專利名稱：氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，用于模擬由處于劣化狀態(tài)下的氣體傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)(劣化信號(hào))，該氣體傳感器基于來(lái)自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中的特定成分的濃度，檢測(cè)該排氣的空燃比。
背景技術(shù)：
氣體傳感器是眾所周知的。它們安裝在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通道中，以基于排氣中的特定成分的濃度，檢測(cè)排氣的空燃比。這種氣體傳感器的傳感器元件利用流過該元件本身的電流的幅值或該元件上的電壓根據(jù)排氣中的特定元素的濃度而二值或線性變化的事實(shí)，來(lái)檢測(cè)排氣的空燃比。從氣體傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)傳送到ECU(electronic control unit，電子控制單元)，ECU基于由此而接收到的檢測(cè)信號(hào)，執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)中燃料噴射量調(diào)整等空燃比的反饋控制。
在該氣體傳感器中，因?yàn)閭鞲衅髟┞兜脚艢馔ǖ赖呐艢庵?，所以在長(zhǎng)時(shí)間使用后，傳感器元件由于老化而劣化。在這種情況下，參照ECU的開發(fā)，采用即使對(duì)于從處于劣化狀態(tài)的氣體傳感器獲得的檢測(cè)信號(hào)也能夠?qū)?duì)空燃比反饋控制的參數(shù)確定為最佳的設(shè)計(jì)，使得即使當(dāng)氣體傳感器劣化到某種程度時(shí)也能保持對(duì)空燃比反饋控制的精度。例如，進(jìn)行加速耐久試驗(yàn)以提供處于不同劣化程度的氣體傳感器。根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)和從正常氣體傳感器檢測(cè)到的信號(hào)，預(yù)測(cè)從處于不同劣化程度的氣體傳感器獲得的劣化信號(hào)的瞬時(shí)狀態(tài)，從而設(shè)置用于控制的參數(shù)。
當(dāng)測(cè)試實(shí)際的車輛以檢查排氣的凈化狀態(tài)時(shí)，為了檢查即使采用劣化的氣體傳感器時(shí)由ECU所執(zhí)行的對(duì)空燃比的反饋控制是否適當(dāng)，將通過上述加速耐久試驗(yàn)已經(jīng)劣化的氣體傳感器安裝在實(shí)際車輛中。然而，很難通過加速耐久試驗(yàn)如所希望的那樣來(lái)構(gòu)造每一個(gè)氣體傳感器，以使傳感器再現(xiàn)這種試驗(yàn)要使用的多種劣化狀態(tài)。此外，每次進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)在不同的劣化狀態(tài)之間切換氣體傳感器非常繁瑣。在這種情況下，開發(fā)了能夠模擬來(lái)自氣體傳感器的劣化信號(hào)的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置(劣化模擬器)(例如，參見日本特開2004-93957號(hào)公報(bào))。
這種劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置介于安裝在實(shí)際車輛中的正常氣體傳感器(即用作劣化信號(hào)產(chǎn)生的基準(zhǔn)的氣體傳感器)和ECU之間。該裝置處理輸入到該裝置的檢測(cè)信號(hào)以模擬劣化信號(hào)，并向ECU輸出劣化信號(hào)。具體地，在日本特開2004-93957號(hào)公報(bào)中公開的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置通過改變檢測(cè)信號(hào)的增益或延遲該檢測(cè)信號(hào)的應(yīng)答特性，生成模擬的劣化信號(hào)。
本發(fā)明要解決的問題在大多數(shù)情況下，氣體傳感器安裝在設(shè)置于排氣通道下游的凈化器的附近。因此，當(dāng)通過對(duì)燃料噴射量的調(diào)整來(lái)改變提供給內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的混合物的目標(biāo)空燃比時(shí)，具有新空燃比的混合物在發(fā)動(dòng)機(jī)(燃燒室)中燃燒之后到達(dá)氣體傳感器需要一定的時(shí)間。為此，在混合物的目標(biāo)空燃比進(jìn)行變化的定時(shí)和從氣體傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)開始出現(xiàn)變化的定時(shí)之間存在延時(shí)(延遲)。
當(dāng)氣體傳感器用了很長(zhǎng)的一段時(shí)間后，氣體傳感器的保護(hù)器(具體來(lái)說是覆蓋傳感器元件外圍的帶有氣體流通孔的保護(hù)器)可能隨時(shí)間而劣化，例如氣體流通孔阻塞等。當(dāng)氣體傳感器如上所述劣化時(shí)，通過氣體流通孔替換保護(hù)器中的氣體變慢。因此，當(dāng)與來(lái)自未劣化的氣體傳感器的檢測(cè)信號(hào)相比時(shí)，來(lái)自該氣體傳感器的檢測(cè)信號(hào)開始隨混合物的目標(biāo)空燃比的變化而變化需要更長(zhǎng)的時(shí)間(延遲時(shí)間)。為此，當(dāng)考慮到氣體傳感器的劣化狀態(tài)而開發(fā)ECU時(shí)，不注意上述延遲時(shí)間隨著所經(jīng)過的時(shí)間而變化(增加)的事實(shí)，就無(wú)法開發(fā)出能夠促進(jìn)對(duì)空燃比的更準(zhǔn)確的反饋控制的ECU。然而，盡管在日本特開2004-93957號(hào)公報(bào)中公開的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置可以模擬具有可變?cè)鲆婧蛻?yīng)答特性的劣化信號(hào)，但是通過該裝置無(wú)法模擬來(lái)自氣體傳感器的這種延遲時(shí)間變化的劣化信號(hào)。
為了解決上述問題做出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，該氣體傳感器基于來(lái)自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中的特定成分的濃度，檢測(cè)該排氣的空燃比，該裝置能夠模擬由氣體傳感器輸出的劣化信號(hào)并輸出具有一些延遲的劣化信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
(1)為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，用于模擬由處于劣化狀態(tài)的氣體傳感器輸出的劣化信號(hào)，該氣體傳感器基于來(lái)自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中的特定成分的濃度，檢測(cè)排氣的空燃比，該劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置包括基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元，其連接到用于輸出產(chǎn)生劣化信號(hào)的基準(zhǔn)信號(hào)的、結(jié)構(gòu)與所述氣體傳感器相同的基準(zhǔn)傳感器，所述基準(zhǔn)信號(hào)與所述排氣中的特定成分的濃度相關(guān)聯(lián)，所述基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元以恒定的時(shí)間間隔獲取所述基準(zhǔn)信號(hào)；基準(zhǔn)信號(hào)存儲(chǔ)單元，用于按照獲取的順序存儲(chǔ)由所述基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元獲取的所述基準(zhǔn)信號(hào)；延遲時(shí)間設(shè)置單元，用于設(shè)置在延遲所述基準(zhǔn)信號(hào)隨著提供給內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的混合物的目標(biāo)空燃比的變化而變化的開始點(diǎn)的狀態(tài)下輸出所述信號(hào)的延遲時(shí)間；以及信號(hào)延遲產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生在與由所述延遲時(shí)間設(shè)置單元設(shè)置的所述延遲時(shí)間相對(duì)應(yīng)的獲取次數(shù)之前的存儲(chǔ)在所述基準(zhǔn)信號(hào)存儲(chǔ)單元中的所述基準(zhǔn)信號(hào)。
(2)本發(fā)明提供一種根據(jù)第(1)項(xiàng)的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，其中，所述延遲時(shí)間設(shè)置單元被配置成能夠設(shè)置不同類型的延遲時(shí)間，即在所述目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)的情況下延遲所述基準(zhǔn)信號(hào)的變化開始的富-貧延遲時(shí)間和在所述目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)的情況下延遲所述基準(zhǔn)信號(hào)的變化開始的貧-富延遲時(shí)間。所述信號(hào)延遲產(chǎn)生單元包括富-貧信號(hào)延遲輸出單元，用于輸出在與所述富-貧延遲時(shí)間相對(duì)應(yīng)的獲取次數(shù)之前的存儲(chǔ)在所述基準(zhǔn)信號(hào)存儲(chǔ)單元中的所述基準(zhǔn)信號(hào)；貧-富信號(hào)延遲輸出單元，用于輸出在與所述貧-富延遲時(shí)間相對(duì)應(yīng)的獲取次數(shù)之前的存儲(chǔ)在所述基準(zhǔn)信號(hào)存儲(chǔ)單元中的所述基準(zhǔn)信號(hào)；以及劣化信號(hào)選擇產(chǎn)生單元，用于在由所述基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元獲取的所述基準(zhǔn)信號(hào)的值已從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)，產(chǎn)生從所述富-貧信號(hào)延遲輸出單元輸出的所述基準(zhǔn)信號(hào)作為所述劣化信號(hào)，以及在由所述基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元獲取的所述基準(zhǔn)信號(hào)的值已從貧側(cè)變化到富側(cè)時(shí)，產(chǎn)生從所述貧-富信號(hào)延遲輸出單元輸出的所述基準(zhǔn)信號(hào)作為所述劣化信號(hào)。
(3)本發(fā)明提供一種根據(jù)第(2)項(xiàng)的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，還包括空燃比變化開始點(diǎn)檢測(cè)單元，該單元用于基于由所述基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元獲取的多個(gè)所述基準(zhǔn)信號(hào)，檢測(cè)作為所述基準(zhǔn)信號(hào)隨著所述目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)而變化的開始點(diǎn)的富-貧變化開始點(diǎn)和作為所述基準(zhǔn)信號(hào)隨著所述目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)而變化的開始點(diǎn)的貧-富變化開始點(diǎn)。
所述劣化信號(hào)選擇產(chǎn)生單元在所述富-貧變化開始點(diǎn)進(jìn)行切換，使得產(chǎn)生從所述富-貧信號(hào)延遲輸出單元輸出的所述基準(zhǔn)信號(hào)作為所述劣化信號(hào)，并在所述貧-富變化開始點(diǎn)進(jìn)行切換，使得產(chǎn)生從所述貧-富信號(hào)延遲輸出單元輸出的所述基準(zhǔn)信號(hào)作為所述劣化信號(hào)。
(4)本發(fā)明提供一種根據(jù)第(3)項(xiàng)的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，其中，所述空燃比變化開始點(diǎn)檢測(cè)單元執(zhí)行對(duì)所述基準(zhǔn)信號(hào)的微分處理，并檢測(cè)超過所述目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)的閾值的所述基準(zhǔn)信號(hào)的微分值作為所述富-貧變化開始點(diǎn)，以及檢測(cè)超過所述目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)的閾值的微分值作為所述貧-富變化開始點(diǎn)。
(5)本發(fā)明提供一種根據(jù)第(1)～(4)項(xiàng)中的任一項(xiàng)的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，包括增益因子設(shè)置單元，用于設(shè)置用于輸出增益變化的所述基準(zhǔn)信號(hào)的增益因子；以及增益改變單元，用于通過將所述基準(zhǔn)信號(hào)乘以由所述增益因子設(shè)置單元設(shè)置的所述增益因子來(lái)改變所述基準(zhǔn)信號(hào)的增益。
(6)本發(fā)明提供一種根據(jù)第(5)項(xiàng)的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，其中，所述增益因子設(shè)置單元被配置成能夠設(shè)置不同類型的增益因子，即在所述基準(zhǔn)信號(hào)的值比預(yù)定閾值貧時(shí)用于改變所述基準(zhǔn)信號(hào)的增益的貧增益因子和在所述基準(zhǔn)信號(hào)的值比所述預(yù)定閾值富時(shí)用于改變所述基準(zhǔn)信號(hào)的增益的富增益因子。
在判斷為所述基準(zhǔn)信號(hào)的值比所述預(yù)定閾值貧時(shí)，所述增益改變單元將所述基準(zhǔn)信號(hào)乘以所述貧增益因子；在判斷為所述基準(zhǔn)信號(hào)的值比所述預(yù)定閾值富時(shí)，所述增益改變單元將所述基準(zhǔn)信號(hào)乘以所述富增益因子。
(7)本發(fā)明提供一種根據(jù)第(1)～(6)項(xiàng)中的任一項(xiàng)的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，包括轉(zhuǎn)變率設(shè)置單元，用于設(shè)置用于輸出應(yīng)答特性變化的所述基準(zhǔn)信號(hào)的轉(zhuǎn)變率，所述應(yīng)答特性隨著所述目標(biāo)空燃比的變化而變化；以及轉(zhuǎn)變時(shí)間改變單元，用于通過將所述基準(zhǔn)信號(hào)乘以由所述轉(zhuǎn)變率設(shè)置單元設(shè)置的所述轉(zhuǎn)變率，來(lái)改變所述基準(zhǔn)信號(hào)的所述應(yīng)答特性。
(8)本發(fā)明提供一種根據(jù)第(7)項(xiàng)的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，其中，所述轉(zhuǎn)變率設(shè)置單元被配置成能夠設(shè)置不同類型的轉(zhuǎn)變率，即在所述目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)的情況下用于改變所述基準(zhǔn)信號(hào)的所述應(yīng)答特性的富-貧轉(zhuǎn)變率和在所述目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)的情況下用于改變所述基準(zhǔn)信號(hào)的所述應(yīng)答特性的貧-富轉(zhuǎn)變率。
在由所述基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元獲取的所述基準(zhǔn)信號(hào)的值從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)，所述轉(zhuǎn)變時(shí)間改變單元將所述基準(zhǔn)信號(hào)乘以所述富-貧轉(zhuǎn)變率，在由所述基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元獲取的所述基準(zhǔn)信號(hào)的值從貧側(cè)變化到富側(cè)時(shí)，所述轉(zhuǎn)變時(shí)間改變單元將所述基準(zhǔn)信號(hào)乘以所述貧-富轉(zhuǎn)變率。
本發(fā)明提供一種根據(jù)第(3)項(xiàng)或第(4)項(xiàng)的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，包括保持信號(hào)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)在所述富-貧變化開始點(diǎn)產(chǎn)生的所述劣化信號(hào)作為富-貧保持信號(hào)，并存儲(chǔ)在所述貧-富變化開始點(diǎn)產(chǎn)生的所述劣化信號(hào)作為貧-富保持信號(hào)；以及保持信號(hào)輸出單元，用于當(dāng)在所述富-貧變化開始點(diǎn)之后產(chǎn)生的所述劣化信號(hào)的值大于所述富-貧保持信號(hào)的值時(shí)，輸出所述富-貧保持信號(hào)作為所述劣化信號(hào)，輸出所述富-貧保持信號(hào)，直到在所述富-貧變化開始點(diǎn)之后產(chǎn)生的所述劣化信號(hào)的值變成等于或小于所述富-貧保持信號(hào)的值為止；以及當(dāng)在所述貧-富變化開始點(diǎn)之后產(chǎn)生的所述劣化信號(hào)的值小于所述貧-富保持信號(hào)的值時(shí)，輸出所述貧-富保持信號(hào)作為所述劣化信號(hào)，輸出所述貧-富保持信號(hào)，直到在所述貧-富變化開始點(diǎn)之后產(chǎn)生的所述劣化信號(hào)的值變成等于或大于所述貧-富保持信號(hào)的值為止。
根據(jù)第(1)項(xiàng)的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置可以通過以任意設(shè)置的延遲時(shí)間的延遲輸出從基準(zhǔn)信號(hào)獲取的基準(zhǔn)信號(hào)，來(lái)產(chǎn)生劣化信號(hào)。不需要通過加速耐久試驗(yàn)如所希望的那樣來(lái)構(gòu)造氣體傳感器，以使傳感器再現(xiàn)多種劣化狀態(tài)，在這多種劣化狀態(tài)下，來(lái)自氣體傳感器的檢測(cè)信號(hào)以不同的延遲時(shí)間開始隨著提供給內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的混合物的目標(biāo)空燃比的變化而變化。不需要開發(fā)使用這種考慮了上述不同的延遲時(shí)間的氣體傳感器的系統(tǒng)(例如，ECU)。即，可以僅通過將基準(zhǔn)傳感器連接到根據(jù)本發(fā)明的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，獲得如上所述具有可以自由變化的延遲時(shí)間的劣化信號(hào)。因此，可以在短時(shí)間內(nèi)順利地開發(fā)出能夠精確地反饋控制空燃比的系統(tǒng)。
根據(jù)氣體傳感器的污染狀態(tài)(例如，主要由于包含在排氣中的Pb成分而導(dǎo)致的污染狀態(tài)，或者主要由于包含在排氣中的Si成分而導(dǎo)致的污染狀態(tài))，當(dāng)目標(biāo)空燃比變化到富側(cè)時(shí)以及當(dāng)目標(biāo)空燃比變化到貧側(cè)時(shí)，可以以不同的延遲時(shí)間輸出檢測(cè)信號(hào)。在該情況下，使用根據(jù)第(2)項(xiàng)的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，使得當(dāng)目標(biāo)空燃比變化到富側(cè)時(shí)可以產(chǎn)生以基于貧-富延遲時(shí)間的延遲輸出的劣化信號(hào)，當(dāng)目標(biāo)空燃比變化到貧側(cè)時(shí)可以產(chǎn)生以基于富-貧延遲時(shí)間的延遲輸出的劣化信號(hào)。
從第(3)項(xiàng)所提出的發(fā)明顯而易見，當(dāng)切換具有不同延遲時(shí)間的劣化信號(hào)時(shí)，優(yōu)選地，通過檢測(cè)基準(zhǔn)信號(hào)隨著目標(biāo)空燃比變化到貧側(cè)而開始變化的富-貧變化開始點(diǎn)以及檢測(cè)基準(zhǔn)信號(hào)隨著目標(biāo)空燃比變化到富側(cè)而開始變化的貧-富變化開始點(diǎn)，來(lái)確定切換的定時(shí)。
為了檢測(cè)基準(zhǔn)信號(hào)隨著目標(biāo)空燃比的變化而變化的開始點(diǎn)，從第(4)項(xiàng)所提出的發(fā)明顯而易見，可以對(duì)基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行微分處理，并且可將微分值與閾值進(jìn)行比較以識(shí)別各開始點(diǎn)。因此，可以通過簡(jiǎn)單的方法準(zhǔn)確地檢測(cè)各開始點(diǎn)。
根據(jù)第(5)項(xiàng)所提出的發(fā)明，可以通過來(lái)自基準(zhǔn)傳感器的基準(zhǔn)信號(hào)模擬劣化信號(hào)，該劣化信號(hào)反映由氣體傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)的增益的下降。因此，劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置可具有更高的多樣性。還可以產(chǎn)生延遲時(shí)間可隨著基準(zhǔn)信號(hào)增益的變化而變化的劣化信號(hào)。因此，可以根據(jù)氣體傳感器的各種劣化模式產(chǎn)生劣化信號(hào)。
根據(jù)第(6)項(xiàng)所提出的發(fā)明，用于改變基準(zhǔn)信號(hào)的增益的增益因子可以設(shè)置為不同的值，即比預(yù)定閾值富的基準(zhǔn)信號(hào)的富增益因子和比預(yù)定閾值貧的基準(zhǔn)信號(hào)的貧增益因子。因此可以模擬來(lái)自以下氣體傳感器的劣化信號(hào)，即僅當(dāng)排氣的空燃比處于富側(cè)時(shí)輸出劣化信號(hào)的氣體傳感器以及當(dāng)排氣的空燃比處于富側(cè)和當(dāng)空燃比處于貧側(cè)時(shí)輸出處于不同劣化程度的劣化信號(hào)的氣體傳感器。因此，可以根據(jù)氣體傳感器的各種劣化模式產(chǎn)生劣化信號(hào)。
根據(jù)第(7)項(xiàng)所提出的發(fā)明，可以根據(jù)基準(zhǔn)傳感器的基準(zhǔn)信號(hào)模擬反映由氣體傳感器輸出的信號(hào)的應(yīng)答特性的降低的劣化信號(hào)。因此，劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置可以具有更高的多樣性。還可以產(chǎn)生延遲時(shí)間可隨著基準(zhǔn)信號(hào)應(yīng)答特性的變化而變化的劣化信號(hào)，甚至產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)的增益變化的劣化信號(hào)。因此，可以根據(jù)氣體傳感器的各種劣化模式產(chǎn)生劣化信號(hào)。
術(shù)語(yǔ)“應(yīng)答特性”是指由氣體傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)在隨著目標(biāo)空燃比以預(yù)定值(不限于理論空燃比)為分界從富側(cè)變化到貧側(cè)或從貧側(cè)變化到富側(cè)而開始變化之后達(dá)到預(yù)設(shè)值所需要的時(shí)間。變化所需的時(shí)間越短(變化進(jìn)行得越快)，應(yīng)答特性越高。
根據(jù)第(8)項(xiàng)所提出的發(fā)明，可以將改變基準(zhǔn)信號(hào)的應(yīng)答特性的轉(zhuǎn)變率設(shè)置為不同的值，即當(dāng)目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)時(shí)用于改變基準(zhǔn)信號(hào)的應(yīng)答特性的貧-富轉(zhuǎn)變率和當(dāng)目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)用于改變基準(zhǔn)信號(hào)的應(yīng)答特性的富-貧轉(zhuǎn)變率。因此可以模擬來(lái)自以下氣體傳感器的劣化信號(hào)，即僅當(dāng)目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)輸出劣化信號(hào)的氣體傳感器以及輸出處于不同劣化程度的劣化信號(hào)的氣體傳感器。因此，可以根據(jù)氣體傳感器的各種劣化模式產(chǎn)生劣化信號(hào)。
參照通過其產(chǎn)生劣化信號(hào)的基準(zhǔn)信號(hào)，在貧-富變化開始點(diǎn)發(fā)生從由貧-富信號(hào)延遲輸出單元輸出的基準(zhǔn)信號(hào)向由富-貧信號(hào)延遲輸出單元輸出的基準(zhǔn)信號(hào)的切換。此時(shí)，如果通過富-貧信號(hào)延遲輸出單元輸出的基準(zhǔn)信號(hào)的值大于通過貧-富信號(hào)延遲輸出單元輸出的基準(zhǔn)信號(hào)的值，則由此產(chǎn)生的劣化信號(hào)的值可在富-貧變化開始點(diǎn)從下降狀態(tài)暫時(shí)上升，之后信號(hào)值可能下降。即，信號(hào)可能以波動(dòng)的方式變化。在這種情況下，根據(jù)第(9)項(xiàng)所提出的發(fā)明，在富-貧變化開始點(diǎn)以及該點(diǎn)之后，用富-貧保持信號(hào)代替由富-貧信號(hào)延遲輸出單元產(chǎn)生的劣化信號(hào)。結(jié)果，劣化信號(hào)的值從下降狀態(tài)變化到恒定狀態(tài)，然后再次進(jìn)入下降狀態(tài)，從而可以防止信號(hào)以波動(dòng)的方式變化。類似地，可以在貧-富變化開始點(diǎn)以及該點(diǎn)之后，用貧-富保持信號(hào)代替由貧-富信號(hào)延遲輸出單元輸出的劣化信號(hào)，這使得可以防止所產(chǎn)生的劣化信號(hào)的值以波動(dòng)的方式變化。因此，當(dāng)由劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置輸出的劣化信號(hào)用于第二目的時(shí)，不存在信號(hào)異常等問題的危險(xiǎn)。


圖1是示出作為本發(fā)明實(shí)施方式中的劣化信號(hào)產(chǎn)生器的例子的傳感器模擬器1的示意性結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是EEPROM 12的存儲(chǔ)區(qū)的結(jié)構(gòu)的概念圖。
圖3是RAM 13的存儲(chǔ)區(qū)的結(jié)構(gòu)的概念圖。
圖4是用于說明劣化信號(hào)產(chǎn)生程序的全體操作流程的流程框圖。
圖5是示出劣化信號(hào)產(chǎn)生程序的主程序的流程圖。
圖6是增益處理子程序的流程圖。
圖7是移動(dòng)平均處理子程序的流程圖。
圖8是峰值檢測(cè)處理子程序的流程圖。
圖9是平均峰值計(jì)算處理子程序的流程圖。
圖10是閾值檢查處理子程序的流程圖。
圖11是應(yīng)答特性處理子程序的流程圖。
圖12是第一過沖(overshoot)檢查處理子程序的流程圖。
圖13是應(yīng)答增速處理(response speed increasing process)子程序的流程圖。
圖14是應(yīng)答減慢處理(response slow-down process)子程序的流程圖。
圖15是延遲處理子程序的流程圖。
圖16是第二過沖檢查處理子程序的流程圖。
圖17是延遲上升處理(delay increasing process)子程序的流程圖。
圖18是延遲下降處理(delay decreasing process)子程序的流程圖。
圖19是示出通過在富(rich)側(cè)和貧(lean)側(cè)之間交替目標(biāo)空燃比而獲得的、沿時(shí)間軸繪制的基準(zhǔn)信號(hào)的例子的曲線圖。
圖20是示出通過改變圖19所示的基準(zhǔn)信號(hào)的富側(cè)增益而獲得的劣化信號(hào)的例子的曲線圖。
圖21是示出通過改變圖19所示的基準(zhǔn)信號(hào)的貧側(cè)增益而獲得的劣化信號(hào)的例子的曲線圖。
圖22是示出通過改變圖19所示的基準(zhǔn)信號(hào)的富側(cè)應(yīng)答特性而獲得的劣化信號(hào)的例子的曲線圖。
圖23是示出通過改變圖19所示的基準(zhǔn)信號(hào)的貧側(cè)應(yīng)答特性而獲得的劣化信號(hào)的例子的曲線圖。
圖24是為了說明第一過沖檢查處理，以放大的比例示出圖23中由圓圈Q表示的部分的曲線圖。
圖25是為了說明第一過沖檢查處理，以放大的比例示出圖23中由圓圈Q表示的部分的另一個(gè)曲線圖。
圖26是示出通過改變圖19所示的基準(zhǔn)信號(hào)的富側(cè)延遲時(shí)間而獲得的劣化信號(hào)的例子的曲線圖。
圖27是示出通過改變圖19所示的基準(zhǔn)信號(hào)的貧側(cè)延遲時(shí)間而獲得的劣化信號(hào)的例子的曲線圖。
圖28是為了說明第二過沖檢查處理，以放大的比例示出圖27中由圓圈R表示的部分的曲線圖。
圖29是為了說明第二過沖檢查處理，以放大的比例示出圖27中由圓圈R表示的部分的另一個(gè)曲線圖。
圖30是示出通過在富側(cè)和貧側(cè)均改變圖19所示的基準(zhǔn)信號(hào)的增益、應(yīng)答特性和延遲時(shí)間而獲得的劣化信號(hào)的例子的曲線圖。
附圖標(biāo)記的說明附圖中用于表示各種結(jié)構(gòu)特征的附圖標(biāo)記包括1傳感器模擬器；2基準(zhǔn)傳感器；11CPU；12EEPROM；13RAM；60輸入單元；121設(shè)置值存儲(chǔ)區(qū)；132變量存儲(chǔ)區(qū)；Vin基準(zhǔn)信號(hào)；Vout劣化信號(hào)；RichDelayTime貧-富延遲時(shí)間；LeanDelayTime富-貧延遲時(shí)間；Du微分值；UpThreshold當(dāng)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)時(shí)使用的閾值；DownThreshold當(dāng)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)使用的閾值；RichGain富增益率；LeanGain貧增益率；GainThreshold閾值；RichTimeConstant貧-富轉(zhuǎn)變率；LeanTimeConstant富-貧轉(zhuǎn)變率；Vbase富-貧保持信號(hào)，貧-富保持信號(hào)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，參照

根據(jù)本發(fā)明的劣化信號(hào)產(chǎn)生器的具體實(shí)施例。圖1是示出作為本發(fā)明實(shí)施方式中的劣化信號(hào)產(chǎn)生器的例子的傳感器模擬器1的示意性結(jié)構(gòu)的框圖。可以使用氧傳感器、通用空燃比傳感器或NOx傳感器作為連接到根據(jù)本發(fā)明的劣化信號(hào)產(chǎn)生器的氣體傳感器。在本實(shí)施例中，使用λ型氧傳感器作為這種傳感器的例子，并基于使用正常λ型氧傳感器(未劣化)作為基準(zhǔn)傳感器2的假設(shè)進(jìn)行說明。盡管由于所用的λ型氧傳感器是眾所周知的類型而不對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說明，但是具體地基于使用如在日本特開2004-138599號(hào)公報(bào)中所公開的圓柱形氧傳感器的假設(shè)進(jìn)行說明。
如圖1所示，傳感器模擬器1是介于作為安裝在汽車的排氣通道(未示出)中的氧傳感器的基準(zhǔn)傳感器2和對(duì)汽車進(jìn)行電子控制的ECU 3之間的裝置。基準(zhǔn)傳感器2根據(jù)流過排氣通道的排氣中的氧濃度輸出檢測(cè)信號(hào)，并將該檢測(cè)信號(hào)輸入到傳感器模擬器1作為基準(zhǔn)信號(hào)。傳感器模擬器1通過執(zhí)行稍后說明的劣化信號(hào)產(chǎn)生程序來(lái)處理輸入的基準(zhǔn)信號(hào)以產(chǎn)生劣化信號(hào)，并將該信號(hào)輸出給ECU 3。基于輸入的劣化信號(hào)，ECU 3對(duì)未示出的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制(例如，調(diào)整由噴射器噴射的燃料的噴射量和噴射定時(shí)，以及調(diào)整點(diǎn)火定時(shí))。ECU 3還向基準(zhǔn)傳感器2的加熱器電路(未示出)提供加熱器驅(qū)動(dòng)電壓以快速地激活傳感器元件(未示出)并使該傳感器元件在激活后穩(wěn)定。
傳感器模擬器1包括設(shè)置在未示出的殼體中的微型計(jì)算機(jī)10，該微型計(jì)算機(jī)具有用于控制其本身的CPU 11、用于存儲(chǔ)稍后說明的劣化信號(hào)產(chǎn)生程序的可重寫EEPROM 12和用于暫時(shí)存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)的RAM 13。微型計(jì)算機(jī)10的CPU 11、EEPROM 12和RAM 13具有眾所周知的結(jié)構(gòu)。稍后將說明EEPROM 12和RAM 13的存儲(chǔ)區(qū)的結(jié)構(gòu)。
A/D轉(zhuǎn)換器30和D/A轉(zhuǎn)換器50連接到微型計(jì)算機(jī)10，其中A/D轉(zhuǎn)換器30對(duì)通過輸入接口20從基準(zhǔn)傳感器2輸入的基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，D/A轉(zhuǎn)換器50對(duì)由稍后說明的劣化信號(hào)產(chǎn)生程序產(chǎn)生的劣化信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換以通過輸出緩沖器40將該劣化信號(hào)輸出到ECU 3。用于允許用戶輸入劣化信號(hào)產(chǎn)生程序所使用的設(shè)置值的輸入單元60以及用于對(duì)顯示單元80執(zhí)行顯示控制的顯示控制單元70還連接到微型計(jì)算機(jī)10，其中顯示單元80用于顯示輸入設(shè)置值以允許對(duì)該輸入設(shè)置值進(jìn)行確認(rèn)。例如，使用推動(dòng)開關(guān)(push-switch)或旋轉(zhuǎn)開關(guān)(rotary switch)作為輸入單元60，使用LCD顯示器作為顯示單元80。盡管未示出，傳感器模擬器1還包括電源電路。
稍后說明的劣化信號(hào)產(chǎn)生程序在從基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生劣化信號(hào)時(shí)以子程序?yàn)閱挝粓?zhí)行多個(gè)處理，并在處理過程中產(chǎn)生各種中間信號(hào)。在劣化信號(hào)產(chǎn)生程序中，使用RAM 13的變量存儲(chǔ)區(qū)132中所存儲(chǔ)的多個(gè)變量，在子程序之間交換中間信號(hào)。在本實(shí)施例中，為了方便，存儲(chǔ)在一個(gè)子程序中作為變量處理的中間信號(hào)的處理可被稱為“輸出”，將作為變量存儲(chǔ)的中間信號(hào)讀到另一個(gè)子程序中的處理可被稱為“輸入”。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2和圖3說明EEPROM 12的存儲(chǔ)區(qū)和RAM 13的存儲(chǔ)區(qū)的示意性結(jié)構(gòu)。圖2是EEPROM 12的存儲(chǔ)區(qū)的結(jié)構(gòu)的概念圖。圖3是RAM 13的存儲(chǔ)區(qū)的結(jié)構(gòu)的概念圖。
如圖2所示，在EEPROM 12中設(shè)置設(shè)置值存儲(chǔ)區(qū)121、程序存儲(chǔ)區(qū)122和初始值存儲(chǔ)區(qū)123。在設(shè)置值存儲(chǔ)區(qū)121中，存儲(chǔ)稍后說明的7個(gè)變量(RichGain、LeanGain、GainThreshold、RichTimeConstant、LeanTimeConstant、RichDelayTime和LeanDelayTime)的設(shè)置值，并且這7個(gè)變量的設(shè)置值由劣化信號(hào)產(chǎn)生程序使用。用戶從輸入單元60輸入任意的值作為該設(shè)置值，然后將這些值存儲(chǔ)在EEPROM 12中，因此即使當(dāng)電源斷開時(shí)，這些值也能保存。劣化信號(hào)產(chǎn)生程序存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)區(qū)122中。EEPROM 12的使用實(shí)現(xiàn)了適合升級(jí)的靈活結(jié)構(gòu)。此外，EEPROM 12設(shè)置有各種未示出的存儲(chǔ)區(qū)。
如圖3所示，在RAM 13中設(shè)置工作區(qū)131和變量存儲(chǔ)區(qū)132。工作區(qū)131是讀入并展開劣化信號(hào)產(chǎn)生程序的存儲(chǔ)區(qū)，并且是用于執(zhí)行程序的區(qū)域。在變量存儲(chǔ)區(qū)132中存儲(chǔ)以下說明的各種變量和計(jì)數(shù)值，并且在執(zhí)行劣化信號(hào)產(chǎn)生程序時(shí)使用這些變量和計(jì)數(shù)值。
現(xiàn)在對(duì)由劣化信號(hào)產(chǎn)生程序使用的變量和計(jì)數(shù)值進(jìn)行說明。“Vin”表示用于存儲(chǔ)從基準(zhǔn)傳感器2獲得的基準(zhǔn)信號(hào)的電壓的變量，將該變量的初始值設(shè)為0?！癎ainThreshold”表示存儲(chǔ)用于根據(jù)基準(zhǔn)信號(hào)的電壓判斷排氣的空燃比處于富側(cè)和貧側(cè)中的哪一側(cè)的閾值的變量，設(shè)置用戶預(yù)先指定的值作為該變量的初始值。“RichGain”表示用于存儲(chǔ)當(dāng)排氣的空燃比處于富側(cè)時(shí)為了獲得第一中間信號(hào)(電壓Vint1)而與基準(zhǔn)信號(hào)的電壓相乘的增益因子的變量，設(shè)置用戶指定的值作為該變量的初始值?！癓eanGain”表示用于存儲(chǔ)當(dāng)排氣的空燃比處于貧側(cè)時(shí)為了獲得第一中間信號(hào)(電壓Vint1)而與基準(zhǔn)信號(hào)的電壓相乘的增益因子的變量，設(shè)置用戶指定的值作為該變量的初始值?！癡int1”表示用于存儲(chǔ)通過改變基準(zhǔn)信號(hào)的電壓Vin的增益而獲得的第一中間信號(hào)的電壓的變量，將該變量的初始值設(shè)為0。
“prevVin”表示用于存儲(chǔ)和保存所獲取的最新的且用于下一次操作(1毫秒后)的基準(zhǔn)信號(hào)的電壓Vin的變量，將該變量的初始值設(shè)為0。“Vdiff”是用于存儲(chǔ)基準(zhǔn)信號(hào)的微分值的變量，該微分值是作為前一次所獲取的基準(zhǔn)信號(hào)的電壓prevVin和最近所獲取的基準(zhǔn)信號(hào)的電壓Vin之間的差的近似值而獲得的，將該變量的初始值設(shè)為0?！皃revVdiff[i]”表示用于存儲(chǔ)從前第99次計(jì)算出的微分值prevVdiff[99]到前一次計(jì)算出的微分值prevVdiff[1]的99個(gè)變量，存儲(chǔ)0作為每個(gè)變量的初始值?！癡diffSum”表示用于存儲(chǔ)從前第99次計(jì)算出的微分值prevVdiff[99]到前一次計(jì)算出的微分值prevVdiff[1]與最新計(jì)算出的微分值Vdiff的和的變量，將該變量的初始值設(shè)為0?！癷”是用于指定微分值prevVdiff[i]的存儲(chǔ)區(qū)和稍后說明的電壓prevVint3[i]的存儲(chǔ)區(qū)的變量，將該變量的初始值設(shè)為1?！癲u”是用于存儲(chǔ)從前第99次(99毫秒前)獲取的基準(zhǔn)信號(hào)的微分值到最新獲取的基準(zhǔn)信號(hào)的微分值的100個(gè)微分值的平均值的變量，將該變量的初始值設(shè)為0。
“StepCount”表示為了獲得1秒內(nèi)的上升峰值tmpUpPeak和下降峰值tmpDownPeak而測(cè)量經(jīng)過1秒的計(jì)數(shù)值，將該變量的初始值設(shè)為0?！皌mpUpPeak”表示用于存儲(chǔ)作為在最近的1秒內(nèi)的平均微分值du的最大值的上升峰值的變量，將該變量的初始值設(shè)為0。“tmpDownPeak”表示用于存儲(chǔ)作為在最近的1秒內(nèi)的平均微分值du的最小值的下降峰值的變量，將該變量的初始值設(shè)為0?！皃revUpPeak1”表示用于存儲(chǔ)前一次(1秒前)獲得的1秒內(nèi)的上升峰值的變量，將該變量的初始值設(shè)為0?！皃revUpPeak2”表示用于存儲(chǔ)上上次(2秒前)獲得的1秒內(nèi)的上升峰值的變量，將該變量的初始值設(shè)為0?！皃revDownPeak1”表示用于存儲(chǔ)前一次(1秒前)獲得的1秒內(nèi)的下降峰值的變量，將該變量的初始值設(shè)為0?！皃revDownPeak2”表示用于存儲(chǔ)上上次(2秒前)獲得的1秒內(nèi)的下降峰值的變量，將該變量的初始值設(shè)為0?！癠pPeak”表示用于存儲(chǔ)在最近三次獲取中(最近3秒中)的上升峰值(tmpUpPeak、prevUpPeak1、prevUpPeak2)的平均值的變量，將該變量的初始值設(shè)為0.005。“DownPeak”表示用于存儲(chǔ)在最近三次獲取中(最近3秒中)的下降峰值(tmpDownPeak、prevDownPeak1、prevDownPeak2)的平均值的變量，將該變量的初始值設(shè)為-0.005?！癠pThreshold”是用于存儲(chǔ)為了檢測(cè)排氣的空燃比從貧側(cè)變化到了富側(cè)而與表示基準(zhǔn)信號(hào)中的變化的平均值du相比較的閾值的變量。計(jì)算作為變量UpPeak的0.15倍的值，并存儲(chǔ)該值作為該變量?！癉ownThreshold”是用于存儲(chǔ)為了檢測(cè)排氣的空燃比從富側(cè)變化到了貧側(cè)而與表示基準(zhǔn)信號(hào)中的變化的平均值du相比較的閾值的變量。計(jì)算作為變量DownPeak的0.15倍的值，并存儲(chǔ)該值作為該變量。
“state”表示指示排氣的空燃比的狀態(tài)的標(biāo)志，存儲(chǔ)-1表示隨著提供給發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的混合物的目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)而檢測(cè)到基準(zhǔn)信號(hào)的變化的狀態(tài)(以下稱為“下降狀態(tài)”)。相反，存儲(chǔ)1表示隨著目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)而檢測(cè)到基準(zhǔn)信號(hào)的變化的狀態(tài)(以下稱為“上升狀態(tài)”)?！皃revState1”表示用于存儲(chǔ)前一次(1毫秒前)所確定的狀態(tài)標(biāo)志的值以將該值用于閾值檢查處理的標(biāo)志。
“RichTimeConstant”表示用于存儲(chǔ)貧-富轉(zhuǎn)變率的變量，該貧-富轉(zhuǎn)變率用于在隨著基準(zhǔn)信號(hào)的變化而檢測(cè)到空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)的狀態(tài)下，改變基準(zhǔn)信號(hào)(本實(shí)施例中的第一中間信號(hào))的應(yīng)答特性，將該變量的初始值設(shè)為0。“LeanTimeConstant”表示用于存儲(chǔ)富-貧轉(zhuǎn)變率的變量，該富-貧轉(zhuǎn)變率用于在隨著基準(zhǔn)信號(hào)的變化而檢測(cè)到空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)的狀態(tài)下，改變基準(zhǔn)信號(hào)(本實(shí)施例中的第一中間信號(hào))的應(yīng)答特性，將該變量的初始值設(shè)為0?！唉痢北硎驹诟淖兓鶞?zhǔn)信號(hào)(本實(shí)施例中的第一中間信號(hào))的應(yīng)答特性的表達(dá)式中使用的系數(shù)，并存儲(chǔ)使用上述轉(zhuǎn)變率計(jì)算出的值。“Vint2”表示用于存儲(chǔ)通過改變基準(zhǔn)信號(hào)(本實(shí)施例中的第一中間信號(hào))的應(yīng)答特性而獲得的第二中間信號(hào)的電壓的變量，將該變量的初始值設(shè)為0?！皃revVint2”表示用于存儲(chǔ)和保存作為執(zhí)行最新的應(yīng)答特性處理的結(jié)果而獲得的且用于下一次操作(1毫秒后)的第二中間信號(hào)的電壓Vint2的變量，將該變量的初始值設(shè)為0。
“prevState2”表示為了保存前一次(1毫秒前)所確定的“state”標(biāo)志的值并在第一過沖檢查處理中使用該值而存儲(chǔ)的標(biāo)志?！癡base”表示存儲(chǔ)用于在第一過沖檢查處理中校正第二中間信號(hào)的電壓Vint2的校正電壓的變量。進(jìn)行該校正使得在基準(zhǔn)信號(hào)的電壓Vin隨著目標(biāo)空燃比的變化而轉(zhuǎn)變期間，在應(yīng)答特性處理過程中，當(dāng)電壓的變化方向隨轉(zhuǎn)變率的變化而暫時(shí)反轉(zhuǎn)(例如，從高電位變化到低電位反轉(zhuǎn)為從低電位變化到高電位)時(shí)，不會(huì)發(fā)生波動(dòng)變化。該變量類似地用于第二過沖檢查處理，以存儲(chǔ)用于校正輸出劣化信號(hào)的電壓Vout的校正電壓，并將該變量的初始值設(shè)為0?！癈heckFlag”表示當(dāng)在第一過沖檢查處理和第二過沖檢查處理中需要使用變量“Vbase”校正電壓時(shí)存儲(chǔ)1的標(biāo)志，將該標(biāo)志的初始值設(shè)置為0?！癡int3”表示用于存儲(chǔ)通過在第一過沖檢查處理中校正第二中間信號(hào)的電壓Vint2而產(chǎn)生的第三中間信號(hào)的電壓的變量，將該變量的初始值設(shè)為0。
“prevVint3[i]”(i＝0，1，2 ，...，600)表示601個(gè)變量，用于存儲(chǔ)和保存通過應(yīng)答特性處理和第一過沖檢查處理在最近的600毫秒內(nèi)每毫秒一次獲得的第三中間信號(hào)的電壓Vint3，并用于在延遲處理中在通過延遲時(shí)間(RichDelayTime或LeanDelayTime)延遲的定時(shí)輸出電壓。將每個(gè)變量的初始值設(shè)為0。“RichDelayTime”表示用于存儲(chǔ)貧-富延遲時(shí)間的變量，該貧-富延遲時(shí)間用于在已經(jīng)檢測(cè)到由于基準(zhǔn)信號(hào)的變化使得空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)的狀態(tài)下，以0～600毫秒的延遲范圍輸出基準(zhǔn)信號(hào)(本實(shí)施例中的第三中間信號(hào))。將該變量的初始值設(shè)置為0?！癓eanDelayTime”表示用于存儲(chǔ)富-貧延遲時(shí)間的變量，該富-貧延遲時(shí)間用于在已經(jīng)檢測(cè)到由于基準(zhǔn)信號(hào)的變化使得空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)的狀態(tài)下，以0～600毫秒的延遲范圍輸出基準(zhǔn)信號(hào)(本實(shí)施例中的第三中間信號(hào))。將該變量的初始值設(shè)置為0?！皃revState3”表示為了保存前一次(1毫秒前)所確定的狀態(tài)標(biāo)志的值并在第二過沖檢查處理中使用該值而存儲(chǔ)的標(biāo)志?！癡int4”表示用于存儲(chǔ)在檢測(cè)到由于基準(zhǔn)信號(hào)的變化使得空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)的狀態(tài)下、通過以[RichDelayTime]毫秒的延遲輸出第三中間信號(hào)而獲得的第四中間信號(hào)的電壓的變量。將該變量的初始值設(shè)置為0?！癡int5”表示用于存儲(chǔ)在檢測(cè)到由于基準(zhǔn)信號(hào)的變化使得空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)的狀態(tài)下、通過以[LeanDelayTime]毫秒的延遲輸出第三中間信號(hào)而獲得的第五中間信號(hào)的電壓的變量。將該變量的初始值設(shè)置為0?！皃revVint5”表示用于存儲(chǔ)和保持作為前一次(1毫秒前)的劣化信號(hào)而選擇的第五中間信號(hào)的電壓Vint5的變量，將該變量的初始值設(shè)置為0。“Vout”表示用于存儲(chǔ)作為執(zhí)行劣化信號(hào)產(chǎn)生程序的結(jié)果、從基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生的劣化信號(hào)的電壓的變量，存儲(chǔ)0作為該變量的初始值。此外，RAM 13設(shè)置有未示出的各種存儲(chǔ)區(qū)。
具有該結(jié)構(gòu)的傳感器模擬器1根據(jù)稍后說明的圖5～18的流程圖所示的劣化信號(hào)產(chǎn)生程序的執(zhí)行，1毫秒1次地從基準(zhǔn)傳感器2獲取基準(zhǔn)信號(hào)，處理該基準(zhǔn)信號(hào)以產(chǎn)生劣化信號(hào)，并將該劣化信號(hào)輸出到ECU 3。在對(duì)劣化信號(hào)產(chǎn)生程序詳細(xì)說明之前，參照?qǐng)D4所示的流程框圖，對(duì)劣化信號(hào)產(chǎn)生程序的操作進(jìn)行簡(jiǎn)要的說明。圖4是用于說明劣化信號(hào)產(chǎn)生程序的全體操作流程的流程框圖。
如圖4所示，劣化信號(hào)產(chǎn)生程序由4個(gè)處理模塊，即增益處理模塊101、上升/下降檢測(cè)模塊102、應(yīng)答特性處理模塊103和延遲處理模塊104構(gòu)成。
增益處理模塊101進(jìn)行改變(放大或衰減)輸入到其的基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)的增益的處理。根據(jù)電壓Vin是大于還是小于預(yù)定閾值GainThreshold，以不同的增益因子RichGain和LeanGain放大或衰減電壓Vin。將通過放大或衰減基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)獲得的第一中間信號(hào)(電壓Vint1)輸出到應(yīng)答特性處理模塊。增益處理模塊101對(duì)應(yīng)于稍后說明的劣化信號(hào)產(chǎn)生程序的流程圖(參見圖5)中的增益處理(S3)。
上升/下降檢測(cè)模塊102進(jìn)行檢測(cè)開始點(diǎn)的處理，在該開始點(diǎn)處，來(lái)自基準(zhǔn)傳感器2的基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)開始隨著目標(biāo)空燃比從富狀態(tài)變化到貧狀態(tài)或者從貧狀態(tài)變化到富狀態(tài)而變化?；趯?duì)輸入基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)進(jìn)行微分處理的結(jié)果，確定上述“state”標(biāo)志的值。保持“state”標(biāo)志的值，直到隨著目標(biāo)空燃比的變化檢測(cè)到基準(zhǔn)信號(hào)的下一次變化為止。即，“state”標(biāo)志的值變化的定時(shí)構(gòu)成上述開始點(diǎn)。上升/下降檢測(cè)模塊102對(duì)應(yīng)于稍后說明的劣化信號(hào)產(chǎn)生程序的流程圖(參見圖5)中的用于獲得基準(zhǔn)信號(hào)的微分值du的移動(dòng)平均計(jì)算處理(S5)、用于獲得閾值UpPeak和DownPeak的峰值檢測(cè)處理(S6)以及閾值檢查處理(S7)。
應(yīng)答特性處理模塊103進(jìn)行改變?cè)鲆嬉延稍鲆嫣幚砟K101改變的第一中間信號(hào)(電壓Vint1)的應(yīng)答特性的處理。當(dāng)目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)，電壓從在富側(cè)處于穩(wěn)定狀態(tài)的氧傳感器輸出的電壓變化為在貧側(cè)處于穩(wěn)定狀態(tài)的氧傳感器輸出的電壓。類似地，該說明適用于目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)的情況。在本實(shí)施例中使用的術(shù)語(yǔ)“應(yīng)答特性”是指在電壓開始隨著目標(biāo)空燃比的變化而變化之后該電壓達(dá)到預(yù)定值所用的時(shí)間(變化速度)。應(yīng)答特性越高，變化所需的時(shí)間越短(變化越快)。因此，當(dāng)氧傳感器劣化時(shí)，應(yīng)答特性下降，電壓的變化需要更長(zhǎng)的時(shí)間。
應(yīng)答特性處理模塊103通過使用下面所示的表達(dá)式1改變由增益處理模塊101獲得的第一中間信號(hào)(電壓Vint1)的應(yīng)答特性，來(lái)獲得第二中間信號(hào)(電壓Vint2)。
Vint2＝(1-α)×Vint1+α×prevVint2表達(dá)式1其中，prevVint2表示在前一次采樣時(shí)計(jì)算出的電壓Vint2的值。
為了允許在上升狀態(tài)和下降狀態(tài)下通過使用不同的轉(zhuǎn)變率改變應(yīng)答特性，使用貧-富轉(zhuǎn)變率RichTimeConstant和富-貧轉(zhuǎn)變率LeanTimeConstant，并使用下面所示的表達(dá)式2和3計(jì)算系數(shù)α。
在隨著目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)而檢測(cè)到基準(zhǔn)信號(hào)的變化的狀態(tài)(上升狀態(tài))下α＝exp{-1/(1+RichTimeConstant/Ts)}表達(dá)式2在隨著目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)而檢測(cè)到基準(zhǔn)信號(hào)的變化的狀態(tài)(下降狀態(tài))下α＝exp{-1/(1+LeanTimeConstant/Ts)}表達(dá)式3其中，Ts表示采樣間隔，在本實(shí)施例中為1毫秒。
應(yīng)答特性處理模塊103還進(jìn)行第一過沖檢查處理。例如，當(dāng)目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)，λ型氧傳感器輸出的電壓從高電位變化為低電位。此時(shí)，作為執(zhí)行應(yīng)答特性改變處理的結(jié)果，電壓可能暫時(shí)從低電位變化為高電位(變化方向反轉(zhuǎn))，因此變化可能處于波動(dòng)的形式。過沖檢查處理是校正作為最終輸出信號(hào)的第三中間信號(hào)(電壓Vint3)使得在第三中間信號(hào)(電壓Vint3)的方向改變時(shí)不發(fā)生暫時(shí)反轉(zhuǎn)的處理。應(yīng)答特性處理模塊103對(duì)應(yīng)于稍后說明的劣化信號(hào)產(chǎn)生程序的流程圖(參見圖5)中的應(yīng)答特性處理(S9)和第一過沖檢查處理(S10)。
接下來(lái)，延遲處理模塊104對(duì)應(yīng)答特性已經(jīng)由應(yīng)答特性處理模塊103改變的第三中間信號(hào)(電壓Vint3)的延遲時(shí)間進(jìn)行改變，以將所得到的信號(hào)作為劣化信號(hào)(電壓Vout)輸出。在該處理模塊中，存儲(chǔ)和保存了一組從600毫秒前輸入的電壓開始直到此時(shí)輸入的電壓Vint3為止的第三中間信號(hào)的電壓Vint3。當(dāng)空燃比的狀態(tài)處于富側(cè)(上升狀態(tài))時(shí)，產(chǎn)生在由貧-富延遲時(shí)間RichDelayTime所指定的延遲時(shí)間過去之前輸入的第三中間信號(hào)(電壓Vint3)作為第四中間信號(hào)(電壓Vint4)。類似地，當(dāng)空燃比的狀態(tài)處于貧側(cè)(下降狀態(tài))時(shí)，產(chǎn)生在由富-貧延遲時(shí)間LeanDelayTime所指定的延遲時(shí)間過去之前輸入的第三中間信號(hào)(電壓Vint3)作為第五中間信號(hào)(電壓Vint5)。
此外，以與上述第一過沖檢查處理類似的方式，進(jìn)行第二過沖檢查處理以校正處于上升狀態(tài)的第四中間信號(hào)(電壓Vint4)和處于下降狀態(tài)的第五中間信號(hào)(電壓Vint5)，從而產(chǎn)生并輸出劣化信號(hào)(電壓Vout)。延遲處理模塊104對(duì)應(yīng)于稍后說明的劣化信號(hào)產(chǎn)生程序(參見圖5)中的延遲處理(S11)和第二過沖檢查處理(S13)。
如這樣所述，由本實(shí)施例中的劣化信號(hào)產(chǎn)生程序來(lái)實(shí)現(xiàn)通過在各處理模塊處理基準(zhǔn)信號(hào)而產(chǎn)生劣化信號(hào)的步驟?，F(xiàn)在根據(jù)圖5～18的流程圖并參照?qǐng)D19～30的曲線圖，對(duì)通過執(zhí)行劣化信號(hào)產(chǎn)生程序?qū)⒒鶞?zhǔn)信號(hào)處理為劣化信號(hào)的步驟進(jìn)行說明。
圖5是示出劣化信號(hào)產(chǎn)生程序的主程序的流程圖。圖6是增益處理子程序的流程圖。圖7是移動(dòng)平均處理子程序的流程圖。圖8是峰值檢測(cè)處理子程序的流程圖。圖9是平均峰值計(jì)算處理子程序的流程圖。圖10是閾值檢查處理子程序的流程圖。圖11是應(yīng)答特性處理子程序的流程圖。圖12是第一過沖檢查處理子程序的流程圖。圖13是應(yīng)答增速處理子程序的流程圖。圖14是應(yīng)答減慢處理子程序的流程圖。圖15是延遲處理子程序的流程圖。圖16是第二過沖檢查處理子程序的流程圖。圖17是延遲上升處理子程序的流程圖。圖18是延遲下降處理子程序的流程圖。以下，流程圖中的各步驟將縮寫為“S”。
圖19是示出通過在富側(cè)和貧側(cè)之間交替目標(biāo)空燃比而獲得的、沿時(shí)間軸繪制的基準(zhǔn)信號(hào)的例子的曲線圖。圖20是示出通過改變圖19所示的基準(zhǔn)信號(hào)的富側(cè)增益而獲得的劣化信號(hào)的例子的曲線圖。圖21是示出通過改變圖19所示的基準(zhǔn)信號(hào)的貧側(cè)增益而獲得的劣化信號(hào)的例子的曲線圖。圖22是示出通過改變圖19所示的基準(zhǔn)信號(hào)的富側(cè)應(yīng)答特性而獲得的劣化信號(hào)的例子的曲線圖。圖23是示出通過改變圖19所示的基準(zhǔn)信號(hào)的貧側(cè)應(yīng)答特性而獲得的劣化信號(hào)的例子的曲線圖。圖24是為了說明第一過沖檢查處理，以放大的比例示出圖23中由圓圈Q表示的部分的曲線圖。圖25是為了說明第一過沖檢查處理，以放大的比例示出圖23中由圓圈Q表示的部分的另一個(gè)曲線圖。圖26是示出通過改變圖19所示的基準(zhǔn)信號(hào)的富側(cè)延遲時(shí)間而獲得的劣化信號(hào)的例子的曲線圖。圖27是示出通過改變圖19所示的基準(zhǔn)信號(hào)的貧側(cè)延遲時(shí)間而獲得的劣化信號(hào)的例子的曲線圖。圖28是為了說明第二過沖檢查處理，以放大的比例示出圖27中由圓圈R表示的部分的曲線圖。圖29是為了說明第二過沖檢查處理，以放大的比例示出圖27中由圓圈R表示的部分的另一個(gè)曲線圖。圖30是示出通過在富側(cè)和貧側(cè)均改變圖19所示的基準(zhǔn)信號(hào)的增益、應(yīng)答特性和延遲時(shí)間而獲得的劣化信號(hào)的例子的曲線圖。
由用戶向傳感器模擬器1輸入各種設(shè)置值。具體地，所述設(shè)置值包括用于改變基準(zhǔn)信號(hào)的增益的富側(cè)和貧側(cè)增益因子(分別用作變量RichGain和LeanGain的值)以及增益閾值(用作變量GainThreshold的值)、用于改變基準(zhǔn)信號(hào)的應(yīng)答特性的富側(cè)和貧側(cè)轉(zhuǎn)變率(分別用作變量RichTimeConstant和LeanTimeConstant的值)、用于改變基準(zhǔn)信號(hào)的變化的開始點(diǎn)的富側(cè)和貧側(cè)延遲時(shí)間(分別用作變量RichDelayTime和LeanDelayTime的值)。通過操作輸入單元60設(shè)置這些值，并將其存儲(chǔ)在EEPROM 12的設(shè)置值存儲(chǔ)區(qū)121中，該EEPROM 12即使在傳感器模擬器的電源關(guān)閉時(shí)也能夠保存先前輸入的設(shè)置值以便以后使用。
當(dāng)通過將圖5所示的劣化信號(hào)產(chǎn)生程序從EEPROM 12的程序存儲(chǔ)區(qū)122讀入RAM 13的工作區(qū)131來(lái)執(zhí)行該劣化信號(hào)產(chǎn)生程序時(shí)，傳感器模擬器1開始從基準(zhǔn)傳感器2的基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生劣化信號(hào)。根據(jù)圖5所示的劣化信號(hào)產(chǎn)生程序，首先在步驟S1進(jìn)行初始化處理，之后在步驟S2，處理等待在每一毫秒接收到的復(fù)位信號(hào)。在本實(shí)施例中，未示出的定時(shí)器程序與劣化信號(hào)產(chǎn)生程序并行執(zhí)行，并在每一毫秒輸出復(fù)位信號(hào)。處理等待，直到接收到復(fù)位信號(hào)為止，并在接收到復(fù)位信號(hào)時(shí)進(jìn)入步驟S3。然后，順序地調(diào)用并執(zhí)行步驟S3～S13的處理的子程序，以基于從基準(zhǔn)傳感器2獲取的基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生劣化信號(hào)并將該信號(hào)輸出到ECU 3。在步驟S13的處理之后，再次進(jìn)入步驟S2以等待接收下一個(gè)復(fù)位信號(hào)。即，在每一毫秒進(jìn)行用于將基準(zhǔn)信號(hào)處理為劣化信號(hào)的步驟S3～S13的處理。以下說明劣化信號(hào)產(chǎn)生程序的處理的具體內(nèi)容。
在初始化處理中，對(duì)劣化信號(hào)產(chǎn)生程序所使用的各種變量進(jìn)行初始化(S1)。如下進(jìn)行該初始化。讀取在EEPROM 12的初始值存儲(chǔ)區(qū)123中存儲(chǔ)的上述初始值，并將其存儲(chǔ)在RAM 13的變量存儲(chǔ)區(qū)132的各存儲(chǔ)區(qū)中作為各變量的值。從EEPROM 12的設(shè)置值存儲(chǔ)區(qū)121中讀取上述由用戶預(yù)先設(shè)置的7個(gè)變量(RichGain，LeanGain，GainThreshold，RichTimeConstant，LeanTimeConstant，RichDelayTime，和LeanDelayTime)的值，并將其存儲(chǔ)在變量存儲(chǔ)區(qū)132的各存儲(chǔ)區(qū)中作為各變量的值。參照劣化信號(hào)產(chǎn)生程序的步驟S1和后續(xù)步驟的處理，將變量的值從與處理相關(guān)聯(lián)的變量的存儲(chǔ)區(qū)中全部讀出，并寫入與處理相關(guān)聯(lián)的變量的存儲(chǔ)區(qū)中。然后，處理等待接收復(fù)位信號(hào)(S2否)，并且當(dāng)接收到復(fù)位信號(hào)時(shí)調(diào)用增益處理的子程序(S2是，S3)。在步驟S1，CPU 11讀取由用戶通過輸入單元60預(yù)先輸入的、并存儲(chǔ)和保存在EEPROM 12中的延遲時(shí)間RichDelayTime和LeanDelayTime，以允許劣化信號(hào)產(chǎn)生程序使用這些變量，并將它們存儲(chǔ)在RAM 13的變量存儲(chǔ)區(qū)中。因此，CPU 11對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的“延遲時(shí)間設(shè)置單元”。在步驟S1，類似地CPU 11讀取由用戶通過輸入單元60預(yù)先輸入的、并存儲(chǔ)和保存在EEPROM 12中的增益因子RichGain和LeanGain，以允許劣化信號(hào)產(chǎn)生程序使用這些變量，并將它們存儲(chǔ)在RAM 13的變量存儲(chǔ)區(qū)中。因此，CPU 11對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的“增益因子設(shè)置單元”。在步驟S1，CPU 11還讀取由用戶通過輸入單元60預(yù)先輸入的、并存儲(chǔ)和保存在EEPROM 12中的轉(zhuǎn)變率RichTimeConstant和LeanTimeConstant，以允許劣化信號(hào)產(chǎn)生程序使用這些變量，并將它們存儲(chǔ)在RAM 13的變量存儲(chǔ)區(qū)中。因此，CPU 11對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的“轉(zhuǎn)變率設(shè)置單元”。
增益處理增益處理是將基準(zhǔn)信號(hào)的電壓Vin分別乘以與排氣的空燃比處于富側(cè)和貧側(cè)相關(guān)的不同的增益因子RichGain和LeanGain，以獲得第一中間信號(hào)(電壓Vint1)。如上所述，本實(shí)施例的基準(zhǔn)傳感器2是λ型氧傳感器。已知，當(dāng)排氣的空燃比處于富側(cè)時(shí)，暴露于排氣中的λ型氧傳感器具有約0.9V的輸出電壓；當(dāng)該空燃比處于貧側(cè)時(shí)，具有約0.05V的輸出電壓。當(dāng)混合物的目標(biāo)空燃比在富側(cè)和貧側(cè)之間約1秒1次地進(jìn)行交替時(shí)，如圖19所示，來(lái)自λ型氧傳感器或者基準(zhǔn)傳感器2的基準(zhǔn)信號(hào)的電壓約1秒1次地在約0.05V和約0.9V之間發(fā)生突然變化。
在圖6所示的增益處理中，首先獲取通過A/D轉(zhuǎn)換器30輸入的基準(zhǔn)傳感器2的輸出電壓，并將該電壓存儲(chǔ)為變量Vin(S21)。將由此獲取的基準(zhǔn)信號(hào)的電壓Vin與由用戶預(yù)先設(shè)置的閾值GainThreshold相比較(S22)。由于如上所述基準(zhǔn)信號(hào)的電壓在約0.05V和約0.9V之間變化，因此通常將閾值GainThreshold設(shè)置在基本上處于這兩個(gè)電壓中間的0.45V。當(dāng)電壓大于閾值GainThreshold(S22是)時(shí)，判斷為所獲取的基準(zhǔn)信號(hào)的電壓是由處于富側(cè)的空燃比產(chǎn)生的電壓。然后，將超過閾值GainThreshold的基準(zhǔn)信號(hào)電壓的部分乘以增益因子RichGain，以計(jì)算僅其富側(cè)增益變化了的第一中間信號(hào)(電壓Vint1)(S23)。具體地，計(jì)算“GainThreshol+(Vin-GainThreshold)×RichGain”，并將該結(jié)果存儲(chǔ)為Vint1。圖20示出僅當(dāng)空燃比處于富側(cè)時(shí)改變基準(zhǔn)信號(hào)的增益的例子。在圖20中，點(diǎn)劃線表示第一中間信號(hào)(電壓Vint1)的曲線圖，與由虛線表示的基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)的曲線圖相比，該第一中間信號(hào)的電壓僅當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)具有高于作為“GainThreshold”的0.45V的電壓時(shí)才衰減。當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)的電壓是0.45V或更小時(shí)，第一中間信號(hào)的曲線圖與基準(zhǔn)信號(hào)的曲線圖一致。在步驟S21從基準(zhǔn)傳感器2獲取基準(zhǔn)信號(hào)并將該基準(zhǔn)信號(hào)存儲(chǔ)為電壓Vin的CPU 11對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元”。
如圖6所示，當(dāng)電壓Vin低于閾值GainThreshold(S22否，S25是)時(shí)，類似地判斷為所獲取的基準(zhǔn)信號(hào)的電壓是由處于貧側(cè)的空燃比產(chǎn)生的電壓。然后，將小于閾值GainThreshold的基準(zhǔn)信號(hào)電壓的部分乘以增益因子LeanGain，以計(jì)算僅其貧側(cè)增益變化了的第一中間信號(hào)(電壓Vint1)(S26)。具體地，計(jì)算“GainThreshold-(GainThreshold-Vin)×LeanGain”，并將該結(jié)果存儲(chǔ)為Vint1。圖21示出僅當(dāng)空燃比處于貧側(cè)時(shí)改變基準(zhǔn)信號(hào)的增益的例子。在圖21中，點(diǎn)劃線表示第一中間信號(hào)(電壓Vint1)的曲線圖，與由虛線表示的基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)的曲線圖相比，該第一中間信號(hào)的電壓僅當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)具有小于作為“GainThreshold”的0.45V的電壓時(shí)才放大。當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)的電壓是0.45V或更大時(shí)，第一中間信號(hào)的曲線圖與基準(zhǔn)信號(hào)的曲線圖一致。通過步驟S23或S26的處理改變基準(zhǔn)信號(hào)的增益的CPU 11對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“增益改變單元”。
如圖6所示，當(dāng)電壓Vin等于閾值GainThreshold(S22否，S25否)時(shí)，不執(zhí)行改變基準(zhǔn)信號(hào)的增益的處理，存儲(chǔ)電壓Vin作為第一中間信號(hào)的電壓Vint1(S27)。當(dāng)如這樣所述獲得第一中間信號(hào)的電壓Vint1(S23，S26或S27)時(shí)，處理進(jìn)入步驟S 29。當(dāng)作為增益改變的結(jié)果，電壓Vint1超出了電壓的適當(dāng)范圍，即不低于0V且低于5V的范圍時(shí)，進(jìn)行校正以將電壓保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。具體地，當(dāng)電壓Vint1為5V或更大(S29是)時(shí)，存儲(chǔ)4.99V作為電壓Vint1(S30)。另一方面，當(dāng)電壓Vint1低于0V(S29否，S31是)時(shí)，存儲(chǔ)0V作為電壓Vint1(S33)。當(dāng)電壓Vint1不低于0V且低于5V(S29否，S31否)時(shí)，判斷為電壓Vint1是適當(dāng)?shù)闹?，不進(jìn)行校正。在電壓Vint1這樣校正(S30/S33/S31否)之后，處理返回主程序?？梢匀我獾卦O(shè)置第一中間信號(hào)的電壓的適當(dāng)范圍。
移動(dòng)平均處理然后，圖5所示的主程序調(diào)用移動(dòng)平均處理的子程序(S5)。移動(dòng)平均處理是為了在稍后說明的閾值檢查處理(S7)中判斷空燃比的變化，即是從富側(cè)變化到貧側(cè)還是從貧側(cè)變化到富側(cè)，而獲得表示基準(zhǔn)信號(hào)的變化的微分值的平均值du的處理。為了避免由于基準(zhǔn)信號(hào)在短期內(nèi)的顯著變化(波動(dòng))而導(dǎo)致在閾值檢查處理中的錯(cuò)誤判斷，將微分值的平均值du計(jì)算為通過執(zhí)行最新移動(dòng)平均處理而獲得的基準(zhǔn)信號(hào)的微分值Vdiff加上通過執(zhí)行先前的99次移動(dòng)平均處理而獲得的基準(zhǔn)信號(hào)的微分值prevVdiff[1]～prevVdiff[99]的100個(gè)微分值的平均值。
如圖7所示，在移動(dòng)平均處理中，初始化在該子程序中使用的變量VdiffSum，并存儲(chǔ)0作為該變量(S41)。接下來(lái)，通過“Vin-prevVin”計(jì)算最新獲取的基準(zhǔn)信號(hào)的電壓Vin和前一次(1毫秒前)獲取的基準(zhǔn)信號(hào)的電壓prevVin之間的差，并存儲(chǔ)該差作為最新獲取的基準(zhǔn)信號(hào)的微分值Vdiff(S42)。由于如上所述在每一毫秒獲取基準(zhǔn)信號(hào)，因此通過表達(dá)式“Vin-prevVin”獲得作為近似值的微分值Vdiff。將由此計(jì)算出的微分值Vdiff存儲(chǔ)為作為和值的變量VdiffSum，以獲得100個(gè)微分值的平均值(S43)。
在后續(xù)的步驟S45～S49，執(zhí)行將基準(zhǔn)信號(hào)的先前99個(gè)微分值prevVdiff[1]～prevVdiff[99]順序地相加到和VdiffSum中的處理。首先，在步驟S45，存儲(chǔ)1作為變量i(S45)。接下來(lái)，存儲(chǔ)通過將前第i次微分(在這種情況下，為前一次微分)計(jì)算出的微分值prevVdiff[i(1)]相加到和VdiffSum而獲得的值，作為新的和值VdiffSum(S46)。然后，將變量i的值增加到2(S47)，由于滿足i≤99(S49是)，因此之后處理返回步驟S46。然后，類似地執(zhí)行將微分值prevVdiff[i(2)]相加到和VdiffSum的處理。當(dāng)變量i的值超過99(S49否)時(shí)，這一系列的處理終止。在處理執(zhí)行之后，存儲(chǔ)“Vdiff+prevVdiff[1]+prevVdiff[2]+…+prevVdiff[99]”的計(jì)算結(jié)果，作為和VdiffSum。因此，存儲(chǔ)100個(gè)微分值的和，例如最新獲取的基準(zhǔn)信號(hào)的微分值和先前獲取的基準(zhǔn)信號(hào)的99個(gè)微分值的和，作為和VdiffSum。在步驟S50，將該和除以100以計(jì)算平均值，并存儲(chǔ)該結(jié)果作為平均微分值du(S50)。
在后續(xù)的步驟S51～S57，執(zhí)行處理以更新在執(zhí)行下一次移動(dòng)平均處理時(shí)將被用于計(jì)算微分值的平均值的微分值prevVdiff[i]。首先，在步驟S51，存儲(chǔ)99作為變量i(S51)。接下來(lái)，執(zhí)行存儲(chǔ)prevVdiff[i-1(98)]作為微分值prevVdiff[i(99)]的處理(S53)。然后，變量i的值減少到98(S54)，由于滿足i≥2(S55是)，因此之后處理返回步驟S53。然后，類似地執(zhí)行將prevVdiff[i-1(97)]存儲(chǔ)為微分值prevVdiff[i(98)]的處理。繼續(xù)這一系列的處理，直到變量i的值下降到低于2(S55否)為止，存儲(chǔ)微分值prevVdiff[98]～prevVdiff[1]的值，以分別覆蓋和更新微分值prevVdiff[99]～prevVdiff[2]的值。最后，存儲(chǔ)最新計(jì)算出的微分值Vdiff，以覆蓋微分值prevVdiff[1]，該更新終止(S57)。此外，當(dāng)執(zhí)行下一次的移動(dòng)平均處理時(shí)，存儲(chǔ)基準(zhǔn)信號(hào)的電壓Vin作為要在步驟S42使用的前一次的基準(zhǔn)信號(hào)的電壓prevVin(S58)，然后處理返回主程序。
峰值檢測(cè)處理接下來(lái)，圖5所示的主程序調(diào)用峰值檢測(cè)處理的子程序(S6)。峰值檢測(cè)處理是用于獲得在稍后說明的閾值檢查處理(S7)中使用的、表示基準(zhǔn)信號(hào)變化的微分值的平均值du的閾值UpThreshold和DownThreshold的處理，閾值UpThreshold允許對(duì)空燃比是否已從貧側(cè)變化到富側(cè)進(jìn)行判斷，閾值DownThreshold允許對(duì)空燃比是否已從富側(cè)變化到貧側(cè)進(jìn)行判斷。由于微分值的平均值du的變化依賴于所用傳感器的類型，因此在每一秒識(shí)別平均值du的最大值(上升峰值)和最小值(下降峰值)。因此，進(jìn)行處理以通過基于過去3秒內(nèi)的上升峰值和下降峰值的平均計(jì)算閾值UpThreshold和DownThreshold，來(lái)識(shí)別適合于該傳感器的閾值UpThreshold和DownThreshold。
如圖8所示，峰值檢測(cè)處理檢查用于測(cè)量1秒的計(jì)數(shù)值StepCount，在這1秒期間，對(duì)峰值進(jìn)行采樣。當(dāng)該計(jì)數(shù)值小于1000時(shí)，判斷為正在進(jìn)行峰值的采樣(S61是)。當(dāng)通過移動(dòng)平均處理而獲得的微分值的平均值du在進(jìn)行采樣的這1秒期間大于作為最大值存儲(chǔ)的上升峰值tmpUpPeak(S62是)時(shí)，存儲(chǔ)平均值du作為tmpUpPeak以更新上升峰值(S63)。當(dāng)微分值的平均值du在進(jìn)行采樣的這1秒期間等于或小于上升峰值tmpUpPeak(S62否)并且小于作為最小值存儲(chǔ)的下降峰值tmpDownPeak(S65是)時(shí)，類似地存儲(chǔ)平均值du作為tmpDownPeak以更新下降峰值(S66)。當(dāng)微分值的平均值du不大于上升峰值tmpUpPeak(S62否)并且不小于下降峰值tmpDownPeak(S65否)時(shí)，不更新峰值。在執(zhí)行上述任何處理(S63或S66或S65否)之后，計(jì)數(shù)值StepCount增加1(S67)，然后處理返回主程序。
如上所述，在每一毫秒執(zhí)行圖5中的主程序的步驟S3～S13的處理。因此，也在每一毫秒執(zhí)行圖8中的峰值檢測(cè)處理的步驟S67，并且計(jì)數(shù)值StepCount繼續(xù)增加。在步驟S1的初始化處理(參見圖5)之后或在稍后說明的步驟S70復(fù)位計(jì)數(shù)值StepCount之后，在每一毫秒重復(fù)主程序的處理。當(dāng)在1秒過去之后計(jì)數(shù)值StepCount達(dá)到1000(S61否)時(shí)，調(diào)用平均峰值計(jì)算處理的子程序(S69)。
如圖9所示，在平均峰值計(jì)算處理中，檢查在最近的1秒內(nèi)檢測(cè)到的上升峰值tmpUpPeak是否大于在上1秒內(nèi)檢測(cè)到的上升峰值prevUpPeak1的1/3(S91)。當(dāng)值tmpUpPeak為等于或小于prevUpPeak1的1/3的值(S91否)時(shí)，判斷為在最近的1秒內(nèi)檢測(cè)到的上升峰值tmpUpPeak是噪聲。然后，存儲(chǔ)在上1秒內(nèi)檢測(cè)到的上升峰值prevUpPeak1的0.9倍的值作為tmpUpPeak(S92)，處理進(jìn)入步驟S93。當(dāng)值tmpUpPeak為大于prevUpPeak1的1/3的值(S91是)時(shí)，處理直接進(jìn)入步驟S93。在步驟S93，計(jì)算最新檢測(cè)到的三個(gè)上升峰值的平均值。具體地，計(jì)算“(tmpUpPeak+prevUpPeak1+prevUpPeak2)/3”，并存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果作為平均上升峰值UpPeak(S93)。
對(duì)下降峰值執(zhí)行類似的處理。具體地，當(dāng)在最近的1秒內(nèi)檢測(cè)到的下降峰值tmpDownPeak等于或大于在上1秒內(nèi)檢測(cè)到的下降峰值prevDownPeak1的1/3(S95否)時(shí)，判斷為在最近的1秒內(nèi)檢測(cè)到的下降峰值tmpDownPeak是噪聲。然后，存儲(chǔ)在上1秒內(nèi)檢測(cè)到的下降峰值prevDownPeak1的0.9倍的值作為tmpDownPeak(S96)，處理進(jìn)入步驟S97。當(dāng)值tmpDownPeak為小于prevDownPeak1的1/3的值(S95是)時(shí)，處理直接進(jìn)入步驟S97。在步驟S97，類似地計(jì)算最新檢測(cè)到的三個(gè)下降峰值的平均值。具體地，計(jì)算“(tmpDownPeak+prevDownPeak1+prevDownPeak2)/3”，并存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果作為平均下降峰值DownPeak(S97)。
然后，當(dāng)1秒后執(zhí)行下一次平均峰值計(jì)算處理時(shí)，更新在計(jì)算平均上升峰值和平均下降峰值時(shí)使用的各變量。具體地，存儲(chǔ)在上1秒內(nèi)檢測(cè)到的上升峰值prevUpPeak1和下降峰值prevDownPeak1，以覆蓋在上上次的1秒內(nèi)檢測(cè)到的上升峰值prevUpPeak2和下降峰值prevDownPeak2。存儲(chǔ)在最近的1秒內(nèi)檢測(cè)到的上升峰值tmpUpPeak和下降峰值tmpDownPeak，以覆蓋在上1秒內(nèi)檢測(cè)到的上升峰值prevUpPeak1和下降峰值prevDownPeak1。此外，存儲(chǔ)0作為tmpUpPeak和tmpDownPeak，以復(fù)位上升峰值和下降峰值(S99)。
之后，當(dāng)處理返回圖8所示的峰值檢測(cè)處理子程序時(shí)，存儲(chǔ)0作為計(jì)數(shù)值StepCount，以復(fù)位用于檢測(cè)下1秒內(nèi)的上升峰值和下降峰值的時(shí)間測(cè)量(S70)。在后續(xù)的步驟S71～S81，進(jìn)行校正，以將在平均峰值計(jì)算處理中獲得的平均上升峰值UpPeak和平均下降峰值DownPeak保持在各自適當(dāng)值的范圍內(nèi)。具體地，當(dāng)平均上升峰值UpPeak不小于0并且不大于0.0067(S71否，S74否)時(shí)，該平均上升峰值UpPeak被判斷為適當(dāng)。當(dāng)峰值UpPeak小于0(S71是)時(shí)，將0.005存儲(chǔ)為峰值UpPeak(S73)。當(dāng)峰值UpPeak大于0.0067(S71否，S74是)時(shí)，將0.0067存儲(chǔ)為峰值UpPeak(S75)。
在校正峰值UpPeak(S73，S75，S74否)之后，處理進(jìn)入步驟S77，以對(duì)峰值DownPeak執(zhí)行類似的校正。具體地，當(dāng)平均下降峰值DownPeak不小于-0.0067并且不大于0(S77否，S79否)時(shí)，該平均下降峰值DownPeak被判斷為適當(dāng)。當(dāng)峰值DownPeak大于0(S77是)時(shí)，將-0.005存儲(chǔ)為峰值DownPeak(S78)。當(dāng)峰值DownPeak小于-0.0067(S77否，S79是)時(shí)，將-0.0067存儲(chǔ)為峰值DownPeak(S81)。在同樣如這樣所述校正峰值DownPeak(S78，S81，S79否)之后，處理進(jìn)入步驟S82。
在步驟S82，執(zhí)行獲得在后續(xù)的閾值檢查處理(S7)中要使用的閾值UpThreshold和DownThreshold的處理(S82)。在本實(shí)施例中，設(shè)置平均上升峰值UpPeak的0.15倍的值作為閾值UpThreshold，設(shè)置平均下降峰值DownPeak的0.15倍的值作為閾值DownThreshold。之后，處理返回主程序。存儲(chǔ)當(dāng)最后執(zhí)行步驟S82的處理時(shí)所計(jì)算出的值作為如上所述獲得的閾值UpThreshold和DownThreshold，直到計(jì)數(shù)值StepCount小于1000為止，并且在后續(xù)的閾值檢查處理中將使用這些值。
閾值檢查處理接下來(lái)，圖5所示的主程序調(diào)用閾值檢查處理的子程序(S7)。閾值檢查處理是將在移動(dòng)平均處理中獲得的基準(zhǔn)信號(hào)的微分值的平均值du與在峰值檢測(cè)處理中獲得的閾值UpThreshold和DownThreshold相比較以判斷平均值是上升還是下降的處理。
如圖10所示，閾值檢查處理是復(fù)制并存儲(chǔ)“state”標(biāo)志中的值prevState1以在當(dāng)前處理中使用該值的處理(S101)，其中prevState1是表示在前一次(1毫秒前)執(zhí)行的閾值檢查處理中判斷的空燃比變化的檢測(cè)結(jié)果的“state”標(biāo)志的值。接下來(lái)，將平均值du與上閾值UpThreshold進(jìn)行比較。當(dāng)平均值du超過上閾值UpThreshold(S102是)時(shí)，判斷為基準(zhǔn)信號(hào)的電壓急劇增大，空燃比已從貧側(cè)變化到富側(cè)或處于上升狀態(tài)，并在“state”標(biāo)志中存儲(chǔ)1(S103)。類似地，當(dāng)平均值du小于下閾值DownThreshold時(shí)，判斷為基準(zhǔn)信號(hào)的電壓急劇下降，空燃比已從富側(cè)變化到貧側(cè)或處于下降狀態(tài)，并在“state”標(biāo)志中存儲(chǔ)-1(S106)。當(dāng)平均值du不小于下閾值DownThreshold并且不大于上閾值UpThreshold(S102否，S105否)時(shí)，不對(duì)前一次判斷的標(biāo)志值進(jìn)行改變。在如這樣所述判斷空燃比的狀態(tài)(S103/S106/S105否)之后，將當(dāng)前的“state”標(biāo)志值存儲(chǔ)為prevState1，以在下一次閾值檢查處理中使用該值(S107)，然后，處理返回主程序。當(dāng)在步驟S102平均值du被判斷為超過上閾值UpThreshold或處于上升狀態(tài)并且新設(shè)置1作為“state”標(biāo)志的值時(shí)的時(shí)間點(diǎn)是根據(jù)本發(fā)明的“貧-富變化開始點(diǎn)”。當(dāng)在步驟S103平均值du被判斷為小于下閾值DownThreshold或處于下降狀態(tài)并且新設(shè)置-1作為“state”標(biāo)志的值時(shí)的時(shí)間點(diǎn)是根據(jù)本發(fā)明的“富-貧變化開始點(diǎn)”。在步驟S102和S103執(zhí)行該判斷處理的CPU11對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的“空燃比變化開始點(diǎn)檢測(cè)單元”。
現(xiàn)在參照?qǐng)D19的曲線圖說明在閾值檢查處理中的操作的具體例子。當(dāng)目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)時(shí)，基準(zhǔn)信號(hào)的電壓(輸出電壓)如區(qū)間A-B所示急劇上升。具體地，基準(zhǔn)信號(hào)的微分值的平均值du足夠大，從而滿足關(guān)系du＞UpThreshold，因此平均值du被判斷為在該區(qū)間內(nèi)上升，并在“state”標(biāo)志中存儲(chǔ)1。在基準(zhǔn)信號(hào)的電壓達(dá)到約0.9V并穩(wěn)定的區(qū)間B-C，盡管基準(zhǔn)信號(hào)的微分值的平均值du接近于0，但它不下降到低于下閾值DownThreshold。在該區(qū)間中，由于已經(jīng)從“prevState1”標(biāo)志復(fù)制的“state”標(biāo)志的前一次的值保持原樣，因此“state”標(biāo)志為1，并保持上升狀態(tài)。當(dāng)目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)，基準(zhǔn)信號(hào)的電壓如區(qū)間C-D所示急劇下降?；鶞?zhǔn)信號(hào)的微分值的平均值du是滿足關(guān)系du＜DownThreshold的較大的負(fù)值，該平均值被判斷為在該區(qū)間下降。因此，在“state”標(biāo)志中存儲(chǔ)-1。在基準(zhǔn)信號(hào)的電壓達(dá)到約0.05V并穩(wěn)定的區(qū)間D-E，盡管基準(zhǔn)信號(hào)的微分值的平均值du接近于0，但它不下降到低于下閾值DownThreshold。在該區(qū)間中，由于已經(jīng)從“prevState1”標(biāo)志復(fù)制的“state”標(biāo)志的前一次的值保持原樣，因此“state”標(biāo)志為-1，并保持下降狀態(tài)。在步驟S9的應(yīng)答特性處理、步驟S10的第一過沖檢查處理和步驟S13的第二過沖檢查處理中，使用如這樣所述判斷的空燃比的狀態(tài)。
應(yīng)答特性處理接下來(lái)，圖5所示的主程序調(diào)用應(yīng)答特性處理的子程序(S9)。應(yīng)答特性處理是通過根據(jù)空燃比的狀態(tài)即上升狀態(tài)或下降狀態(tài)，使用轉(zhuǎn)變率RichTimeConstant或LeanTimeConstant改變基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)(或第一中間信號(hào)(通過本實(shí)施例的增益處理獲得的電壓Vint1))的應(yīng)答特性，來(lái)獲得第二中間信號(hào)(電壓Vint2)的處理。
在圖11所示的應(yīng)答特性處理中，參照在閾值檢查處理中獲得的“state”標(biāo)志的值以檢查該值是否大于0(S111)。在上升狀態(tài)中，“state”標(biāo)志為1(S111是)，選擇貧-富轉(zhuǎn)變率RichTimeConstant。使用上述表達(dá)式2計(jì)算系數(shù)α，并存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果(S112)。在下降狀態(tài)中，“state”標(biāo)志為-1(S111否)，類似地選擇富-貧轉(zhuǎn)變率LeanTimeConstant。使用上述表達(dá)式3計(jì)算系數(shù)α，并存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果(S113)。
然后，使用上述表達(dá)式1計(jì)算通過改變第一中間信號(hào)的電壓Vint1的應(yīng)答特性獲得的第二中間信號(hào)的電壓Vint2(S115)。此時(shí)，通過執(zhí)行步驟S112或S113的處理計(jì)算系數(shù)α，使用作為在前一次應(yīng)答特性處理中存儲(chǔ)的電壓Vint2的prevVint2作為表達(dá)式1中的變量。之后，處理返回主程序。使用在步驟S112或S113的處理計(jì)算出的系數(shù)α在步驟S115的處理中改變基準(zhǔn)信號(hào)(本實(shí)施例中的第一中間信號(hào))的應(yīng)答特性的CPU 11對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“轉(zhuǎn)變時(shí)間改變單元”。
第一過沖檢查處理當(dāng)空燃比變化時(shí)，用于計(jì)算第二中間信號(hào)的轉(zhuǎn)變率(RichTimeConstant或LeanTimeConstant)切換到另一轉(zhuǎn)變率(LeanTimeConstant或RichTimeConstant)。在檢測(cè)到基準(zhǔn)信號(hào)隨著空燃比的變化而變化的定時(shí)，發(fā)生該轉(zhuǎn)變率的切換，基準(zhǔn)信號(hào)的電壓Vin(本實(shí)施例中的第一中間信號(hào)的電壓Vint1)可能在該定時(shí)已經(jīng)開始顯著變化(上升或衰減)。為此，所計(jì)算出的第二中間信號(hào)的電壓Vint2的變化方向可能在該定時(shí)暫時(shí)地反轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)時(shí)，第二中間信號(hào)的電壓Vint2從低電位變化為高電位。然而，在上述定時(shí)，可能暫時(shí)地發(fā)生從高電位到低電位的變化，所得到的信號(hào)波形可能以波動(dòng)形式變化。圖24的曲線圖示出了這種波形的例子。
參照?qǐng)D24，檢測(cè)出空燃比處于貧側(cè)，因此判斷出空燃比在定時(shí)F之前處于下降狀態(tài)。因此，將-1存儲(chǔ)在“state”標(biāo)志中，輸出使用轉(zhuǎn)變率LeanTimeConstant計(jì)算出的下降時(shí)間信號(hào)(由圖24中的雙點(diǎn)劃線示出，并且由于RichTimeConstant＝0而與基準(zhǔn)信號(hào)(未示出)一致)作為第二中間信號(hào)(電壓Vint2)。在定時(shí)F或在定時(shí)F之后，當(dāng)檢測(cè)到空燃比已變化到富側(cè)時(shí)，判斷為空燃比處于上升狀態(tài)，“state”標(biāo)志變成1。因此，輸出使用轉(zhuǎn)變率RichTimeConstant計(jì)算出的上升時(shí)間信號(hào)(由圖24中的點(diǎn)劃線示出)作為第二中間信號(hào)(電壓Vint2)。在定時(shí)F，處于下降狀態(tài)的第二中間信號(hào)的電壓Vint2高于處于上升狀態(tài)的第二中間信號(hào)的電壓Vint2。作為所述信號(hào)的組合輸出的第二中間信號(hào)(電壓Vint2)畫出如下曲線，該曲線在定時(shí)F當(dāng)由于信號(hào)處于上升狀態(tài)而使電壓應(yīng)當(dāng)反向增加時(shí)，該信號(hào)的電壓顯著地低于它應(yīng)當(dāng)所在的電壓(如圖24的箭頭所示)，之后該電壓逐漸上升。
第一過沖檢查處理從定時(shí)F處的值開始，校正在定時(shí)F之后不顧電壓處于上升狀態(tài)的事實(shí)而發(fā)生的電壓的任何下降。當(dāng)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)，也進(jìn)行類似的校正。具體地，校正電壓，使得在空燃比已經(jīng)從貧側(cè)變化到富側(cè)并且基準(zhǔn)信號(hào)的電壓由此上升時(shí)不會(huì)發(fā)生暫時(shí)的電壓下降，并且使得在空燃比已經(jīng)從富側(cè)變化到貧側(cè)并且基準(zhǔn)信號(hào)的電壓由此下降時(shí)不會(huì)發(fā)生暫時(shí)的電壓上升。參照?qǐng)D24所示的具體例子，保存緊挨在定時(shí)F之前(1毫秒前)處于上升狀態(tài)的電壓Vint2的值作為校正值Vbase，通過以校正值Vbase代替定時(shí)F和定時(shí)G之間的時(shí)間段期間的處于上升狀態(tài)的電壓Vint2來(lái)進(jìn)行校正，直到電壓Vint2的值與校正值Vbase一致為止。結(jié)果，在圖25所示的例子中，通過第一過沖檢查處理獲得的第三中間信號(hào)(電壓Vint3)畫出如下曲線(圖25中的實(shí)線所示)，該曲線在從定時(shí)F到定時(shí)G之間的時(shí)間段期間，用表示恒定電壓(Vbase)的直線來(lái)代替。
為了通過如上所述校正電壓Vint2來(lái)獲得電壓Vint3，圖5所示的主程序調(diào)用第一過沖檢查處理的子程序(S10)。在第一過沖檢查處理中，如圖12所示，首先參考在閾值檢查處理中獲得的“state”標(biāo)志的值，以檢查該值是否大于0(S121)。以圖24所示的曲線圖為例進(jìn)行說明，檢測(cè)出空燃比處于在從富側(cè)變化到貧側(cè)之后的狀態(tài)(下降狀態(tài))，并且“state”標(biāo)志為-1(S121否)。因此，調(diào)用應(yīng)答減慢處理的子程序(S123)。
在圖14的應(yīng)答減慢處理中，參照存儲(chǔ)和保存了表示前一次(1毫秒前)的空燃比轉(zhuǎn)變的狀態(tài)的“state”標(biāo)志的值的標(biāo)志prevState2的值，以檢查該值是否大于0(S151)。由于在定時(shí)F之前標(biāo)志prevState2為-1(S151否)，因此判斷為在前一次和當(dāng)前的檢測(cè)中空燃比處于貧側(cè)，并且空燃比沒有發(fā)生變化，然后處理直接進(jìn)入步驟S155。在空燃比的狀態(tài)(“state”標(biāo)志的值)發(fā)生變化之前，“CheckFlag”的值為0(S155否)，照原樣存儲(chǔ)第二中間信號(hào)的電壓Vint2作為第三中間信號(hào)的電壓Vint3(S161)。然后，處理返回圖12所示的第一過沖檢查處理的子程序。將“state”標(biāo)志的值存儲(chǔ)并保存在prevState2標(biāo)志中，以在下一次執(zhí)行第一過沖檢查處理時(shí)使用該值。此外，存儲(chǔ)并保存第二中間信號(hào)的電壓Vint2作為電壓prevVint2，以在下一次執(zhí)行應(yīng)答特性處理時(shí)使用電壓Vint2的值(S125)，處理返回主程序。
當(dāng)在每一毫秒重復(fù)主程序的處理之后定時(shí)F(參見圖24)到來(lái)時(shí)，檢測(cè)到空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)，將1存儲(chǔ)在“state”標(biāo)志中。然后，圖12所示的第一過沖檢查處理調(diào)用應(yīng)答增速處理的子程序(S121是，S122)。
在圖13所示的應(yīng)答增速處理中，由于在定時(shí)F(參見圖24)之前用于存儲(chǔ)“state”標(biāo)志的值的prevState2標(biāo)志的值為-1(S131是)，因此判斷為空燃比的狀態(tài)已經(jīng)從貧側(cè)變化到富側(cè)。復(fù)制并存儲(chǔ)作為前一次(1毫秒前)計(jì)算出的處于下降狀態(tài)的第二中間信號(hào)的電壓Vint2的電壓prevVint2的值，作為用于在需要校正時(shí)代替電壓Vint2的值的校正值Vbase(S132)。此外，將1存儲(chǔ)在“CheckFlag”中(S133)。
接下來(lái)，由于在步驟S135“CheckFlag”為1(S135是)，因此判斷為必須對(duì)電壓Vint2的值進(jìn)行校正，并檢查電壓Vint2是否小于校正值Vbase(S136)。在定時(shí)F，由于使用轉(zhuǎn)變率RichTimeConstant計(jì)算出的電壓Vint2的值小于校正值Vbase，因此必須對(duì)電壓Vint2進(jìn)行校正(S136是)。然后，存儲(chǔ)校正值Vbase作為電壓Vint3(S137)，處理返回第一過沖檢查處理的子程序。
在定時(shí)F以及定時(shí)F之后，由于空燃比處于富側(cè)，因此“state”標(biāo)志指示1，在第一過沖檢查處理中連續(xù)調(diào)用應(yīng)答增速處理的子程序(圖12中的S121是)。由于當(dāng)上升狀態(tài)繼續(xù)時(shí)同樣存儲(chǔ)1作為“prevState2”標(biāo)志(S131否)，因此將校正值Vbase保持為當(dāng)在定時(shí)F執(zhí)行應(yīng)答增速處理時(shí)所存儲(chǔ)的值。此外，由于當(dāng)上升狀態(tài)繼續(xù)時(shí)將1持續(xù)存儲(chǔ)在“CheckFlag”中(S135是)，因此如在定時(shí)F和定時(shí)G(參見圖24)之間的時(shí)間段中所見，用校正值Vbase代替電壓Vint2(S136是)，獲得如上所述由直線近似的電壓Vint3(參見圖25)(S137)。
當(dāng)時(shí)間進(jìn)一步過去達(dá)到定時(shí)G時(shí)，由于電壓Vint2的值等于或大于校正值Vbase，因此圖13所示的應(yīng)答增速處理從步驟S136進(jìn)入步驟S139(S136否)。由于不需要校正電壓Vint2，因此存儲(chǔ)電壓Vint2作為電壓Vint3(S139)，并將0存儲(chǔ)在“CheckFlag”中(S140)。然后，處理返回到第一過沖檢查處理的子程序。
在定時(shí)G和定時(shí)G之后，由于空燃比仍然處于富側(cè)，因此“state”和“prevState2”標(biāo)志都指示1。在第一過沖檢查處理中連續(xù)調(diào)用應(yīng)答增速處理的子程序(圖12中的S121是)。在應(yīng)答增速處理中，由于“CheckFlag”為0，因此照原樣存儲(chǔ)電壓Vint2作為Vint3(S131否，S135否，S141)，并且處理返回第一過沖檢查處理的子程序。
圖23示出表示如這樣所述產(chǎn)生的第三中間信號(hào)(電壓Vint3)的曲線圖的例子。在圖23中，基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)既沒有經(jīng)過增益處理又沒有經(jīng)過與空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)相關(guān)的應(yīng)答特性處理。圖23示出了第三中間信號(hào)(電壓Vint3)的曲線圖(圖中由點(diǎn)劃線表示)與基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)的曲線圖(圖中由虛線表示)之間的比較。通過對(duì)在檢測(cè)到空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)(該情況對(duì)應(yīng)于圖19中的區(qū)間C-E)所產(chǎn)生的第二中間信號(hào)(電壓Vint2)執(zhí)行第一過沖檢查處理，產(chǎn)生第三中間信號(hào)。使用富-貧轉(zhuǎn)變率LeanTimeConstant計(jì)算出的第三中間信號(hào)具有劣化的應(yīng)答特性，應(yīng)當(dāng)理解，信號(hào)的電壓Vint3從高電位變化到低電位比基準(zhǔn)信號(hào)的電壓Vin從高電位變化到低電位要花更長(zhǎng)的時(shí)間。還觀察到通過第一過沖檢查處理校正電壓Vint3以防止在電壓從高電位變化到低電位期間發(fā)生該電壓暫時(shí)地從低電位變化到高電位。
圖14所示的應(yīng)答減慢處理是與上面所述并且在圖13中示出的應(yīng)答增速處理處于對(duì)稱關(guān)系的處理，當(dāng)空燃比已從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)執(zhí)行該應(yīng)答減慢處理。因此，在應(yīng)答增速處理的步驟S131～S141中的處理分別對(duì)應(yīng)于在應(yīng)答減慢處理的步驟S151～S161中的處理。除了在步驟S151和S156的不等號(hào)反向之外，這兩個(gè)處理在內(nèi)容上彼此相同。具體地，如圖14所示，在基于基準(zhǔn)信號(hào)的變化檢測(cè)到空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)(state＝-1，prevState2＝1)的定時(shí)(S121否，S123(參見圖12)，S151是)，將作為前一次(1毫秒前)保存的電壓Vint2的電壓preVint2存儲(chǔ)為校正值Vbase(S152)，將1存儲(chǔ)在“CheckFlag”中(S153)。當(dāng)電壓Vint2的值大于校正值Vbase并且因此需要校正(S155是，S156是)時(shí)，存儲(chǔ)校正值Vbase作為電壓Vint3以用校正值Vbase代替電壓Vint2(S157)。之后，保持用校正值Vbase代替電壓Vint2(S151否，S155是，S156是，S157)。在校正值Vbase等于或小于電壓Vint2(S156否)的定時(shí)以及該定時(shí)之后，由于不需要校正電壓Vint2，因此存儲(chǔ)電壓Vint2作為電壓Vint3(S159)，并將0存儲(chǔ)在“CheckFlag”中(S160)。由于之后空燃比保持在貧側(cè)，因此“state”和“prevState2”標(biāo)志都為-1(S121否，S123(參見圖12)，S151否)，并且“CheckFlag”為0(S155否，S161)。因此，照原樣存儲(chǔ)電壓Vint2作為電壓Vint3。
圖22示出表示在此時(shí)產(chǎn)生的第三中間信號(hào)(電壓Vint3)的曲線圖的例子。在圖22中，基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)既沒有經(jīng)過增益處理又沒有經(jīng)過與空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)相關(guān)的應(yīng)答特性處理。圖22示出了第三中間信號(hào)(電壓Vint3)的曲線圖(圖中由點(diǎn)劃線表示)與基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)的曲線圖(圖中由虛線表示)之間的比較。通過對(duì)在檢測(cè)到空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)時(shí)(該情況對(duì)應(yīng)于圖19中的區(qū)間A-C)所產(chǎn)生的第二中間信號(hào)(電壓Vint2)執(zhí)行第一過沖檢查處理，產(chǎn)生第三中間信號(hào)。使用貧-富轉(zhuǎn)變率RichTimeConstant計(jì)算出的第三中間信號(hào)具有劣化的應(yīng)答特性，應(yīng)當(dāng)理解，信號(hào)的電壓Vint3從低電位變化到高電位比基準(zhǔn)信號(hào)的電壓Vin從低電位變化到高電位要花更長(zhǎng)的時(shí)間。
延遲處理當(dāng)?shù)谝贿^沖檢查處理中止并且處理返回圖5所示的主程序時(shí)，調(diào)用延遲處理的子程序(S11)。延遲處理是通過延遲作為經(jīng)本實(shí)施例的應(yīng)答特性處理獲得的第三中間信號(hào)(電壓Vint3)的基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)隨著目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)或者從富側(cè)變化到貧側(cè)而變化的開始點(diǎn)，以使中間信號(hào)在延遲了設(shè)置為貧-富延遲時(shí)間RichDelayTime或富-貧延遲時(shí)間LeanDelayTime的量的定時(shí)輸出，來(lái)獲得第四中間信號(hào)(電壓Vint4)或第五中間信號(hào)(電壓Vint5)的處理。
在圖15所示的延遲處理中，將通過應(yīng)答特性處理和第一過沖檢查處理所獲得的第三中間信號(hào)的電壓Vint3存儲(chǔ)在電壓prevVint3
中(S171)。如上所述，prevVint3[i](i＝0，1，2，...，600)表示用于存儲(chǔ)和保存在最多600毫秒期間獲得的電壓Vint3的值的601個(gè)存儲(chǔ)區(qū)。從前一次(1毫秒前)執(zhí)行的延遲處理獲得的電壓Vint3的值到前第600次(600毫秒前執(zhí)行的)的延遲處理獲得的電壓Vint3的值，被保存在與之相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)區(qū)中。通過當(dāng)前的延遲處理獲得的電壓Vint3的值保存在上述存儲(chǔ)區(qū)prevVint3
中。在步驟S171，CPU 11將基準(zhǔn)信號(hào)(本實(shí)施例中的第三中間信號(hào))的電壓Vint3存儲(chǔ)在存儲(chǔ)區(qū)prevVint3
中，以使電壓按照在后續(xù)的步驟S175～S179的處理中的獲取順序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)區(qū)prevVint3[i]中。CPU 11對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“基準(zhǔn)信號(hào)存儲(chǔ)單元”。
接下來(lái)，參照用于延遲基準(zhǔn)信號(hào)隨著目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)而變化的開始點(diǎn)的貧-富延遲時(shí)間RichDelayTime。延遲時(shí)間RichDelayTime是由用戶預(yù)先設(shè)置在0～600毫秒的范圍內(nèi)的延遲時(shí)間。從由prevVint3[RichDelayTime]指定的存儲(chǔ)區(qū)讀取在[RichDelayTime]毫秒之前保存的第三中間信號(hào)的電壓Vint3的值。當(dāng)檢測(cè)到排氣的空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)或上升狀態(tài)時(shí)，存儲(chǔ)該值作為以[RichDelayTime]毫秒的延遲輸出的第四中間信號(hào)的電壓Vint4(S172)。類似地，參照富-貧延遲時(shí)間LeanDelayTime，以從由prevVint3[LeanDelayTime]指定的存儲(chǔ)區(qū)讀取在[LeanDelayTime]毫秒之前保存的第三中間信號(hào)的電壓Vint3的值。當(dāng)檢測(cè)到排氣的空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)或下降狀態(tài)時(shí)，存儲(chǔ)該值作為以[LeanDelayTime]毫秒的延遲輸出的第五中間信號(hào)的電壓Vint5(S173)。如稍后將詳細(xì)說明，當(dāng)檢測(cè)到空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)導(dǎo)致了基準(zhǔn)信號(hào)的變化時(shí)，選擇第四中間信號(hào)作為由傳感器模擬器1輸出的劣化信號(hào)。類似地，當(dāng)檢測(cè)到空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)導(dǎo)致了基準(zhǔn)信號(hào)的變化時(shí)，選擇第五中間信號(hào)作為由傳感器模擬器1輸出的劣化信號(hào)。在步驟S172和S173，CPU 11分別從prevVint3[RichDelayTime]和prevVint3[LeanDelayTime]讀取[RichDelayTime]毫秒前和[LeanDelayTime]毫秒前獲得的基準(zhǔn)信號(hào)(本實(shí)施例中的第三中間信號(hào))的電壓Vint3，并將這些電壓分別存儲(chǔ)為第四中間信號(hào)的電壓Vint4和第五中間信號(hào)的電壓Vint5，以將它們作為劣化信號(hào)輸出。因此，CPU 11對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“信號(hào)延遲產(chǎn)生單元”。
在后續(xù)的步驟S175～S179中，執(zhí)行更新存儲(chǔ)區(qū)prevVint3[i]的處理，以允許在執(zhí)行下一次延遲處理時(shí)使用它們。首先，在步驟S175存儲(chǔ)600作為變量i(S175)。然后執(zhí)行處理，以將存儲(chǔ)區(qū)prevVint3[i-1(599)]的值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)區(qū)prevVint3[i(600)]中(S176)。然后，變量i減少到599(S177)，并且由于滿足i≥1(S179是)，處理返回步驟S175。然后，類似地執(zhí)行將存儲(chǔ)區(qū)prevVint3[i-1(598)]的值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)區(qū)prevVint3[i(599)]中的處理。繼續(xù)這一系列的處理，直到變量i的值小于1為止(S179否)，將存儲(chǔ)區(qū)prevVint3[599]～prevVint3
中的值分別存儲(chǔ)在存儲(chǔ)區(qū)prevVint3[600]～prevVint3[1]中，以覆蓋和更新后面的存儲(chǔ)區(qū)。然后處理返回主程序。
第二過沖檢查處理當(dāng)空燃比變化時(shí)，選擇第五中間信號(hào)或第四中間信號(hào)，而不是在變化之前選擇的第四中間信號(hào)或第五中間信號(hào)，作為劣化信號(hào)。在檢測(cè)到基準(zhǔn)信號(hào)隨著空燃比的變化而變化的定時(shí)，發(fā)生從第四中間信號(hào)到第五中間信號(hào)的切換或從第五中間信號(hào)到第四中間信號(hào)的切換。如上所述，第四中間信號(hào)的電壓Vint4或第五中間信號(hào)的電壓Vint5可能在該定時(shí)已經(jīng)開始顯著地變化(上升或衰減)。為此，在上述定時(shí)，劣化信號(hào)的電壓Vout的變化方向可能暫時(shí)反轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)，劣化信號(hào)的電壓Vout從高電位變化為低電位。然而，在上述定時(shí)可能發(fā)生從低電位到高電位的變化，所產(chǎn)生的信號(hào)波形可能具有波動(dòng)形式的變化。圖28中的曲線圖代表這種現(xiàn)象的例子。
參照?qǐng)D28，檢測(cè)出空燃比處于富側(cè)，判斷出空燃比在定時(shí)H之前處于上升狀態(tài)。因此，將1存儲(chǔ)在“state”標(biāo)志中，選擇由點(diǎn)劃線表示的第四中間信號(hào)(電壓Vint4)作為要被輸出的劣化信號(hào)的信號(hào)(由于在圖28所示的例子中，RichDelayTime＝0，因此該信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)一致)。在檢測(cè)出從富側(cè)變化到貧側(cè)的定時(shí)H，判斷為空燃比處于下降狀態(tài)，“state”標(biāo)志為-1。因此，用由雙點(diǎn)劃線表示的第五中間信號(hào)代替第四中間信號(hào)，以提供作為劣化信號(hào)的信號(hào)輸出。在定時(shí)H，第四中間信號(hào)的電壓Vint4低于0.9V。即，電壓已經(jīng)開始從表示空燃比處于富側(cè)的穩(wěn)定狀態(tài)的約0.9V向表示空燃比處于貧側(cè)的穩(wěn)定狀態(tài)的約0.05V變化。相反，在定時(shí)H第五中間信號(hào)的電壓Vint5是[LeanDelayTime]毫秒前檢測(cè)到的第三中間信號(hào)的電壓Vint3(圖28所示的例子中的基準(zhǔn)信號(hào)的電壓Vin)。更具體地，在對(duì)應(yīng)于圖28中從定時(shí)H開始到定時(shí)I為止的時(shí)間段的富-貧延遲時(shí)間之前，電壓Vint5約為0.9V。結(jié)果，輸出圖28所示的第四中間信號(hào)和第五中間信號(hào)的組合作為劣化信號(hào)。該信號(hào)畫出如下曲線，該曲線在定時(shí)H當(dāng)電壓應(yīng)當(dāng)處于下降狀態(tài)并且因此應(yīng)當(dāng)向下變化時(shí)，該電壓顯著地高于它應(yīng)當(dāng)所在的電壓(如箭頭所示)，之后該電壓開始下降。
第二過沖檢查處理從定時(shí)H處的值開始，校正在定時(shí)H之后不顧電壓處于下降狀態(tài)的事實(shí)而發(fā)生的電壓的任何上升。當(dāng)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)時(shí)，也進(jìn)行類似的校正。具體地，對(duì)電壓進(jìn)行校正，使得在空燃比已經(jīng)從貧側(cè)變化到富側(cè)并且基準(zhǔn)信號(hào)的電壓由此上升時(shí)不會(huì)發(fā)生暫時(shí)的電壓下降，并且使得在空燃比已經(jīng)從富側(cè)變化到貧側(cè)并且基準(zhǔn)信號(hào)的電壓由此下降時(shí)不會(huì)發(fā)生暫時(shí)的電壓上升。參照?qǐng)D28所示的具體例子，保存緊挨在定時(shí)H之前(1毫秒前)的電壓Vint5的值作為校正值Vbase，通過以校正值Vbase代替定時(shí)H和定時(shí)I之間的時(shí)間段期間的電壓Vint4來(lái)進(jìn)行校正，直到電壓Vint4的值與校正值Vbase一致為止。結(jié)果，在圖29所示的例子中，通過第二過沖檢查處理獲得的劣化信號(hào)(電壓Vout)畫出如下曲線(由圖29的實(shí)線所示)，該曲線在從定時(shí)H到定時(shí)I之間的時(shí)間段期間，用表示恒定電壓(Vbase)的直線來(lái)代替。
為了通過如上所述校正經(jīng)過了延遲處理的第四中間信號(hào)和第五中間信號(hào)來(lái)獲得劣化信號(hào)，圖5所示的主程序調(diào)用第二過沖檢查處理的子程序。在第二過沖檢查處理中，如圖16所示，首先參考在閾值檢查處理中獲得的“state”標(biāo)志的值，以檢查該值是否大于0(S181)。以圖28所示的曲線圖為例進(jìn)行說明，在定時(shí)H到來(lái)之前，判斷出空燃比已經(jīng)從貧側(cè)變化到富側(cè)(上升狀態(tài))，“state”標(biāo)志為1(S181是)。因此，調(diào)用延遲上升處理的子程序(S182)。CPU 11根據(jù)“state”標(biāo)志的值選擇延遲上升處理或延遲下降處理，從而產(chǎn)生第四中間信號(hào)或第五中間信號(hào)作為劣化信號(hào)。因此，CPU 11對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“劣化信號(hào)選擇產(chǎn)生單元”。
在圖17所示的延遲上升處理中，參照存儲(chǔ)和保存了表示前一次(1毫秒前)檢測(cè)到的空燃比的轉(zhuǎn)變狀態(tài)的“state”標(biāo)志的值的標(biāo)志prevState3的值，并檢查該值是否小于0(S191)。由于在定時(shí)H到來(lái)之前，標(biāo)志prevState3的值為1(S191否)，因此判斷為空燃比在前一次和當(dāng)前的檢測(cè)中已經(jīng)處于富側(cè)，并判斷為空燃比沒有發(fā)生變化，處理直接進(jìn)入步驟S195。在空燃比的狀態(tài)(“state”標(biāo)志的值)發(fā)生變化之前，“CheckFlag”的值為0(S195否)，表示“state”標(biāo)志為1的上升狀態(tài)。因此，選擇第四中間信號(hào)作為劣化信號(hào)，并存儲(chǔ)電壓Vint4作為電壓Vout(S201)。然后，處理返回圖16所示的第二過沖檢查處理的子程序。此外，分別存儲(chǔ)和保存“state”標(biāo)志、電壓Vint4和電壓Vint5的值，作為狀態(tài)prevState3、電壓prevVint4和電壓prevVint5(S185)，并且處理返回主程序。
當(dāng)在每一毫秒重復(fù)在主程序中的處理并且定時(shí)H(參見圖28)到來(lái)時(shí)，判斷出空燃比已經(jīng)從富狀態(tài)變化到貧狀態(tài)，在“state”標(biāo)志中存儲(chǔ)-1。然后，在圖16所示的第二過沖檢查處理中調(diào)用延遲下降處理的子程序(S181否，S183)。
在圖18所示的延遲下降處理中，由于在定時(shí)H(參見圖28)之前用于存儲(chǔ)“state”標(biāo)志的值的標(biāo)志prevState3具有值1(S211是)，因此判斷為空燃比的狀態(tài)已經(jīng)從富變到貧。然后，復(fù)制并存儲(chǔ)作為前一次(1毫秒前)選擇和保存的第四中間信號(hào)的電壓Vint4的電壓prevVint4的值作為當(dāng)電壓Vint5要被校正時(shí)代替電壓Vint5的校正值Vbase(S212)。并且，將1存儲(chǔ)在“CheckFlag”中(S213)。在步驟S212，CPU 11復(fù)制并存儲(chǔ)前一次的第四中間信號(hào)的電壓prevVint4作為與本發(fā)明的“富-貧保持信號(hào)”相對(duì)應(yīng)的校正值Vbase。在稍后說明的步驟S192，CPU 11同樣復(fù)制并存儲(chǔ)前一次的第五中間信號(hào)的電壓prevVint5作為與本發(fā)明的“貧-富保持信號(hào)”相對(duì)應(yīng)的校正值Vbase。因此，CPU 11對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“保持信號(hào)存儲(chǔ)單元”。
在步驟S215，由于“CheckFlag”為1(S215是)，因此為了判斷是否校正電壓Vint5的值而檢查電壓Vint5是否大于校正值Vbase(S216)。由于在定時(shí)H(參見圖28)電壓Vint5的值大于校正值Vbase，因此必須校正電壓Vint5(S216是)。然后，存儲(chǔ)校正值Vbase作為最終輸出的劣化信號(hào)的電壓Vout(S217)，并且處理返回第二過沖檢查處理的子程序。
在定時(shí)H以及定時(shí)H之后，由于空燃比處于貧側(cè)，因此“state”標(biāo)志顯示-1，在第二過沖檢查處理中連續(xù)調(diào)用延遲下降處理的子程序(圖16中的S181是)。由于當(dāng)下降狀態(tài)繼續(xù)時(shí)同樣將-1存儲(chǔ)在標(biāo)志prevState3中(S211否)，因此將校正值Vbase保持為在定時(shí)H的延遲下降處理中已經(jīng)存儲(chǔ)的值。此外，由于1一直存儲(chǔ)在“CheckFlag”中(S215是)，因此如從定時(shí)H到定時(shí)I(參見圖28)期間所見，以校正值Vbase代替電壓Vint5(S216是)，從而以與上述方式類似的方式獲得由直線近似的電壓Vout(S217)。CPU 11存儲(chǔ)在步驟S212保存的校正值Vbase作為要在步驟S217輸出的劣化信號(hào)的電壓Vout，類似地，CPU 11存儲(chǔ)在步驟S192保存的校正值Vbase作為要輸出的劣化信號(hào)的電壓Vout。因此，CPU 11對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“保持信號(hào)輸出單元”。
當(dāng)時(shí)間過去從而達(dá)到定時(shí)I時(shí)，由于電壓Vint5的值等于或小于校正值Vbase，因此圖18所示的延遲下降處理從步驟S216進(jìn)入步驟S219(S216否)。由于不需要校正電壓Vint5，因此存儲(chǔ)電壓Vint5作為電壓Vout(S219)，并將0存儲(chǔ)在“CheckFlag”中(S220)。然后，處理返回第二過沖檢查處理的子程序。
由于在定時(shí)I以及定時(shí)I之后，空燃比保持在貧側(cè)，因此標(biāo)志“state”和“prevState3”都為-1。然后，在第二過沖檢查處理中連續(xù)調(diào)用延遲下降處理的子程序(圖16中的S181否)。在延遲下降處理中，由于“CheckFlag”為0，因此照原樣存儲(chǔ)電壓Vint5作為電壓Vout(S211否，S215否，S221)，并且處理返回第二過沖檢查處理的子程序。CPU 11復(fù)制并存儲(chǔ)電壓Vint5作為電壓Vout，使得在步驟S219和S221將第五中間信號(hào)作為劣化信號(hào)輸出。因此，CPU 11對(duì)應(yīng)于“富-貧信號(hào)延遲輸出單元”。
圖27示出表示如這樣所述產(chǎn)生的劣化信號(hào)(電壓Vout)的曲線圖的例子。在圖27中，基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)不經(jīng)過增益處理、應(yīng)答特性處理和與目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)有關(guān)的延遲處理中的任何一個(gè)。圖27示出了劣化信號(hào)(電壓Vout)的曲線圖(圖中由點(diǎn)劃線表示)和基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)的曲線圖(圖中由虛線表示)之間的比較。當(dāng)檢測(cè)到空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)(該情況對(duì)應(yīng)于圖19中的區(qū)間C-E)，通過對(duì)所選擇的第五中間信號(hào)執(zhí)行第二過沖檢查處理，產(chǎn)生劣化信號(hào)。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)的電壓Vin從高電位變化到低電位時(shí)，以與富-貧延遲時(shí)間LeanDelayTime相等的延遲輸出劣化信號(hào)(電壓Vout)。還觀察到，通過第二過沖檢查處理校正電壓Vout以防止在電壓從低電位變化到高電位期間發(fā)生電壓從高電位暫時(shí)變化到低電位。
圖17所示的延遲上升處理是與上面所述并且在圖18中示出的延遲下降處理處于對(duì)稱關(guān)系的處理，當(dāng)空燃比已從貧側(cè)變化到富側(cè)時(shí)執(zhí)行該延遲上升處理。因此延遲下降處理中步驟S211～S221的處理分別對(duì)應(yīng)于延遲上升處理中步驟S191～S201的處理。
執(zhí)行該處理以選擇第四中間信號(hào)(電壓Vint4)作為要輸出的劣化信號(hào)(電壓Vout)。具體地，如圖17所示，在基于基準(zhǔn)信號(hào)的變化檢測(cè)出空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)的定時(shí)(state＝1，prevState3＝-1)(S181是，S182(參見圖16)，S191是)，存儲(chǔ)作為前一次(1毫秒前)選擇和保存的電壓Vint5的電壓prevVint5，作為校正值Vbase(S192)，并將1存儲(chǔ)在“CheckFlag”中(S193)。當(dāng)電壓Vint4的值小于校正值Vbase并因此需要校正(S195是，S196是)時(shí)，存儲(chǔ)用于代替電壓Vint4的校正值Vbase，作為劣化信號(hào)的電壓Vout(S197)。之后，繼續(xù)校正值Vbase對(duì)電壓Vint4的代替(S191否，S195是，S196是，S197)。在校正值Vbase等于或大于電壓Vint4(S196否)的定時(shí)以及該定時(shí)之后，由于不需要校正電壓Vint4，因此存儲(chǔ)電壓Vint4作為電壓Vout(S199)，并將0存儲(chǔ)在“CheckFlag”中(S200)。由于之后空燃比保持在富側(cè)，因此“state”和“prevState3”標(biāo)志都為1(S181是，S182(參見圖16)，S191否)，并且“CheckFlag”為0。因此，照原樣存儲(chǔ)電壓Vint4作為電壓Vout(S195否，S201)。在步驟S199和S201復(fù)制并存儲(chǔ)電壓Vint4作為電壓Vout使得第四中間信號(hào)作為劣化信號(hào)輸出的CPU 11對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“貧-富信號(hào)延遲輸出單元”。
圖26示出表示在此時(shí)產(chǎn)生的劣化信號(hào)(電壓Vout)的曲線圖的例子。在圖26中，基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)不經(jīng)過增益處理、應(yīng)答特性處理和與目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)有關(guān)的延遲處理中的任何一個(gè)。圖26示出了劣化信號(hào)(電壓Vout)的曲線圖(圖中由點(diǎn)劃線表示)和基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)的曲線圖(圖中由虛線表示)之間的比較。當(dāng)檢測(cè)到空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)時(shí)(該情況對(duì)應(yīng)于圖19中的區(qū)間A-C)，通過對(duì)所選擇的第四中間信號(hào)執(zhí)行第二過沖檢查處理，產(chǎn)生劣化信號(hào)。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)的電壓Vin從低電位變化到高電位時(shí)，以與貧-富延遲時(shí)間RichDelayTime相等的延遲輸出劣化信號(hào)(電壓Vout)。還觀察到，通過第二過沖檢查處理校正電壓Vout以防止在電壓從低電位變化到高電位期間發(fā)生電壓從高電位暫時(shí)變化到低電位。
如上所述，執(zhí)行劣化信號(hào)產(chǎn)生程序，以對(duì)基準(zhǔn)信號(hào)(電壓Vin)進(jìn)行增益處理、應(yīng)答特性處理和延遲處理，從而產(chǎn)生劣化信號(hào)(電壓Vout)。圖30示出表示劣化信號(hào)(Vout)(圖中由點(diǎn)劃線表示)的曲線圖。盡管電壓根據(jù)目標(biāo)空燃比的變化而變化，但是劣化信號(hào)具有電壓變化比表示基準(zhǔn)信號(hào)(圖中由虛線表示)的曲線圖中的電壓變化慢的信號(hào)波形。在增益處理、應(yīng)答特性處理和延遲處理中的任何一個(gè)中，當(dāng)空燃比處于富側(cè)以及當(dāng)空燃比處于貧側(cè)時(shí)，可以使用不同的參數(shù)，從而允許不同地設(shè)置對(duì)信號(hào)的處理內(nèi)容。
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，并且可以以各種方式進(jìn)行變形。例如，可以設(shè)置USB或RS232C接口等輸入/輸出接口，以允許使用適當(dāng)?shù)木€纜與個(gè)人計(jì)算機(jī)連接，這允許輸入、顯示和檢查設(shè)置值。來(lái)自基準(zhǔn)傳感器2的基準(zhǔn)信號(hào)或所產(chǎn)生的劣化信號(hào)可以通過輸入/輸出接口輸出到個(gè)人計(jì)算機(jī)，以允許在個(gè)人計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生和監(jiān)視這些信號(hào)的輸出波形。顯然，作為選擇，輸出波形可以顯示在顯示單元80上。
可以在EEPROM 12的設(shè)置值存儲(chǔ)區(qū)121中存儲(chǔ)設(shè)置值的多種組合。具體地，由此可以讀取適合于作為例如空燃比傳感器或NOx傳感器等基準(zhǔn)傳感器2使用的各傳感器的設(shè)置值，這使得可以消除在每次切換要連接的傳感器時(shí)重新輸入設(shè)置值所需的時(shí)間和勞動(dòng)。顯然，可以使用通用ROM而不是EEPROM 12，并且可以將這種設(shè)置值的組合保存在通用ROM中作為預(yù)設(shè)值。
在本實(shí)施例中，圖4所示的處理模塊，即增益處理模塊、應(yīng)答特性處理模塊和延遲處理模塊按所列出的順序執(zhí)行?？梢韵嗷オ?dú)立地執(zhí)行這些模塊，并且可以按任意的順序執(zhí)行這些模塊。然而，可以在應(yīng)答特性處理模塊和延遲處理模塊之前執(zhí)行上升和下降檢測(cè)模塊。
在步驟S1的初始化處理中，將可由用戶設(shè)置的7個(gè)變量(RichGain，LeanGain，GainThreshold，RichTimeConstant，LeanTimeConstant，RichDelayTime和LeanDelayTime)從EEPROM 12的設(shè)置值存儲(chǔ)區(qū)121復(fù)制到RAM 13的變量存儲(chǔ)區(qū)132，并在后續(xù)的處理中參考存儲(chǔ)在變量存儲(chǔ)區(qū)132中的值。作為選擇，對(duì)這7個(gè)變量可以參考存儲(chǔ)在設(shè)置值存儲(chǔ)區(qū)121中的值。因此，當(dāng)用戶在執(zhí)行劣化信號(hào)產(chǎn)生程序期間對(duì)任意的設(shè)置值進(jìn)行改變時(shí)，該改變的結(jié)果可以立即反映在所產(chǎn)生的劣化信號(hào)中。
在本實(shí)施例中，通過執(zhí)行劣化信號(hào)產(chǎn)生程序，基于軟件從基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生劣化信號(hào)。作為選擇，可以通過制造構(gòu)成邏輯電路的模擬或數(shù)字硬件電路來(lái)產(chǎn)生劣化信號(hào)。
本發(fā)明可以應(yīng)用于能夠模擬由處于傳感器的劣化狀態(tài)的通用空燃比傳感器和NOx傳感器等各種傳感器產(chǎn)生的劣化信號(hào)的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置。
該申請(qǐng)基于在2006年5月24日提交的日本專利申請(qǐng)JP2006-143453號(hào)，其全部?jī)?nèi)容通過引用包含在本文中。
權(quán)利要求
1.一種氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，用于模擬由處于劣化狀態(tài)的氣體傳感器輸出的劣化信號(hào)，所述氣體傳感器基于來(lái)自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中的特定成分的濃度，檢測(cè)所述排氣的空燃比，所述劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置包括基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元，其連接到用于輸出產(chǎn)生劣化信號(hào)的基準(zhǔn)信號(hào)的、結(jié)構(gòu)與所述氣體傳感器相同的基準(zhǔn)傳感器，所述基準(zhǔn)信號(hào)與所述排氣中的特定成分的濃度相關(guān)聯(lián)，所述基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元以恒定的時(shí)間間隔獲取所述基準(zhǔn)信號(hào)；基準(zhǔn)信號(hào)存儲(chǔ)單元，用于按照獲取的順序存儲(chǔ)由所述基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元獲取的所述基準(zhǔn)信號(hào)；延遲時(shí)間設(shè)置單元，用于設(shè)置在延遲所述基準(zhǔn)信號(hào)隨著提供給內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的混合物的目標(biāo)空燃比的變化而變化的開始點(diǎn)的狀態(tài)下輸出所述信號(hào)的延遲時(shí)間；以及信號(hào)延遲產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生在與由所述延遲時(shí)間設(shè)置單元設(shè)置的所述延遲時(shí)間相對(duì)應(yīng)的獲取次數(shù)之前的存儲(chǔ)在所述基準(zhǔn)信號(hào)存儲(chǔ)單元中的所述基準(zhǔn)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述延遲時(shí)間設(shè)置單元被配置成能夠分別設(shè)置在所述目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)的情況下延遲所述基準(zhǔn)信號(hào)的變化開始的富-貧延遲時(shí)間和在所述目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)的情況下延遲所述基準(zhǔn)信號(hào)的變化開始的貧-富延遲時(shí)間；以及所述信號(hào)延遲產(chǎn)生單元包括富-貧信號(hào)延遲輸出單元，用于輸出在與所述富-貧延遲時(shí)間相對(duì)應(yīng)的獲取次數(shù)之前的存儲(chǔ)在所述基準(zhǔn)信號(hào)存儲(chǔ)單元中的所述基準(zhǔn)信號(hào)；貧-富信號(hào)延遲輸出單元，用于輸出在與所述貧-富延遲時(shí)間相對(duì)應(yīng)的獲取次數(shù)之前的存儲(chǔ)在所述基準(zhǔn)信號(hào)存儲(chǔ)單元中的所述基準(zhǔn)信號(hào)；以及劣化信號(hào)選擇產(chǎn)生單元，用于在由所述基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元獲取的所述基準(zhǔn)信號(hào)的值已從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)，產(chǎn)生從所述富-貧信號(hào)延遲輸出單元輸出的所述基準(zhǔn)信號(hào)作為所述劣化信號(hào)，以及在由所述基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元獲取的所述基準(zhǔn)信號(hào)的值已從貧側(cè)變化到富側(cè)時(shí)，產(chǎn)生從所述貧-富信號(hào)延遲輸出單元輸出的所述基準(zhǔn)信號(hào)作為所述劣化信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括空燃比變化開始點(diǎn)檢測(cè)單元，用于基于由所述基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元獲取的多個(gè)所述基準(zhǔn)信號(hào)，檢測(cè)作為所述基準(zhǔn)信號(hào)隨著所述目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)而變化的開始點(diǎn)的富-貧變化開始點(diǎn)和作為所述基準(zhǔn)信號(hào)隨著所述目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)而變化的開始點(diǎn)的貧-富變化開始點(diǎn)，其中，所述劣化信號(hào)選擇產(chǎn)生單元在所述富-貧變化開始點(diǎn)進(jìn)行切換，使得產(chǎn)生從所述富-貧信號(hào)延遲輸出單元輸出的所述基準(zhǔn)信號(hào)作為所述劣化信號(hào)，并在所述貧-富變化開始點(diǎn)進(jìn)行切換，使得產(chǎn)生從所述貧-富信號(hào)延遲輸出單元輸出的所述基準(zhǔn)信號(hào)作為所述劣化信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述空燃比變化開始點(diǎn)檢測(cè)單元執(zhí)行對(duì)所述基準(zhǔn)信號(hào)的微分處理，并檢測(cè)超過所述目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)的閾值的所述基準(zhǔn)信號(hào)的微分值作為所述富-貧變化開始點(diǎn)，以及檢測(cè)超過所述目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)的閾值的微分值作為所述貧-富變化開始點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括增益因子設(shè)置單元，用于設(shè)置用于輸出增益變化的所述基準(zhǔn)信號(hào)的增益因子；以及增益改變單元，用于通過將所述基準(zhǔn)信號(hào)乘以由所述增益因子設(shè)置單元設(shè)置的所述增益因子來(lái)改變所述基準(zhǔn)信號(hào)的增益。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述增益因子設(shè)置單元被配置成能夠分別設(shè)置在所述基準(zhǔn)信號(hào)的值比預(yù)定閾值貧時(shí)用于改變所述基準(zhǔn)信號(hào)的增益的貧增益因子和在所述基準(zhǔn)信號(hào)的值比所述預(yù)定閾值富時(shí)用于改變所述基準(zhǔn)信號(hào)的增益的富增益因子；以及在判斷為所述基準(zhǔn)信號(hào)的值比所述預(yù)定閾值貧時(shí)，所述增益改變單元將所述基準(zhǔn)信號(hào)乘以所述貧增益因子；在判斷為所述基準(zhǔn)信號(hào)的值比所述預(yù)定閾值富時(shí)，所述增益改變單元將所述基準(zhǔn)信號(hào)乘以所述富增益因子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括轉(zhuǎn)變率設(shè)置單元，用于設(shè)置用于輸出應(yīng)答特性變化的所述基準(zhǔn)信號(hào)的轉(zhuǎn)變率，所述應(yīng)答特性隨著所述目標(biāo)空燃比的變化而變化；以及轉(zhuǎn)變時(shí)間改變單元，用于通過將所述基準(zhǔn)信號(hào)乘以由所述轉(zhuǎn)變率設(shè)置單元設(shè)置的所述轉(zhuǎn)變率，來(lái)改變所述基準(zhǔn)信號(hào)的所述應(yīng)答特性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)變率設(shè)置單元被配置成能夠分別設(shè)置在所述目標(biāo)空燃比從富側(cè)變化到貧側(cè)的情況下用于改變所述基準(zhǔn)信號(hào)的所述應(yīng)答特性的富-貧轉(zhuǎn)變率和在所述目標(biāo)空燃比從貧側(cè)變化到富側(cè)的情況下用于改變所述基準(zhǔn)信號(hào)的所述應(yīng)答特性的貧-富轉(zhuǎn)變率；以及在由所述基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元獲取的所述基準(zhǔn)信號(hào)的值從富側(cè)變化到貧側(cè)時(shí)，所述轉(zhuǎn)變時(shí)間改變單元將所述基準(zhǔn)信號(hào)乘以所述富-貧轉(zhuǎn)變率，在由所述基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元獲取的所述基準(zhǔn)信號(hào)的值從貧側(cè)變化到富側(cè)時(shí)，所述轉(zhuǎn)變時(shí)間改變單元將所述基準(zhǔn)信號(hào)乘以所述貧-富轉(zhuǎn)變率。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括保持信號(hào)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)在所述富-貧變化開始點(diǎn)產(chǎn)生的所述劣化信號(hào)作為富-貧保持信號(hào)，并存儲(chǔ)在所述貧-富變化開始點(diǎn)產(chǎn)生的所述劣化信號(hào)作為貧-富保持信號(hào)；以及保持信號(hào)輸出單元，用于當(dāng)在所述富-貧變化開始點(diǎn)之后產(chǎn)生的所述劣化信號(hào)的值大于所述富-貧保持信號(hào)的值時(shí)，輸出所述富-貧保持信號(hào)作為所述劣化信號(hào)，輸出所述富-貧保持信號(hào)，直到在所述富-貧變化開始點(diǎn)之后產(chǎn)生的所述劣化信號(hào)的值變成等于或小于所述富-貧保持信號(hào)的值為止；以及當(dāng)在所述貧-富變化開始點(diǎn)之后產(chǎn)生的所述劣化信號(hào)的值小于所述貧-富保持信號(hào)的值時(shí)，輸出所述貧-富保持信號(hào)作為所述劣化信號(hào)，輸出所述貧-富保持信號(hào)，直到在所述貧-富變化開始點(diǎn)之后產(chǎn)生的所述劣化信號(hào)的值變成等于或大于所述貧-富保持信號(hào)的值為止。
全文摘要
一種氣體傳感器的劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置，用于模擬由處于劣化狀態(tài)的氣體傳感器輸出的劣化信號(hào)，該氣體傳感器基于來(lái)自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中的特定成分的濃度，檢測(cè)該排氣的空燃比，該劣化信號(hào)產(chǎn)生裝置包括這里所定義的基準(zhǔn)信號(hào)獲取單元、這里所定義的基準(zhǔn)信號(hào)存儲(chǔ)單元、這里所定義的延遲時(shí)間設(shè)置單元以及這里所定義的信號(hào)延遲產(chǎn)生單元。
文檔編號(hào)F02D45/00GK101078381SQ20071010524
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月24日
發(fā)明者戶田聰, 高松邦彥, 澤木直人 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社