СИСТЕМА ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНОГО ГАЗА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к системе очистки выхлопного газа для двигателя внутреннего сгорания.

Предшествующий уровень техники

[0002] Известна система очистки выхлопного газа, содержащая датчики воздушно-топливного отношения, расположенные с впускной стороны в направлении потока выхлопного газа и с выпускной стороны в направлении потока выхлопного газа относительно катализатора очистки выхлопного газа, расположенного в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания. В таком двигателе внутреннего сгорания, выходной сигнал датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны используется в качестве основы для управления с обратной связью так, чтобы воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, становилось целевым воздушно-топливным отношением. Кроме того, целевое воздушно-топливное отношение попеременно устанавливается на воздушно-топливное отношение, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (ниже именуемое просто «богатое воздушно-топливное отношение»), и на воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (ниже именуемое просто «бедное воздушно-топливное отношение») (например, PLT 1).

[0003] В частности, в двигателе внутреннего сгорания, который описан в PLT 1, когда воздушно-топливное отношение, соответствующее выходному сигналу датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны (ниже именуемое также как «выходное воздушно-топливное отношение») становится богатым заданным воздушно-топливным отношением, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, или становится еще меньшим отношением, целевое воздушно-топливное отношение переключается на бедное воздушно-топливное отношение, при этом, когда количество накопления кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа становится заданным переключающим эталонным количеством накопления, которое меньше, чем максимальное количество накопления кислорода, или становится еще большей величиной, целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое воздушно-топливное отношение. Согласно PLT 1, благодаря этому, считается возможным подавить истекание NO_X из катализатора очистки выхлопного газа.

Указатель ссылок

Патентная литература

[0004] PLT 1. Международная патентная публикация No. 2014/118892А

PLT 2. Японская патентная публикация No. 2006-343281А

Сущность изобретения

Техническая задача

[0005] В этом отношении, если элемент, образующий часть датчика воздушно-топливного отношения, растрескивается, а воздушно-топливное отношение выхлопного газа вокруг датчика воздушно-топливного отношения представляет собой, по существу, стехиометрическое воздушно-топливное отношение или бедное воздушно-топливное отношение, выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения становится, по существу, равным фактическому воздушно-топливному отношению выхлопного газа. Однако когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа вокруг датчика воздушно-топливного отношения является богатым воздушно-топливным отношением, выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения иногда становится воздушно-топливным отношением, отличным от фактического воздушно-топливного отношения выхлопного газа, в частности, бедным воздушно-топливным отношением.

[0006] Таким образом, когда датчик воздушно-топливного отношения имеет треснувший элемент, иногда нельзя с точностью определить воздушно-топливное отношение выхлопного газа около датчика воздушно-топливного отношения. Таким образом, при использовании датчика воздушно-топливного отношения, выдающего ошибочный выходной сигнал, вызванный треснувшим элементом, для выполнения вышеупомянутого управления целевым воздушно-топливным отношением, иногда больше нельзя устранить выпуск NO_X и т.д. из катализатора очистки выхлопного газа.

[0007] Поэтому, с учетом вышеупомянутой проблемы, задачей настоящего изобретения является создание системы очистки выхлопного газа для двигателя внутреннего сгорания, которая способна обеспечить диагностику неисправности, когда датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента.

Решение задачи

[0008] Чтобы решить вышеуказанную задачу, согласно первому объекту изобретения, имеется система очистки выхлопного газа для двигателя внутреннего сгорания, содержащая катализатор очистки выхлопного газа, расположенный в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, расположенный в выпускном канале с выпускной стороны от катализатора очистки выхлопного газа в направлении потока выхлопного газа, и управляющее устройство, выполняющее управление воздушно-топливным отношением для управления воздушно-топливным отношением выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, и управление диагностикой неисправности для диагностики датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны на неисправность на основе выходного воздушно-топливного отношения датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, в которой,

при управлении воздушно-топливным отношением, управляющее устройство попеременно и периодически переключает воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, между богатым воздушно-топливным отношением, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и бедным воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и,

при управлении диагностикой неисправности, управляющее устройство выносит оценку, что датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стал неисправным, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, делается богатым воздушно-топливным отношением с помощью управления воздушно-топливным отношением, а выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меняется от воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем заранее определенное бедное заданное воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, на воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение.

[0009] Согласно второму объекту изобретения, имеется первый объект изобретения, в котором при управлении воздушно-топливным отношением, управляющее устройство дополнительно выполняет управление с обратной связью количеством топлива, подаваемым в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, так, что воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, становится целевым воздушно-топливным отношением, и выполняет обучающееся управление, корректирующее параметр, относящийся к воздушно-топливному отношению, на основе выходного воздушно-топливного отношения датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, при управлении воздушно-топливным отношением, управляющее устройство попеременно переключает целевое воздушно-топливное отношение между богатым воздушно-топливным отношением и бедным воздушно-топливным отношением и, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится заранее определенным богатым заданным воздушно-топливным отношением, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение или становится еще меньше, переключает целевое воздушно-топливное отношение из богатого воздушно-топливного отношения на бедное воздушно-топливное отношение, при обучающемся управлении, управляющее устройство корректирует параметр, относящийся к воздушно-топливному отношению, на основе совокупного избыточного количества кислорода, которое представляет собой совокупную величину количества кислорода, становящуюся избыточной при попытке сделать воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, стехиометрическим воздушно-топливным отношением в период времени увеличения кислорода от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на бедное воздушно-топливное отношение до момента его нового переключения на богатое воздушно-топливное отношение, и совокупного недостаточного количества кислорода, которое представляет собой совокупную величину количества кислорода, становящуюся недостаточной при попытке сделать воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, стехиометрическим воздушно-топливным отношением в период времени уменьшения кислорода от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения в богатое воздушно-топливное отношение до момента его нового переключения в бедное воздушно-топливное отношение, так, что разность между совокупным избыточным количеством кислорода и совокупным недостаточным количеством кислорода становится меньше, и, если делается оценка, что датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стал неисправным, когда целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое воздушно-топливное отношение, управляющее устройство останавливает коррекцию параметра, относящегося к воздушно-топливному отношению, на основе совокупного недостаточного количества кислорода в это время, даже если после этого выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым заданным воздушно-топливным отношением, или меньше, и целевое воздушно-топливное отношение переключается на бедное воздушно-топливное отношение.

[0010] Согласно третьему объекту изобретения, имеется второй объект изобретения, в котором, когда целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое воздушно-топливное отношение, выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меняется от воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение, на воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение, и на основании этого делается оценка, что датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стал неисправным, а управляющее устройство вычисляет совокупное недостаточное количество кислорода в период времени от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на богатое воздушно-топливное отношение в последний раз до момента, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меняется от воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение, на воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение, и корректирует параметр, относящийся к воздушно-топливному отношению, так, что разность между совокупным недостаточным количеством кислорода и совокупным избыточным количеством кислорода становится меньше.

[0011] Согласно четвертому объекту изобретения, имеется второй или третий объект изобретения, в котором управляющее устройство попеременно переключает целевое воздушно-топливное отношение между постоянным богатым установленным воздушно-топливным отношением, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и постоянным бедным установленным воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и управляющее устройство делает богатую степень богатого установленного воздушно-топливного отношения меньше, если с помощью управления диагностикой неисправности делается оценка, что датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стал неисправным.

[0012] Согласно пятому объекту изобретения, имеется четвертый объект изобретения, в котором при управлении воздушно-топливным отношением, если в качестве одного цикла определять период времени установки целевого воздушно-топливного отношения на богатое воздушно-топливное отношение и на бедное воздушно-топливное отношение по одному разу на каждое, то управляющее устройство делает богатую степень богатого установленного воздушно-топливного отношения меньше, если отношение количества раз, когда сделана оценка, что датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стал неисправным, по отношению к количеству циклов, составляет заданное отношение или больше.

[0013] Согласно шестому объекту изобретения, имеется любой из объектов изобретения с первого по пятый, в котором при управлении воздушно-топливным отношением, управляющее устройство переключает воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, из богатого воздушно-топливного отношения на бедное воздушно-топливное отношение, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится заранее определенным богатым заданным воздушно-топливным отношением, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, или становится еще меньше, и переключает воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, из бедного воздушно-топливного отношения на богатое воздушно-топливное отношение, когда количество накопления кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа становится заранее определенным переключающим опорным количеством кислорода, которое меньше, чем максимальное количество накопления кислорода, или становится еще больше.

[0014] Согласно настоящему изобретению, имеется система очистки выхлопного газа для двигателя внутреннего сгорания, способная диагностировать неисправность, когда датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет такую неисправность в виде треснувшего элемента.

Краткое описание чертежей

[0015] Фиг. 1 представляет собой вид, схематически показывающий двигатель внутреннего сгорания, в котором используется устройство диагностики неисправности согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 представляет собой схематичный вид в разрезе датчика воздушно-топливного отношения.

Фиг. 3 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь приложенного напряжения V и выходного тока I при различном воздушно-топливном отношении A/F выхлопного газа.

Фиг. 4 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь воздушно-топливного отношения и выходного тока I, когда приложенное напряжение V является постоянным.

Фиг. 5 представляет собой временную диаграмму, показывающую изменение количества накопления кислорода и т.п. в катализаторе очистки выхлопного газа с впускной стороны во время обычной работы двигателя внутреннего сгорания.

Фиг. 6 представляет собой схематический вид в разрезе датчика воздушно-топливного отношения, имеющего треснувший элемент.

Фиг. 7 представляет собой временную диаграмму величины коррекции воздушно-топливного отношения и т.д.

Фиг. 8 представляет собой функциональную блок-схему управляющего устройства.

Фиг. 9 представляет собой блок-схему, показывающую программу управления для управления установкой величины коррекции воздушно-топливного отношения.

Фиг. 10 представляет собой блок-схему, показывающую программу управления для управления диагностикой неисправности, которая диагностирует датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны на неисправность.

Фиг. 11 представляет собой блок-схему, показывающую программу управления для управления установкой богатого установленного воздушно-топливного отношения и бедного установленного воздушно-топливного отношения.

Фиг. 12 представляет собой временную диаграмму, аналогичную фиг. 5, показывающую изменения количества накопления кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа с выпускной стороны и т.д.

Фиг. 13 представляет собой временную диаграмму центрального управляющего воздушно-топливного отношения и т.д.

Фиг. 14 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между скоростью потока выхлопного газа, текущего около датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и выходным воздушно-топливным отношением датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

Фиг. 15 представляет собой временную диаграмму, показывающую изменения в величине коррекции воздушно-топливного отношения и т.д. когда датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет треснувший элемент.

Фиг. 16 представляет собой временную диаграмму, аналогичную фиг. 15, показывающую изменения в величине коррекции воздушно-топливного отношения и т.д.

Фиг. 17 представляет собой функциональную блок-схему управляющего устройства.

Фиг. 18 представляет собой блок-схему, показывающую программу управления для обучающегося управления.

Описание вариантов осуществления

[0016] Ниже, со ссылкой на чертежи, будет подробно пояснен вариант осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что в нижеследующем пояснении, одним и тем же составляющим элементам присвоены те же самые ссылочные позиции.

[0017] Пояснение двигателя внутреннего сгорания в целом

Фиг. 1 представляет собой вид, на котором схематически показан двигатель внутреннего сгорания, в котором используется система очистки выхлопного газа согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Как видно на фиг. 1, позицией 1 обозначен корпус двигателя, 2 - блок цилиндров, 3 - поршень, совершающий возвратно-поступательное движение внутри блока цилиндров 2, 4 - головка блока цилиндров, закрепленная на блоке цилиндров 2, 5 - камера сгорания, образованная между поршнем 3 и головкой 4 блока цилиндров, 6 - впускной клапан, 7 - впускной проход, 8 -выпускной клапан, и 9 - выпускной проход. Впускной клапан 6 открывает и закрывает впускной проход 7, тогда как выпускной клапан 8 открывает и закрывает выпускной проход 9.

[0018] Как показано на фиг. 1, свеча зажигания 10 расположена в центральной части поверхности внутренней стенки головки 4 блока цилиндров, в то время как топливный инжектор 11 расположен на боковой части поверхности внутренней стенки головки 4 блока цилиндров. Свеча зажигания 10 выполнена с возможностью генерирования искры в соответствии с сигналом зажигания. Далее, топливный инжектор 11 впрыскивает заданное количество топлива в камеру сгорания 5 в соответствии с сигналом впрыска. Следует отметить, что топливный инжектор 11 может также быть расположен так, чтобы впрыскивать топливо во впускной проход 7. Кроме того, в настоящем варианте осуществления, в качестве топлива использован бензин со стехиометрическим воздушно-топливным отношением 14,6. Тем не менее, двигатель внутреннего сгорания, в котором применена система очистки выхлопного газа по настоящему изобретению, может также использовать другое топливо, отличное от бензина, либо топливо, смешанное с бензином.

[0019] Впускной проход 7 каждого цилиндра соединен с уравнительным ресивером 14 через соответствующую впускную ответвительную трубку 13, при этом уравнительный ресивер 14, в свою очередь, соединен с очистителем воздуха 16 через впускной трубопровод 15. Впускной проход 7, впускная ответвительная трубка 13, уравнительный ресивер 14, и впускной трубопровод 15 образуют впускной канал. Далее, внутри впускного трубопровода 15 расположен дроссельный клапан 18, который приводится в действие приводом 17 дроссельного клапана. Дроссельный клапан 18 может управляться приводом 17 дроссельного клапана, с тем, чтобы изменять проходное сечение впускного канала.

[0020] С другой стороны, выпускной проход 9 каждого цилиндра соединен с выпускным коллектором 19. Выпускной коллектор 19 имеет множество ответвительных трубок, которые соединены с выпускными проходами 9, и трубопровод, на котором собираются все ответвительные трубки. Трубопровод выпускного коллектора 19 соединен с корпусом 21 с впускной стороны, который вмещает в себя катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Корпус 21 с впускной стороны соединен через выхлопную трубку 22 с корпусом 23 с выпускной стороны, который вмещает в себя катализатор 24 очистки выхлопного газа с выпускной стороны. Выпускной проход 9, выпускной коллектор 19, корпус 21 с впускной стороны, выхлопная трубка 22 и корпус 23 с выпускной стороны образуют выпускной канал.

[0021] Электронный блок управления (ЭБУ) 31 представляет собой цифровой компьютер, который оснащен компонентами, соединенными вместе посредством двунаправленной шины 32, такими как ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) 33, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) 34, МПЦ (микропроцессор) 35, входной порт 36, и выходной порт 37. Во впускном трубопроводе 15 установлен расходомер 39 для определения расхода воздуха, протекающего через впускной трубопровод 15. Выходной сигнал расходомера 39 подается через соответствующий аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 38 на входной порт 36. Кроме того, на трубопроводе выпускного коллектора 19 установлен датчик 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, который определяет воздушно-топливное отношение в выхлопном газе, протекающем внутри выпускного коллектора 19 (то есть, выхлопном газе, направляющемся в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны). Дополнительно в выхлопной трубке 22 расположен датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, который определяет воздушно-топливное отношение в выхлопном газе, протекающем внутри выхлопной трубки 22 (то есть, выхлопном газе, вытекающем из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны и направляющегося в катализатор 24 очистки выхлопного газа с выпускной стороны). Выходные сигналы этих датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения также поступают через соответствующие АЦП 38 на входной порт 36. Следует отметить, что конфигурации датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения будут пояснены ниже.

[0022] Далее, педаль 42 акселератора имеет соединенный с ней датчик 43 нагрузки, который генерирует выходное напряжение, пропорциональное усилию нажатия на педаль 42 акселератора. Выходное напряжение датчика 43 нагрузки подается на входной порт 36 через соответствующий АЦП 38. Датчик 44 угла поворота коленчатого вала генерирует выходной импульс каждый раз, когда, например, коленчатый вал поворачивается на 15 градусов. Этот выходной импульс подается на входной порт 36. МПЦ 35 вычисляет частоту вращения двигателя, исходя из выходного импульса датчика 44 угла поворота коленчатого вала. С другой стороны, выходной порт 37 соединен через соответствующие приводные цепи 45 со свечами зажигания 10, топливными инжекторами 11, и приводом 17 дроссельного клапана. Следует отметить, что ЭБУ 31 действует как управляющее устройство, выполняющее управление воздушно-топливным отношением для управления воздушно-топливным отношением выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и управление диагностикой неисправности для диагностики датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны на неисправность на основе выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

[0023] Катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны и катализатор 24 очистки выхлопного газа с выпускной стороны представляют собой трехкомпонентные катализаторы, которые имеют способность к накоплению кислорода. Более конкретно, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа представляют собой трехкомпонентные катализаторы, которые включают несущий элемент, сделанный из керамики, на который нанесены драгоценный металл, который имеет каталитическое действие (например, платина (Pt)), и вещество, которое имеет способность к накоплению кислорода (например, оксид церия (CeO₂)). Трехкомпонентный катализатор имеет способность по одновременной очистке несгоревших НС, СО, и NO_X, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в трехкомпонентный катализатор, поддерживается на стехиометрическом воздушно-топливном отношении. Кроме того, когда катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа накапливают определенное количество кислорода, несгоревшие НС и СО и NO_X очищаются одновременно, даже если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа, несколько отклоняется от стехиометрического воздушно-топливного отношения, в богатую сторону или бедную сторону.

[0024] Соответственно, если катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа имеют способность к накоплению кислорода, то есть, если количество накопления кислорода катализаторами 20 и 24 очистки выхлопного газа меньше, чем максимальное количество накопления кислорода, то, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализаторы 20, 24 очистки выхлопного газа, становится несколько беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, избыточный кислород, содержащийся в выхлопном газе, накапливается в катализаторах 20, 24 очистки выхлопного газа. Поэтому поверхности катализаторов 20 и 24 очистки выхлопного газа поддерживаются на стехиометрическом воздушно-топливном отношении. В результате, на поверхностях катализаторов 20 и 24 очистки выхлопного газа, несгоревшие НС, СО и NO_X удаляются одновременно. В это время воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализаторов 20 и 24 очистки выхлопного газа, становится стехиометрическим воздушно-топливным отношением.

[0025] С другой стороны, если катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа могут выпускать кислород, то есть, если количество накопления кислорода катализаторами 20 и 24 очистки выхлопного газа больше нуля, то когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализаторы 20, 24 очистки выхлопного газа, становится несколько богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, кислород, которого недостаточно для уменьшения несгоревших НС и СО, содержащихся в выхлопном газе, выпускается из катализаторов 20 и 24 очистки выхлопного газа. Поэтому поверхности катализаторов 20 и 24 очистки выхлопного газа поддерживаются на стехиометрическом воздушно-топливном отношении. В результате, на поверхностях катализаторов 20 и 24 очистки выхлопного газа, несгоревшие НС, СО и NO_X очищаются одновременно. В это время, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализаторов 20 и 24 очистки выхлопного газа, становится стехиометрическим воздушно-топливным отношением.

[0026] Таким образом, когда катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа накапливают определенное количество кислорода, даже если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа, несколько отклоняется от стехиометрического воздушно-топливного отношения в богатую сторону или бедную сторону, несгоревшие НС, СО и ΝΟ_X очищаются одновременно, и воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализаторов 20 и 24 очистки выхлопного газа, становится стехиометрическим воздушно-топливным отношением.

[0027] Пояснение датчика воздушно-топливного отношения

В настоящем варианте осуществления, в качестве датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения, используются датчики воздушно-топливного отношения предельного тока стаканного типа. Фиг. 2 будет использована, чтобы наглядно пояснить конструкцию датчиков 40, 41 воздушно-топливного отношения. Каждый из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения оснащен слоем 51 твердого электролита, электродом 52 стороны выхлопа, расположенным на поверхности одной стороны такового, электродом 53 стороны атмосферы, расположенными на поверхности другой его стороны, слоем 54 стабилизации диффузии, который стабилизируют диффузию проходящего выхлопного газа, эталонную газовую камеру 55, и нагревательную часть 56, которая нагревает датчики 40 или 41 воздушно-топливного отношения, в частности, слой 51 из твердого электролита.

[0028] В частности, в каждом из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения стаканного типа в настоящем варианте осуществления, слой 51 твердого электролита имеет цилиндрическую форму с одним закрытым концом. Внутрь эталонной газовой камеры 55, которая образована внутри слоя 51 твердого электролита, введен атмосферный газ (воздух), там же расположена нагревательная часть 56. На внутренней поверхности слоя 51 твердого электролита расположен электрод 53 стороны атмосферы. На наружной поверхности слоя 51 твердого электролита расположен электрод 52 стороны выхлопа. На наружной поверхности слоя 51 твердого электролита и электрода 52 стороны выхлопа, расположен покрывающих их слой 54 стабилизации диффузии. Следует отметить, что снаружи слоя 54 стабилизации диффузии может быть расположен защитный слой (не показан) для предотвращения осаждения жидкости и т.п. на поверхности слоя 54 стабилизации диффузии.

[0029] Слой 51 твердого электролита образован из спеченного тела ZrO₂ (диоксида циркония), HfO₂, ThO₂, Bi₂O₃ или других оксидов, проводящих ионы кислорода, в которых CaO, MgO, Y₂O₃, Yb₂O₃, и т.д., примешаны в качестве стабилизатора. Далее, слой 54 стабилизации диффузии образован из пористого спеченного тела, полученного из оксида алюминия, оксида магния, оксида кремния, шпинели, муллита или других термостойких неорганических веществ. Кроме того, электрод 52 стороны выхлопа и электрод 53 стороны атмосферы выполнены из платины или другого драгоценного металла с высокой каталитической активностью.

[0030] Помимо этого, между электродом 52 стороны выхлопа и электродом 53 стороны атмосферы, напряжение датчика V подается устройством 60 управления напряжением, которое установлено в ЭБУ 31. Кроме того, ЭБУ 31 оснащен участком 61 определения тока, который определяет ток I, текущий между этими электродами 52 и 53 через слой 51 твердого электролита, когда подается напряжение датчика. Ток, который определяется этим участком 61 определения тока, представляет собой выходной ток I датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения.

[0031] Выполненные таким образом датчики 40 и 41 воздушно-топливного отношения имеют характеристику напряжение-ток (V-I), как показано на фиг. 3. Как понятно из фиг. 3, выходной ток I датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения становится тем больше, чем больше (беднее) воздушно-топливное отношение выхлопного газа, т.е. выхлопное воздушно-топливное отношение A/F. Кроме того, на линии V-I каждого выхлопного воздушно-топливного отношения A/F, имеется область, параллельная оси напряжения датчика V, то есть, область, где выходной ток I совсем не меняется, даже если меняется напряжение датчика V. Эта область напряжения называется «областью предельного тока». Ток в это время называется «предельным током». На фиг. 3, область предельного тока и предельный ток, когда выхлопное воздушно-топливное отношение составляет 18, обозначены как W₁₈ и Ι₁₈.

[0032] Фиг. 4 представляет собой вид, на котором показана взаимосвязь между выхлопным воздушно-топливным отношением и выходным током I, когда поданное напряжение V делается постоянным и составляет около 0,45 В (фиг. 3). Как будет понятно из фиг. 4, в датчиках 40 и 41 воздушно-топливного отношения, выходной ток меняется линейно (пропорционально) по отношению к выхлопному воздушно-топливному отношению, при этом, чем выше (т.е. беднее) выхлопное воздушно-топливное отношение, тем больше выходной ток I из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения. Кроме того, датчики 40 и 41 воздушно-топливного отношения выполнены так, что выходной ток I становится нулевым, когда выхлопное воздушно-топливное отношение представляет собой стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0033] Следует отметить, что, в качестве датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения, вместо датчика предельного тока воздушно-топливного отношения, имеющего конструкцию, показанную на фиг. 2, также можно использовать датчик воздушно-топливного отношения предельного тока многослойного типа.

[0034] Базовое управление воздушно-топливным отношением

Далее будет обобщено базовое управление воздушно-топливным отношением в двигателе внутреннего сгорания настоящего варианта осуществления. При управлении воздушно-топливным отношением в настоящем варианте осуществления, управление с обратной связью выполняется на основе выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны для управления количеством впрыскиваемого топлива из топливного инжектора 11 с тем, чтобы выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становилось целевым воздушно-топливным отношением. То есть, при управлении воздушно-топливным отношением в настоящем варианте осуществления, управление с обратной связью выполняется на основе выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны таким образом, чтобы воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, становилось целевым воздушно-топливным отношением. Следует отметить, что «выходное воздушно-топливное отношение» означает воздушно-топливное отношение, которое соответствует выходной величине датчика воздушно-топливного отношения.

[0035] Кроме того, при управлении воздушно-топливным отношением настоящего варианта осуществления, целевое воздушно-топливное отношение устанавливается на основе выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и т.п. Более конкретно, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым воздушно-топливным отношением, целевое воздушно-топливное отношение устанавливается на бедное установленное воздушно-топливное отношение. В результате, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, также становится бедным установленным воздушно-топливным отношением. В этом случае «бедное установленное воздушно-топливное отношение» представляет собой заданное постоянное воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (воздушно-топливное отношение, служащее центром управления), на некоторую величину, и, например, составляет от 14,65 до 20, предпочтительно от 14,65 до 18, более предпочтительно от 14,65 до 16 или около того. Кроме того, бедное установленное воздушно-топливное отношение может быть выражено как воздушно-топливное отношение, полученное путем прибавления положительной величины коррекции воздушно-топливного отношения к воздушно-топливному отношению, служащему центром управления (в настоящем варианте осуществления, стехиометрическому воздушно-топливному отношению). Кроме того, в настоящем варианте осуществления, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым заданным воздушно-топливным отношением (например, 14,55), которое слегка богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, или еще меньше, делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стало богатым воздушно-топливным отношением.

[0036] Если целевое воздушно-топливное отношение меняется на бедное установленное воздушно-топливное отношение, избыток/недостаток кислорода в выхлопном газе, который течет в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, складывается совокупно. «Избыток/недостаток кислорода» означает количество кислорода, которое становится избыточным, или количество кислорода, которое становится недостаточным (избыточные НС, СО, и т.п., ниже именуемые несгоревшим газом), при попытке сделать воздушно-топливное отношение выхлопного газа, который течет в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, стехиометрическим воздушно-топливным отношением. В частности, когда целевое воздушно-топливное отношение представляет собой бедное установленное воздушно-топливное отношение, выхлопной газ, который течет в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, становится избыточным по кислороду. Этот избыточный кислород накапливается в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Поэтому совокупная величина избытка/недостатка кислорода (ниже именуемая также «совокупным избытком/недостатком кислорода»), можно сказать, выражает расчетную величину количества накопления кислорода OSA катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны.

[0037] Следует отметить, что избыток/недостаток кислорода вычисляется на основе выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, и расчетной величины количества всасываемого воздуха внутрь камеры 5 сгорания, которая вычисляется на основе выходного сигнала расходомера 39, и т.п., или количества подаваемого топлива из топливного инжектора 11, и т.п. Более конкретно, избыток/недостаток OED кислорода вычисляют, например, с помощью следующей формулы (1):

где 0,23 обозначает концентрацию кислорода в воздухе, Qi обозначает количество впрыскиваемого топлива, AFup обозначает выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, и AFR обозначает воздушно-топливное отношение, служащее в качестве центра управления (в настоящем варианте осуществления, в основном стехиометрического воздушно-топливного отношения).

[0038] Если совокупный избыток/недостаток кислорода, полученный путем совокупного сложения вычисленного таким образом избытка/недостатка кислорода, становится заданной переключающей эталонной величиной (которая соответствует заданному переключающему эталонному количеству Cref накопления) или больше, т.е. в варианте осуществления настоящего изобретения он становится заданным переключающим эталонным количеством Cref или больше, то целевое воздушно-топливное отношение, которое до этого было бедным установленным воздушно-топливным отношением, устанавливается на богатое установленное воздушно-топливное отношение. Богатое установленное воздушно-топливное отношение представляет собой заданное постоянное воздушно-топливное отношение, которое, в некоторой степени, богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (воздушно-топливное отношение, служащее в качестве центра управления), и составляет, например, от 12 до 14,58, предпочтительно от 13 до 14,57, более предпочтительно от 14 до 14,55, или около того. Кроме того, богатое установленное воздушно-топливное отношение может быть выражено как воздушно-топливное отношение, полученное путем сложения отрицательной величины коррекции воздушно-топливного отношения и воздушно-топливного отношения, служащего в качестве центра управления (в настоящем варианте осуществления, стехиометрического воздушно-топливного отношения). Следует отметить, что, в настоящем варианте осуществления, разность между богатым установленным воздушно-топливным отношением и стехиометрическим воздушно-топливным отношением (богатая степень) является установленной на разность между бедным установленным воздушно-топливным отношением и стехиометрическим воздушно-топливным отношением (бедная степень) или меньше.

[0039] После этого, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны снова становится богатым заданным воздушно-топливным отношением или меньше, целевое воздушно-топливное отношение снова делается бедным установленным воздушно-топливным отношением. Далее повторяется сходная операция. Таким образом, в настоящем варианте осуществления, целевое воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, попеременно и периодически устанавливается на бедное установленное воздушно-топливное отношение и богатое установленное воздушно-топливное отношение. Другими словами, в настоящем варианте осуществления, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, попеременно переключается между богатым воздушно-топливным отношением и бедным воздушно-топливным отношением.

[0040] Пояснение управления воздушно-топливным отношением с использованием временной диаграммы

С ссылкой на фиг. 5, поясненная выше операция будет объяснена подробно. Фиг. 5 представляет собой временную диаграмму величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения, выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, количества OSA накопления кислорода катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, совокупного избытка/недостатка ΣΟΕD кислорода, выходного воздушно-топливного отношения AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и концентрации NO_X в выхлопном газе, вытекающем из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, при выполнении управления воздушно-топливным отношением настоящего варианта осуществления.

[0041] Следует отметить, что величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения представляет собой величину коррекции, относящуюся к целевому воздушно-топливному отношению выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения составляет 0, целевое воздушно-топливное отношение установлено на воздушно-топливное отношение, которое равно воздушно-топливному отношению, служащему в качестве центра управления (ниже именуемого «центральным управляющим воздушно-топливным отношением») (в настоящем варианте осуществления, стехиометрическим воздушно-топливным отношением). Когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения представляет собой положительную величину, целевое воздушно-топливное отношение становится воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем центральное управляющее воздушно-топливное отношение (в настоящем варианте осуществления, бедное воздушно-топливное отношение), при этом, когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения представляет собой отрицательную величину, целевое воздушно-топливное отношение становится воздушно-топливным отношением, которое богаче, чем центральное управляющее воздушно-топливное отношение (в настоящем варианте осуществления, богатое воздушно-топливное отношение). Кроме того, «центральное управляющее воздушно-топливное отношение» означает воздушно-топливное отношение, к которому добавляется величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения в соответствии с рабочим состоянием двигателя, то есть, воздушно-топливное отношение, которое является опорным при изменении целевого воздушно-топливного отношения в соответствии с величиной AFC коррекции воздушно-топливного отношения.

[0042] В примере, показанном на фиг. 5, в состоянии до момента t₁ времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на богатую установленную величину AFCrich коррекции (соответствующую богатому установленному воздушно-топливному отношению). То есть, целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое воздушно-топливное отношение. Вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится богатым воздушно-топливным отношением. Несгоревший газ, и т.п., содержащийся в выхлопном газе, текущем в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, очищается в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Вместе с этим, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается. Поскольку из-за очистки в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, несгоревший газ, и т.п., не содержится в выхлопном газе, вытекающем из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны является, по существу, стехиометрическим воздушно-топливным отношением. Поскольку воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, представляет собой богатое воздушно-топливное отношение, количество выпускаемого NO_X из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны составляет, по существу, ноль.

[0043] Если количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается, количество OSA накопления кислорода приближается к нулю. Вместе с этим, часть несгоревшего газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, начинает вытекать, не будучи очищенным, из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. В результате, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны постепенно падает, и в момент t₁ времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого заданного воздушно-топливного отношения AFrich.

[0044] В настоящем варианте осуществления, если выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым заданным воздушно-топливным отношением AFrich или меньше, чтобы увеличить количество OSA накопления кислорода, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на бедную установленную величину AFClean коррекции (соответствующую бедному установленному воздушно-топливному отношению). Кроме того, в это время, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода сбрасывается на ноль.

[0045] Следует отметить, что в настоящем варианте осуществления, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого заданного воздушно-топливного отношения AFrich. Это объясняется тем, что если количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достаточно, то воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, иногда совсем немного отклоняется от стехиометрического воздушно-топливного отношения. Другими словами, богатое заданное воздушно-топливное отношение устанавливается на воздушно-топливное отношение, которого воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, никогда не достигает, если количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является достаточным.

[0046] При переключении целевого воздушно-топливного отношения в бедное воздушно-топливное отношение в момент t₁ времени, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, меняется из богатого воздушно-топливного отношения в бедное воздушно-топливное отношение. Если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, меняется на бедное воздушно-топливное отношение в момент t₁ времени, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны увеличивается. Кроме того, вместе с этим, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода также постепенно увеличивается.

[0047] Поэтому, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, меняется на стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны возвращается к стехиометрическому воздушно-топливному отношению. В это время, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, является бедным воздушно-топливным отношением, однако имеется достаточный резерв по способности к накоплению кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и поэтому кислород, содержащийся в поступающем выхлопном газе, накапливается в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и NO_X удаляются путем восстановления. Поэтому выпуск NO_X из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится, по существу, нулевым.

[0048] Далее, если количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны увеличивается, в момент t₂ времени количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигает переключающего эталонного количества Cref накопления. Поэтому, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода достигает переключающей опорной величины OEDref, которая соответствует переключающему эталонному количеству Cref накопления. В настоящем варианте осуществления, если совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода становится переключающей опорной величиной OEDref или больше, накопление кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны приостанавливается путем переключения величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения на богатую установленную величину AFCrich коррекции. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение делается богатым воздушно-топливным отношением. Кроме того, в это время, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода сбрасывается на 0.

[0049] Следует отметить, что переключающее эталонное количество Cref накопления устанавливается на достаточно небольшую величину с тем, чтобы количество OSA накопления кислорода не достигало максимального количества накопления Cmax кислорода, даже если возникает непреднамеренное отклонение воздушно-топливного отношения из-за внезапного ускорения транспортного средства, и т.п. Например, переключающее эталонное количество Cref накопления устанавливается на 3/4 или меньше от максимального количества накопления Cmax кислорода до использования катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, предпочтительно - на 1/2 или меньше этой величины, более предпочтительно - на 1/5 или меньше этой величины. В результате, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на богатую установленную величину AFCrich коррекции до того, как выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает бедного заданного воздушно-топливного отношения, которое слегка беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (например, 14,65, бедное воздушно-топливное отношение, в котором разница от стехиометрического воздушно-топливного отношения почти такая же, что разница между богатым заданным воздушно-топливным отношением и стехиометрическим воздушно-топливным отношением).

[0050] В момент t₂ времени, если целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое установленное воздушно-топливное отношение, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, меняется из бедного воздушно-топливного отношения в богатое воздушно-топливное отношение. Поскольку выхлопной газ, текущий в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, содержат несгоревший газ, и т.п., количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается. В это время, объем ΝΟ_X, выпускаемый из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, равен, по существу, нулю.

[0051] Количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается, и в момент t₃ времени, аналогично моменту t₁ времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого заданного воздушно-топливного отношения AFrich. Из-за этого, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на бедную установленную величину AFClean коррекции. Далее, цикл вышеупомянутых моментов t₁-t₃ времени повторяется.

[0052] Как понятно из вышеприведенного пояснения, согласно настоящему варианту осуществления, имеется возможность постоянного подавления количества ΝΟ_X, выпускаемого из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. То есть, при условии выполнения вышеупомянутого управления, по существу, можно сделать количество ΝΟ_X, выпускаемое из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, по существу, нулевым. Кроме того, совокупный период времени для вычисления совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода, является коротким, поэтому по сравнению со случаем совокупного сложения величин в течение длительного периода времени, может предотвращаться ошибка при вычислении. По этой причине, выпуск ΝΟ_X из-за ошибки при вычислении совокупного избытка/недостатка ΣΟΕD кислорода практически исключается.

[0053] Далее, в целом, если количество накопления кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа поддерживается постоянным, способность катализатора очистки выхлопного газа к накоплению кислорода падает. То есть, чтобы поддерживать высокую способность катализатора очистки выхлопного газа к накоплению кислорода, количество накопления кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа должно колебаться. В отражение этого, согласно настоящему варианту осуществления, как показано на фиг. 5, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постоянно колеблется вверх и вниз, поэтому способность к накоплению кислорода не падает.

[0054] Следует отметить, что в вышеуказанном варианте осуществления, в течение моментов t₁-t₂ времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения поддерживается на бедной установленной величине AFClean коррекции. Однако в течение этого периода времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения не обязательно должна поддерживаться постоянной. Она может быть настроена на изменение, например, на постепенное уменьшение. В качестве альтернативного варианта, в течение периода t₁-t₂ времени, также можно временно установить величину AFC коррекции воздушно-топливного отношения на значение меньше 0 (например, богатую установленную величину коррекции, и т.п.).

[0055] Аналогичным образом, в вышеуказанном варианте осуществления, в течение моментов t₂-t₃ времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения поддерживается на богатой установленной величине AFCrich коррекции. Однако в течение этого периода времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения не обязательно должна поддерживаться постоянной. Она может быть установлена на изменение, например, постепенное увеличение. В качестве альтернативного варианта, в период t₂-t₃ времени, также можно временно установить величину AFC коррекции воздушно-топливного отношения на значение, которое больше 0 (например, бедную установленную величину коррекции, и т.п.).

[0056] Следует отметить, что, в настоящем варианте осуществления, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения, то есть, целевое воздушно-топливное отношение устанавливается с помощью ЭБУ 31. Поэтому, можно сказать, что ЭБУ 31 непрерывно или периодически делает целевое воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, бедным воздушно-топливным отношением, пока количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны не будет оцениваться как равное переключающему эталонному количеству Cref накопления или больше, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, определенное датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, становится богатым заданным воздушно-топливным отношением или меньше, и непрерывно или периодически делает целевое воздушно-топливное отношение богатым воздушно-топливным отношением, пока воздушно-топливное отношение выхлопного газа, определенное датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, не станет богатым заданным воздушно-топливным отношением или меньше, не допуская того, чтобы количество OSA накопления кислорода достигло максимального количества накопления Cmax кислорода, когда количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны оценивается, как равное переключающему эталонному количеству Cref накопления или больше.

[0057] Проще говоря, в настоящем варианте осуществления, можно сказать, что ЭБУ 31 переключает целевое воздушно-топливное отношение (то есть, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны) в бедное воздушно-топливное отношение, когда воздушно-топливное отношение, определенное датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым заданным воздушно-топливным отношением или меньше, и переключает целевое воздушно-топливное отношение (то есть, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны) в богатое воздушно-топливное отношение, когда количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится переключающим эталонным количеством Cref накопления или больше.

[0058] Треснувший элемент датчика воздушно-топливного отношения

В этом отношении, в качестве неисправности, возникающей на вышеупомянутых датчиках 40, 41 воздушно-топливного отношения, можно упомянуть растрескивание элемента, образующего датчик 40 или 41 воздушно-топливного отношения, то есть, явление, именуемое «треснувшим элементом». Более конкретно, иногда возникает трещина, которая проходит через слой 51 твердого электролита и слой 54 стабилизации диффузии (C1 на фиг. 6), или трещина, которая проходит через слой 51 твердого электролита и слой 54 стабилизации диффузии плюс через два электрода 52, 53 (С2 на фиг. 6). Если такой треснувший элемент возникает, как показано на фиг. 6, выхлопной газ попадает в эталонную газовую камеру 55 через треснувшую часть.

[0059] В результате, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа вокруг датчиков 40, 41 воздушно-топливного отношения является богатым воздушно-топливным отношением, выхлопной газ с богатым воздушно-топливным отношением попадает в эталонную газовую камеру 55. Из-за этого выхлопной газ с богатым воздушно-топливным отношением распространяется в эталонной газовой камере 55, и концентрация кислорода вокруг электрода 53 стороны атмосферы падает. С другой стороны, также в этом случае, электрод 52 стороны выхлопа подвергается воздействию выхлопного газа через слой 54 стабилизации диффузии. По этой причине, разница в концентрации кислорода между областью вблизи электрода 53 стороны атмосферы и областью вблизи электрода 52 стороны выхлопа падает, и в результате выходное воздушно-топливное отношение датчиков 40, 41 воздушно-топливного отношения становится бедным воздушно-топливным отношением. То есть, если датчик 40 или 41 воздушно-топливного отношения имеет треснувший элемент, даже если воздушно-топливное отношение выхлопного газа вокруг датчика 40 или 41 воздушно-топливного отношения представляет собой богатое воздушно-топливное отношение, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 или 41 воздушно-топливного отношения в конечном итоге становится бедным воздушно-топливным отношением.

[0060] С другой стороны, если воздушно-топливное отношение выхлопного газа вокруг датчиков 40, 41 воздушно-топливного отношения представляет собой бедное воздушно-топливное отношение, такого обратного явления для выходного воздушно-топливного отношения не возникает. Это происходит потому, что если воздушно-топливное отношение выхлопного газа представляет собой бедное воздушно-топливное отношение, выходной ток каждого датчика 40 или 41 воздушно-топливного отношения зависит от количества кислорода, которое достигает поверхности электрода 52 стороны выхлопа через слой 54 стабилизации диффузии, больше, чем от разницы воздушно-топливного отношения двух сторон слоя 51 твердого электролита.

[0061] Если, таким образом, датчик воздушно-топливного отношения 40 или 41 имеет треснувший элемент, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа около датчика воздушно-топливного отношения 40 или 41 представляет собой богатое воздушно-топливное отношение, в конечном итоге выдается ошибочным выходной сигнал. По этой причине, например, если датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет треснувший элемент при выполнении вышеупомянутого управления воздушно-топливным отношением, то управление воздушно-топливным отношением далее не может выполняться нужным образом. По этой причине, возникает необходимость провести быструю диагностику того, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента.

[0062] Диагностика неисправности

Поэтому в настоящем варианте осуществления используется вышеупомянутое свойство неисправности в виде треснувшего элемента датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны для диагностики неисправности в виде треснувшего элемента датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. Более конкретно, при управлении диагностикой неисправности, если из-за вышеупомянутого управления воздушно-топливным отношением, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, делается богатым воздушно-топливным отношением, то делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стал неисправным, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меняется от воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение, в воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение.

[0063] Кроме того, в настоящем варианте осуществления, если, из-за управления диагностикой неисправности, делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стал неисправным, абсолютное значение богатой установленной величины коррекции делается меньше, то есть, богатая степень богатого установленного воздушно-топливного отношения делается меньше. Кроме того, в настоящем варианте осуществления, если делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стал неисправным, абсолютное значение бедной установленной величины коррекции делается меньше, то есть, бедная степень бедного установленного воздушно-топливного отношения делается меньше. Эта ситуация будет пояснена со ссылкой на фиг. 7.

[0064] Фиг. 7 представляет собой временную диаграмму величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения, выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, совокупного избытка/недостатка ΣΟΕD кислорода, и выходного воздушно-топливного отношения AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. Прерывистая линия на фигуре показывает тенденцию, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не имеет неисправности в виде треснувшего элемента, тогда как сплошная линия на фигуре показывает тенденцию, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента.

[0065] В примере, показанном на фиг. 7, до момента t₁ времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на богатую установленную величину AFCrich коррекции, таким образом, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится богатым воздушно-топливным отношением. В частности, богатая установленная величина AFCrich коррекции в это время делается первой богатой установленной величиной AFCrich1 коррекции. Вместе с этим, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается и приближается к нулю. Из-за этого, часть несгоревшего газа и т.п., текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, начинает вытекать без удаления катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны.

[0066] Если несгоревший газ и т.п. начинает вытекать из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не имеет неисправности в виде треснувшего элемента, то, как показано прерывистой линией на фигуре, в момент t₁ времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым воздушно-топливным отношением. Однако когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента, то, как показано сплошной линией на фигуре, в момент t₁ времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меняется, по существу, из стехиометрического воздушно-топливного отношения на бедное воздушно-топливное отношение.

[0067] То есть, если датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента, когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на богатую установленную величину AFCrich коррекции, то есть, когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на отрицательную величину, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меняется из отношения, которое меньше, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение AFlean, на бедное заданное воздушно-топливное отношение AFlean или больше. В настоящем варианте осуществления, в момент t1 времени, когда возникает такое изменение выходного воздушно-топливного отношения AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента. Из-за этого, в настоящем варианте осуществления, можно с точностью диагностировать неисправность в виде треснувшего элемента датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

[0068] В примере, показанном на фиг. 7, в момент t1 времени, индикатор диагностики неисправности, который устанавливается на ON, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится неисправным, устанавливается на ON. Кроме того, в настоящем варианте осуществления, когда, таким образом, делается оценка, датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента, например, включается сигнальная лампочка транспортного средства, на котором установлен двигатель внутреннего сгорания.

[0069] Кроме того, когда, в момент t1 времени, делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента, абсолютное значение богатой установленной величины AFCrich коррекции и абсолютное значение бедной установленной величины AFClean коррекции идут на снижение. В примере, показанном на фиг. 7, богатая установленная величина AFCrich коррекции меняется от первой богатой установленной величины AFCrich1 коррекции на вторую богатую установленную величину AFCrich2 коррекции с меньшим абсолютным значением, чем первая богатая установленная величина AFCrich1 коррекции (|AFCrich₁|>|AFCrich₂|). Кроме того, бедная установленная величина AFClean коррекции меняется от первой бедной установленной величины AFClean1 коррекции на вторую бедную установленную величину AFClean2 коррекции с меньшим абсолютным значением, чем первая бедная установленная величина AFClean1 коррекции (|AFClean₁]>|AFClean₂|). Поэтому богатая степень богатого установленного воздушно-топливного отношения и бедная степень бедного установленного воздушно-топливного отношения идут на снижение.

[0070] Из-за этого, в момент t1 времени, богатая степень выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, падает, и богатая степень выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны падает. По этой причине, концентрация несгоревшего газа и т.п. в выхлопном газе, вытекающем из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, падает, и поэтому можно избежать ухудшения ситуации с эмиссией выхлопных газов. Следует отметить, что, в настоящем варианте осуществления, и абсолютное значение богатой установленной величины AFCrich коррекции, и абсолютное значение бедной установленной величины AFClean коррекции идут на снижение. Однако нет необходимости снижать обе величины. Также можно заставить снижаться только абсолютное значение богатой установленной величины AFCrich коррекции.

[0071] В примере, показанном сплошной линией на фиг. 7, даже после того, как сделана оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента, вышеупомянутое управление воздушно-топливным отношением продолжается обычным порядком. По этой причине, как пояснено выше, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается от богатой установленной величины AFCrich коррекции в бедную установленную величину AFClean коррекции, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым заданным воздушно-топливным отношением AFrich или меньше. По этой причине, в момент t1 времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения не переключается на бедную установленную величину AFClean коррекции, а поддерживается на богатой установленной величине AFCrich коррекции обычным порядком. По этой причине, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны поддерживается, по существу, на нуле обычным порядком.

[0072] Следует отметить, что в вышеупомянутом варианте осуществления, если делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента, включается сигнальная лампочка транспортного средства. Однако чтобы повысить точности оценки, можно также включить сигнальную лампочку транспортного средства, если число раз, когда делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента, в определенный период времени составляет заданное число раз или больше. В качестве альтернативного варианта, если определять период времени для установки величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения в богатую установленную величину AFCrich коррекции и в бедную установленную величину AFClean коррекции по одному разу как «1 цикл», можно включать сигнальную лампочку транспортного средства, когда отношение числа раз, когда сделана оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента, по отношению к числу таких циклов представляет собой заданное отношение Ra (0<Ra<l) или больше.

[0073] Аналогичным образом, в вышеупомянутом варианте осуществления, если оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента, сделана один раз, абсолютное значение богатой установленной величины AFCrich коррекции и абсолютное значение бедной установленной величины AFClean коррекции идут на снижение. Однако чтобы избежать непреднамеренного изменения установленных величин коррекции, также можно заставить абсолютные значения установленных величин коррекции уменьшаться, если число раз, когда сделана оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента, составляет заданное число раз или больше в течение определенного периода времени. В качестве альтернативного варианта, также можно заставить абсолютные значения установленных величин коррекции уменьшаться, если отношение количества раз, когда сделана оценка, что датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится неисправным, к количеству раз вышеупомянутого цикла составляет заданное отношение Ra (0<Ra<1) или больше.

[0074] Следует отметить, что в вышеизложенном варианте осуществления при управлении воздушно-топливным отношением, когда воздушно-топливное отношение, определенное датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, стало богатым заданным воздушно-топливным отношением или меньше, целевое воздушно-топливное отношение переключается в бедное воздушно-топливное отношение. Кроме того, когда совокупный избыток/недостаток ΣΟΕD кислорода становится заданной переключающей опорной величиной OEDref или больше, целевое воздушно-топливное отношение переключается в богатое воздушно-топливное отношение. Однако, в качестве управления воздушно-топливным отношением, также может быть использовано другое управление. В качестве такого управления, например, может рассматриваться управление, при котором, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится бедным заданным воздушно-топливным отношением или больше, целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое воздушно-топливное отношение, в то время как, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым заданным воздушно-топливным отношением или меньше, целевое воздушно-топливное отношение переключается на бедное воздушно-топливное отношение. Даже в случае выполнения такого управления, датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны аналогичным образом может быть диагностирован на неисправность в виде треснувшего элемента.

[0075] Пояснение особого управления

Далее, со ссылками на фиг. 8-11, будет более конкретно пояснено управляющее устройство в настоящем варианте осуществления. Управляющее устройство в настоящем варианте осуществления выполнено так, чтобы включать в себя функциональные блоки A1-А8, как показано на блок-схеме на фиг. 8. Ниже, со ссылками на фиг. 8, будут пояснены различные функциональные блоки. Операции этих функциональных блоков A1-А8 в основном выполняются ЭБУ 31.

[0076] Вычисление количества впрыскиваемого топлива

Сначала будет пояснено вычисление количества впрыскиваемого топлива. При вычислении количества впрыскиваемого топлива используются средство A1 вычисления всасываемого в цилиндр воздуха, средство А2 вычисления базового впрыска топлива, и средство A3 вычисления впрыска топлива.

[0077] Средство A1 вычисления всасываемого воздуха в цилиндр вычисляет количество Мс всасываемого воздуха в каждый цилиндр на основе расхода Ga всасываемого воздуха, оборотов NE двигателя, и карты или формулы вычисления, которая хранится в ПЗУ 34 ЭБУ 31. Расход Ga всасываемого воздуха измеряется расходомером 39, а обороты NE двигателя вычисляются на основе выходного сигнала датчика 44 угла поворота коленчатого вала.

[0078] Средство А2 вычисления базового впрыска топлива делит количество Мс воздуха, всасываемого в цилиндр, вычисленное средством A1 вычисления всасываемого воздуха, на целевое воздушно-топливное отношение AFT, для вычисления базового количества Qbase впрыскиваемого топлива (Qbase=Mc/AFT). Целевое воздушно-топливное отношение AFT вычисляется поясненным ниже средством А6 установки целевого воздушно-топливного отношения.

[0079] Средство A3 вычисления впрыска топлива складывает позже поясненную величину DFi коррекции F/B с базовым количеством Qbase впрыскиваемого топлива, которое было вычислено средством А2 вычисления базового впрыска топлива, для вычисления количества Qi впрыскиваемого топлива (Qi=Qbase+DFi). Команда передается на топливный инжектор 11, при этом топливо в вычисленном таким образом количестве Qi впрыскиваемого топлива впрыскивается из топливного инжектора 11.

[0080] Вычисление целевого воздушно-топливного отношения

Далее будет пояснено вычисление целевого воздушно-топливного отношения. При вычислении целевого воздушно-топливного отношения, используются средство A4 вычисления избытка/недостатка кислорода, средство А5 вычисления величины коррекции воздушно-топливного отношения и средство А6 вычисления величины обучения.

[0081] Средство A4 вычисления избытка/недостатка кислорода вычисляет совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода, на основе количества Qi впрыскиваемого топлива, вычисленного средством A3 вычисления впрыска топлива, и выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. Например, средство A4 вычисления избытка/недостатка кислорода вычисляет совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода, путем умножения разности между выходным воздушно-топливным отношением AFup воздушно-топливного отношения с впускной стороны и центральным управляющим воздушно-топливным отношением AFR на количество Qi впрыскиваемого топлива, и путем совокупного сложения произведений.

[0082] Средство А5 вычисления величины коррекции воздушно-топливного отношения вычисляет величину AFC коррекции воздушно-топливного отношения на основе совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода, вычисленного средством A4 вычисления избытка/недостатка кислорода, и выходного воздушно-топливного отношения AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. Более конкретно, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения целевого воздушно-топливного отношения вычисляется на основе блок-схемы, показанной на фиг. 9.

[0083] Средство А6 установки целевого воздушно-топливного отношения складывает величину AFC коррекции воздушно-топливного отношения, которая была вычислена средством А5 вычисления коррекции целевого воздушно-топливного отношения, с центральным управляющим воздушно-топливным отношением AFR (в настоящем варианте осуществления - стехиометрическим воздушно-топливным отношением) для вычисления целевого воздушно-топливного отношения AFT. Вычисленное данным образом целевое воздушно-топливное отношение AFT подается на средство А2 вычисления базового впрыска топлива и позже поясненное средство А7 вычисления отклонения воздушно-топливного отношения.

[0084] Вычисление величины коррекции F/B

Далее будет пояснено вычисление величины коррекции F/B на основе выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. При вычислении величины коррекции F/B, используются средство А7 вычисления отклонения воздушно-топливного отношения, и средство А8 вычисления коррекции F/B.

[0085] Средство А7 вычисления отклонения воздушно-топливного отношения вычитает целевое воздушно-топливное отношение AFT, которое было вычислено средством А6 установки целевого воздушно-топливного отношения, из выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, для вычисления отклонения DAF воздушно-топливного отношения (DAF=AFup-AFT). Это отклонение DAF воздушно-топливного отношения представляет собой величину, которая выражает избыток/недостаток количества топлива, подаваемого для обеспечения целевого воздушно-топливного отношения AFT.

[0086] Средство А8 вычисления коррекции F/B обрабатывает отклонение DAF воздушно-топливного отношения, которое было вычислено средством А7 вычисления отклонения воздушно-топливного отношения с помощью пропорциональной интегрально-дифференциальной обработки (PID-процессинг) для вычисления величины DFi коррекции F/B с целью компенсации избытка/недостатка количества подаваемого топлива на основе следующей формулы (2). Вычисленная таким образом величина DFi коррекции F/B подается на средство A3 вычисления впрыска топлива.

[0087] Следует отметить, что в вышеуказанной формуле (2), Кр представляет собой заданное пропорциональное усиление (пропорциональную постоянную), Ki представляет собой заданное интегральное усиление (интегральную постоянную), и Kd представляет собой заданное производное усиление (производную постоянную). Кроме того, DDAF представляет собой временную производную отклонения DAF воздушно-топливного отношения и вычисляется путем деления разницы между текущим обновленным отклонением DAF воздушно-топливного отношения и ранее обновленным отклонением DAF воздушно-топливного отношения на время, соответствующее интервалу обновления. Кроме того, SDAF представляет собой временной интеграл отклонения DAF воздушно-топливного отношения. Этот временной интеграл SDAF вычисляется путем сложения текущего обновленного отклонения DAF воздушно-топливного отношения и ранее обновленного временного интеграла SDAF (SDAF=SDAF+DAF).

[0088] Блок-схема управления для установки величины коррекции воздушно-топливного отношения

Фиг. 9 представляет собой блок-схему, показывающую программу управления для установки величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения. Программа управления, показанная на фигуре, выполняется путем прерывания на каждом определенном временном интервале. Как показано на фиг. 9, сначала, на этапе S11, выносится оценка, соблюдено ли условие для вычисления величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения. Случаем, когда условие для вычисления величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения соблюдено, является, например, случай, когда осуществляется обычная работа, при которой выполняется управление с обратной связью, например, случай, когда не выполняется управление отсечкой топлива. Когда выносится оценка на этапе S11, что условие для вычисления величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения соблюдено, программа переходит на этап S12.

[0089] Далее, на этапе S12, выносится оценка, установлен ли на «OFF» бедный установленный индикатор Fl. Бедный установленный индикатор Fl представляет собой индикатор, который устанавливается на «ON», когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на бедную установленную величину AFClean коррекции, и устанавливается на «OFF» в иных случаях. Когда на этапе S12 делается оценка, что бедный установленный индикатор Fl установлен на «OFF», программа переходит на этап S13. На этапе S13, выносится оценка, является ли выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны богатым заданным воздушно-топливным отношением AFrich или меньше. Если делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны больше, чем богатое заданное воздушно-топливное отношение AFrich, программа переходит на этап S14. На этапе S14, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения поддерживается на богатой установленной величине AFCrich коррекции, и программа управления заканчивается.

[0090] С другой стороны, если количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны уменьшается, и таким образом воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны падает, то на этапе S13 делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны представляет собой богатое заданное воздушно-топливное отношение AFrich или меньше. В этом случае, программа переходит на этап S15, и величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на бедную установленную величину AFClean коррекции. Далее, на этапе S16 бедный установленный индикатор Fl устанавливается на «ON», после чего программа управления заканчивается.

[0091] Если бедный установленный индикатор Fl устанавливается на «ON», на следующем повторении программы управления, на этапе S12, делается оценка, что бедный установленный индикатор Fl не установлен на «OFF», и, таким образом, программа переходит на этап S17. На этапе S17, выносится оценка, является ли совокупный избыток/недостаток ΣΟΕD кислорода от момента времени, когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения была переключена на бедную установленную величину AFClean коррекции, меньшей величиной, чем переключающая опорная величина OEDref. Если делается оценка, что совокупный избыток/недостаток ΣΟΕD кислорода меньше, чем переключающая опорная величина OEDref, программа переходит на этап S18, и величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения постоянно устанавливается на бедную установленную величину AFClean коррекции и поддерживается. Далее программа управления заканчивается. С другой стороны, если количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны увеличивается, в конечном итоге, на этапе S17 выносится оценка, что совокупный избыток/недостаток ΣΟΕD кислорода равен или больше, чем переключающая опорная величина OEDref, и, таким образом, программа переходит на этап S19. На этапе S19, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на богатую установленную величину AFCrich коррекции. Далее, на этапе S20, бедный установленный индикатор Fl сбрасывается на «OFF», и затем программа управления заканчивается.

[0092] Блок-схема для управления диагностикой неисправности

Фиг. 10 представляет собой блок-схему, показывающую программу управления для управления диагностикой неисправности в отношении диагностики датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны на неисправность. Проиллюстрированная программа управления выполняется путем прерывания в постоянные интервалы времени

[0093] Как показано на фиг. 10, сначала, на этапе S31, делается оценка, выполнено ли условие для диагностики неисправности. Случаем, когда условие для диагностики неисправности выполнено, например, является случай, когда выполняется вышеупомянутое управление воздушно-топливным отношением и т.д. Когда, на этапе S31, делается оценка, что условие для диагностики неисправности выполнено, программа переходит на этап S32.

[0094] На этапе S32, делается оценка, установлена ли величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения на величину меньше 0 при вышеупомянутом управлении для установки величины коррекции воздушно-топливного отношения, то есть, является ли целевое воздушно-топливное отношение богатым воздушно-топливным отношением. Если, на этапе S32, делается оценка, что величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на величину меньше 0, то есть, если делается оценка, что целевое воздушно-топливное отношение представляет собой богатое воздушно-топливное отношение, программа переходит на этап S33.

[0095] На этапе S33, делается оценка, установлен ли на OFF стехиометрический индикатор Fs. Стехиометрический индикатор Fs представляет собой индикатор, который установлен на ON, когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на богатую установленную величину AFCrich коррекции, а выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится воздушно-топливным отношением, которое меньше, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение AFlean, и является близким к стехиометрическому воздушно-топливному отношению, в противном случае стехиометрический индикатор Fs установлен на OFF. Когда, на этапе S33, стехиометрический индикатор Fs установлен на OFF, программа переходит на этап S34.

[0096] На этапе S34, делается оценка, является ли выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меньшей величиной, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение AFlean. Сразу после того, как величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на богатую установленную величину AFCrich коррекции, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится, по существу, стехиометрическим воздушно-топливным отношением, таким образом, на этапе S34, делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меньше, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение AFlean, и программа переходит на этап S35. На этапе S35, стехиометрический индикатор Fs устанавливается на ON, и программа управления подходит к концу.

[0097] Если стехиометрический индикатор Fs установлен на ON, на следующем этапе программа управления, программа переходит от этапа S33 к этапу S36. На этапе S36, делается оценка, является ли выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны бедным заданным воздушно-топливным отношением AFlean или больше, то есть, изменилось ли выходное воздушно-топливное отношение AFdwn из воздушно-топливного отношения, которое меньше бедного заданного воздушно-топливного отношения AFlean, в бедное заданное воздушно-топливное отношение AFlean или больше него. Если делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не стало бедным заданным воздушно-топливным отношением AFlean или больше, программа управления подходит к концу. С другой стороны, если, на этапе S36, делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стало бедным заданным воздушно-топливным отношением AFlean или больше, программа переходит на этап S37. На этапе S37 делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны неисправен, и программа переходит на этап S38. На этапе S38 стехиометрический индикатор Fs устанавливается на OFF, и программа управления подходит к концу.

[0098] С другой стороны, если, на этапе S32, делается оценка, что величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на 0 или больше, то есть, если делается оценка, что целевое воздушно-топливное отношение представляет собой бедное воздушно-топливное отношение, программа переходит на этап S39. На этапе S39, делается оценка, перешел ли стехиометрический индикатор Fs на ON. Если целевое воздушно-топливное отношение было установлено в богатое воздушно-топливное отношение до установки в бедное воздушно-топливное отношение, и, на этапе S35, стехиометрический индикатор Fs был установлен на ON, программа переходит на этап S40. В этом случае, когда целевое воздушно-топливное отношение было установлено в богатое воздушно-топливное отношение в прошлый раз, это означает, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не становилось тогда бедным оценочным воздушно-топливным отношением AFlean или больше. По этой причине, на этапе S40, делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны исправен. Далее, на этапе S41, стехиометрический индикатор Fs снова устанавливается на OFF, и программа управления подходит к концу. Если стехиометрический индикатор Fs снова установлен на OFF, на следующем этапе программы управления, на этапе S39, делается оценка, что стехиометрический индикатор Fs не перешел на ON, и программа управления подходит к концу.

[0099] Блок-схема управления для изменения установленного воздушно-топливного отношения

Фиг. 11 представляет собой блок-схему, показывающую программу управления для управления установкой богатого установленного воздушно-топливного отношения и бедного установленного воздушно-топливного отношения. Проиллюстрированная программа управления выполняется путем прерывания с постоянными временными интервалами.

[0100] Сначала, на этапе S51, оценивается, вынесена ли оценка на этапе S37 с фиг. 10, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны неисправен. Когда сделана оценка, что на этапе S37 датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не был оценен, как неисправный, программа переходит на этап S52. На этапе S52, богатая установленная величина AFCrich коррекции устанавливается на первую богатую установленную величину AFCrich1 коррекции. Поэтому на этапах S14 и S19 блок-схемы, показанной на фиг. 9, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения устанавливается на первую богатую установленную величину AFCrich1 коррекции.

[0101] Далее, на этапе S53, бедная установленная величина AFClean коррекции устанавливается на первую бедную установленную величина AFClean1 коррекции. Поэтому на этапах S15 и S18 блок-схемы, показанной на фиг. 9, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения устанавливается на первую бедную установленную величину AFClean1 коррекции.

[0102] С другой стороны, если, на этапе S51 сделана оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны был оценен, как неисправный, программа переходит на этап S54. На этапе S54, богатая установленная величина AFCrich коррекции устанавливается на вторую богатую установленную величину AFCrich2 коррекции (|AFCrich₂|<|AFCrich₁). Поэтому на этапах S14 и S19 блок-схемы, показанной на фиг. 9, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения устанавливается на вторую богатую установленную величину AFCrich2 коррекции.

[0103] Далее, на этапе S55, бедная установленная величина AFClean коррекции устанавливается на вторую бедную установленную величину AFClean2 коррекции (|AFClean₂|<|AFClean₁|). Поэтому на этапах S15 и S18 блок-схемы, показанной на фиг. 9, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения устанавливается на вторую бедную установленную величину AFClean2 коррекции.

[0104] Второй вариант осуществления

Далее, со ссылками на фиг. 12-18, будет пояснена система очистки выхлопного газа согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Конфигурация и управление в системе очистки выхлопного газа согласно второму варианту осуществления, по существу, сходные с конфигурацией и управлением в системе очистки выхлопного газа согласно первому варианту осуществления за исключением пунктов, которые объяснены ниже.

[0105] Отклонение на датчике воздушно-топливного отношения с впускной стороны

Когда корпус двигателя 1 имеет множество цилиндров, иногда возникает отклонение между цилиндрами по воздушно-топливному отношению в выхлопном газе, выпускаемом из цилиндров. С другой стороны, датчик 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны расположен на трубопроводе выпускного коллектора 19, однако, в зависимости от местонахождения, степень восприятия датчиком 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны выхлопного газа, выпускаемого из каждого цилиндра, различна между цилиндрами. В результате, на выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны сильно влияет воздушно-топливное отношение выхлопного газа, который выпускается из определенного конкретного цилиндра. Поэтому, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, выпускаемого из определенного конкретного цилиндра, становится воздушно-топливным отношением, которое отличается от среднего воздушно-топливное отношения выхлопного газа, выпускаемого из всех цилиндров, возникает отклонение между средним воздушно-топливным отношением и выходным воздушно-топливным отношением датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. То есть, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется в богатую сторону или бедную сторону от среднего воздушно-топливного отношения фактического выхлопного газа.

[0106] Кроме того, водород в несгоревшем газе, и т.п., проходит через слой стабилизации диффузии датчика воздушно-топливного отношения на большой скорости. Поэтому, если концентрация водорода в выхлопном газе высока, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется в меньшую сторону (т.е. более богатую сторону) относительно фактического воздушно-топливного отношения выхлопного газа.

[0107] Если отклонение возникает в выходном воздушно-топливном отношении датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны данным образом, даже если выполняется вышеупомянутое управление, иногда ΝΟ_X и кислород вытекают из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, или концентрация несгоревшего газа, и т.п., вытекающего из него, становится выше. Это явление будет пояснено ниже со ссылкой на фиг. 12.

[0108] Фиг. 12 представляет собой временную диаграмму количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и т.п., сходную с фиг. 5. На фиг. 12 показан случай, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется в богатую сторону. На фигуре сплошная линия на выходном воздушно-топливном отношении AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны показывает выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. С другой стороны, прерывистая линия показывает фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего вокруг датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны 40.

[0109] В примере, показанном также на фиг. 12, в состоянии до момента t₁ времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на богатую установленную величину AFCrich коррекции, и поэтому целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое установленное воздушно-топливное отношение. Вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится воздушно-топливным отношением, равным богатому установленному воздушно-топливному отношению. Однако, поскольку, как пояснено выше, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны отклоняется в богатую сторону, фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа становится воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем богатое установленное воздушно-топливное отношение. То есть, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится меньше (богаче), чем фактическое воздушно-топливное отношение (прерывистая линия на фигуре). По этой причине, то есть, поскольку фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа отклоняется в бедную сторону, скорость уменьшения количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны замедляется.

[0110] Далее, в примере, показанном на фиг. 12, в момент t₁ времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого заданного воздушно-топливного отношения AFrich. Поэтому, как пояснено выше, в момент t₁ времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на бедную установленную величину AFClean коррекции. Соответственно, целевое воздушно-топливное отношение переключается на бедное установленное воздушно-топливное отношение.

[0111] Вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится воздушно-топливным отношением, равным бедному установленному воздушно-топливному отношению. Однако, как пояснено выше, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется в богатую сторону, и поэтому фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа становится воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем бедное установленное воздушно-топливное отношение. То есть, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится меньше (богаче), чем фактическое воздушно-топливное отношение (прерывистая линия на чертеже). Поэтому, скорость увеличения количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится быстрее, и фактическое количество кислорода, поступающего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, в то время, когда целевое воздушно-топливное отношение установлено на бедное установленное воздушно-топливное отношение, становится больше, чем переключающее эталонное количество Cref накопления.

[0112] Таким образом, если выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется, когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на бедную установленную величину AFClean коррекции, бедная степень воздушно-топливного отношения выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, становится больше. По этой причине, даже если количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны не достигает максимального количества накопления Cmax кислорода, то не весь кислород, текущий в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, может накапливаться. Иногда NO_X или кислород, в конечном итоге, вытекают из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Кроме того, в момент t₂ времени, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится переключающим эталонным количеством Cref накопления или больше. Если, приблизительно в момент t₂ времени, возникает такое вышеупомянутое непредумышленное отклонение воздушно-топливного отношения и т.п., NO_X или кислород может вытекать из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны.

[0113] Из вышеописанного следует, что становится необходимым определять отклонение в выходном воздушно-топливном отношении датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, и становится необходимым корректировать выходное воздушно-топливное отношение и т.п. на основе вычисленного отклонения.

[0114] Обучающееся управление

Поэтому, в этом варианте осуществления настоящего изобретения, для компенсации отклонения выходного воздушно-топливное отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, во время обычной работы (то есть, когда управление с обратной связью выполняется на основе вышеупомянутого целевого воздушно-топливного отношения), выполняется обучающееся управление. Ниже это обучающееся управление будет пояснено.

[0115] В данном случае, период времени от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения в бедное воздушно-топливное отношение до момента, когда совокупный избыток/недостаток ΣΟΕD кислорода становится переключающей опорной величиной OEDref или больше, то есть до момента переключения целевого воздушно-топливного отношения снова в богатое воздушно-топливное отношение, будет определен как «период времени увеличения кислорода». Аналогичным образом, период времени от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения в богатое воздушно-топливное отношение до момента, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым заданным воздушно-топливным отношением или меньше, то есть до момента переключения целевого воздушно-топливного отношения снова в бедное воздушно-топливное отношение, будет определен как «период времени уменьшения кислорода». При обучающемся управлении настоящего варианта осуществления, совокупное избыточное количество кислорода вычисляется как абсолютная величина совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период времени увеличения кислорода. Следует отметить, что совокупное избыточное количество кислорода выражает совокупную величину количества кислорода, становящуюся избыточной, при попытке сделать воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, стехиометрическим воздушно-топливным отношением в период времени увеличения кислорода. Кроме того, совокупное недостаточное количество кислорода вычисляется как абсолютная величина совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период времени уменьшения кислорода. Следует отметить, совокупное недостаточное количество кислорода выражает совокупную величину количества кислорода, становящуюся недостаточной, при попытке сделать воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, стехиометрическим воздушно-топливным отношением в период времени уменьшения кислорода. Кроме того, центральное управляющее воздушно-топливное отношение AFR корректируется таким образом, чтобы разность указанных совокупного избыточного количества кислорода и совокупного недостаточного количества кислорода становилась меньше. На фиг. 13 показано это состояние.

[0116] Фиг. 13 представляет собой временную диаграмму центрального управляющего воздушно-топливного отношения AFR, величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения, выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода, выходного воздушно-топливного отношения AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и величины sfbg обучения. На фиг. 13 показан случай, сходный с фиг. 12, где выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется в меньшую сторону (богатую сторону). Следует отметить, величина sfbg обучения представляет собой величину, которая меняется в соответствии с отклонением выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, и используется для коррекции центрального управляющего воздушно-топливного отношения AFR в настоящем варианте осуществления. Кроме того, на фигуре сплошная линия на выходном воздушно-топливном отношении AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны обозначает воздушно-топливное отношение, соответствующее выходному воздушно-топливное отношению датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, а прерывистая линия обозначает фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего вокруг датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны 40. Кроме того, одноточечная линия обозначает целевое воздушно-топливное отношение, т.е. воздушно-топливное отношение стехиометрического воздушно-топливного отношения плюс величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения и величина sfbg обучения.

[0117] В примере, показанном на фиг. 13, аналогично фиг. 5 и 12, в состоянии до момента t₁ времени, центральное управляющее воздушно-топливное отношение установлено на стехиометрическое воздушно-топливное отношение, а величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на богатую установленную величину AFCrich коррекции. В это время, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, как показано сплошной линией, становится воздушно-топливным отношением, соответствующей богатому установленному воздушно-топливному отношению. Однако, поскольку выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется, фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа представляет собой воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем богатое установленное воздушно-топливное отношение (прерывистая линия на фиг. 13). Однако, в примере, показанном на фиг. 13, как понятно по прерывистой линии с фиг. 13, фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа до момента t₁ времени становится богатым воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем богатое установленное воздушно-топливное отношение. Поэтому количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается.

[0118] В момент t₁ времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого заданного воздушно-топливного отношения AFrich. Из-за этого, как пояснено выше, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на бедную установленную величину AFClean коррекции. После момента t₁ времени, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится воздушно-топливным отношением, соответствующим бедному установленному воздушно-топливному отношению. Однако, из-за отклонения выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа становится воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем бедное установленное воздушно-топливное отношение, то есть, воздушно-топливное отношение с большей степенью обеднения (см. прерывистую линию на фиг. 13). Поэтому количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны быстро увеличивается.

[0119] С другой стороны, избыток/недостаток OED кислорода вычисляется на основе выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. Однако, как пояснено выше, отклонение возникает в выходном воздушно-топливном отношении AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. Поэтому, вычисленный избыток/недостаток OED кислорода становится величиной, которая меньше, чем фактический избыток/недостаток OED кислорода (т.е. меньшее количество кислорода). В результате, совокупный избыток/недостаток ΣΟΕD кислорода становится меньше, чем фактическое количество.

[0120] В момент t₂ времени, совокупный избыток/недостаток ΣΟΕD кислорода достигает переключающей опорной величины OEDref. Поэтому, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на богатую установленную величину AFCrich коррекции. Поэтому, целевое воздушно-топливное отношение устанавливается на богатое воздушно-топливное отношение. В это время, фактическое количество OSA накопления кислорода, как показано на фиг. 13, становится больше, чем переключающее эталонное количество Cref накопления.

[0121] После момента t₂ времени, аналогично состоянию до момента t₁ времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на богатую установленную величину AFCrich коррекции, и соответственно, целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое воздушно-топливное отношение. Также в это время, фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа представляет собой воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем богатое установленное воздушно-топливное отношение. В результате, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится медленнее по скорости уменьшения количества OSA накопления кислорода. Кроме того, как пояснено выше, в момент t₂ времени, фактическая величина накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится больше, чем переключающее эталонное количество Cref накопления. Поэтому проходит время, пока фактическое количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигает нуля.

[0122] В момент t₃ времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого заданного воздушно-топливного отношения AFrich. Из-за этого, как пояснено выше, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на бедную установленную величину AFClean коррекции. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение переключается из богатого установленного воздушно-топливного отношения в бедное установленное воздушно-топливное отношение.

[0123] В настоящем варианте осуществления, как пояснено выше, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода вычисляется от момента t₁ времени до момента t₂ времени. В этом отношении, если опираться на период времени от момента, когда целевое воздушно-топливное отношение переключается на бедное воздушно-топливное отношение (момент t₁ времени), до того момента, когда расчетное количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится переключающим эталонным количеством Cref накопления или больше (момент t₂ времени), в качестве «периода Tinc времени увеличения кислорода», в настоящем варианте осуществления, то совокупный избыток/недостаток ΣΟΕD кислорода вычисляется в период Tinc времени увеличения кислорода. На фиг. 13, абсолютная величина совокупного избытка/недостатка ΣΟΕD кислорода в период Tinc времени увеличения кислорода от момента t₁ времени до момента t₂ времени (совокупное избыточное количество кислорода) показана как R₁.

[0124] Эта совокупное избыточное количество R₁ кислорода соответствует количеству OSA накопления кислорода в момент t₂ времени. Однако, как пояснено выше, при расчете избытка/недостатка OED кислорода используется выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, и отклонение возникает в этом выходном воздушно-топливном отношении AFup. Поэтому, в примере, показанном на фиг. 13, совокупное избыточное количество R₁ кислорода от момента t₁ времени до момента t₂ времени становится меньше, чем величина, которая соответствует фактическому количеству OSA накопления кислорода в момент t₂ времени.

[0125] Кроме того, в настоящем варианте осуществления, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода также вычисляется от момента t₂ времени до момента t₃ времени. В этом отношении, если опираться на период времени от момента, когда целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое воздушно-топливное отношение (момент t₂ времени) до того момента, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого заданного воздушно-топливного отношения AFrich (момент t₃ времени), в качестве «периода Tdec времени уменьшения кислорода», то в настоящем варианте осуществления совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода вычисляется в период Tdec времени уменьшения кислорода. На фиг. 13, абсолютная величина совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tdec времени уменьшения кислорода от момента t₂ времени до момента t₃ времени показана как F₁.

[0126] Эта совокупное недостаточное количество F₁ кислорода соответствует общему количеству кислорода, выпускаемому катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны от момента t₂ времени до момента t₃ времени. Однако, как пояснено выше, отклонение возникает в выходном воздушно-топливном отношении AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. Поэтому, в примере, показанном на фиг. 13, совокупное недостаточное количество F₁ кислорода от момента t₂ времени до момента t₃ времени больше, чем величина, которая соответствует общему количеству кислорода, выпускаемому катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны от момента t₂ времени до момента t₃ времени.

[0127] В этом отношении, в период Tinc времени увеличения кислорода, кислород накапливается в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, тогда как в период Tdec времени уменьшения кислорода, накопленный кислород полностью выпускается. Поэтому, совокупное избыточное количество R₁ кислорода и совокупное недостаточное количество F₁ кислорода, по существу, должны быть одной и той же величиной. Однако, как пояснено выше, когда отклонение возникает в выходном воздушно-топливном отношении датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, совокупная величина меняется в соответствии с отклонением. Как пояснено выше, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно топливного отношения с впускной стороны отклоняется в меньшую сторону (богатую сторону), совокупное недостаточное количество F₁ кислорода становится больше, чем совокупное избыточное количество R₁ кислорода. И наоборот, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется в большую сторону (бедную сторону), совокупное недостаточное количество F₁ кислорода становится меньше по сравнению с совокупным избыточным количеством R₁ кислорода. Кроме того, разность ΔΣΟΕD между совокупным избыточным количеством R₁ кислорода и совокупным недостаточным количеством F₁ кислорода (=R₁-F₁, ниже именуемая «ошибкой избытка/недостатка») выражает степень отклонения выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. Можно считать, что чем больше эта ошибка ΔΣΟΕD избытка/недостатка, тем больше отклонение в выходном воздушно-топливном отношении датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны.

[0128] Поэтому, в настоящем варианте осуществления, на основе ошибки ΔΣΟΕD избытка/недостатка, корректируется центральное управляющее воздушно-топливное отношение AFR. В частности, в настоящем варианте осуществления, центральное управляющее воздушно-топливное отношение AFR корректируется таким образом, чтобы разность ΔΣΟΕD между совокупным избыточным количеством R₁ кислорода и совокупным недостаточным количеством F₁ кислорода становилась меньше.

[0129] Более конкретно, в настоящем варианте осуществления, величина sfbg обучения вычисляется с помощью следующей формулы (3), а центральное управляющее воздушно-топливное отношение AFR корректируется с помощью следующей формулы (4).

Следует отметить, что в вышеуказанной формуле (3), «n» обозначает число вычислений или время. Поэтому, sfbg(n) является текущей вычисленной величиной или текущей величиной обучения. Кроме того, «k₁» в вышеуказанной формуле (3) представляет собой усиление, которое показывает степень, с которой ошибка AΣOED избытка/недостатка отражается в центральном управляющем воздушно-топливном отношении AFR. Чем больше величина усиления «k₁», тем больше величина коррекции центрального управляющего воздушно-топливного отношения AFR. Кроме того, в вышеуказанной формуле (4), базовое центральное управляющее воздушно-топливное отношение AFRbase представляет собой центральное управляющее воздушно-топливное отношение, которое используется как базовое, и представляет собой стехиометрическое воздушно-топливное отношение в настоящем варианте осуществления.

[0130] В момент t₃ времени с фиг. 13, как пояснено выше, величина sfbg обучения вычисляется на основе совокупного избыточного количества R1 кислорода и совокупного недостаточного количества F1 кислорода. В частности, в примере, показанном на фиг. 13, поскольку абсолютная величина F₁ совокупного избытка/недостатка кислорода в период Tdec времени уменьшения кислорода больше, чем абсолютная величина R₁ совокупного избытка/недостатка кислорода в период Tinc времени увеличения кислорода, в момент t₃ времени, величина sfbg обучения уменьшается.

[0131] В это время, как можно понять из вышеуказанной формулы (4), центральное управляющее воздушно-топливное отношение AFR корректируется на основе величины sfbg обучения. В примере, показанном на фиг. 13, величина sfbg обучения представляет собой отрицательную величину, и поэтому центральное управляющее воздушно-топливное отношение AFR становится величиной, которая меньше, чем базовое центральное управляющее воздушно-топливное отношение AFRbase, то есть, величиной с богатой стороны. Соответственно, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, корректируется в богатую сторону.

[0132] В результате, отклонение фактического воздушно-топливного отношения выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, по отношению к целевому воздушно-топливному отношению после момента t₃ времени, становится меньше, чем до момента t₃ времени. Поэтому разность между прерывистой линией, обозначающей фактическое воздушно-топливное отношение, и одноточечной линией, обозначающей целевое воздушно-топливное отношение после момента t₃ времени, становится меньше, чем разница до момента t₃ времени.

[0133] Кроме того, также после момента t₃ времени, выполняется операция, сходная с операцией в течение интервала от момента t₁ времени до момента t₂ времени. Поэтому, в момент t₄ времени, если совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода достигает переключающей опорной величины OEDref, целевое воздушно-топливное отношение переключается из бедного установленного воздушно-топливного отношения в богатое установленное воздушно-топливное отношение. Далее, в момент t₅ времени, когда выходной ток Irdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого заданного воздушно-топливного отношения AFrich, целевое воздушно-топливное отношение снова переключается в бедное установленное воздушно-топливное отношение.

[0134] Период от момента t₃ времени до момента t₄ времени, как пояснено выше, соответствует периоду Tinc времени увеличения кислорода. Поэтому, абсолютная величина совокупного избытка/недостатка EOED кислорода во время этого периода выражается совокупным избыточным количеством R₂ кислорода с фиг. 13. Кроме того, период от момента t₄ времени до момента t₅ времени, как пояснено выше, соответствует периоду Tdec времени уменьшения кислорода, и поэтому абсолютная величина совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода во время этого периода выражается совокупным недостаточным количеством F₂ кислорода с фиг. 13. Кроме того, величина sfbg обучения обновляется на основе разности ΣOED (=R₂-F₂) между совокупным избыточным количеством R₂ кислорода и совокупным недостаточным количеством F₂ кислорода путем использования вышеуказанной формулы (3). В настоящем варианте осуществления, аналогичное управление повторяется после момента t₅ времени и, из-за этого, величина sfbg обучения периодически обновляется.

[0135] Путем обновления величины sfbg обучения при обучающемся управлении, как показано выше, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны постепенно отделяется от целевого воздушно-топливного отношения, однако фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, постепенно приближается к целевому воздушно-топливному отношению. Благодаря этому, можно постепенно компенсировать отклонение в выходном воздушно-топливном отношении датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны.

[0136] Следует отметить, что, как пояснено выше, величина sfbg обучения обновляется на основе совокупного избытка/недостатка ΣΟΕD кислорода в период Tinc времени увеличения кислорода и совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tdec времени уменьшения кислорода, непосредственно следующий за этим периодом Tinc времени увеличения кислорода. Это происходит для того, чтобы, как пояснено выше, общее количество кислорода, накопленного на катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны в период Tinc времени увеличения кислорода, и общее количество кислорода, выпущенного из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны в непосредственно следующий период Tdec времени уменьшения кислорода, стало равным.

[0137] Кроме того, в настоящем варианте осуществления величина sfbg обучения обновляется на основе совокупного избытка/недостатка ΣΟΕD кислорода за один период Tinc времени увеличения кислорода и совокупного избытка/недостатка ΣΟΕD кислорода за один период Tdec времени уменьшения кислорода. Однако величина sfbg обучения может быть обновлена на основе общей величины или средней величины совокупного избытка/недостатка ΣΟΕD кислорода за множество периодов Tinc времени увеличения кислорода, и общей величины или средней величины совокупного избытка/недостатка ΣΟΕD кислорода за множество периодов Tdec времени уменьшения кислорода.

[0138] Кроме того, в настоящем варианте осуществления, на основе величины sfbg обучения, корректируется центральное управляющее воздушно-топливное отношение. Однако корректируемым на основе величины sfbg обучения может быть и другой параметр, относящийся к воздушно-топливному отношению. В качестве другого параметра, например, могут быть упомянуты количество топлива, подаваемого в камеру 5 сгорания, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, величина коррекции воздушно-топливного отношения, и т.п.

[0139] Следует отметить, что в настоящем варианте осуществления в качестве управления воздушно-топливным отношением, может также выполняться другое вышеупомянутое управление. Более конкретно, другим управлением, например, можно считать управление, где целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое воздушно-топливное отношение, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится бедным заданным воздушно-топливным отношением или больше, и целевое воздушно-топливное отношение переключается на бедное воздушно-топливное отношение, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым заданным воздушно-топливным отношением или меньше.

[0140] В этом случае, совокупное недостаточное количество кислорода вычисляется как абсолютное значение совокупного избытка/недостатка кислорода в период времени уменьшения кислорода от момента, когда целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое воздушно-топливное отношение до момента, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым заданным воздушно-топливным отношением или меньше. Кроме того, совокупное избыточное количество кислорода вычисляется как абсолютное значение совокупного избытка/недостатка кислорода в период времени увеличения кислорода от момента, когда целевое воздушно-топливное отношение переключается на бедное воздушно-топливное отношение, до момента, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится бедным заданным воздушно-топливным отношением или больше. Кроме того, центральное управляющее воздушно-топливное отношение и т.п. корректируется так, чтобы разность между этими совокупным избыточным количеством кислорода и совокупным недостаточным количеством кислорода становилась меньше.

[0141] Поэтому, суммируя вышесказанное, в настоящем варианте осуществления, можно сказать, что при обучающемся управлении на основе совокупного избыточного количества кислорода в период времени увеличения кислорода от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения в бедное воздушно-топливное отношение до момента его нового переключения в богатое воздушно-топливное отношение, и совокупного недостаточного количества кислорода в период времени уменьшения кислорода от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения в богатое воздушно-топливное отношение до момента его нового переключения в бедное воздушно-топливное отношение, параметр, относящийся к воздушно-топливному отношению, корректируется таким образом, чтобы разность между этими совокупным избыточным количеством кислорода и совокупным недостаточным количеством кислорода становилась меньше.

[0142] Процессы при наличии треснувшего элемента

Как пояснено выше, если датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет треснувший элемент, главным образом, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа около датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны представляет собой богатое воздушно-топливное отношение, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится бедным воздушно-топливным отношением. Однако иногда такое явление не возникает, в зависимости от скорости потока выхлопного газа, текущего около датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

[0143] Фиг. 14 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между скоростью потока выхлопного газа, текущего около датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны и выходным воздушно-топливным отношением AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. На фиг. 14 показан случай, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущих около датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, стало богатым воздушно-топливным отношением, которое слегка богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение. Кроме того, круговые отметки на фигуре показывают случай использования обычного датчика, не имеющего треснувшего элемента, тогда как треугольные отметки на фигуре показывают случай использования датчика, имеющего треснувший элемент.

[0144] Как понятно из фиг. 14, когда скорость потока выхлопного газа, текущего около датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, является большой, если датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не имеет треснувшего элемента, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn будет соответствовать фактическому воздушно-топливному отношению выхлопного газа. Поэтому в примере, показанном на фиг. 14, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn становится воздушно-топливным отношением, которое слегка богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение. С другой стороны, если, в это время, датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет треснувший элемент, как пояснено выше, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn станет бедным воздушно-топливным отношением. В противоположность этому, когда скорость потока выхлопного газа, текущего около датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, является небольшой, независимо от того, имеет или нет датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны треснувший элемент, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn будет соответствовать фактическому воздушно-топливному отношению выхлопного газа и станет воздушно-топливным отношением, которое слегка богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0145] Таким образом, причина, по которой, далее если датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет треснувший элемент, а скорость потока выхлопного газа небольшая, вышеупомянутое явление не возникает, как представляется, заключается в следующем. То есть, если скорость потока выхлопного газа, текущего около датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, является небольшой, то скорость потока выхлопного газа, который попадает в камеру 55 эталонного газа через треснувшую часть, становится меньше. По этой причине, даже если выхлопной газ попадает в камеру 55 эталонного газа через эту трещину, концентрация кислорода около электрода 53 стороны атмосферы меняется не сильно. В результате этого, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны также не меняется, и выдается корректное воздушно-топливное отношение.

[0146] Ошибочное обучение из-за треснувшего элемента

Когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет треснувший элемент, выходное воздушно-топливное отношение показывает вышеупомянутые процессы, таким образом, при выполнении вышеупомянутого обучающегося управления, иногда величина обучения, в конечном итоге, ошибочно обновляется. Это ошибочное обновление величины обучения будет пояснено со ссылкой на фиг. 15.

[0147] Фиг. 15 представляет собой временную диаграмму параметров, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет треснувший элемент, таких как: количество Мс всасываемого воздуха, центральное управляющее воздушно-топливное отношение AFR, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны и величина sfbg обучения. В примере, показанном на фиг. 15, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны не имеет ошибки.

[0148] В примере, показанном на фиг. 15, в состоянии до момента t₁ времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на богатую установленную величину AFCrich коррекции. По этой причине, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается, и несгоревший газ и т.д. начинает вытекать из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны приблизительно в момент t₁ времени. В это время количество Мс всасываемого воздуха в камеру 5 сгорания двигателя внутреннего сгорания является относительно небольшим, и соответственно скорость потока выхлопного газа, текущего около датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, относительно невелика. По этой причине, если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего около датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, становится богатым воздушно-топливным отношением, вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны также становится богатым воздушно-топливным отношением. В результате этого, в проиллюстрированном примере, в момент t1 времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым заданным воздушно-топливным отношением AFrich или меньше. По этой причине, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается из богатой установленной величины AFCrich коррекции в бедную установленную величину AFClean коррекции.

[0149] Если, в момент t1 времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на бедную установленную величину AFClean коррекции, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно увеличивается. Кроме того, вместе с этим, совокупный избыток/недостаток ΣΟΕD кислорода также постепенно увеличивается и в момент t2 времени достигает переключающей опорной величины OEDref. По этой причине, в момент t2 времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается из бедной установленной величины AFClean коррекции в богатую установленную величину AFCrich коррекции.

[0150] Если величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на богатую установленную величину AFCrich коррекции, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается. Приблизительно в момент t3 времени, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигает, по существу, нуля. По этой причине, приблизительно в момент t3 времени, несгоревший газ и т.д. начинает вытекать из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны.

[0151] В это время, в примере, показанном на фиг. 15, количество Мс всасываемого воздуха в камеру 5 сгорания двигателя внутреннего сгорания становится относительно большим. Соответственно, скорость потока выхлопного газа, текущего около датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, также относительно большая. По этой причине, если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего около датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, становится богатым воздушно-топливным отношением, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится бедным воздушно-топливным отношением. Поэтому в момент t3 времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится бедным заданным воздушно-топливным отношением AFlean или больше, и делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента.

[0152] Однако, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не становится богатым заданным воздушно-топливным отношением AFrich или меньше, таким образом, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения продолжает поддерживаться на богатой установленной величине коррекции. По этой причине, несгоревший газ и т.д. вытекает из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны и, кроме того, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны поддерживается на воздушно-топливном отношении, которое больше, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение AFlean.

[0153] После этого, в примере, показанном на фиг. 15, в момент t4 времени, количество Мс всасываемого воздуха уменьшается, и скорость потока выхлопного газа, текущего около датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, становится относительно меньше. По этой причине, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меняется к корректному воздушно-топливному отношению, соответствующему фактическому воздушно-топливному отношению выхлопного газа. В результате этого, в момент t5 времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым заданным воздушно-топливным отношением AFrich или меньше. По этой причине, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается из богатого установленного воздушно-топливного отношения AFCrich в бедное установленное воздушно-топливное отношение AFClean.

[0154] В данном случае, как пояснено выше, период времени уменьшения кислорода, используемый, когда выполняется вычисление величины sfbg обучения, становится периодом времени от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения в богатое воздушно-топливное отношение до момента, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого заданного воздушно-топливного отношения AFrich (или до момента переключения целевого воздушно-топливного отношения в бедное воздушно-топливное отношение). По этой причине, если вычислять период времени уменьшения кислорода таким образом, период времени уменьшения кислорода, в конечном итоге, становится чрезвычайно длинным. В результате этого, совокупный недостаток F₁ кислорода от момента t₂ времени до момента t₅ времени становится больше, чем совокупный избыток R₁ кислорода от момента t₁ времени до момента t₂ времени. Как показано на фиг. 15, величина sfbg обучения значительно уменьшается. В результате этого, несмотря на то, что выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны не имеет ошибки, величина sfbg обучения меняется, и величина обучения, в конечном итоге, ошибочно обновляется. В результате этого, как показано на фиг. 15, центральное управляющее воздушно-топливное отношение AFR, в конечном итоге, ошибочно меняется.

[0155] Обновление величины обучения во время неисправности в виде треснувшего элемента

Поэтому в настоящем варианте осуществления, когда целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое воздушно-топливное отношение, если делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стал неисправным, даже если после этого выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым заданным воздушно-топливным отношением AFrich или меньше, и целевое воздушно-топливное отношение переключается на бедное воздушно-топливное отношение, коррекция величины sfbg обучения на основе совокупного недостаточного количества кислорода в это время останавливается.

[0156] Кроме того, в настоящем варианте осуществления, если, когда целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое воздушно-топливное отношение, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меняется от воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение AFlean, на воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение AFlean, и поэтому вынесена оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стал неисправным, абсолютное значение совокупного избытка/недостатка ΣΟΕD кислорода в этот период времени от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения в богатое воздушно-топливное отношение в последний раз до момента, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меняется от воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение AFlean, на воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем бедное заданное воздушно-топливное отношение AFlean, вычисляется как совокупное недостаточное количество F кислорода, и разница между, таким образом, вычисленным совокупным недостаточным количеством F кислорода и совокупным избыточным количеством R кислорода становится меньше путем корректировки величины sfbg обучения. Ниже, со ссылкой на фиг. 16, будет пояснен способ обновления величины обучения согласно настоящему варианту осуществления.

[0157] Фиг. 16 представляет собой временную диаграмму, аналогичную фиг. 15, показывающую величину AFC коррекции воздушно-топливного отношения и т.д. На фиг. 16 показан случай, когда выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны имеет небольшую ошибку. Также в примере, показанном на фиг. 16, до момента t₃ времени, тренд параметров такой же, что и в примере, показанном на фиг. 15.

[0158] Кроме того, в примере, показанном также на фиг. 16, в момент t₃ времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает бедного заданного воздушно-топливного отношения AFlean, и делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента. В это время, как понятно из фиг. 16, количество OSA накопления кислорода становится, по существу, нулевым, и, соответственно, фактически, выхлопной газ с богатым воздушно-топливным отношением вытекает из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Поэтому совокупный избыток/недостаток ΣΟΕD кислорода от момента t₂ времени до момента t₃ времени обозначает количество кислорода, выпускаемого из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны от момента t₂ времени до момента t₃ времени, и соответствует количеству накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны в момент t₂ времени. То есть, период от момента t₂ времени до момента t₃ времени соответствует периоду Tdec времени уменьшения кислорода на фиг. 13, тогда как совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода от момента t₂ времени до момента t₃ времени соответствует совокупному недостаточному количеству F кислорода, показанному на фиг. 13.

[0159] По этой причине, если выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны не имеет отклонения, совокупное избыточное количество R₁ кислорода в период Tinc времени увеличения кислорода от момента t₁ времени до момента t₂ времени, и совокупное недостаточное количество F₁ кислорода в период Tdec времени уменьшения кислорода от момента t₂ времени до момента t₃ времени становятся одинаковыми величинами. Однако когда датчик 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны имеет отклонение, эти совокупное избыточное количество R₁ кислорода и совокупное недостаточное количество F₁ кислорода становятся разными величинами.

[0160] Поэтому в настоящем варианте осуществления, величина sfbg обучения вычисляется по вышеуказанной формуле (3) на основе разности между совокупным избыточным количеством R₁ кислорода в период Tinc времени увеличения кислорода от момента t₁ времени до момента t₂ времени, и совокупным недостаточным количеством F₁ кислорода в период Tdec времени уменьшения кислорода от момента t₂ времени до момента t₃ времени, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится бедным заданным воздушно-топливным отношением AFlean или больше, то есть, разность избытка/недостатка ΔΣΟΕD (=R₁-F₁). Кроме того, центральное управляющее воздушно-топливное отношение AFR вычисляется согласно вышеуказанной формуле (4) на основе вычисленной величины sfbg обучения.

[0161] В результате этого, в примере, показанном на фиг. 16, совокупное недостаточное количество F₁ кислорода больше, чем совокупное избыточное количество R₁ кислорода, таким образом, в момент t₃ времени величина sfbg обучения идет на снижение. Кроме того, в результате этого, центральное управляющее воздушно-топливное отношение AFR идет на снижение. Благодаря этому, согласно настоящему варианту осуществления, даже если датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента, можно соответствующим образом обновить величину sfbg обучения и, соответственно, можно надлежащим образом компенсировать отклонение в выходном воздушно-топливном отношении датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны.

[0162] Кроме того, в примере, показанном на фиг. 16, таким же образом, что и в примере, показанном на фиг. 15, в момент t₄ времени, количество Мс всасываемого воздуха уменьшается, и скорость потока выхлопного газа, текущего около датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, становится относительно меньше. По этой причине, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меняется на богатое воздушно-топливное отношение в момент t₄ времени, и, в момент t₅ времени, становится богатым заданным воздушно-топливным отношением AFrich или меньше. По этой причине, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается из богатого установленного воздушно-топливного отношения AFCrich на бедное установленное воздушно-топливное отношение AFClean.

[0163] В это время, в настоящем варианте осуществления, в момент t₅ времени, обновление величины sfbg обучения останавливается и, соответственно, коррекция центрального управляющего воздушно-топливного отношения AFR останавливается. Как пояснено со ссылкой на фиг. 15, если обновлять величину sfbg обучения на основе совокупного недостатка кислорода от момента t₂ времени до момента t₅ времени величина sfbg обучения, в конечном итоге, ошибочно обновляется. В настоящем варианте осуществления, в момент t₅ времени, величина sfbg обучения не обновляется на основе совокупного недостатка кислорода от момента t₂ времени до момента t₅ времени, таким образом, предотвращается ошибочное обновление величины sfbg обучения.

[0164] Следует отметить, что в вышеуказанном варианте осуществления, в момент t₃ времени, величина sfbg обучения обновляется, однако величина sfbg обучения не обязательно должна обновляться в это время. То есть, по иной причине, отличной от той, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет треснувший элемент, когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения должна быть установлена на богатую установленную величину AFCrich коррекции, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны иногда становится бедным заданным воздушно-топливным отношением AFlean или больше. Таким случаем, например, может считаться случай, когда нагрузка двигателя внезапно меняется, и воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны внезапно изменяется и т.д. В этом случае предотвращается ошибочное обновление величины обучения путем невыполнения обновления величины sfbg обучения в момент t₃ времени.

[0165] Пояснение управления во втором варианте осуществления

Далее, со ссылкой на фиг. 17 и фиг. 18, будет более подробно пояснено управляющее устройство в настоящем варианте осуществления. Управляющее устройство в настоящем варианте осуществления, как показано на фиг. 17, выполнено включающим в себя функциональные блоки A1-А10. В их числе функциональные блоки A1-А8 сходны с функциональными блоками A1-А8 в первом варианте осуществления, таким образом, в основном их пояснение опущено.

[0166] В средстве А9 вычисления величины обучения, величина sfbg обучения вычисляется на основе выходного воздушно-топливного отношения AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода, вычисленного средством A4 вычисления избытка/недостатка кислорода, и т.д. Более конкретно, величина sfbg обучения вычисляется на основе блок-схемы обучающегося управления, показанной на фиг. 18. Вычисленная таким образом величина sfbg обучения хранится в памяти ОЗУ 33 ЭБУ 31, и не стирается, даже если ключ зажигания транспортного средства, на котором установлен двигатель внутреннего сгорания, повернут на OFF.

[0167] В средстве А10 вычисления центрального управляющего воздушно-топливного отношения, центральное управляющее воздушно-топливное отношение AFR вычисляется на основе базового центрального управляющего воздушно-топливного отношения AFRbase (например, стехиометрического воздушно-топливного отношения) и величины sfbg обучения, вычисленной средством А9 вычисления величины обучения. Более конкретно, как показано в вышеупомянутой формуле (4), центральное управляющее воздушно-топливное отношение AFR вычисляется путем сложения величины sfbg обучения с базовым центральным управляющим воздушно-топливным отношением AFRbase.

[0168] Средство А6 установки целевого воздушно-топливного отношения вычисляет целевое воздушно-топливное отношение AFT путем сложения величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения, вычисленной средством А5 вычисления величины коррекции воздушно-топливного отношения, с центральным управляющим воздушно-топливным отношением AFR, вычисленным средством А10 вычисления центрального управляющего воздушно-топливного отношения.

[0169] Блок-схема обучающегося управления

FIG. 18 представляет собой блок-схему, показывающую программу управления для обучающегося управления. Проиллюстрированная программа управления выполняется путем прерывания в постоянные интервалы времени.

[0170] Как показано на фиг. 18, сначала, на этапе S61, делается оценка, выполнено ли условие для обновления величины sfbg обучения. Случай, когда условие обновления выполнено, представляет собой, например, случай, когда выполняется обычное управление и т.д. На этапе S61, если делается оценка, что условие для обновления величины sfbg обучения выполнено, программа переходит на этап S62. На этапе S62, делается оценка, установлен ли бедный установленный индикатор Fl на ON. Бедный установленный индикатор Fl представляет собой индикатор, который устанавливается в программе управления для управления установкой величины коррекции воздушно топливного отношения, показанной на фиг. 9. Когда, на этапе S62, делается оценка, что бедный установленный индикатор Fl был установлен на ON, то есть, когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на бедную установленную величину AFClean коррекции, программа переходит на этап S63.

[0171] На этапе S63 делается оценка, является ли настоящий временной интервал интервалом переключения величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения. Более конкретно, делается оценка, была ли, в интервале от момента, когда программа управления завершилась в прошлый раз, до момента, когда она началась в этот раз, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключена от богатой установленной величины AFCrich коррекции на бедную установленную величину AFClean коррекции. Когда, на этапе S63, делается оценка, что настоящий временной интервал не является интервалом переключения величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения, программа переходит на этап S64. На этапе S64, совокупный избыток/недостаток ΣΟΕD кислорода увеличивается на текущий избыток/недостаток OED кислорода.

[0172] Если, после этого, целевое воздушно-топливное отношение переключается в богатое воздушно-топливное отношение, на следующем повторении программы управления, на этапе S62, делается оценка, что бедный установленный индикатор Fl был установлен на OFF, и программа переходит на этап S65. На этапе S65 делается оценка, является ли настоящий временной интервал интервалом переключения величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения. Более конкретно, делается оценка, была ли, в интервале от момента, когда программа управления завершилась в прошлый раз, до момента, когда она началась в этот раз, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключена от бедной установленной величины AFCrich коррекции на богатую установленную величину AFClean коррекции. Когда, на этапе S65, делается оценка, что настоящий временной интервал является интервалом переключения величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения, программа переходит на этап S66. На этапе S66, совокупное избыточное количество Rn кислорода делается абсолютным значением текущего совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода. Далее, на этапе S67, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода переустанавливается на 0, и программа управления подходит к концу.

[0173] На следующем повторении программы управления, обычно на этапе S62, делается оценка, что бедный установленный индикатор Fl установлен на OFF, и на этапе S65 делается оценка, что настоящий временной интервал не является интервалом переключения величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения. В этом случае, настоящая программа управления переходит на этап S68. На этапе S68, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода увеличивается на текущий избыток/недостаток OED кислорода.

[0174] После этого, если целевое воздушно-топливное отношение переключается в бедное воздушно-топливное отношение, на следующем повторении программы управления, на этапе S62, делается оценка, что бедный установленный индикатор Fl установлен на ON, и, на этапе S63, делается оценка, что настоящий временной интервал является интервалом переключения величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения. В этом случае, настоящая программа управления переходит на этап S69. На этапе S69 делается оценка, был ли датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны оценен как неисправный, в то время как целевое воздушно-топливное отношение было установлено в богатое воздушно-топливное отношение. Если, на этапе S69, делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не был оценен как неисправный, программа переходит на этап S70.

[0175] На этапе S70, совокупное недостаточное количество Fn кислорода делается абсолютным значением текущей совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода. Далее, на этапе S71, совокупный избыток/недостаток ΣΟΕD кислорода переустанавливается на «0». Далее, на этапе S72, величина sfbg обучения обновляется на основе совокупного избыточного количества Rn кислорода, вычисленного на этапе S66, и совокупного недостаточного количества Fn кислорода, вычисленного на этапе S70, и программа управления подходит к концу. Обновленная таким образом величина sfbg обучения используется для корректировки центрального управляющего воздушно-топливного отношения AFR согласно вышеуказанной формуле (4).

[0176] С другой стороны, когда, на этапе S69, делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны был оценен как неисправный, программа переходит на этап S73. На этапе S73, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода, полученный в период времени от момента, когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на богатую установленную величину AFCrich коррекции, до момента, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится бедным заданным воздушно-топливным отношением AFlean или больше, вычисляется как совокупное недостаточное количество Fn кислорода. Далее, на этапе S71, совокупный избыток/недостаток ΣΟΕD кислорода переустанавливается на «0». Далее, на этапе S72, величина sfbg обучения обновляется на основе совокупного избыточного количества Rn кислорода, вычисленного на этапе S66, и совокупного недостаточного количества Fn кислорода, вычисленного на этапе S73, и программа управления подходит к концу. Обновленная таким образом величина sfbg обучения используется для корректировки центрального управляющего воздушно-топливного отношения AFR согласно вышеуказанной формуле (4). Следует отметить, что для предотвращения ошибочного обновления величины обучения, если на этапе S69 делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны был оценен как неисправный, на этапе S72 величина sfbg обучения может не обновляться.

[0177] Следует отметить, что в вышеупомянутых первом варианте осуществления и втором варианте осуществления, когда делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента, абсолютное значение богатой установленной величины AFCrich коррекции и абсолютное значение бедной установленной величины AFClean коррекции идут на снижение. В результате этого, богатая степень богатого установленного воздушно-топливного отношения, образованного из центрального управляющего воздушно-топливного отношения плюс богатой установленной величины AFCrich коррекции, идет на снижение. Кроме того, бедная степень бедного установленного воздушно-топливного отношения, образованного из центрального управляющего воздушно-топливного отношения плюс бедной установленной величины AFClean коррекции, идет на снижение.

[0178] Однако, когда делается оценка, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность в виде треснувшего элемента, скорее, не абсолютное значение богатой установленной величины AFCrich коррекции и абсолютное значение бедной установленной величины AFClean коррекции, а богатое установленное воздушно-топливное отношение и бедное установленное воздушно-топливное отношение могут корректироваться напрямую. В этом случае, когда делается оценка, что возникла неисправность в виде треснувшего элемента, богатая степень богатого установленного воздушно-топливного отношения и бедная степень бедного установленного воздушно-топливного отношения могут идти на снижение.

Список ссылочных позиций

[0179] 1. корпус двигателя

5. камера сгорания

7. впускной проход

9. выпускной проход

19. выпускной коллектор

20. катализатор очистки выхлопного газа с впускной стороны

24. катализатор очистки выхлопного газа с выпускной стороны

31. ЭБУ

40. датчик воздушно-топливного отношения с впускной стороны

41. датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны