CN1637255A - 发动机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制装置，其能够高精度诊断空燃比传感器的劣化模式(增益劣化、响应性劣化)及其劣化度，基于该诊断结果能够优化空燃比反馈控制。本发明包括计算从空燃比调节机构(30)到空燃比传感器(52)的频率响应特性的机构(140)，基于频率响应特性的增益特性和相位特性诊断空燃比传感器(52)。基于该诊断结果，优化空燃比反馈控制(PI控制)的参数(P增益、I增益)。

Description

发动机的控制装置
技术领域
本发明涉及在配置用于调整在燃烧中所供给的混合气的空燃比的节流阀或燃料喷射阀等的空燃比调节机构的同时，在排气通路中设置线性空燃比传感器等的空燃比检测机构的发动机控制装置，特别涉及诊断空燃比检测机构是否已劣化，并且，能够基于该诊断结果优化空燃比控制的控制装置。
背景技术
近年排气规定逐渐被强化。为了净化从发动机排出的HC、CO、NOX而在排气通路中设置三元催化剂，为了高效率利用该催化剂，一般采用在催化剂上游使用得到与空燃比相对应的线性输出(信号)的线性空燃比传感器(以下称作A/F传感器)，进行鲁棒性高的空燃比反馈控制。另一方面，北美、欧洲、国内等的自诊断规定也正在被进行，A/F传感器的诊断精度也越来越高精度化，即正在要求A/F传感器的劣化模式(增益劣化、响应性劣化)及其劣化度的高精度检测。在这种背景下根据现有技术提出了高精度检测A/F传感器的劣化的方法(诊断方法)以及根据该诊断结果优化空燃比反馈控制参数，以谋求保持排气净化系统的性能的方法。
例如在下述专利文献1中提出了下述方法，取得A/F传感器输出的时间微分值与该传感器正常工作时的时间微分值的相关值，在相关值比给定值小时判断该传感器异常。然而在这种方法中虽然能够检测A/F传感器的响应性的变化，但是为了检测A/F传感器的增益劣化需要进行其它途径的诊断。另外，由于没有让该诊断结果可控制地反映，所以如上所述对应A/F传感器的性能变化(劣化)保持排气净化系统的性能没有被特别考虑。
另外，在下述专利文献2中提出了下述的方法，在空燃比反馈控制系统中设置适应控制器，该具适应控制器有递推公式形式的参数调整设备，在该适应控制器中输入目标空燃比和A/F传感器输出，适当设定反馈修正量。根据这种方法，由于适应与A/F传感器的特性变化(劣化)对应的空燃比的反馈修正量，所以可实现对应A/F传感器的性能变化(劣化)保持排气净化系统的性能。然而，另一方面根据适应的修正参数很难明确A/F传感器的特定劣化模式(增益劣化以及响应性劣化)以及劣化度，因此在A/F传感器的诊断精度方面中还存在问题。
进一步在下述专利文献3中提出了下述的方法，通过让气缸间的空燃比存在差别，在个别排气通路(排气管)集合部中让相当于发动机旋转2次的空燃比波动发生，只根据振动波形的振幅检测A/F传感器的响应性劣化，进一步调节对应劣化状态的空燃比反馈控制的参数。然而，由上所述在A/F传感器的代表劣化模式中除了响应性劣化外还有增益劣化，由于在发生任意一个劣化模式时空燃比波动的振幅都减小，所以不可能特定劣化模式。另外，根据以下所述由于在增益劣化时与响应性劣化时，空燃比反馈控制的最优参数不同，所以例如在将增益劣化误诊断为响应劣化的劣化模式的情况下，倒不如降低空燃比反馈控制的控制精度。
专利文献1：特开2003-270193号公报(第1～22页，图1～图12)；
专利文献2：特开平7-247886号公报(第1～15页，图1～图13)；
专利文献3：特开2002-61537号公报(第1～13页，图1～图22)。
发明内容
本发明正是为了解决上述的现有问题，其目的是提供一种发动机控制装置，该装置诊断A/F传感器等的空燃比检测机构，能够正确判断其的劣化模式是增益劣化还是响应劣化的同时，能够定量检测其的劣化度，并且基于该诊断结果能够最优化空燃比反馈控制。
为了达到上述目的，有关本发明的发动机的控制装置是控制空燃比的控制装置，其特征在于，包括频率响应特性计算机构，其基于由空燃比检测机构检测出的检测空燃比和输出到空燃比调节机构中的空燃比控制信号，计算从所述空燃比调节机构到所述空燃比检测机构的频率响应特性(参照图1)。
即，例如在从供给到作为空燃比调节机构之一的燃料喷射阀的空燃比控制信号，到由在排气通路中在三元催化剂入口附近配置的作为空燃比检测机构之一的A/F传感器所检测出的检测空燃比，存在传递特性(延迟要素)。该传递特性起因于：(1)喷射燃料的气化率不是100％，一部分残留在进气通路内，(2)发动机间歇燃烧，(3)从排气阀到A/F传感器的排气(排出气体)的扩散减少以及产生其的传送时间，(4)并且在A/F传感器自身中，从实际燃烧比到传感器输出的传递特性。本发明方案之一其特征在于，将该传递特性作为频率响应特性进行检测。
有关本发明方案之二的控制装置，在第1发明的构成的基础上，还包括诊断机构，其基于由所述频率响应特性运算机构所计算出的频率响应特性，诊断所述空燃比检测机构(参照图2)。
即上述(1)到(3)的传递特性是作为从空燃比控制信号到由空燃比检测机构所检测出的检测空燃比的传递特性的主要原因，如果由发动机的运行状态决定，那么几乎不改变。因此，在特定的运行状态中，在从空燃比控制信号到检测空燃比的传递特性(延迟要素)变化的情况下，可以认为(4)的特性已改变。因此，基于频率响应特性检测空燃比检测机构的性能，即能够诊断空燃比检测机构是否已劣化及其劣化度。
有关本发明方案之三的控制装置，所述频率响应特性运算机构，计算作为频率响应特性的增益特性以及相位特性(参照图3)。
即其特征为，用对任意频率的增益特性和相位特性来表示频率响应特性。
在有关本发明方案之四的控制装置中，所述诊断机构在所述增益特性变为给定值以上且所述相位特性没有变为给定值以上时，判断所述空燃比检测机构的增益特性已改变；在所述增益特性变为给定值以上且所述相位特性变为给定值以上时，判断所述空燃比检测机构的响应特性已改变(参照图4)。
即在正常工作时的空燃比检测机构(A/F传感器)中，将从实际空燃比到A/F传感器的输出的传递特性按照式(1)由一阶延迟系统表示，
G 0 ( s ) = K 0 · 1 1 + τ 0 · s - - - ( 1 )
A/F传感器的增益的特性由K0表示，响应特性由τ0表示。因此，在A/F传感器的增益特性改变的情况下，从实际空燃比到A/F传感器的输出的传递特性由式(2)表示。
G 1 ( s ) = K 1 · 1 1 + τ 0 · s - - - ( 2 )
在图21中表示式(1)以及式(2)的频率响应特性(增益特性、相位特性)。即频率响应特性中只改变增益特性，不改变相位特性。另一方面，在A/F传感器的响应特性改变的情况下，从实际空燃比到A/F传感器的输出的传递特性由式(3)表示。
G 2 ( s ) = K 0 · 1 1 + τ 1 · s - - - ( 3 )
在图22中表示式(1)以及式(3)的频率响应特性(增益特性、相位特性)。即频率响应特性的增益特性以及相位特性双方都改变。根据上述，在本发明中，增益特性改变且相位特性不改变时，判断A/F传感器的增益特性已改变，在增益特性以及相位特性双方都改变时，判断A/F传感器的响应特性已改变。
在有关本发明方案之五的控制装置中，所述诊断机构包括：频率响应特性基准值运算机构，其计算增益特性基准值以及相位特性基准值；和增益、相位比较机构，其将所述增益特性与所述增益特性基准值以及所述相位特性与所述相位特性基准值进行比较，基于所述增益、相位比较机构的比较结果诊断所述空燃比检测机构(参照图5)。
即，例如分别将空燃比检测机构(A/F传感器)正常工作时的增益特性以及相位特性作为增益特性基准值以及相位特性基准值，如图20以及图21所示，通过分别将这些值与由所述频率响应特性运算机构所计算(检测)出的增益特性以及相位特性进行比较，检测出A/F传感器的性能变化(劣化)。
在有关本发明方案之六的控制装置中，所述增益、相位比较机构，在求得作为所述增益特性基准值与所述增益特性的差的Δ增益的同时，求得作为所述相位特性基准值与所述相位特性的差的Δ相位；所述诊断机构在所述Δ增益的绝对值在给定值以上且所述Δ相位的绝对值在给定值以下时，判断所述空燃比检测机构的增益特性已改变，在所述Δ增益的绝对值在给定值以上且所述Δ相位的绝对值在给定值以上时，判断所述空燃比检测机构的响应特性已改变(参照图6)。
即本方案公开相对上述方案五更具体的构成。
在有关本发明方案之七的控制装置中，所述频率响应特性基准值运算机构，基于所述发动机的运转状态计算所述增益特性基准值以及所述相位特性基准值。
即，从上述的空燃比控制信号到检测空燃比的传递特性(延迟要素)的构成要素(1)、(2)、(3)，如果发动机的运行状态一定，那么几乎不改变，对应每个运行状态改变上述(1)、(2)、(3)。在此，基于运行状态设定作为比较对象的基准值的频率响应特性基准值。
在有关本发明方案之八的控制装置中，所述频率响应特性基准值运算机构至少基于发动机转速以及进入空气量计算所述增益特性基准值以及所述相位特性基准值(参照图7)。
如上所述，得到从空燃比控制信号到检测空燃比的传递特性(延迟要素)的构成要素(1)、(2)、(3)主要由发动机转速和进入空气量(或者发动机转矩)决定的观点。
在有关本发明方案之九的控制装置中，在上述构成的基础上，还包括空燃比控制机构，其基于所述检测空燃比设定在所述空燃比调节机构中所供给的空燃比控制信号(参照图8)。
即采用从空燃比检测机构所得到的信号(A/F传感器输出)，进行空燃比反馈控制。
在有关本发明方案之十的控制装置中，所述空燃比控制机构，包括：计算目标空燃比的目标空燃比运算机构，和基于所述目标空燃比与所述检测空燃比之差计算空燃比修正量的空燃比修正量计算机构(参照图9)。
本发明公开比上述空燃比控制机构更详细的构成。
在有关本发明方案之十一的控制装置中，所述空燃比调节机构是燃料喷射阀等的燃料供给量调节机构以及节流阀等的进入空气量调节机构(参照图10)。
这是本发明所公开空燃比调节机构的具体例。作为燃料供给量调节机构可列举燃料喷射阀(喷射器)，其的安装位置除了进气端口(端口喷射)之外，也可以是燃烧室(缸内喷射)。另外，作为进入空气量调节机构可列举节流阀，除此之外，调节进气阀(的开闭时期，增大量等)、ISC阀、EGC阀等也能够调节进入空气量。
在有关本发明方案之十二的控制装置中，所述空燃比控制机构包括除气缸之外的空燃比修正量运算机构，其计算除气缸之外的空燃比修正量，所述频率响应特性运算机构包括频率成分运算机构，其计算从所述空燃比检测机构所得到的信号的发动机转速频率的N/2次(N＝1，2，3，4，…)成分(参照图11)。
即修正除了气缸之外的空燃比，通过让气缸间的空燃比存在差别，在个别排气通路(排气管)集合部中让相当于发动机旋转两次的空燃比振动发生。抽出相当于该振动波形的发动机旋转两次的频率的整数倍的N/2次(N＝1，2，3，4…)成分，计算频率响应特性(增益特性，相位特性)。
在有关本发明方案之十三的控制装置中，所述空燃比控制机构包括：计算均等地修正所有气缸的空燃比的修正量的机构，和计算修正特定气缸的空燃比的修正量的机构，所述频率响应特性运算机构包括频率成分运算机构，其计算从所述空燃比检测机构所得到的信号的发动机转速频率的N/2次(N＝1，2，3，4，…)成分(参照图12)。
即如果具有均等地修正所有气缸的空燃比的现有型的空燃比控制(前馈控制、反馈控制)，那么只让特定的气缸的空燃比与其它气缸的空燃比不同，就能够在个别排气通路(排气管)集合部中让相当于发动机旋转两次的空燃比振动发生。抽出相当于该振动波形的发动机旋转两次的频率的整数倍的N/2次(N＝1，2，3，4，…)成分，计算频率响应特性(增益特性，相位特性)。
在有关本发明方案之十四的控制装置中，所述频率响应特性运算机构包括频率成分运算机构，该频率成分运算机构计算与从所述空燃比检测机构所得到的信号的发动机转速对应的频率的至少1/2次成分。
即在本方案中公开：相对第12以及第13发明更具体地采用作为相当于发动机旋转两次的频率的发动机转速相当频率的至少1/2成分。这样本发明在检测频率响应特性时，采用发动机转速相当频率的1/2成分是在S/N比的观点中所最优选的方式。
在有关本发明方案之十五的控制装置中，在方案12以及方案13的构成基础上，所述诊断机构包括：频率响应特性基准值运算机构，其计算增益特性基准值以及相位特性基准值；和增益、相位比较机构，其将由所述频率成分运算机构所计算的增益特性与所述增益特性基准值，以及由所述频率成分运算机构所计算的相位特性与所述相位特性基准值进行比较，基于所述增益、相位比较机构的比较结果诊断所述空燃比检测机构(参照图13)。
在有关本发明方案之十六的控制装置中，在上述构成的基础上，还包括参数修正量运算机构，其基于所述诊断机构的所述空燃比检测机构中的诊断结果，计算在所述空燃比控制机构中的空燃比控制参数的修正量(参照图14)。
即空燃比反馈控制的参数，一般以空燃比检测机构(A/F传感器)正常工作时为前提被最优化。在A/F传感器的特性已改变时，由于从空燃比信号到检测空燃比的传递特性(延迟元件)也改变，所以空燃比反馈(F/B)控制(PI控制、PID控制)的最佳参数也改变(参照图23，24)。由此，在检测出A/F传感器的特性变化的情况下，基于该信息最优化空燃比反馈控制的参数。
在有关本发明方案之十七的控制装置中，所述空燃比控制机构，基于所述目标空燃比与所述检测空燃比之差，进行PID控制以使所述混合气的空燃比应达到所述目标空燃比；所述参数修正量运算机构，计算作为所述PID控制的参数的P、I、D增益的至少一个增益的修正量(参照图15)。
即本方案公开相对方案16更具体的构成，采用作为空燃比反馈控制的PID控制，检测出A/F传感器的特性变化的情况下，基于该信息将作为PID控制的参数的P、I、D增益最优化。图23、24分别表示在PI控制时的增益特性变化时、响应特性变化时的最佳P增益以及I增益。
在有关本发明方案之十八的控制装置中，以上述发明17为基础，所述所有气缸的空燃比修正量运算机构，基于作为由所述参数修正量运算机构所计算出的所述PID控制的参数的P、I、D的至少一个的增益修正量，修正所述P、I、D(参照图16)。
在有关本发明方案之十九的控制装置中，所述参数修正量运算机构，基于作为所述诊断机构的诊断结果的所述空燃比检测机构的增益劣化度以及响应性劣化度，计算作为所述PID控制的参数的P、I、D增益的修正量(参照图17)。
在有关本发明方案之二十的控制装置中，包括：第一信号，其基于所述诊断机构的所述空燃比检测机构的诊断结果，从所述空燃比检测机构中得到；第二信号，其基于所述第一信号与检测空燃比修正量而被计算出；检测空燃比修正量运算机构，其基于所述第二信号计算检测空燃比的修正量；和检测空燃比修正机构，其基于由所述检测空燃比修正量运算机构所计算的检测空燃比修正量，修正表示从所述空燃比检测机构中输入到所述空燃比控制机构中的信号所表示的检测空燃比(参照图18)。
即在有关本发明的控制装置中，判断空燃比检测机构(A/F传感器)的劣化模式是增益劣化还是响应性劣化，另外也能够定量检测出其劣化度。因此，在本发明中，基于该劣化信息在A/F传感器的输出(检测空燃比)中按照得到与正常状态相等的输出那样执行逆修正，作为空燃比控制机构的输入信号。
在有关本发明方案之二十一的控制装置中，所述空燃比控制机构基于从所述空燃比检测机构所得到的信号进行空燃比反馈控制，在该空燃比反馈控制时，在所述混合气的空燃比理论空燃比更浓侧，求得进行修正的浓修正期间的同时，求得在比理论空燃比稀侧进行修正的稀修正期间，根据所述浓修正期间和稀修正期间求得浓/稀周期，所述诊断机构根据所述浓/稀周期以及所述频率响应特性运算机构所计算的增益特性以及相位特性诊断所述空燃比检测机构(参照图19)。
即，空燃比检测机构(A/F传感器)即使在正常工作时响应时间常数也变大，相位特性从较低频发生相位延迟。在这种情况下，应提高相位特性的检测精度，采用空燃比反馈控制时的浓·淡周期检测较低频的相位特性。换句话说，例如，采用将A/F传感器的响应特性劣化与将浓·淡周期长期化的方法。
在有关本发明方案之二十二的控制装置中，在上述构成的基础上，还包括：基于由所述频率响应特性运算机构所计算的频率响应特性诊断所述空燃比检测机构以外的特性的机构；和诊断对象判定机构，其基于发动机的运转状态判断诊断对象是所述空燃比检测机构还是除此之外的机构(参照图20)。
在有关本发明方案之二十三的控制装置中，所述空燃比检测机构以外的特性至少为所述空燃比调节机构的特性、燃料的特性以及燃烧特性中的一个。
即如上所述，例如在作为空燃比调节机构之一的燃料喷射阀中所供给的空燃比控制信号，到由空燃比检测机构(A/F传感器)所检测出的检测空燃比的传递特性起因于：(1)喷射燃料的气化率不是100％，一部分残留在进气通路内；(2)发动机间歇燃烧；(3)从排气阀到A/F传感器的排气(排出气体)的扩散减少以及产生其的传送时间；(4)并且在A/F传感器自身中的从实际燃烧比到传感器输出的传递特性。上述(1)到(3)的传递特性，如果由发动机的运行状态决定则几乎不变化，在特殊条件下变化。例如，如果燃料的性状变化那么(1)的传递特性改变。由于燃料的性状只在发动机较低温的区域中对(1)的传递特性带来影响，所以例如，A/F传感器正常工作且发动机冷却水温在给定值以下时，在频率响应特性变化时，可判断燃料性状已变化。
另一方面，有关本发明的汽车，以搭载适用所述控制装置的发动机为特征。
(发明的效果)
有关本发明的控制装置，在诊断A/F传感器等的空燃比检测机构，能够正确判断其劣化模式是增益劣化还是响应性劣化的同时，能够定量检测其劣化度。由此，基于空燃比检测机构的诊断结果能够最优化空燃比反馈控制，进一步在空燃比检测机构的特性变化时能够实现鲁棒性的排气净化系统。
附图说明
图1是用于说明本发明的控制装置的第1方式的图。
图2是用于说明本发明的控制装置的第2方式的图。
图3是用于说明本发明的控制装置的第3方式的图。
图4是用于说明本发明的控制装置的第4方式的图。
图5是用于说明本发明的控制装置的第5方式的图。
图6是用于说明本发明的控制装置的第6方式的图。
图7是用于说明本发明的控制装置的第7方式的图。
图8是用于说明本发明的控制装置的第9方式的图。
图9是用于说明本发明的控制装置的第10方式的图。
图10是用于说明本发明的控制装置的第11方式的图。
图11是用于说明本发明的控制装置的第12方式的图。
图12是用于说明本发明的控制装置的第13方式的图。
图13是用于说明本发明的控制装置的第15方式的图。
图14是用于说明本发明的控制装置的第16方式的图。
图15是用于说明本发明的控制装置的第17方式的图。
图16是用于说明本发明的控制装置的第18方式的图。
图17是用于说明本发明的控制装置的第19方式的图。
图18是用于说明本发明的控制装置的第20方式的图。
图19是用于说明本发明的控制装置的第21方式的图。
图20是用于说明本发明的控制装置的第22方式的图。
图21是表示在A/F传感器正常工作时，A/F传感器增益特性变化时的各个频率响应特性图。
图22是表示在A/F传感器正常工作时，A/F传感器响应特性变化时的各个频率响应特性图。
图23是表示在A/F传感器正常工作时，A/F传感器增益特性变化时的各个PI控制的最优P、I增益图。
图24是表示在A/F传感器正常工作时，A/F传感器响应特性变化时的各个PI控制的最优P、I增益图。
图25是同时表示有关本发明控制装置的第1实施方式与适用该方式的发动机的概略构成图。
图26是表示第1实施方式的控制单元的内部构成图。
图27是表示第1实施方式的控制系统图。
图28是表示第1实施方式的基本燃料喷射量运算装置的说明图。
图29是表示第1实施方式的空燃比F/B修正量运算机构的说明图。
图30是表示第1实施方式的A/F传感器诊断许可判定机构的说明图。
图31是用于说明第1实施方式的空燃比修正量运算机构的图。
图32是用于说明第1实施方式的频率响应特性运算机构的图。
图33是用于说明第1实施方式的A/F传感器诊断机构的图。
图34是第2实施方式的控制系统图。
图35是用于说明第2实施方式的1号气缸空燃比修正量运算机构的图。
图36是用于说明第2实施方式的频率响应特性运算机构的图。
图37是用于说明第3实施方式的A/F传感器诊断机构的图。
图38是表示第4实施方式的控制系统图。
图39是用于说明第4实施方式的空燃比F/B修正量运算机构的图。
图40是用于说明第4实施方式的空燃比F/B控制参数修正量运算机构的图。
图41是表示本发明的第4实施方式与现有的A/F传感器输出的比较试验结果图。
图42是表示第5实施方式的控制系统图。
图43是用于说明第5实施方式的空燃比F/B修正量运算机构的图。
图44是用于说明第5实施方式的空燃比F/B控制参数修正量运算机构的图。
图45是表示第6实施方式的控制系统图。
图46是表示第6实施方式的A/F传感器性能判定机构的框图。
图47是表示第7实施方式的控制系统图。
图48是用于说明第7实施方式的A/F传感器其它诊断机构的图。
其中：1-控制装置；10-发动机；17-燃烧室；19-水温传感器；20-进气通路；21-空气滤清器；24-空气流量传感器；25-电控节流阀；27-调整器；28-节流开度传感器；30-燃料喷射阀；35-点火火花塞；37-曲轴转角(发动机转速)传感器；39-加速器开度传感器；40-排气通路；40B-排气集合部；41-EGR通路；50-三元催化剂；51-氧传感器；52-A/F传感器；100-控制器单元；120-空燃比控制机构；121-基本燃料喷射量运算机构；122-空燃比修正量运算机构；123-空燃比F/B修正量运算机构；124-1号气缸空燃比修正量运算机构；130-A/F传感器诊断许可判断机构；140-频率响应特性运算机构；150-A/F传感器诊断机构；160-空燃比F/B控制参数修正量运算机构；170-A/F传感器其它诊断许可判定机构；180-A/F传感器其它诊断机构。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
图25是同时表示有关本发明控制装置的第一实施方式，以及适用该实施方式的车载用发动机的一例的概略构成图。
图示的发动机10例如是具有4个气缸#1、#2、#3、#4(参照图27)的多气缸发动机，包括缸体12和在该缸体12的各气缸#1、#2、#3、#4内插入的自由滑动的活塞15，在该活塞15的上方形成燃烧室17。在该燃烧室17上设置点火火花塞35。
在燃料燃烧时所供给的空气从在进气通路20的始端上所设置的空气滤清器21取得，通过空气流量传感器24，通过电控节流阀25进入到调整器27中，从该调整器27通过在上述进气通路20的下游端(进气孔)所设置的进气阀28进入到各气缸#1、#2、#3、#4的燃烧室17中。另外，在上述进气通路20的下游部分(分支通路部)设置燃料喷射阀30。
进入燃烧室17的空气与从燃料喷射阀30所喷射的燃料的混合气由点火火花塞35点火爆发燃烧，其的燃烧废气(排出气体)从燃烧室17通过排气阀48排出到形成排气通路40的上游部分的单个通路部40A(参照图27)中，从该单个通路部40A通过排气集合部40B输入到在排气通路40中所配置的三元催化剂50中，在被净化后排出到外部。
另外，在比排气通路40中的三元催化剂50下游侧上设置氧传感器51，在比排气通路40中的催化剂50上游侧的排气集合部40B中设置A/F传感器52。
上述A/F传感器52具有对应在排气中所含有的氧的浓度的线性的输出特性。排气中的氧浓度与空燃比的关系大致成线形，因此由检测氧浓度的A/F传感器52能够求得在上述排气集合部40B中的空燃比。另外，由来自上述氧传感器51的信号能够求得关于三元催化剂50下游的氧浓度或者化学计量成分(stoichiometry)是浓还是淡。
另外从燃烧室17排出到排气通路40的排气的一部分根据需要通过EGR通路41导入到进气通路20中，通过进气通路20的分支通路部回流到各气缸的燃烧室17中。在上述EGR通路41中设置用于调整EGR率的EGR阀门42。
并且在本实施方式的控制装置1中包括用于进行发动机10的各种控制的内置微型计算机的控制单元100。
控制单元100基本如图26所示，由CPU101、输入电路102、输入输出端口103、RAM104、ROM105等构成。
在控制单元100中，作为输入信号供给有：由空气流量传感器24检测出的对应进入空气量的信号，由节流传感器28检测出的对应节流阀25的开度的信号，表示从曲轴转角传感器37所得到的曲轴18的旋转(发动机转速)·相位信号，由在排气通路40中在三元催化剂50下游侧设置的氧传感器51所检测的对应排气中的氧浓度信号，由在排气通路40中在催化剂50上游侧的排气集合部40B中所设置的A/F传感器52检测出的对应氧浓度(空燃比)的信号，由在缸体12上设置的水温传感器19检测出的对应发动机冷却水温的信号，由加速传感器36所得到的对应油门踏板39的踩踏量(表示驾驶者的要求转矩)的信号。
在控制单元100中输入A/F传感器52、氧传感器51、节流传感器28、空气流量传感器24、曲轴转角传感器37、水温传感器19以及加速传感器36等的各传感器的输出，在输入电路102中进行除去噪声等的信号处理后，发送到输入输出端口103中。将输入端口的值保存在RAM104中，在CPU101内进行运算处理。将描述运算处理的内容的控制程序预先写入到ROM105中。将表示由控制程序运算的各调节器操作量的值保存在RAM104中后，发送到输入输出端口103中。
将关于点火火花塞35的动作信号设置为ON·OFF信号，该信号在点火输出电路116内的一次侧线圈流通时为ON，非流通时为OFF。点火时期是从ON变为OFF的时刻。在输出端口103中所设置的点火火花塞35用的信号，由点火输出电路116在点火时放大为必要的足够的能量，供给点火火花塞35。另外，将燃料喷射阀30的驱动信号(空燃比控制信号)设置为ON·OFF信号，该信号在打开阀时为ON，关闭阀时为OFF，由燃料喷射阀驱动电路117在打开燃料喷射阀30时放大为充足的能量，供给燃料喷射阀30。实现电控节流阀25的目标开度的驱动信号经过电控节流阀驱动电路118发送到电控节流阀30中。
在控制单元100中根据A/F传感器52的信号算出三元催化剂50上游的空燃比，根据来自氧传感器51的信号算出对三元催化剂50下游的氧浓度或者化学计量成分(stoichiometry)是浓还是淡。另外采用两个传感器51、52的输出，按照将三元催化剂50的净化效率最优化那样进行逐次修正燃料喷射量或者吸入空气量的反馈控制。
接着具体说明控制单元100执行处理的内容。
图27为控制系统图，控制单元100如功能框图所示，包括：空燃比控制机构120，其包括：基本燃料喷射量运算机构121，空燃比修正量运算机构122以及空燃比反馈(F/B)修正量运算机构123；和A/F传感器诊断许可判断机构130；和频率响应特性运算机构140以及A/F传感器诊断机构150。
以下，详细说明各处理机构。
<基本燃料喷射量运算机构121>
在本运算机构121中，基于发动机的转速Ne和进入空气量Qa，在任意的运转状态中记算同时实现目标转矩和目标空燃比的燃料喷射量。具体地说如图28所示计算基本燃料喷射量Tp。在此K为定值，是用于对进入空气量按照实现通常理论空燃比那样进行调节的值。另外，Cyl表示气缸10的气缸个数(在此为4)。
<空燃比F/B修正量运算机构123>
在本运算机构123中，基于由A/F传感器52所检测出的空燃比，在任意的运转状态下按照将排气集合部40B(催化剂50入口)的平均空燃比达到目标空燃比那样计算空燃比F/B修正量。具体地说如图29所示，在空燃比反馈控制(PI控制)时，根据目标空燃比Tabf和A/F传感器52的检测空燃比Rabf之间的偏差Dltabf计算空燃比修正项Lalpha。空燃比修正项Lalpha与基本燃料喷射量Tp相乘。
<A/F传感器诊断许可判断机构130>
在本判断机构130中进行A/F传感器52的诊断许可判断。具体地说如图30所示，当Twn≥Twndag且ΔNe≤DNedag且ΔQa≤DQadag且Fcmpdag＝0时，设置诊断(响应特性的检测)许可标志位Fpdag＝1，许可响应特性的检测。除此之外禁止诊断，设置Fpdag＝0。
在此
Twn：发动机冷却水温
ΔNe：发动机转速变化率
ΔQa：空气流入量变化率
Fcmpdag：诊断结束标志位
另外，ΔNe以及ΔQa也可以是在上次运算中所计算的值与这次运算中所计算的值的差。
<空燃比修正量运算机构122>
在本运算机构122中，进行空燃比修正量的运算。通常，即诊断许可标志位Fpdag＝0时，根据所述基本燃料喷射量Tp以及所述空燃比修正项Lalpha，按照将排气集合部40B的空燃比达到目标空燃比那样对各气缸#1、#2、#3、#4计算燃料喷射量。Fpdag＝1时，在排气集合部40B中以频率fa_n[Hz]，只以KchosR、KchosL值开关应引起空燃比的波动的所有气缸的当量比。具体地说进行在图31中所示的处理。即Fpdag＝1时以频率fa_n[Hz]以KchosR以及KchosL值周期地开关Chos，Fpdag＝0时chos＝0。另外，优选将KchosR以及KchosL的值按照与发动机以及催化剂的特性一致不恶化排气污染那样设定。另外，在得到A/F传感器52的频率响应特性时由多个频率让空燃比波动，且需要得到A/F传感器52的输出。因此，也如图31所示，作为空燃比的波动频率的fa_n不是一个，而为多个fa_0、fa_1，…。
如上所述，在空燃比控制机构120中，基本燃料喷射量Tp根据空燃比F/B修正量以及空燃比修正量被修正，得到最终燃料喷射量TiO。根据该最终燃料喷射量TiO将具有脉冲幅度的喷射驱动(脉冲)信号(空燃比控制信号)分别以给定的时刻供给到上述各燃料喷射阀30中。
<频率响应特性运算机构140>
在本运算机构140中，分析从A/F传感器52所得到的信号的频率。具体地说，如图32所示，使用DFT(Discrete Fourier Transform)对A/F传感器52的输出信号，计算频率fa_n的功率谱(＝增益特性)Power(fa_n)以及相位谱Phase(fa_n)。在此，由于只计算特定频率的频谱，所以不采用FFT(Fast Fourier Transform)而采用DFT。另外，关于DFT的处理内容很多文献、刊物都有，在此省略。
<A/F传感器诊断机构150>
在此，采用由频率响应特性运算机构140所求得的Power(fa_n)、Phase(fa_n)进行A/F传感器52的诊断。具体地说，如图33所示，增益特性Power(fa_n)在给定值以上或者给定值以下，且相位特性Phase(fa_n)不在给定值以下时，即仅增益特性变化时，判断A/F传感器52的增益特性已变化；增益特性Power(fa_n)在给定值以上或者给定值以下，且相位特性Phase(fa_n)在给定值以下时，即增益特性以及相位特性的双方都变化时，判断A/F传感器52的响应特性已变化。另外，在A/F传感器52的增益特性变化、响应特性变化的任一个情况下都点亮劣化警报灯27(Fdet＝1)，例如将劣化向驾驶员通知。上述给定值也可以根据作为发动机10和催化剂50的特性与目标的诊断特性而经验性设定。
如上所述，在本实施方式中，由于基于从燃料喷射阀30到A/F传感器52的频率响应特性诊断A/F传感器52，所以能够正确判断A/F传感器52的劣化模式是增益劣化还是响应性劣化。
(第2实施方式)
接着，说明有关本发明的控制装置的第2实施方式。由于第2实施方式的各部分的构成与上述的第1实施方式(图24～图33)除空燃比控制机构120以外的部分大致相同，所以省略重复说明，以下参照图34对本实施方式的空燃比控制机构120进行说明。
在本第2实施方式的空燃比控制机构120中，将在第1实施方式(图25)的空燃比控制机构120中(所有气缸)的空燃比修正量运算机构122变为1号气缸空燃比修正量运算机构124，修正量Chos变为只反映1号气缸#1的空燃比(燃料喷射量)。以下，重点说明与第1实施方式不同的部分。
<1号气缸空燃比修正量运算机构124>
在本运算机构124中进行1号气缸#1的空燃比修正量的运算。通常，即Fpdag＝0时，根据上述的基本燃料喷射量Tp以及空燃比F/B修正量Lalpha，按照将排气集合部40B的空燃比达到目标空燃比那样，计算对各气缸#1、#2、#3、#4的燃料喷射量。在Fdpag＝1时，在排气集合部40B中将应引起空燃比的波动的1号气缸#1的当量比只增加给定量Kchos。具体地说进行如图35所示的处理。即Fpdag＝1时1号气缸当量比变化量Chos＝Kchos，Fpdag＝0时Chos＝0。另外，优选将Kchos的值按照配合发动机以及催化剂的特性不恶化排气那样设定。
<频率响应特性运算机构140>
在本运算机构140中，分析从A/F传感器52所得到的信号的频率。具体地说，如图36所示，使用DFT(Discrete Fourier Transform)对A/F传感器52的输出信号，计算相当于发动机的两个旋转周期的频率fa的功率谱(＝增益特性)Power(fa)以及相位谱Phase(fa)。另外相当于发动机旋转两次的周期的频率fa和转速Ne的关系如图38所示，即由于根据转速可自动改变频率fa，所以通过由多个转速求得Power、Phase能够求得大致的频率特性。还有，在此由于只计算特定频率fa的频谱，所以不采用FFT(Fast Fourier Transform)而采用DFT。另外，采样周期根据采样定理也可以比发动机的旋转两次的周期的两倍长，在此根据从曲轴转角传感器37或者凸轮凸角传感器所得到的气缸信号(4气缸的情况下，每隔180输出)进行中断处理。
(第3实施方式)
接着说明有关本发明的控制装置的第3实施方式。第3实施方式的各部分的构成与第2实施方式(图34)只A/F传感器诊断机构150的处理内容不同，其它部分大致相同。以下，重点说明与第2实施方式不同的部分。
<A/F传感器诊断机构150>
在本第3实施方式的A/F传感器诊断机构150中，采用由频率响应特性运算机构所求得的Power(fa(Ne))、Phase(fa(Ne))进行A/F传感器52的诊断。具体地说，如图37所示，计算增益特性Power(fa(Ne))与增益特性基准值Power0之间的差Δpower(fa)。增益特性基准值Power0，例如根据在A/F传感器正常工作时，由某进入空气量Qa和发动机的某转速Ne(和Kchos的值)的运行状态所决定的增益特性而预先设定。另外，计算相位特性Phase(fa(Ne))和相位特性基准值Phase0之间的差Δphase(fa)。相位特性基准值Phase0，例如根据在A/F传感器正常工作时，由某进入空气量Qa和发动机的某转速Ne(和Kchos的值)的运行状态所决定的相位特性而预先设定。相位，例如由发动机的TDC(Top DeadCenter)或者所谓的气缸判断信号的时刻开始的相位而决定。Δpower的绝对值在给定值以上、且Δphase的绝对值在给定值以下时，即在只有增益特性变化时，判断A/F传感器52的增益特性已变化；Δpower的绝对值在给定值以上且Δphase的绝对值在给定值以上时，即在增益特性以及相位特性双方都已改变时，判断A/F传感器52的响应特性已改变。另外，在A/F传感器52的增益特性变化、响应特性的任一个情况下，都点亮劣化警报灯27(Fdet＝1)，例如将劣化通知给驾驶员。上述给定值也可以根据作为发动机以及催化剂的特性以及目标的诊断特性经验性设定。
(第4实施方式)
接着说明有关本发明的控制装置的第4实施方式。第4实施方式的各部分的构成与第2实施方式(图34)存在以下部分不同，这些部分包括空燃比F/B修正量运算机构123，A/F传感器诊断机构150的处理内容以及新的空燃比F/B控制参数修正量运算机构160，其它部分几乎相同(参照图38)。以下重点说明与第2以及第3实施方式不同的部分。
<空燃比F/B修正量运算机构123>
在本实施方式的空燃比控制机构120中，基于由A/F传感器52所检测的空燃比，在任意运行状态中按照将排气集合部40B(催化剂50入口)的平均空燃比达到目标空燃比那样进行空燃比反馈控制(PI控制)。具体地说，如图39所示，在空燃比F/B修正量运算机构123中，在上述PI控制时，根据目标空燃比Tabf与A/F传感器52的检测空燃比Rabf的偏差Dltab计算空燃比修正项Lalpha。空燃比修正项Lalpha加载在上述基本燃料喷射量Tp上。另外，根据由下述的空燃比反馈控制参数修正量运算机构160所计算出的P增益修正量以及I增益修正量，对应A/F传感器52的特性变化(劣化度)，将PI控制最优化。
<空燃比F/B控制参数修正量运算机构160>
在本运算机构160中，根据A/F传感器诊断机构150的诊断结果，也就是说A/F传感器52的特性变化(劣化度)计算最优的P增益、I增益。具体地说，如图40所示，在表示A/F传感器52的特性已改变给定量的Fedt＝1时求得最优的P增益修正量以及I增益修正量。即在A/F传感器52的增益特性已改变时(Fgain＝1时)，基于Δpower求得P增益修正量，基于Δphase求得I增益修正量。另外，A/F传感器52的响应特性已改变时(Fres＝1时)，基于Δpower求得P增益修正量，基于Δphase求得I增益修正量。由于A/F传感器52的增益特性已改变时与响应特性已改变时的最优P增益、I增益不同，所以让在每个特性中具有最优参数。最优参数，例如按照图23以及图24所示那样预先通过仿真或者试验求得。在A/F传感器52的特性正常时，即Fdet＝0时，P增益修正量以及I增益修正量设为1，对由空燃比F/B修正量运算机构123所设定的P增益或者I增益不进行修正。
图41(A)和(B)表示本发明(第4实施方式)与现有(没有A/F传感器特性变化的PI控制的适应)的比较试验结果。具体地说，在稳定时，用输入浓空燃比干扰时的干扰响应性进行评价。在本实施方式中，即使A/F传感器52的特性变化(劣化)，与此对应由于PI控制的P增益以及I增益被最优化所以性能也几乎不变。另一方面，在现有方式中由于不适应A/F传感器52的性能变化，所以可知在A/F传感器52的特性变化时恶化干扰响应性。
(第5实施方式)
接着说明有关本发明的控制装置的第5实施方式。第5实施方式的各部分的构成与第4实施方式(图38)在空燃比F/B修正量运算机构123以及空燃比F/B控制参数修正量运算机构160的处理内容方面不同，其它部分几乎相同(参照图42)。以下，重点说明与第4实施方式不同的部分。
在上述的第4实施方式中，由空燃比F/B控制参数修正量运算机构160分别计算作为空燃比反馈控制(PI控制)参数的P增益以及I增益的修正量，在本实施方式中对从A/F传感器52所得到的信号(输出值)计算修正量K1以及K2。将修正量K1、K2发送到空燃比F/B修正量运算机构123中，并应用在A/F传感器52的输出修正中，对应A/F传感器52的特性变化被最优化。除此之外，与第4实施方式相同。以下重点说明与第4实施方式不同的部分。
<空燃比F/B修正量运算机构123>
在本实施方式的空燃比控制机构120中，基于由A/F传感器52所检测的空燃比，在任意的运行状态中按照将排气集合部40B(催化剂12入口)的平均空燃比达到目标空燃比那样进行空燃比反馈控制(PI控制)。具体地说，如图43所示，在空燃比F/B修正量运算机构123中，根据目标空燃比Tabf与A/F传感器52的检测空燃比Rabf之间的偏差Dltab，计算空燃比修正项Lalpha。空燃比修正项Lalpha加载在上述基本燃料喷射量Tp中。另外，由下述的空燃比F/B控制参数修正量运算机构160所计算的修正量K1、K2，对应A/F传感器52的特性变化修正A/F传感器52的输出。更具体地说，K1在A/F传感器52的增益劣化时，按照与正常时的增益相等那样由K1进行逆修正。在A/F传感器52的响应性劣化时，按照与正常时的响应性相等那样由K2进行相位超前补偿。
<空燃比F/B控制参数修正量运算机构160>
在本运算机构160中，基于A/F传感器的诊断机构150的诊断结果也就是说根据A/F传感器52的特性变化(劣化)，采用空燃比F/B修正量运算机构123计算参数K1以及K2。具体地说，如图44所示，在表示A/F传感器52的特性已改变给定量的Fdet＝1时，如图所示求得最佳K1，K2。即在A/F传感器52的增益特性已变化时(Fgain＝1时)基于Δpower求得K1。另外，在A/F传感器52的响应特性已变化时(Fres＝1时)基于Δphase求得K2。最佳参数预先通过仿真或者试验求得。在A/F传感器52的特性正常时，即Fdet＝0时，K1＝1，K2＝0，对A/F传感器的输出不进行修正，作为PI控制的输入值应用。
(第6实施方式)
接着，说明有关本发明的控制装置的第6实施方式。第6实施方式的各部分的构成与第2实施方式(图34)只是A/F传感器诊断手段150的处理内容不同，其他部分大致相同(参照图45)。以下，重点说明与第2实施方式不同的部分。
<A/F传感器诊断机构150>
在此，采用由频率响应运算机构140所求得的Power(fa(Ne))、Phase(fa(Ne))以及由空燃比F/B修正量运算机构123所算出的Lalpha进行A/F传感器52的诊断。具体地说如图46所示，计算增益特性Power(fa(Ne))与增益特性基准值Power0之间的差Δpower(fa)。增益特性基准值Power0，例如根据在A/F传感器正常工作时由某进入空气量Qa和发动机的某转速Ne(和Kchos的值)的运行状态所决定的增益特性而预先设定。另外，计算相位特性Phase(fa(Ne))与相位特性基准值Phase0之间的差Δphase(fa)。相位特性基准值Phase0，例如根据在A/F传感器正常工作时由某进入空气量Qa和发动机的某转速Ne(和Kchos的值)的运行状态所决定的相位特性而预先设定。相位，例如由发动机的TDC(Top Dead Center)或者所谓的气缸判断信号的时序的相位决定。
Δpower的绝对值在给定值以上、且Δphase的绝对值在给定值以下时，即只增益特性变化时，判断A/F传感器52的增益特性已改变；Δpower的绝对值在给定值以上、且Δphase的绝对值在给定值以上、且Lalpha的反相周期在给定值以上时，判断A/F传感器52的响应特性已改变。在此Lalpha的反相周期由表示浓修正值的时间和表示稀修正值的时间的总和表示Lalpha。即与恶化A/F传感器52的响应性对应，由采用A/F传感器52的空燃比反馈控制所计算出的Lalpha的值着重于将表示浓修正的时间、表示稀修正的时间拉长，以进一步提高A/F传感器的响应性劣化的检测精度为目的。
另外，在A/F传感器的增益特性变化、响应特性的任一情况下都点亮劣化警报灯27(Fdet＝1)，例如将劣化通知给驾驶员。上述给定值也可以根据作为发动机以及催化剂的特性以及目标的诊断性能而经验性设定。
(第7实施方式)
接着说明有关本发明的控制装置的第7实施方式。第7实施方式在第2实施方式(图34)中A/F传感器52的诊断基础上，还能够进行A/F传感器以外的特性诊断，以A/F传感器其它诊断许可判定机构170代替第2实施方式的A/F传感器诊断许可判定机构130，另外以A/F传感器其它诊断机构180代替A/F传感器的诊断机构150(参照图47)。以下重点说明与第2实施方式不同的部分。
<A/F传感器其它诊断许可判定机构170、A/F传感器其它诊断机构180>
在本实施方式中，采用由频率响应特性运算机构140求得的Power(fa(Ne))、Phase(fa(Ne))以及水温Twn，进行A/F传感器52的诊断以及A/F传感器52以外的特性诊断。在此，作为A/F传感器52以外的特性诊断表示检测(诊断)燃料性状的方式。具体地说如图48所示，计算增益特性Power(fa(Ne))与增益特性基准值Power0的差Δpower(fa)。增益特性基准值Power0，例如根据在A/F传感器正常工作时由某进入空气量Qa和某发动机转速Ne(和Kchos的值)的运行状态所决定的增益特性而预先设定。另外，计算相位特性Phase(fa(Ne))与相位特性基准值Phase0的差Δphase(fa)。相位特性基准值Phase0，例如根据在A/F传感器正常工作时的某进入空气量Qa和某发动机转速Ne(和Kchos的值)的运行状态所决定的相位特性而预先设定。相位，例如由发动机的TDC(Top Dead Center)或者所谓气缸判别信号的时序的相位而决定。
并且，水温Twn在给定值以上时，当Δpower的绝对值在给定值以上且Δphase的绝对值在给定值以下时，即只增益特性变化时，判断A/F传感器52的增益特性已改变；当Δpower的绝对值在给定值以上且Δphase的绝对值在给定值以上时，判断A/F传感器52的响应特性已改变。
另外，水温Twn在给定值以下时，当Δpower的绝对值在给定值以上或者Δphase的绝对值在给定值以上时，判断A/F传感器以外的设备工作异常，特别在此燃料性状已改变。即如果燃料性状改变，那么由于燃料喷射量的气化率改变，即使A/F传感器52的特性不变，从燃料喷射阀30到A/F传感器52的传递特性也要改变。然而由于燃料性状差一般在低温时发生，故只在水温Twn在Twndagl以下时进行燃料性状判断。
另外，在A/F传感器52的增益特性变化、响应特性的任一个情况下，点亮劣化警报灯27(Fdet＝1)，例如将劣化向驾驶员通知。上述给定值，也可以根据作为发动机以及催化剂的特性以及目标的诊断性能经验性设定。

Claims (24)

1.一种发动机的控制装置，在控制空燃比的发动机中，其特征在于，
包括频率响应特性运算机构，其基于由空燃比检测机构所检测出的检测空燃比、和由空燃比调节机构所输出的空燃比控制信号，计算从所述空燃比调节机构到所述空燃比检测机构的频率响应特性。
2.根据权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，包括诊断机构，其基于由所述频率响应特性运算机构所计算出的频率响应特性，诊断所述空燃比检测机构。
3.根据权利要求1或2所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述频率响应特性运算机构，作为频率响应特性计算增益特性以及相位特性。
4.根据权利要求3所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述诊断机构在，在所述增益特性变为给定值以上、且所述相位特性没有变为给定值以上时，判断所述空燃比检测机构的增益特性已改变；在所述增益特性变为给定值以上、且所述相位特性变为给定值以上时，判断所述空燃比检测机构的响应特性已改变。
5.根据权利要求3或4所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述诊断机构包括：频率响应特性基准值运算机构，其计算增益特性基准值及相位特性基准值；和增益、相位比较机构，其将所述增益特性与所述增益特性基准值以及所述相位特性与所述相位特性基准值进行比较，其中，基于所述增益、相位比较机构的比较结果诊断所述空燃比检测机构。
6.根据权利要求5所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述增益、相位比较机构，在求得所述增益特性基准值与所述增益特性之间的差Δ增益的同时，还求得所述相位特性基准值与所述相位特性之间的差Δ相位；所述诊断机构在所述Δ增益的绝对值在给定值以上、且所述Δ相位的绝对值在给定值以下时，判断所述空燃比检测机构的增益特性已改变，在所述Δ增益的绝对值在给定值以上、且所述Δ相位的绝对值在给定值以上时，判断所述空燃比检测机构的响应特性已改变。
7.根据权利要求5或6所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述频率响应特性基准值运算机构，基于所述发动机的运转状态计算所述增益特性基准值以及所述相位特性基准值。
8.根据权利要求5～7中的任一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述频率响应特性基准值运算机构至少基于发动机转速及进入空气量计算所述增益特性基准值以及所述相位特性基准值。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，包括空燃比控制机构，其基于所述检测空燃比设定供给所述空燃比调节机构的空燃比控制信号。
10.根据权利要求9所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述空燃比控制机构，包括：计算目标空燃比的目标空燃比运算机构，和基于所述目标空燃比与所述检测空燃比之间的差计算空燃比修正量的空燃比修正量计算机构。
11.根据权利要求1～10中的任一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述空燃比调节机构是燃料喷射阀等的燃料供给量调节机构以及节流阀等的进入空气量调节机构。
12.根据权利要求9～11中的任一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述空燃比控制机构包括计算除气缸之外的空燃比修正量的除气缸之外空燃比修正量运算机构，其中，所述频率响应特性运算机构包括频率成分运算机构，该频率成分运算机构计算从所述空燃比检测机构所得到的信号的发动机转速频率的N/2次(N＝1，2，3，4，…)成分。
13.根据权利要求9～11中的任一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述空燃比控制机构包括：计算均等地修正所有气缸的空燃比的修正量的机构，和计算修正特定气缸的空燃比的修正量的机构，其中，所述频率响应特性运算机构包括频率成分运算机构，该频率成分运算机构计算从所述空燃比检测机构所得到的信号的发动机转速频率的N/2次(N＝1，2，3，4，…)成分。
14.根据权利要求12或13所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述频率响应特性运算机构包括频率成分运算机构，该频率成分运算机构计算从所述空燃比检测机构所得到信号的相应发动机转速的频率的至少1/2次成分。
15.根据权利要求12～14任一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述诊断机构包括：频率响应特性基准值运算机构，其计算增益特性基准值以及相位特性基准值；和增益、相位比较机构，其将由所述频率成分运算机构所计算的增益特性与所述增益特性基准值，以及由所述频率成分运算机构所计算的相位特性与所述相位特性基准值进行比较，其中，基于所述增益、相位比较机构的比较结果诊断所述空燃比检测机构。
16.根据权利要求9～15中的任一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，还包括参数修正量运算机构，其基于所述诊断机构的所述空燃比检测机构的诊断结果，计算在所述空燃比控制机构中的空燃比控制参数的修正量。
17.根据权利要求16所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述空燃比控制机构，基于所述目标空燃比与所述检测空燃比之间的差，进行PID控制以使所述混合气的空燃比达到所述目标空燃比；所述参数修正量运算机构，计算所述PID控制的参数P、I、D增益中的至少一个增益的修正量。
18.根据权利要求17所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述所有气缸的空燃比修正量运算机构，基于由所述参数修正量运算机构所计算出的所述PID控制的参数P、I、D中的至少一个的增益修正量，修正所述P、I、D。
19.根据权利要求17或18所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述参数修正量运算机构，基于所述诊断机构的诊断结果的所述空燃比检测机构的增益劣化度及响应性劣化度，计算所述PID控制参数P、I、D增益的修正量。
20.根据权利要求9～15中的任一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，包括：第一信号，其基于所述诊断机构的所述空燃比检测机构的诊断结果从所述空燃比检测机构而得到；第二信号，其基于所述第一信号与检测空燃比修正量而计算出来；检测空燃比修正量运算机构，其基于所述第二信号计算出检测空燃比的修正量；和检测空燃比修正机构，其基于由所述检测空燃比修正机构所计算出的检测空燃比修正量，修正从所述空燃比检测机构输入到所述空燃比控制机构的信号所表示的检测空燃比。
21.根据权利要求9～20中的任一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述空燃比控制机构基于从所述空燃比检测机构得到的信号进行空燃比反馈控制，在该空燃比反馈控制中，求得将所述混合气的空燃比在比理论空燃比浓的侧修正的浓修正期间的同时，还求得在比理论空燃比稀侧进行修正的稀修正期间，根据所述浓修正期间和所述稀修正期间求得浓/稀周期，所述诊断机构根据所述浓/稀周期以及所述频率响应特性运算机构所计算出的增益特性及相位特性来诊断所述空燃比检测机构。
22.根据权利要求2～21的任一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，包括：基于由所述频率响应特性运算机构所计算出的频率响应特性诊断所述空燃比检测机构以外的特性的机构；和诊断对象判断机构，其基于发动机的运转状态，判断诊断对象是所述空燃比检测机构还是除此之外的机构。
23.根据权利要求22所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述空燃比检测机构以外的特性，为所述空燃比调节机构的特性、燃料的特性以及燃烧特性中的至少一个。
24.一种汽车，其特征在于，搭载权利要求1～23中的任一项中所述的发动机控制装置。
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