УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Область техники
Изобретение относится к устройству управления и к способу управления для двигателя внутреннего сгорания.
Уровень техники
К настоящему времени, известно устройство управления двигателя внутреннего сгорания, в котором датчик состава смеси "воздух-топливо" предоставляется в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, и объем топлива, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания, управляется на основе вывода датчика состава смеси "воздух-топливо".
Датчик состава смеси "воздух-топливо", используемый в таком двигателе внутреннего сгорания, включает в себя случай, в котором анормальность возникает вследствие ухудшения характеристик вместе с его использованием и т.п. Когда такая анормальность возникает в датчике состава смеси "воздух-топливо", объем топлива, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания, не может надлежащим образом управляться, и неисправности возникают при различных видах управления, выполняемых посредством устройства управления двигателя внутреннего сгорания. Соответственно, в устройстве управления двигателя внутреннего сгорания с использованием такого датчика состава смеси "воздух-топливо", в общем, выполняется управление диагностикой анормальностей, которое выполняет диагностику анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо".
В устройстве управления, описанном в публикации заявки на патент Японии № 2009-299545 (JP 2009-299545 А), в качестве такого управления диагностикой анормальностей, например, выполняется следующее управление: во-первых, пошаговое переключение состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, циркулирующего около датчика состава смеси "воздух-топливо", с состава смеси "воздух-топливо", более обедненного, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо" (в дальнейшем также называемого "обедненным составом смеси "воздух-топливо""), на состав смеси "воздух-топливо", более обедненный, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо" (в дальнейшем также называемый "обедненным составом смеси "воздух-топливо""); затем измерение ступенчатого отклика выходного состава смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо", когда состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа переключается таким образом; аналогично, пошаговое переключение состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, циркулирующего около датчика состава смеси "воздух-топливо", с обедненного состава смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо" и измерение ступенчатого отклика выходного состава смеси "воздух-топливо" датчика состава смеси "воздух-топливо" в это время; затем, вычисление параметров системы с однократной задержкой на основе вышеуказанных измеренных значений, за счет этого выполняя диагностику анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо".
Кроме того, выходное напряжение датчика состава смеси "воздух-топливо" имеет высокую температурную зависимость, так что в устройстве, описанном в JP 2009-299545 А, температура элемента датчика состава смеси "воздух-топливо" поддерживается в качестве предписанной температуры активности (например, равной или большей 600°C). Таким образом, точность определения датчика состава смеси "воздух-топливо" может преимущественно поддерживаться, и диагностика анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо" может выполняться надлежащим образом.
Тем не менее, в качестве управления диагностикой анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо", например, предусмотрено управление диагностикой анормальностей, выполняемое при управлении в режиме отсечки топлива, которое временно прекращает подачу топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания в ходе работы двигателя внутреннего сгорания. Конкретно, например, до начала управления в режиме отсечки топлива, выхлопной газ, циркулирующий около датчика состава смеси "воздух-топливо", принудительно имеет теоретический состав смеси "воздух-топливо" или обедненный состав смеси "воздух-топливо", и затем атмосферный газ принудительно циркулирует около датчика состава смеси "воздух-топливо" посредством начала управления в режиме отсечки топлива. Диагностика анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо" выполняется на основе скорости отклика для состава смеси "воздух-топливо", обнаруженного посредством датчика состава смеси "воздух-топливо" (в дальнейшем также называемого "выходным составом смеси "воздух-топливо"") в это время.
Чтобы точно выполнять диагностику анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо" в ходе такого управления в режиме отсечки топлива, требуется то, что состав смеси "воздух-топливо" должен быть обнаруживаемым посредством датчика состава смеси "воздух-топливо" в области большого охвата от обедненного состава смеси "воздух-топливо" до обедненного состава смеси "воздух-топливо", имеющего значительную степень обеднения (атмосферного газа). Тем не менее, когда температура элемента датчика состава смеси "воздух-топливо" является низкой, хотя состав смеси "воздух-топливо" около теоретического состава смеси "воздух-топливо" может точно обнаруживаться, обедненный состав смеси "воздух-топливо", имеющий значительную степень обеднения, такой как атмосферный газ, не может точно обнаруживаться.
С другой стороны, когда температура элемента датчика состава смеси "воздух-топливо" поддерживается сравнительно высокой все время посредством нагревателя, предоставленного в датчике состава смеси "воздух-топливо", электрическая мощность, потребляемая посредством нагрева посредством нагревателя, увеличивается. Кроме того, чтобы снижать электрическую мощность, потребляемую посредством нагрева посредством нагревателя, также рассматривается случай, в котором нагрев датчика состава смеси "воздух-топливо" выполняется посредством нагревателя после начала управления в режиме отсечки топлива. Тем не менее, когда нагрев на основе нагревателя выполняется таким образом, во многих случаях, управление в режиме отсечки топлива должно завершаться до достаточного повышения температуры элемента датчика состава смеси "воздух-топливо". Соответственно, во многих случаях, обедненный состав смеси "воздух-топливо", имеющий значительную степень обеднения, не может точно обнаруживаться в ходе управления в режиме отсечки топлива, в силу чего диагностика анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо" не может выполняться надлежащим образом.
Сущность изобретения
Цель изобретения заключается в том, чтобы предоставлять устройство управления и способ управления двигателя внутреннего сгорания, которые поддерживают электрическую мощность, потребляемую посредством нагревателя для нагрева датчика состава смеси "воздух-топливо", сравнительно низкой и позволяют надежно выполнять диагностику анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо" посредством диагностики анормальностей, выполняемой в ходе управления в режиме отсечки топлива.
Первый аспект изобретения относится к устройству управления двигателя внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания имеет датчик состава смеси "воздух-топливо", предоставленный в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, причем датчик состава смеси "воздух-топливо" имеет нагревательное устройство для нагрева его элемента, при этом устройство управления сконфигурировано с возможностью осуществлять управление в режиме отсечки топлива и управление диагностикой анормальностей, причем управление в режиме отсечки топлива представляет собой управление, которое прекращает или уменьшает подачу топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания в ходе работы двигателя внутреннего сгорания, а управление диагностикой анормальностей представляет собой управление, которое выполняет диагностику анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо" в ходе управления в режиме отсечки топлива или после завершения управления в режиме отсечки топлива, устройство управления управляет нагревательным устройством для принудительного приближения температуры элемента датчика состава смеси "воздух-топливо" к целевой температуре элемента, и целевая температура элемента датчика состава смеси "воздух-топливо" в течение периода высокотемпературного управления со времени, когда предписанное высокотемпературное управление начинается после запуска двигателя внутреннего сгорания, до времени, когда предписанное высокотемпературное управление завершается после завершения управления диагностикой анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо", задается выше целевой температуры элемента за пределами периода высокотемпературного управления.
Второй аспект изобретения основан на первом аспекте, при этом устройство управления начинает выполнение управления диагностикой анормальностей, когда условия для выполнения диагностики анормальностей, включающие в себя условие для выполнения управления в режиме отсечки топлива, удовлетворяются, и время, когда начинается высокотемпературное управление, представляет собой время, когда или до того, как удовлетворяются условия для выполнения диагностики анормальностей, отличные от условия для выполнения управления в режиме отсечки топлива.
Третий аспект изобретения основан на первом или втором аспекте, при этом целевая температура элемента в течение периода высокотемпературного управления представляет собой температуру, при которой датчик состава смеси "воздух-топливо" выводит предельный ток, когда атмосферный газ циркулирует около датчика состава смеси "воздух-топливо".
Четвертый аспект изобретения основан на любом из первого-третьего аспектов, при этом датчик состава смеси "воздух-топливо" представляет собой чашевидный датчик состава смеси "воздух-топливо".
Пятый аспект изобретения основан на любом из первого-четвертого аспектов, при этом датчик состава смеси "воздух-топливо" представляет собой датчик состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, который предоставляется на стороне ниже по потоку для направления потока выхлопных газов катализатора очистки выхлопных газов, предоставленного в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания.
Шестой аспект изобретения основан на любом из первого-пятого аспектов, при этом устройство управления сконфигурировано с возможностью осуществлять управление диагностикой анормальностей катализатора, которое представляет собой управление, которое выполняет диагностику анормальностей катализатора очистки выхлопных газов, предоставленного в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, после завершения управления в режиме отсечки топлива, и в случае, если время, когда управление диагностикой анормальностей катализатора для катализатора очистки выхлопных газов завершается, находится после времени, когда управление диагностикой анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо" завершается, время, когда завершается высокотемпературное управление, представляет собой время после того, как завершается управление диагностикой анормальностей катализатора очистки выхлопных газов.
Седьмой аспект изобретения основан на любом из первого-шестого аспектов, при этом устройство управления сконфигурировано с возможностью осуществлять управление диагностикой анормальностей катализатора, которое представляет собой управление, которое выполняет диагностику анормальностей катализатора очистки выхлопных газов, предоставленного в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, после завершения управления в режиме отсечки топлива, устройство управления выполняет управление обедненностью после восстановления, которое представляет собой управление, которое управляет составом смеси "воздух-топливо" для принудительного задания состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор очистки выхлопных газов, предоставленный в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, обедненным составом смеси "воздух-топливо", более обедненным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо", после завершения управления в режиме отсечки топлива, и время, когда завершается высокотемпературное управление, представляет собой время, когда или до того, как завершается управление обедненностью после восстановления.
Восьмой аспект изобретения относится к способу управления двигателя внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания имеет датчик состава смеси "воздух-топливо", предоставленный в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, причем датчик состава смеси "воздух-топливо" имеет нагревательное устройство для нагрева его элемента, при этом управление в режиме отсечки топлива и управление диагностикой анормальностей сконфигурированы с возможностью выполняться, причем управление в режиме отсечки топлива представляет собой управление, которое прекращает или уменьшает подачу топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания в ходе работы двигателя внутреннего сгорания, а управление диагностикой анормальностей представляет собой управление, которое выполняет диагностику анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо" в ходе управления в режиме отсечки топлива или после завершения управления в режиме отсечки топлива, нагревательное устройство управляется для принудительного приближения температуры элемента датчика состава смеси "воздух-топливо" к целевой температуре элемента, и целевая температура элемента датчика состава смеси "воздух-топливо" в течение периода высокотемпературного управления со времени, когда предписанное высокотемпературное управление начинается после запуска двигателя внутреннего сгорания, до времени, когда предписанное высокотемпературное управление завершается после завершения управления диагностикой анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо", задается выше целевой температуры элемента за пределами периода высокотемпературного управления.
В соответствии с соответствующими аспектами изобретения, предусмотрено устройство управления или способ управления двигателя внутреннего сгорания, которые поддерживают электрическую мощность, потребляемую посредством нагревателя для нагрева датчика состава смеси "воздух-топливо", сравнительно низкой и позволяют надежно выполнять диагностику анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо" посредством диагностики анормальностей, выполняемой в ходе управления в режиме отсечки топлива.
Краткое описание чертежей
Ниже описываются признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:
Фиг. 1 является видом, в общем, показывающим двигатель внутреннего сгорания с использованием устройства управления согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 2 является общим видом в сечении датчика состава смеси "воздух-топливо";
Фиг. 3 является видом, показывающим взаимосвязь между приложенным напряжением датчика и выходным током при соответствующих составах отработанной смеси "воздух-топливо";
Фиг. 4 является видом, показывающим взаимосвязь между составом отработанной смеси "воздух-топливо" и выходным током, когда приложенное напряжение является фиксированным;
Фиг. 5 является временной диаграммой целевого состава смеси "воздух-топливо" и т.п., когда выполняется регулирование состава смеси "воздух-топливо";
Фиг. 6 является временной диаграммой целевого состава смеси "воздух-топливо" и т.п., когда выполняется управление в режиме отсечки топлива;
Фиг. 7 является видом, показывающим взаимосвязь между приложенным напряжением датчика и выходным током при соответствующих составах отработанной смеси "воздух-топливо";
Фиг. 8 является временной диаграммой частоты вращения двигателя и т.п. когда двигатель внутреннего сгорания запускается;
Фиг. 9 является временной диаграммой целевого состава смеси "воздух-топливо" и т.п., когда выполняется управление в режиме отсечки топлива;
Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей управляющую процедуру для управления температурой элемента датчика состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку;
Фиг. 11 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей управляющую процедуру для управления заданием флага требования по высокой температуре;
Фиг. 12 является временной диаграммой, показывающей частоту вращения двигателя и т.п., когда двигатель внутреннего сгорания запускается, что является аналогичным фиг. 8;
Фиг. 13 является временной диаграммой, показывающей целевой состав смеси "воздух-топливо" и т.п., когда управление в режиме отсечки топлива выполняется, что является аналогичным фиг. 9; и
Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей управляющую процедуру для управления заданием флага требования по высокой температуре.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Далее подробно описываются варианты осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. Следует отметить, что в нижеприведенном описании, идентичная ссылка с номером задается относительно идентичного составного элемента.
Первый вариант осуществления изобретения
Полное описание двигателя внутреннего сгорания
Фиг. 1 является видом, в общем, показывающим двигатель внутреннего сгорания с использованием устройства управления согласно первому варианту осуществления изобретения. На фиг. 1, показаны корпус 1 двигателя, блок 2 цилиндров, поршень 3, который выполняет возвратно-поступательное движение в блоке 2 цилиндров, головка 4 блока цилиндров, прикрепленная к блоку 2 цилиндров, камера 5 сгорания, сформированная между поршнем 3 и головкой 4 блока цилиндров, впускной клапан 6, впускной порт 7, выхлопной клапан 8 и выхлопной порт 9. Впускной клапан 6 может открывать и закрывать впускной порт 7, и выхлопной клапан 8 может открывать и закрывать выхлопной порт 9.
Как показано на фиг. 1, свеча 10 зажигания предоставляется в центральной части внутренней поверхности стенки головки 4 блока цилиндров, и клапан 11 впрыска топлива предоставляется в периферийной части внутренней поверхности стенки головки 4 блока цилиндров. Свеча 10 зажигания сконфигурирована с возможностью формировать искры в соответствии с сигналом зажигания. Кроме того, клапан 11 впрыска топлива впрыскивает топливо указанного объема в камеру 5 сгорания в соответствии с сигналом впрыска. Следует отметить, что клапан 11 впрыска топлива может быть сконфигурирован с возможностью впрыскивать топливо во впускной порт 7. Кроме того, в этом варианте осуществления, бензин, имеющий теоретический состав смеси "воздух-топливо" в 14,6, используется в качестве топлива. Тем не менее, другие топлива также могут использоваться в двигателе внутреннего сгорания с использованием диагностического устройства изобретения.
Впускные порты 7 соответствующих цилиндров, соответственно, соединены с расширительным бачком 14 через соответствующие впускные ответвления 13, и расширительный бачок 14 соединяется с воздушным фильтром 16 через впускную трубу 15. Впускные порты 7, впускные ответвления 13, расширительный бачок 14 и впускная труба 15 формируют впускной канал. Кроме того, дроссельный клапан 18, приводимый в действие посредством актуатора 17 приведения в действие дроссельного клапана, предоставляется во впускной трубе 15. Дроссельный клапан 18 вращается посредством актуатора 17 приведения в действие дроссельного клапана, так что область открытия впускного канала может изменяться.
С другой стороны, выхлопные порты 9 соответствующих цилиндров соединяются с выхлопным коллектором 19. Выхлопной коллектор 19 имеет множество ответвлений, соединенных с соответствующими выхлопными портами 9, и сходящуюся часть, в которой эти ответвления сходятся. Сходящаяся часть выхлопного коллектора 19 соединяется с кожухом 21 на стороне выше по потоку, в котором предоставляется катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку. Кожух 21 на стороне выше по потоку соединяется с кожухом 23 на стороне ниже по потоку, в котором предоставляется катализатор 24 очистки выхлопных газов на стороне ниже по потоку, через выхлопную трубу 22. Выхлопные порты 9, выхлопной коллектор 19, кожух 21 на стороне выше по потоку, выхлопная труба 22 и кожух 23 на стороне ниже по потоку формируют выхлопной канал.
Электронный модуль 31 управления (ECU) формируется посредством цифрового компьютера и имеет RAM 33 (оперативное запоминающее устройство), ROM 34 (постоянное запоминающее устройство), CPU 35 (микропроцессор), порт 36 ввода и порт 37 вывода, соединенные между собой через двунаправленную шину 32. Расходомер 39 воздуха для обнаружения расхода воздуха, протекающего во впускной трубе 15, предоставляется во впускной трубе 15, и вывод расходомера 39 воздуха вводится в порт 36 ввода через соответствующий аналого-цифровой преобразователь 38. Кроме того, датчик 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку для определения состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в выхлопном коллекторе 19 (т.е. выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку), предоставляется в сходящейся части выхлопного коллектора 19. Кроме того, датчик 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку для определения состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в выхлопной трубе 22 (т.е. выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку и протекающего в катализатор 24 очистки выхлопных газов на стороне ниже по потоку), предоставляется в выхлопной трубе 22. Выводы датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" также вводятся в порт 36 ввода через соответствующие аналого-цифровые преобразователи 38. Следует отметить, что конструкции этих датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" описываются ниже.
Кроме того, датчик 43 нагрузки, который формирует выходное напряжение пропорционально рабочей величине педали акселератора 42, соединяется с педалью 42 акселератора, и выходное напряжение датчика 43 нагрузки вводится в порт 36 ввода через соответствующий аналого-цифровой преобразователь 38. Датчик 44 угла поворота коленчатого вала формирует выходной импульс каждый раз, когда коленчатый вал вращается, например, на 15 градусов, и выходной импульс вводится в порт 36 ввода. В CPU 35, частота вращения двигателя вычисляется в соответствии с выходным импульсом датчика 44 угла поворота коленчатого вала. С другой стороны, порт 37 вывода соединяется со свечей 10 зажигания, клапаном 11 впрыска топлива и актуатором 17 приведения в действие дроссельного клапана через соответствующие схемы 45 приведения в действие. Следует отметить, что ECU 31 выступает в качестве устройства управления, которое управляет двигателем внутреннего сгорания.
Катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку и катализатор 24 очистки выхлопных газов на стороне ниже по потоку представляют собой трехкомпонентные катализаторы, имеющие способность к абсорбции кислорода. Конкретно, катализатор 20, 24 очистки выхлопных газов представляет собой конструкцию, которая обуславливает то, что носитель, сформированный посредством керамики, переносит благородный металл, имеющий катализирующую функцию (например, платину (Pt)), и вещество, имеющее способность к абсорбции кислорода (например, диоксид церия (CeO2)). Катализатор 20, 24 очистки выхлопных газов дополнительно имеет способность к абсорбции кислорода, помимо функционирования в качестве катализатора, который одновременно очищает газы, которые не сгорают (HC, CO и т.д.), и оксид азота (NOx) при достижении предписанной температуры активности.
В соответствии со способностью к абсорбции кислорода для катализатора 20, 24 очистки выхлопных газов, катализатор 20, 24 очистки выхлопных газов абсорбирует кислород в выхлопном газе, когда состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20, 24 очистки выхлопных газов (в дальнейшем также называемый "обедненным составом смеси "воздух-топливо""), является более обедненным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо". С другой стороны, катализатор 20, 24 очистки выхлопных газов выпускает кислород, абсорбированный в катализаторе 20, 24 очистки выхлопных газов, когда состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20, 24 очистки выхлопных газов (в дальнейшем также называемый "обедненным составом смеси "воздух-топливо""), является более обедненным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо". Как результат, при условии, что способность к абсорбции кислорода для катализатора 20, 24 очистки выхлопных газов поддерживается, независимо от того, каким является состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20, 24 очистки выхлопных газов, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20, 24 очистки выхлопных газов, фактически становится теоретическим составом смеси "воздух-топливо".
Описание датчика состава смеси "воздух-топливо"
В варианте осуществления, чашевидный датчик состава смеси "воздух-топливо" на основе предельного тока используется в качестве датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо". Фиг. 2 используется для того, чтобы просто описывать конструкцию датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо". Датчик 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" имеет слой 51 твердого электролита, электрод 52 на стороне выхлопа, предоставленный на боковой поверхности слоя 51 твердого электролита, электрод 53 на стороне атмосферы, предоставленный на другой боковой поверхности слоя 51 твердого электролита, слой 54 управления скоростью диффузии, который управляет скоростью диффузии протекающего выхлопного газа, опорную газовую камеру 55 и нагревающую часть 56 для нагрева датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо", в частности, для нагрева слоя 51 твердого электролита (элемента).
В частности, в чашевидном датчике 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" в настоящем варианте осуществления, слой 51 твердого электролита образует цилиндрическую форму, имеющую один закрытый конец. Атмосферный газ (воздух) вводится в опорную газовую камеру 55, разграниченную в чашевидном датчике 40, 41 состава смеси "воздух-топливо", и нагревающая часть 56 предоставляется. Электрод 53 на стороне атмосферы предоставляется на внутренней поверхности слоя 51 твердого электролита, и электрод 52 на стороне выхлопа предоставляется на внешней поверхности слоя 51 твердого электролита. Слой 54 управления скоростью диффузии предоставляется на внешних поверхностях слоя 51 твердого электролита и электрода 52 на стороне выхлопа таким образом, что он покрывает их. Следует отметить, что защитный слой (не показан) для предотвращения прилипания жидкости и т.п. к поверхности слоя 54 управления скоростью диффузии может предоставляться на внешней стороне слоя 54 управления скоростью диффузии.
2
3
2
3
2
2
2
2
3
Слой 51 твердого электролита формируется посредством спеченного тела из кислородно-ионно-проводящего оксида, который имеет распределенные CaO, MgO, YO, YbO и т.п., в качестве стабилизатора для ZrO (оксида циркония), HfO, ThO, BiO и т.п. Кроме того, слой 54 управления скоростью диффузии формируется посредством пористого спеченного тела из теплостойкого неорганического вещества, такого как оксид алюминия, оксид магния, кремнистый камень, шпинель и муллит. Кроме того, электрод 52 на стороне выхлопа и электрод 53 на стороне атмосферы формируются посредством благородного металла, имеющего высокую активность катализатора, такого как платина.
Кроме того, приложенное напряжение V датчика прикладывается между электродом 52 на стороне выхлопа и электродом 53 на стороне атмосферы посредством устройства 60 управления приложенным напряжением, смонтированного на ECU 31. Кроме того, устройство 61 определения тока для определения тока I, протекающего между этими электродами 52, 53 через слой 51 твердого электролита при приложении приложенного напряжения датчика, предоставляется на ECU 31. Ток, определенный посредством устройства 61 определения тока, представляет собой выходной ток датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо".
18
18
Датчик 40, 41 состава смеси "воздух-топливо", сформированный таким образом, имеет вольтамперные (V-I) характеристики, как показано на фиг. 3. Из фиг. 3 можно видеть, что чем больше состав отработанной смеси "воздух-топливо" (чем обедненнее она становится), тем больше выходной ток I. Кроме того, в линии V-I при соответствующих составах отработанной смеси "воздух-топливо", существует область, параллельная оси V, т.е. область, в которой выходной ток почти не изменяется, даже если приложенное напряжение датчика изменяется. Эта область напряжения упоминается в качестве области предельного тока, и ток в это время упоминается в качестве предельного тока. На фиг. 3, область предельного тока и предельный ток, когда состав отработанной смеси "воздух-топливо" равен 18, соответственно, обозначаются посредством W и I.
С другой стороны, в области, в которой приложенное напряжение датчика ниже области предельного тока, выходной ток изменяется практически пропорционально приложенному напряжению датчика. Эта область в дальнейшем называется пропорциональной областью. Наклон в это время определяется посредством сопротивления элемента постоянного тока слоя 51 твердого электролита. Кроме того, в области, в которой приложенное напряжение датчика выше области предельного тока, выходной ток увеличивается наряду с увеличением приложенного напряжения датчика. В этой области, поскольку случай разложения воды, содержащейся в выхлопном газе и т.п., возникает в электроде 52 на стороне выхлопа, выходное напряжение изменяется согласно изменению приложенного напряжения датчика. Эта область в дальнейшем называется областью разложения воды.
Фиг. 4 является видом, показывающим взаимосвязь между составом отработанной смеси "воздух-топливо" и выходным током I, когда приложенное напряжение является постоянным на уровне приблизительно в 0,45 В. Из фиг. 4 можно видеть, что в датчике 40, 41 состава смеси "воздух-топливо", чем больше состав отработанной смеси "воздух-топливо" (т.е. чем обедненнее она становится), тем больше выходной ток I из датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо". Кроме того, датчик 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" имеет такую конфигурацию, в которой выходной ток I становится нулевым, когда состав отработанной смеси "воздух-топливо" представляет собой теоретический состав смеси "воздух-топливо".
Следует отметить, что в вышеприведенном примере, датчик состава смеси "воздух-топливо" на основе предельного тока, имеющий конструкцию, как показано на фиг. 2, используется в качестве датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо". Тем не менее, датчик состава смеси "воздух-топливо" на основе предельного тока, имеющий другую конструкцию, к примеру, многослойный датчик состава смеси "воздух-топливо" на основе предельного тока, либо произвольный датчик состава смеси "воздух-топливо", к примеру, датчик состава смеси "воздух-топливо", который не представляет собой датчик состава смеси "воздух-топливо" на основе предельного тока, может использоваться в качестве датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку.
Базовое управление
В двигателе внутреннего сгорания, сконфигурированном таким образом, объем впрыска топлива из клапана 11 впрыска топлива задается для принудительного задания состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, оптимальным составом смеси "воздух-топливо" на основе рабочего режима двигателя на основе выводов двух датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо". В качестве такого способа задания объема впрыска топлива, может быть указан следующий способ: выполнение управления с обратной связью для принудительного задания состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку (или состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, вытекающего из корпуса двигателя), целевым составом смеси "воздух-топливо" на основе вывода датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку. Кроме того, вывод датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку пересматривается, или целевой состав смеси "воздух-топливо" модифицируется на основе вывода датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку.
Ссылаясь на фиг. 5, описывается просто пример управления таким целевым составом смеси "воздух-топливо".
Фиг. 5 является временной диаграммой целевого состава AFT смеси "воздух-топливо", выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку, абсорбируемого количества OSA кислорода для катализатора очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку и выходного состава AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку в нормальном режиме работы двигателя внутреннего сгорания. Следует отметить, что "выходной состав смеси "воздух-топливо"" означает состав смеси "воздух-топливо", соответствующий выводу датчика состава смеси "воздух-топливо". Кроме того, выражение "нормальный режим работы (нормальное управление)" означает рабочий режим (состояние управления), который не подвергается управлению, которое регулирует объем впрыска топлива в соответствии с конкретным рабочим режимом двигателя внутреннего сгорания (например, инкрементной коррекции объема впрыска топлива, выполняемой, когда транспортное средство, переносящее двигатель внутреннего сгорания, ускоряется, управлению в режиме отсечки топлива, описанному ниже, и т.д.).
В примере, как показано на фиг. 5, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку ниже опорного состава смеси "воздух-топливо" для определения обедненной стороны (например, 14,55), целевой состав смеси "воздух-топливо" задается и поддерживается в качестве состава AFTlean смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны (например, 15). Затем абсорбируемое количество кислорода для катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку выводится, и когда выведенное значение становится значением, равным или превышающим предварительно определенное опорное абсорбируемое количество Cref для определения (количество меньше максимального количества Cmax абсорбируемости кислорода), целевой состав смеси "воздух-топливо" задается и поддерживается в качестве состава AFTrich смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны (например, 14,4). В примере, как показано на фиг. 5, такая операция повторяется.
В частности, в примере, как показано на фиг. 5, перед временем t1, целевой состав AFT смеси "воздух-топливо" представляет собой состав AFTrich смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны, и наряду с этим, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку также становится обедненным составом смеси "воздух-топливо". Кроме того, поскольку кислород абсорбируется в катализаторе 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку становится практически теоретическим составом смеси "воздух-топливо" (14,6). В это время, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, становится обедненным составом смеси "воздух-топливо", так что абсорбируемое количество кислорода для катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку постепенно уменьшается.
Затем во время t1, абсорбируемое количество кислорода для катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку является близким к нулю, так что часть газов, которые не сгорают с протеканием в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, начинает вытекание без очистки посредством катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку. Как результат, во время t2, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку становится опорным составом AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обедненной стороны, который является немного более обедненным, чем теоретический состав смеси "воздух-топливо", и в это время, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается с состава AFTrich смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны на состав AFTlean смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны.
Посредством переключения целевого состава смеси "воздух-топливо", состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, становится обедненным составом смеси "воздух-топливо", и вытекание газа, который не сгорает, снижается или прекращается. Кроме того, абсорбируемое количество OSA кислорода для катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку постепенно увеличивается и достигает опорного абсорбируемого количества Cref для определения во время t3. Таким образом, когда абсорбируемое количество кислорода достигает опорного абсорбируемого количества Cref для определения, целевой состав смеси "воздух-топливо" переключается снова с состава AFTlean смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны на состав AFTrich смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны. Посредством переключения целевого состава смеси "воздух-топливо", состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, становится снова обедненным составом смеси "воздух-топливо". Как результат, абсорбируемое количество кислорода для катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку постепенно снижается, и такая операция повторяется впоследствии. Посредством выполнения такого управления, может предотвращаться вытекание NOx из катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку.
Следует отметить, что управление составом смеси "воздух-топливо", выполняемое в нормальном режиме работы, не обязательно ограничено управлением на основе выводов датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку и датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, как описано выше. Управление может представлять собой произвольное управление при условии, что оно представляет собой управление на основе выводов датчиков 40, 41 состава смеси "воздух-топливо". Соответственно, например, в качестве управления, выполняемого в нормальном режиме работы, может выполняться управление, которое фиксирует целевой состав смеси "воздух-топливо" в качестве теоретического состава смеси "воздух-топливо", которое выполняет управление с обратной связью для принудительного задания выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку теоретическим составом смеси "воздух-топливо", и которое исправляет выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку на основе выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку.
Кроме того, в двигателе внутреннего сгорания настоящего варианта осуществления, когда транспортное средство, в котором монтируется двигатель внутреннего сгорания, замедляется и т.п., выполняется управление в режиме отсечки топлива, которое приводит к прекращению или значительному уменьшению впрыска топлива из клапана 11 впрыска топлива, что приводит к прекращению или значительному снижению подачи топлива в камеру 5 сгорания при работе двигателя внутреннего сгорания. Такой управление в режиме отсечки топлива начинается, когда удовлетворяется предписанное условие для начала отсечки топлива. Конкретно, управление в режиме отсечки топлива выполняется, например, когда рабочая величина педали акселератора 42 является нулевой или практически нулевой (т.е. нагрузка на двигатель является нулевой или практически нулевой), и частота вращения двигателя равна или выше предписанной частоты вращения выше частоты вращения во время холостого хода.
Когда управление в режиме отсечки топлива выполняется, воздух или выхлопной газ, аналогичный воздуху, выпускается из двигателя внутреннего сгорания, так что газ, имеющий чрезвычайно большой состав смеси "воздух-топливо" (т.е. имеющий чрезвычайно высокую степень обеднения), протекает в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку. Как результат, в ходе управления в режиме отсечки топлива, большой объем кислорода протекает в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, и абсорбируемое количество кислорода для катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку достигает максимального количества абсорбируемости кислорода.
Кроме того, в двигателе внутреннего сгорания варианта осуществления, чтобы выпускать кислород, абсорбированный в катализаторе 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку в ходе управления в режиме отсечки топлива, сразу после того, как заканчивается управление в режиме отсечки топлива, выполняется управление обедненностью после восстановления, которое приводит к тому, что состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, становится обедненным составом смеси "воздух-топливо" после восстановления, более обедненным, чем состав смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны.
Диагностика анормальностей датчика состава смеси "воздух-топливо"
Тем не менее, как упомянуто выше, характеристики датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" ухудшаются при его использовании, и анормальность иногда формируется в датчике 40, 41 состава смеси "воздух-топливо". Когда анормальность формируется в датчике 40, 41 состава смеси "воздух-топливо", точность его вывода ухудшается, в силу чего объем впрыска топлива из клапана 11 впрыска топлива не может надлежащим образом управляться. Как результат, возникает ухудшение характеристик выбросов выхлопных газов или ухудшение характеристик использования топлива. Соответственно, большинство устройств управления двигателей внутреннего сгорания выполняет управление диагностикой анормальностей, которое диагностирует посредством самих устройств управления анормальность датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо".
В качестве такого управления диагностикой анормальностей, например, может быть указано управление, которое выполняется в ходе управления в режиме отсечки топлива. Конкретно, диагностика анормальностей выполняется на основе перехода выходного состава смеси "воздух-топливо" датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо", когда управление в режиме отсечки топлива начинается, и когда управление в режиме отсечки топлива завершается.
Фиг. 6 является временной диаграммой целевого состава AFT смеси "воздух-топливо", выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку, абсорбируемого количества OSA кислорода для катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку и выходного состава AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, когда выполняется управление в режиме отсечки топлива. В примере, как показано на фиг. 6, управление в режиме отсечки топлива начинается (FC-флаг активирован) во время t1, и управление в режиме отсечки топлива завершается (FC-флаг деактивирован) во время t3.
В примере, как показано на фиг. 6, во время t1, регулирование состава смеси "воздух-топливо" в нормальном режиме работы, как описано выше, выполняется до того, как начинается управление в режиме отсечки топлива. Во время t1, когда управление в режиме отсечки топлива начинается, газ с обедненным составом смеси "воздух-топливо", имеющим значительную степень обеднения, выпускается из корпуса 1 двигателя, так что выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку резко повышается. В это время, кислород в выхлопном газе, протекающем в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, абсорбируется в катализаторе 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, так что абсорбируемое количество кислорода для катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку увеличивается, и с другой стороны, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку по-прежнему представляет собой теоретический состав смеси "воздух-топливо".
Затем во время t2, когда абсорбируемое количество кислорода для катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку достигает максимального количества абсорбируемости кислорода (Cmax), катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку не может дополнительно абсорбировать кислород. Соответственно, после времени t2, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку также резко повышается.
Во время t3, когда условие для выполнения отсечки топлива удовлетворяется, управление в режиме отсечки топлива завершается. В качестве условия для выполнения отсечки топлива, может быть указан, например, случай, в котором рабочая величина педали акселератора 42 становится рабочей величиной, равной или превышающей предписанное значение (т.е. случай, в котором нагрузка на двигатель становится значением в определенном смысле), или случай, в котором частота вращения двигателя становится частотой вращения двигателя ниже предписанной частоты вращения выше частоты вращения во время холостого хода.
Когда управление в режиме отсечки топлива завершается, управление обедненностью после восстановления выполняется для того, чтобы выпускать кислород, абсорбированный в катализаторе 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку в ходе управления в режиме отсечки топлива. При управлении обедненностью после восстановления, целевой состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, задается равным обедненному составу AFTrt смеси "воздух-топливо" после восстановления, более обедненному, чем состав AFTrich смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны. Наряду с этим, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку становится обедненным составом смеси "воздух-топливо", и абсорбируемое количество OSA кислорода для катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку постепенно снижается. В это время, даже если выхлопной газ, имеющий обедненный состав смеси "воздух-топливо", принудительно протекает в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, поскольку кислород, абсорбированный в катализаторе 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, реагирует с газом, который не сгорает в выхлопном газе, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, выпускаемого из катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, также фактически становится теоретическим составом смеси "воздух-топливо". Соответственно, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку становится практически теоретическим составом смеси "воздух-топливо".
Когда абсорбируемое количество кислорода непрерывно снижается, абсорбируемое количество кислорода в итоге становится практически нулевым, и газ, который не сгорает, вытекает из катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку. Таким образом, во время t4, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку становится составом смеси "воздух-топливо" ниже состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обедненной стороны. Таким образом, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку достигает состава смеси "воздух-топливо" ниже состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обедненной стороны, управление обедненностью после восстановления завершается. Затем регулирование состава смеси "воздух-топливо" в нормальном режиме работы начинается, и в примере, как показано на фиг. 6, управление выполняется посредством альтернативного задания состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, равным обедненному составу смеси "воздух-топливо" и обедненному составу смеси "воздух-топливо".
В случае, если анормальность не возникает в датчике 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, когда управление в режиме отсечки топлива выполняется таким способом, как показано посредством сплошной линии на фиг. 6, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку резко изменяется с теоретического состава смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо" наряду с началом управления в режиме отсечки топлива. Кроме того, наряду с завершением управления в режиме отсечки топлива, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку резко изменяется с обедненного состава смеси "воздух-топливо" на теоретический состав смеси "воздух-топливо".
С другой стороны, в случае, если анормальность возникает в датчике 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, в частности, в случае, если анормальность в виде уменьшенной скорости отклика возникает, как показано посредством пунктирной линии на фиг. 6, когда управление в режиме отсечки топлива начинается, скорость, с которой выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку повышается, не является высокой. Аналогично, когда управление в режиме отсечки топлива завершается, скорость, с которой выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку понижается, не является высокой. Таким образом, в случае, если анормальность в виде уменьшенной скорости отклика возникает в датчике 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, по сравнению со случаем, в котором анормальность не возникает, скорости, с которыми выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку повышается и понижается, когда управление в режиме отсечки топлива начинается и заканчивается, становятся небольшими.
Соответственно, в настоящем варианте осуществления, после начала управления в режиме отсечки топлива, время Δtup (в дальнейшем называемое "временем повышения"), требуемое для выходного состава AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, чтобы достигать высокого опорного состава AFhigh смеси "воздух-топливо" (например, 18) из низкого опорного состава AFlow смеси "воздух-топливо" (например, 15,5), обнаруживается. В случае, если время Δtup повышения, обнаруженное таким образом, меньше предварительно определенного опорного времени повышения, определяется то, что анормальность не возникает в датчике 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку. С другой стороны, в случае, если время Δtup повышения, обнаруженное таким образом, равно или выше предварительно определенного опорного времени повышения, определяется то, что анормальность возникает в датчике 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку.
Аналогично, в настоящем варианте осуществления, после завершения управления в режиме отсечки топлива, время Δtdwn (в дальнейшем называемое "временем понижения"), требуемое для выходного состава AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, чтобы достигать низкого опорного состава AFlow смеси "воздух-топливо" из высокого опорного состава AFhigh смеси "воздух-топливо", обнаруживается. В случае, если время Δtdwn понижения, обнаруженное таким образом, меньше предварительно определенного опорного времени понижения, определяется то, что анормальность не возникает в датчике 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку. С другой стороны, в случае, если время Δtdwn понижения, обнаруженное таким образом, равно или выше предварительно определенного опорного времени понижения, определяется то, что анормальность возникает в датчике 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку.
Результат выполнения диагностики анормальностей таким способом заключается, например, в том, чтобы включать лампу аварийной сигнализации, которая уведомляет пользователя относительно анормальности датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку в случае, если определяется то, что анормальность возникает в датчике 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку.
Следует отметить, что в вышеприведенном примере, описывается только диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, но также может выполняться диагностика анормальностей датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку. Кроме того, диагностика анормальностей датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" может представлять собой диагностику других анормальностей, отличных от анормальности в виде уменьшенной скорости отклика. В частности, при управлении диагностикой анормальностей датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо", при условии выполнения во время либо до или после управления в режиме отсечки топлива, управление посредством другого способа может выполняться в дополнение к управлению диагностикой анормальностей, или управление посредством другого способа может отдельно выполняться различным способом. В качестве одного из таких видов управления, например, может быть указано управление, которое обнаруживает выходной состав смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, который в итоге сходится при ходе управления в режиме отсечки топлива. В этом случае, низкий опорный состав смеси "воздух-топливо" или высокий опорный состав смеси "воздух-топливо" пересматривается на основе сходящегося выходного состава смеси "воздух-топливо" в ходе управления в режиме отсечки топлива.
Проблемы диагностики анормальностей
Тем не менее, вольтамперные (V-I) характеристики датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" изменяются в соответствии с температурой. Этот случай является таким, как показано на фиг. 7. Сплошная линия на фиг. 7 обозначает вольтамперные характеристики, когда температура элемента для датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" составляет 600°C, а пунктирная линия на фиг. 7 обозначает вольтамперные характеристики, когда температура элемента для датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" составляет 700°C.
Из фиг. 7 можно видеть, что относительно наклона пропорциональной области, наклон, когда температура элемента составляет 700°C, превышает наклон, когда температура элемента составляет 600°C. Как результат, например, в случае, если управление с обратной связью выполняется относительно приложенного напряжения датчика для датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо", к примеру, A на фиг. 7 в соответствии с током I, когда температура элемента составляет 700°C, даже состав смеси "воздух-топливо" атмосферного газа может обнаруживаться посредством датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо". Тем не менее, в случае, если управление с обратной связью выполняется относительно приложенного напряжения датчика, к примеру, A, когда температура элемента составляет 600°C, состав смеси "воздух-топливо" атмосферного газа или обедненный состав смеси "воздух-топливо", имеющий сравнительно высокую степень обеднения, не обнаруживается в области предельного тока. Как результат, состав смеси "воздух-топливо" атмосферного газа или выхлопного газа с обедненным составом смеси "воздух-топливо", имеющим сравнительно высокую степень обеднения, не может точно обнаруживаться посредством датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо".
С другой стороны, когда управление с обратной связью выполняется относительно приложенного напряжения датчика для датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо", к примеру, B на фиг. 7, в соответствии с током I, в области, в которой обнаруживается атмосферный газ (C на фиг. 7), приложенное напряжение датчика повышается. Соответственно, так называемое чернение формируется в слое 51 твердого электролита. Соответственно, случай, в котором управление с обратной связью выполняется относительно приложенного напряжения датчика, к примеру, B на фиг. 7, является непрактичным.
Таким образом, чтобы точно отслеживать состав смеси "воздух-топливо" атмосферного газа или выхлопного газа с обедненным составом смеси "воздух-топливо", имеющим сравнительно высокую степень обеднения, требуется то, что температура элемента для датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" должна составлять температуру, равную или превышающую 700°C. Тем не менее, чтобы поддерживать все время температуру элемента для датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" в качестве температуры, равной или превышающей 700°C, электрическая мощность, потребляемая посредством нагрева слоя 51 твердого электролита посредством нагревающей части 56, становится большой.
С другой стороны, также целесообразно заставлять температуру элемента для датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" составлять приблизительно 600°C нормально и повышать температуру элемента приблизительно до 700°C посредством нагревающей части 56 только при выполнении диагностики анормальностей датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо". Тем не менее, определенное время требуется для того, чтобы заставлять температуру элемента для датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" повышаться приблизительно с 600°C приблизительно до 700°C. Соответственно, даже если нагрев датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" выполняется наряду с началом управления в режиме отсечки топлива, управление в режиме отсечки топлива почти завершается до того, как температура элемента достигает 700°C. Как результат, вышеуказанная диагностика анормальностей не может выполняться в состоянии, в котором температура датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" является высокой, так что диагностика анормальностей датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" не может точно выполняться.
Регулирование температуры по изобретению
Соответственно, в варианте осуществления, управление с обратной связью выполняется относительно количества тепла нагревающей части 56 датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" для принудительного приближения температуры элемента для датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо" к целевой температуре элемента. Кроме того, в варианте осуществления, целевая температура элемента в течение периода роста температуры со времени, когда предписанный рост температуры начинается после запуска двигателя, до времени, когда предписанный рост температуры завершается после завершения управления диагностикой анормальностей датчика 40, 41 состава смеси "воздух-топливо", задается выше целевой температуры элемента за пределами периода роста температуры.
Фиг. 8 является временной диаграммой частоты NE вращения двигателя, объема Ga впуска воздуха, температуры Tex выхлопной трубы около датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, температуры Tw охлаждающей воды для двигателя, флага требования по высокой температуре, импеданса IPdwn датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, количества Q тепла датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку в единицу времени и температуры Tdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, когда двигатель внутреннего сгорания запускается. Флаг требования по высокой температуре активируется, когда требуется то, что температура элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку должна быть выше нормальной, и деактивируется в других случаях.
Следует отметить, что импеданс IPdwn датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку (более точно, импеданс слоя 51 твердого электролита (элемента) датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку) изменяется в соответствии с температурой слоя 51 твердого электролита. Конкретно, чем выше температура слоя 51 твердого электролита, тем ниже импеданс слоя 51 твердого электролита. Соответственно, в варианте осуществления, чтобы заставлять температуру элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку становиться целевой температурой элемента, управление с обратной связью выполняется для принудительного приравнивания реального импеданса IPRdwn датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку целевому импедансу IPTdwn, соответствующему целевой температуре элемента.
Кроме того, в варианте осуществления, импеданс слоя 51 твердого электролита (элемента) обнаруживается, чтобы определять температуру датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку. Обнаружение импеданса слоя 51 твердого электролита выполняется посредством приложения переменного напряжения предписанной частоты к слою 51 твердого электролита и на основе абсолютной величины переменного тока, протекающего в слой 51 твердого электролита наряду с этим. Приложение переменного напряжения может выполняться с использованием электродов 52, 53 или выполняться посредством других способов.
В примере, как показано на фиг. 8, во время t1, переключатель зажигания активируется. Соответственно, во время t1, частота NE вращения двигателя повышается, и объем Ga впуска воздуха выхлопного газа, подаваемого в камеру 5 сгорания, увеличивается. Кроме того, после времени t1, выхлопной газ, выпускаемый из камеры 5 сгорания, проходит через выхлопной канал, так что температура Tex выхлопной трубы 22 около датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку постепенно повышается. Кроме того, после времени t1, сгорание возникает в камере 5 сгорания, так что температура Tw охлаждающей воды для двигателя постепенно повышается.
Тем не менее, во время t1, даже если переключатель зажигания включен, и двигатель внутреннего сгорания запускается, целевой импеданс IPTdwn не задается. Как результат, количество тепла датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, сформированное посредством нагревающей части 56, по-прежнему поддерживается в качестве нуля. Кроме того, температура элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку немного повышается вследствие прохождения выхлопного газа, но поскольку нагрев на основе нагревающей части 56 не выполняется, очевидное изменение не возникает.
Затем температура Tex выхлопной трубы 22 около датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку постепенно повышается вследствие выхлопного газа, выпускаемого из корпуса 1 двигателя, и повышается до опорной температуры Texref трубы во время t2. Опорная температура Texref трубы равна или выше точки росы воды и предпочтительно равна или выше точки кипения. Во время t2, когда температура Tex выхлопной трубы 22 достигает опорной температуры Texref трубы, целевой импеданс IPTdwn датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку задается равным низкому значению, так что нагрев элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку начинается. Целевая температура элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку в это время задается равной сравнительно высокой температуре (в дальнейшем называемой "высокой заданной температурой", например, в 700°C), и целевой импеданс IPTdwn задается равным соответствующему высокой температуре импедансу (сравнительно низкому импедансу), соответствующему высокой заданной температуре. Таким образом, в варианте осуществления, задание целевой температуры элемента равной высокой заданной температуре начинается, когда начинается нагрев элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку. Следует отметить, что задание целевой температуры элемента равной высокой заданной температуре также может начинаться после того, как начинается нагрев элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку.
Кроме того, в примере, как показано на фиг. 8, во время t3, хотя целевой импеданс IPTdwn поддерживается постоянным, количество тепла нагревающей части 56 датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку также уменьшается. Количество тепла уменьшается таким образом, чтобы предотвращать чрезмерное повышение температуры нагревающей части 56. Таким образом, нагревающая часть 56, в общем, достигает высокой температуры по сравнению со слоем 51 твердого электролита, так что когда нагрев выполняется с незатронутным количеством тепла, температура самой нагревающей части 56 должна достигать высокой температуры выше предельной температуры. Соответственно, в варианте осуществления, количество тепла нагревающей части 56 датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку уменьшается во время t3, за счет этого предотвращая случай, в котором температура нагревающей части 56 чрезмерно повышается до температуры выше предельной температуры.
Таким образом, в варианте осуществления, после того, как двигатель внутреннего сгорания запускается, и когда температура Tex выхлопной трубы 22 около датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку становится температурой, равной или превышающей опорную температуру Texref трубы, нагрев посредством нагревающей части 56 начинается. Кроме того, целевая температура TTdwn элемента в это время задается равной высокой заданной температуре выше нормальной температуры.
Следует отметить, что в варианте осуществления, необязательно определять температуру Tex выхлопной трубы 22, и температура Tex выхлопной трубы 22 также может быть выведена на основе других параметров. Соответственно, нагрев может начинаться, например, когда истекшее время после запуска двигателя внутреннего сгорания или объем Ga впуска воздуха после запуска двигателя внутреннего сгорания равен или выше предписанного значения.
Фиг. 9 является временной диаграммой целевого состава смеси "воздух-топливо" для начального управления в режиме отсечки топлива, выходного состава AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку, выходного состава AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, флага завершения RL-диагностики, флага завершения LR-диагностики, флага требования по высокой температуре, импеданса IPdwn датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку и температуры Tdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку после запуска двигателя. Флаг завершения RL-диагностики представляет собой флаг, обозначающий то, завершается или нет диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку изменяется с обедненного состава смеси "воздух-топливо" или теоретического состава смеси "воздух-топливо" на обедненный состав смеси "воздух-топливо", т.е. сразу после того, как начинается управление в режиме отсечки топлива. Аналогично, флаг завершения LR-диагностики представляет собой флаг, обозначающий то, завершается или нет диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку изменяется с обедненного состава смеси "воздух-топливо" на теоретический состав смеси "воздух-топливо" или обедненный состав смеси "воздух-топливо", т.е. сразу после того, как заканчивается управление в режиме отсечки топлива.
В примере, как показано на фиг. 9, во время t1, когда условие для начала управления в режиме отсечки топлива, как описано выше, устанавливается, управление в режиме отсечки топлива начинается. Когда управление в режиме отсечки топлива начинается, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку резко повышается и затем немного замедляется, и выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку также повышается. Когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку наряду повышается с началом управления в режиме отсечки топлива, время Δtup повышения обнаруживается, как показано на фиг. 6, и диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку выполняется на основе времени Δtup повышения. В частности, во время t2, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку достигает высокого опорного состава AFhigh смеси "воздух-топливо", время Δtup повышения вычисляется, и диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку во время повышения выходного состава AFdwn смеси "воздух-топливо" завершается. Соответственно, во время t2, флаг завершения RL-диагностики активируется.
В примере, как показано на фиг. 9, затем, во время t3, условие для выполнения управления в режиме отсечки топлива устанавливается, и управление в режиме отсечки топлива завершается. Когда управление в режиме отсечки топлива завершается, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку резко понижается и затем немного замедляется, и выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку также понижается. Когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку понижается наряду с завершением управления в режиме отсечки топлива, время Δtdwn понижения обнаруживается, как показано на фиг. 6 и диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку выполняется на основе времени Δtdwn понижения. В частности, во время t4, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку достигает низкого опорного состава AFlow смеси "воздух-топливо", время Δtdwn понижения вычисляется, и диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку во время снижения выходного состава AFdwn смеси "воздух-топливо" завершается. Соответственно, во время t4, флаг завершения LR-диагностики активируется.
Соответственно, в примере, как показано на фиг. 9, во время t4, диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, выполняемая в ходе управления в режиме отсечки топлива, полностью завершается. Соответственно, в варианте осуществления, во время t4, целевой импеданс IPTdwn датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку повышается с соответствующего высокой температуре импеданса до соответствующего нормальной температуре импеданса (не очень низкого импеданса). Таким образом, целевая температура TTdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку понижается с высокой заданной температуры (например, 700°C) до не очень высокой температуры (в дальнейшем называемой "нормальной заданной температурой", например, в 600°C). Наряду с этим, после времени t4, реальный импеданс IPRdwn датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку постепенно повышается и сходится при соответствующем нормальной температуре импедансе после короткого времени. Соответственно, после времени t4, реальная температура элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку постепенно понижается и сходится при сравнительно низкой температуре после короткого времени.
Таким образом, в варианте осуществления, до тех пор, пока управление диагностикой анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, выполняемое в ходе управления в режиме отсечки топлива, не будет завершено, целевая температура элемента задается равной высокой заданной температуре, и когда диагностика анормальностей завершается, целевая температура элемента понижается до нормальной заданной температуры. Таким образом, время, когда температура элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку повышается, может быть ограничено коротким временем до завершения управления диагностикой анормальностей, в силу чего потребляемая электрическая мощность может подавляться до сравнительно небольшой величины. Кроме того, перед началом управления в режиме отсечки топлива, температура элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку задается равной сравнительно высокой температуре. Соответственно, случай, в котором температура датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку не повышается в достаточной степени, когда управление диагностикой анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку выполняется, подавляется.
Следует отметить, что в варианте осуществления, высокая заданная температура не обязательно приблизительно составляет 700°C и разрешается при условии, что она представляет собой температуру, при которой датчик состава смеси "воздух-топливо" может выводить предельный ток, когда атмосферный газ циркулирует около датчика состава смеси "воздух-топливо". Таким образом, в случае, если напряжение прикладывается, как показано посредством A на фиг. 7, температура разрешается при условии, что она представляет собой температуру, при которой прямая линия A и вольтамперная кривая при атмосферном давлении пересекаются в области предельного тока. С другой стороны, в варианте осуществления, нормальная заданная температура не обязательно составляет приблизительно 600°C и разрешается при условии, что она представляет собой температуру, при которой обнаружение состава смеси "воздух-топливо" может выполняться в области предельного тока в нормально полученном диапазоне состава смеси "воздух-топливо" (например, 13-17) в нормальном режиме работы двигателя внутреннего сгорания.
Блок-схема последовательности операций способа
Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей управляющую процедуру для управления температурой элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку. Управляющая процедура, как показано на фиг. 10, выполняется с определенным интервалом времени.
Во-первых, на этапе S11, логически выводится температура Tex выхлопной трубы 22 около датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку. Температура Tex выхлопной трубы 22 около датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку выводится, например, на основе температуры Tw охлаждающей воды перед запуском двигателя, истекшего времени после запуска двигателя и т.п. Затем, на этапе S12, определяется то, ниже или нет температура Tex выхлопной трубы 22 опорной температуры Texref трубы. На этапе S12, в случае, если определяется то, что температура Tex выхлопной трубы 22 ниже опорной температуры Texref трубы, выполняется переход к этапу S13. На этапе S13, работа нагревающей части 56 поддерживается в остановленном состоянии. Соответственно, нагрев датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку посредством нагревающей части 56 не выполняется.
Затем, когда температура Tex выхлопной трубы 22 постепенно повышается, чтобы достигать температуры Tex, равной или превышающей опорную температуру Texref трубы, выполняется переход к этапу S14. На этапе S14, определяется то, включен или нет флаг требования по высокой температуре, заданный при управлении заданием флага, описанном ниже. В случае, если флаг требования по высокой температуре активирован, выполняется переход к этапу S15, и целевой импеданс IPTdwn задается равным соответствующему высокой температуре импедансу. Таким образом, целевая температура TTdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку задается равной высокой заданной температуре. С другой стороны, на этапе S14, в случае, если определяется то, что флаг требования по высокой температуре деактивирован, выполняется переход к этапу S16. На этапе S16, целевой импеданс IPTdwn задается равным соответствующему нормальной температуре импедансу. Таким образом, целевая температура TTdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку задается равной нормальной заданной температуре.
Фиг. 11 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей управляющую процедуру для управления заданием флага требования по высокой температуре. Управляющая процедура, как показано на фиг. 11, выполняется с определенным интервалом времени.
Как показано на фиг. 11, во-первых на этапе S21, определяется то, деактивирован или нет флаг запуска. Флаг запуска представляет собой флаг, который активируется в течение периода, в котором переключатель зажигания включен, и деактивируется в других случаях. В случае, если переключатель зажигания выключен, и двигатель внутреннего сгорания не запущен, выполняется переход к этапу S22. На этапе S22, активируется флаг требования по высокой температуре. Затем, на этапе S23, определяется то, становится или нет переключатель зажигания включенным. В случае, если переключатель зажигания выключен, выполняется переход к этапу S24, и флаг запуска по-прежнему поддерживается деактивированным. С другой стороны, выполняется переход к этапу S25 в случае, если на этапе S23 определяется то, что переключатель зажигания становится включенным. На этапе S25, активируется флаг запуска, и управляющая процедура завершается.
Когда флаг запуска активируется в следующей управляющей процедуре, выполняется переход к этапу S26 из этапа S21. На этапе S26, определяется то, поддерживается или нет переключатель зажигания по-прежнему активированным. В случае, если определяется то, что переключатель зажигания по-прежнему поддерживается активированным, выполняется переход к этапу S27. На этапе S27, определяется то, завершается или нет диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку. В частности, на этапе S27, определяется то, завершается или нет диагностика анормальностей, выполняемая наряду с управлением в режиме отсечки топлива. В случае, если на этапе S27 определяется то, что диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку не завершена, выполняется переход к этапу S28. На этапе S28, активируется флаг требования по высокой температуре, и управляющая процедура завершается. Как результат, при регулировании температуры, как показано на фиг. 10, целевой импеданс IPTdwn задается равным соответствующему высокой температуре импедансу, и целевая температура TTdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку задается равной высокой заданной температуре.
С другой стороны, на этапе S27, в случае, если определяется то, что диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку завершается, выполняется переход к этапу S29. На этапе S29, деактивируется флаг требования по высокой температуре, и управляющая процедура завершается. Как результат, при регулировании температуры, как показано на фиг. 10, целевой импеданс IPTdwn задается равным соответствующему нормальной температуре импедансу, и целевая температура TTdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку задается равной нормальной заданной температуре.
Затем когда переключатель зажигания выключен, в следующей управляющей процедуре, выполняется переход к этапу S30 из этапа S26. На этапе S30, деактивируется флаг запуска. Затем, на этапе S31, активируется флаг требования по высокой температуре, и управляющая процедура завершается.
Второй вариант осуществления
Далее описывается второй вариант осуществления изобретения со ссылкой на фиг. 12-14. Конструкция и управление устройством управления двигателя внутреннего сгорания по второму варианту осуществления являются практически идентичными конструкции и управлению устройством управления двигателя внутреннего сгорания по первому варианту осуществления. Тем не менее, в устройстве управления по второму варианту осуществления, время, когда рост температуры начинается, и время, когда рост температуры завершается в течение периода роста температуры, отличаются от периодов устройства управления по первому варианту осуществления.
Фиг. 12 является временной диаграммой, показывающей частоту вращения двигателя и т.п., когда двигатель внутреннего сгорания запускается, что является аналогичным фиг. 8. В примере, как показано на фиг. 12, во время t1, переключатель зажигания включается. Соответственно, после времени t1, температура Tex выхлопной трубы 22 около датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку постепенно повышается, и температура Tw охлаждающей воды для двигателя также постепенно повышается. Кроме того, в примере, как показано на фиг. 12, до тех пор, пока температура Tex выхлопной трубы 22 не будет повышена до опорной температуры Texref трубы во время t2, целевой импеданс IPTdwn не задается. Как результат, количество тепла нагревающей части 56 относительно датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку по-прежнему поддерживается в качестве нуля.
Затем температура Tex выхлопной трубы 22 около датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку постепенно повышается вследствие выхлопного газа, выпускаемого из корпуса 1 двигателя, и повышается до опорной температуры Texref трубы во время t2. Во время t2, когда температура Tex выхлопной трубы 22 достигает опорной температуры Texref трубы, целевой импеданс IPTdwn датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку задается равным соответствующему нормальной температуре импедансу, так что нагрев датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку начинается. Соответственно, целевая температура TTdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку в это время задается равной нормальной заданной температуре. Когда целевой импеданс IPTdwn задается равным соответствующему нормальной температуре импедансу, реальная температура TRdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку постепенно повышается, и наряду с этим, реальный импеданс IPRdwn датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку постепенно понижается.
Кроме того, температура Tw охлаждающей воды для двигателя также повышается наряду с истекшим временем от запуска двигателя внутреннего сгорания. В примере, как показано на фиг. 12, во время t4, температура Tw охлаждающей воды для двигателя становится температурой, равной или превышающей опорную температуру Twref воды.
Опорная температура Twref воды кратко описана в данном документе. В качестве условий для выполнения управления диагностикой анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, могут быть указаны различные условия. Конкретно, условия для выполнения управления диагностикой анормальностей удовлетворяются, когда управление в режиме отсечки топлива выполняется, температура Tw охлаждающей воды для двигателя равна или выше нижней предельной температуры воды, анормальность, такая как уменьшенное или разъединенное напряжение аккумуляторной батареи, не обнаруживается, внешнее атмосферное давление равно или выше предписанного давления ниже стандартного атмосферного давления, и т.п. Определяется то, удовлетворяется или нет анормальность для напряжения аккумуляторной батареи и т.п. и условие, ассоциированное с внешним атмосферным давлением, в то время, когда двигатель запускается, и напротив, относительно удовлетворения условия, ассоциированного с температурой Tw охлаждающей воды для двигателя, определенное время требуется от запуска двигателя. Соответственно, если условие для выполнения управления в режиме отсечки топлива исключается, можно сказать, что условие, ассоциированное с температурой Tw охлаждающей воды для двигателя, представляет собой условие, которое удовлетворяется самым последним после запуска двигателя. Таким образом, если удовлетворяется анормальность напряжения аккумуляторной батареи и т.п. или условие, ассоциированное с внешним атмосферным давлением, когда температура Tw охлаждающей воды для двигателя становится температурой, равной или превышающей нижнюю предельную температуру воды, условия для выполнения управления диагностикой анормальностей, отличные от условия для выполнения управления в режиме отсечки топлива, удовлетворяются.
Кроме того, в варианте осуществления, во время t4, когда температура Tw охлаждающей воды для двигателя становится температурой, идентичной нижней предельной температуры воды либо равной или превышающей опорную температуру Twref воды ниже нижней предельной температуры воды, целевая температура TTdwn элемента задается равной высокой заданной температуре. Наряду с этим, целевой импеданс IPTdwn задается равным соответствующему высокой температуре импедансу, соответствующему высокой заданной температуре. Когда целевой импеданс IPTdwn задается равным соответствующему высокой температуре импедансу, реальная температура TRdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку повышается к высокой заданной температуре, и наряду с этим, реальный импеданс IPRdwn датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку постепенно понижается.
Таким образом, в варианте осуществления, после того, как двигатель внутреннего сгорания запускается, и когда температура Tex выхлопной трубы 22 около датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку становится температурой, равной или превышающей опорную температуру Texref трубы, нагрев на основе нагревающей части 56 начинается. Целевая температура TTdwn элемента в это время задается равной нормальной целевой температуре элемента. Затем когда температура Tw охлаждающей воды для двигателя становится температурой, равной или превышающей опорную температуру воды, целевая температура TTdwn элемента задается равной высокой заданной температуре выше нормальной температуры. Соответственно, согласно варианту осуществления, время, когда температура датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку повышается до высокой заданной температуры, может задерживаться до времени до того, как удовлетворяются или должны удовлетворяться условия для выполнения управления диагностикой анормальностей, отличные от условия для выполнения управления в режиме отсечки топлива. Как результат, потребляемая электрическая мощность наряду с нагревом датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку может подавляться до сравнительно небольшой величины.
Следует отметить, что в вышеприведенном варианте осуществления, когда температура охлаждающей воды для двигателя становится температурой, равной или превышающей опорную температуру трубы, целевая температура элемента принудительно повышается, и целевой импеданс принудительно понижается. Тем не менее, повышение целевой температуры элемента разрешается при условии, что условия для выполнения управления диагностикой анормальностей, отличные от условия для выполнения управления в режиме отсечки топлива, удовлетворяются, и не обязательно, когда температура охлаждающей воды для двигателя становится температурой, равной или превышающей опорную температуру трубы. Например, одно из условий для выполнения управления диагностикой анормальностей включает в себя становление температуры масла смазочного масла, циркулирующего в двигателе внутреннего сгорания, температурой, равной или превышающей указанную температуру, и целевая температура элемента принудительно повышается, когда температура масла смазочного масла становится температурой, равной или превышающей предписанную температуру в случае, если вышеуказанное условие, отличное от условия для выполнения управления в режиме отсечки топлива, удовлетворяется самым последним.
Фиг. 13 является временной диаграммой, показывающей целевой состав смеси "воздух-топливо" и т.п. при начальном управлении в режиме отсечки топлива после того, как двигатель запущен, что является аналогичным фиг. 9. В примере, как показано на фиг. 13, во время t1, управление в режиме отсечки топлива начинается. Наряду с этим, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку резко повышается, и затем выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку резко повышается. В это время, диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку выполняется, и во время t2, когда диагностика анормальностей завершается, флаг завершения RL-диагностики активируется. Затем во время t3, управление в режиме отсечки топлива завершается. Наряду с этим, выходной состав AFup смеси "воздух-топливо" датчика 40 состава смеси "воздух-топливо" на стороне выше по потоку резко понижается, и затем выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку также понижается. Между тем, диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку выполняется, и во время t4, когда диагностика анормальностей завершается, флаг завершения LR-диагностики активируется.
Соответственно, в примере, как показано на фиг. 9, во время t4, диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, выполняемая в ходе управления в режиме отсечки топлива, полностью завершается. Тем не менее, в настоящем варианте осуществления, во время t4, целевая температура TTdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку не понижается до низкой заданной температуры, а по-прежнему поддерживается в качестве высокой заданной температуры. Соответственно, целевой импеданс IPTdwn датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку также поддерживается сравнительно низким.
После завершения управления в режиме отсечки топлива, когда целевой состав AFT смеси "воздух-топливо" задается равным обедненному составу AFTrt смеси "воздух-топливо" после восстановления, абсорбируемое количество OSA кислорода для катализатора 24 очистки выхлопных газов на стороне ниже по потоку снижается практически до нуля, и наряду с этим, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку понижается до состава смеси "воздух-топливо" ниже состава AFrich смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны. В настоящем варианте осуществления, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" понижается до состава смеси "воздух-топливо" ниже состава AFrich смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны, целевой импеданс IPTdwn датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку повышается с соответствующего высокой температуре импеданса до соответствующего нормальной температуре импеданса. Таким образом, целевая температура TTdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку понижается с высокой заданной температуры до низкой заданной температуры. Наряду с этим, после времени t5, реальная температура TRdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку постепенно понижается и сходится при низкой заданной температуре после короткого времени. Соответственно, после времени t5, реальный импеданс IPTdwn датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку постепенно повышается и сходится при соответствующем нормальной температуре импедансе после короткого времени.
Таким образом, в настоящем варианте осуществления, результат выполнения управления обедненностью после восстановления после управления в режиме отсечки топлива заключается в том, что целевая температура TTdwn элемента задается равной температуре выше нормальной, до тех пор, пока выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку не будет понижен до состава смеси "воздух-топливо" ниже состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обедненной стороны. Нижеприведенный контент описывает преимущества целевой температуры TTdwn элемента, заданной таким образом.
Когда управление обедненностью после восстановления выполняется после управления в режиме отсечки топлива, как показано на фиг. 6, абсорбируемое количество кислорода для катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку постепенно снижается от максимального количества Cmax абсорбируемости кислорода. Кроме того, когда абсорбируемое количество кислорода для катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку становится практически нулем, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку достигает состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обедненной стороны. Соответственно, накапливаемое количество избыточного кислорода (в дальнейшем называемое "накапливаемым количеством избытка кислорода"), протекающего в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку после начала управления обедненностью после восстановления до выходного состава AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, становящегося составом смеси "воздух-топливо" ниже состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обедненной стороны, соответствует максимальному количеству Cmax абсорбируемости кислорода для катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку. Следует отметить, что избыточный кислород, протекающий в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, означает избыточный объем кислорода, когда состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, должен принудительно становиться теоретическим составом смеси "воздух-топливо".
В данном документе, в общем, в катализаторе очистки выхлопных газов, имеющем способность к абсорбции кислорода, когда степень ухудшения его характеристик является большой, максимальное количество Cmax абсорбируемости кислорода уменьшается. Соответственно, степень ухудшения характеристик катализатора очистки выхлопных газов может отслеживаться посредством обнаружения максимального количества Cmax абсорбируемости кислорода. Соответственно, степень ухудшения характеристик катализатора очистки выхлопных газов может обнаруживаться посредством вычисления накапливаемого количества избытка кислорода в ходе управления обедненностью после восстановления.
Тем не менее, в ходе управления обедненностью после восстановления, когда реальная температура TRdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку изменяется, выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку иногда становится нестабильным наряду с этим. Как результат, хотя кислород в определенном количестве фактически абсорбируется в катализаторе 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, также существует случай, в котором выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку становится составом смеси "воздух-топливо" ниже состава смеси "воздух-топливо" для определения обедненной стороны. В этом случае, степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку не может точно обнаруживаться. С учетом этого аспекта, в настоящем варианте осуществления, реальная температура TRdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку по-прежнему поддерживается высокой и постоянной до тех пор, пока выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку не станет составом смеси "воздух-топливо" ниже состава смеси "воздух-топливо" для определения обедненной стороны. Соответственно, степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку может точно обнаруживаться.
Следует отметить, что в настоящем варианте осуществления, диагностика степени ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку, т.е. диагностика анормальностей, выполняется в ходе управления обедненностью после восстановления. Конкретно, диагностика анормальностей катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку выполняется со времени t3, когда начинается управление обедненностью после восстановления, до времени t5, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку становится составом смеси "воздух-топливо" ниже состава смеси "воздух-топливо" для задания обедненной стороны. Соответственно, как показано на фиг. 13, во время t5, флаг завершения анормальности катализатора активируется, и наряду с этим, целевая температура TTdwn элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку понижается с высокой заданной температуры до низкой заданной температуры.
Блок-схема последовательности операций способа
Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей управляющую процедуру для управления заданием флага требования по высокой температуре. Управляющая процедура, как показано на фиг. 14, выполняется с определенным интервалом времени.
Как показано на фиг. 14, во-первых, на этапе S41, определяется то, завершается или нет диагностика анормальностей. В данном документе, диагностика анормальностей означает не только диагностику анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, но также и означает диагностику анормальностей катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку. Соответственно, на этапе S41, когда обе из диагностики анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку и диагностики анормальностей катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку завершается, определяется то, что диагностика анормальностей завершается. С другой стороны, когда ни одна либо только одна из диагностики анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку и диагностики анормальностей катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку завершается, определяется то, что диагностика анормальностей не завершена. На этапе S41, выполняется переход к этапу S42, в случае, если определяется то, что диагностика анормальностей не завершена.
На этапе S42, определяется то, деактивирован или нет флаг требования по высокой температуре. В случае, если определяется то, что флаг требования по высокой температуре деактивирован по причине того, что, двигатель только что запущен и т.п., выполняется переход к этапу S43. На этапе S43, определяется то, равна или выше либо нет температура Tw охлаждающей воды для двигателя опорной температуры Twref воды. В случае, если определяется то, что температура Tw охлаждающей воды для двигателя ниже опорной температуры Twref воды по причине того, что время не прошло много времени с момента холодного запуска двигателя внутреннего сгорания, выполняется переход к этапу S45. На этапе S45, флаг требования по высокой температуре по-прежнему деактивирован, и управляющая процедура завершается. С другой стороны, в случае, если на этапе S43 определяется то, что температура Tw охлаждающей воды для двигателя равна или выше опорной температуры Twref воды, выполняется переход к этапу S44. На этапе S44, активируется флаг требования по высокой температуре, и управляющая процедура завершается.
Когда флаг требования по высокой температуре активируется, в следующей управляющей процедуре, на этапе S42 определяется то, что флаг требования по высокой температуре не становится деактивированным, и этап S43 пропускается. Соответственно, выполняется переход к этапу S44 из этапа S42, и флаг требования по высокой температуре по-прежнему активирован.
Затем, когда диагностика анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку и диагностика анормальностей катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку завершаются, выполняется переход к этапу S45 из этапа S41, и флаг требования по высокой температуре деактивируется. В данном документе, в настоящем варианте осуществления, управление в режиме отсечки топлива и управление обедненностью после восстановления выполняются после запуска двигателя и после этого, когда выходной состав AFdwn смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку становится составом смеси "воздух-топливо" ниже состава AFrich смеси "воздух-топливо" для определения обедненной стороны, определяется то, что диагностика анормальностей завершается.
Другие модифицированные примеры
Следует отметить, что в первом варианте осуществления, когда температура Tex выхлопной трубы 22 около датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку повышается до опорной температуры Texref трубы, целевая температура элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку задается равной высокой заданной температуре. Кроме того, во втором варианте осуществления, когда условия для выполнения управления диагностикой анормальностей, отличные от условия для выполнения управления в режиме отсечки топлива, удовлетворяются, целевая температура элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку задается равной высокой заданной температуре. Тем не менее, время для задания целевой температуры элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку равной высокой заданной температуре не обязательно ограничено этими временами. Соответственно, например, время между этими двумя временами разрешается, так что можно сказать, что задание целевой температуры элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку равной высокой заданной температуре выполняется в то время, когда указанный рост температуры начинается после запуска двигателя.
Кроме того, в первом варианте осуществления, когда управление диагностикой анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, выполняемое наряду с управлением в режиме отсечки топлива, завершается, целевая температура элемента принудительно понижается с высокой заданной температуры до нормальной заданной температуры. Кроме того, во втором варианте осуществления, когда выходной состав смеси "воздух-топливо" датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку после управления в режиме отсечки топлива достигает состава смеси "воздух-топливо" ниже состава смеси "воздух-топливо" для определения обедненной стороны в первый раз, целевая температура элемента принудительно понижается с высокой заданной температуры до низкой заданной температуры. Тем не менее, время для принудительного понижения целевой температуры элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку с высокой заданной температуры до низкой заданной температуры не обязательно ограничено этими временами. Соответственно, например, время между этими двумя временами разрешается.
Альтернативно, в двигателе внутреннего сгорания, в котором диагностика анормальностей катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку выполняется независимо от управления в режиме отсечки топлива, понижение целевой температуры элемента может ожидаться до тех пор, пока не будет завершена такая диагностика анормальностей катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку. Причина состоит в том, что чем выше температура элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку, тем выше скорость обнаружения (скорость отклика) состава смеси "воздух-топливо" так что точность диагностики анормальностей катализатора 20 очистки выхлопных газов на стороне выше по потоку может повышаться посредством задания целевой температуры элемента таким образом. Как упомянуто выше, можно сказать, что принудительное понижение целевой температуры элемента для датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку с высокой заданной температуры до низкой заданной температуры выполняется в то время, когда предписанный рост температуры завершается после того, как управление диагностикой анормальностей датчика 41 состава смеси "воздух-топливо" на стороне ниже по потоку с использованием управления в режиме отсечки топлива завершается.
Кроме того, в вышеописанных вариантах осуществления, чашевидный датчик состава смеси "воздух-топливо", как показано на фиг. 2, используется в качестве датчика состава смеси "воздух-топливо". Причина состоит в том, что по сравнению с многослойным датчиком состава смеси "воздух-топливо", чашевидный датчик состава смеси "воздух-топливо" имеет превосходную водостойкость, и вывод является большим, так что точность определения состава смеси "воздух-топливо" является высокой.
В данном документе, в чашевидном датчике состава смеси "воздух-топливо", по сравнению с многослойным датчиком состава смеси "воздух-топливо", полученное приложенное напряжение в области предельного тока повышается относительно выхлопного газа с идентичным составом смеси "воздух-топливо". Соответственно, в чашевидном датчике состава смеси "воздух-топливо", по сравнению с многослойным датчиком состава смеси "воздух-топливо", полученное приложенное напряжение в области предельного тока относительно атмосферного газа повышается. Таким образом, в чашевидном датчике состава смеси "воздух-топливо", по сравнению с многослойным датчиком состава смеси "воздух-топливо", такая тенденция, как показано на фиг. 7, становится существенной. Соответственно, когда чашевидный датчик состава смеси "воздух-топливо" используется, снижение точности диагностики анормальностей может подавляться более эффективно посредством выполнения регулирования температуры датчика состава смеси "воздух-топливо", как описано выше. Тем не менее, поскольку фактический эффект также существует относительно многослойного датчика состава смеси "воздух-топливо", многослойный датчик состава смеси "воздух-топливо" также может использоваться в качестве датчика состава смеси "воздух-топливо".