(t) (y(t) = A/ Ffr)表示输出空燃比。在本实施形式中，由在某输入空燃比u(t)下的燃烧过程之后、当排 气达到催化器前传感器17时的输出空燃比出现的方式，识别一次延迟元件中的参数。
为了简单起见，如果假定空耗时间为零的话，利用G(s) =k/(l+Ts)表示一次延迟 元件。在该表达式中，k是催化器前传感器17的增益，T表示催化器前传感器17的时间常 数。增益k是与催化器前传感器17的特性中的输出相关的值。时间常数T是与催化器前 传感器17的特性中的响应性相关的值。 下面将具体地描述在本实施形式中由ECU20执行的识别增益k和时间常数T的方 法。 用于具有时间常数T和增益k的一次延迟系统的传递函数，用下面的公式表示。G(S)=I^ …(d 在上述方程式中，进行s —z的双线性变换(连续一离散变换) "lz^ …(2)0139] 如果以这种方式获得未知的参数bl和b2，可以由方程式(5)获得传感器的时间常数T和增益k。
0133]0134]
0135]
0136]
0137]0138]
(A :取样间隔)
若代入S，则获得下面的方程式(3)和(4)。
△ ./t.z-1 z-1 +1 ( 3 )
G(z)=
(z\ 一 270' z—1 + (A + 271)62z—1 + ^
A_2r ^ A + 271-,62 =-
对于T和k解方程式(4)，获得下面的方程式(5)
" (5)
(4)
r = ^i.A,"丄
0140]0141]0142]0143]0144]
如果S
fe邻
l守
t得到的输入和输出描述为
H(t)，7(t)
并且如果将对应的Z-变换描述为D(Z)， Y(Z)
则由上述方程式(3)获得下面的方程式(6)
0145] ro) = G(z).t/o;h
+1 4)
0146]0147]0148]0149]
0150]
0151]0152]0153]0154]0155]
0156]
进行方程式(6)逆z-变换，以便获得下面的方程式
b2 7a-i)+^ 7a) = ;a-i)+;a) (7)
对于取样时间t， t-i，... ， i重新整理上述方程式，以便获得下面的方程式(
i7(/ _ 1) +卯一 2)
邓)
两-l)邓-2)
5(2)+印)
重新定义
y(t) = H(t)+H(t+1)
抑 邓)
61
62
...(8)
(9)
小a) = [7a)，7a-i)]T使得下面的表达式成立
余1)^(,-i)
乂2)./(2) _
0157] 可以用下面的方程式识别包含未知参数bl和b2在内的识别参数矢j二乘法的识别值0158] g^T^TO—'T^.y
0159] 进而，可以由方程式(5)获得T和k。
9的最小
16:0160] 由上面所述，可以计算逆矩阵(FTF)—、以便能够计算^)。
:0161] 但是，逆矩阵导致计算量的增加。考虑到在ECU中的执行过程，这是不理想的。从
而，将考虑递归地解逆矩阵部分。0162] 首先，假定P(t) = (FTF)—、
:0163]
0164]
0165]■0166]:0167]:0168]
:0169]0170]
=増
Ml)
，
(11)
由方程式(ll)，也可以构成下面的表达式'
卜l
^-1),-1)》(輔)
从而，再次由方程式(11)，
柳=尸W
>=1
=尸冲-'(卜
并且，
(12)
0171] 尸(,)=(f 7才=
:0172]
:0173]
:0174]
0175]0176]
公式表示g(f)
(13)
将方程式(13)变换成厂1 (,)=力W - ￡ (" +州# (0
...(14)
利用方程式(14)消去方程式(12)的"P—、t-l)"的部分，使得能够用后面的递归
0177]0178]
:0179]
:0180]:0181]:0182]0183]0184]0185]0186]
即
=尸(f)《厂1 w — w)/W)' & — 1) + WW)}
…(15)
(16)
=外-1) + W)州)iy(;) - 0' W 外-l)j
在与下面的逆矩阵相关的定理中
(A—丄+CTB-lD)—1 = A-ACT (DACT+B)—力A若代入
A — P (t_l) ， C —小T (t) ， B — 1 ， D —小t (t)
则可以将方程式(14)表示如下。
(P—、t—l) +小(t) (tT(t))—1 = (P—、t))—1
二 P (t) = P (t-l) 一P (t-l) (Ht) ( 4) t (t) P (t-l)小(t) +1) —1小t (t) P (t-l) (17)0187] 通过将两边乘以小(t)之后变换方程式(17)，还可以如下所示递归地表示P(t)。 0188] (小T(t)P(t-l)小(t)+l是标量)
訓q， ？(柳)=P(卜1)齡"^-!-=卯)
■」 ，、+ ! …(18 )
0190] 进而，如下所示定义预测误差。
0191] f( ),)-1) …(19)
0192] 将方程式(18)和(19)代入方程式(15)中，最后获得下面的递归公式 0193] …(20)
0194] 从而，可以递归地求解 0195]"(力)-'/^.y。
0196] 方程式(20)是在当前取样时刻t和前一个取样时刻t-l时的值的函数。该方程 式的含意仅仅是表示根据当前的值和前一次的值每次更新bl和b2、即T和k。因此，利用 逐次最小二乘法逐次识别时间常数T和增益k。与获取和暂时存储多个样品数据项目并根 据所述数据进行识别的方法相比，这种逐次识别的方法可以降低计算负荷并减小用于暂时 存储数据的缓冲存储器的容量。从而，这种识别方法适合于在ECU中执行(特别是用于机 动车辆的ECU)。(与第一种实施形式中的输入空燃比的设定相关的处理) 下面将描述在上述识别方法中采用的用于设定输入空燃比u(t)的过程。在本实 施形式中，将ECU20编程，以便进行推定当进气门关闭时的进气量kl_IVC的处理。在本实施
形式中，根据利用这一推定处理获取的进气量，计算出在进气门关闭时的气缸内的空燃比， 并将其设定为输入空燃比u(t)。下面，将描述对于气缸2的进气量的推定等。下面说明的 内容也应用于具有多个气缸的内燃机。在这种情况下，本实施形式的概念也可以应用于每 个单独的气缸。 更具体地说，本实施形式包括下面四个处理(i)用于获取进气门关闭的时刻的 处理(下面也称之为"IVC时刻获取处理")，(ii)用于逐次计算进气量的推定值的计算处 理(下面，也称之为"推定值逐次计算处理)，(iii)用于利用逐次计算的推定值推定当进 气门关闭时的进气量的计算处理(也称之为"kl—IVC计算处理")，以及(iv)用于利用推定 的进气量推定空燃比的处理(也称之为"气缸内空燃比计算处理")。 在本实施形式中，将利用上述处理(iv)最后计算出来的气缸内空燃比设定为输 入空燃比u(t)。下面将按顺序描述处理(i)至(iv)。
(i)IVC时刻获取处理 在本实施形式中，将ECU20编程，以便根据包括来自于曲柄角传感器14的输出在 内的信息，进行用于获取在进气行程之后进气门关闭(IVC:Intak Valve Close, S卩，进气门 关闭)的时刻(下面也称之为"IVC时刻")的处理。具体地说，例如，当气缸2进入对应于 进气TDC时刻的状态时，可以通过执行下面描述的处理，进行IVC时刻获取处理。首先，在 进气TDC正时来到之前，作为已知的值预先设定气门工作角。因为气门工作角是已知的，所 以，可以在TDC正时根据发动机的转数NE和气门工作角，计算出IVC时刻。
(ii)推定值逐次计算处理
18
在本实施形式中，将ECU20编程，以便执行"推定值逐次计算处理"，用于以预定的 周期反复计算在气缸2内的进气量。在这种处理中，ECU20以预定的周期反复地计算推定 值kl。根据包括节气门开度TA和发动机转数NE在内的信息，通过利用诸如进气管模型等 物理模型，计算气缸2内的进气量的推定值kl (下面也简单地称之为kl)。
在本处理中，进行采用物理模型的逐次计算。从而，离散地设定计算时刻，计算周 期是固定值，例如为8ms(毫秒)。更具体地说，作为这种推定值的逐次计算处理，可以采用 特开2002-130041号公报揭示的技术。也可以将其它各种已知的进气推定技术应用于这种 处理。从而，这里不详细描述这种处理。
(iii)klJVC计算处理 下面，将描述在本实施形式中推定当进气门Vi关闭时的进气量的技术。在进气行 程之后、进气门Vi关闭的时间点(即，在IVC时刻)，确定气缸2内的实际进气量。如果能 够精确地进行在IVC时刻确定的进气量的值(下面也称之为"kl—IVC")的推定，就能够根 据实际的进气量更精确地进行控制。 如上所述，推定值逐次计算处理是用于在某个固定的周期中反复计算kl的处理。 另一方面，IVC时刻的周期并不完全固定，在某些情况下，由于种种原因(例如，转数的变 化、利用可变气门正时机构等主动进行的进气门动作的变化、或者在进气门的动作中的意 外的出差)，IVC时刻的周期是变化的。 从而，在第一种实施形式中，为了即使在IVC时刻与kl计算正时之间的关系发生 变化的情况下也能够精确地推定kl—IVC，执行下面的处理方法。下面将参照图2单独地描 述klJVC计算处理。 图2是表示，相对于时间的推移，在气缸2的一个燃烧循环中的行程、在上述推定 值的逐次计算处理中对kl的计算、以及本实施形式所特有的进气量推定技术的图示。在图 2的中央是一个时间图，在该时间图中，沿着作为图的向右的方向的时间的推移的方向，表 示在气缸2中的燃烧循环中每个行程的进行。 图2中的多个向下的箭头对应于在上述推定值逐次计算处理中计算推定值kl的 时刻。如上所述，在推定值逐次计算处理中，以预定的周期反复地计算kl。图2还表示kl 的计算频度相对于发动机转数NE的变化。如图2中所示，在每个燃烧循环中(下面简单地 称之为"一个燃烧循环")kl的计算频度根据发动机转数NE而变化。这是因为，如果发动机 转数NE增加，即，如果发动机的旋转速度增加，则用于一个燃烧循环的时间变短。
更具体地说，当发动机转数NE为4000rpm时，与计算kl的时间间隔相比，排气、进 气、压縮和随后的冲程快速地进行。由于这种情况，在一个燃烧循环中获取的kl值的数量 比较少。另一方面，当NE相对较小时，在一个燃烧循环中计算kl的频度增加，每个燃烧循 环获取的kl值的数量相对地增大。从而，如图2所示，随着转数从3000rpm、到2000rpm、以 及到1000rpm的变化，在进气冲程与压縮冲程之间的时间段计算出来的kl值的数量增大。
图2中的箭头IOO表示在一个燃烧循环中进气门Vi打开的时间段。如图2所示， 进气门Vi比进气冲程开始稍早一些打开(IVO :IntakeValve Open，即，进气门打开)，进气 门Vi在进气冲程结束之后稍稍滞后一些关闭(IVC)。在下面的描述中，将进气门Vi打开的 时间点称为"IVO时刻"，将进气门Vi关闭的时间点称为"IVC时刻"。 图2在时间图的下方还包括显示进气量的变化的图示。该图表示被吸入气缸2的
19进气量的变化。如图中所示，在进气门Vi在IVO时刻打开之后，进气量增加。应当指出，在 图2中"tjnj"表示根据目标空燃比计算用于当前燃烧过程的喷射量的时刻，图2中的"t— ig"表示计算火花塞7的点火正时的时刻。 如上所述，由于IVC时刻的变化，IVC时刻与kl计算时刻之间的关系发生变化。在
本实施形式中，为了在这种条件下精确地获取kl_IVC，由在IVC时刻之前和之后的时刻计
算出的两个kl值和计算时刻的比例来推定kl_IVC。 更具体地说，根据下面的方程式(21)至(23)推定kl_IVC。kl_IVC = kl_a+ (kl_b-kl_a) X t乂 (Vt2) (21) ^ = TiVC_Tkl/—a(22) t2 = Tkl/b_TiVC ...(23) 应当指出，kl_a是在紧挨着IVC时刻之前计算出的kl， kl_b是紧挨着IVC时刻之 后计算出的kl， ^是从计算kl_a的时刻到IVC时刻的时间段，t2是从IVC时刻到计算kl_ b的时刻的时间段。TiTC是由上述编程于ECU20中的处理实施的独立于kl计算获取的IVC 时刻。Tkl/ a和Tkl/ b是计算kl_a和kl_b的时刻。 根据这种技术，利用时间段^和^推定klJVC。因此，即使IVC时刻与kl计算 时刻之间的关系发生变化，也可以将该变化反映在进气量的推定中。结果，能够高准确度地 推定进气门关闭时的进气量。 如上所述，在进气门Vi关闭时刻确定进气量。从而，通过将在IVC时刻之后获得 的kl(即，kl_b)用于推定，可以提高进气量的推定准确度。并且，通过利用在IVC时刻之 前和之后获得的两种kl值(kl_a和kl_b)，可以将与IVC时刻前后的进气量的变化有关的 信息充分地用于推定。从而，根据本实施形式的技术能够以高准确度、相对于IVC时刻的变 化灵活地进行kl_IVC的推定。
(iv)气缸内空燃比计算处理 下面将描述利用上面所述的进气量的推定值对内燃机1的气缸内空燃比的计算。 在本实施形式中，首先，利用上面所示的方程式(21)推定kl—IVC。接着，根据下面的方程式 (24)计算气缸内空燃比 气缸内空燃比=kl_IVC/喷射量...(24) 应当指出，kl—IVC和代入方程式(24)中的喷射量是在同一个燃烧循环中获得的。 例如，在图2所示的燃烧循环中，可以将在t」nj时刻计算出的喷射量的值用于方程式(24) 中。作为这一计算的结果，能够以高准确度获得空燃比的推定值。 在本实施形式中，将借助方程式(24)获得的气缸内空燃比设定为输入空燃比 u(t)。 应当指出，用于计算kl_IVC的IVC时刻并不局限于在实际的进气门16关闭的时 刻之前通过预测获得的值。例如，可以通过利用诸如凸轮转角传感器等各种传感器监视进 气门16的动作，在事后获得作为进气门16被实际关闭的时刻的确切时刻。
(第一种实施形式中的传感器特性异常的判定方法) 下面将描述通过利用上述识别方法识别的参数判定传感器特性中的异常的方法。
当在催化器前传感器17的输出特性中发生异常时，增益k变得高于正常状态下的 值，并且，传感器输出升高(增大)，或者增益k变得比正常状态下的值小，传感器输出降低
20(减小)。从而，通过与将识别的增益k与预定值进行比较，可以判定传感器输出升高异常 或者降低异常。 更具体地说，如果识别的增益k高于作为增益升高异常判定值而预先设定的规定 值ks"则判定为在催化器前传感器17中存在输出升高异常。如果识别的增益k低于作为 增益减小异常判定值而预先设定的规定值k&( < ks》，则判定为在催化器前传感器17中 存在输出降低异常。如果识别的增益k等于或者高于ks2且等于或者小于kSl时，就其输出 输出特性而言，判定为催化器前传感器17正常。 在催化器前传感器17的响应性发生异常的大多数情况下，时间常数T变得大于在 正常状态下的值，传感器输出滞后。从而，通过将识别的时间常数T与预定值进行比较，可 以判定传感器响应性异常。 更具体地说，如果识别的时间常数T大于预定的时间常数异常判定值Ts，判定为
已经发生响应滞后和催化器前传感器17的响应性异常。如果识别的时间常数T等于或者
低于预定的时间常数异常判定值Ts，判定为催化剂前传感器17的响应性正常。 在如上所述的第一种实施形式的异常检测中，不是简单地判定A/F传感器的异
常，而是判定A/F传感器的预定的特性的异常。而且，通过两个识别参数T和k，同时和单独
地判定两种特性中的异常，即，响应性和输出的异常。从而，可以实现用于检测A/F传感器
的异常的非常适合的结构。[第一种实施形式的效果] 根据上述第一种实施形式，利用气缸内空燃比作为输入空燃比u(t)，以便达到下 面所述的效果。图3是用于说明第一种实施形式的效果的图示，表示A/F传感器响应特性 模型的识别动作的图像。 图3A表示根据第一种实施形式的识别动作的图像，S卩，在考虑到进气门关闭时的 进气量的情况下，对响应模型的识别动作的图像。图3B是表示在利用目标空燃比作为输入 信息的情况下对响应模型的识别动作的图像，以便与本实施形式进行比较。图3A和3B分 别以指向右方的时间轴，从上部起依次表示下面的信息
目标空燃比随着时间的变化， 向模型输入的输入空燃比u(t)随着时间的变化， 根据输入空燃比u(t)从模型输出的输出空燃比y(t)随着时间的变化，
来自于A/F传感器的输出随着时间的变化，以及，内燃机的操作状态(在内燃机1安装在车辆上的情况下，为车速)随着时间的变 化。 在如本实施形式中那样的进气口喷射的内燃机中，内燃机的运转按照以下的顺序 进行目标空燃比的设定，基于空气流量计等计算进气量的推定值，设定喷射量，燃料喷射， 进气门关闭，燃烧过程。在这种运转过程中，在基于空气流量计等推定的进气量与在进气门 关闭的时刻的实际的进气量之间有可能产生差异，使得目标空燃比和实际空燃比相互不一 致。在这种情况下，如图3A所示，即使目标空燃比是恒定的，A/F传感器的输出也是变动的。
本申请的发明人等关于这一点进行了认真的研究，并想到通过用气缸内空燃比的 值作为输入空燃比u(t)，将A/F传感器的输出的这种变动用于进行识别的技术。气缸内空 燃比显示为包括上述进气量中的差异在内的更精确的空燃比。即，当在进气量中产生差异时，对应于该差异的变化被反映在气缸内空燃比中。从而，如图3A所示，作为将气缸内空燃 比设定为输入空燃比u(t)的结果，输出空燃比y(t)频繁地(细致地)变化，使得其中的变 化接近于实际空燃比的变化。 另一方面，在图3B所示的比较例中，将目标空燃比设定为用于逐次识别的要被输 入到模型中的值u(t)。在这种情况下，在将目标空燃比固定在特定的空燃比(例如，在理论 空燃比的附近)的状况下，输入空燃比u(t)也是固定值，来自于模型的输出空燃比y(t)也 是恒定的。从而，根据在比较例中的技术，即使在由于在A/F传感器侧检测出的进气量的差 异而使空燃比变动的情况下，输入空燃比u(t)也是固定值。 如果输出空燃比y(t)的变化频度增大的话，用于逐次识别的机会(识别机会)增 加。根据图3A所示的本实施形式，掌握由于上述进气量值的差异引起的空燃比的变动，并 将其用于识别，以便增加识别的机会。另一方面，如图3B所示的比较例所述，在利用目标空 燃比作为输入空燃比u(t)的情况下，在正常运转的过程中，输出空燃比y(t)是固定值，不 能获得识别的机会。从而，与图3B所示的给出目标空燃比作为输入空燃比u(t)的识别方 法相比，图3A所示的第一种实施形式中的识别动作能够获得增加的识别机会。
图3A和图3B中也表示出了用于获得识别机会的主动控制的状态。主动控制是用 于借助通过开环控制改变喷射量而改变目标空燃比的控制。通过主动控制改变目标空燃 比，从而将该变化反映在输入空燃比u(t)中，并且，最后改变输出空燃比y(t)。通过对输出 空燃比y (t)的变化和A/F传感器输出的行为进行比较，可以进行逐次识别。
但是，从获得良好的排放特性的角度出发，在某些情况下，能够进行主动控制的时 间段受到限制。在比较例中，在主动控制的执行被禁止的时间段中，不能获得识别机会。还 存在由主动控制导致的目标空燃比的变化有害地影响排放特性的可能性。从而，在比较例 的技术中，能够进行识别的时间段受到限制。 在这方面，图3A所示的本实施形式，无需求助于象图3B所示的比较例那样的主动 控制，就能够获得识别机会。换句话说，即使在正常运转的状态下，也能够连续地进行一次 延迟元件的参数的识别。因此，根据本实施形式，同时实现了输入信息的准确度的提高和识 别机会的数目的增加，以便能够根据以高准确度识别的参数高准确度地检测排气传感器中 的异常。 为了便于说明起见，在图3A中表示出在本实施形式中的识别动作的过程中主动 控制的状态。即，在本实施形式中，可以省略主动控制，因为如上所述，在本实施形式中无需 求助于主动控制就可以获得识别机会。但是，如果需要的话，可以将主动控制与本实施形式 相结合。 根据本实施形式，在目标空燃比恒定的情况下的A/F传感器输出中的变动可以被 有效地用作用于参数识别的信息，以代替将其看作由干扰引起的空燃比的不规则性。在图 3B所示的比较例的情况下，需要将在目标空燃比恒定的情况下的A/F传感器输出中的变动 作为由干扰引起的误差来处理。在这方面，根据本实施形式，将在目标空燃比是恒定的情况 下的A/F传感器输出中的变动，变成有用的信息以便获得增加识别机会的优点和减少将信 息看作是来自于催化器前传感器17中由干扰产生的误差的优点。 在上述第一种实施形式中，(i)上述用于获取IVC时刻的处理对应于本发明的上 述第一个方面的"时刻获取装置"。另外，(ii)上述第一种实施形式中的推定值逐次计算处
22理对应于上述本发明的第一个方面的"推定值计算装置"；(iii)kl_IVC计算处理对应于上 述本发明的第一个方面的"用于推定的计算装置"；以及(iv)气缸内空燃比计算处理对应 于上述本发明的第一个方面的"气缸内空燃比计算装置"。在第一种实施形式中，喷射器12 的喷射量对应于上述本发明的第一个方面的"燃料供应量"。 上述本发明的第一个方面的"识别装置"由在上述第一种实施形式中关于识别方 法描述的各种计算来实现。并且，在第一种实施形式中，将时间常数T和增益k与各种判定 值进行比较的技术，对应于在本发明的上述第一个方面中的"异常判定装置"以及对应于在 上述本发明的第三个方面中的"参数异常判定装置"。
(第一种实施形式的改型例)
(第一个改型例) 在第一种实施形式中，利用上述逐次识别方法识别各种参数。但是，本发明并不局 限于此。根据本发明的原理，在不同于第一种实施形式的参数识别方法中，可以利用基于 kl_IVC的气缸内空燃比作为用于识别的模型输入。
(第二个改型例) 在第一种实施形式中，将催化器前传感器17(A/F传感器)设定为异常检测对象。
但是，本发明并不局限于此。也可以将催化器后传感器18(02传感器)设定为异常检测对
象。在这种情况下，如在第一种实施形式中那样，将气缸内空燃比用作输入空燃比u(t)，改
型包括利用来自于催化器后传感器18的输出代替在第一种实施形式中使用的来自于催化
器前传感器17的输出。这样能够识别对应于催化器后传感器18的特性的各种参数(例如，
增益和时间常数)。(第三个改型例) 第三个改型例的特征在于，在和第一种实施形式同样的结构中，将催化器11设定 为异常检测对象。下面将基于内燃机1的结构来描述第三个改型例。 在第三个改型例中，通过利用来自于催化器后传感器18的输出，识别用于包括氧 吸留能力(OSC)在内的和催化器ll相关的特性的模型的数字表达式的参数。在这种情况 下，例如，可以利用下面包含有空耗时间L的函数来定义用于识别的传递函数
G (s) = k/ (l+Ts) +exp (_Ls). . . (25) 作为与将催化器和OSC模型化相关的技术，例如，在特开2003-97334号公报、特开 2004-316457号公报和特开2004-360591号公报中揭示的技术是已知的。从而，可以利用与 这些技术相同的技术，设定要被识别的传递函数等。 在第三个改型例中，代替方程式(1)的参数，识别方程式(25)中的各种参数(k、T、 L)。在第三个改型例中。为了简单起见，将方程式(25)中的第一项看作是催化器后传感器 18的特性，并且，根据第二项的指数函数e邓(-Ls)的参数L，掌握OSC。通过将该空耗时间 L与规定的判定值L。进行比较，可以判定催化器11中是否存在异常。 在识别时，可以利用基于kl_IVC的气缸内空燃比作为输入空燃比u(t)，以便获得 包括增加识别机会在内的与第一种实施形式相同的效果。应当指出，通过测量在OSC降低 到能够看出催化器11恶化的程度的情况下的空耗时间，并根据测量的空耗时间确定数值 L。，能够预先设定规定的判定值L。。 应当指出，从以高准确度掌握催化器特性的观点出发，可以通过假定方程式(25)
23的第一项包括催化器后传感器18的特性和催化器特性两者，来处理方程式(25)中的参数 k和T，因为，取决于催化器的能力，在达到OSC的限度之前，气体(氧)有可能在催化器的 下游侧泄漏。表示催化器特性的数字表达式，并不局限于方程式(25)。对于催化器特性的 模型化，从更精确地模型化的观点出发，已知有多种技术。因此，可以利用相应的已知的表 示催化器特性的各种数字表达式代替方程式(25)。 在第三个改型例中，可以在催化器后传感器18显示出正常的特性时进行参数的 识别，因为，可以容易地判定催化器11中的异常。 在第一种实施形式的上述第三个改型例中，将空耗时间L与判定值进行比较的技
术，对应于上述本发明的第四个方面的"异常判定装置"和本发明的第六个方面中的"参数
异常判定装置"。 第二种实施形式[第二种实施形式的结构] 下面参照图4描述根据第二种实施形式的内燃机31。如图4所示，内燃机31的结 构具有某些和第一种实施形式中的内燃机1的结构共同的部分。对于和内燃机1中的部件 相同的部件，用相同的附图标记表示。不再重复对这些相同的部件的描述。
内燃机31具有连接到位于空气流量计5的下游位置上的进气管13上的净化通路 34。在净化通路34中，设有净化阀36。净化阀36可以改变净化通路34与滤油罐侧(未示 出)的结构之间的连通状态。第二种实施形式的内燃机具有制动助力器38，所述制动助力 器38连接到稳压罐8上。 内燃机31设有用于将窜气回流到进气通路中的机构(PCV机构Positive Crankcase Vetilation mechamism，即，主动式曲轴箱通风机构)。为了方便起见，在图4中 简化地表示出PCV机构40。 PCV机构40介于气缸2的曲轴箱(未示出)与稳压罐8之间， 能够将吹入曲轴箱的窜气回流到进气通路中。因此，在内燃机31中将各种机构连接到进气 通路上。净化阀36和制动助力器38被连接到ECU20上。 在内燃机31中，将ECU20编程，以便进行净化气体浓度学习处理。而且，在内燃机 31中，将ECU20编程，以便进行用于推定油稀释的燃料的量的处理和用于推定附着到进气 口壁面上的燃料量的处理。与这些处理的详细情况相关的技术是公知的。从而，在本说明 书中，不再描述这些处理的详细情况。 和在第一种实施形式中一样，假定根据第二种实施形式的内燃机包括A/F传感器 异常判定处理(包括模型参数识别处理)。但是，假定第二种实施形式不包括在第一种实施 形式的说明中描述的kl_IVC推定计算处理。
[第二种实施形式的特征] 第二种实施形式具有下面所述的两个特征。第一个特征在于检测输送到位于空气 流量计5下游侧的内燃机1的进气通路的空气量或者检测来自于该进气通路的空气量，并 且，通过考虑到输送的空气量来计算气缸内空燃比。第二个特征在于，通过考虑到来自于喷 射器的喷射量以外的因素，计算气缸内空燃比。下面详细描述每一个特征。
(第二种实施形式的第一个特征) 如本实施形式那样，在使包含有净化燃料和油稀释的燃料的新鲜空气向空气流量 计5下游流动的情况下，存在着气缸内的实际空气量不同于空气流量计的输出值的可能性。并且，制动助力器的动作可能导致气缸内的实际进气量变得大于或者小于空气流量计 的输出值。 从而，在第二种实施形式中，下面三个因素(i)、 (ii)、 (iii)被反映在模型输入 中。
(i)由于净化供应给气缸的新鲜空气量。
(ii)由窜气供应给气缸的新鲜空气量。
(iii)由于制动助力器的动作供应给气缸或者从气缸中吸出的空气量。
例如，利用下面描述的技术来判定这些要反映的空气的量 首先，测量由于净化阀32和制动助力器34的动作而引起的流入进气通路中的空 气的量。并且，建立起能够根据PCV机构40的动作计算出供应到气缸内的空气的量的条件。
将上面描述的(i)至(iii)的空气量的变化加到根据空气流量计的输出获得的进 气量上，借此计算出气缸2内的实际进气量(下面也称之为"实际气缸内进气量")。之后， 通过将该实际气缸内进气量设定为进气量，计算气缸内空燃比。通过将该气缸内空燃比设 定为输入空燃比u(t)，可以将上面描述的(i)至(iii)的空气的量反映在输入空燃比u(t) 中。利用这种方法，能够给予模型准确度提高了的输入空燃比u (t)。
(第二种实施形式的第二个特征) 在使包含有净化燃料和油稀释的燃料的新鲜空气向空气流量计5的下游流动的 情况下，该新鲜空气使得燃料与空气一起流入进气通路。并且，在如本实施形式那样的通过 进气口喷射供应燃料的情况下，会产生下述情况由于壁面的附着，导致不能使全部燃料流 入气缸，或者，反之，由于发生附着燃料的脱离，燃料流入气缸内。从而，存在着气缸内的实 际燃料量与喷射器12根据目标空燃比的喷射量不一致的可能性。 从而，在第二种实施形式中，将下面(iv) 、 (v) 、 (vi)三个因素反映到模型输入中。
(iv)由于净化而供应到气缸内的燃料量。
(v)由窜气供应到气缸内的油稀释燃料的量。
(vi)由于壁面的附着引起的燃料量的变化。 例如，通过下面所述的技术，可以确定这些要被反映的燃料量。 首先，通过利用净化气体浓度学习方法和掌握根据净化阀32的动作量流入到进
气通路中的净化气体的量的方法两者，建立起当进行净化时能够掌握流入气缸2内的燃料
量的状态。并且，通过采用用于相对于窜气推定油稀释燃料的量的处理和用于相对于壁面
附着的影响推定附着到壁面上的燃料的量的处理。建立起能够根据内燃机31的动作状态
掌握设想的流入气缸2内的燃料量的状态。 将对应于上述因素(iv)至(vi)的供应给气缸2内的燃料量从喷射器12的喷射 量中减去，从而计算气缸2内的实际的燃料量(也称之为"实际气缸内燃料量")。将根据 这一实际气缸内燃料量计算出来的气缸内空燃比设定为输入空燃比u(t)。从而可以将上述 (iv)至(vi)的燃料量反映到输入空燃比u(t)中。 可以将第二种实施形式的上述第一和第二个特征结合起来用下面的方程式(26) 表示 输入空燃比u(t)=实际气缸内进气量/实际气缸内燃料量...(26) 如上所述，方程式(26)中的实际气缸内进气量是根据来自于空气流量计5的输出和因素(i)至(iii)计算出来的进气量。如上所述，方程式(26)中的实际气缸内燃料量是 根据喷射器12的喷射量和因素(iv)至(vi)计算出来的燃料量。 上述方程式(26)用于代替第一种实施形式的方程式(24)，以便用于识别一次延 迟元件的参数。和第一种实施形式中一样，通过将识别的参数与各种判定值进行比较，可以 判定催化器前传感器17中是否存在异常。 [(X301][第二种实施形式的效果] 图5是表示用于说明在第二种实施形式中获得的效果的比较例的图示。该比较例 表示的是由基于空气流量计5的输出的进气量和基于喷射器12的喷射量的燃料量来计算 输入空燃比u(t)的情况。 如上所述，由于净化气体、窜气等的影响，会产生进气量与基于空气流量计5的输 出的值之间的不一致、或者实际燃料量与喷射器12的喷射量之间的不一致。在这种情况 下，在诸如在图5中所示的比较例中那样的输入空燃比设定方法中，存在着不能确保输入 空燃比u(t)和输出空燃比y(t)之间的对应性的可能性。 更具体地说，例如，如图5所示，可以设想这样一种情况，在进气量恒定的情况下， 当来自于喷射器12的喷射量减少时，由于净化，燃料同时流入到气缸2内。在这种情况下， 燃料量在喷射器12侧的减少和由于净化而导致的流入的燃料量的增加相互抵消，气缸2内 的气缸内燃料量不变。结果，会出现这样的情况，即，尽管喷射器12的喷射量减少，但在来 自于催化器前传感器17的输出中不会出现相应的变化(传感器的输出不发生变化)。
按照比较例中的输入空燃比的设定方法，如图5所示，根据喷射器12的喷射量的 减少，输入空燃比u(t)也均匀地变化。结果，如图5所示，发生这样的状态，S卩，即使输入空 燃比u(t)改变，催化器前传感器17的输出也不改变。在这种情况下，存在着诸如空耗时间 或响应滞后等催化器前传感器17的特性被认为(识别为)最大的可能性。
在这方面，根据本实施形式的设定输入空燃比u(t)的方法，可以进行避免图5所 示的状态的识别。 上面，参照图5只描述了与喷射量中的不一致性相关的问题，S卩，只描述了与第二 种实施形式的第二个特征相关的内容。但是，尽管没有示出，在具有第二种实施形式的第一 个特征的结构中，对于进气量也可以获得同样的效果。并且，第一个特征为，在进气门关闭 时刻之前、燃料喷射之后，当由于上述(i)至(iii)而使空气量发生变化时，该变化出现在 输入空燃比u(t)中。从而，获得和第一种实施形式一样的增加识别机会等优点。
应当指出，当将(i)至(iii)的空气量中的变化反映到进气量中时所采用的计算 方法、以及用于反映燃料喷射量中的(iv)至(vi)的燃料量中的变化的计算方法，并不局限 于本实施形式的计算方法(即，简单的加法和减法)。对于基于空气流量计输出的进气量和 来自于喷射器12的喷射量，可以基于四则运算适当地根据(i)至(vi)的量进行修正量的 计算，以便计算出实际气缸内进气量和实际气缸内燃料量。 在上述实施形式2中，上述本发明的第二个方面中的"空气输送量检测装置"和 "实际气缸内进气量计算装置"，通过对应于上述第一个特征的动作来实现。在第二种实施 形式中，上述第一个特征中的(i)至(iii)的空气量对应于上述本发明的第二个方面中的 "在所述空气流量计下游、于所述进气通路和外部之间输送的空气的量"。
并且，在第二种实施形式中，在本发明的第二个方面中的"气缸内空燃比计算装
26置"，通过利用实际气缸内进气量计算空燃比(方程式(26))来实现。同样地，在上述第二种 实施形式中，通过将以和第一种实施形式中相同的方式识别的参数与各种判定值进行比较 来判定是否存在传感器异常的技术，对应于本发明的上述第二个方面中的"异常判定装置" 和本发明的上述第三个方面中的"参数异常判定装置"。 并且，在第二种实施形式中，本发明的上述第八个方面中的"气缸内燃料量计算装 置"，通过对应于上述第二个特征的动作来实现。
[第二种实施形式的改型例]
(第一个改型例) 第二种实施形式的第一和第二个特征可以相互独立地采用。例如，输入空燃比 u(t)可以由下面的方程式(27)给出 输入空燃比u(t)=实际气缸内进气量/喷射器12的喷射量...(27) 并且，输入空燃比u(t)可以由下面的方程式(28)给出 u(t)=基于空气流量计5的输出的进气量/实际气缸内燃料量...(28) 并不必须要求第一个特征中的所有的(i)至(iii)的空气的量都被反映到实际气
缸内进气量中。可以利用(i)至(iii)中的一个或者两个空气的量计算实际气缸内进气量。
对于(iv)至(vi)的燃料的量也是一样的。(第二个改型例) 也可以将第二种实施形式用于判定在催化器后传感器18中是否存在异常。例如， 在将催化器后传感器18设定为异常检测对象的情况下，可以象第一种实施形式的第二个 改型例中那样，通过识别对应于催化器后传感器18的特性的各种参数，进行异常检测。
(第三个改型例) 也可以将第二种实施形式用于判定催化器11中是否存在异常。在对催化器11进 行异常检测的情况下，象第一种实施形式中的第三个改型例中那样，对用于和催化器11相 关的特性的模型的数字表达式的参数(k、T、L)进行识别。通过将识别的空耗时间L与规定 的判定值进行比较，可以判定在催化器11中是否存在异常。 在上述第二种实施形式的第三个改型例中，将空耗时间L与规定的判定值进行比 较的方法，对应于上述本发明的第五个方面中的"异常判定装置"，并且，对应于上述本发明 的第六个方面中的"参数异常判定装置"。
第三种实施形式 第三种实施形式的特征在于，在上述第一种和第二种实施形式中，在klJVC、实际 进气量或气缸内燃料量的计算准确度恶化的条件下，禁止进行识别。 更具体地说，在第三种实施形式中，在净化浓度学习未确定的情况下，在油稀释燃 料的量的任何推定值未确定的情况下，在催化器前传感器17为非活性的情况下，或者在判 明空气流量计5或喷射器12的故障的情况下，禁止进行识别。并且，在冷态下也禁止进行 识别，因为，在冷态，检测附着在壁面上的燃料量的准确度变差。通过在掌握各上述状态时， 采用适当地设定标记、利用温度传感器掌握温度的技术等，使ECU20在执行和禁止识别之 间进行选择，从而可以实现这种动作。 根据上述第三种实施形式，在推定进气量或者燃料量的准确度低时，可以禁止进 行识别，从而，减少在不适当的状况下以低的准确度进行识别的情况发生。虽然在第三种实施形式中识别受到限制，但是，本发明并不局限于在第三种实施形式中所描述的限制。例 如，在上述特定的状况下，不停止识别，而是与在不处于上述特定状况下的识别反映率相
比，减少在上述特定状况下的识别反映率。 第四种实施形式 在第四种实施形式中，从与第一种实施形式的思想(即，利用参数识别进行传感 器异常检测的思想)不同的观点出发，将进气门关闭时刻(kl_IVC)的进气量用于检测A/F 传感器中的异常。在第四种实施形式中，利用开环控制改变喷射量。这导致A/F传感器的 输出的变化。在第四种实施形式中，评价由于开环控制引起的A/F传感器的输出的变化，用 于检测A/F传感器的异常，并将kl_IVC用于这种检测。 如第一种实施形式那样，根据第四种实施形式的内燃机的结构示于图1。并且，如 第一种实施形式那样，第四种实施形式包括用于计算气缸内空燃比的各种处理((i)IVC时 刻获取处理，(ii)推定值逐次计算处理，(iii)kl—IVC计算处理，(iv)气缸内空燃比计算处 理)。 更具体地说，在第四种实施形式中，首先，通过开环控制，强制性地使喷射量向稀 侧和向浓侧振动。然后，获得作为开环控制的结果而产生的来自于催化器前传感器17的输 出的变化。另一方面，在喷射量被开环控制改变的同时，执行kl—IVC计算处理，然后，根据 kl—IVC计算在这一时间段中气缸内空燃比的变化。利用以下信息评价催化器前传感器17 的响应特性关于来自于催化器前传感器17的输出的变化的信息、关于气缸内空燃比中的 变化的信息。根据这一技术，可以将以高准确度计算出来的气缸内空燃比用于评价催化器 前传感器17。从而，能够以高准确度检测催化器前传感器17中的异常。
通过借助开环控制改变喷射量来对A/F传感器进行异常检测的技术(该技术被称 之为"主动控制")本身，例如，在特开2005-30358号公报中被揭示。在本说明书中，将不再 重复对于主动控制本身的描述。 在第四种实施形式中，(i)IVC时刻获取处理对应于上述本发明的第一个方面的 "时刻获取装置"；(ii)推定值逐次计算处理对应于上述本发明的第一个方面的"推定值计 算装置"；(iii)kl—IVC计算处理对应于上述本发明的第一个方面的"推定装置"；以及(iv) 气缸内空燃比计算处理对应于上述本发明的第一个方面的"气缸内空燃比计算装置"。通过 利用关于来自于催化器前传感器17的输出的变化的信息和关于气缸内空燃比中的变化的 信息，评价催化器前传感器17的响应特性(通过利用主动控制进行的特性评价)，借此实现 上述本发明的第一个方面的"异常判定装置"。 并且，在第四种实施形式中，如在第一种实施形式的每个改型例中那样，可以对催 化器后传感器18或催化器11进行异常检测。更具体地说，例如，在这种情况下，在评价对 象处于正常状态的情况下，预先测量(或者借助响应模型等计算)在主动控制下来自于催 化器后传感器18的输出。通过将在主动控制下来自于催化器后传感器18的实际输出与预 先测量(或者计算)的输出进行比较，可以检测评价对象中的异常。可以将第四种实施形 式与上述任何一种实施形式或者所述实施形式的任何一种改型例相结合。
第五种实施形式 在第五种实施形式中，将基于实际气缸内进气量的空燃比和第二种实施形式中的 实际气缸内燃料量与主动控制相结合。这样，在第五种实施形式中，从不同于诸如在第二种
28实施形式中那样的利用参数识别检测传感器异常的思想不同的观点出发，将实际气缸内进 气量和实际气缸内燃料量用于传感器异常检测。 更具体地说，对于在主动控制中借助开环控制改变喷射量的时间段，获得作为改 变喷射量的结果产生的催化器前传感器17的变化。并且，在这种主动控制的期间，计算方 程式(26)中的输入空燃比u(t)的变化。利用计算出来的输入空燃比u(t)和来自于催化 器前传感器17的输出，评价催化器前传感器17的响应特性。 因此，可以利用根据实际气缸内进气量和实际气缸内燃料量获得的高准确度空燃 比信息来高准确度地检测催化器前传感器17中的异常。应当指出，作为改型例，可以利用 方程式(27)或(28)代替方程式(26)。 在第五种实施形式中，如在第二种实施形式中那样，在上述本发明的第二个方面 中的"气缸内空燃比计算装置"，是通过利用实际气缸内进气量(方程式(26))计算空燃比 来实现的。并且，在上述第五种实施形式中，本发明的上述第二个方面中的"异常判定装置" 是通过利用主动控制进行特性评价来实现的。 并且，在第五种实施形式中，如在第四种实施形式中那样，可以进行对催化器后传 感器18和催化器11的异常检测。也可以将第五种实施形式与上述实施形式中的任何一种 或者上述实施形式的任何改型例相结合。
第六种实施形式 下面将描述根据本发明的第六种实施形式的用于内燃机的空燃比控制设备。在第 六种实施形式中，利用第一种实施形式中的识别方法和输入空燃比设定方法识别一次延迟 元件的参数，将识别参数用于空燃比反馈控制。 如第一种实施形式那样，可以将第六种实施形式应用于图l所示的结构的内燃 机。在第六种实施形式中，如在第一种实施形式中那样，将ECU20编程，以便进行用于识别 一次延迟元件的参数的处理和用于利用kl—IVC设定输入空燃比u(t)的处理。第六种实施 形式也可以不包括第一种实施形式中的用于执行传感器特性异常判定的处理(将识别的 参数与各种异常判定值进行比较的处理)。在下面的描述中，将不再重复与第一种实施形式 相同的细节的描述；只描述成为第六种实施形式的特征的内容，即，与空燃比控制相关的内 容。 图6是第六种实施形式中配备的反馈系统的示意图，S卩，用于说明根据第六种实 施形式的计算反馈修正量的方法的示意图。如图6所示，将气缸内空燃比的计算值作为输 入空燃比u(t)输入给空燃比响应模型，并且以和第一种实施形式中相同的方式进行逐次 识别。 将催化器前传感器17的实际输出和空燃比响应模型(A/F响应模型)的参数输入 给主反馈控制器200。主反馈控制器200根据该输入值计算反馈修正量。根据计算出来的 反馈修正量进行反馈控制。 根据上述第六种实施形式，如在第一种实施形式中那样，有效地进行模型的参数 的识别，可以利用识别的参数进行反馈控制。可以将根据第三种实施形式的识别限制与第 六种实施形式相结合。
第七种实施形式 如上所述，在第六种实施形式中，将第一种实施形式的一部分特征(识别方法和
29输入空燃比设定方法)与空燃比反馈控制相结合。与此相反，在第七种实施形式中，将第二 种实施形式与空燃比反馈控制相结合。 更具体地说，如在第二种实施形式中那样，将ECU20编程，以便执行计算图4所示 结构的内燃机中的实际气缸内进气量和实际气缸内燃料量的处理。并且，将ECU20编程，以 便利用实际气缸内进气量和实际气缸内燃料量执行用于计算气缸内空燃比的处理(参照 方程式(26))。将该气缸内空燃比用作图6所示的反馈控制系统的空燃比响应模型的输入 空燃比u(t)。 这样，如在第一种实施形式中那样，能够有效地进行模型参数的识别，并且，能够 利用识别参数有效地进行反馈控制。可以将根据第三种实施形式的识别限制与第七种实施 形式相结合。 通过假设一种进气口喷射型内燃机，描述了第一至第七种实施形式。但是，本发明
也可以应用于直接喷射型内燃机和采用进气口喷射和直接喷射两者的内燃机，因为，在当
燃料喷射时最初预测的空燃比与当进气门关闭时实际确定的空燃比之间产生差异(空燃
比中的不规则性)的情况下，与内燃机的结构无关，都可以发挥本发明的效果。 但是，在进气口喷射型内燃机中，在进气门关闭之前，需要喷射燃料。因此认为，与
直接喷射型内燃机相比，对于进气口喷射型内燃机而言，应对空燃比中的上述不规则性的
措施的要求更强烈。从而，第一至第七种实施形式在进气口喷射型内燃机中具有特别优异
的效果。 根据第一至第七种实施形式的设备能够应用的内燃机，并不局限于图1和图4所 示的结构。例如，所述实施形式可以应用于只具有上游侧催化器ll的内燃机。并且，对于 气缸数没有特定的限制。通过以逐个气缸为基础计算出气缸内空燃比，本实施形式的思想 也可以被用于多缸内燃机。 如上所述，第二种实施形式的第二个特征(气缸内实际燃料量的计算)以不同于 第二种实施形式的第一个特征(实际进气量的计算)的思想为基础。从而，能够与第一个 特征相独立地采用第二个特征(实际气缸内燃料量的计算)，即，可以将第二个特征独立地 与上述实施形式中的每一个相结合。
权利要求
一种用于内燃机的异常检测装置，其特征在于，包括输出获取装置，所述输出获取装置获取来自于设置在内燃机中的排气传感器的输出；推定值计算装置，所述推定值计算装置对于所述内燃机的每个气缸在预定的周期中反复地计算进气量的推定值；时刻获取装置，所述时刻获取装置获取气门关闭时刻，对于所述内燃机的气缸中的一个气缸，在一个燃烧循环中，所述一个气缸的进气门在进气冲程之后，在所述气门关闭时刻被关闭；推定装置，所述推定装置根据下面的(a)、(b)、(c)和(d)，进行当前燃烧循环中的在所述气门关闭时刻的所述一个气缸中的进气量的推定(a)在所述一个气缸的所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻前后由所述推定值计算装置计算出的多个推定值当中的、在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之前计算出的推定值的至少一个，(b)在所述一个气缸的所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻前后由所述推定值计算装置计算出的多个推定值当中的、在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之后计算出的推定值的至少一个，(c)从在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之前计算出的所述至少一个推定值被计算的时刻到所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻的时间段，(d)从所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻到在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之后计算出的所述至少一个推定值被计算的时刻的时间段，气缸内空燃比计算装置，所述气缸内空燃比计算装置，根据进气量的推定值和在所述当前燃烧循环中供应给所述一个气缸的燃料量，计算所述内燃机的所述一个气缸的空燃比，所述进气量的推定值是对于所述一个气缸在所述当前燃烧循环中由所述推定装置获取的；以及异常判定装置，所述异常判定装置，根据由所述输出获取装置获取的来自于所述排气传感器的输出和由所述气缸内空燃比计算装置计算出的空燃比，判定所述排气传感器中是否存在异常。
2. —种用于内燃机的异常检测装置，其特征在于，包括传感器输出获取装置，所述传感器输出获取装置获取来自于设置在内燃机中的排气传 感器的输出；空气流量输出获取装置，所述空气流量输出获取装置获取来自于设置在所述内燃机的 进气通路中的空气流量计的输出；空气输送量检测装置，所述空气输送量检测装置检测在所述空气流量计下游、于所述 进气通路和所述进气通路的外部之间输送的空气的量；实际气缸内进气量计算装置，所述实际气缸内进气量计算装置，根据由所述空气流量 输出获取装置获取的来自于空气流量计的输出和由所述空气输送量检测装置获取的空气 量，计算出所述内燃机的一个气缸内的进气量；气缸内空燃比计算装置，所述气缸内空燃比计算装置，根据由所述实际气缸内进气量 计算装置对于所述一个气缸获取的进气量和供应给所述一个气缸的燃料的量，计算出所述 一个气缸中的空燃比；以及异常判定装置，所述异常判定装置，根据由所述传感器输出获取装置获取的来自于所 述排气传感器的输出和由所述气缸内空燃比计算装置计算出的空燃比，判定所述排气传感 器中是否存在异常。
3. 如权利要求1或2所述的用于内燃机的异常检测装置，其特征在于，所述异常判定装置包括识别装置，所述识别装置利用一次延迟元件形成从所述一个气缸到所述排气传感器的 系统的模型，并且所述识别装置根据来自于排气传感器的输出和由所述气缸内空燃比计算 装置计算出的空燃比，识别所述一次延迟元件中的参数；以及参数异常判定装置，所述参数异常判定装置根据由所述识别装置识别的参数来判定在 所述排气传感器中是否存在异常。
4. 一种用于内燃机的异常检测装置，其特征在于，包括输出获取装置，所述输出获取装置获取来自于排气传感器的输出，所述排气传感器设 置在内燃机中的催化器的下游；推定值计算装置，所述推定值计算装置对于所述内燃机的每个气缸在预定的周期中反 复地计算进气量的推定值；时刻获取装置，所述时刻获取装置获取气门关闭时刻，对于所述内燃机的气缸中的一 个气缸，在一个燃烧循环中，所述一个气缸的进气门在进气冲程之后，在所述气门关闭时刻 被关闭；推定装置，所述推定装置根据下面的(a)、(b)、(c)和(d)，进行当前燃烧循环中的在所 述气门关闭时刻的所述一个气缸中的进气量的推定(a) 在所述一个气缸的所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻前后由所述推定值计算 装置计算出的多个推定值当中的、在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之前计算出的 推定值的至少一个，(b) 在所述一个气缸的所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻前后由所述推定值计算 装置计算出的多个推定值当中的、在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之后计算出的 推定值的至少一个，(c) 从在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之前计算出的所述至少一个推定值被 计算的时刻到所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻的时间段，(d) 从所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻到在所述当前燃烧循环的所述气门关闭 时刻之后计算出的所述至少一个推定值被计算的时刻的时间段，气缸内空燃比计算装置，所述气缸内空燃比计算装置，根据进气量的推定值和在所述 当前燃烧循环中供应给所述一个气缸的燃料量，计算所述内燃机的所述一个气缸的空燃 比，所述进气量的推定值是对于所述一个气缸在所述当前燃烧循环中由所述推定装置获取 的；以及异常判定装置，所述异常判定装置，根据由所述输出获取装置获取的来自于所述排气 传感器的输出和由所述气缸内空燃比计算装置计算出的空燃比，判定所述催化器中是否存 在异常。
5. —种用于内燃机的异常检测装置，其特征在于，包括传感器输出获取装置，所述传感器输出获取装置获取来自于排气传感器的输出，所述排气传感器设置在内燃机的排气通路中的催化器的下游；空气流量输出获取装置，所述空气流量输出获取装置获取来自于设置在所述内燃机的 进气通路中的空气流量计的输出；空气输送量检测装置，所述空气输送量检测装置检测在所述空气流量计下游、于所述 进气通路和所述进气通路的外部之间输送的空气的量；实际气缸内进气量计算装置，所述实际气缸内进气量计算装置，根据由所述空气流量 输出获取装置获取的来自于空气流量计的输出和由所述空气输送量检测装置获取的空气 量，计算出所述内燃机的一个气缸内的进气量；气缸内空燃比计算装置，所述气缸内空燃比计算装置，根据由所述实际气缸内进气量 计算装置对于所述一个气缸获取的进气量和供应给所述一个气缸的燃料的量，计算出所述 一个气缸中的空燃比；以及异常判定装置，所述异常判定装置，根据由所述传感器输出获取装置获取的来自于所 述排气传感器的输出和由所述气缸内空燃比计算装置计算出的空燃比，判定所述催化器中 是否存在异常。
6. 如权利要求4或5所述的用于内燃机的异常检测装置，其特征在于，所述异常判定装 置包括识别装置，所述识别装置利用一次延迟元件形成从所述一个气缸到所述排气传感器的 系统的模型，并且所述识别装置根据来自于所述排气传感器的输出和由所述气缸内空燃比 计算装置计算出来的空燃比识别所述一次延迟元件中的参数；以及参数异常判定装置，所述参数异常判定装置根据由所述识别装置识别的参数来判定在 所述催化器中是否存在异常。
7. 如权利要求3或6所述的用于内燃机的异常检测装置，其特征在于，还包括 识别限制装置，当所述内燃机处于所述气缸内空燃比计算装置的计算结果的准确度降低的预定工作状态时，所述识别限制装置禁止由所述识别装置进行的识别，或者减小由所 述识别装置进行的识别的反映率。
8. 如权利要求1至7中任何一项所述的用于内燃机的异常检测装置，其特征在于，还包括气缸内燃料量计算装置，所述气缸内燃料量计算装置，根据所述内燃机的燃料喷射阀 的喷射量和所述内燃机的工作状态，计算供应给所述一个气缸的燃料量。
9. 一种用于内燃机的空燃比控制设备，其特征在于，包括 催化器，所述催化器设置在内燃机的排气通路中； 排气传感器，所述排气传感器设置在所述催化器的上游；反馈控制装置，所述反馈控制装置将来自于所述排气传感器的输出反馈成喷射量，以 便流入所述催化器的排气的空燃比与目标空燃比一致；推定值计算装置，所述推定值计算装置对于所述内燃机的每个气缸在预定的周期中反 复地计算进气量的推定值；时刻获取装置，所述时刻获取装置获取气门关闭时刻，对于所述内燃机的气缸中的一 个气缸，在一个燃烧循环中，所述一个气缸的进气门在进气冲程之后，在所述气门关闭时刻 被关闭；推定装置，所述推定装置根据下面的(a)、(b)、(c)和(d)，进行当前燃烧循环中的在所 述气门关闭时刻的所述一个气缸中的进气量的推定(a) 在所述一个气缸的所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻前后由所述推定值计算 装置计算出的多个推定值当中的、在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之前计算出的 推定值的至少一个，(b) 在所述一个气缸的所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻前后由所述推定值计算 装置计算出的多个推定值当中的、在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之后计算出的 推定值的至少一个，(c) 从在所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻之前计算出的所述至少一个推定值被 计算的时刻到所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻的时间段，(d) 从所述当前燃烧循环的所述气门关闭时刻到在所述当前燃烧循环的所述气门关闭 时刻之后计算出的所述至少一个推定值被计算的时刻的时间段，气缸内空燃比计算装置，所述气缸内空燃比计算装置，根据进气量的推定值和在所述 当前燃烧循环中供应给所述一个气缸的燃料量，计算所述内燃机的所述一个气缸的空燃 比，所述进气量的推定值是对于所述一个气缸在所述当前燃烧循环中由所述推定装置获取 的；识别装置，所述识别装置利用一次延迟元件形成从所述一个气缸到所述排气传感器的 系统的模型，并且所述识别装置根据来自于所述排气传感器的输出和由所述气缸内空燃比 计算装置计算出来的空燃比识别所述一次延迟元件中的参数；以及设定装置，所述设定装置利用由所述识别装置识别的参数来设定所述反馈控制装置的 反馈校正量。
10. —种用于内燃机的空燃比控制设备，其特征在于，包括 催化器，所述催化器设置在内燃机的排气通路中； 排气传感器，所述排气传感器设置在所述催化器的上游；反馈控制装置，所述反馈控制装置将来自于所述排气传感器的输出反馈成喷射量，以 便流入所述催化器的排气的空燃比与目标空燃比一致；空气流量计，所述空气流量计设置在所述内燃机的进气通路中；空气输送量检测装置，所述空气输送量检测装置检测在所述空气流量计下游、于所述 进气通路和所述进气通路的外部之间输送的空气的量；实际气缸内进气量计算装置，所述实际气缸内进气量计算装置，根据由所述空气流量 输出获取装置获取的来自于空气流量计的输出和由所述空气输送量检测装置获取的空气 量，计算出所述内燃机的一个气缸内的进气量；气缸内空燃比计算装置，所述气缸内空燃比计算装置，根据由所述实际气缸内进气量 计算装置对于所述一个气缸获取的进气量和供应给所述一个气缸的燃料的量，计算出所述 一个气缸中的空燃比；识别装置，所述识别装置利用一次延迟元件形成从所述一个气缸到所述排气传感器的 系统的模型，并且所述识别装置根据来自于所述排气传感器的输出和由所述气缸内空燃比 计算装置计算出来的空燃比识别所述一次延迟元件中的参数；以及设定装置，所述设定装置利用由所述识别装置识别的参数来设定所述反馈控制装置的反馈校正量。
11. 一种如权利要求9或10所述的用于内燃机的空燃比控制设备，其特征在于，还包括识别限制装置，当所述内燃机处于所述气缸内空燃比计算装置的计算结果的准确度降 低的预定工作状态时，所述识别限制装置禁止由所述识别装置进行的识别，或者减小由所 述识别装置进行的识别的反映率。
12. 如权利要求9至11中任何一项所述的用于内燃机的空燃比控制设备，其特征在于，还包括气缸内燃料量计算装置，所述气缸内燃料量计算装置，根据所述内燃机的燃料喷射阀 的喷射量和所述内燃机的工作状态，计算供应给所述一个气缸的燃料量。
全文摘要
本发明的目的是提供一种用于内燃机的异常检测装置，所述异常检测装置能够以高准确度进行异常检测。本发明的另外一个目的是提供一种用于内燃机的空燃比控制设备，所述空燃比控制设备能够以高准确度进行空燃比控制。计算在进气阀Vi关闭时刻的阀关闭时刻的进气量的值(即，kl_IVC)。利用推定的kl_IVC的值计算气缸2内的气缸内空燃比。利用获取的气缸内空燃比作为输入空燃比u(t)，以便识别一次延迟元件中的参数。根据获取的参数，进行催化器前传感器(A/F传感器)17中是否存在异常。
文档编号F02D41/14GK101755115SQ20088002531
公开日2010年6月23日 申请日期2008年6月10日 优先权日2007年7月19日
发明者加藤直人 申请人:丰田自动车株式会社