УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Область техники
Изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания.
Уровень техники
Традиционно, широко известен двигатель внутреннего сгорания, в котором катализатор для управления выделением выхлопных газов предоставляется в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, датчик состава смеси "воздух-топливо", предоставляется на стороне поступления потока газов этого катализатора для управления выделением выхлопных газов в направлении протекания выхлопных газов, и кислородный датчик предоставляется на стороне отведения потока газов этого катализатора для управления выделением выхлопных газов в направлении протекания выхлопных газов. Устройство управления для такого двигателя внутреннего сгорания управляет объемом топлива, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания, на основе вывода каждого из этого датчика состава смеси "воздух-топливо" и кислородного датчика.
В качестве устройства управления для такого двигателя внутреннего сгорания, например, известно устройство управления, которое выполняет следующее управление. Когда вывод кислородного датчика инвертируется со значения, указывающего более обогащенный состав смеси "воздух-топливо" (в дальнейшем в этом документе, называемый "обогащенным составом смеси "воздух-топливо""), чем теоретический состав смеси "воздух-топливо", на значение, указывающее более обедненный состав смеси "воздух-топливо" (в дальнейшем в этом документе, называемый "обедненным составом смеси "воздух-топливо""), чем теоретический состав смеси "воздух-топливо", целевой состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, который протекает в катализатор для управления выделением выхлопных газов, задается равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо". С другой стороны, когда вывод кислородного датчика инвертируется со значения, указывающего обедненный состав смеси "воздух-топливо", на значение, указывающее обогащенный состав смеси "воздух-топливо", целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным обедненному составу смеси "воздух-топливо" (см., например, публикацию заявки на патент Японии № 2008-075495 (JP 2008-075495 А)).
В частности, в устройстве управления, описанном в JP 2008-075495 А, значение интегрирования отклонения вычисляется посредством интегрирования значения, которое соответствует отклонению между выходным значением кислородного датчика и опорным значением, соответствующим целевому составу смеси "воздух-топливо". Помимо этого, состав смеси "воздух-топливо" управляется на основе такого вычисленного значения интегрирования отклонения таким образом, что состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор для управления выделением выхлопных газов, соответствует целевому составу смеси "воздух-топливо". Затем, в случае, если вывод кислородного датчика не инвертируется снова даже после того, как указанный период истек с момента инверсии вывода кислородного датчика, распознанное значение корректируется. Согласно JP 2008-075495 А, вследствие вышеуказанного управления, даже когда распознанное значение существенно отклоняется от соответствующего значения, оно может быстро сходиться к соответствующему значению.
Сущность изобретения
Между тем, авторы настоящего изобретения предлагают следующее устройство управления для двигателя внутреннего сгорания. В этом устройстве управления объем впрыска топлива, поданный в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, подвергается управлению с обратной связью таким образом, что состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор для управления выделением выхлопных газов, становится целевым составом смеси "воздух-топливо". Целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо", когда состав смеси "воздух-топливо", обнаруженный посредством датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов, становится равным или меньшим состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, который является более обогащенным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо". После этого, когда накопленный объем кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов становится равным или превышающим указанный опорный накопленный объем для переключения, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обогащенный состав смеси "воздух-топливо". Таким образом, могут подавляться вытекания NOx и кислорода из катализатора для управления выделением выхлопных газов.
Помимо этого, авторы настоящего изобретения предлагают, чтобы в устройстве управления для выполнения такого управления и т.п., выполнялось управление с распознаванием для коррекции выходного состава смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов. При этом управлении с распознаванием, вычисляется интегрированное значение объема кислорода на обедненной стороне, причем интегрированное значение объема кислорода на обедненной стороне является абсолютным значением интегрированного избыточного/недостаточного объема кислорода в период увеличения объема кислорода, который проходит со времени, в которое целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо", до времени, в которое оценивается то, что накопленный объем кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов становится равным или превышающим опорный накопленный объем для переключения. Кроме того, вычисляется интегрированное значение объема кислорода на обогащенной стороне, причем интегрированное значение объема кислорода на обогащенной стороне является абсолютным значением интегрированного избыточного/недостаточного объема кислорода в период уменьшения объема кислорода, который проходит со времени, в которое целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обогащенный состав смеси "воздух-топливо", до времени, в которое состав смеси "воздух-топливо", обнаруженный посредством датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов, становится равным или меньшим состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Затем, выходной состав смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов и т.п. корректируется на основе интегрированного значения объема кислорода на обедненной стороне и интегрированного значения объема кислорода на обогащенной стороне таким образом, что разность между этим интегрированным значением объема кислорода на обедненной стороне и интегрированным значением объема кислорода на обогащенной стороне становится небольшой. Таким образом, может компенсироваться отклонение, возникающее в выходном составе смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов.
Между тем, в ходе выполнения вышеописанного регулирования состава смеси "воздух-топливо" предусмотрен случай, в котором состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, вытекающего из катализатора для управления выделением выхлопных газов, поддерживается в качестве обогащенного состава смеси "воздух-топливо" даже после того, как целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с обогащенного состава смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо", и накопленный объем кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов становится равным или превышающим опорный накопленный объем для переключения. Причина возникновения такой ситуации, например, заключается в следующем. Даже когда состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор для управления выделением выхлопных газов, становится обедненным составом смеси "воздух-топливо" после того, как выхлопной газ в обогащенном составе смеси "воздух-топливо", степень обогащенности которого является относительно высокой, протекает в катализатор для управления выделением выхлопных газов, очистка несгоревшего газа не проводится быстро в катализаторе для управления выделением выхлопных газов, и в силу этого несгоревший газ, возможно, продолжает вытекать из катализатора для управления выделением выхлопных газов некоторое время.
Как описано выше, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, вытекающего из катализатора для управления выделением выхлопных газов, поддерживается в качестве обогащенного состава смеси "воздух-топливо" даже после того, как накопленный объем кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов становится равным или превышающим опорный накопленный объем для переключения. В таком случае, когда целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с обедненного состава смеси "воздух-топливо" на обогащенный состав смеси "воздух-топливо", выходной состав смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становился равным или меньшим состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Соответственно, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается обратно на обедненный состав смеси "воздух-топливо" сразу после переключения на обогащенный состав смеси "воздух-топливо". В случае если целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обогащенный состав смеси "воздух-топливо", как описано выше, выхлопной газ при обогащенном составе смеси "воздух-топливо" протекает в катализатор для управления выделением выхлопных газов, в то время как несгоревший газ продолжает вытекать из катализатора для управления выделением выхлопных газов. Как результат, продлевается период, в течение которого выхлопной газ, содержащий несгоревший газ, продолжает вытекать из катализатора для управления выделением выхлопных газов.
Кроме того, когда управление с распознаванием, как описано выше, выполняется, период уменьшения объема кислорода становится гораздо меньшим периода увеличения объема кислорода. Как результат, интегрированное значение объема кислорода на обогащенной стороне становится гораздо меньшим интегрированного значения объема кислорода на обедненной стороне, и выходной состав смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов и т.п. корректируется на основе разности между ними. Тем не менее, как описано выше, предусмотрен случай, в котором состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа поддерживается в качестве обогащенного состава смеси "воздух-топливо", поскольку очистка несгоревшего газа не проводится быстро в катализаторе для управления выделением выхлопных газов. В этом случае, отклонение не возникает в выходном составе смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов. Соответственно, если выходной состав смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов и т.п. корректируется посредством управления с распознаванием в таком случае, выполняется ошибочное распознавание.
Изобретение предоставляет устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, которое подавляет непреднамеренную флуктуацию в целевом составе смеси "воздух-топливо" в случае, если выполняется регулирование состава смеси "воздух-топливо", как описано выше. Помимо этого, изобретение предоставляет устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, которое подавляет ошибочное распознавание в случае, если выполняется управление с распознаванием, как описано выше.
Предусмотрено устройство управления для двигателя внутреннего сгорания согласно одному аспекту изобретения. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя катализатор для управления выделением выхлопных газов и датчик состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов. Катализатор для управления выделением выхлопных газов размещается в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания. Катализатор для управления выделением выхлопных газов выполнен с возможностью накапливать кислород. Датчик состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов размещается на стороне отведения потока газов катализатора для управления выделением выхлопных газов в направлении протекания выхлопных газов в выхлопном канале. Датчик состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов выполнен с возможностью обнаруживать состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, вытекающего из катализатора для управления выделением выхлопных газов. Устройство управления включает в себя электронный модуль управления. Электронный модуль управления выполнен с возможностью: (i) выполнять управление с обратной связью объемом подачи топлива, поданного в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, таким образом, что состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор для управления выделением выхлопных газов, становится целевым составом смеси "воздух-топливо"; (ii) задавать целевой состав смеси "воздух-топливо" равным обедненному составу смеси "воздух-топливо", который является более обедненным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо" со времени, в которое выходной состав смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится равным или меньшим состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, который является более обогащенным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо", до времени, в которое накопленный объем кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов становится равным или превышающим указанный опорный накопленный объем для переключения, который меньше максимального накапливаемого объема кислорода, и выходной состав смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится выше состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны; и (iii) задавать целевой состав смеси "воздух-топливо" равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо", который является более обогащенным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо" после того, как накопленный объем кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов становится равным или превышающим указанный опорный накопленный объем для переключения, и выходной состав смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится выше состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны.
В устройстве управления согласно вышеуказанному аспекту, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью задавать степень обедненности целевого состава смеси "воздух-топливо" таким образом, что степень обедненности целевого состава смеси "воздух-топливо" в случае, если накопленный объем кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов становится равным или превышающим опорный накопленный объем для переключения после того, как целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо", и выходной состав смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов равен или меньше состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, выше степени обедненности целевого состава смеси "воздух-топливо" в случае, если накопленный объем кислорода меньше опорного накопленного объема для переключения.
В устройстве управления согласно вышеуказанному аспекту, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью задавать степень обедненности цели таким образом, что степень обедненности целевого состава смеси "воздух-топливо" является более высокой по мере того, как понижается выходной состав смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов.
В устройстве управления согласно вышеуказанному аспекту, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью задавать целевой состав смеси "воздух-топливо" равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо", который является более обогащенным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо" со времени, в которое накопленный объем кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов становится равным или превышающим указанный опорный накопленный объем для переключения, и выходной состав смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится выше состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны.
В устройстве управления согласно вышеуказанному аспекту, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять управление с распознаванием для коррекции параметра, связанного с управлением с обратной связью на основе выходного состава смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью вычислять первое интегрированное значение объема кислорода. Первое интегрированное значение объема кислорода может быть абсолютным значением интегрированного избыточного/недостаточного объема кислорода в первый период, который проходит со времени, в которое целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным обедненному составу смеси "воздух-топливо", до времени, в которое оценивается то, что накопленный объем кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов становится равным или превышающим опорный накопленный объем для переключения. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью вычислять второе интегрированное значение объема кислорода. Второе интегрированное значение объема кислорода может быть абсолютным значением интегрированного избыточного/недостаточного объема кислорода во второй период, который проходит со времени, в которое целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо", до времени, в которое выходной состав смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится равным или меньшим состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью корректировать параметр, связанный с управлением с обратной связью в качестве управления с распознаванием, таким образом, что разность между первым интегрированным значением объема кислорода и вторым интегрированным значением объема кислорода снижается.
В устройстве управления согласно вышеуказанному аспекту, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью корректировать параметр, связанный с управлением с обратной связью, таким образом, что состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор для управления выделением выхлопных газов, в случае если накопленный объем кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов становится равным или превышающим опорный накопленный объем для переключения после того, как целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо", и выходной состав смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов равен или меньше состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, является более обедненным, чем состав смеси "воздух-топливо" в случае, если накопленный объем кислорода меньше опорного накопленного объема для переключения.
Согласно устройству управления для двигателя внутреннего сгорания согласно вышеуказанному аспекту, можно подавлять непреднамеренную флуктуацию в целевом составе смеси "воздух-топливо" в случае, если, как описано выше, выполняется регулирование состава смеси "воздух-топливо".
Краткое описание чертежей
Ниже описываются признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:
Фиг. 1 является схематичным видом двигателя внутреннего сгорания, для которого используется устройство управления изобретения;
Фиг. 2A является графиком для показа взаимосвязи между накопленным объемом кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов и концентрацией NOx в выхлопном газе, вытекающем из катализатора для управления выделением выхлопных газов;
Фиг. 2B является графиком для показа взаимосвязи между накопленным объемом кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов и концентрациями HC, CO в выхлопном газе, вытекающем из катализатора для управления выделением выхлопных газов;
Фиг. 3 является графиком для показа взаимосвязи между приложенным напряжением датчика при каждом составе отработанной смеси "воздух-топливо" и выходным током;
Фиг. 4 является графиком для показа взаимосвязи между составом отработанной смеси "воздух-топливо" и выходным током, когда приложенное напряжение датчика является постоянным;
Фиг. 5 включает в себя временные диаграммы величины коррекции состава смеси "воздух-топливо" и т.п., когда выполняется регулирование состава смеси "воздух-топливо";
Фиг. 6 включает в себя временные диаграммы величины коррекции состава смеси "воздух-топливо" и т.п., когда выполняется регулирование состава смеси "воздух-топливо";
Фиг. 7 включает в себя временные диаграммы величины коррекции состава смеси "воздух-топливо" и т.п., когда отклонение возникает в выходном значении датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов;
Фиг. 8 включает в себя временные диаграммы величины коррекции состава смеси "воздух-топливо" и т.п., когда отклонение возникает в выходном значении датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов;
Фиг. 9 включает в себя временные диаграммы величины коррекции состава смеси "воздух-топливо" и т.п., когда выполняется нормальное управление с распознаванием;
Фиг. 10 включает в себя временные диаграммы величины коррекции состава смеси "воздух-топливо" и т.п., когда выполняется управление отсечкой топлива;
Фиг. 11 включает в себя временные диаграммы величины коррекции состава смеси "воздух-топливо" и т.п., когда выполняется регулирование состава смеси "воздух-топливо" этого варианта осуществления;
Фиг. 12 является графиком для показа взаимосвязи между выходным составом смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов и величиной коррекции для задания более обедненной стороны;
Фиг. 13 является функциональной блок-схемой устройства управления;
Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа для управляющей процедуры управления вычислением величины коррекции состава смеси "воздух-топливо";
Фиг. 15 является блок-схемой последовательности операций способа для управляющей процедуры нормального управления с распознаванием;
Фиг. 16 включает в себя временные диаграммы величины коррекции состава смеси "воздух-топливо" и т.п., когда большая флуктуация возникает в датчике состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов;
Фиг. 17 включает в себя временные диаграммы величины коррекции состава смеси "воздух-топливо" и т.п., когда выполняется оставшееся управление с распознаванием; и
Фиг. 18 является блок-схемой последовательности операций способа для управляющей процедуры оставшегося управления с распознаванием.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Далее приводится подробное описание вариантов осуществления изобретения со ссылкой на чертежи. Следует отметить, что аналогичные компоненты обозначаются посредством идентичных ссылок с номерами в нижеприведенном описании.
Фиг. 1 является схематичным видом двигателя внутреннего сгорания, для которого используется устройство управления изобретения. На фиг. 1, 1 обозначает корпус двигателя, 2 обозначает блок цилиндров, 3 обозначает поршень, который совершает возвратно-поступательное движение в блоке 2 цилиндров, 4 обозначает головку блока цилиндров, закрепленную на блоке 2 цилиндров, 5 обозначает камеру сгорания, сформированную между поршнем 3 и головкой 4 блока цилиндров, 6 обозначает впускной клапан, 7 обозначает впускной порт, 8 обозначает выхлопной клапан, и 9 обозначает выхлопной порт. Впускной клапан 6 открывает или закрывает впускной порт 7, и выхлопной клапан 8 открывает или закрывает выхлопной порт 9.
Как показано на фиг. 1, свеча 10 зажигания размещается в центре внутренней поверхности стенки головки 4 блока цилиндров, и клапан 11 впрыска топлива размещается в периферии внутренней поверхности стенки головки 4 блока цилиндров. Свеча 10 зажигания сконфигурирована с возможностью формировать искру в соответствии с сигналом зажигания. Клапан 11 впрыска топлива впрыскивает указанный объем топлива в камеру 5 сгорания в соответствии с сигналом впрыска. Следует отметить, что клапан 11 впрыска топлива может быть выполнен с возможностью впрыскивать топливо во впускной порт 7. В этом варианте осуществления, бензин, теоретический состав смеси "воздух-топливо" которого составляет 14,6, используется в качестве топлива. Тем не менее, другой тип топлива может использоваться для двигателя внутреннего сгорания этого варианта осуществления.
Впускной порт 7 каждого цилиндра соединяется с расширительным бачком 14 через соответствующий впускной патрубок 13, и расширительный бачок 14 соединяется с воздушным фильтром 16 через впускную трубу 15. Впускной порт 7, впускной патрубок 13, расширительный бачок 14 и впускная труба 15 формируют впускной канал. Помимо этого, дроссельный клапан 18, который приводится в действие посредством актуатора 17 приведения в действие дроссельного клапана, размещается во впускной трубе 15. Дроссельный клапан 18 поворачивается посредством актуатора 17 приведения в действие дроссельного клапана, с тем чтобы иметь возможность изменять область открытия впускного канала.
Между тем, выхлопной порт 9 каждого цилиндра соединяется с выхлопным коллектором 19. Выхлопной коллектор 19 имеет несколько разветвленных секций, соединенных, соответственно, с выхлопными портами 9, и агрегированную секцию, в которой эти разветвленные секции агрегированы. Агрегированная секция выхлопного коллектора 19 соединяется с кожухом 21 на стороне поступления потока газов, в котором устанавливается катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов. Кожух 21 на стороне поступления потока газов соединяется с кожухом 23 на стороне отведения потока газов, в котором катализатор 24 для управления выделением выхлопных газов на стороне отведения потока газов устанавливается через выхлопную трубу 22. Выхлопной порт 9, выхлопной коллектор 19, кожух 21 на стороне поступления потока газов, выхлопная труба 22 и кожух 23 на стороне отведения потока газов формируют выхлопной канал.
Электронный модуль 31 управления (ECU) состоит из цифрового компьютера и оснащен оперативным запоминающим устройством 33 (RAM), постоянным запоминающим устройством 34 (ROM), микропроцессором 35 (CPU), портом 36 ввода и портом 37 вывода, которые соединяются через двунаправленную шину 32. Расходомер 39 воздуха для обнаружения расхода воздуха, протекающего через впускную трубу 15, размещается во впускной трубе 15, и порт 36 ввода принимает вывод этого расходомера 39 воздуха через соответствующий аналого-цифровой преобразователь 38. Датчик 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов (детектор состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов), который обнаруживает состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего через выхлопной коллектор 19 (т.е. выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов), размещается в агрегированной секции выхлопного коллектора 19. Помимо этого, датчик состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов (детектор состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов) 41, который обнаруживает состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего через выхлопную трубу 22 (т.е. выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов и протекающего в катализатор 24 для управления выделением выхлопных газов на стороне отведения потока газов), размещается в выхлопной трубе 22. Порт 36 ввода также принимает вывод каждого из этих датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" через соответствующий аналого-цифровой преобразователь 38.
Помимо этого, датчик 43 нагрузки для формирования выходного напряжения, которое является пропорциональным величине нажатия педали 42 акселератора, соединяется с педалью 42 акселератора, и порт 36 ввода принимает выходное напряжение датчика 43 нагрузки через соответствующий аналого-цифровой преобразователь 38. Датчик 44 угла поворота коленчатого вала формирует выходной импульс каждый раз, когда коленчатый вал вращается на 15 градусов, например, и порт 36 ввода принимает этот выходной импульс. В CPU 35, частота вращения двигателя вычисляется из выходного импульса этого датчика 44 угла поворота коленчатого вала. Между тем, порт 37 вывода соединяется со свечей 10 зажигания, клапаном 11 впрыска топлива и актуатором 17 приведения в действие дроссельного клапана через соответствующие схемы 45 приведения в действие. Следует отметить, что ECU 31 выступает в качестве устройства управления, которое выполняет управление двигателем внутреннего сгорания.
Следует отметить, что двигатель внутреннего сгорания согласно этому варианту осуществления представляет собой двигатель внутреннего сгорания без наддува, который использует бензин в качестве топлива; тем не менее, конфигурация двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению не ограничена вышеуказанной конфигурацией. Например, расположение цилиндров, режим впрыска топлива, конфигурации систем впуска и выпуска выхлопных газов, конфигурации клапанных механизмов, присутствие или отсутствие нагнетателя, режим наддува и т.п. двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению могут отличаться от означенных факторов вышеуказанного двигателя внутреннего сгорания.
Катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов и катализатор 24 для управления выделением выхлопных газов на стороне отведения потока газов имеют аналогичные конфигурации. Каждый из катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов представляет собой трехкомпонентный катализатор, имеющий накопительную емкость кислорода. Более конкретно, в каждом из катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов, материал подложки, изготовленный из керамики, переносит драгоценный металл, имеющий каталитическое действие (например, платину (Pt)), и вещество, имеющее накопительную емкость кислорода (например, диоксид церия (CeO2)). При достижении указанной температуры активации, каждый из катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов прилагает накопительную емкость кислорода в дополнение к каталитическому действию для очистки несгоревшего газа (HC, CO и т.п.) и оксида азота (NOx) одновременно.
Относительно накопительных емкостей кислорода катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов, катализаторы 20, 24 для управления выделением выхлопных газов накапливают кислород в выхлопном газе, когда состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в каждый из катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов, является более обедненным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо" (обедненный состав смеси "воздух-топливо"). С другой стороны, катализаторы 20, 24 для управления выделением выхлопных газов высвобождают кислород, накапливаемый в катализаторах 20, 24 для управления выделением выхлопных газов, когда состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в них, является более обогащенным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо" (обогащенный состав смеси "воздух-топливо").
Поскольку каждый из катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов имеет каталитическое действие и накопительную емкость кислорода, каждый из катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов имеет действие очистки NOx и несгоревшего газа в соответствии с накопленным объемом кислорода. Более конкретно, как показано на фиг. 2A, в случае если состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в каждый из катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов, представляет собой обедненный состав смеси "воздух-топливо", и накопленный объем кислорода является небольшим, кислород в выхлопном газе накапливается в каждом из катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов. В связи с этим, NOx в выхлопном газе восстанавливается и очищается. Затем, когда накопленный объем кислорода увеличивается, концентрации кислорода и NOx в выхлопном газе, вытекающем из каждого из катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов, быстро увеличиваются относительно определенного накопленного объема (Cuplim на чертеже) около максимального накапливаемого объема Cmax кислорода.
С другой стороны, как показано на фиг. 2B, в случае если состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в каждый из катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов, представляет собой обогащенный состав смеси "воздух-топливо", и накопленный объем кислорода является большим, кислород, накапливаемый в каждом из катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов, высвобождается, и несгоревший газ в выхлопном газе окисляется и очищается. Затем, когда накопленный объем кислорода снижается, концентрация несгоревшего газа в выхлопном газе, вытекающем из каждого из катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов, быстро увеличивается относительно определенного накопленного объема (Clowlim на чертеже) около нуля.
Как описано выше, согласно катализаторам 20, 24 для управления выделением выхлопных газов, используемым в этом варианте осуществления, очистительные характеристики NOx и несгоревшего газа в выхлопном газе изменяются в соответствии с составом смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в каждый из катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов, и накопленным объемом кислорода. Следует отметить, что каждый из катализаторов 20, 24 для управления выделением выхлопных газов может представлять собой катализатор, отличный от трехкомпонентного катализатора, при условии, что каждый из них имеет каталитическое действие и накопительную емкость кислорода.
Далее приводится описание выходных характеристик датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" в этом варианте осуществления со ссылкой на фиг. 3 и 4. Фиг. 3 является графиком для показа характеристики зависимости напряжения от тока (V-I), датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" в этом варианте осуществления, и фиг. 4 является графиком для показа взаимосвязи между составом смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, распределенного вокруг датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" (в дальнейшем в этом документе, называемого "составом отработанной смеси "воздух-топливо""), и выходным током I, когда приложенное напряжение поддерживается постоянным. Следует отметить, что в этом варианте осуществления, датчики состава смеси "воздух-топливо" с идентичными конфигурациями используются в качестве датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо".
18
18
Как можно понять из фиг. 3, выходной ток I увеличивается по мере того, как состав отработанной смеси "воздух-топливо", увеличивается (становится более обедненным) в каждом из датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" этого варианта осуществления. Помимо этого, в линии V-I каждого состава отработанной смеси "воздух-топливо", присутствует область, практически параллельная оси V, т.е. область, в которой выходной ток практически не изменяется с изменением приложенного напряжения датчика. Эта область напряжения упоминается в качестве области предельного тока, и ток в это время упоминается в качестве предельного тока. На фиг. 3, область предельного тока и предельный ток в то время, когда состав отработанной смеси "воздух-топливо" равен 18, соответственно, указываются посредством W и I. Соответственно, можно сказать, что каждый из датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" представляет собой датчик состава смеси "воздух-топливо" на основе предельного тока.
Фиг. 4 является графиком для показа взаимосвязи между составом отработанной смеси "воздух-топливо" и выходным током I, когда приложенное напряжение является постоянным на уровне приблизительно 0,45 В. Как можно понять из фиг. 4, в каждом из датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо", выходной ток изменяется линейно относительно (пропорционально) состава отработанной смеси "воздух-топливо" таким образом, что выходной ток I из каждого из датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" увеличивается по мере того, как состав отработанной смеси "воздух-топливо" увеличивается (становится более обедненным). Помимо этого, каждый из датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" сконфигурирован таким образом, что выходной ток I становится нулем, когда состав отработанной смеси "воздух-топливо" представляет собой теоретический состав смеси "воздух-топливо". Кроме того, когда состав отработанной смеси "воздух-топливо" увеличивается до определенного соотношения или выше или понижается до определенного соотношения или ниже, скорость изменения выходного тока относительно изменения состава отработанной смеси "воздух-топливо" понижается.
Следует отметить, что датчик состава смеси "воздух-топливо" на основе предельного тока используется в качестве каждого из датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" в вышеприведенном примере. Тем не менее, любой датчик состава смеси "воздух-топливо", к примеру, датчик состава смеси "воздух-топливо", отличный от датчика состава смеси "воздух-топливо" на основе предельного тока, может использоваться в качестве каждого из датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" при условии, что выходной ток изменяется линейно относительно состава отработанной смеси "воздух-топливо". Помимо этого, датчики 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" могут представлять собой датчики состава смеси "воздух-топливо" с конструкциями, отличающимися друг от друга.
Далее приводится описание общего представления базового регулирования состава смеси "воздух-топливо" в устройстве управления для двигателя внутреннего сгорания этого варианта осуществления. При регулировании состава смеси "воздух-топливо" этого варианта осуществления, управление с обратной связью для управления объемом подачи топлива (объемом впрыска топлива), поданным посредством клапана 11 впрыска топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, выполняется на основе выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов таким образом, что выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов становится целевым составом смеси "воздух-топливо". Следует отметить, что "выходной состав смеси "воздух-топливо"" означает состав смеси "воздух-топливо", соответствующий выходному значению датчика состава смеси "воздух-топливо".
Между тем, при регулировании состава смеси "воздух-топливо" этого варианта осуществления, выполняется управление заданием целевого состава смеси "воздух-топливо" для задания целевого состава смеси "воздух-топливо" на основе выходного состава AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов и т.п. При управлении заданием целевого состава смеси "воздух-топливо", когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится обогащенным составом смеси "воздух-топливо", целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным составу смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны и поддерживается равным составу смеси "воздух-топливо" после этого.
Состав смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны является предварительно определенным составом смеси "воздух-топливо", который является более обедненным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо" (состав смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления) до определенной степени, и задается равным, например, приблизительно 14,65-20, предпочтительно 14,65-18, более предпочтительно 14,65-16. Состав смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны также может выражаться как состав смеси "воздух-топливо", который получается посредством суммирования величины коррекции на обедненную сторону с составом смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления (теоретическим составом смеси "воздух-топливо" в этом варианте осуществления). Помимо этого, в этом варианте осуществления, определяется то, что выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится обогащенным составом смеси "воздух-топливо", когда выходной состав Afdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится равным или меньшим состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны (например, 14,55), который является немного более обогащенным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо".
Когда целевой состав смеси "воздух-топливо" изменяется на состав смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны, избыточный/недостаточный объем кислорода выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, интегрируется. Избыточный/недостаточный объем кислорода означает объем кислорода, который становится чрезмерным, или объем кислорода, который становится недостаточным (избыточные объемы несгоревшего газа и т.п.), когда предпринимается попытка задавать состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, равным теоретическому составу смеси "воздух-топливо". В частности, когда целевой состав смеси "воздух-топливо" представляет собой состав смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны, объем кислорода в выхлопном газе, протекающем в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, является чрезмерным, и этот избыточный объем кислорода накапливается в катализаторе 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов. Соответственно, можно сказать, что интегрированное значение избыточного/недостаточного объема кислорода (в дальнейшем в этом документе называемое "интегрированным избыточным/недостаточным объемом кислорода") является оцененным значением накопленного объема OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов.
Следует отметить, что избыточный/недостаточный объем кислорода вычисляется на основе выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов и либо оцененного значения объема всасываемого воздуха в камеру 5 сгорания, которое вычисляется на основе вывода расходомера 39 воздуха и т.п., либо объема подачи топлива из клапана 11 впрыска топлива и т.п. Более конкретно, избыточный/недостаточный объем OED кислорода, например, вычисляется посредством следующего уравнения (1): OED=0,23*Qi/(AFup-AFR)... (1), где 0,23 является концентрацией кислорода в воздухе, Qi является объемом впрыска топлива, AFup является выходным составом AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, и AFR является составом смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления (теоретическим составом смеси "воздух-топливо" в этом варианте осуществления).
Когда интегрированный избыточный/недостаточный объем кислорода, который получается посредством интегрирования такого вычисленного избыточного/недостаточного объема кислорода, становится равным или превышающим предварительно определенное опорное значение для переключения (соответствующее предварительно определенному опорному накопленному объему Cref для переключения), целевой состав смеси "воздух-топливо", который поддерживается равным составу смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны, задается равным составу смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны и поддерживается равным составу смеси "воздух-топливо" после этого. Состав смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны является предварительно определенным составом смеси "воздух-топливо", который является более обогащенным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо" (состав смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления) до определенной степени, и задается равным, например, приблизительно 12-14,58, предпочтительно 13-14,57, более предпочтительно 14-14,55. Состав смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны также может выражаться как состав смеси "воздух-топливо", который получается посредством вычитания величины коррекции на обогащенную сторону из состава смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления (теоретического состава смеси "воздух-топливо" в этом варианте осуществления). Следует отметить, что в этом варианте осуществления, разность состава смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны от теоретического состава смеси "воздух-топливо" (степень обогащенности) задается равной или меньшей разности состава смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны от теоретического состава смеси "воздух-топливо" (степени обедненности).
Затем, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится равным или меньшим состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны снова, целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным составу смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны снова, и аналогичная операция повторяется после этого. Как описано выше, в этом варианте осуществления, целевой состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, попеременно задается равным составу смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны и составу смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны.
Тем не менее, даже когда управление, как описано выше, выполняется, предусмотрен случай, в котором фактический накопленный объем кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов достигает максимального накапливаемого объема кислорода до того, как интегрированный избыточный/недостаточный объем кислорода достигает опорного значения для переключения. Например, уменьшение максимального накапливаемого объема кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов и временное быстрое изменение состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, могут упоминаться в качестве причин такого случая. Когда накопленный объем кислорода достигает максимального накапливаемого объема кислорода, как описано выше, выхлопной газ при обедненном составе смеси "воздух-топливо" вытекает из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов. С учетом этого, в этом варианте осуществления, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится обедненным составом смеси "воздух-топливо", целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на состав смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны. В частности, в этом варианте осуществления, определяется то, что выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится обедненным составом смеси "воздух-топливо", когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится равным или превышающим состав смеси "воздух-топливо" для определения обедненной стороны (например, 14,65), который является немного более обедненным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо".
Ниже приводится конкретное описание операции, как описано выше со ссылкой на фиг. 5. Фиг. 5 включает в себя временные диаграммы величины AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо", выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, накопленного объема OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода, выходного состава AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов и концентрации NOx в выхлопном газе, вытекающем из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, когда выполняется регулирование состава смеси "воздух-топливо" этого варианта осуществления.
Следует отметить, что величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" является величиной коррекции, связанной с целевым составом смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов. Когда величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" является нулем, целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным составу смеси "воздух-топливо" (теоретическому составу смеси "воздух-топливо" в этом варианте осуществления), который равен составу смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления (в дальнейшем в этом документе, называемому "составом смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления"). Когда величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" является положительным значением, целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным составу смеси "воздух-топливо" (обедненному составу смеси "воздух-топливо" в этом варианте осуществления), который является более обедненным, чем состав смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления. Когда величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" является отрицательным значением, целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным составу смеси "воздух-топливо" (обогащенному составу смеси "воздух-топливо" в этом варианте осуществления), который является более обогащенным, чем состав смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления. Помимо этого, "состав смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления" означает состав смеси "воздух-топливо", с которым суммируется величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" в соответствии с рабочим режимом двигателя, т.е. состав смеси "воздух-топливо", который служит в качестве опорного, когда целевой состав смеси "воздух-топливо" колеблется в соответствии с величиной AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо".
1
В проиллюстрированном примере, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны (соответствующей составу смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны) в состоянии до времени t. Таким образом, целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо", и в связи с этим, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов становится обогащенным составом смеси "воздух-топливо". Несгоревший газ, который содержится в выхлопном газе, протекающем в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, очищается посредством катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, и в связи с этим, накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов постепенно уменьшается. Соответственно, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода также постепенно уменьшается. Поскольку несгоревший газ не содержится в выхлопном газе, вытекающем из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов вследствие очистки в катализаторе 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов практически становится равным теоретическому составу смеси "воздух-топливо". Поскольку состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, представляет собой обогащенный состав смеси "воздух-топливо", выпускаемое количество NOx из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов становится приблизительно нулем.
1
1
2
Когда накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов постепенно уменьшается, накопленный объем OSA кислорода аппроксимируется равным нулю во время t. В связи с этим, часть несгоревшего газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, не очищается посредством катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, а начинает вытекание из него как есть. Соответственно, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов постепенно понижается во время t и далее. Как результат, во время t, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов достигает состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны.
В этом варианте осуществления, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится равным или меньшим состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны (соответствующую составу смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны), чтобы увеличивать накопленный объем OSA кислорода. Соответственно, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с обогащенного состава смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо". Помимо этого, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода сбрасывается до нуля в это время.
Следует отметить, что в этом варианте осуществления, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается после того, как выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов достигает состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Это обусловлено тем, что предусмотрен случай, в котором состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, очень незначительно отклоняется от теоретического состава смеси "воздух-топливо", даже когда накопленный объем кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов является достаточным. С другой стороны, когда накопленный объем кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов является достаточным, состав смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны задается равным такому составу смеси "воздух-топливо", которого не может достигать состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов.
2
2
Когда целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо" во время t, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, изменяется с обогащенного состава смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо". В связи с этим, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов становится обедненным составом смеси "воздух-топливо" (фактически возникает задержка в изменении состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов после того, как переключается целевой состав смеси "воздух-топливо"; тем не менее, они возникают одновременно в проиллюстрированном примере для удобства). Когда состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, изменяется на обедненный состав смеси "воздух-топливо" во время t, накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов увеличивается. В связи с этим, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода также постепенно увеличивается.
Соответственно, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, изменяется на теоретический состав смеси "воздух-топливо", и выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов также сходится к теоретическому составу смеси "воздух-топливо". В это время, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, представляет собой обедненный состав смеси "воздух-топливо". Тем не менее, поскольку накопительная емкость кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов имеет достаточный запас, кислород в поступающем выхлопном газе накапливается в катализаторе 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, и NOx восстанавливается и очищается. Следовательно, выпускаемое количество NOx из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов становится приблизительно нулем.
3
После этого, когда накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов увеличивается, накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов достигает опорного накопленного объема Cref для переключения во время t. Соответственно, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода достигает опорного значения OEDref для переключения, которое соответствует опорному накопленному объему Cref для переключения. В этом варианте осуществления, когда интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода становится равным или превышающим опорное значение OEDref для переключения, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны, с тем чтобы прекращать накопление кислорода в катализаторе 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов. Таким образом, целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо". Помимо этого, в это время, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода сбрасывается до нуля.
3
Здесь, в примере, показанном на фиг. 5, накопленный объем OSA кислорода снижается одновременно с тем, как целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается во время t. Тем не менее, фактически возникает задержка в уменьшении накопленного объема OSA кислорода после того, как переключается целевой состав смеси "воздух-топливо". Помимо этого, предусмотрен случай, в котором состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, мгновенно и существенно отклоняется от целевого состава смеси "воздух-топливо" непреднамеренным способом, к примеру, случай, в котором нагрузка на двигатель увеличивается вследствие ускорения транспортного средства, в котором устанавливается двигатель внутреннего сгорания, и объем всасываемого воздуха мгновенно и существенно отклоняется.
Чтобы справляться с такой ситуацией, опорный накопленный объем Cref для переключения задается существенно меньшим максимального накапливаемого объема Cmax кислорода, который получается, когда катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов не используется. Соответственно, даже когда задержка, как описано выше, возникает, или даже когда фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа мгновенно и существенно отклоняется от целевого состава смеси "воздух-топливо" непреднамеренным способом, накопленный объем OSA кислорода не достигает максимального накапливаемого объема Cmax кислорода. С другой стороны, опорный накопленный объем Cref для переключения задается равным объем, который является достаточно небольшим, чтобы не допускать достижения посредством накопленного объема OSA кислорода максимального накапливаемого объема Cmax кислорода, даже когда возникают задержка, как описано выше, или непреднамеренное отклонение в составе смеси "воздух-топливо". Например, опорный накопленный объем Cref для переключения задается равным 3/4 или меньше, предпочтительно 1/2 или меньше, и более предпочтительно 1/5 или меньше, относительно максимального накапливаемого объема Cmax кислорода, который получается, когда катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов не используется. Как результат, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны, до того, как выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов достигает состава смеси "воздух-топливо" для определения обедненной стороны AFlean.
3
1
4
Когда целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обогащенный состав смеси "воздух-топливо" во время t, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, изменяется с обедненного состава смеси "воздух-топливо" на обогащенный состав смеси "воздух-топливо". В связи с этим, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов становится обогащенным составом смеси "воздух-топливо" (фактически возникает задержка в изменении состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов после того, как переключается целевой состав смеси "воздух-топливо"; тем не менее, задержки возникают одновременно в проиллюстрированном примере для удобства). Поскольку несгоревший газ содержится в выхлопном газе, протекающем в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов постепенно уменьшается. Затем, аналогично времени t, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов начинает понижение во время t. Поскольку состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, остается обогащенным составом смеси "воздух-топливо" в это время, выпускаемое количество NOx из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов становится приблизительно нулем.
2
5
1
5
Затем, аналогично времени t, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов достигает состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны во время t. Соответственно, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на значение AFClean, который соответствует составу смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны. После этого, вышеописанный цикл от времени t до времени t повторяется.
Как можно понять из вышеприведенного описания, согласно этому варианту осуществления, может постоянно подавляться выпускаемое количество NOx из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов. Другими словами, при условии, что вышеописанное управление выполняется, выпускаемое количество NOx из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов по существу может быть приблизительно нулем. Помимо этого, поскольку период интегрирования для вычисления интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода является коротким, ошибка в вычислении возникает с меньшей вероятностью по сравнению со случаем, в котором избыточный/недостаточный объем кислорода интегрируется в течение длительного периода. Таким образом, подавляется выпуск NOx, вызываемый посредством ошибки в вычислении интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода.
В общем, когда накопленный объем кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов поддерживается постоянным, накопительная емкость кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов ухудшается. Другими словами, чтобы поддерживать накопительную емкость кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов высокой, накопленный объем кислорода катализатора для управления выделением выхлопных газов должен колебаться. В этом отношении, согласно этому варианту осуществления, как показано на фиг. 5, поскольку накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов постоянно колеблется вверх и вниз, подавляется ухудшение накопительной емкости кислорода.
2
3
2
3
2
3
Следует отметить, что в вышеприведенном варианте осуществления, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" поддерживается равной величине AFClean коррекции для задания обедненной стороны от времени t до времени t. Тем не менее, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" не всегда должна обязательно поддерживаться постоянной в такой период, но может задаваться таким образом, что она колеблется, и, например, может постепенно понижаться. Альтернативно, в период от времени t до времени t, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" может временно задаваться равной значению, меньшему нуля (например, величине коррекции для задания обогащенной стороны и т.п.). Другими словами, в период от времени t до времени t, целевой состав смеси "воздух-топливо" может временно задаваться равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо".
3
5
6
7
3
5
3
5
Аналогично, в вышеприведенном варианте осуществления, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" поддерживается равной величине AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны от времени t до времени t. Тем не менее, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" не всегда должна обязательно поддерживаться постоянной в такой период, но может задаваться таким образом, что она колебаться, и, например, может постепенно увеличиваться. Альтернативно, как показано на фиг. 6, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" может временно задаваться равной значению, большему нуля (например, величине коррекции для задания обедненной стороны и т.п.) (время t, t и т.п. на фиг. 6) в период от времени t до времени t. Другими словами, в период от времени t до времени t, целевой состав смеси "воздух-топливо" может временно задаваться равным обедненному составу смеси "воздух-топливо".
2
3
3
5
Следует отметить, что даже в этом случае, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" от времени t до времени t задается таким образом, что разность между средним значением целевого состава смеси "воздух-топливо" и теоретическим составом смеси "воздух-топливо" в этот период становится больше разности между средним значением целевого состава смеси "воздух-топливо" и теоретическим составом смеси "воздух-топливо" от времени t до времени t.
Следует отметить, что задание величины AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" в этом варианте осуществления, как описано выше, т.е. задание целевого состава смеси "воздух-топливо" выполняется посредством ECU 31. Соответственно, можно сказать, что когда состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, обнаруженный посредством датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов, становится равным или меньшим состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, ECU 31 непрерывно или прерывисто задает целевой состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, равным обедненному составу смеси "воздух-топливо" до тех пор, пока не будет оценено то, что накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов становится равным или превышающим опорный накопленный объем Cref для переключения. Помимо этого, можно также сказать, что когда оценивается то, что накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов становится равным или превышающим опорный накопленный объем Cref для переключения, ECU 31 непрерывно или прерывисто задает целевой состав смеси "воздух-топливо" равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо" до тех пор, пока состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, обнаруженный посредством датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов, не станет равным или меньшим состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, при этом одновременно не допускается достижение посредством накопленного объема OSA кислорода максимального накапливаемого объема Cmax кислорода.
Вкратце, в этом варианте осуществления, можно сказать, что ECU 31 переключает целевой состав смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо", когда состав смеси "воздух-топливо", обнаруженный посредством датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов, становится равным или меньшим состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, и что ECU 31 переключает целевой состав смеси "воздух-топливо" на обогащенный состав смеси "воздух-топливо", когда накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов становится равным или превышающим опорный накопленный объем Cref для переключения.
Помимо этого, в вышеприведенном варианте осуществления, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода вычисляется на основе выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, а также оцененного значения объема всасываемого воздуха в камеру 5 сгорания и т.п. Тем не менее, накопленный объем OSA кислорода может вычисляться на основе другого параметра в дополнение к этим параметрам или может вычисляться на основе параметра, который отличается от этих параметров. Кроме того, в вышеприведенном варианте осуществления, когда интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода становится равным или превышающим опорное значение OEDref для переключения, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с состава смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны на состав смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны. Тем не менее, время, когда целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с состава смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны на состав смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны, может быть основано на другом параметре в качестве опорного, таком как период работы двигателя после того, как целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с состава смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны на состав смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны, или интегрированного объема всасываемого воздуха. Следует отметить, что также в этом случае, целевой состав смеси "воздух-топливо" должен переключаться с состава смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны на состав смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны, в то время как оценивается то, что накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов меньше максимального накапливаемого объема кислорода.
Между прочим, когда корпус 1 двигателя имеет несколько цилиндров, предусмотрен случай, в котором отклонения в составе смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, выпускаемого из каждого цилиндра, возникают между цилиндрами. Между тем, датчик 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов размещается в агрегированной секции выхлопного коллектора 19, и в зависимости от его позиции размещения, степень подвергания внешнему воздействию выхлопного газа, выпускаемого из каждого цилиндра в датчик 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, отличается между цилиндрами. Как результат, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов значительно затрагивается посредством состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, который выпускается из конкретного цилиндра. Соответственно, когда состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, выпускаемого из этого конкретного цилиндра, отличается от среднего состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, выпускаемого изо всех цилиндров, возникает отклонение между средним составом смеси "воздух-топливо" и выходным составом AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов. Другими словами, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов отклоняется к обогащенной стороне или обедненной стороне относительно фактического среднего состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа.
Помимо этого, скорость, на которой водород в несгоревшем газе проходит через слой управления скоростью диффузии датчика состава смеси "воздух-топливо", является высокой. Таким образом, когда концентрация водорода в выхлопном газе является высокой, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов отклоняется к стороне более низких значений (т.е. обогащенной стороне), чем фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа.
Как описано выше, когда возникает отклонение в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, предусмотрен случай, в котором NOx и кислород вытекают из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, или в котором частота вытекания несгоревшего газа увеличивается даже при выполнении управления, как описано выше. Далее приводится описание такого явления со ссылкой на фиг. 7 и фиг. 8.
Фиг. 7 включает в себя временные диаграммы накопленного объема OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов и т.п., которые являются аналогичными временным диаграммам на фиг. 5. Фиг. 7 показывает случай, когда выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов отклоняется к обогащенной стороне. На диаграмме, сплошная линия в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов указывает выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов. Между тем, пунктирная линия указывает фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, распределенного вокруг датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов.
1
Также в примере, показанном на фиг. 7, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны в состоянии до времени t, и в силу этого целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным составу смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны. В связи с этим, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов становится составом смеси "воздух-топливо", который равен составу смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны. Тем не менее, как описано выше, поскольку выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов отклоняется к обогащенной стороне, фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа представляет собой состав смеси "воздух-топливо" на более обедненной стороне, чем состав смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны. Другими словами, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов ниже (на обогащенной стороне) фактического состава смеси "воздух-топливо" (пунктирная линия на диаграмме). Соответственно, скорость уменьшения накопленного объема OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов является низкой.
2
2
Помимо этого, в примере, показанном на фиг. 7, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов достигает состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны во время t. Соответственно, как описано выше, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны во время t. Другими словами, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на состав смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны.
В связи с этим, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов становится составом смеси "воздух-топливо", который равен составу смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны. Тем не менее, как описано выше, поскольку выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов отклоняется к обогащенной стороне, фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа представляет собой состав смеси "воздух-топливо" на более обедненной стороне, чем состав смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны. Соответственно, скорость увеличения накопленного объема OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов увеличивается, и фактический объем кислорода, который подается в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов в то время, когда целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным составу смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны, становится больше опорного накопленного объема Cref для переключения.
Помимо этого, когда выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов значительно отклоняется, скорость увеличения накопленного объема OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов становится чрезвычайно высокой. Соответственно, в этом случае, как показано на фиг. 8, фактический накопленный объем OSA кислорода достигает максимального накапливаемого объема Cmax кислорода до того, как интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода, который вычисляется на основе выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, достигает опорного значения OEDref для переключения. Как результат, NOx и кислород вытекают из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов.
2
5
С другой стороны, в отличие от вышеописанного примера, когда выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов отклоняется к обедненной стороне, скорость увеличения накопленного объема OSA кислорода понижается, а скорость его уменьшения увеличивается. В этом случае, скорость, на которой продолжается цикл от времени t до времени t, увеличивается, и частота вытекания несгоревшего газа из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов увеличивается.
Как описано выше, необходимо обнаруживать отклонение в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов и корректировать выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов и т.п. на основе обнаруженного отклонения.
С учетом этого, в варианте осуществления изобретения, управление с распознаванием выполняется в нормальном режиме работы (т.е. когда управление с обратной связью выполняется на основе целевого состава смеси "воздух-топливо", как описано выше), чтобы компенсировать отклонение в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов. Из управления, сначала описывается нормальное управление с распознаванием.
Здесь, период со времени, в которое целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо", до времени, в которое интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода становится равным или превышающим опорное значение OEDref для переключения, задается в качестве периода увеличения объема кислорода (первого периода). Аналогично, период со времени, в которое целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обогащенный состав смеси "воздух-топливо", до времени, в которое выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится равным или меньшим состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, задается в качестве периода уменьшения объема кислорода (второго периода). При нормальном управлении с распознаванием этого варианта осуществления, интегрированное значение объема кислорода на обедненной стороне (первое интегрированное значение объема кислорода) вычисляется как абсолютное значение интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период увеличения объема кислорода. Помимо этого, интегрированное значение объема кислорода на обогащенной стороне (второе интегрированное значение объема кислорода) вычисляется как абсолютное значение интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период уменьшения объема кислорода. Затем, состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления корректируется таким образом, что разность между этим интегрированным значением объема кислорода на обедненной стороне и интегрированным значением объема кислорода на обогащенной стороне снижается. Эта ситуация показана на фиг. 9.
Фиг. 9 включает в себя временные диаграммы состава AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления, величины AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо", выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, накопленного объема OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода, выходного состава AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов и распознаваемого значения sfbg. Аналогично фиг. 7, фиг. 9 показывает случай, когда выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов отклоняется к стороне более низких значений (обогащенной стороне). Следует отметить, что распознаваемое значение sfbg является значением, которое изменяется в соответствии с отклонением в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов (выходной ток) и используется для того, чтобы корректировать состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления в этом варианте осуществления. На диаграмме, сплошная линия в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов указывает состав смеси "воздух-топливо", который соответствует выводу, обнаруженному посредством датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, и пунктирная линия указывает фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, распределенного вокруг датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов. Помимо этого, штрихпунктирная линия указывает целевой состав смеси "воздух-топливо", т.е. состав смеси "воздух-топливо", соответствующий величине AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо".
1
1
В проиллюстрированном примере, аналогично фиг. 5 и фиг. 7, состав смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления задается равным теоретическому составу смеси "воздух-топливо", и величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны в состоянии до времени t. В это время, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов представляет собой состав смеси "воздух-топливо", который соответствует составу смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны, как указано посредством сплошной линии. Тем не менее, поскольку возникает отклонение в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа является более обедненным составом смеси "воздух-топливо", чем состав смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны (пунктирная линия на фиг. 9). Здесь, в примере, показанном на фиг. 9, как можно понять из пунктирной линии на фиг. 9, фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа до времени t представляет собой обогащенный состав смеси "воздух-топливо", при этом он является более обедненным, чем состав смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны. Соответственно, накопленный объем кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов постепенно уменьшается.
1
1
Во время t, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов достигает состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Соответственно, как описано выше, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны. Во время t и далее, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов становится составом смеси "воздух-топливо", который соответствует составу смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны. Тем не менее, вследствие отклонения в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа становится более обедненным составом смеси "воздух-топливо", чем состав смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны, т.е. составом смеси "воздух-топливо" с более высокой степенью обедненности (см. пунктирную линию на фиг. 9). Таким образом, накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов быстро увеличивается.
Между тем, избыточный/недостаточный объем кислорода вычисляется на основе выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов (более точно, разности между выходным составом AFup смеси "воздух-топливо" и базовым составом смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления (например, теоретический состав смеси "воздух-топливо")). Тем не менее, как описано выше, возникает отклонение в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов. Таким образом, вычисленный избыточный/недостаточный объем кислорода становится меньшим значением (т.е. меньшим объемом кислорода), чем фактический избыточный/недостаточный объем кислорода. Как результат, вычисленный интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода становится меньше фактического значения.
2
Во время t, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода достигает опорного значения OEDref для переключения. Соответственно, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны. Таким образом, целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо". В это время, как показано на фиг. 9, фактический накопленный объем OSA кислорода превышает опорный накопленный объем Cref для переключения.
2
1
2
Во время t и далее, аналогично состоянию до времени t, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны, и в силу этого целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо". Кроме того, в это время, фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа является более обедненным составом смеси "воздух-топливо", чем состав смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны. Как результат, скорость уменьшения накопленного объема OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов понижается. Помимо этого, как описано выше, фактический накопленный объем кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов превышает опорный накопленный объем Cref для переключения во время t. Соответственно, требуется длительное время до тех пор, пока фактический накопленный объем кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов не достигнет нуля.
3
Во время t, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов достигает состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Соответственно, как описано выше, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны. Таким образом, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с состава смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны на состав смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны.
1
2
1
2
1
2
1
Между прочим, как описано выше, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода вычисляется от времени t до времени t в этом варианте осуществления. Здесь, период со времени, в которое целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с обогащенного состава смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо" (время t), до времени, в которое целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с обедненного состава смеси "воздух-топливо" на обогащенный состав смеси "воздух-топливо" (время t), упоминается в качестве периода Tinc увеличения объема кислорода. В этом случае, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода вычисляется в период Tinc увеличения объема кислорода в этом варианте осуществления. На фиг. 9, абсолютное значение интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tinc увеличения объема кислорода от времени t до времени t указывается посредством R.
1
2
1
2
2
Интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED (R) кислорода в этот период Tinc увеличения объема кислорода соответствует накопленному объему OSA кислорода во время t. Тем не менее, как описано выше, избыточный/недостаточный объем кислорода оценивается посредством использования выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, и в этом выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" возникает отклонение. Соответственно, в примере, показанном на фиг. 9, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода в период Tinc увеличения объема кислорода от времени t до времени t меньше значения, соответствующего фактическому накопленному объему OSA кислорода во время t.
2
3
2
3
2
3
1
В этом варианте осуществления, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода также вычисляется от времени t до времени t. Здесь, период со времени, в которое целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с обедненного состава смеси "воздух-топливо" на обогащенный состав смеси "воздух-топливо" (время t), до времени, в которое целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с обогащенного состава смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо" (время t), упоминается в качестве периода Tdec уменьшения объема кислорода. В этом случае, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода вычисляется в период Tdec уменьшения объема кислорода в этом варианте осуществления. На фиг. 9, абсолютное значение интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tdec уменьшения объема кислорода от времени t до времени t указывается посредством F.
2
3
2
3
2
3
Этот интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED (F1) кислорода в период Tdec уменьшения объема кислорода соответствует полному объему кислорода, который высвобождается из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов от времени t до времени t. Тем не менее, как описано выше, возникает отклонение в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов. Таким образом, в примере, показанном на фиг. 9, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода в период Tdec уменьшения объема кислорода от времени t до времени t превышает значение, соответствующее полному объему кислорода, который фактически высвобожден из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов от времени t до времени t.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Здесь, кислород накапливается в катализаторе 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов в период Tinc увеличения объема кислорода, и накопленный кислород полностью высвобождается в период Tdec уменьшения объема кислорода. Соответственно, идеально, если абсолютное значение R интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tinc увеличения объема кислорода и абсолютное значение F интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tdec уменьшения объема кислорода становятся по существу идентичным значением. Тем не менее, как описано выше, когда возникает отклонение в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, абсолютные значения этих интегрированных величин изменяются в соответствии с этим отклонением. Как описано выше, когда выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов отклоняется к стороне более низких значений (обогащенной стороне), абсолютное значение F становится больше абсолютного значения R. С другой стороны, когда выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов отклоняется к стороне более высоких значений (обедненной стороне), абсолютное значение F становится меньше абсолютного значения R. Помимо этого, разность Δ∑OED между абсолютным значением R интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tinc увеличения объема кислорода и абсолютным значением F интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tdec уменьшения объема кислорода (=R-F, в дальнейшем называемая "ошибкой избыточного/недостаточного объема"), указывает степень отклонения в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов. Можно сказать, что отклонение в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов больше по мере того, как разность между этими абсолютными значениями R, F увеличивается.
1
1
С учетом вышеизложенного, в этом варианте осуществления, состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления корректируется на основе ошибки Δ∑OED избыточного/недостаточного объема. В частности, в этом варианте осуществления, состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления корректируется таким образом, что, разность Δ∑OED между абсолютным значением R интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tinc увеличения объема кислорода и абсолютным значением F интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tdec уменьшения объема кислорода снижается.
1
1
1
Более конкретно, в этом варианте осуществления, распознаваемое значение sfbg вычисляется посредством следующего уравнения (2), и состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления корректируется посредством следующего уравнения (3): sfbg(n)=sfbg(n-1)+k*Δ∑OED... (2) AFR=AFRbase+sfbg(n)... (3) Следует отметить, что n представляет номер вычисления или время в вышеприведенном уравнении (2). Соответственно, sfbg(n) соответствует распознаваемому значению, полученному посредством последнего вычисления, или текущему распознаваемому значению. Помимо этого, k в вышеприведенном уравнении (2) является усилением, которое представляет степень, в которой ошибка Δ∑OED избыточного/недостаточного объема отражается в составе AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления. Величина коррекции состава AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления увеличивается по мере того, как усиление k увеличивается. Кроме того, в вышеприведенном уравнении (3), базовый состав AFRbase смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления представляет собой состав смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления, который служит в качестве основания, и представляет собой теоретический состав смеси "воздух-топливо" в этом варианте осуществления.
3
1
1
1
1
3
Как описано выше, во время t на фиг. 9, распознаваемое значение sfbg вычисляется на основе абсолютных значений R, F. В частности, поскольку абсолютное значение F интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tdec уменьшения объема кислорода превышает абсолютное значение R интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tinc увеличения объема кислорода в примере, показанном на фиг. 9, распознаваемое значение sfbg снижается во время t.
Здесь, состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления корректируется на основе распознаваемого значения sfbg посредством использования вышеприведенного уравнения (3). Поскольку распознаваемое значение sfbg является отрицательным значением в примере, показанном на фиг. 9, состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления становится значением, меньшим базового состава AFRbase смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления, т.е. значением на обогащенной стороне. Соответственно, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, корректируется в обогащенную сторону.
3
3
3
3
Как результат, во время t и далее, отклонение в фактическом составе смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов из целевого состава смеси "воздух-топливо", становится меньше отклонения до времени t. Соответственно, во время t и далее, разность между пунктирной линией, указывающей фактический состав смеси "воздух-топливо", и штрихпунктирной линией, указывающей целевой состав смеси "воздух-топливо", меньше разности до времени t.
1
3
3
4
5
Операция, аналогичная операции от времени t до времени t, выполняется во время t и далее. Таким образом, когда интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода достигает опорного значения OEDref для переключения во время t, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с состава смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны на состав смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны. После этого, во время t, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов достигает состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, целевой состав смеси "воздух-топливо" снова переключается на состав смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны.
3
4
2
4
5
2
2
2
2
2
5
Как описано выше, период от времени t до времени t соответствует периоду Tinc увеличения объема кислорода. Таким образом, абсолютное значение интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в этот период может указываться посредством R на фиг. 9. Помимо этого, как описано выше, период от времени t до времени t соответствует периоду Tdec уменьшения объема кислорода. Таким образом, абсолютное значение интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в этот период может указываться посредством F на фиг. 9. Затем, на основе разности Δ∑OED между этими абсолютными значениями R, F (=R-F), распознаваемое значение sfbg обновляется посредством использования вышеприведенного уравнения (2). В этом варианте осуществления, аналогичное управление повторяется во время t и далее, и распознаваемое значение sfbg за счет этого многократно обновляется.
Распознаваемое значение sfbg обновляется посредством нормального управления с распознаванием, как описано выше. Соответственно, в то время как выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов постепенно разделяется от целевого состава смеси "воздух-топливо", фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, постепенно приближается к целевому составу смеси "воздух-топливо". Таким образом, может компенсироваться отклонение в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов.
Помимо этого, в вышеприведенном варианте осуществления, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается до того, как накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов достигает максимального накапливаемого объема Cmax кислорода. Соответственно, по сравнению со случаем, в котором целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается после того, как накопленный объем OSA кислорода достигает максимального накапливаемого объема Cmax кислорода, т.е. после того, как выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится равным или превышающим состав смеси "воздух-топливо" для определения обедненной стороны AFlean, частоты обновления распознаваемого значения sfbg могут увеличиваться. Между тем, ошибка имеет тенденцию возникать в интегрированном избыточном/недостаточном объеме ∑OED кислорода по мере того, как продлевается период его вычисления. Согласно этому варианту осуществления, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается до того, как накопленный объем OSA кислорода достигает максимального накапливаемого объема Cmax кислорода. Таким образом, период вычисления интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода может сокращаться. Следовательно, возникновение ошибки в вычислении интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода может уменьшаться.
Следует отметить, что как описано выше, распознаваемое значение sfbg предпочтительно обновляется на основе интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tinc увеличения объема кислорода и интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tdec уменьшения объема кислорода сразу после этого периода Tinc увеличения объема кислорода. Это обусловлено тем, что как описано выше, полный объем кислорода, накапливаемый в катализаторе 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов в период Tinc увеличения объема кислорода, равен полному объему кислорода, высвобожденному из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов в период Tdec уменьшения объема кислорода сразу после этого периода Tinc увеличения объема кислорода.
Кроме того, в вышеприведенном варианте осуществления, состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления корректируется на основе распознаваемого значения sfbg. Тем не менее, другие параметры, связанные с управлением с обратной связью, могут корректироваться вместо этого на основе распознаваемого значения sfbg. В качестве других параметров, могут упоминаться, например, объем подачи топлива в камеру 5 сгорания, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, величина коррекции состава смеси "воздух-топливо" и т.п.
То, что описано выше, обобщается. В этом варианте осуществления, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов достигает состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо". Помимо этого, когда накопленный объем кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов становится равным или превышающим указанный опорный накопленный объем для переключения, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обогащенный состав смеси "воздух-топливо". Затем, можно сказать, что на основе первого интегрированного значения объема кислорода, которое является абсолютным значением интегрированного избыточного/недостаточного объема кислорода в первый период со времени, в которое целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо", до времени, в которое величина изменения накопленного объема кислорода становится равной или превышающей опорный накопленный объем для переключения, и второго интегрированного значения объема кислорода, которое является абсолютным значением интегрированного избыточного/недостаточного объема кислорода во второй период со времени, в которое целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обогащенный состав смеси "воздух-топливо", до времени, в которое выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится равным или меньшим состава смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, средство распознавания выполняет нормальное управление с распознаванием для коррекции параметра, связанного с управлением с обратной связью, таким образом, что разность между этим первым интегрированным значением объема кислорода и вторым интегрированным значением объема кислорода снижается.
Между прочим, как описано выше, в этом варианте осуществления, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится равным или меньшим состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается с величины AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны. В связи с этим, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, изменяется с обогащенного состава смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо". Кроме того, в связи с этим, кислород постепенно накапливается в катализаторе 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов.
Между прочим, по словам авторов изобретения настоящей заявки, подтверждается то, что предусмотрен случай, в котором очистка несгоревшего газа не проводится в катализаторе 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, несмотря на тот факт, что выхлопной газ при обедненном составе смеси "воздух-топливо" протекает в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, как описано выше, и в силу этого выхлопной газ, содержащий несгоревший газ, вытекает из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов некоторое время. Как результат, несмотря на тот факт, что выхлопной газ при обедненном составе смеси "воздух-топливо" протекает в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов поддерживается равным меньшему значению, чем состав AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Такое явление имеет тенденцию возникать, в частности, когда степень обогащенности обогащенного состава смеси "воздух-топливо" до того, как целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с обогащенного состава смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо", является высокой.
Здесь, во многих двигателях внутреннего сгорания, установленных в транспортных средствах, управление отсечкой топлива для временного прекращения подачи топлива в камеру 5 сгорания двигателя внутреннего сгорания выполняется в ходе приведения в действие двигателя внутреннего сгорания. Когда такое управление отсечкой топлива выполняется, накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов достигает максимального накапливаемого объема Cmax кислорода. Соответственно, чтобы сохранять производительность очистки NOx катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, необходимо быстро уменьшать накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов после того, как завершается управление отсечкой топлива. Таким образом, после того, как управление отсечкой топлива завершается, в качестве управления обогащенной смесью после восстановления, целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным составу смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны после восстановления, который имеет более высокую степень обогащенности, чем состав смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны.
Когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится равным или меньшим состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны в ходе выполнения управления обогащенной смесью после восстановления, управление обогащенной смесью после восстановления завершается, и выполняется нормальное регулирование состава смеси "воздух-топливо". Соответственно, после того, как управление обогащенной смесью после восстановления завершается, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо", т.е. величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны. В это время, предусмотрен случай, в котором выхлопной газ, содержащий несгоревший газ, продолжает вытекать из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, и выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов поддерживается равным или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны.
1
Эта ситуация показана на фиг. 10. Фиг. 10 включает в себя временные диаграммы величины AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" и т.п., когда выполняется управление отсечкой топлива. В примере, показанном на фиг. 10, управление отсечкой топлива инициируется во время t вследствие уменьшения нагрузки на двигатель и т.п. После того, как управление отсечкой топлива инициируется, воздух вытекает из камеры 5 сгорания двигателя внутреннего сгорания. Соответственно, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов быстро увеличивается. Накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов также быстро увеличивается.
Когда накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов достигает максимального накапливаемого объема Cmax кислорода, кислород, который протекает в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, вытекает из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов как есть. Таким образом, возникает незначительная задержка в быстром увеличении выходного состава AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов от инициирования управления отсечкой топлива.
2
Затем, когда управление отсечкой топлива завершается во время t, управление обогащенной смесью после восстановления инициируется. При управлении обогащенной смесью после восстановления величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFCfrich коррекции на обогащенную сторону после восстановления (соответствующей составу смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны после восстановления). Величина AFCfrich коррекции на обогащенную сторону после восстановления является величиной коррекции с большим абсолютным значением, чем абсолютное значение величины AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны. В связи с этим, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов становится обогащенным составом смеси "воздух-топливо" (соответствующим составу смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны после восстановления). Помимо этого, поскольку состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, также представляет собой обогащенный состав смеси "воздух-топливо" с высокой степенью обогащенности, накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов быстро снижается. Помимо этого, поскольку несгоревший газ в выхлопном газе, протекающем в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, очищается в катализаторе 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов практически сходится к теоретическому составу смеси "воздух-топливо".
3
Когда накопленный объем OSA кислорода подходов катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов приблизительно достигает нуля вследствие управления обогащенной смесью после восстановления, часть несгоревшего газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, не очищается в катализаторе 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов и начинает вытекание из него. Как результат, во время t выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов достигает состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Как описано выше, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов достигает состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, управление обогащенной смесью после восстановления завершается, и вышеописанное нормальное регулирование состава смеси "воздух-топливо" возобновляется.
3
3
Поскольку выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов равен или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны во время t, как описано выше, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны при нормальном регулировании состава смеси "воздух-топливо". Помимо этого, в это время, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода сбрасывается до нуля, и интегрирование повторно начинается во время t.
4
После этого, когда интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода увеличивается и становится равным или превышающим опорное значение OEDref для переключения, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны во время t. Соответственно, целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо", и также в это время, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода сбрасывается до нуля.
3
4
4
Между прочим, как описано выше, в примере, показанном на фиг. 10, выхлопной газ, содержащий несгоревший газ, также вытекает из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов во время t и далее. Соответственно, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов поддерживается равным или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Таким образом, также во время t, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" равен или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Между прочим, как описано выше, при регулировании состава смеси "воздух-топливо", в случае если выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов равен или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, когда величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны. Как результат, в примере, показанном на фиг. 10, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается обратно на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны сразу после переключения с величины AFClean коррекции для задания обедненной стороны на величину AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны во время t. Таким образом, в этом случае, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" излишне колеблется между величиной AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны и величиной AFClean коррекции для задания обедненной стороны во время недостаточного объема. Когда такая флуктуация возникает, выхлопной газ, содержащий несгоревший газ, протекает в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, несмотря на тот факт, что выхлопной газ, содержащий несгоревший газ, вытекает из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов. Как результат, продлевается период, в течение которого выхлопной газ, содержащий несгоревший газ, вытекает из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов.
3
4
3
4
1
Помимо этого, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с обогащенного состава смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо" во время t, и целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с обедненного состава смеси "воздух-топливо" на обогащенный состав смеси "воздух-топливо" во время t. Соответственно, период от времени t до времени t соответствует периоду Tinc увеличения объема кислорода, и R, указываемый на фиг. 10, вычисляется как абсолютное значение интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в этот период.
4
4
1
С другой стороны, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с обедненного состава смеси "воздух-топливо" на обогащенный состав смеси "воздух-топливо" во время t, и целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с обогащенного состава смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо" сразу после времени t. Таким образом, период Tdec уменьшения объема кислорода становится чрезвычайно коротким. Как результат, абсолютное значение интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода (F, которое не показано) в этот период также становится чрезвычайно небольшим значением.
1
1
Таким образом, ошибка Δ∑OED избыточного/недостаточного объема, которая является разностью между абсолютным значением R интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tinc увеличения объема кислорода и абсолютным значением F интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tdec уменьшения объема кислорода, становится большим значением. По этой причине, распознаваемое значение sfbg значительно изменяется, и состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления также значительно изменяется посредством вышеописанного уравнения (2).
4
Между тем, как описано выше, в примере, показанном на фиг. 10, поскольку очистка несгоревшего газа не проводится в катализаторе 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов равен или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны во время t. Соответственно, отсутствует отклонение в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов. Тем не менее, если нормальное управление с распознаванием, как описано выше, выполняется, определяется то, что возникает отклонение в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, и в силу этого распознаваемое значение sfbg ошибочно изменяется (ошибочное распознавание).
С учетом вышеизложенного, в этом варианте осуществления, в случае если выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов равен или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны (т.е. остается равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо"), когда интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода после переключения величины AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны становится равным или превышающим опорное значение OEDref для переключения, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" не переключается с величины AFClean коррекции для задания обедненной стороны на величину AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны.
1
2
2
3
Фиг. 11 включает в себя временные диаграммы величины AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" и т.п., которые являются аналогичными временным диаграммам на фиг. 10, когда выполняется регулирование состава смеси "воздух-топливо" этого варианта осуществления. Также в примере, показанном на фиг. 11, управление отсечкой топлива инициируется во время t и завершается во время t. Помимо этого, управление обогащенной смесью после восстановления инициируется во время t и завершается во время t.
3
4
3
4
Во время t, поскольку выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов равен или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны. После этого, во время t, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода от времени t достигает опорного значения OEDref для переключения. Тем не менее, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов остается равным или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны во время t.
4
4
Соответственно, в этом варианте осуществления, даже когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов равен или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны во время t, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" не переключается на величину AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны. С другой стороны, в этом варианте осуществления, во время t, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" изменяется на указанную величину AFClean' коррекции для задания более обедненной стороны, которая превышает величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны. Таким образом, подавляется необязательная флуктуация в величине AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" между величиной AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны и величиной AFClean коррекции для задания обедненной стороны во время недостаточного объема. Другими словами, подавляется флуктуация в целевом составе смеси "воздух-топливо" между обогащенным составом смеси "воздух-топливо" и обедненным составом смеси "воздух-топливо" во время недостаточного объема.
5
В примере, показанном на фиг. 11, после этого, вытекающее количество несгоревшего газа из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов снижается, и в связи с этим, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов постепенно увеличивается. Затем, во время t, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится более высоким составом смеси "воздух-топливо", чем состав AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны.
5
В этом варианте осуществления, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится выше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны во время t, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается с величины AFClean' коррекции для задания более обедненной стороны на величину AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны. Другими словами, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с обедненного состава смеси "воздух-топливо" на обогащенный состав смеси "воздух-топливо".
5
5
5
Здесь, во время t, накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов является определенной степенью объема. Соответственно, даже когда величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается во время t, несгоревший газ в выхлопном газе, протекающем в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, очищается в катализаторе 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов. Таким образом, также во время t, когда величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается, и далее, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов постепенно увеличивается и сходится к теоретическому составу смеси "воздух-топливо".
5
6
Между тем, поскольку состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, представляет собой обогащенный состав смеси "воздух-топливо" во время t и далее, накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов постепенно уменьшается. Как результат, накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов достигает приблизительно нуля во время t, и в связи с этим, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится равным или меньшим состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Соответственно, как описано выше, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается с величины AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны. Таким образом, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с состава смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны на состав смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны.
3
5
3
5
1
Здесь, также в примере, показанном на фиг. 11, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо" во время t, и целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обогащенный состав смеси "воздух-топливо" во время t. Соответственно, период от времени t до времени t соответствует периоду Tinc увеличения объема кислорода, и R, указываемый на фиг. 11, вычисляется как абсолютное значение интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в этот период.
5
6
5
6
1
С другой стороны, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обогащенный состав смеси "воздух-топливо" во время t, и целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо" во время t. Соответственно, период от времени t до времени t соответствует периоду Tdec уменьшения объема кислорода, и L, указываемый на фиг. 11, вычисляется как абсолютное значение интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в этот период.
1
1
3
5
1
1
6
Как можно понять из фиг. 11, абсолютное значение R интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tinc увеличения объема кислорода и абсолютное значение L интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tdec уменьшения объема кислорода становятся практически идентичным значением. Это обусловлено тем, что от времени t до времени t, кислород в выхлопном газе, протекающем в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, накапливается, хотя очистка несгоревшего газа не проводится в катализаторе 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов. Как результат, ошибка Δ∑OED избыточного/недостаточного объема, которая является разностью между R и L, становится приблизительно нулем, и распознаваемое значение sfbg практически не изменяется во время t. Следовательно, согласно этому варианту осуществления, подавляется ошибочное обновление распознаваемого значения sfbg.
4
Как описано выше, в этом варианте осуществления, целевой состав смеси "воздух-топливо" не переключается с обедненного состава смеси "воздух-топливо" на обогащенный состав смеси "воздух-топливо" во время t. Соответственно, подавляется необязательная флуктуация в целевом составе смеси "воздух-топливо" между обогащенным составом смеси "воздух-топливо" и обедненным составом смеси "воздух-топливо" во время недостаточного объема. Также подавляется ошибочное обновление распознаваемого значения.
4
5
4
4
5
4
5
4
5
Следует отметить, что от времени t до времени t, показанного на фиг. 11, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFClean' коррекции для задания более обедненной стороны, которая является предварительно определенным постоянным значением. Тем не менее, величина AFClean' коррекции для задания более обедненной стороны не может быть постоянным значением. Например, величина AFClean' коррекции для задания более обедненной стороны может быть значением, которое задается в соответствии с выходным составом AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов во время t. В этом случае, величина AFClean' коррекции для задания более обедненной стороны задается в качестве постоянного значения от времени t до времени t. Альтернативно, величина AFClean' коррекции для задания более обедненной стороны может быть значением, которое изменяется в соответствии с выходным составом AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов от времени t до времени t. В этом случае, величина AFClean' коррекции для задания более обедненной стороны колеблется от времени t до времени t.
Фиг. 12 является графиком для показа взаимосвязи между выходным составом AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов и величиной AFClean' коррекции для задания более обедненной стороны, когда величина AFClean' коррекции для задания более обедненной стороны изменяется в соответствии с выходным составом AFdwn смеси "воздух-топливо". Как показано на фиг. 12, величина AFClean' коррекции для задания более обедненной стороны увеличивается по мере того, как выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов понижается относительно состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны (степень обогащенности увеличивается). Соответственно, в частности, когда прохождение очистки несгоревшего газа в катализаторе 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов является медленным, несмотря на тот факт, что выхлопной газ при обедненном составе смеси "воздух-топливо" протекает в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, очистка такого несгоревшего газа может стимулироваться.
4
5
4
5
Помимо этого, в вышеприведенном варианте осуществления, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFClean' коррекции для задания более обедненной стороны, которая превышает величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны от времени t до времени t на фиг. 11. Другими словами, целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным составу смеси "воздух-топливо" при коррекции для задания более обедненной стороны с более высокой степенью обедненности, чем состав смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны. Тем не менее, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" может оставаться равной значению, идентичному величине AFClean коррекции для задания обедненной стороны от времени t до времени t.
4
Кроме того, в вышеприведенном варианте осуществления, во время t и далее, когда интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода становится равным или превышающим опорное значение OEDref для переключения, и когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится выше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается с величины AFClean' коррекции для задания более обедненной стороны на величину AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны. Тем не менее, время переключения величины AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" не всегда обязательно должно быть этим временем при условии, что оно является временем, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится выше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны и далее.
В качестве такого времени переключения, например, может упоминаться время, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится составом смеси "воздух-топливо", который равен или выше (имеет более низкую степень обогащенности) состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Альтернативно, в качестве такого времени переключения, может упоминаться время, когда интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода, интегрированный объем всасываемого воздуха и т.п. становится указанным объемом после того, как выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится выше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Поскольку величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается в это время, соответствующее переключение может выполняться даже в случае, если выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов увеличивается при колебании вверх и вниз около состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны.
4
Следует отметить, что вышеприведенное описание приведено для регулирования состава смеси "воздух-топливо" после управления обогащенной смесью после восстановления в качестве примера. Тем не менее, ситуация, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов остается равным или ниже состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, даже когда интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода становится равным или превышающим опорное значение OEDref для переключения в качестве во время t на фиг. 11, может происходить не только при регулировании состава смеси "воздух-топливо" после управления обогащенной смесью после восстановления, но также и при нормальном регулировании состава смеси "воздух-топливо". Соответственно, управление величиной AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо", как описано выше, выполняется не только после управления обогащенной смесью после восстановления, но также и выполняется при нормальном регулировании состава смеси "воздух-топливо", которое выполняется во время, которое не находится сразу после управления обогащенной смесью после восстановления.
В общих словах, в этом варианте осуществления, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо", когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится равным или меньшим состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Когда оценивается то, что накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов становится равным или превышающим указанный опорный накопленный объем Cref для переключения, который меньше максимального накапливаемого объема Cmax кислорода, после того, как целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо", т.е., например, когда интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода становится равным или превышающим опорное значение OEDref для переключения, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обогащенный состав смеси "воздух-топливо". Помимо этого, в случае если выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов равен или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, даже когда оценивается то, что накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов становится равным или превышающим опорный накопленный объем Cref для переключения после того, как целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо", целевой состав смеси "воздух-топливо" не переключается с обедненного состава смеси "воздух-топливо" на обогащенный состав смеси "воздух-топливо", по меньшей мере, до тех пор, пока выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов не станет выше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны.
Далее приводится конкретное описание устройства управления в вышеописанном варианте осуществления со ссылкой на фиг. 13-15. Как показано на фиг. 13, который является функциональной блок-схемой, устройство управления в этом варианте осуществления сконфигурировано посредством включения каждого из функциональных блоков A1-A11. Далее приводится описание каждого из функциональных блоков со ссылкой на фиг. 13. ECU 31 по существу выполняет работу в каждом из этих функциональных блоков A1-A11.
Во-первых, описывается вычисление объема впрыска топлива. Для вычисления объема впрыска топлива используются средство A1 вычисления объема всасываемого воздуха в цилиндрах, средство A2 вычисления базового объема впрыска топлива и средство A3 вычисления объема впрыска топлива.
Средство A1 вычисления объема всасываемого воздуха в цилиндрах вычисляет объем Mc всасываемого воздуха для каждого цилиндра на основе расхода Ga всасываемого воздуха, частоты NE вращения двигателя и карты или уравнения, сохраненного в ROM 34 ECU 31. Расход Ga всасываемого воздуха измеряется посредством расходомера 39 воздуха, и частота NE вращения двигателя вычисляется на основе вывода датчика 44 угла поворота коленчатого вала.
Средство A2 вычисления базового объема впрыска топлива вычисляет базовый объем Qbase впрыска топлива посредством деления объема Mc всасываемого воздуха в цилиндрах, который вычисляется посредством средства A1 вычисления объема всасываемого воздуха в цилиндрах, на целевой состав AFT смеси "воздух-топливо" (Qbase=Mc/AFT). Целевой состав AFT смеси "воздух-топливо" вычисляется посредством средства A8 задания целевого состава смеси "воздух-топливо", которое описывается ниже.
Средство A3 вычисления объема впрыска топлива вычисляет объем Qi впрыска топлива посредством суммирования величины DQi F/B-коррекции, которая описывается ниже, с базовым объемом Qbase впрыска топлива, который вычисляется посредством средства A2 вычисления базового объема впрыска топлива (Qi=Qbase+DQi). Инструкция впрыска выполняется для клапана 11 впрыска топлива таким образом, что топливо в таком вычисленном объеме Qi впрыска топлива впрыскивается из клапана 11 впрыска топлива.
Далее описывается вычисление целевого состава смеси "воздух-топливо". Для вычисления целевого состава смеси "воздух-топливо" используются средство A4 вычисления избыточного/недостаточного объема кислорода, средство A5 вычисления величины коррекции состава смеси "воздух-топливо", средство А6 вычисления распознаваемых значений, средство A7 вычисления состава смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления и средство A8 задания целевого состава смеси "воздух-топливо".
Средство A4 вычисления избыточного/недостаточного объема кислорода вычисляет интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода на основе объема Qi впрыска топлива, который вычисляется посредством средства A3 вычисления объема впрыска топлива, и выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов. Средство A4 вычисления избыточного/недостаточного объема кислорода вычисляет интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода, например, посредством умножения разности между выходным составом AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов и составом AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления на объем Qi впрыска топлива и интегрирования полученного значения.
Средство A5 вычисления величины коррекции состава смеси "воздух-топливо" вычисляет величину AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" целевого состава смеси "воздух-топливо" на основе интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода, который вычисляется посредством средства A4 вычисления избыточного/недостаточного объема кислорода, и выходного состава AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов. Более конкретно, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" вычисляется на основе блок-схемы последовательности операций способа, показанной на фиг. 14.
Средство А6 вычисления распознаваемых значений вычисляет распознаваемое значение sfbg на основе выходного состава AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов, интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода, который вычисляется посредством средства A4 вычисления избыточного/недостаточного объема кислорода, и т.п. Более конкретно, распознаваемое значение sfbg вычисляется на основе блок-схемы последовательности операций способа нормального управления с распознаванием, показанного на фиг. 15. Такое вычисленное распознаваемое значение sfbg сохраняется на носителе хранения данных в RAM 33 ECU 31, из которого не удалено распознаваемое значение sfbg, даже когда отключается ключ зажигания транспортного средства, в котором устанавливается двигатель внутреннего сгорания.
Средство A7 вычисления состава смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления вычисляет состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления на основе базового состава AFRbase смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления (например, теоретического состава смеси "воздух-топливо") и распознаваемого значения sfbg, которое вычисляется посредством средства А6 вычисления распознаваемых значений. Более конкретно, как указано посредством вышеописанного уравнения (3), состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления вычисляется посредством суммирования распознаваемого значения sfbg с базовым составом AFRbase смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления.
Средство A8 задания целевого состава смеси "воздух-топливо" вычисляет целевой состав AFT смеси "воздух-топливо" посредством суммирования величины AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо", которая вычисляется посредством средства A5 вычисления величины коррекции состава смеси "воздух-топливо", с составом AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления, который вычисляется посредством средства A7 вычисления состава смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления. Такой вычисленный целевой состав AFT смеси "воздух-топливо" вводится в средство A2 вычисления базового объема впрыска топлива и средство A9 вычисления отклонения состава смеси "воздух-топливо", которые описываются ниже.
Далее описывается вычисление величины F/B-коррекции на основе выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов. Для вычисления величины F/B-коррекции используются средство A9 вычисления отклонения состава смеси "воздух-топливо" и средство A10 вычисления величины F/B-коррекции на стороне поступления потока газов.
Средство A9 вычисления отклонения состава смеси "воздух-топливо" вычисляет отклонение DAF состава смеси "воздух-топливо" посредством вычитания целевого состава AFT смеси "воздух-топливо", который вычисляется посредством целевого средства задания состава смеси "воздух-топливо" A8, из выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов (DAF=AFup-AFT). Это отклонение DAF состава смеси "воздух-топливо" является значением, которое указывает избыток/нехватку объема подачи топлива относительно целевого состава AFT смеси "воздух-топливо".
Средство A10 вычисления величины F/B-коррекции на стороне поступления потока газов вычисляет величину DFi F/B-коррекции для компенсации избытка/нехватки объема подачи топлива на основе следующего уравнения (4) посредством выполнения пропорционально-интегрально-дифференциальной обработки (PID-обработки) для отклонения DAF состава смеси "воздух-топливо", которое вычисляется посредством средства A9 вычисления отклонения состава смеси "воздух-топливо". Такая вычисленная величина DFi F/B-коррекции вводится в средство A3 вычисления объема впрыска топлива. DFi=Kp*DAF+Ki*SDAF+Kd*DDAF... (4)
Следует отметить, что в вышеприведенном уравнении (4), Kp является предварительно определенным пропорциональным усилением (пропорциональной константой), Ki является предварительно определенным интегральным усилением (интегральной константой), и Kd является предварительно определенным дифференциальным усилением (дифференциальной константой). Помимо этого, DDAF является значением производной по времени отклонения DAF состава смеси "воздух-топливо" и вычисляется посредством деления отклонения между текущим обновленным отклонением DAF состава смеси "воздух-топливо" и ранее обновленным отклонением DAF состава смеси "воздух-топливо", на время, соответствующее интервалу обновления. Кроме того, SDAF является интегрированным значением во времени отклонения DAF состава смеси "воздух-топливо", и это интегрированное значение SDAF во времени вычисляется посредством суммирования текущего обновленного отклонения DAF состава смеси "воздух-топливо" с ранее обновленным значением DDAF производной по времени (SDAF=DDAF+DAF).
Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа управления вычислением величины AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо", т.е. управляющей процедуры регулирования состава смеси "воздух-топливо". Проиллюстрированная управляющая процедура выполняется посредством прерываний с фиксированными интервалами времени.
Как показано на фиг. 14, сначала, на этапе S11 определяется то, устанавливается или нет состояние вычисления величины AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо". В качестве случая, в котором состояние вычисления величины AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" устанавливается, может упоминаться случай в ходе нормального управления, в котором управление с обратной связью выполняется, к примеру, случай, в котором управление отсечкой топлива, управление обогащенной смесью после восстановления и т.п. в данный момент не выполняется. Если на этапе S11 определено то, что состояние вычисления величины AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" устанавливается, процесс переходит к этапу S12. На этапе S12 интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода вычисляется на основе выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов и объема Qi впрыска топлива.
Затем, на этапе S13 определяется то, задается или нет флаг Fr задания обогащенной стороны равным 0. Флаг Fr задания обогащенной стороны задается равным 1, когда величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFClean коррекции для задания обедненной стороны. За исключением вышеуказанного, флаг Fr задания обогащенной стороны задается равным 0. Если флаг Fr задания обогащенной стороны задается равным 0 на этапе S13, процесс переходит к этапу S14. На этапе S14 определяется то, равен или меньше выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов либо нет состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Если определено то, что выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов выше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, управляющая процедура завершается.
С другой стороны, когда накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов снижается, и состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, понижается, на этапе S14 определяется то, что выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов равен или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. В этом случае, процесс переходит к этапу S15, и величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFClean коррекции для задания обедненной стороны. Затем, на этапе S16 флаг Fr задания обогащенной стороны задается равным 1, и управляющая процедура после этого завершается.
В следующей управляющей процедуре, на этапе S13 определяется то, что флаг Fr задания обогащенной стороны не задается равным нулю, и процесс переходит к этапу S17. На этапе S17 определяется то, меньше или нет интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода, который вычисляется на этапе S12, опорного значения OEDref для переключения. Если определено то, что интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода меньше опорного значения OEDref для переключения, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" остается величиной AFClean коррекции для задания обедненной стороны, и управляющая процедура после этого завершается.
Между тем, когда накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов увеличивается, в конечном счете на этапе S17 определяется то, что интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода равен или выше опорного значения OEDref для переключения. Затем, процесс переходит к этапу S18. На этапе S18, определяется то, выше или нет выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Если определено то, что выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов выше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, процесс переходит к этапу S19. На этапе S19, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны. Затем, на этапе S20, флаг Fr задания обогащенной стороны сбрасывается до 0, и управляющая процедура после этого завершается.
С другой стороны, если на этапе S18 определено то, что выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов равен или выше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, процесс переходит к этапу S21. На этапе S21, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFClean' коррекции для задания более обедненной стороны, и управляющая процедура после этого завершается.
Фиг. 15 является блок-схемой последовательности операций способа для управляющей процедуры нормального управления с распознаванием. Проиллюстрированная управляющая процедура выполняется посредством прерываний с фиксированными интервалами времени.
Как показано на фиг. 15, сначала на этапе S31 определяется то, устанавливается или нет состояние обновления распознаваемого значения sfbg. В качестве случая, в котором состояние обновления устанавливается, например, может упоминаться случай в ходе нормального управления и т.п. Если на этапе S31 определено то, что состояние обновления распознаваемого значения sfbg устанавливается, процесс переходит к этапу S32. На этапе S32, определяется то, задается или нет флаг Fl обедненной стороны равным 0. Если на этапе S32 определено то, что флаг Fl обедненной стороны задается равным 0, процесс переходит к этапу S33.
На этапе S33, определяется то, превышает или нет величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" нуль, т.е. то, представляет собой целевой состав смеси "воздух-топливо" или нет обедненный состав смеси "воздух-топливо". Если на этапе S33 определено то, что величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" превышает нуль, процесс переходит к этапу S34. На этапе S34, текущий избыточный/недостаточный объем OED кислорода суммируется с интегрированным избыточным/недостаточным объемом ∑OED кислорода.
Затем, как только целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обогащенный состав смеси "воздух-топливо", в следующей процедуре, на этапе S33 определяется то, что величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" равна или меньше нуля, и процесс переходит к этапу S35. На этапе S35, флаг Fl обедненной стороны задается равным 1, и, затем, на этапе S36, Rn задается в качестве абсолютного значения текущего интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода. Затем, на этапе S37, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода сбрасывается до нуля, и управляющая процедура после этого завершается.
Между тем, как только флаг Fl обедненной стороны задается равным 1, в следующей процедуре, процесс переходит от этапа S32 к этапу S38. На этапе S38, определяется то, меньше или нет величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" нуля, т.е. то, представляет собой целевой состав смеси "воздух-топливо" или нет обогащенный состав смеси "воздух-топливо". Если на этапе S38 определено то, что величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" меньше нуля, процесс переходит к этапу S39. На этапе S39, текущий избыточный/недостаточный объем OED кислорода суммируется с интегрированным избыточным/недостаточным объемом ∑OED кислорода.
Затем, как только целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается на обедненный состав смеси "воздух-топливо", в следующей управляющей процедуре, на этапе S38 определяется то, что величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" равна или выше нуля, и процесс переходит к этапу S40. На этапе S40, флаг Fl обедненной стороны задается равным 0, и, затем, на этапе S41, Fn задается в качестве абсолютного значения текущего интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода. Затем, на этапе S42, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода сбрасывается до нуля. Затем, на этапе S43, распознаваемое значение sfbg обновляется на основе Rn, которое вычисляется на этапе S36, и Fn, которое вычисляется на этапе S41, и управляющая процедура после этого завершается.
Далее приводится описание устройства управления согласно второму варианту осуществления изобретения со ссылкой на фиг. 16-18. Конфигурация и управление посредством устройства управления согласно второму варианту осуществления по существу являются идентичными конфигурации и управления посредством устройства управления согласно первому варианту осуществления за исключением управления, описанного ниже.
Между прочим, в примере, показанном на фиг. 7 и фиг. 8, возникает отклонение в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов; тем не менее, степень отклонения не является значительной. Таким образом, как можно понять из пунктирных линий на фиг. 7 и фиг. 8, когда целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным составу смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны, фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа представляет собой обогащенный состав смеси "воздух-топливо", который является более обедненным, чем состав смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны.
С другой стороны, если отклонение в датчике 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов становится значительным, фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа может становиться обогащенным составом смеси "воздух-топливо", несмотря на тот факт, что целевой состав смеси "воздух-топливо" задается равным составу смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны. Эта ситуация показана на фиг. 16.
1
На фиг. 16, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны до времени t. В связи с этим, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов становится составом смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны. Тем не менее, поскольку выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов значительно отклоняется в обедненную сторону, фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа представляет собой состав смеси "воздух-топливо", который является более обогащенным, чем состав смеси "воздух-топливо" для задания обогащенной стороны (пунктирная линия на диаграмме).
1
После этого, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов достигает состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны во время t, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны. В связи с этим, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов становится составом смеси "воздух-топливо", который соответствует составу смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны. Тем не менее, поскольку выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов значительно отклоняется в обедненную сторону, фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа представляет собой обогащенный состав смеси "воздух-топливо" (пунктирная линия на диаграмме).
Как результат, несмотря на тот факт, что величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFClean коррекции для задания обедненной стороны, выхлопной газ при обогащенном составе смеси "воздух-топливо" протекает в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов. Соответственно, накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов поддерживается равным нулю. Таким образом, несгоревший газ, содержащийся в поступающем выхлопном газе, вытекает из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов как есть. Следовательно, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов поддерживается ниже состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны.
2
В случае если регулирование состава смеси "воздух-топливо" согласно первому варианту осуществления выполняется в состоянии, в котором выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов поддерживается ниже состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, как описано выше, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" поддерживается равной величине AFClean коррекции для задания обедненной стороны, как показано на фиг. 16, даже когда интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода достигает опорного значения OEDref для переключения во время t. Помимо этого, распознаваемое значение sfbg не обновляется. Как результат, выхлопной газ, содержащий несгоревший газ, продолжает вытекать из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов.
С учетом вышеизложенного, в этом втором варианте осуществления, в случае если выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов поддерживается равным составу AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны в течение длительного времени даже после того, как интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода достигает опорного значения OEDref для переключения, распознаваемое значение sfbg обновляется таким образом, что состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, изменяется таким образом, что он находится на более обедненной стороне.
1
1
1
2
1
Фиг. 17 включает в себя временные диаграммы величины AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" и т.п., которые являются аналогичными временным диаграммам на фиг. 16, когда выполняется регулирование состава смеси "воздух-топливо" этого варианта осуществления. Также в примере, показанном на фиг. 17, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны до времени t. Помимо этого, во время t, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов достигает состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, и величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны. Тем не менее, поскольку выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов значительно отклоняется в обедненную сторону, фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа остается равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо" даже во время t и далее. Соответственно, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов поддерживается равным или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Следовательно, даже во время t, в которое интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода от времени t достигает опорного значения OEDref для переключения, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов остается равным или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны.
4
2
Аналогично примеру (время t), показанному на фиг. 11, также в примере, показанном на фиг. 17, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов остается равным или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны во время t. Соответственно, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" не переключается на величину AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны, а поддерживается равной величине AFClean коррекции для задания обедненной стороны.
1
3
3
Помимо этого, в этом варианте осуществления, в случае если выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов поддерживается равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо", до тех пор, пока интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода от времени t не достигнет предварительно определенного опорного значения OEDex для определения оставшегося объема, которое превышает опорное значение OEDref для переключения, состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления корректируется. В частности, в этом варианте осуществления, распознаваемое значение sfbg корректируется таким образом, что состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, изменяется таким образом, что он находится на обедненной стороне. В примере, показанном на фиг. 17, распознаваемое значение sfbg увеличивается на предварительно определенное указанное значение во время t. Следует отметить, что опорное значение OEDex для определения оставшегося объема, например, задано в 1,5 превышающим опорное значение OEDref для переключения или больше, предпочтительно, в два раза превышающим опорное значение опорного значения OEDref для переключения или более, либо более предпочтительно, в три раза превышающим опорное значение OEDref для переключения или более. Следует отметить, что в этом варианте осуществления, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода сбрасывается до нуля во время t.
3
3
3
3
3
Когда распознаваемое значение sfbg увеличивается во время t, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, изменяется таким образом, что он находится на обедненной стороне. Соответственно, во время t и далее, отклонение в фактическом составе смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов из целевого состава смеси "воздух-топливо", меньше отклонения до времени t. Таким образом, во время t и далее, разность между пунктирной линией, указывающей фактический состав смеси "воздух-топливо", и штрихпунктирной линией, указывающей целевой состав смеси "воздух-топливо", меньше разности до времени t.
3
3
4
3
В примере, показанном на фиг. 17, когда состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления корректируется во время t, фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов (пунктирная линия на диаграмме), становится обедненным составом смеси "воздух-топливо". Соответственно, во время t и далее, накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов постепенно увеличивается. Помимо этого, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов увеличивается и сходится к теоретическому составу смеси "воздух-топливо". После этого, во время t, когда интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода от времени t достигает опорного значения OEDref для переключения, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов сходится к теоретическому составу смеси "воздух-топливо".
4
4
В случае если выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов выше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, когда интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода достигает опорного значения OEDref для переключения во время t, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" более не должна поддерживаться равной величине AFClean коррекции для задания обедненной стороны. Таким образом, в этом варианте осуществления, величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается с величины AFClean коррекции для задания обедненной стороны на величину AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны во время t.
4
5
5
Когда величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" переключается на величину AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны во время t, фактический состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов (пунктирная линия на диаграмме), изменяется на обогащенный состав смеси "воздух-топливо". В связи с этим, накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов постепенно уменьшается и становится приблизительно нулем примерно во время t. Как результат, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов становится равным или меньшим состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны во время t, и величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" снова переключается с величины AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны на величину AFClean коррекции для задания обедненной стороны.
5
1
3
4
1
4
5
1
1
1
1
Во время t, вычисляется R, которое является абсолютным значением интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tinc увеличения объема кислорода от времени t до времени t. Помимо этого, вычисляется F, которое является абсолютным значением интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tdec уменьшения объема кислорода от времени t до времени t. После этого, вычисляется ошибка Δ∑OED избыточного/недостаточного объема, которая является разностью между этими R и F (=R-F), и распознаваемое значение sfbg обновляется на основе этой ошибки Δ∑OED избыточного/недостаточного объема посредством использования вышеописанного уравнения (2).
1
4
5
1
3
4
5
5
5
3
5
5
В примере, показанном на фиг. 17, абсолютное значение F интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tdec уменьшения объема кислорода от времени t до времени t меньше абсолютного значения R интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода в период Tinc увеличения объема кислорода от времени t до времени t. Соответственно, во время t, распознаваемое значение sfbg корректируется таким образом, что оно увеличивается, и в силу этого состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления корректируется таким образом, что он находится на обедненной стороне. Как результат, во время t и далее, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, изменяется таким образом, что он находится на обедненной стороне, по сравнению с составом смеси "воздух-топливо" до времени t. Следует отметить, что аналогично периоду от времени t до времени t, т.е. аналогично управлению, показанному на фиг. 9, управление с распознаванием выполняется во время t и далее.
Согласно этому варианту осуществления, распознаваемое значение sfbg обновляется посредством оставшегося управления для обогащенной стороны, как описано выше. Таким образом, когда возникает отклонение в выходном составе AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов, это отклонение может компенсироваться посредством соответствующего обновления распознаваемого значения sfbg. Соответственно, может подавляться непрерывное вытекание выхлопного газа, содержащего несгоревший газ, из катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов.
3
2
3
Следует отметить, что в вышеприведенном варианте осуществления, распознаваемое значение sfbg изменяется только на предварительно определенное фиксированное значение во время t. Тем не менее, степень изменения распознаваемого значения sfbg не всегда должна обязательно быть фиксированной. Например, степень изменения распознаваемого значения sfbg может изменяться в соответствии с выходным составом AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов до того, как распознаваемое значение sfbg изменяется (от времени t до времени t на фиг. 17). В этом случае, степень изменения распознаваемого значения sfbg увеличивается по мере того, как понижается выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов, который находится до того, как распознаваемое значение sfbg изменяется (поскольку степень обогащенности является высокой).
3
3
3
Более конкретно, например, распознаваемое значение sfbg вычисляется посредством нижеприведенного уравнения (5), и состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления корректируется на основе распознаваемого значения sfbg посредством вышеприведенного уравнения (3). sfbg(n)=sfbg(n-1)+k*(AFClean+(14,6-AFdwn))... (5) Следует отметить, что в вышеприведенном уравнении (5), k является усилением, которое указывает степень, в которой состав AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления корректируется (0<k3≤1). Величина коррекции состава AFR смеси "воздух-топливо" в качестве центра управления увеличивается по мере того, как значение усиления k, становится большим.
Здесь, в примере, показанном на фиг. 17, когда величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" задается равной величине AFClean коррекции для задания обедненной стороны, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов поддерживается равным обогащенному составу смеси "воздух-топливо". В этом случае, отклонение в датчике 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов соответствует разности между целевым составом смеси "воздух-топливо" и выходным составом AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов. Когда эта ситуация разбивается на элементы, можно сказать, что отклонение в датчике 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне поступления потока газов приблизительно равно степени, которая получается посредством суммирования разности между целевым составом смеси "воздух-топливо" и теоретическим составом смеси "воздух-топливо" (соответствующим величине AFCrich коррекции для задания обогащенной стороны) и разности между теоретическим составом смеси "воздух-топливо" и выходным составом AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов. Таким образом, в этом варианте осуществления, как показано в вышеприведенном уравнении (5), распознаваемое значение sfbg обновляется на основе значения, которое получается посредством суммирования разности между выходным составом AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов и теоретическим составом смеси "воздух-топливо" с величиной AFClean коррекции для задания обедненной стороны.
2
1
2
1
2
Помимо этого, в вышеприведенном варианте осуществления, когда интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода от времени t достигает опорного значения OEDex для определения оставшегося объема, распознаваемое значение sfbg обновляется. Тем не менее, время обновления распознаваемого значения sfbg может задаваться на основе параметра, отличного от интегрированного избыточного/недостаточного объема ∑OED кислорода. В качестве такого параметра, может упоминаться истекшее время от времени t, в которое целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с обогащенного состава смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо", истекшее время от времени t, в которое интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода достигает опорного значения OEDref для переключения, и т.п. Помимо этого, время обновления распознаваемого значения sfbg может задаваться на основе интегрированного объема всасываемого воздуха, который является интегрированным значением объема всасываемого воздуха, поданного в камеру 5 сгорания от времени t, или интегрированным объемом всасываемого воздуха от времени t.
То, что описано выше, здесь обобщается. В этом варианте осуществления, в случае если такое состояние, что выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов равен или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, продолжается даже после того, как оценивается то, что накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов становится равным или превышающим опорный накопленный объем Cref для переключения с момента переключения целевого состава смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо", можно сказать, что параметр, связанный с управлением с обратной связью, корректируется таким образом, что состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов, становится более обедненным, чем до указанного времени, после того как оценивается то, что накопленный объем OSA кислорода катализатора 20 для управления выделением выхлопных газов на стороне поступления потока газов становится равным или превышающим опорный накопленный объем Cref для переключения.
Фиг. 18 является блок-схемой последовательности операций способа для управляющей процедуры оставшегося управления с распознаванием во втором варианте осуществления. Проиллюстрированная управляющая процедура выполняется посредством прерываний с фиксированными интервалами времени.
Во-первых, аналогично этапу S31, на этапе S51 определяется то, устанавливается или нет состояние обновления распознаваемого значения sfbg. Если на этапе S31 определено то, что состояние обновления распознаваемого значения sfbg устанавливается, процесс переходит к этапу S52. На этапе S52, определяется то, превышает или нет величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" нуль, т.е. то, представляет собой целевой состав смеси "воздух-топливо" или нет обедненный состав смеси "воздух-топливо". Если на этапе S52 определено то, что величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" равна или меньше нуля, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода, сбрасывается до нуля на этапе S53, и управляющая процедура после этого завершается.
Если на этапе S52 определено то, что величина AFC коррекции состава смеси "воздух-топливо" превышает нуль, процесс переходит к этапу S54. На этапе S54, определяется то, равен или меньше выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов либо нет состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны. Если определено то, что выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов выше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, управляющая процедура завершается. С другой стороны, если на этапе S54 определено то, что выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне отведения потока газов равен или меньше состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обогащенной стороны, процесс переходит к этапу S55. На этапе S55, текущий избыточный/недостаточный объем OED кислорода суммируется с интегрированным избыточным/недостаточным объемом ∑OED кислорода, с тем чтобы задавать новый интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода.
Затем, на этапе S56, определяется то, равен или выше либо нет интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода, который вычисляется на этапе S56, опорного значения OEDex для определения оставшегося объема. Если определено то, что интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода меньше опорного значения OEDex для определения оставшегося объема, управляющая процедура завершается. С другой стороны, если на этапе S56 определено то, что интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода равен или выше опорного значения OEDex для определения оставшегося объема, процесс переходит к этапу S57. На этапе S57, распознаваемое значение sfbg увеличивается на предварительно определенное фиксированное значение. Затем, интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода сбрасывается до нуля на этапе S58, и управляющая процедура после этого завершается. Следует отметить, что на этапе S58, не только интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода, используемый на этапах S55, S56, но также и интегрированный избыточный/недостаточный объем ∑OED кислорода, используемый при нормальном управлении с распознаванием, показанном на фиг. 15, сбрасывается до нуля.