ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания.
Предшествующий уровень техники
[0002] В двигателе внутреннего сгорания, если возникает перекрытие клапанов, когда давление внутри впускного прохода выше, чем давление внутри выпускного прохода, воздух нагнетается из впускного канала через цилиндр в выпускной канал, то есть, возникает «продувка». В двигателе внутреннего сгорания, который снабжен нагнетателем, таким как турбокомпрессор, продувка используется, когда количество всасываемого воздуха недостаточно для требуемого крутящего момента. Из-за возникновения продувки, количество продуваемого выхлопного газа увеличивается, и обороты турбины нагнетателя повышаются. В результате, давление всасываемого воздуха увеличивается, и количество всасываемого воздуха возрастает.
[0003] В прошлом известен двигатель внутреннего сгорания, который содержит датчик воздушно-топливного отношения в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, и который управляет количеством топлива, подаваемым в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, так, что выходной сигнал этого датчика воздушно-топливного отношения соответствует целевому воздушно-топливному отношению (например, стехиометрическому воздушно-топливному отношению (14,6)) (например, см. PLT 1 и 2).
Указатель ссылок
Патентная литература
[0004] PLT 1. Международная публикация No. 2014/118892А
PLT 2. Международная публикация No. 2014/118889А
PLT 3. Японская патентная публикация No. 2008-157057А
PLT 4. Японская патентная публикация No. 2003-083134А
PLT 5. Японская патентная публикация No. 64-066448А
Сущность изобретения
Техническая задача
[0005] Однако, если возникает вышеупомянутая продувка, количество воздуха в цилиндре уменьшается, так что воздушно-топливное отношение сгорания в цилиндре становится богатым. Если величина продувки большая и богатая степень воздушно-топливного отношения сгорания становится выше, концентрация водорода в выхлопном газе становится выше. Если выхлопной газ содержит водород, то разница газовой диффузии между водородом с его большой скоростью диффузии и другими компонентами выхлопного газа приводит к тому, водород первым достигает поверхности электрода датчика воздушно-топливного отношения. В результате, на поверхности электрода датчика воздушно-топливного отношения образуется богатая атмосфера, и выходной сигнал датчика воздушно-топливного отношения отклоняется в богатую сторону. Если воздушно-топливное отношение управляется на основе воздушно-топливного отношения, которое отклоняется в богатую сторону, фактическое воздушно-топливное отношение сгорания в цилиндре становится беднее, чем целевое воздушно-топливное отношение. В результате, эффективность удаления несгоревшего газа и т.д. в катализаторе очистки выхлопного газа падает, и качество выбросов выхлопного газа ухудшается.
[0006] Поэтому с учетов вышеуказанной проблемы, задачей настоящего изобретения является создание двигателя внутреннего сгорания, который может предотвратить падение качества выбросов выхлопного газа, сопровождающего возникновение продувки.
Решение задачи
[0007] Чтобы решить вышеуказанную задачу, согласно первому объекту изобретения, предложен двигатель внутреннего сгорания, содержащий: нагнетатель, который может менять давление воздуха, подаваемого в камеру сгорания, механизм изменения фаз газораспределения, который может менять величину перекрытия клапанов между впускным клапаном и выпускным клапаном, катализатор, который расположен в выпускном канале и который может накапливать кислород, датчик воздушно-топливного отношения с впускной стороны, который расположен с впускной стороны катализатора и который может определять воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа, текущего в катализатор, датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, который расположен с выпускной стороны катализатора и который может определять воздушно-топливное отношение вытекающего выхлопного газа, текущего из катализатора, и устройство управления воздушно-топливным отношением, управляющее воздушно-топливным отношением втекающего выхлопного газа, при этом,
устройство управления воздушно-топливным отношением устанавливает целевое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа на основе воздушно-топливного отношения, определенного датчиком воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и с помощью управления с обратной связью управляет количеством топлива, подаваемым в камеру сгорания, так, что воздушно-топливное отношение, определенное датчиком воздушно-топливного отношения с впускной стороны, соответствует целевому воздушно-топливному отношению, когда продувочное количество воздуха, продуваемого из впускного канала через цилиндр в выпускной канал из-за возникновения перекрытия клапанов, представляет собой опорное продувочное количество или меньше; и устанавливает целевое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа на основе воздушно-топливного отношения, определенного датчиком воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и без выполнения управления с обратной связью подает в камеру сгорания количество топлива, вычисленное исходя из целевого воздушно-топливного отношения, когда продувочное количество больше, чем опорное продувочное количество, и устройство управления воздушно-топливным отношением обновляет целевое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа на основе количества накопления кислорода в катализаторе и воздушно-топливного отношения, определенного датчиком воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, при этом количество накопления кислорода в катализаторе вычисляется на основе воздушно-топливного отношения, определенного датчиком воздушно-топливного отношения с впускной стороны, когда продувочное количество представляет собой опорное продувочное количество или меньше, и вычисляется на основе целевого воздушно-топливного отношения втекающего выхлопного газа, когда продувочное количество больше, чем опорное продувочное количество.
[0008] Согласно второму объекту изобретения, имеется первый объект изобретения, в котором опорное продувочное количество составляет ноль.
[0009] Согласно третьему объекту изобретения, имеется первый объект изобретения, в котором целевое воздушно-топливное отношение поочередно устанавливается на богатое установленное воздушно-топливное отношение, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и бедное установленное воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и устройство управления воздушно-топливным отношением при богатом управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое установленное воздушно-топливное отношение, переключает целевое воздушно-топливное отношение на бедное установленное воздушно-топливное отношение, когда воздушно-топливное отношение, определенное датчиком воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и при бедном управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на бедное установленное воздушно-топливное отношение, переключает целевое воздушно-топливное отношение на богатое установленное воздушно-топливное отношение, когда делается оценка, что количество накопления кислорода в катализаторе достигло опорного количества накопления кислорода, которое меньше, чем максимальное количество накопления кислорода, при этом количество накопления кислорода в катализаторе вычисляется на основе воздушно-топливного отношения, определенного датчиком воздушно-топливного отношения с впускной стороны, когда продувочное количество представляет собой опорное продувочное количество или меньше, и вычисляется на основе целевого воздушно-топливного отношения, когда продувочное количество больше, чем опорное продувочное количество.
[0010] Согласно четвертому объекту изобретения, имеется третий объект изобретения, в котором устройство управления воздушно-топливным отношением при бедном управлении, переключает целевое воздушно-топливное отношение на богатое установленное воздушно-топливное отношение, когда воздушно-топливное отношение, определенное датчиком воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает бедного оценочного воздушно-топливного отношения, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, если воздушно-топливное отношение, определенное датчиком воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает бедного оценочного воздушно-топливного отношения до того, как будет сделана оценка, что количество накопления кислорода в катализаторе достигло опорного количества накопления кислорода.
[0011] Согласно пятому объекту изобретения, имеется первый объект изобретения, в котором целевое воздушно-топливное отношение установлено на любое из следующих: богатое установленное воздушно-топливное отношение, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и ближе к стехиометрическому воздушно-топливному отношению, чем богатое установленное воздушно-топливное отношение, бедное установленное воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и ближе к стехиометрическому воздушно-топливному отношению, чем бедное установленное воздушно-топливное отношение, устройство управления воздушно-топливным отношением при богатом управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое установленное воздушно-топливное отношение, переключает целевое воздушно-топливное отношение на слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение, когда делается оценка, что количество накопления кислорода в катализаторе достигло первого опорного количества накопления кислорода, которое меньше, чем максимальное количество накопления кислорода; при слабо богатом управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение, переключает целевое воздушно-топливное отношение на бедное установленное воздушно-топливное отношение, когда воздушно-топливное отношение, определенное датчиком воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение; при бедном управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на бедное установленное воздушно-топливное отношение, переключает целевое воздушно-топливное отношение на слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение, когда делается оценка, что количество накопления кислорода в катализаторе достигло второго опорного количества накопления кислорода, которое меньше, чем максимальное количество накопления кислорода; и при слабо бедном управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение, переключает целевое воздушно-топливное отношение на богатое установленное воздушно-топливное отношение, когда воздушно-топливное отношение, определенное датчиком воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигло бедного оценочного воздушно-топливного отношения, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, при этом количество накопления кислорода в катализаторе вычисляется на основе воздушно-топливного отношения, определенного датчиком воздушно-топливного отношения с впускной стороны, когда продувочное количество представляет собой опорное продувочное количество или меньше, и вычисляется на основе целевого воздушно-топливного отношения, когда продувочное количество больше, чем опорное продувочное количество.
[0012] Согласно шестому объекту изобретения, имеется пятый объект изобретения, в котором устройство управления воздушно-топливным отношением при богатом управлении переключает целевое воздушно-топливное отношение на бедное установленное воздушно-топливное отношение, когда воздушно-топливное отношение, определенное датчиком воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения, если воздушно-топливное отношение, определенное датчиком воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения до того, как количество накопления кислорода в катализаторе достигнет первого опорного количества накопления кислорода, а при бедном управлении переключает целевое воздушно-топливное отношение на богатое установленное воздушно-топливное отношение, когда воздушно-топливное отношение, определенное датчиком воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает бедного оценочного воздушно-топливного отношения, если воздушно-топливное отношение, определенное датчиком воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает бедного оценочного воздушно-топливного отношения до того, как количество накопления кислорода в катализаторе достигнет второго опорного количества накопления кислорода.
[0013] Согласно седьмому объекту изобретения, имеется пятый или шестой объект изобретения, в котором когда продувочное количество больше, чем опорное продувочное количество, слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение становится больше, чем слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение, которое устанавливается, когда продувочное количество представляет собой опорное продувочное количество или меньше, и когда продувочное количество больше, чем опорное продувочное количество, слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение становится меньше, чем слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение, которое устанавливается, когда продувочное количество представляет собой опорное продувочное количество или меньше.
[0014] Согласно восьмому объекту изобретения, имеется любой объект изобретения с третьего по шестой, в котором когда продувочное количество больше, чем опорное продувочное количество, бедное установленное воздушно-топливное отношение становится больше, чем бедное установленное воздушно-топливное отношение, которое устанавливается, когда продувочное количество представляет собой опорное продувочное количество или меньше, и когда продувочное количество больше, чем опорное продувочное количество, богатое установленное воздушно-топливное отношение становится меньше, чем богатое установленное воздушно-топливное отношение, которое устанавливается, когда продувочное количество представляет собой опорное продувочное количество или меньше.
[0015] Согласно девятому объекту изобретения, имеется любой объект изобретения с третьего по восьмой, в котором устройство управления воздушно-топливным отношением на основе воздушно-топливного отношения, определенного датчиком воздушно-топливного отношения с впускной стороны, вычисляет количество накопления кислорода в катализаторе в период времени от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на бедное установленное воздушно-топливное отношение, до момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на богатое установленное воздушно-топливное отношение, образующее первое количество кислорода, и количество высвобождения кислорода из катализатора в период времени от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на богатое установленное воздушно-топливное отношение, до момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на бедное установленное воздушно-топливное отношение, образующее второе количество кислорода, и устройство управления воздушно-топливным отношением обновляет величину обучения на основе разности между первым количеством кислорода и вторым количеством кислорода, и корректирует параметр, относящийся к воздушно-топливному отношению, на основе обновленной величины обучения так, что разность между первым количеством кислорода и вторым количеством кислорода становится меньше, когда продувочное количество представляет собой опорное продувочное количество или меньше, и корректирует параметр без обновления величины обучения на основе текущей величины обучения, когда продувочное количество больше, чем опорное продувочное количество.
Предпочтительные результаты изобретения
[0016] Согласно настоящему изобретению, предложен двигатель внутреннего сгорания, который может предотвратить снижение качества выпускаемого выхлопного газа, сопровождающее возникновение продувки.
Краткое описание чертежей
[0017] Фиг. 1 представляет собой схематический вид двигателя внутреннего сгорания в первом варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет собой вид, который показывает механизм изменения фаз газораспределения.
Фиг. 3 представляет собой виды, которые показывают величины подъема впускного клапана и выпускного клапана.
X
Фиг. 4 представляет собой виды, которые показывают взаимосвязи между количеством накопления кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа и концентрацией NO или концентрацией НС и СО в выхлопном газе, который вытекает из катализатора очистки выхлопного газа.
Фиг. 5 представляет собой схематический вид в разрезе датчика воздушно-топливного отношения.
Фиг. 6 представляет собой вид, который показывает взаимосвязь между приложенным напряжением датчика и выходным током при различном воздушно-топливном отношении выхлопного газа.
Фиг. 7 представляет собой вид, который показывает взаимосвязь между воздушно-топливным отношением выхлопного газа и выходным током, когда приложенное напряжение датчика делается постоянным.
Фиг. 8 представляет собой временную диаграмму величины коррекции воздушно-топливного отношения и т.д., относящейся к целевому воздушно-топливному отношению.
Фиг. 9 представляет собой временную диаграмму величины коррекции воздушно-топливного отношения и т.д., когда отклонение возникает в выходном воздушно-топливном отношении датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны.
Фиг. 10 представляет собой временную диаграмму величины коррекции воздушно-топливного отношения и т.д. во время выполнения обучающегося управления.
Фиг. 11 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления воздушно-топливным отношением в первом варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 12 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления процессингом для установки целевого воздушно-топливного отношения в первом варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 13 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления оценочным процессингом продувки в первом варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 14 представляет собой временную диаграмму величины коррекции воздушно-топливного отношения и т.д., относящейся к целевому воздушно-топливному отношению.
Фиг. 15 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления процессингом для установки целевого воздушно-топливного отношения во втором варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 16 представляет собой блок-схему которая показывает программу управления процессингом для установки целевого воздушно-топливного отношения во время богатой коррекции во втором варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 17 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления процессингом для установки целевого воздушно-топливного отношения во время бедной коррекции во втором варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 18 представляет собой временную диаграмму величины коррекции воздушно-топливного отношения и т.д., относящейся к целевому воздушно-топливному отношению.
Фиг. 19 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления процессингом для установки целевого воздушно-топливного отношения в третьем варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 20 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления процессингом для установки целевого воздушно-топливного отношения в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения.
Описание вариантов осуществления
[0018] Ниже, со ссылками на чертежи, варианты осуществления настоящего изобретения будут объяснены подробно. Следует отметить, что в нижеследующем пояснении, идентичным компонентным элементам присвоены идентичные ссылочные позиции.
[0019] Первый вариант осуществления
Сначала, со ссылкой на фиг. 1-13, будет пояснен первый вариант осуществления настоящего изобретения.
[0020] Пояснение двигателя внутреннего сгорания в целом
[0021] Фиг. 1 представляет собой схематический вид двигателя 100 внутреннего сгорания в первом варианте осуществления настоящего изобретения. Двигатель 100 внутреннего сгорания оснащен корпусом 1 двигателя, который содержит блок 2 цилиндров и головку 4 блока цилиндров. Внутри блока 2 цилиндров находятся поршни 3, совершающие возвратно-поступательное движение внутри блока 2 цилиндров. Двигатель 100 внутреннего сгорания имеет множество цилиндров.
[0022] Между поршнем 3 и головкой 4 блока цилиндров для каждого цилиндра образована камера 5 сгорания. Головка 4 блока цилиндров оснащена впускными проходами 7 и выпускными проходами 9. Впускные проходы 7 и выпускные проходы 9 соединены с камерами 5 сгорания. Впускной клапан 6 расположен на концевой части каждого впускного прохода 7 и выполнен с возможностью открывания и закрывания впускного прохода 7. Выпускной клапан 8 расположен на концевой части каждого выпускного прохода 9 и выполнен с возможностью закрывания выпускного прохода 9. Кроме того, двигатель 100 внутреннего сгорания оснащен механизмом В изменения фаз газораспределения, который может управлять моментами открывания и моментами закрывания каждого впускного клапана 6, и механизмом С изменения фаз газораспределения, который может управлять моментами открывания и моментами закрывания каждого выпускного клапана 8.
[0023] Двигатель 100 внутреннего сгорания содержит топливные инжекторы 11 для подачи топлива в камеры 5 сгорания и свечи 10 зажигания для зажигания воздушно-топливной смеси в камерах 5 сгорания. Свечи 10 зажигания прикреплены к головке 4 блока цилиндров. Топливные инжекторы 11 расположены на периферийных частях поверхностей внутренних стенок головки 4 блока цилиндров так, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в камеры 5 сгорания. То есть, двигатель 100 внутреннего сгорания представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания с впрыском в цилиндр. Кроме того, двигатель 100 внутреннего сгорания использует топливо, образованное бензином, который имеет стехиометрическое воздушно-топливное отношение 14,6. Однако в двигателе 100 внутреннего сгорания может также использоваться другое топливо.
[0024] Двигатель 100 внутреннего сгорания оснащен нагнетателем, представляющим собой турбокомпрессор 101. Турбокомпрессор 101 включает в себя турбину 102, которая расположена в выпускном канале, компрессор 103, расположенный во впускном канале, и вал, соединяющий турбину 102 и компрессор 103. Если поток выхлопного газа заставляет турбину 102 вращаться, то компрессор 103 также вращается и поднимает давление всасываемого воздуха. Поэтому турбокомпрессор 101 использует энергию выхлопного газа для сжатия всасываемого воздуха, с тем, чтобы увеличить количество всасываемого воздуха.
[0025] Впускной проход 7 каждого цилиндра соединен через соответствующую впускную трубку 13 с уравнительным ресивером 14. Уравнительный ресивер 14 соединен через впускной трубопровод 15 с выходной частью компрессора 103 турбокомпрессора 101. Внутри впускного трубопровода 15, который соединяет уравнительный ресивер 14 и компрессор 103, расположен дроссельный клапан 18, который приводится в действие приводным механизмом 17 дроссельного клапана. Дроссельный клапан 18 может изменять проходное сечение впускного канала, будучи повернутым приводным механизмом 17 дроссельного клапана. Кроме того, во впускном трубопроводе 15 между компрессором 103 и дроссельным клапаном 18, расположен охладитель (промежуточный охладитель) 106, который охлаждает всасываемый воздух, сжатый турбокомпрессором 101.
[0026] Впускная часть компрессора 103 соединена через впускной трубопровод 15 с очистителем 48 воздуха. Внутри впускного трубопровода 15 между очистителем 48 воздуха и компрессором 103 расположен расходомер 16, который определяет количество всасываемого воздуха. Впускной проход 7, впускная трубка 13, впускной трубопровод 15, и т.д. образуют впускной канал, который направляет воздух в камеру 5 сгорания.
[0027] С другой стороны, выпускной проход 9 каждого цилиндра соединен с выпускным коллектором 19. Выпускной коллектор 19 имеет множество ответвлений, которые соединены с выпускными проходами 9, и головную часть, на которой эти ответвления собираются. Головная часть выпускного коллектора 19 соединена с впускной частью турбины 102 турбокомпрессора 101. Выпускная часть турбины 102 соединена через выхлопную трубу 22 с кожухом 21 с впускной стороны. Кожух 21 с впускной стороны имеет встроенный в него катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Кожух 21 с впускной стороны соединен через выхлопную трубу 22 с кожухом 23 с выпускной стороны. Кожух 23 с выпускной стороны имеет встроенный в него катализатор 24 очистки выхлопного газа с выпускной стороны. Выпускной проход 9, выпускной коллектор 19, выхлопная труба 22, и т.д. образуют выпускной канал, который выпускает выхлопной газ, образующийся из-за сгорания воздушно-топливной смеси в камере 5 сгорания.
[0028] Кроме того, внутри выхлопной трубы 22 между турбиной 102 и кожухом 21 с впускной стороны, расположен датчик 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, который определяет воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего через внутреннюю часть выхлопной трубы 22, то есть, выхлопного газа, который втекает в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Кроме того, внутри выхлопной трубы 22 между кожухом 21 с впускной стороны и кожухом 23 с выпускной стороны, расположен датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, который определяет воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего через внутреннюю часть выхлопной трубы 22, то есть, выхлопного газа, который вытекает из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и втекает в катализатор 24 очистки выхлопного газа с выпускной стороны.
[0029] Между выпускным коллектором 19 на участке выше по потоку от турбины 102 и выхлопной трубой 22 на участке ниже по потоку от турбины 102, расположен обходной канал 104, который обходит турбину 102. На обходном канале 104 расположен обходной клапан, открывающий и закрывающий обходной канал 104 и образованный регулятором 105 давления наддува. Корректируя степень открывания регулятора 105 давления наддува, можно регулировать количество выхлопного газа, текущего через турбину 102. Поэтому, управляя регулятором 105 давления наддува, можно управлять давлением всасываемого воздуха (давлением нагнетания). Следует отметить, что средством управления давлением нагнетания, которое используется для управления давлением нагнетания, может быть любой механизм, помимо регулятора 105 давления наддува.
[0030] Двигатель 100 внутреннего сгорания оснащен средством получения давления для получения давления нагнетания. Средство получения давления представляет собой, например, датчик 50 давления нагнетания. Датчик 50 давления нагнетания расположен во впускном канале на выпускной стороне от дроссельного клапана 18. Следует отметить, что давление нагнетания оценивается на основе рабочего состояния и т.д. двигателя 100 внутреннего сгорания.
[0031] Двигатель 100 внутреннего сгорания оснащен электронным блоком 31 управления (ЭБУ), который образован цифровым компьютером. ЭБУ 31 включает в себя компоненты, соединенные друг с другом через двунаправленные шины 32, например, ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) 33, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) 34, ЦПУ (центральное процессорное устройство - микропроцессор) 35, входной порт 36, и выходной порт 37.
[0032] Выходной сигнал расходомера 16 поступает через соответствующий АЦП (аналогово-цифровой преобразователь) 38 на входной порт 36. Двигатель 100 внутреннего сгорания снабжен педалью 42 акселератора. Педаль 42 акселератора имеет соединенный с ней датчик 43 нагрузки. Датчик 43 нагрузки генерирует выходное напряжение, пропорциональное величине нажатия педали 42 акселератора. Выходное напряжение датчика 43 нагрузки подается на входной порт 36 через соответствующий АЦП 38.
[0033] Двигатель 100 внутреннего сгорания снабжен датчиком 44 угла поворота коленвала. Датчик 44 угла поворота коленвала генерирует выходной импульс каждый раз, когда коленвал поворачивается на заданный угол. Этот выходной импульс подается на входной порт 36. ЦПУ 35 вычисляет обороты двигателя, исходя из выходного импульса этого датчика 44 угла поворота коленвала. Кроме того, выходной сигнал датчика 44 угла поворота коленвала может быть использован для определения угла поворота коленвала. Выходные сигналы датчика 50 давления наддува и датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения соответственно подаются через соответствующие АЦП 38 на входной порт 36.
[0034] Выходной порт 37 ЭБУ 31 соединен через соответствующие управляющие контуры 45 со свечами 10 зажигания, топливными инжекторами 11, приводным механизмом 17 дроссельного клапана, регулятором 105 давления наддува, и механизмами В и С изменения фаз газораспределения. ЭБУ 31 может управлять фазами зажигания свечей 10 зажигания, моментами впрыска топлива и количеством впрыска топлива из топливных инжекторов 11, степенью открывания дроссельного клапана 18, степенью открывания регулятора 105 давления наддува, моментами открывания и моментами закрывания впускных клапанов 6, а также моментами открывания и моментами закрывания выпускных клапанов 8.
[0035] Пояснение механизма изменения фаз газораспределения
На фиг. 2 показан механизм В изменения фаз газораспределения, который расположен на кулачковом валу 70а так, чтобы приводить в действие впускной клапан 6 с фиг. 1. Как показано на фиг. 2, механизм В изменения фаз газораспределения образован участком В1 изменения фазы кулачка, которая прикреплена к концу кулачкового вала 70а и меняет фазу кулачка кулачкового вала 70а, и участком В2 изменения рабочего угла кулачка, которая расположена между кулачковым валом 70а и толкателем 26 клапана впускного клапана 6, и меняет рабочий угол кулачка кулачкового вала 70а на другой рабочий угол. Следует отметить, что участок В2 изменения рабочего угла кулачка показана на виде сбоку в разрезе и виде в плане на фиг. 2.
[0036] Сначала будет пояснен участок В1 изменения фазы кулачка механизма В изменения фаз газораспределения. Этот участок В1 изменения фазы кулачка оснащена шкивом 71 синхронизации, который может вращаться по направлению стрелки через зубчатый ремень, соединенный с коленвалом двигателя, цилиндрическим кожухом 72, вращающимся вместе со шкивом 71 синхронизации, валом 73, который может вращаться вместе с кулачковым валом 70а и может вращаться относительно цилиндрического кожуха 72, множеством разделительных стенок 74, пролегающих от внутренней окружной поверхности цилиндрического кожуха 72 к наружной окружной поверхности вала 73, и створками 75, пролегающими между разделительными стенками 74 от наружной окружной поверхности вала 73 к внутренней окружной поверхности цилиндрического кожуха 72. С обеих сторон створок 75, образованы гидравлические камеры 76 опережения и гидравлические камеры 77 задержки.
[0037] Управление подачей гидравлической жидкости в гидравлические камеры 76 и 77 выполняется клапаном 78 управления подачей гидравлической жидкости. Этот клапан 78 управления подачей гидравлической жидкости оснащен гидравлическими каналами 79 и 80, которые соединены с гидравлическими камерами 76 и 77, каналом 82 подачи гидравлической жидкости, которая выпускается и гидравлического насоса 81, парой сливных каналов 83 и 84, и золотниковым клапаном 85, который выполняет управление по открыванию и закрыванию каналов 79, 80, 82, 83, и 84.
[0038] Для смещения фазы кулачка кулачкового вала 70а в сторону опережения, на фиг. 2, золотниковый клапан 85 движется вниз, гидравлическая жидкость, которая подается из канала 82 подачи, подается через гидравлический канал 79 в гидравлическую камеру 76 опережения, а гидравлическая жидкость из гидравлической камеры 77 задержки выпускается через сливной канал 84. В это время вал 73 поворачивается относительно цилиндрического кожуха 72 в направлении стрелки X.
[0039] Напротив, когда фаза кулачка кулачкового вала 70а должна быть задержана, на фиг. 2 золотниковый клапан 85 движется вверх. Гидравлическая жидкость, которая подается из канала 82 подачи, подается через гидравлический канал 80 в гидравлическую камеру 77 задержки, а гидравлическая жидкость из гидравлической камеры 76 опережения выпускается через сливной канал 83. В это время вал 73 поворачивается относительно цилиндрического кожуха 72 в направлении, противоположном стрелке X.
[0040] Когда вал 73 поворачивается относительно цилиндрического кожуха 72, если золотниковый клапан 85 возвращается в нейтральное положение, которое показано на фиг. 2, относительный поворот вала 73 останавливается. Вал 73 в это время удерживается в положении относительного поворота. Поэтому участок В1 изменения фазы кулачка может быть использован для опережения или задержки фазы кулачка кулачкового вала 70а точно на нужную величину. То есть, как показано на фиг. 3А прерывистой линией, участок В1 изменения фазы кулачка может быть использован для того, чтобы выполнить поворот на любой фазовый угол впускного клапана 6: опережающий или задерживающий. Следует отметить, что при изменении только фазы кулачка, как показано на фиг. 3А, рабочий угол не меняется. Следует отметить, что в этом описании, «фазовый угол» означает центральный угол рабочего угла.
[0041] Далее будет пояснен участок В2 изменения рабочего угла кулачка механизма В изменения фаз газораспределения. Этот участок В2 изменения рабочего угла кулачка оснащен управляющим штоком 90, который расположен параллельно кулачковому валу 70а, и который способен двигаться в осевом направлении с помощью привода 91, промежуточным кулачком 94, который входит в зацепление с кулачком 92 кулачкового вала 70а и который скользящим образом вступает в зацепление со шлицами 93, выполненными на управляющем штоке 90 и пролегающими в осевом направлении, и качающимся кулачком 96, который вступает в зацепление с толкателем 26 клапана для приведения в действие впускного клапана 6 и который скользящим образом вступает в зацепление со шлицами 95, выполненными на управляющем штоке 90 и пролегающими спирально. На качающемся кулачке 96 находится кулачок 97.
[0042] Если кулачковый вал 70а вращается, кулачок 92 заставляет промежуточный кулачок 94 постоянно поворачиваться на точно определенный угол. В это время, качающийся кулачок 96 также поворачивается на определенный угол. С другой стороны, промежуточный кулачок 94 и качающийся кулачок 96 удерживаются так, чтобы не иметь возможности передвигаться в осевом направлении управляющего штока 90. Поэтому, когда управляющий шток 90 передвигается в осевом направлении приводом 91, качающийся кулачок 96 поворачивается относительно промежуточного кулачка 94.
[0043] Когда, из-за позиционного соотношения при относительном повороте промежуточного кулачка 94 и качающегося кулачка 96, кулачок 92 кулачкового вала 70а начинает входить в зацепление с промежуточным кулачком 94, а кулачок 97 качающегося кулачка 96 начинает входить в зацепление с толкателем 26 клапана, как показано на фиг. 3В с помощью «а», рабочий угол и величина подъема впускного клапана 6 становятся наибольшими. Напротив, при использовании привода 91 с тем, чтобы заставить качающийся кулачок 96 повернуться относительно промежуточного кулачка 94 в направлении стрелки Y с фиг. 2, кулачок 92 кулачкового вала 70а вступает в зацепление с промежуточным кулачком 94, а затем, через некоторое время, кулачок 97 качающегося кулачка 96 входит в зацепление с толкателем 26 клапана. В этом случае, как показано на фиг. 3В с помощью «b», рабочий угол и величина подъема впускного клапана 6 становятся меньше по сравнению с «а».
[0044] Если качающийся кулачок 96 поворачивается дальше относительно промежуточного кулачка 94 в направлении стрелки Y с фиг. 2, то, как показано на фиг. 3В с помощью «с», рабочий угол и величина подъема впускного клапана 6 дополнительно уменьшаются. То есть, используя привод 91 для изменения относительных положений поворота промежуточного кулачка 94 и качающегося кулачка 96, можно любым образом изменять рабочий угол впускного клапана 6. Однако в этом случае, величина подъема впускного клапана 6 становится тем меньше, чем меньше рабочий угол впускного клапана 6.
[0045] Таким образом, можно использовать участок В1 изменения фазы кулачка, чтобы любым образом изменять фазовый угол впускного клапана 6, и можно использовать участок В2 изменения рабочего угла кулачка, чтобы любым образом изменять рабочий угол впускного клапана 6. Поэтому механизм В изменения фаз газораспределения, который имеет участок В1 изменения фазы кулачка и участок В2 изменения рабочего угла кулачка, может быть использован для свободного изменения фазового угла и рабочего угла впускного клапана 6, то есть, момента открывания и момента закрывания впускного клапана 6.
[0046] Следует отметить, что механизм В изменения фаз газораспределения, который показан на фиг. 1 и фиг. 2, представляют собой один пример. Могут быть использованы различные типы механизмов изменения фаз газораспределения, отличные от примера, показанного на фиг. 1 и фиг. 2. Кроме того, механизм С изменения фаз газораспределения выпускного клапана 8 также имеет сходную конфигурацию с механизмом В изменения фаз газораспределения впускного клапана 6, и может свободно менять фазовый угол и рабочий угол выпускного клапана 8, то есть, момент открывания и момент закрывания выпускного клапана 8. Поэтому в двигателе 100 внутреннего сгорания, по меньшей мере, один из механизмов В и С изменения фаз газораспределения может управляться так, чтобы свободно менять величину перекрытия клапанов, где период открытия впускного клапана 6 и период открытия выпускного клапана 8 частично накладываются друг на друга.
2
X
[0047] Пояснение катализатора очистки выхлопного газа Катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны и катализатор 24 очистки выхлопного газа с выпускной стороны имеют сходные конфигурации. Катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа представляют собой трехходовые катализаторы, имеющие способность к накоплению кислорода. Более конкретно, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа содержат подложки, выполненные из керамики, на которые нанесен драгоценный металл (например, платина Pt)), имеющий каталитический эффект, а также вещество, имеющее способность к накоплению кислорода (например, оксид церия CeO). Катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа обладают каталитическим действием по одновременному удалению несгоревшего газа (НС, СО, и т.д.) и оксидов азота (NO) при достижении заданной температуры активации и, в дополнение, способностью к накоплению кислорода.
[0048] В соответствии со способностью к накоплению кислорода катализаторов 20 и 24 очистки выхлопного газа, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа накапливают кислород, содержащийся в выхлопном газе, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, втекающего в катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа, беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (бедное воздушно-топливное отношение). С другой стороны, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа выпускают кислород, накопленный в катализаторах 20 и 24 очистки выхлопного газа, когда втекающий выхлопной газ имеет воздушно-топливное отношение, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (богатое воздушно-топливное отношение).
X
X
X
[0049] Катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа имеют каталитическое действие и способность к накоплению кислорода, и поэтому могут удалять NO и несгоревший газ согласно накопленному количеству кислорода. То есть, как показано на фиг. 4А, если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, который втекает в катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа, представляет собой бедное воздушно-топливное отношение, то когда количество накопления кислорода небольшое, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа накапливают кислород, содержащийся в выхлопном газе. Кроме того, вместе с этим, NO, содержащиеся в выхлопном газе удаляются путем восстановления. Далее, если количество накопления кислорода становится большим, то при определенном количестве накопления, находящемся вблизи максимального количества Cmax накопления кислорода (на фиг. - Cuplim), концентрации кислорода и NO в выхлопном газе, который вытекает из катализаторов 20 и 24 очистки выхлопного газа, быстро возрастают.
[0050] С другой стороны, как показано на фиг. 4В, если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, который втекает в катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа, представляет собой богатое воздушно-топливное отношение, то, когда количество накопления кислорода большое, кислород, который был накоплен в катализаторах 20 и 24 очистки выхлопного газа, выпускается, и несгоревший газ, содержащийся в выхлопном газе, удаляется путем окисления. Далее, если количество накопления кислорода становится небольшим, то при определенном количестве накопления, находящемся около ноля (на фиг. - Clowlim), концентрация несгоревшего газа в выхлопном газе, который вытекает из катализаторов 20 и 24 очистки выхлопного газа, быстро возрастает.
X
[0051] Таким образом, с соответствии с катализаторами 20 и 24 очистки выхлопного газа, которые используются в настоящем варианте осуществления, характеристики удаления NO и несгоревшего газа, содержащихся в выхлопном газе, меняются в зависимости от воздушно-топливного отношения выхлопного газа, который втекает в катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа, и количества накопления кислорода. Следует отметить, что при условии наличия каталитического действия и способности к накоплению кислорода, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа могут также являться катализаторами, отличными от трехходового катализатора.
[0052] Конфигурация датчика воздушно-топливного отношения
Далее, со ссылкой на фиг. 5, будут пояснены конфигурации датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения в настоящем варианте осуществления. Фиг. 5 представляет собой схематический вид в разрезе датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения. Как понятно из фиг. 5, датчики 40 и 41 воздушно-топливного отношения в настоящем варианте осуществления представляют собой датчики воздушно-топливного отношения одноячейного типа, каждый из которых образован слоем твердого электролита и парой электродов, образующих одинарную ячейку.
[0053] Как показано на фиг. 5, каждый датчик 40 и 41 воздушно-топливного отношения оснащен слоем 51 твердого электролита, электродом 52 стороны выхлопа (первым электродом), который расположен на одной его боковой поверхности, электродом 53 стороны атмосферы (вторым электродом), расположенным на другой его боковой поверхности, слоем 54 стабилизации диффузии, который стабилизирует диффузию поступающего выхлопного газа, защитным слоем, который защищает слой 54 стабилизации диффузии, и нагревательной частью 56, которая нагревает датчик 40 или 41 воздушно-топливного отношения.
[0054] На одной боковой поверхности слоя 51 твердого электролита находится слой 54 стабилизации диффузии. На боковой поверхности слоя 54 стабилизации диффузии на противоположной стороне от боковой поверхности слоя 51 твердого электролита, расположен защитный слой 55. В настоящем варианте осуществления, измерительная газовая камера 57 образована между слоем 51 твердого электролита и слоем 54 стабилизации диффузии. В этой измерительной газовой камере 57 газ, исследуемый датчиками 40 и 41 воздушно-топливного отношения, то есть, выхлопной газ, вводится через слой 54 стабилизации диффузии. Кроме того, электрод 52 стороны выхлопа расположен внутри измерительной газовой камеры 57, поэтому электрод 52 стороны выхлопа подвергается воздействию выхлопного газа через слой 54 стабилизации диффузии. Следует отметить, что наличие измерительной газовой камеры 57 не обязательно. Слой 54 стабилизации диффузии может контактировать непосредственно с поверхностью электрода 52 стороны выхлопа.
[0055] На другой стороне поверхности слоя 51 твердого электролита расположена нагревательная часть 56. Между слоем 51 твердого электролита и нагревательной частью 56 образована эталонная газовая камера 58. Внутрь этой эталонной газовой камеры 58 вводится эталонный газ. В настоящем варианте осуществления, эталонная газовая камера 58 открыта для атмосферного газа. Поэтому внутрь эталонной газовой камеры 58, атмосферный газ вводится в виде эталонного газа. Электрод 53 стороны атмосферы расположен внутри эталонной газовой камеры 58, поэтому электрод 53 стороны атмосферы подвергается воздействию эталонного газа (эталонный атмосферный газ).
[0056] Нагревательная часть 56 оснащена множеством нагревателей 59. Эти нагреватели 59 могут использоваться для управления температурой датчика 40 или 41 воздушно-топливного отношения, в частности, температурой слоев 51 твердого электролита. Нагревательная часть 56 имеет достаточную тепловыделяющую способность для нагрева слоя 51 твердого электролита до его активации.
2
2
2
2
3
2
3
2
3
[0057] Слой 51 твердого электролита выполнен в виде спеченного тела из ZrO (диоксида циркония), HfO, ThO, BiO или других оксидов, проводящих ионы кислорода, в котором CaO, MgO, YO, YbO, и т.п. подмешаны в качестве стабилизатора. Кроме того, слой 54 стабилизации диффузии образован в виде пористого спеченного тела из оксида алюминия, оксида магния, диоксида кремния, шпинели, муллита или другого термостойкого неорганического вещества. Кроме того, электрод 52 стороны выхлопа и электрод 53 стороны атмосферы выполнены из платины или другого драгоценного металла с высокой каталитической активностью.
[0058] Помимо этого, между электродом 52 стороны выхлопа и электродом 53 стороны атмосферы при помощи устройства 60 подачи напряжения, которое установлено в ЭБУ 31, подается напряжение Vr датчика. Кроме того, ЭБУ 31 оснащен устройством 61 определения тока, которое определяет ток, текущий между этими электродами 52 и 53 через слой 51 твердого электролита, когда устройство 60 подачи напряжения подает напряжение Vr датчика. Ток, который определяется этим устройством 61 определения тока, представляет собой выходной ток датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения.
18
18
[0059] Выполненные таким образом датчики 40 и 41 воздушно-топливного отношения имеют характеристику напряжение-ток (V-I), как показано на фиг. 6. Как понятно из фиг. 6, выходной ток I становится больше, чем больше (беднее) воздушно-топливное отношение выхлопного газа. Кроме того, на линии V-I каждого воздушно-топливного отношения выхлопного газа, имеется область, параллельная оси V, то есть, область, где выходной ток I совсем не меняется, даже если меняется напряжение датчика. Эта область напряжения называется «областью предельного тока». Ток в это время называется «предельным током». На фиг. 6, область предельного тока и предельный ток, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа составляет 18, обозначены как W и I.
[0060] Фиг. 7 представляет собой вид, на котором показана взаимосвязь между воздушно-топливным отношением выхлопного газа и выходным током I, когда поданное напряжение V делается постоянным и составляет около 0,45 В. Как понятно из фиг. 7, в датчиках 40 и 41 воздушно-топливного отношения, чем выше воздушно-топливное отношение выхлопного газа (т.е., беднее), тем больше выходной ток I из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения. Кроме того, датчики 40 и 41 воздушно-топливного отношения выполнены так, что выходной ток I становится нулевым, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа представляет собой стехиометрическое воздушно-топливное отношение. Соответственно, датчики 40 и 41 воздушно-топливного отношения могут постоянно (линейно) определять воздушно-топливное отношение выхлопного газа. Кроме того, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа становится больше на некоторую степень или еще больше, или когда оно становится меньше на некоторую степень или еще меньше, соотношение изменения выходного тока к изменению воздушно-топливного отношения выхлопного газа становится меньше.
[0061] В вышеприведенном примере, в качестве датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения, использованы датчики воздушно-топливного отношения предельного тока той конструкции, которая показана на фиг. 5. Однако в качестве датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения, например, можно также использовать датчик воздушно-топливного отношения предельного тока чашечного типа или иную конструкцию датчика воздушно-топливного отношения предельного тока, либо датчик воздушно-топливного отношения, не относящийся к датчикам воздушно-топливного отношения предельного тока, либо любой иной датчик воздушно-топливного отношения.
[0062] Базовое управление воздушно-топливным отношением
Далее будет представлена общая схема базового управления воздушно-топливным отношением в устройстве управления двигателя внутреннего сгорания по настоящему варианту осуществления. При управлении воздушно-топливным отношением в настоящем варианте осуществления, управление с обратной связью для управления количеством впрыска топлива из топливного инжектора 11 выполняется на основе выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны так, что выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится целевым воздушно-топливным отношением. Следует отметить, что «выходное воздушно-топливное отношение» означает воздушно-топливное отношение, которое соответствует выходной величине датчика воздушно-топливного отношения.
[0063] С другой стороны, в настоящем варианте осуществления, управление для установки целевого воздушно-топливного отношения выполняется на основе выходного тока датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны и т.д. При управлении для установки целевого воздушно-топливного отношения, когда выходной ток датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится соответствующим богатому воздушно-топливному отношению, целевое воздушно-топливное отношение делается бедным установленным воздушно-топливным отношением. После этого, оно поддерживается на этом воздушно-топливном отношении. В этом отношении, «бедное установленное воздушно-топливное отношение» представляет собой заданное воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (воздушно-топливное отношение, служащее в качестве центра управления) в некоторой степени, и, например, составляет 14,65 - 20, предпочтительно 14,65 - 18, более предпочтительно 14,65 - 16 или около того. Кроме того, бедное установленное воздушно-топливное отношение может быть выражено как воздушно-топливное отношение воздушно-топливного отношения, образующего центр управления (в настоящем варианте осуществления, стехиометрического воздушно-топливного отношения) плюс бедная величина коррекции. Кроме того, в настоящем варианте осуществления, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым оценочным воздушно-топливным отношением (например, 14,55), которое слегка богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, или меньше, делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стало богатым воздушно-топливным отношением.
[0064] Если целевое воздушно-топливное отношение меняется на бедное установленное воздушно-топливное отношение, избыток/недостаток кислорода в выхлопном газе, который втекает в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны (ниже именуемый просто «втекающий выхлопной газ») складывается в совокупности. «Избыток/недостаток кислорода» означает кислород, который становится избыточным или кислород, который становится недостаточным (избыточное количество несгоревшего газа и т.д.), при попытке сделать воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа стехиометрическим воздушно-топливным отношением. В частности, когда целевое воздушно-топливное отношение представляет собой бедное установленное воздушно-топливное отношение, втекающий выхлопной газ становится избыточным по кислороду. Этот избыточный кислород накапливается в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Поэтому совокупная величина избытка/недостатка кислорода (ниже именуемая «совокупным избытком/недостатком кислорода»), можно сказать, может выражать оцениваемую величину количества накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны.
[0065] Избыток/недостаток OED кислорода вычисляют, например, с помощью следующей формулы (1):
где 0,23 обозначает концентрацию кислорода в воздухе, Qi обозначает количество впрыска топлива, AFup обозначает выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, и AFR обозначает воздушно-топливное отношение, образующее центр управления (в настоящем варианте осуществления, стехиометрическое воздушно-топливное отношение (14.6)).
[0066] Если совокупный избыток/недостаток кислорода, полученный путем совокупного сложения вычисленного данным образом избытка/недостатка кислорода, становится заданной переключающей опорной величиной (которая соответствует заданному переключающему опорному количеству Cref накопления) или больше, целевое воздушно-топливное отношение, которое до этого было бедным установленным воздушно-топливным отношением, делается богатым установленным воздушно-топливным отношением и после этого поддерживается на этом воздушно-топливном отношении. Богатое установленное воздушно-топливное отношение представляет собой заданное воздушно-топливное отношение, которое в некоторой степени богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (воздушно-топливное отношение, образующее центр управления). Например, оно составляет от 12 до 14,58, предпочтительно 13 - 14,57, более предпочтительно 14 - 14,55 или около того. Кроме того, богатое установленное воздушно-топливное отношение может быть выражено как воздушно-топливное отношение воздушно-топливного отношения, образующего центр управления (в настоящем варианте осуществления, стехиометрического воздушно-топливного отношения) минус богатая величина коррекции. Следует отметить, что, в настоящем варианте осуществления, разница между богатым установленным воздушно-топливным отношением и стехиометрическим воздушно-топливным отношением (богатая степень) равняется разнице бедного установленного воздушно-топливного отношения и стехиометрического воздушно-топливного отношения (бедная степень) или меньше.
[0067] После этого, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны снова становится богатым оценочным воздушно-топливным отношением или меньше, целевое воздушно-топливное отношение снова делается бедным установленным воздушно-топливным отношением. После этого, аналогичная операция повторяется. Таким образом, в настоящем варианте осуществления, целевое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа поочередно устанавливается на бедное установленное воздушно-топливное отношение и богатое установленное воздушно-топливное отношение.
[0068] Однако, даже при выполнении этого вышеупомянутого управления, иногда фактическое количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигает максимального количества накопления кислорода до того, как совокупный избыток/недостаток кислорода достигнет переключающей опорной величины. В качестве причины этого можно упомянуть, например, падающее максимальное количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны и временное внезапное изменение воздушно-топливного отношения втекающего выхлопного газа. Если количество накопления кислорода достигает максимального количества накопления кислорода данным образом, выхлопной газ бедного воздушно-топливного отношения вытекает из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Поэтому в настоящем варианте осуществления, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится бедным воздушно-топливным отношением до того, как совокупный избыток/недостаток кислорода достигнет переключающей опорной величины, целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое установленное воздушно-топливное отношение, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится бедным воздушно-топливным отношением. В частности, в настоящем варианте осуществления, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится бедным оценочным воздушно-топливным отношением, которое слегка беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (например, 14,65) или больше, делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стало бедным воздушно-топливным отношением.
[0069] Пояснение управления воздушно-топливным отношением с использованием временной диаграммы
X
Со ссылкой на фиг. 8, вышеупомянутая операция будет пояснена подробно. Фиг. 8 представляет собой временную диаграмму величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения, выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, совокупного избытка/недостатка кислорода ∑OED, выходного воздушно-топливного отношения AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и концентрации NO в выхлопном газе, вытекающем из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны (ниже именуемом просто «вытекающим выхлопным газом»), при выполнении управления воздушно-топливным отношением по настоящему варианту осуществления.
[0070] Совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода, который показан на фиг. 8, показывает совокупную величину избытка/недостатка OED кислорода, которая вычисляется с помощью вышеуказанной формулы (1). Совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода сбрасывается и делается нулевым, когда целевое воздушно-топливное отношение переключается между богатым установленным воздушно-топливным отношением TAFrich и бедным установленным воздушно-топливным отношением TAFlean.
[0071] Следует отметить, что величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения представляет собой величину коррекции, относящуюся к целевому воздушно-топливному отношению втекающего выхлопного газа. Когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения составляет 0, целевое воздушно-топливное отношение устанавливается на воздушно-топливное отношение, которое равно воздушно-топливному отношению, служащему в качестве центра управления (ниже именуемого «управляющим центральным воздушно-топливным отношением») (в настоящем варианте осуществления, стехиометрическим воздушно-топливным отношением). Когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения представляет собой положительную величину, целевое воздушно-топливное отношение становится воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем управляющее центральное воздушно-топливное отношение (в настоящем варианте осуществления - бедным воздушно-топливным отношением), при этом, когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения представляет собой отрицательную величину, целевое воздушно-топливное отношение становится воздушно-топливным отношением, которое богаче, чем управляющее центральное воздушно-топливное отношение (в настоящем варианте осуществления - богатым воздушно-топливным отношением). Кроме того, «управляющее центральное воздушно-топливное отношение» означает воздушно-топливное отношение, к которому добавляется величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения в соответствии с рабочим состоянием двигателя, то есть, воздушно-топливное отношение, которое является опорным при изменении целевого воздушно-топливного отношения в соответствии с величиной AFC коррекции воздушно-топливного отношения.
[0072] В проиллюстрированном примере, в состоянии до момента t1 времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на богатую установленную величину AFCrich коррекции (соответствующую богатому установленному воздушно-топливному отношению). То есть, целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое воздушно-топливное отношение. Вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым воздушно-топливным отношением. Несгоревший газ, содержащийся во втекающем выхлопном газе, очищается в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Кроме того, вместе с этим, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается.
X
Соответственно, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода также постепенно уменьшается. Кроме того, несгоревший газ не содержится в вытекающем выхлопном газе из-за очистки в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, таким образом, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится, по существу, стехиометрическим воздушно-топливным отношением. В это время, воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа становится богатым воздушно-топливным отношением, таким образом, количество NO, выпускаемое из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится, по существу, нулевым.
1
2
[0073] Если катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшает количество OSA накопления кислорода, то количество OS А накопления кислорода приближается к нолю в момент t1 времени. Вместе с этим, часть несгоревшего газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, начинает вытекать без очистки катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Из-за этого, с момента t времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны постепенно падает. В результате, в момент t времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich.
[0074] В настоящем варианте осуществления, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым оценочным воздушно-топливным отношением AFrich или меньше, чтобы увеличить количество OSA накопления кислорода, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на бедную установленную величину AFClean коррекции (соответствующую бедному установленному воздушно-топливному отношению). Поэтому целевое воздушно-топливное отношение переключается из богатого воздушно-топливного отношения на бедное воздушно-топливное отношение. Кроме того, в это время совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода сбрасывается на ноль.
[0075] Следует отметить, что в настоящем варианте осуществления, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается после того, как выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich. Так сделано потому, что даже если количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достаточно, то иногда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, немного отклоняется от стехиометрического воздушно-топливного отношения. Другими словами, богатое оценочное воздушно-топливное отношение устанавливается на воздушно-топливное отношение, которого воздушно-топливное отношение вытекающего выхлопного газа никогда не достигает, если количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является достаточным.
2
2
[0076] В момент t времени, когда целевое воздушно-топливное отношение переключается на бедное воздушно-топливное отношение, воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа меняется из богатого воздушно-топливного отношения на бедное воздушно-топливное отношение. Кроме того, вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится бедным воздушно-топливным отношением (фактически возникает задержка от момента, когда целевое воздушно-топливное отношение переключается, до момента, когда воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа меняется, однако в проиллюстрированном примере, для удобства принято, что изменение происходит одновременно). Если в момент tвремени воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа меняется на бедное воздушно-топливное отношение, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны увеличивает количество OSA накопления кислорода. Кроме того, вместе с этим, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода также постепенно увеличивается.
X
X
[0077] Благодаря этому, воздушно-топливное отношение вытекающего выхлопного газа меняется на стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны превращается в стехиометрическое воздушно-топливное отношение. В это время, воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа становится бедным воздушно-топливным отношением, однако, имеется достаточный резерв по способности к накоплению кислорода катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, таким образом, кислород, содержащийся во втекающем выхлопном газе, накапливается в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и NO удаляются путем восстановления. По этой причине, выпуск NO из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится, по существу, нулевыми.
3
[0078] После этого, если катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны увеличивает количество OSA накопления кислорода, в момент t времени, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигает переключающего опорного количества Cref накопления. По этой причине, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода достигает переключающей опорной величины OEDref, которая соответствует переключающему опорному количеству Cref накопления. В настоящем варианте осуществления, если совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода становится переключающей опорной величиной OEDref или больше, накопление кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны приостанавливается путем переключения величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения на богатую установленную величину AFCrich коррекции. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение делается богатым воздушно-топливным отношением. Кроме того, в это время, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода сбрасывается на ноль.
3
[0079] При этом, в примере, который показан на фиг. 8, в момент t времени, целевое воздушно-топливное отношение переключается, и одновременно количество OSА накопления кислорода падает, однако, фактически возникает задержка от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения до момента, когда количество OSA накопления кислорода начинает падать. Кроме того, когда ускорение транспортного средства, на котором установлен двигатель внутреннего сгорания, вызывает повышение нагрузки двигателя, и количество всасываемого воздуха на мгновение сильно отклоняется и т.д., воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа иногда на мгновение непреднамеренно сильно отклоняется от целевого воздушно-топливного отношения.
[0080] Напротив, переключающее опорное количество Cref накопления устанавливается в достаточной степени ниже, чем максимальное количество Cmax накопления кислорода, когда катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является новым. По этой причине, даже если возникает вышеупомянутая задержка, или воздушно-топливное отношение фактического выхлопного газа на мгновение непреднамеренно сильно отклоняется от целевого воздушно-топливного отношения, то количество OSA накопления кислорода не достигает максимального количества Cmax накопления кислорода. Другими словами, переключающее опорное количество Cref накопления делается величиной достаточно небольшой с тем, чтобы количество OSA накопления кислорода не достигало максимального количества Cmax накопления кислорода, даже если возникает вышеупомянутая задержка или непреднамеренное отклонение воздушно-топливного отношения. Например, переключающее опорное количество Cref накопления делается 3/4 или меньше от максимального количества Cmax накопления кислорода, когда катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является новым, предпочтительно 1/2 или меньше, более предпочтительно 1/5 или меньше.
3
4
1
X
[0081] В момент t времени, если целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое воздушно-топливное отношение, воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа меняется из бедного воздушно-топливного отношения на богатое воздушно-топливное отношение. Вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится богатым воздушно-топливным отношением (фактически, возникает задержка от момента, когда целевое воздушно-топливное отношение переключается, до момента, когда втекающий выхлопной газ меняется в воздушно-топливном отношении, однако, в проиллюстрированном примере, для удобства принято, что изменение происходит одновременно). Втекающий выхлопной газ содержит несгоревший газ, таким образом, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшает количество OSA накопления кислорода. В момент t времени, таким же образом, что и в момент t времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны начинает падать. В это время также, воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа представляет собой богатое воздушно-топливное отношение, таким образом, по существу, нулевое количество NO выпускается из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны.
5
2
1
5
[0082] Далее, в момент t времени, таким же образом, что и в момент t времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich. Из-за этого, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на величину AFClean, которая соответствует бедному установленному воздушно-топливному отношению. После этого, цикл вышеупомянутых моментов t-t времени повторяется.
1
5
[0083] Кроме того, в настоящем варианте осуществления, когда вышеупомянутые циклы моментов t-t времени повторяется, количество топлива, которое подается в камеру 5 сгорания, управляется с помощью обратной связи так, чтобы выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становилось целевым воздушно-топливным отношением. Например, когда выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны ниже (более богатое), чем целевое воздушно-топливное отношение, количество топлива, которое подается в камеру 5 сгорания, делается меньше. С другой стороны, когда выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны выше (беднее), чем величина, соответствующая целевому воздушно-топливному отношению, количество топлива, которое подается в камеру 5 сгорания, становится больше.
X
X
X
[0084] Как понятно из вышеприведенного пояснения, согласно настоящему варианту осуществления, можно постоянно удерживать на низком уровне количество NO, выпускаемое из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. То есть, таким образом, при условии выполнения вышеупомянутого управления, по существу, можно сделать количество NO, выпускаемое из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, по существу, нулевым. Кроме того, совокупный период времени, когда вычисляется совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода, является коротким, поэтому по сравнению со случаем совокупного сложения величин в течение длительного периода времени, может предотвращаться ошибка при вычислении. По этой причине, ошибка при вычислении совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода не приводит к выпусканию NO.
[0085] Кроме того, в целом, если количество накопления кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа поддерживается постоянным, способность к накоплению кислорода катализатора очистки выхлопного газа падает. То есть, чтобы поддерживать высокую способность к накоплению кислорода катализатора очистки выхлопного газа, количество накопления кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа должна колебаться. В противоположность этому, согласно настоящему варианту осуществления, как показано на фиг. 8, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постоянно колеблется вверх и вниз, поэтому способность к накоплению кислорода не падает.
2
3
2
3
2
3
[0086] Следует отметить, что в вышеуказанном варианте осуществления, в течение моментов t-t времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения поддерживается на бедной установленной величине AFClean коррекции. Однако в течение этого периода времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения не обязательно должна поддерживаться постоянной. Она может быть настроена на постепенное уменьшение или, например, на колебания. В качестве альтернативного варианта, в течение периода t-t времени, также можно временно установить величину AFC коррекции воздушно-топливного отношения на величину меньше 0 (например, на богатую установленную величину коррекции, и т.п.). То есть, в период t-t времени, целевое воздушно-топливное отношение может также временно становиться богатым воздушно-топливным отношением.
[0087] Аналогичным образом, в вышеуказанном варианте
3
5
3
5
3
5
осуществления, в течение моментов t-t времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения поддерживается на богатой установленной величине AFCrich коррекции. Однако в течение этого периода времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения не обязательно должна поддерживаться постоянной. Она может быть настроена на постепенное увеличение или, например, на колебания. В качестве альтернативного варианта, в период t-t времени, также можно временно установить величину AFC коррекции воздушно-топливного отношения на величину, которая больше 0 (например, бедную установленную величину коррекции, и т.п.). То есть, в период t-t времени целевое воздушно-топливное отношение может также временно становиться бедным воздушно-топливным отношением.
2
3
2
3
3
5
[0088] Однако, также и в этом случае, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения в моменты t-t времени устанавливается таким образом, что разница между средней величиной целевого воздушно-топливного отношения и стехиометрическим воздушно-топливным отношением в моменты t-t времени становится больше, чем разница между средней величиной целевого воздушно-топливного отношения и стехиометрическим воздушно-топливным отношением в моменты t-t времени.
[0089] Кроме того, в вышеуказанном варианте осуществления, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода вычисляется на основе выходного воздушно-топливного отношения AFup и т.д. Однако количество OSA накопления кислорода может также вычисляться на основе иных параметров в дополнение к этим параметрам, и может оцениваться на основе параметров, которые отличны от этих параметров. Кроме того, в вышеуказанном варианте осуществления, если совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода становится переключающей опорной величиной OEDref или больше, целевое воздушно-топливное отношение переключается из бедного установленного воздушно-топливного отношения на богатое установленное воздушно-топливное отношение. Однако момент переключения целевого воздушно-топливного отношения из бедного установленного воздушно-топливного отношения на богатое установленное воздушно-топливное отношение может, например, также основываться на времени наработки двигателя, или на совокупном количестве всасываемого воздуха от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения из богатого установленного воздушно-топливного отношения на бедное установленное воздушно-топливное отношение, или на ином параметре. Однако, также и в этом случае, целевое воздушно-топливное отношение должно переключаться из бедного установленного воздушно-топливного отношения на богатое установленное воздушно-топливное отношение, когда количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны оценивается как меньшая величина, по сравнению с максимальным количеством накопления кислорода.
[0090] Отклонение датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны
В этом отношении, датчик воздушно-топливного отношения постепенно изнашивается по мере использования и иногда меняет характеристики усиления. Например, если характеристики усиления датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны меняются, иногда возникает отклонение между выходным воздушно-топливным отношением датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны и фактическим воздушно-топливным отношением выхлопного газа. В этом случае, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется в богатую сторону или бедную сторону от фактического воздушно-топливного отношения выхлопного газа.
[0091] Кроме того, водород, содержащийся в несгоревшем газе, имеет большую скорость прохождения через слой стабилизации диффузии датчика воздушно-топливного отношения. По этой причине, если концентрация водорода в выхлопном газе высокая, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется в меньшую сторону по отношению к фактическому воздушно-топливному отношению выхлопных газов (то есть, в богатую сторону).
X
[0092] Когда такое отклонение возникает в выходном воздушно-топливном отношении датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, то даже при выполнении вышеупомянутого управления, иногда NO и кислород вытекают из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, или частота вытекания несгоревшего газа из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится выше. Ниже это явление будет пояснено со ссылкой на фиг. 9.
[0093] Фиг. 9 представляет собой временную диаграмму количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и т.д., аналогичную фиг. 8. На фиг. 9 показан случай, где выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется в богатую сторону. На фигуре сплошной линией на графике выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны показано фактическое выходное воздушно-топливное отношение. С другой стороны, прерывистой линией показано фактическое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа.
1
[0094] Также в случае, который показан на фиг. 9, в состоянии до момента t времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на богатой установленной величиной AFCrich коррекции. Соответственно, целевое воздушно-топливное отношение делается богатым установленным воздушно-топливным отношением. Вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится воздушно-топливным отношением, равным богатому установленному воздушно-топливному отношению. Однако, как пояснено выше, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется в богатую сторону, таким образом, фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа становится воздушно-топливным отношением на бедной стороне от богатого установленного воздушно-топливного отношения. То есть, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится ниже (богаче), чем фактическое воздушно-топливное отношение (прерывистая линия на фигуре). По этой причине, скорость уменьшения количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится низкой.
2
2
[0095] Кроме того, в примере, который показан на фиг. 9, в момент t времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich. По этой причине, как пояснено выше, в момент t времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на бедную установленную величину AFClean коррекции. То есть, целевое воздушно-топливное отношение переключается на бедное установленное воздушно-топливное отношение.
[0096] Вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится воздушно-топливным отношением, равным бедному установленному воздушно-топливному отношению. Однако, как пояснено выше, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется в богатую сторону, таким образом, фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа становится воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем бедное установленное воздушно-топливное отношение. То есть, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится ниже (богаче), чем фактическое воздушно-топливное отношение (прерывистая линия на фигуре). По этой причине, скорость возрастания количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является высокой.
X
[0097] Далее, если отклонение выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны является большим, то скорость увеличения количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится чрезвычайно большой. Поэтому в этом случае, как показано на фиг. 9, до того, как совокупный избыток/не достаток ΣOED кислорода, который вычисляется на основе выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, достигнет переключающей опорной величины OEDref, фактическое количество OSA накопления кислорода достигает максимального количества накопления кислорода Cmax кислорода. В результате, NO и кислород вытекают из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны.
2
5
[0098] С другой стороны, в противоположность этому вышеупомянутому примеру, если выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется в бедную сторону, то скорость увеличения количества OSA накопления кислорода становится ниже, а скорость уменьшения становится выше. В этом случае, цикл от момента t времени до момента t времени становится меньше (быстрее), и частота вытекания несгоревшего газа из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится выше.
[0099] По вышеуказанным причинам, необходимо определить отклонение выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны и необходимо скорректировать выходное воздушно-топливное отношение, и т.д., на основе определенного отклонения.
[0100] Обучающееся управление
Поэтому в варианте осуществления настоящего изобретения, обучающееся управление выполняется во время обычной работы (то есть, когда управление с обратной связью выполняется на основе вышеупомянутого целевого воздушно-топливного отношения) для компенсации отклонения выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны.
[0101] В этом отношении, период времени от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на бедное воздушно-топливное отношение до момента, когда совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода становится переключающей опорной величиной OEDref или больше, определен как период времени увеличения кислорода (первый период времени). Аналогичным образом, период времени от момента, когда целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое воздушно-топливное отношение, до момента, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым оценочным воздушно-топливным отношением или меньше, определен как период времени уменьшения кислорода (второй период времени). При обучающемся управлении настоящего варианта осуществления, в качестве абсолютной величины совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период времени увеличения кислорода, вычисляется бедная совокупная величина количества кислорода (первая совокупная величина количества кислорода). Кроме того, в качестве абсолютной величины совокупного избытка/не достатка кислорода в период времени уменьшения кислорода, вычисляется богатая совокупная величина количества кислорода (вторая совокупная величина количества кислорода). Кроме того, управляющее центральное воздушно-топливное отношение AFR корректируется так, чтобы разность между бедной совокупной величиной количества кислорода и богатой совокупной величиной количества кислорода становилась меньше.
[0102] Следует отметить, что бедная совокупная величина количества кислорода соответствует оцениваемой величине количества накопления кислорода, которое накапливается катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны в период времени от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на бедное установленное воздушно-топливное отношение, до момента, когда целевое воздушно-топливного отношение переключается на богатое установленное воздушно-топливное отношение. С другой стороны, богатая совокупная величина количества кислорода соответствует оцениваемой величине количества высвобождения кислорода, которое высвобождается катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны в период времени от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на богатое установленное воздушно-топливное отношение, до момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на бедное установленное воздушно-топливное отношение.
[0103] Ниже, со ссылкой на фиг. 10, пояснено обучающееся управление в первом варианте осуществления. Фиг. 10 представляет собой временную диаграмму управляющего центрального воздушно-топливного отношения AFR, величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения, выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, количества OSА накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода, выходного воздушно-топливного отношения AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и величины sfbg обучения. На фиг. 10 показан случай, подобный фиг. 9, где выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется в низкую сторону (богатую сторону). Следует отметить, что величина sfbg обучения представляет собой величину, которая меняется в соответствии с отклонением выходного воздушно-топливного отношения (выходным током) датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны и, в настоящем варианте осуществления, используется для коррекции управляющего центрального воздушно-топливного отношения AFR. Далее, на фигуре сплошной линией на графике выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны показано воздушно-топливное отношение, соответствующее выходному сигналу, определенному датчиком 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, тогда как прерывистой линией показано фактическое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа. Кроме того, одноточечной линией показано целевое воздушно-топливное отношение, то есть, воздушно-топливное отношение, соответствующее величине AFC коррекции воздушно-топливного отношения.
1
1
[0104] В проиллюстрированном примере, таким же образом, что и на фиг. 8 и фиг. 9, в состоянии до момента t времени, управляющее центральное воздушно-топливное отношение установлено на стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на богатую установленную величину AFCrich коррекции. В это время, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, как показано сплошной линией, становится воздушно-топливным отношением, которое соответствует богатому установленному воздушно-топливному отношению. Однако, поскольку выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется, фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа становится воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем богатое установленное воздушно-топливное отношение (прерывистая линия на фиг. 10). Однако в примере, показанном на фиг. 10, как понятно из прерывистой линии на фиг. 10, фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа до момента t времени представляет собой богатое воздушно-топливное отношение, которое при этом беднее, чем богатое установленное воздушно-топливное отношение. Поэтому катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшает количество накопления кислорода.
1
1
[0105] В момент t времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich. Из-за этого, как пояснено выше, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на бедную установленную величину AFClean коррекции. После момента t времени, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится воздушно-топливным отношением, которое соответствует бедному установленному воздушно-топливному отношению. Однако из-за отклонения выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа становится воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем бедное установленное воздушно-топливное отношение, то есть воздушно-топливным отношением с большей бедной степенью (см. прерывистую линию на фиг. 10). Поэтому количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны быстро увеличивается.
[0106] С другой стороны, избыток/недостаток кислорода вычисляется на основе выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны (точнее, разности между выходным воздушно-топливным отношением AFup и управляющим центральным воздушно-топливным отношением AFR). Однако, как пояснено выше, в выходном воздушно-топливном отношении AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны возникает отклонение. Поэтому вычисленный избыток/недостаток кислорода становится величиной, которая меньше, чем фактический избыток/недостаток кислорода (то есть становится более малым количеством накопления кислорода). В результате, вычисленный совокупный избыток/недостаток 20ED кислорода становится меньше, чем фактическая величина.
2
[0107] В момент t времени, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода достигает переключающей опорной величины OEDref. По этой причине, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на богатую установленную величину AFCrich коррекции. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение делается богатым воздушно-топливным отношением. В это время, фактическое количество OSA накопления кислорода, как показано на фиг. 10, становится больше, чем переключающее опорное количество Cref накопления.
2
1
2
[0108] После момента t времени, таким же образом, что и до момента t времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения делается богатой установленной величиной AFCrich коррекции, и поэтому целевое воздушно-топливное отношение делается богатым воздушно-топливным отношением. Также в это время, фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа становится воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем богатое установленное воздушно-топливное отношение. В результате, скорость уменьшения количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится ниже. Кроме того, как пояснено выше, в момент t времени, фактическое количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится больше, чем переключающее опорное количество Cref накопления. По этой причине проходит время, пока фактическое количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигнет нуля.
3
[0109] В момент t времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich. Из-за этого, как пояснено выше, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на бедную установленную величину AFClean коррекции. Соответственно, целевое воздушно-топливное отношение переключается из богатого установленного воздушно-топливного отношения на бедное установленное воздушно-топливное отношение.
1
2
1
[0110] При этом, если обозначить период времени от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на бедное воздушно-топливное отношение (момент t времени), до момента, когда совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода достигает переключающей опорной величины OEDref (момент t времени), как «период Tine времени увеличения кислорода», то в настоящем варианте осуществления, вычисляется абсолютная величина R совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tine времени увеличения кислорода.
1
3
1
1
2
2
[0111] Абсолютная величина R совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в этот период Tine времени увеличения кислорода соответствует оценочной величине количества OSA накопления кислорода в момент t времени. Однако, как пояснено выше, избыток/недостаток кислорода оценивают с использованием выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, а в этом выходном воздушно-топливном отношении AFup возникает отклонение. По этой причине, в примере, показанном на фиг. 10, абсолютная величина R совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tine времени увеличения кислорода от момента t времени до момента t времени становится меньше, чем величина, которая соответствует фактическому количеству OSA накопления кислорода в момент t времени.
2
3
1
[0112] Далее, в настоящем варианте осуществления, если обозначить период времени от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на богатое воздушно-топливное отношение (момент t времени) до момента, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich (момент t времени), как «период Tdec времени уменьшения кислорода», то в настоящем варианте осуществления, вычисляется абсолютная величина F совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tdec времени уменьшения кислорода.
1
2
3
1
2
3
2
3
[0113] Абсолютная величина F совокупного избытка/недостатка ∑OED кислорода в этот период Tdec времени уменьшения кислорода соответствует оценочной величине количества высвобождения кислорода, которое высвобождается в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны от момента t времени до момента t времени. Однако, как пояснено выше, в выходном воздушно-топливном отношении AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны возникает отклонение. Поэтому в примере, показанном на фиг. 10, абсолютная величина F совокупного избытка/не достатка ΣOED кислорода в период Tdec времени уменьшения кислорода от момента t времени до момента t времени является большей, чем величина, соответствующая количеству высвобождения кислорода, которое фактически высвобождается в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны от момента t времени до момента t времени.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
[0114] В этом отношении, в период Tine времени увеличения кислорода, кислород накапливается на катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, тогда как в период Tdec времени уменьшения кислорода, накопленный кислород полностью высвобождается. Поэтому абсолютная величина R совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tine времени увеличения кислорода, и абсолютная величина F совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tdec времени уменьшения кислорода обязательно должны представлять собой, по существу, одну и ту же величину. Однако, как пояснено выше, когда отклонение возникает в выходном воздушно-топливном отношении AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, совокупные величины меняются в соответствии с отклонением. Как пояснено выше, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется на низкую сторону (богатую сторону), абсолютная величина F становится больше, чем абсолютная величина R. В противоположность этому, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется на высокую сторону (бедную сторону), абсолютная величина F становится меньше, чем абсолютная величина R. Кроме того, разность ΔΣOED между абсолютной величиной R совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tine времени увеличения кислорода и абсолютной величиной F совокупного избытка/недостатка 20ED кислорода в период Tdec времени уменьшения кислорода (=R-F, ниже также именуемая как «ошибка избытка/недостатка») выражает степень отклонения в выходном воздушно-топливном отношении датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. Чем больше разность между этими абсолютными величинами R и F тем больше отклонение в выходном воздушно-топливном отношении датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны.
[0115] Поэтому в настоящем варианте осуществления, управляющее центральное воздушно-топливное отношение AFR корректируется на основе ошибки ΔΣOED избытка/недостатка. В частности, в настоящем варианте осуществления, управляющее центральное воздушно-топливное отношение AFR корректируется так, что ошибка ΔΣOED избытка/недостатка становится меньше.
[0116] Более конкретно, в настоящем варианте осуществления, величина sfbg обучения вычисляется с помощью следующей формулы (2), и управляющее центральное воздушно-топливное отношение AFR корректируется с помощью следующей формулы (3).
1
1
Следует отметить, что в вышеуказанной формуле (2), «n» обозначает число вычислений или время. Поэтому sfbg(n) является текущей вычисленной величиной или текущей величиной обучения. Кроме того, «k» в вышеуказанной формуле (2) представляет собой усиление, которое показывает степень, с которой ошибка ΔΣOED избытка/недостатка отражается в управляющем центральном воздушно-топливном отношении AFR. Чем больше величина усиления «k», тем больше величина коррекции управляющего центрального воздушно-топливного отношения AFR. Кроме того, в вышеуказанной формуле (3), базовое управляющее центральное воздушно-топливное отношение AFRbase представляет собой управляющее центральное воздушно-топливное отношение, которое используется как базовое, и представляет собой стехиометрическое воздушно-топливное отношение в настоящем варианте осуществления.
1
1
1
1
3
[0117] В момент t3 времени с фиг. 10, как пояснено выше, величина sfbg обучения вычисляется на основе абсолютных величин R и F. В частности, в примере, показанном на фиг. 10, абсолютная величина F совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tdec времени уменьшения кислорода больше, чем абсолютная величина R совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tine времени увеличения кислорода, и поэтому в момент t времени, величина sfbg обучения уменьшается.
[0118] В этом отношении, управляющее центральное воздушно-топливное отношение AFR корректируется на основе величины sfbg обучения с использованием вышеуказанной формулы (3). В примере, показанном на фиг. 10, поскольку величина sfbg обучения представляет собой отрицательную величину, управляющее центральное воздушно-топливное отношение AFR становится величиной, которая меньше, чем базовое управляющее центральное воздушно-топливное отношение AFRbase, то есть, величиной с богатой стороны. Из-за этого, фактическое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа корректируется на богатую сторону.
3
3
3
3
[0119] В результате, после момента t времени, отклонение фактического воздушно-топливного отношения втекающего выхлопного газа по отношению к целевому воздушно-топливному отношению становится меньше, чем до момента t времени. Поэтому, как показано на фиг. 10, разница между прерывистой линией, показывающей фактическое воздушно-топливное отношение и одноточечной линией, показывающей целевое воздушно-топливное отношение после момента t времени, становится меньше, чем разница до момента t времени.
3
1
3
4
5
[0120] Кроме того, также после момента t времени, выполняется работа, сходная с работой от момента времени t до момента t времени. Поэтому в момент t времени, если совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода достигает переключающей опорной величины OEDref, целевое воздушно-топливное отношение переключается из бедного установленного воздушно-топливного отношения на богатое установленное воздушно-топливное отношение. После этого, в момент t времени, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich, целевое воздушно-топливное отношение снова переключается на бедное установленное воздушно-топливное отношение.
3
4
2
4
5
2
2
2
2
2
5
[0121] Период от момента t времени до момента t времени, как пояснено выше, соответствует периоду Tine времени увеличения кислорода, и поэтому абсолютная величина совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в этот период выражается R на фиг. 10. Кроме того, период от момента t времени до момента t времени, как пояснено выше, соответствует периоду Tdec времени уменьшения кислорода, и поэтому абсолютная величина совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в этот период выражается F на фиг. 10. Кроме того, величина sfbg обучения обновляется на основе разности ΔΣOED (=R-F) этих абсолютных величин R и F с использованием вышеуказанной формулы (2). В настоящем варианте осуществления, сходное управление повторяется после момента t времени и, таким образом, величина sfbg обучения периодически обновляется.
[0122] При обновлении величины sfbg обучения данным образом с помощью обучающегося управления, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны постепенно отделяется от целевого воздушно-топливного отношения, однако фактическое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа постепенно приближается к целевому воздушно-топливному отношению. Благодаря этому, можно компенсировать отклонение выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны.
[0123] Кроме того, в вышеуказанном варианте осуществления, целевое воздушно-топливное отношение переключается до того, как количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигает максимального количества накопления кислорода Cmax кислорода. По этой причине, по сравнению с тем случаем, когда переключение целевого воздушно-топливного отношения происходило после того, как количество OSA накопления кислорода достигало максимального количества накопления кислорода, то есть, после того, как выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становилось бедным оценочным воздушно-топливным отношением AFlean или больше, можно увеличить частоту обновления величины обучения. Кроме того, чем длиннее период времени вычисления, тем более совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода становится подвержен ошибкам. Согласно настоящему варианту осуществления, целевое воздушно-топливное отношение переключается до того, как количество OSА накопления кислорода достигает максимального количества накопления кислорода Cmax кислорода, таким образом, период времени вычисления может быть сокращен. По этой причине, ошибка при вычислении совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода может уменьшиться.
[0124] Следует отметить, что, как пояснено выше, величина sfbg обучения предпочтительно обновляется на основе совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tinc времени увеличения кислорода и совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tdec времени уменьшения кислорода, который следует за этим периодом Tinc времени увеличения кислорода. Это сделано так потому, что, как пояснено выше, общее количество кислорода, накопленное в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны в период Tinc времени увеличения кислорода, и общее количество кислорода, высвобожденное в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны в непосредственно следующий период Tdec времени уменьшения кислорода, являются одинаковыми.
[0125] Кроме того, в вышеуказанном варианте осуществления, величина sfbg обучения обновляется на основании совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода за один период Tinc времени увеличения кислорода и совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода за один период Tdec времени уменьшения кислорода. Однако величина sfbg обучения может обновляться на основании общей величины или средней величины совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода за множество периодов Tinc времени увеличения кислорода, и общей величины или средней величины совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода за множество периодов Tdec времени уменьшения кислорода.
[0126] Кроме того, в вышеуказанном варианте осуществления, управляющее центральное воздушно-топливное отношение AFR корректируется на основе величины sfbg обучения. Однако параметр, который корректируется на основе величины sfbg обучения, может представлять собой параметр, относящийся к воздушно-топливному отношению. Другой параметр, например, включает в себя количество топлива, подаваемого внутрь камеры 5 сгорания, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, величину коррекции воздушно-топливного отношения, и т.д.
[0127] Возникновение продувки
В этом отношении, если возникает перекрытие клапанов, когда давление внутри впускного прохода 7 выше, чем давление внутри выпускного прохода 9, возникает продувка, при которой воздух продувается из впускного канала через цилиндр в выпускной канал. Следует отметить, что «перекрытие клапанов» означает частичное перекрытие периода открытия впускного клапана 6 и периода открытия выпускного клапана 8. Для того чтобы вызвать перекрытие клапанов, ЭБУ 31 может управлять, по меньшей мере, любым одним из следующих механизмов: механизм В изменения фаз газораспределения впускного клапана 6 и механизм С изменения фаз газораспределения выпускного клапана 8. Более конкретно, перекрытие клапанов вызывается, по меньшей мере, любым одним из следующих действий: опережение момента открывания впускного клапана 6 и задержка момента закрывания выпускного клапана 8.
[0128] Когда количество всасываемого воздуха недостаточно для требуемого крутящего момента, используется продувка. При создании продувки, количество проходящего выхлопного газа увеличивается, и обороты 102 турбокомпрессора 101 повышаются. В результате давление всасываемого воздуха повышается, и количество всасываемого воздуха возрастает.
[0129] Проблема управления воздушно-топливным отношением во время возникновения продувки
Как пояснено выше, в настоящем варианте осуществления, количество топлива, которое подается в камеру 5 сгорания, управляется с помощью обратной связи так, что выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится целевым воздушно-топливным отношением. Кроме того, совокупный избыток/недостаток HOED кислорода вычисляется на основе выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, и целевое воздушно-топливное отношение устанавливается на основе совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода. Следует отметить, что при возникновении продувки, количество топлива, подаваемое в камеру 5 сгорания, управляется с помощью обратной связи так, что среднее воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа, в том числе воздуха, который продувается из впускного канала через цилиндр в выпускной канал, становится целевым воздушно-топливным отношением.
[0130] Однако, если возникает продувка, количество воздуха в цилиндре уменьшается, таким образом, воздушно-топливное отношение сгорания в цилиндре становится богатым. Если объем продувки большой, и богатая степень воздушно-топливного отношения сгорания становится большой, концентрация водорода в выхлопном газе становится выше. Если выхлопной газ содержат водород, разница в газовой диффузии между водородом с его большой скоростью диффузии и другими выхлопными компонентами заставляет водород первым достигать поверхности электрода через слой 54 стабилизации диффузии датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. В результате, на поверхности электрода датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны устанавливается богатая атмосфера, и выходной сигнал датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны отклоняется в богатую сторону. Если воздушно-топливное отношение управляется на основе воздушно-топливного отношения, которое определяется датчиком 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, и которое отклоняется в богатую сторону, фактическое воздушно-топливное отношение сгорания в цилиндре становится беднее, чем целевое воздушно-топливное отношение. В результате эффективность удаления несгоревшего газа и т.д. в катализаторах 20, 24 очистки выхлопного газа падает, и качество выпускаемого выхлопного газа может ухудшиться.
[0131] С другой стороны, содержащийся в выхлопном газе водород, который образуется в большом количестве во время возникновения продувки, удаляется путем окисления в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и, таким образом, датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не подвергается воздействию водорода вообще. Поэтому в настоящем варианте осуществления, устройство управления воздушно-топливным отношением двигателя 100 внутреннего сгорания устанавливает целевое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа на основе воздушно-топливного отношения, которое определяется датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны и управляет количеством топлива, подаваемого в камеру 5 сгорания с помощью обратной связи так, что воздушно-топливное отношение, которое определяется датчиком 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, соответствует целевому воздушно-топливному отношению, пока продувочое количество воздуха, которое продувается из впускного канала через цилиндр в выпускной канал, то есть, количество продувки, не становится больше, чем опорное продувочное количество, и устанавливает целевое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа на основе воздушно-топливного отношения, которое определяется датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и без выполнения управления с обратной связью подает количество топлива, которое вычисляется от целевого воздушно-топливного отношения, в камеру 5 сгорания, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество.
[0132] В настоящем варианте осуществления, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество, управление с обратной связью на основе воздушно-топливного отношения, которое определяется датчиком 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, останавливается, и, таким образом, можно удержать фактическое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа от того, чтобы во время продувки оно становилось беднее, чем целевое воздушно-топливное отношение. Кроме того, датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, таким же образом, что и датчик 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, как понятно из фиг. 7, может постоянно (линейно) и точно определять воздушно-топливное отношение. По этой причине, в настоящем варианте осуществления, можно соответствующим образом устанавливать целевое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа на основе воздушно-топливного отношения, которое определяется датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, который устойчив к воздействию водорода даже во время возникновения продувки. Поэтому можно предотвратить ухудшение качества выпускаемого выхлопного газа при возникновении продувки.
[0133] Кроме того, вышеупомянутое обучающееся управление имеет задачу компенсировать регулярное отклонение между выходным воздушно-топливным отношением датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны и фактическим воздушно-топливным отношением втекающего выхлопного газа, которое возникает из-за деградации датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, и т.д. По этой причине, как показано на фиг. 10, при обучающемся управлении, отклонение в выходном воздушно-топливном отношении датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны постепенно делается меньше с помощью обновления величины обучения, таким образом, управление воздушно-топливным отношением не нарушается спорадическим отклонением выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. Далее, если обновлять величину обучения во время возникновения продувки, иногда воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа после возникновения продувки в конечном итоге сильно отклоняется от целевого воздушно-топливного отношения.
[0134] Поэтому в настоящем варианте осуществления, устройство управления воздушно-топливным отношением вычисляет количество кислорода, которое накапливается в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны в период времени от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на бедное установленное воздушно-топливное отношение, до момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на богатое установленное воздушно-топливное отношение, образующее первое количество кислорода, и количество кислорода, которое высвобождается в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны в период времени от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на богатое установленное воздушно-топливное отношение, до момента переключения целевого воздушно-топливного отношения на бедное установленное воздушно-топливное отношение, образующее второе количество кислорода, на основе воздушно-топливного отношения, которое было определено датчиком 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. Устройство управления воздушно-топливным отношением обновляет величину обучения на основе разности между первым количеством кислорода и вторым количеством кислорода, и на основе обновленной величины обучения корректирует параметр, относящийся к воздушно-топливному отношению, так, чтобы разность между первым количеством кислорода и вторым количеством кислорода становилась меньше, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше, и без обновления величины обучения корректирует параметр, относящийся к воздушно-топливному отношению, на основе текущей величины обучения, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество. В настоящем варианте осуществления, можно предотвратить ухудшение качества выпускаемого выхлопного газа, сопровождающее возникновение продувки, путем воспрещения обновления величины обучения, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество.
[0135] Программа управления воздушно-топливным отношением
Фиг. 11 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления воздушно-топливным отношением в первом варианте осуществления настоящего изобретения. Проиллюстрированная программа управления выполняется прерыванием в определенные интервалы времени.
[0136] Сначала, на этапе S101, получают целевое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа. Следует отметить, что целевое воздушно-топливное отношение устанавливается в ходе объясненного ниже процессинга для установки целевого воздушно-топливного отношения. Далее, на этапе S102, вычисляется количество всасываемого воздуха IA. Количество всасываемого воздуха IA вычисляется, например, исходя из выходного сигнала расходомера 16. Далее, на этапе S103, вычисляется базовое количество впрыска топлива. Базовое количество BFI впрыска топлива вычисляется, например, с помощью следующей формулы (4) на основе целевого воздушно-топливного отношения TAF и количества IA всасываемого воздуха.
[0137] Далее, на этапе S104, делается оценка, установлен ли оценочный индикатор Fs продувки на ноль. Оценочный индикатор Fs продувки представляет собой индикатор, который устанавливается в ходе поясненного ниже оценочного процессинга продувки. Он устанавливается на ноль, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше, и при этом он устанавливается на «1», когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество. Если делается оценка, что оценочный индикатор Fs продувки установлен на ноль, программа переходит на этап S105.
[0138] На этапе S105, разрешается основное управление с обратной связью. Более конкретно, разрешается управление с обратной связью для управления количеством топлива, которое подается в камеру 5 сгорания, так, чтобы воздушно-топливное отношение, которое определяется датчиком 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, соответствовало целевому воздушно-топливному отношению. Благодаря управлению с обратной связью, корректируется базовое количество впрыска топлива, которое было вычислено на этапе S103. Благодаря этому, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше, можно сделать воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа приближающимся к целевому воздушно-топливному отношению на основе выходного сигнала датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны.
[0139] Далее, на этапе S106, разрешается обновление величины обучения. Более конкретно, допускается, чтобы количество кислорода, которое накапливается в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, в период времени от момента, когда целевое воздушно-топливное отношение переключается на бедное установленное воздушно-топливное отношение, до момента, когда целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое установленное воздушно-топливное отношение, образующее первое количество кислорода, и количество кислорода, которое высвобождается в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны в период времени от момента, когда целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое установленное воздушно-топливное отношение, до момента, когда целевое воздушно-топливное отношение переключается на бедное установленное воздушно-топливное отношение, образующее второе количество кислорода, были вычислены на основе воздушно-топливного отношения, которое определяется датчиком 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, и величина обучения была обновлена на основе разности между первым количеством кислорода и вторым количеством кислорода. Параметр, относящийся к воздушно-топливному отношению, корректируется на основе обновленной величины обучения так, что разница между первым количеством кислорода и вторым количеством кислорода становится меньше. Благодаря этому, даже если отклонение возникает между воздушно-топливным отношением, которое определяется датчиком 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, и фактическим воздушно-топливным отношением втекающего выхлопного газа, это отклонение может быть уменьшено. На основе выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа может быть сделано приближающимся к целевому воздушно-топливному отношению. После этапа S106, настоящая программа управления завершается.
[0140] С другой стороны, когда, на этапе S104, делается оценка, что оценочный индикатор Fs продувки был установлен на «1», программа переходит на этап S107. На этапе S107, основное управление с обратной связью воспрещается. Более конкретно, воспрещается подача количества топлива, которое подается в камеру 5 сгорания в результате управления с обратной связью так, чтобы воздушно-топливное отношение, которое определяется датчиком 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, соответствовало целевому воздушно-топливному отношению, и топливо в базовом количестве впрыска топлива, которое вычисляется на этапе S103, подается в камеру 5 сгорания. Благодаря этому, можно удерживать фактическое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа от того, чтобы оно становилось беднее, чем целевое воздушно-топливное отношение во время возникновения продувки. В результате, можно предотвратить ухудшение качества выпускаемого выхлопного газа, сопровождающее возникновение продувки.
[0141] Далее, на этапе S108, воспрещается обновление величины обучения. Более конкретно, воспрещается обновление величины обучения на основе разности между первым количеством кислорода и вторым количеством кислорода, и параметр, относящийся к воздушно-топливному отношению, корректируется на основе текущей величины обучения. Благодаря этому, можно предотвратить ухудшение качества выпускаемого выхлопного газа, сопровождающее возникновение продувки. После этапа S108, настоящая программа управления завершается.
[0142] Процессинг по установке целевого воздушно-топливного отношения
В первом варианте осуществления, устройство управления воздушно-топливным отношением поочередно устанавливает целевое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение.
[0143] Кроме того, устройство управления воздушно-топливным отношением, при богатом управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich, переключает целевое воздушно-топливное отношение на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean, когда воздушно-топливное отношение, которое определяется датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение и, при бедном управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean, переключает целевое воздушно-топливное отношение на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich, когда делается оценка, что количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигло опорного количества накопления кислорода, которое меньше, чем максимальное количество накопления кислорода. В этом случае, количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны вычисляется на основе воздушно-топливного отношения, которое определяется датчиком 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше, и вычисляется на основе текущего целевого воздушно-топливного отношения, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество.
[0144] Следует отметить, что устройство управления воздушно-топливным отношением, при бедном управлении переключает целевое воздушно-топливное отношение на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich, когда воздушно-топливное отношение, которое определяется датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает бедного оценочного воздушно-топливного отношения, если воздушно-топливное отношение, которое определяется датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает бедного оценочного воздушно-топливного отношения, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, до того, как делается оценка, что количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигло опорного количества накопления кислорода.
[0145] Фиг. 12 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления процессингом для установки целевого воздушно-топливного отношения в первом варианте осуществления настоящего изобретения. Проиллюстрированная программа управления выполняется прерыванием в определенные интервалы времени.
[0146] Сначала, на этапе S201, получают количество впрыска топлива Qi. Далее, на этапе S202, делается оценка, установлен ли оценочный индикатор Fs продувки на ноль. Оценочный индикатор Fs продувки представляет собой индикатор, который устанавливается в ходе ниже поясненного оценочного процессинга продувки. Он устанавливается на ноль, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше, и при этом устанавливается на «1», когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество. Если делается оценка, что оценочный индикатор Fs продувки установлен на ноль, программа переходит на этап S203.
[0147] На этапе S203, получают выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. Далее, на этапе S204, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны увеличивается на текущий избыток/недостаток OED кислорода. Текущий избыток/недостаток OED кислорода вычисляется с помощью вышеуказанной формулы (1) на основе выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны и т.д. После этапа S204, настоящая программа управления переходит на этап S207.
[0148] С другой стороны, если, на этапе S202, делается оценка, что оценочный индикатор Fs продувки установлен на «1», программа переходит на этап S205. На этапе S205, получают текущее целевое воздушно-топливное отношение TAF втекающего выхлопного газа. Далее, на этапе S206, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны увеличивается на текущий избыток/недостаток OED кислорода. Текущий избыток/недостаток OED кислорода вычисляется с помощью следующей формулы (6) на основе текущего целевого воздушно-топливного отношения TAF втекающего выхлопного газа и т.д.
Здесь, 0,23 представляет собой концентрацию кислорода в воздухе, Qi - количество впрыска топлива, и AFR - воздушно-топливное отношение, образующее центр управления (в настоящем варианте осуществления, стехиометрическое воздушно-топливное отношение (14,6)). После этапа S206, настоящая программа управления переходит на этап S207.
[0149] На этапе S207, получают выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. Далее, на этапе S208, делается оценка, установлен ли бедный установленный индикатор Fr на ноль. Следует отметить, что бедный установленный индикатор Fr представляет собой индикатор, который установлен на «1», если целевое воздушно-топливное отношение TAF установлено на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean, и установлен на ноль, если целевое воздушно-топливное отношение TAF установлено на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich. Когда, на этапе S207, делается оценка, что бедный установленный индикатор Fr установлен на ноль, то есть, когда целевое воздушно-топливное отношение TAF установлено на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich, программа переходит на этап S209.
[0150] На этапе S209 делается оценка, представляет ли собой выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны заданное богатое оценочное воздушно-топливное отношение AFrich или меньше. Богатое оценочное воздушно-топливное отношение AFrich представляет собой заданное воздушно-топливное отношение, которое слегка богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (например, 14,55).
[0151] Когда на этапе S209 делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны больше, чем богатое оценочное воздушно-топливное отношение AFrich, настоящая программа управления завершается. В этом случае, целевое воздушно-топливное отношение TAF поддерживается на богатом установленном воздушно-топливном отношении TAFrich.
[0152] С другой стороны, когда на этапе S209 делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны представляет собой богатое оценочное воздушно-топливное отношение AFrich или меньше, то есть, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich, программа переходит на этап S210. На этапе S210, целевое воздушно-топливное отношение TAF устанавливается на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение TAF переключается из богатого установленного воздушно-топливного отношения TAFrich на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean. Бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean представляет собой заданное воздушно-топливное отношение, которое беднее в некоторой степени, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение. Например, оно делается от 14,65 до 20, предпочтительно от 14,68 до 18, более предпочтительно от 14,7 до 16 или около того.
[0153] После этапа S210, на этапе S211, бедный установленный индикатор Fr устанавливается на «1». Далее, на этапе S212, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода сбрасывается на ноль. После этого, настоящая программа управления завершается.
[0154] С другой стороны, когда на этапе S208 делается оценка, что бедный установленный индикатор Fr установлен на «1», то есть, когда целевое воздушно-топливное отношение TAF установлено на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean, программа переходит на этап S213.
[0155] На этапе S213 делается оценка, представляет ли собой выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны заданное бедное оценочное воздушно-топливное отношение AFlean или больше. Бедное оценочное воздушно-топливное отношение AFlean представляет собой заданное воздушно-топливное отношение, которое слегка беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (например, 14,65).
[0156] Когда на этапе S213 делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меньше, чем бедное оценочное воздушно-топливное отношение AFlean, программа переходит на этап S214. На этапе S214 делается оценка, представляет ли собой совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны заданную переключающую опорную величину OEDref или больше. Когда на этапе S214 делается оценка, что совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны меньше, чем переключающая опорная величина OEDref, настоящая программа управления завершается. В этом случае, целевое воздушно-топливное отношение TAF поддерживается на бедном установленном воздушно-топливном отношении TAFlean.
[0157] С другой стороны, когда на этапе S214 делается оценка, что совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны представляет собой переключающую опорную величину OEDref или больше, то есть, когда делается оценка, что количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигло опорного количества накопления кислорода, которое меньше, чем максимальное количество накопления кислорода, программа переходит на этап S215. На этапе S215, целевое воздушно-топливное отношение TAF устанавливается на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение TAF переключается из бедного установленного воздушно-топливного отношения TAFlean на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich. Далее, на этапе S216, бедный установленный индикатор Fr устанавливается на ноль. Далее, на этапе S212, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны сбрасывается на ноль. После этого, настоящая программа управления завершается.
[0158] С другой стороны, когда на этапе S213 делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны представляет собой бедное оценочное воздушно-топливное отношение AFlean или больше, то есть, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает бедного оценочного воздушно-топливного отношения AFlean, программа переходит на этап S215. На этапе S215, целевое воздушно-топливное отношение TAF устанавливается на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение TAF переключается из бедного установленного воздушно-топливного отношения TAFlean на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich.
[0159] Следует отметить, что при обычном управлении воздушно-топливным отношением, целевое воздушно-топливное отношение TAF переключается из бедного установленного воздушно-топливного отношения TAFlean на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich, когда совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигает переключающей опорной величины OEDref. Однако если отклонение возникает между количеством накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, которое оценивают, исходя из совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и фактическим количеством накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, иногда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны будет достигать бедного оценочного воздушно-топливного отношения AFlean до того, как совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигнет переключающей опорной величины OEDref. В этом случае целевое воздушно-топливное отношение TAF переключается из бедного установленного воздушно-топливного отношения TAFlean на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает бедного оценочного воздушно-топливного отношения AFlean. Благодаря этому, даже когда возникает отклонение между количеством накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, которое оценивают исходя из совокупного избытка/недостатка кислорода ΣOED в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и фактическим количеством накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, можно более надежно предотвратить ухудшение качества выпускаемого выхлопного газа, в частности, ухудшение качества выпускаемого выхлопного газа, сопровождающее возникновение продувки.
[0160] Оценочный процессинг продувки
Фиг. 13 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления оценочным процессингом продувки в первом варианте осуществления настоящего изобретения. Проиллюстрированная программа управления выполняется прерыванием в определенные интервалы времени.
[0161] Сначала, на этапе S301, вычисляют количество продувки SB А. Количество продувки SBA вычисляют, например, на основе величины перекрытия клапанов впускного клапана 6 и выпускного клапана 8, и перепада давления между давлением на впуске и давлением на выпуске. Величину перекрытия клапанов вычисляют, например, на основе момента закрытия выпускного клапана 8, который меняется с помощью управления механизмом С изменения фаз газораспределения, и момента открытия впускного клапана 6, который меняется с помощью управления механизмом В изменения фаз газораспределения.
[0162] Давление на впуске, например, определяется непосредственно датчиком 50 давления нагнетания, или вычисляется согласно известной модели вычисления на основе выходного сигнала датчика температуры на впуске, расположенного во впускном канале с выпускной стороны от дроссельного клапана 18, выходного сигнала расходомера 16, степени открытия дроссельного клапана 18, и т.д. Давление на выпуске может, например, определяться непосредственно датчиком давления на выпуске, который расположен в выпускном коллекторе 19, или может вычисляться на основе карты, которая показана как функция оборотов двигателя и давления на впуске. Более конкретно, на карте давление на выпуске показано как возрастающее при увеличении оборотов двигателя, и показано как возрастающее при увеличении давления на впуске.
[0163] Кроме того, количество продувки SBА может вычисляться на основе карты, которая показана как функция величины перекрытия клапанов и перепада давления между давлением на впуске и давлением на выпуске. Более конкретно, на карте количество продувки SBA показано как возрастающее при увеличении величины перекрытия клапанов, и показано как возрастающее при увеличении перепада давления между давлением на впуске и давлением на выпуске.
[0164] Далее, на этапе S302, делается оценка, является ли количество продувки SBA, которое было вычислено на этапе S301, заданным опорным продувочным количеством BAref или меньше. Когда делается оценка, что количество продувки SBA представляет собой опорное продувочное количество BAref или меньше, программа переходит на этап S303. На этапе S303, оценочный индикатор Fs продувки устанавливается на ноль. После этого, настоящая программа управления завершается. Опорное продувочное количество BAref устанавливается как верхняя предельная величина количества, при которой возникновение продувки не вызывает отклонения выходного сигнала датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны в богатую сторону. Следует отметить, что опорное продувочное количество BAref может также составлять ноль. При установке опорного продувочного количества BAref на ноль, можно более надежно предотвратить ухудшение качества выпускаемого выхлопного газа при возникновении продувки.
[0165] С другой стороны, когда на этапе S302 делается оценка, что количество продувки SBA больше, чем опорное продувочное количество BAref, программа переходит на этап S304. На этапе S304, оценочный индикатор Fs продувки устанавливается на «1». После этого, настоящая программа управления завершается.
[0166] Второй вариант осуществления
Далее, со ссылкой на фиг. 14 - фиг. 17, будет описан второй вариант осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что конфигурация и управление двигателя внутреннего сгорания во втором варианте осуществления в целом аналогичны двигателю внутреннего сгорания в первом варианте осуществления, и, таким образом, в последующем пояснении, будут объяснены главным образом части, отличающиеся от первого варианта осуществления.
[0167] Во втором варианте осуществления, устройство управления воздушно-топливным отношением устанавливает целевое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа на любое из нижеследующих: богатое установленное воздушно-топливное отношение, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение и ближе к стехиометрическому воздушно-топливному отношению, чем богатое установленное воздушно-топливное отношение, бедное установленное воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение и ближе к стехиометрическому воздушно-топливному отношению, чем бедное установленное воздушно-топливное отношение.
[0168] Кроме того, устройство управления воздушно-топливным отношением, при богатом управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое установленное воздушно-топливное отношение, переключает целевое воздушно-топливное отношение на слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение, когда делается оценка, что количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигло первого опорного количества накопления кислорода, которое меньше, чем максимальное количество накопления кислорода. Устройство управления воздушно-топливным отношением, при слабо богатом управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение, переключает целевое воздушно-топливное отношение на бедное установленное воздушно-топливное отношение, когда воздушно-топливное отношение, которое было определено датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения. Устройство управления воздушно-топливным отношением, при бедном управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на бедное установленное воздушно-топливное отношение, переключает целевое воздушно-топливное отношение на слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение, когда делается оценка, что количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигла второго опорного количества накопления кислорода, которое меньше, чем максимальное количество накопления кислорода. Устройство управления воздушно-топливным отношением, при слабо бедном управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение, переключает целевое воздушно-топливное отношение на богатое установленное воздушно-топливное отношение, когда воздушно-топливное отношение, которое было определено датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигло бедного оценочного воздушно-топливного отношения.
[0169] В этом случае, количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны вычисляется на основе воздушно-топливного отношения, которое определяется датчиком 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше, и вычисляется на основе текущего целевого воздушно-топливного отношения, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество.
[0170] Следует отметить, что устройство управления воздушно-топливным отношением при богатом управлении переключает целевое воздушно-топливное отношение на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean, когда воздушно-топливное отношение, которое определяется датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения, если воздушно-топливное отношение, которое определяется датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения до того, как делается оценка, что количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигло первого опорного количества накопления кислорода. Устройство управления воздушно-топливным отношением при бедном управлении переключает целевое воздушно-топливное отношение на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich, когда воздушно-топливное отношение, которое определяется датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает бедного оценочного воздушно-топливного отношения, если воздушно-топливное отношение, которое определяется датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает бедного оценочного воздушно-топливного отношения до того, как делается оценка, что количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигло второго опорного количества накопления кислорода.
[0171] Пояснение управления с использованием временной диаграммы Вышеупомянутая работа будет пояснена конкретно со ссылкой на фиг. 14. Фиг. 14 представляет собой временную диаграмму величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения, выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода, и выходного воздушно-топливного отношения AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, в случае выполнения базового управления воздушно-топливным отношением устройством управления воздушно-топливным отношением двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
1
[0172] В проиллюстрированном примере, в состоянии до момента t времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на слабо богатую установленную величину AFCsrich коррекции (соответствующую слабо богатому установленному воздушно-топливному отношению). То есть, целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое воздушно-топливное отношение. Вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится богатым воздушно-топливным отношением. Несгоревший газ, который содержится во втекающем выхлопном газе, очищается катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Вместе с этим, количество OSА накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается. С другой стороны, из-за очистки в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, вытекающий выхлопной газ не содержит несгоревшего газа, и поэтому выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится, по существу, стехиометрическим воздушно-топливным отношением.
1
1
2
[0173] Поскольку количество OSА накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается, то количество OSA накопления кислорода приближается к нулю в момент t времени. Вместе с этим, часть несгоревшего газа, втекающего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, начинает вытекать, не будучи очищенной катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Из-за этого, после момента t времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны постепенно падает. В результате, в проиллюстрированном примере, в момент t времени, количество OSA накопления кислорода становится, по существу, нулевым, и выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich.
[0174] В настоящем варианте осуществления, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым оценочным воздушно-топливным отношением AFrich или меньше, чтобы заставить количество OSА накопления кислорода увеличиваться, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на бедную установленную величину AFClean коррекции (соответствующую бедному установленному воздушно-топливному отношению). Поэтому целевое воздушно-топливное отношение переключается из богатого воздушно-топливного отношения на бедное воздушно-топливное отношение.
2
2
[0175] При переключении целевого воздушно-топливного отношения на бедное воздушно-топливное отношение в момент t времени, воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа меняется из богатого воздушно-топливного отношения на бедное воздушно-топливное отношение. Далее, вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится бедным воздушно-топливным отношением. После того, как воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа меняется на бедное воздушно-топливное отношение в момент t времени, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны увеличивается.
3
[0176] Если количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны увеличивается данным образом, воздушно-топливное отношение вытекающего выхлопного газа меняется в сторону стехиометрического воздушно-топливного отношения. В примере, показанном на фиг. 14, в момент t времени, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится больше, чем слабо бедная переключающая опорная величина OEDlean. Это означает, что количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны возросло в определенной степени.
3
3
[0177] Поэтому в настоящем варианте осуществления, когда совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится больше, чем слабо бедная переключающая опорная величина OEDlean, то есть, когда делается оценка, что количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится больше, чем слабо бедное переключающее опорное количество Clean накопления, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на слабо бедную установленную величину AFCslean коррекции (соответствующую слабо бедному установленному воздушно-топливному отношению). Поэтому в момент t времени, бедная степень целевого воздушно-топливного отношения падает. Ниже, момент t времени будет именоваться «момент изменения бедной степени».
3
[0178] В момент изменения бедной степени в момент t времени, при переключении величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения на слабо бедную установленную величину AFCslean коррекции, бедная степень выхлопного газа, втекающего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, также становится меньше. Вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится меньше, и скорость увеличения количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны падает.
3
4
5
[0179] После момента t времени, количество OS А накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно увеличивается, хотя скорость возрастания и является небольшой. Если количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно увеличивается, количество OSA накопления кислорода в конечном итоге приближается к максимальному количеству Cmax накопления кислорода. Если в момент t времени количество OSA накопления кислорода приближается к максимальному количеству Cmax накопления кислорода, то часть кислорода, втекающего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, начинает вытекать, не будучи накопленной в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Из-за этого, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны постепенно возрастает. В результате, в проиллюстрированном примере, в момент t времени, количество OSA накопления кислорода достигает максимального количества Cmax накопления кислорода, и выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает бедного оценочного воздушно-топливного отношения AFlean.
[0180] В настоящем варианте осуществления, если выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится бедным оценочным воздушно-топливным отношением AFlean или больше, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на богатую установленную величину AFCrich коррекции так, чтобы заставить количество OSА накопления кислорода уменьшиться. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение переключается из бедного воздушно-топливного отношения на богатое воздушно-топливное отношение.
5
[0181] Если, в момент t времени, целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое воздушно-топливное отношение, воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа меняется из бедного воздушно-топливного отношения на богатое воздушно-топливное отношение. Кроме того, вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится богатым воздушно-топливным отношением. Если, в момент is времени, воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа меняется на богатое воздушно-топливное отношение, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны уменьшается.
6
[0182] Если количество OSА накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны уменьшается данным образом, то воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, меняется в сторону стехиометрического воздушно-топливного отношения. В примере, показанном на фиг. 5, в момент t времени, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится меньше, чем слабо богатая переключающая опорная величина OEDrich. Это означает, что количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны уменьшилось в определенной степени.
[0183] Поэтому в настоящем варианте осуществления, когда совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится меньше, чем слабо богатая переключающая опорная величина OEDrich, то есть, когда делается оценка, что количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится меньше, чем слабо богатое переключающее опорное количество Crich накопления, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается из богатой установленной величины AFCrich коррекции на слабо богатую установленную величину AFCsrich коррекции (соответствующую слабо богатому установленному воздушно-топливному отношению).
6
[0184] Если в момент t времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на слабо богатую установленную величину AFCsrich коррекции, богатая степень воздушно-топливного отношения выхлопного газа, втекающего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, также становится меньше. Вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны увеличивается, и скорость уменьшения количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны падает.
6
7
1
8
2
1
6
[0185] После момента t времени, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается, хотя скорость уменьшения невелика. Если количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается, то количество OSA накопления кислорода в конечном итоге приближается к нулю в момент t времени таким же образом, что и в момент t времени, и уменьшается до Clowlim с фиг. 4. Затем, в момент t времени, таким же образом, что и в момент t времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich. После этого повторяется работа, сходная с работой в моменты t-t времени.
1
5
[0186] Кроме того, в настоящем варианте осуществления, когда повторяется вышеупомянутый цикл моментов t-t времени, количество топлива, которое подается в камеру 5 сгорания, управляется с помощью обратной связи так, что выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится целевым воздушно-топливным отношением. Например, когда выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны ниже, чем целевое воздушно-топливное отношение (является богатым), количество топлива, которое подается в камеру 5 сгорания, делается меньше. С другой стороны, когда выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны выше, чем целевое воздушно-топливное отношение (является бедным), количество топлива, которое подается в камеру 5 сгорания, делается больше.
1
1
1
1
[0187] Как пояснено в первом варианте осуществления, если отклонение возникает между выходным воздушно-топливным отношением датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны и фактическим воздушно-топливным отношением втекающего выхлопного газа, даже при выполнении вышеуказанного управления воздушно-топливным отношением, выпускаемый выхлопной газ подвержен ухудшению качества. Поэтому также и во втором варианте осуществления, таким же образом, что и в первом варианте осуществления, обучающееся управление выполняется во время обычной работы с тем, чтобы компенсировать отклонение в выходном воздушно-топливном отношении датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. При обучающемся управлении во втором варианте осуществления, величина sfbg обучения обновляется с использованием вышеуказанной формулы (2) на основе разности ASOED (например, R-F) между абсолютной величиной совокупного избытка/недостатка 20ED кислорода в период Tinc времени увеличения кислорода (например, R на фиг. 14) и абсолютной величиной совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tdec времени уменьшения кислорода (например, F на фиг. 14). Обучающееся управление во втором варианте осуществления аналогично обучающемуся управлению в первом варианте осуществления, таким образом, пояснение будет опущено.
[0188] В этом отношении, как пояснено в первом варианте осуществления, если возникает продувка, выпускаемый выхлопной газ подвержен ухудшению качества. Поэтому также и во втором варианте осуществления, таким же образом, что и в первом варианте осуществления, программа управления по управлению воздушно-топливным отношением, которая показана на фиг. 11, выполняется с тем, чтобы предотвратить ухудшение качества выпускаемого выхлопного газа сопровождающее возникновение продувки. Кроме того, таким же образом, что и в первом варианте осуществления, программа управления оценочным процессингом продувки, которая показана на фиг. 13, выполняется с тем, чтобы выполнить оценку, представляет ли собой количество продувки опорное продувочное количество или меньше.
[0189] Процессинг для установки целевого воздушно-топливного отношения
Фиг. 15 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления процессингом для установки целевого воздушно-топливного отношения во втором варианте осуществления настоящего изобретения. Проиллюстрированная программа управления выполняется прерыванием в определенные интервалы времени. Этапы с S401 по S407 на фиг. 15 аналогичны этапам с S201 по S207 на фиг. 12, таким образом, их пояснение будет опущено.
[0190] После этапа S407, на этапе S408, делается оценка, установлен ли бедный установленный индикатор Fr на ноль. Следует отметить, что бедный установленный индикатор Fr представляет собой индикатор, который установлен на «1», когда целевое воздушно-топливное отношение TAF установлено на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean, и установлен на ноль, когда целевое воздушно-топливное отношение TAF установлено на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich.
[0191] Когда на этапе S408, делается оценка, что бедный установленный индикатор Fr установлен на «1», то есть, когда целевое воздушно-топливное отношение ТАР установлено на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean или слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean, программа переходит на этап S410. На этапе S410, выполняется позже поясненный процессинг для установки целевого воздушно-топливного отношения во время бедной коррекции. С другой стороны, когда на этапе S408 делается оценка, что бедный установленный индикатор Fr установлен на ноль, то есть, когда целевое воздушно-топливное отношение TAF установлено на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich или слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich, программа переходит на этап S409. На этапе S409, выполняется позже поясненный процессинг для установки целевого воздушно-топливного отношения во время богатой коррекции.
[0192] Фиг. 16 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления процессингом для установки целевого воздушно-топливного отношения во время богатой коррекции во втором варианте осуществления настоящего изобретения.
[0193] Сначала, на этапе S501, делается оценка, представляет ли собой выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны заданное богатое оценочное воздушно-топливное отношение AFrich или меньше. Богатое оценочное воздушно-топливное отношение AFrich представляет собой заданное воздушно-топливное отношение, которое слегка богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (например, 14,55).
[0194] Когда на этапе S501, делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны больше, чем богатое оценочное воздушно-топливное отношение AFrich, программа переходит на этап S502. На этапе S502, делается оценка, представляет ли собой совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны заданную слабо богатую переключающую опорную величину OEDrich или меньше. Когда на этапе S502 делается оценка, что совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны больше, чем слабо богатая переключающая опорная величина OEDrich, настоящая программа управления завершается. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение TAF поддерживается на богатом установленном воздушно-топливном отношении TAFrich.
[0195] С другой стороны, когда на этапе S502 делается оценка, что совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны представляет собой слабо богатую переключающую опорную величину OEDrich или меньше, то есть, когда делается оценка, что количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигло первого опорного количества накопления кислорода, которое меньше, чем максимальное количество накопления кислорода, программа переходит на этап S503. На этапе S503, целевое воздушно-топливное отношение TAF устанавливается на слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение TAF переключается из богатого установленного воздушно-топливного отношения TAFrich на слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFsrich или поддерживается на слабо богатом установленном воздушно-топливном отношении TAFsrich. Слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFsrich представляет собой богатое воздушно-топливное отношение с меньшей богатой степенью, чем богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich (меньшая разница со стехиометрическим воздушно-топливным отношением). Например, оно делается 13,5-14.58, предпочтительно 14-14.57, более предпочтительно 14,3-14.55 или около того. После этого, настоящая программа управления завершается.
[0196] С другой стороны, когда на этапе S501 делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны представляет собой богатое оценочное воздушно-топливное отношение AFrich или меньше, то есть, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich, программа переходит на этап S504. На этапе S504, целевое воздушно-топливное отношение TAF устанавливается на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение TAF переключается из слабо богатого установленного воздушно-топливного отношения TAFsrich или богатого установленного воздушно-топливного отношения TAFrich на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean. Бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean представляет собой заданное воздушно-топливное отношение, которое беднее в некоторой степени, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (воздушно-топливное отношение, образующее центр управления). Например, оно делается 14,65-20, предпочтительно 14,65-18, более предпочтительно 14,65-16 или около того.
[0197] Следует отметить, что при обычном управлении воздушно-топливным отношением, целевое воздушно-топливное отношение TAF переключается из богатого установленного воздушно-топливного отношения TAFrich через слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFsrich на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean. Однако если отклонение возникает между количеством накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, которое оценивается исходя из совокупного избытка/недостатка IOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и фактическим количеством накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, иногда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich до того, как совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигает слабо богатой переключающей опорной величины OEDrich. В этом случае, целевое воздушно-топливное отношение TAF переключается непосредственно из богатого установленного воздушно-топливного отношения TAFrich на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean. Благодаря этому, даже если отклонение возникает между количеством накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, которое оценивается исходя из совокупного избытка/не достатка ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и фактическим количеством накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, то можно более надежно предотвратить ухудшение качества выпускаемого выхлопного газа, в частности, ухудшение качества выпускаемого выхлопного газа, сопровождающее продувку.
[0198] После этапа S504, на этапе S505, бедный установленный индикатор Fr устанавливается на «1». Далее, на этапе S506, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны сбрасывается на ноль. После этого, настоящая программа управления завершается.
[0199] Фиг. 17 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления процессингом для установки целевого воздушно-топливного отношения во время бедной коррекции во втором варианте осуществления настоящего изобретения.
[0200] Сначала, на этапе S601, делается оценка, представляет ли собой выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны заданное бедное оценочное воздушно-топливное отношение AFlean или больше. Бедное оценочное воздушно-топливное отношение AFlean представляет собой заданное воздушно-топливное отношение, которое слегка беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (например, 14,65).
[0201] Когда на этапе S601, делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меньше, чем бедное оценочное воздушно-топливное отношение AFlean, программа переходит на этап S602. На этапе S602, делается оценка, представляет ли собой совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны заданную слабо бедную переключающую опорную величину OEDlean или больше. Когда на этапе S602 делается оценка, что совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны меньше, чем слабо бедная переключающая опорная величина OEDlean, настоящая программа управления завершается. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение ТАР поддерживается на бедном установленном воздушно-топливном отношении TAFlean.
[0202] С другой стороны, когда на этапе S602 делается оценка, что совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является слабо бедной переключающей опорной величиной OEDlean или больше, то есть, когда делается оценка, что количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигло второго опорного количества накопления кислорода, которое меньше, чем максимальное количество накопления кислорода, программа переходит на этап S603. На этапе S603, целевое воздушно-топливное отношение TAF представляет собой слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение TAF переключается из бедного установленного воздушно-топливного отношения TAFlean на слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFslean или поддерживается на слабо бедном установленном воздушно-топливном отношении TAFslean. Слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFslean представляет собой бедное воздушно-топливное отношение с меньшей бедной степенью, чем бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean (меньше разница с стехиометрическом воздушно-топливным отношением). Например, оно делается 14,62-15,7, предпочтительно 14,63-15,2, более предпочтительно 14,65-14,9 или около того. После этого, настоящая программа управления завершается.
[0203] С другой стороны, когда на этапе S601 делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны представляет собой бедное оценочное воздушно-топливное отношение AFlean или больше, то есть, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает бедного оценочного воздушно-топливного отношения AFlean, программа переходит на этап S604. На этапе S604, целевое воздушно-топливное отношение TAF устанавливается на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение TAF переключается из слабо бедного установленного воздушно-топливного отношения TAFslean или бедного установленного воздушно-топливного отношения TAFlean на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich. Богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich представляет собой заданное воздушно-топливное отношение, которое богаче в некоторой степени стехиометрического воздушно-топливного отношения (воздушно-топливного отношения, образующего центр управления). Например, оно делается 10-14,55, предпочтительно 12-14,52, более предпочтительно 13-14,5 или около того.
[0204] Следует отметить, что при обычном управлении воздушно-топливным отношением, целевое воздушно-топливное отношение TAF переключается из бедного установленного воздушно-топливного отношения TAFlean через слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFslean на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich. Однако если отклонение возникает между количеством накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, которое оценивается исходя из совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и фактическим количеством накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, иногда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны будет достигать бедного оценочного воздушно-топливного отношения AFlean до того, как совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигнет слабо бедной переключающей опорной величины OEDlean. В этом случае, целевое воздушно-топливное отношение TAF переключается непосредственно из бедного установленного воздушно-топливного отношения TAFlean на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich. Благодаря этому, даже если отклонение возникает между количеством накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, которое оценивается исходя из совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и фактическим количеством накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, то можно более надежно предотвратить ухудшение качества выпускаемого выхлопного газа, в частности, ухудшение качества выпускаемого выхлопного газа, сопровождающее продувку.
[0205] После этапа S604, на этапе S605, бедный установленный индикатор Fr устанавливается на ноль. Далее, на этапе S606, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны сбрасывается на ноль. После этого, настоящая программа управления завершается.
[0206] Третий вариант осуществления
Далее, со ссылкой на фиг. 18 и фиг. 19, будет пояснен третий вариант осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что конфигурация и управление двигателя внутреннего сгорания по третьему варианту осуществления в целом идентичны двигателям внутреннего сгорания первого варианта осуществления и второго варианта осуществления, таким образом, в последующем пояснении, будут пояснены главным образом части, отличающиеся от первого варианта осуществления и второго варианта осуществления.
[0207] В третьем варианте осуществления, устройство управления воздушно-топливным отношением поочередно устанавливает целевое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа на богатое установленное воздушно-топливное отношение, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и бедное установленное воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение.
[0208] Кроме того, устройство управления воздушно-топливным отношением при богатом управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое установленное воздушно-топливное отношение, переключает целевое воздушно-топливное отношение на бедное установленное воздушно-топливное отношение, когда воздушно-топливное отношение, которое было определено датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение. Устройство управления воздушно-топливным отношением, при бедном управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на бедное установленное воздушно-топливное отношение, переключает целевое воздушно-топливное отношение на богатое установленное воздушно-топливное отношение, когда воздушно-топливное отношение, которое было определено датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, достигает бедного оценочного воздушно-топливного отношения, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение.
[0209] Пояснение управления воздушно-топливным отношением с использованием временной диаграммы
Со ссылкой на фиг. 18, эта вышеупомянутая работа будет пояснена подробно. Фиг. 18 представляет собой временную диаграмму величины AFC коррекции воздушно-топливного отношения, выходного воздушно-топливного отношения AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, количества OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода и выходного воздушно-топливного отношения AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, в случае выполнения базового управления воздушно-топливным отношением устройством управления воздушно-топливным отношением двигателя внутреннего сгорания согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
[0210] Совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода, который проиллюстрирован на фиг. 18, показывает совокупную величину избытка/недостатка OED кислорода, которую вычисляют с помощью формулы (1). Совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода сбрасывается на ноль, когда целевое воздушно-топливное отношение переключается между богатым установленным воздушно-топливным отношением и бедным установленным воздушно-топливным отношением.
[0211] Следует отметить, что величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения представляет собой величину коррекции, относящуюся к целевому воздушно-топливному отношению втекающего выхлопного газа. Когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения составляет «0», целевое воздушно-топливное отношение делается воздушно-топливным отношением (в настоящем варианте осуществления, по существу, стехиометрическим воздушно-топливным отношением), равным воздушно-топливному отношению, образующему центр управления (ниже именуемым «управляющим центральным воздушно-топливным отношением»). Когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения представляет собой положительную величину, целевое воздушно-топливное отношение делается воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем управляющее центральное воздушно-топливное отношение (в настоящем варианте осуществления, бедное воздушно-топливное отношение). Когда величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения представляет собой отрицательную величину, целевое воздушно-топливное отношение становится воздушно-топливным отношением, которое богаче, чем управляющее центральное воздушно-топливное отношение (в настоящем варианте осуществления, богатое воздушно-топливное отношение).
1
[0212] В проиллюстрированном примере, в состоянии до момента t времени, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения установлена на богатую установленную величину AFCrich коррекции (соответствующую богатому установленному воздушно-топливному отношению). То есть, целевое воздушно-топливное отношение делается богатым воздушно-топливным отношением. Вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится богатым воздушно-топливным отношением. Несгоревший газ, который содержится во втекающем выхлопном газе, удаляется катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Вместе с этим, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается. С другой стороны, из-за очистки в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, вытекающий выхлопной газ не содержит несгоревший газ, таким образом, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится, по существу, стехиометрическим воздушно-топливным отношением.
1
1
2
[0213] Если количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается, количество OSA накопления кислорода приближается к нулю в момент t времени. Вместе с этим, часть несгоревшего газа, который втекает в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, начинает вытекать, не будучи удаленной в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Из-за этого, после момента t времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны постепенно падает. В результате, в проиллюстрированном примере, в момент t времени, количество OSA накопления кислорода становится, по существу, нулевым, и выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich.
[0214] В настоящем варианте осуществления, если выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым оценочным воздушно-топливным отношением AFrich или меньше, чтобы повысить количество OSA накопления кислорода, величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на бедную установленную величину AFClean коррекции (соответствующую бедному установленному воздушно-топливному отношению). Поэтому целевое воздушно-топливное отношение переключается из богатого воздушно-топливного отношения на бедное воздушно-топливное отношение.
2
2
[0215] Если, в момент t времени, целевое воздушно-топливное отношение переключается на бедное воздушно-топливное отношение, воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа меняется из богатого воздушно-топливного отношения на бедное воздушно-топливное отношение. Кроме того, вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится бедным воздушно-топливным отношением. Если, в момент t времени, воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа меняется на бедное воздушно-топливное отношение, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны увеличивается.
3
4
[0216] Если количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны увеличивается данным образом, воздушно-топливное отношение вытекающего выхлопного газа меняется в сторону стехиометрического воздушно-топливного отношения. Кроме того, если количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно увеличивается, количество OSA накопления кислорода в конечном итоге приближается к максимальному количеству Cmax накопления кислорода. Если, в момент t времени, количество OSA накопления кислорода приближается к максимальному количеству Cmax накопления кислорода, то часть кислорода, который втекает в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, начинает вытекать, не будучи накопленной в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Из-за этого, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны постепенно возрастает. В результате, в проиллюстрированном примере, в момент t времени, количество OSA накопления кислорода достигает максимального количества Cmax накопления кислорода, и выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает бедного оценочного воздушно-топливного отношения AFlean.
[0217] Если в настоящем варианте осуществления выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится бедным оценочным воздушно-топливным отношением AFlean или больше, то величина AFC коррекции воздушно-топливного отношения переключается на богатую установленную величину AFCrich коррекции для уменьшения количества OSA накопления кислорода. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение переключается из бедного воздушно-топливного отношения на богатое воздушно-топливное отношение.
4
4
[0218] Если, в момент t времени, целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое воздушно-топливное отношение, то воздушно-топливное отношение выхлопного газа, который втекает в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, меняется из бедного воздушно-топливного отношения на богатое воздушно-топливное отношение. Кроме того, вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится богатым воздушно-топливным отношением. Если, в момент t времени, воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа меняется на богатое воздушно-топливное отношение, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны уменьшается.
5
1
6
2
1
6
[0219] Если, таким образом, количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны уменьшается, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, который вытекает из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, меняется в сторону стехиометрического воздушно-топливного отношения. Кроме того, если количество OSA накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается, в момент t времени, количество OSA накопления кислорода в конечном итоге приближается к нулю, таким же образом, что и в момент t времени. После этого, в момент t времени, таким же образом, что и в момент t времени, выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich. После этого повторяется такая же работа, что и работа в моменты t-t времени.
1
6
[0220] Далее, в настоящем варианте осуществления, в то время как вышеупомянутый цикл моментов t-t времени повторяется, количество топлива, которое подается в камеру 5 сгорания, управляется с помощью обратной связи так, что выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится целевым воздушно-топливным отношением. Например, количество топлива, которое подается в камеру 5 сгорания, делается меньше, когда выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится ниже (богаче), чем целевое воздушно-топливное отношение. С другой стороны, количество топлива, которое подается в камеру 5 сгорания, делается больше, когда выходное воздушно-топливное отношение AFup датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится выше (беднее), чем целевое воздушно-топливное отношение.
1
1
1
1
[0221] Как пояснено в первом варианте осуществления, если возникает отклонение между выходным воздушно-топливным отношением датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны и фактическим воздушно-топливным отношением втекающего выхлопного газа, даже при выполнении этого вышеописанного управления воздушно-топливным отношением, иногда качество выпускаемого выхлопного газа будет ухудшаться. Поэтому в третьем варианте осуществления также, таким же образом, что и в первом варианте осуществления и втором варианте осуществления, обучающееся управление во время обычной работы выполняется так, чтобы компенсировать отклонение выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны. При обучающемся управлении в третьем варианте осуществления, величина sfbg обучения обновляется с использованием вышеуказанной формулы (2) на основе разности ΔΣOED (например R-F) между абсолютной величиной совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tine времени увеличения кислорода (например, R на фиг. 18) и абсолютной величиной совокупного избытка/недостатка ΣOED кислорода в период Tdec времени уменьшения кислорода (например, F на фиг. 18). Обучающееся управление в третьем варианте осуществления аналогично обучающемуся управлению в первом варианте осуществления и втором варианте осуществления, таким образом, пояснение будет опущено.
[0222] В этом отношении, как пояснено в первом варианте осуществления, при вызывании продувки, выпускаемый выхлопной газ становится подвержен ухудшению качества. Поэтому также в третьем варианте осуществления, таким же образом, что и в первом варианте осуществления и втором варианте осуществления, программа управления воздушно-топливным отношением, показанная на фиг. 11, выполняется с тем, чтобы предотвратить ухудшение качества выпускаемого выхлопного газа, сопровождающее возникновение продувки. Кроме того, таким же образом, что и в первом варианте осуществления, выполняется программа управления оценочным процессингом продувки, которая показана на фиг. 13, с тем, чтобы сделать оценку, представляет ли собой количество продувки опорное продувочное количество или меньше.
[0223] Процессинг установки целевого воздушно-топливного отношения
Фиг. 19 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления процессингом для установки целевого воздушно-топливного отношения в третьем варианте осуществления настоящего изобретения. Проиллюстрированная программа управления выполняется прерыванием в определенные интервалы времени.
[0224] Сначала, на этапе S701, получают выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. Далее, на этапе S702, делается оценка, установлен ли бедный установленный индикатор Fr на ноль. Следует отметить, что бедный установленный индикатор Fr представляет собой индикатор, который делается «1», когда целевое воздушно-топливное отношение TAF установлено на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean, в то время как он становится «0», когда целевое воздушно-топливное отношение TAF установлено на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich.
[0225] Когда на этапе S702 делается оценка, что бедный установленный индикатор Fr установлен на ноль, то есть, когда целевое воздушно-топливное отношение TAF установлено на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich, программа переходит на этап S703. На этапе S703, делается оценка, представляет ли собой выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны заданное богатое оценочное воздушно-топливное отношение AFrich или меньше. Богатое оценочное воздушно-топливное отношение AFrich представляет собой заданное воздушно-топливное отношение, которое слегка богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (например, 14,55).
[0226] Когда на этапе S703, делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны больше, чем богатое оценочное воздушно-топливное отношение AFrich, настоящая программа управления завершается. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение TAF поддерживается на богатом установленном воздушно-топливном отношении TAFrich.
[0227] С другой стороны, когда на этапе S703 делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны представляет собой богатое оценочное воздушно-топливное отношение AFrich или меньше, то есть, когда выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигло богатого оценочного воздушно-топливного отношения AFrich, программа переходит на этап S704. На этапе S704, целевое воздушно-топливное отношение ТАР устанавливается на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение TAF переключается из богатого установленного воздушно-топливного отношения TAFrich на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean. Бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean представляет собой заданное воздушно-топливное отношение, которое в некоторой степени беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (воздушно-топливное отношение, образующее центр управления). Например, оно делается 14,65 - 20, предпочтительно 14,65 - 18, более предпочтительно 14,65 - 16 или около того.
[0228] После этапа S704, на этапе S705, бедный установленный индикатор Fr устанавливается на «1». Далее, на этапе S706, совокупный избыток/не достаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны сбрасывается на ноль. После этого настоящая программа управления завершается. Следует отметить, что в третьем варианте осуществления, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны используется при обучающемся управлении, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше.
[0229] С другой стороны, когда на этапе S702 делается оценка, что бедный установленный индикатор Fr установлен на «1», то есть, когда целевое воздушно-топливное отношение TAF установлено на бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean, программа переходит на этап S707. На этапе S707 делается оценка, представляет ли собой выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны бедное оценочное воздушно-топливное отношение AFlean или больше. Бедное оценочное воздушно-топливное отношение AFlean представляет собой заданное воздушно-топливное отношение, которое слегка беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (например, 14,65).
[0230] Когда на этапе S707 делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меньше, чем бедное оценочное воздушно-топливное отношение AFlean, настоящая программа управления завершается. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение TAF поддерживается на бедном установленном воздушно-топливном отношении TAFlean. С другой стороны, когда на этапе S707 делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны представляет собой бедное оценочное воздушно-топливное отношение AFlean или больше, то есть делается оценка, что выходное воздушно-топливное отношение AFdwn датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигло бедного оценочного воздушно-топливного отношения AFlean, программа переходит на этап S708. На этапе S708, целевое воздушно-топливное отношение TAF устанавливается на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich. Поэтому целевое воздушно-топливное отношение ТАР переключается из бедного установленного воздушно-топливного отношения TAFlean на богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich. Богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich представляет собой заданное воздушно-топливное отношение, которое богаче в некоторой степени, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (воздушно-топливное отношение, образующее центральное управление). Например, оно делается 10 - 14,55, предпочтительно 12 - 14,52, более предпочтительно 13 - 14,5 или около того.
[0231] После этапа S708, на этапе S709, бедный установленный индикатор Fr устанавливается на ноль. Далее, на этапе S706, совокупный избыток/недостаток ΣOED кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны сбрасывается на ноль. После этого, настоящая программа управления завершается.
[0232] Четвертый вариант осуществления
Далее, со ссылкой на фиг. 20, будет пояснен четвертый вариант осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что конфигурация и управление двигателя внутреннего сгорания по четвертому варианту осуществления, по существу, идентичны двигателям внутреннего сгорания по вариантам осуществления с первого по третий, таким образом, в последующем пояснении, будут пояснены главным образом части, отличающиеся от вариантов осуществления с первого по третий.
[0233] Как пояснено выше, в вариантах осуществления с первого по третий, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество, основное управление с обратной связью и обновление величины обучения воспрещены. По этой причине, по сравнению с тем, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше (когда основное управление с обратной связью и обновление величины обучения разрешены), иногда разность фактического воздушно-топливного отношения и целевого воздушно-топливного отношения втекающего выхлопного газа становится больше.
[0234] Если разность фактического воздушно-топливного отношения и целевого воздушно-топливного отношения втекающего выхлопного газа является большой, то даже если делать целевое воздушно-топливное отношение богатым установленным воздушно-топливным отношением, иногда фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа становится бедным установленным воздушно-топливным отношением. Кроме того, если разница фактического воздушно-топливного отношения и целевого воздушно-топливного отношения втекающего выхлопного газа является большой, то даже если делать целевое воздушно-топливное отношение бедным установленным воздушно-топливным отношением, иногда фактическое воздушно-топливное отношение выхлопного газа становится богатым установленным воздушно-топливным отношением. В этом случае, при управлении воздушно-топливным отношением в вариантах осуществления с первого по третий, целевое воздушно-топливное отношение не может быть переключено в соответствующий момент и выпускаемый выхлопной газ подвержен ухудшению качества. Поэтому, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество, даже при выполнении управления воздушно-топливным отношением по вариантам осуществления с первого по третий, иногда выпускаемый выхлопной газ будет подвержен ухудшению качества.
[0235] Поэтому в четвертом варианте осуществления, если количество продувки больше, чем опорное продувочное количество, то бедное установленное воздушно-топливное отношение делается больше, чем бедное установленное воздушно-топливное отношение для случая, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше, в то время как, если количество продувки больше, чем опорное продувочное количество, то богатое установленное воздушно-топливное отношение делается меньше, чем богатое установленное воздушно-топливное отношение для случая, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше. Из-за этого, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество, абсолютная величина разности между бедным установленным воздушно-топливным отношением и стехиометрическим воздушно-топливным отношением и абсолютная величина разности между богатым установленным воздушно-топливным отношением и стехиометрическим воздушно-топливным отношением становятся больше, чем абсолютная величина разности между бедным установленным воздушно-топливным отношением и стехиометрическим воздушно-топливным отношением и абсолютная величина разности между богатым установленным воздушно-топливным отношением и стехиометрическим воздушно-топливным отношением в случае, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше. В результате, даже когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество, при бедном управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на бедное установленное воздушно-топливное отношение, фактическое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа может быть надежно сделано бедным, а при богатом управлении, где целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое установленное воздушно-топливное отношение, фактическое воздушно-топливное отношение втекающего выхлопного газа может быть надежно сделано богатым. Поэтому ухудшение качества выпускаемого выхлопного газа, происходящее вместе с возникновением продувки, может быть более надежно предотвращено.
[0236] Программа управления воздушно-топливным отношением
Фиг. 20 представляет собой блок-схему, которая показывает программу управления по управлению воздушно-топливным отношением в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения. Проиллюстрированная программа управления выполняется прерыванием в определенные интервалы времени. Этапы S801-S808 на фиг. 20 аналогичны этапам S101-S108 на фиг. 11, таким образом, соответствующие пояснения будут опущены.
[0237] После этапа S808, на этапе S809, по меньшей мере, либо богатое установленное воздушно-топливное отношение, либо бедное установленное воздушно-топливное отношение изменяются от их начальной величины. Кроме того, после этапа S806, на этапе S810, богатое установленное воздушно-топливное отношение и бедное установленное воздушно-топливное отношение возвращаются к начальным величинам.
[0238] Более конкретно, в четвертом варианте осуществления, бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean по первому варианту осуществления и по третьему варианту осуществления делается больше, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество, по сравнению с тем случаем, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше, и богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich по первому варианту осуществления и по третьему варианту осуществления делается меньше, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество, по сравнению с тем случаем, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше. Следует отметить, что, абсолютная величина разности между бедным установленным воздушно-топливным отношением TAFlean и стехиометрическим воздушно-топливным отношением в первом варианте осуществления больше, чем абсолютная величина разности между богатым установленным воздушно-топливным отношением TAFrich и стехиометрическим воздушно-топливным отношением в первом варианте осуществления. По этой причине, можно также сделать бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean в первом варианте осуществления постоянным, независимо от количества продувки, а также сделать богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich в первом варианте осуществления меньше, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество, по сравнению с тем, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше.
[0239] В качестве альтернативного варианта, слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean во втором варианте осуществления может быть сделано больше, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество, по сравнению с тем, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше, и слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich во втором варианте осуществления может быть сделано меньше, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество, по сравнению с тем, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше. Следует отметить, что слабо бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean и бедное установленное воздушно-топливное отношение TAFlean во втором варианте осуществления могут быть сделаны больше, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество, по сравнению с тем, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше, при этом слабо богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich и богатое установленное воздушно-топливное отношение TAFrich во втором варианте осуществления могут быть сделаны меньше, когда количество продувки больше, чем опорное продувочное количество, по сравнению с тем, когда количество продувки представляет собой опорное продувочное количество или меньше.
[0240] Следует отметить, что все процедуры вышеупомянутого управления управляются ЭБУ 31 двигателя 100 внутреннего сгорания.
[0241] Выше были объяснены предпочтительные варианты
осуществления согласно настоящему изобретению, однако, настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления, которые могут быть модифицированы и изменены различными способами в пределах объема формулы изобретения.
Список ссылочных позиций
[0242] 1 - корпус двигателя
5 - камера сгорания
7 - впускной проход
9 - выпускной проход
13 - впускная трубка
14 - уравнительный ресивер
18 - дроссельный клапан
19 - выпускной коллектор
20 - катализатор очистки выхлопного газа с впускной стороны
24 - катализатор очистки выхлопного газа с выпускной стороны
31 - ЭБУ
40 - датчик воздушно-топливного отношения с впускной стороны
41 - датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны
101 - турбокомпрессор (нагнетатель)
100 - двигатель внутреннего сгорания
В, С - механизм изменения фаз газораспределения