Устройство для защиты катализатора и способ защиты катализатора для двигателя внутреннего сгорания

Устройство для защиты катализатора и способ защиты катализатора для двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение касается устройства защиты каталитического нейтрализатора и способа защиты каталитического нейтрализатора для двигателя внутреннего сгорания.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Некоторые двигатели внутреннего сгорания (двигатели) имеют в своем составе каталитический нейтрализатор очистки отработавших газов, именуемый далее просто катализатором для очистки отработавших газов. Вместе с тем, при избыточном нагреве каталитического нейтрализатора отработавшими газами, имеющими высокую температуру, или тому подобным, очищающая способность катализатора может снижаться. Для поддержания высокой очищающей способности катализатора можно использовать технологию охлаждения катализатора за счет снижения температуры отработавших газов с использованием тепла испарения топлива посредством увеличения количества впрыскиваемого топлива. Увеличение количества впрыскиваемого топлива в этом случае именуется приращением (повышением расхода топлива) для защиты от превышения температуры (защита от перегрева) (ЗП). Количество впрыскиваемого топлива, увеличиваемое при приращении для ЗП, именуется величиной приращения для ЗП.

[0003] В описании японской патентной заявки №2011-220214 (JP 2011-220214 A) рассмотрен метод предупреждения перегрева катализатора расчетом величины приращения для защиты от перегрева, когда текущая температура, т.е. температура, рассчитанная исходя из рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, превышает температуру для определения защиты от перегрева. Чрезмерное приращение для ЗП может привести к увеличению выбросов углеводородов (НС) и моноокиси углерода (СО). Кроме того, чрезмерное приращение для ЗП невыгодно в смысле экономии топлива. С учетом этого, в японской патентной заявке JP 2011-220214А рассчитан поправочный коэффициент, и впрыск топлива осуществляется исходя из величины приращения для ЗП, скорректированной на поправочный коэффициент. В расчет поправочного коэффициента включена температура для определения защиты от перегрева.

[0004] При этом в японской патентной заявке JP 2011-220214A температура для определения защиты от перегрева используется в расчете поправочного коэффициента, поэтому величина приращения для ЗП существенно уменьшается. В результате существует возможность недостаточного охлаждения каталитического нейтрализатора.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] В настоящем изобретении предложено устройство защиты катализатора и способ защиты катализатора, которые, соответственно, уменьшают величину приращения для защиты от перегрева в пределах диапазона, в котором возможно избежать перегрева катализатора.

[0006] Первый объект изобретения касается устройства для защиты катализатора для двигателя внутреннего сгорания. Устройство для защиты катализатора включает в себя: каталитический нейтрализатор, предусмотренный в системе выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и выполняющий очистку отработавших газов; блок сбора данных о температуре слоя катализатора, сконфигурированный для получения информации о текущей температуре слоя катализатора на основе установившейся температуры слоя, то есть температуры катализатора в случае, когда рабочее состояние двигателя внутреннего сгорания является установившимся; а также блок увеличения количества впрыскиваемого топлива, сконфигурированный для увеличения количества впрыскиваемого топлива в двигатель внутреннего сгорания, когда текущая температура слоя превысит заданное значение для определения, при этом блок увеличения количества впрыскиваемого топлива сконфигурирован для увеличения количества впрыскиваемого топлива на первое значение приращения, которое получают на основе (i) первого базового значения приращения, получаемого на основе рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, и (ii) поправочного коэффициента, который получают на основе текущей температуры слоя и целевой температуры слоя, меньшей, чем заданное значение для определения.

[0007] При расчете поправочного коэффициента применяется целевое значение температуры, установленное на некоторую величину ниже заданного значения для определения. Таким образом, можно соответствующим образом уменьшить базовое значение приращения, не допуская чрезмерного уменьшения количества впрыскиваемого топлива

[0008] В устройстве для защиты каталитического нейтрализатора, в соответствии с первым объектом изобретения, при воздействии на двигатель внутреннего сгорания управления изменением угла опережения зажигания для задержки опережения зажигания топлива, блок увеличения количества впрыскиваемого топлива сконфигурирован для увеличения количества впрыскиваемого топлива на сумму (i) первого значения приращения и (ii) второго значения приращения, получаемого на основе поправочного коэффициента и второго базового значения приращения, получаемого на основе величины изменения угла опережения зажигания посредством применения управления изменением угла опережения зажиганием

[0009] В устройстве защиты каталитического нейтрализатора, в соответствии с первым объектом изобретения, в случае определения необходимости в защите катализатора, когда блок увеличения количества впрыскиваемого топлива увеличивает количества впрыскиваемого топлива на сумму первого значения приращения и второго значения приращения, блок увеличения количества впрыскиваемого топлива может избрать второе базовое значение приращения в качестве второго значения приращения.

[0010] Значение, соответствующее рабочему состоянию двигателя внутреннего сгорания, может использоваться в качестве базового значения приращения. Например, в качестве базового значения может применяться значение, рассчитанное исходя из частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания и количества впускаемого воздуха (нагрузки). При воздействии на двигатель внутреннего сгорания управлением углом опережения зажигания, может выполняться уменьшение угла опережения зажигания с целью увеличения количества впрыскиваемого топлива для подавления повышения температуры катализатора, связанного с управлением углом опережения зажигания. Желательным является внесение корректировки для уменьшения угла опережения зажигания с помощью поправочного коэффициента. Вместе с тем; при выполнении текущего определения приращения, то есть, если определяется необходимость в защите катализатора, обеспечивается достаточная величина впрыска топлива при недопущении уменьшения угла опережения зажигания, чтобы отдать приоритет защите катализатора.

[0011] В устройстве для защиты каталитического нейтрализатора, в соответствии с первым объектом изобретения, целевой температурой слоя может быть температура слоя, к которой приближается температура слоя во время, когда выполняется увеличение количества впрыскиваемого топлива на первое базовое значение приращения.

[0012] Устройство для защиты катализатора, в соответствии с первым объектом изобретения, может дополнительно включать в себя блок сбора данных об установившейся температуре слоя, сконфигурированный для получения данных об установившейся температуре слоя, то есть температуре катализатора в случае, когда рабочим состоянием двигателя внутреннего сгорания является установившийся режим. В устройстве для защиты катализатора, поправочный коэффициент может являться отношением разности между текущей температурой слоя и целевой температурой слоя к разности между установившейся температурой слоя и целевой температурой слоя.

[0013] Возможно определение соответствующего значения приращения посредством расчета значения приращения, которое вводится для снижения температуры слоя на 1°C.

[0014] В устройстве для защиты каталитического нейтрализатора, в соответствии с первым объектом изобретения, блок увеличения количества впрыскиваемого топлива может быть сконфигурирован для увеличения количества впрыскиваемого топлива на первое значение приращения, которое рассчитывается для каждой из множества областей катализатора в направлении потока отработавших газов.

[0015] В устройстве для защиты каталитического нейтрализатора, в соответствии с первым объектом изобретения, исходя из определения, требуется ли увеличение количества впрыскиваемого топлива для заданной контрольной области, и определения, требуется ли увеличение количества впрыскиваемого топлива для области выше по потоку относительно контрольной области в направлении потока отработавших газов из числа множества областей, блок увеличения количества впрыскиваемого топлива может быть сконфигурирован для добавления значения приращения для контрольной области к значению приращения для области выше по потоку относительно контрольной области в направлении потока отработавших газов.

[0016] В устройстве для защиты каталитического нейтрализатора, в соответствии с первым объектом изобретения, когда определяется необходимость в увеличении количества впрыскиваемого топлива, как для заданной контрольной области, так и для смежной области выше по потоку относительно контрольной области в направлении потока отработавших газов из числа множества областей, блок увеличения количества впрыскиваемого топлива может быть сконфигурирован с возможностью добавления значения приращения для контрольной области к значению приращения для смежной области выше по потоку относительно контрольной области в направлении потока отработавших газов.

[0017] В устройстве защиты каталитического нейтрализатора, в соответствии с первым объектом изобретения, когда блок сбора данных о температуре слоя задает значение для определения для каждой из множества областей и затем рассчитывает значение приращения для заданной контрольной области из числа множества областей и значение приращения для области выше по потоку относительно контрольной области в направлении потока отработавших газов из числа множества областей на основе значений для определения, заданных соответственно для областей, блок сбора данных о температуре слоя может получать информацию о температуре слоя в контрольной области, исходя из значения для определения, заданного для области выше по потоку относительно контрольной области в направлении потока отработавших газов.

[0018] В устройстве для защиты каталитического нейтрализатора, в соответствии с первым объектом изобретения, блок увеличения количества впрыскиваемого топлива может задавать значение в качестве значения для определения для контрольной области, являющейся одной из множества областей, меньше значения для определения, заданного для области выше по потоку относительно заданной контрольной области в направлении потока отработавших газов, и может определять для каждой области, требуется ли увеличение количества впрыскиваемого топлива, сравнивая текущую температуру слоя для каждой из областей со значением для определения, заданным для каждой из областей.

[0019] Второй объект изобретения представляет способ защиты катализатора для двигателя внутреннего сгорания. Способ защиты катализатора включает в себя: получение информации о текущей температуре слоя катализатора, очищающего отработавшие газы; и, в случае, когда текущая температура слоя превышает заданное значение для определения, увеличивают количество впрыскиваемого топлива на значение приращения, получаемое на основе (i) базового значения приращения, полученного исходя из рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, и (ii) поправочного коэффициента, полученного на основе текущей температуры слоя и целевой температуры слоя, меньшей заданного значения для определения.

[0020] С помощью устройства защиты катализатора и способа защиты катализатора, в соответствии с объектами изобретения, можно соответствующим образом уменьшать величину приращения для ЗП в пределах диапазона, в котором возможно предупреждение перегрева каталитического нейтрализатора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0021] Признаки, преимущества, техническая и промышленная значимость примеров осуществления изобретения описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых одинаковые позиции означают одинаковые элементы, и при этом:

на фиг. 1 показана схема двигателя, на котором применено устройство защиты катализатора в соответствии с примером осуществления изобретения;

на фиг. 2 показана функциональная блок-схема устройства защиты катализатора в соответствии с примером осуществления изобретения;

на фиг. 3 показана схема катализатора с обозначением передней и центральной его частей;

на фиг. 4А показана блок-схема управления устройством защиты катализатора, в соответствии с примером осуществления изобретения;

на фиг. 4B показано продолжение блок-схемы управления устройством защиты катализатора, в соответствии с примером осуществления изобретения;

на фиг. 4С показано продолжение блок-схемы управления устройством защиты катализатора, в соответствии с примером осуществления изобретения;

на фиг. 5 представлено изображение, на котором показан пример карты (графика), по которой рассчитывают базовое значение приращения исходя из частоты вращения и нагрузки двигателя;

На фиг. 6 показана временная диаграмма, представляющая изменения во времени значений параметров в устройстве защиты катализатора в соответствии с примером осуществления изобретения;

На фиг. 7 показана диаграмма, иллюстрирующая зависимость между температурой совпадения и величиной приращения для ЗП в примере осуществления изобретения вместе с примером осуществления для сравнения;

На фиг. 8 показаны диаграммы, иллюстрирующие зависимость между величиной приращения для ЗП и изменением температуры слоя в примере осуществления изобретения вместе с примером осуществления для сравнения;

На фиг. 9 показаны диаграммы, иллюстрирующие зависимость между величиной приращения для защиты от перегрева изменением температуры слоя передней части и изменением температуры слоя центральной части катализатора;

На фиг. 10 показана диаграмма расчета поправочного коэффициента для центральной части каталитического нейтрализатора;

На фиг. 11 показан пример карты (графика) для расчета базового значения приращения уменьшения угла опережения зажигания; и

На фиг. 12 показана таблица, демонстрирующая соответствие между состоянием метки каждого определения защиты от перегрева, и измерение приращения для защиты от перегрева (ЗП).

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0022] Пример осуществления изобретения описывается со ссылкой на сопровождающие чертежи.

[0023] Сначала описывается конфигурация устройства защиты катализатора для двигателя внутреннего сгорания (именуемая далее просто устройством защиты катализатора). На фиг. 1 показана схема двигателя внутреннего сгорания, на котором применено устройство защиты катализатора в соответствии с примером осуществления изобретения.

[0024] Как показано на фиг. 1, двигатель включает в себя блок 2 управления двигателем (ECU), блок 4 двигателя, коленчатый вал 6, датчик 7 угла поворота коленчатого вала, форсунку 8 впрыска топлива, датчик 9 впускаемого воздуха, каталитический нейтрализатор 10 для очистки отработавших газов (именуемый далее просто катализатором, где применимо), впускной трубопровод 12, выпускной трубопровод 14 и свечу 16 зажигания.

[0025] Форсунка 8 впрыска топлива, впускной трубопровод 12, выпускной трубопровод 14 и свеча 16 зажигания располагаются в блоке 4 двигателя. Датчик 7 угла поворота коленчатого вала расположен в картере блока 4 двигателя и определяет угол поворота коленчатого вала 6. Форсунка 8 впрыска топлива и датчик 9 впускаемого воздуха размещены на впускном трубопроводе 12. Форсунка 8 впрыска топлива выполняет впрыск топлива. Датчик 9 впускаемого воздуха определяет количество воздуха, который поступает в цилиндр блока 4 двигателя через впускной трубопровод 12. Катализатор 10 расположен в системе выпуска отработавших газов. Конкретно, катализатор 10 расположен в выпускном трубопроводе 14 и выполняет очистку отработавших газов, выходящих из цилиндра блока 4 двигателя. Блок 2 ECU получает данные о величине угла поворота коленчатого вала и количестве поступающего воздуха. Угол поворота коленчатого вала определяется датчиком 7 угла поворота коленчатого вала. Количество поступающего воздуха определяется датчиком 9 впускаемого воздуха. Блок 2 ECU управляет подачей топлива через форсунку 8 впрыска топлива и зажиганием, осуществляемым свечой 16 зажигания.

[0026] На фиг. 2 показана функциональная блок-схема устройства защиты катализатора в соответствии с примером осуществления. Как показано на фиг. 2, блок 2 ECU функционирует как блок 18 определения частоты вращения (детектор частоты вращения), блок 20 сбора данных о температуре слоя, блок 22 расчета базового значения приращения, компаратор 23, компенсатор 24 и блок 26 увеличения количества впрыскиваемого топлива. Блок 20 сбора данных о температуре слоя функционирует как блок сбора данных о температуре слоя и блок сбора данных об установившейся температуре слоя. Конкретно, блок 20 сбора данных о температуре слоя получает информацию о текущей температуре слоя катализатора 10 и получает информацию об установившейся температуре слоя. Блок 20 сбора данных о температуре слоя получает информацию об установившейся температуре слоя исходя из рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания. Установившейся температурой слоя является температура катализатора 10 в случае, когда рабочим состоянием двигателя внутреннего сгорания является установившийся режим. Блок 2 ECU хранит заранее заданное значение для определения (пороговое значение для определения температуры катализатора), то есть, блок 2 ECU хранит температуру для определения защиты от перегрева. Блок 2 ECU сравнивает текущую температуру слоя с температурой для определения защиты от перегрева и определяет, требуется ли приращение для ЗП. Блок 2 ECU хранит также целевую температуру слоя. Целевая температура слоя подробно описывается далее.

[0027] Как показано на фиг. 3, катализатор 10 располагается вдоль потока отработавших газов. То есть, катализатор 10 располагается вдоль потока отработавших газов как множество зон. В частности, катализатор 10 подразделяется на переднюю часть и центральную часть. Передняя часть расположена на стороне входа в направлении потока отработавших газов. Центральная часть находится рядом с передней частью и расположена ниже по потоку от передней части. Кроме того, не требуется четкое разделение передней части и центральной части перегородкой или иным подобным способом. Необходимо лишь различать переднюю часть и центральную часть в качестве отдельных областей. Блок 26 увеличивает количество впрыскиваемого топлива с учетом величины приращения для ЗП. Величина приращения для ЗП рассчитывается для каждой области катализатора 10 в направлении потока отработавших газов.

[0028] Блок 18 определения частоты вращения получает информацию о величине угла поворота коленчатого вала и определяет частоту вращения исходя из угла поворота коленчатого вала. Угол поворота коленчатого вала регистрируется датчиком 7 угла поворота коленчатого вала. Блок 20 сбора данных о температуре слоя получает информацию об установившейся температуре слоя катализатора 10 и текущей температуре слоя катализатора 10 исходя из количества впускаемого воздуха и частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания. Количество впускаемого воздуха определяется датчиком 9 впускаемого воздуха. Частота вращения определяется блоком 18 определения частоты вращения. Установившейся температурой слоя является температура, к которой сводится температура слоя катализатора 10 (температура конвергенции) в случае, когда двигатель внутреннего сгорания работает при некотором количестве впускаемого воздуха и некоторой частоте вращения. То есть, установившейся температурой слоя является температура, к которой сводится (приходит) температура слоя катализатора 10 в случае, когда рабочим состоянием является установившийся режим. Текущей температурой слоя является, например, получаемая сглаживанием результатов измерений исходя из температуры конвергенции (установившаяся температура слоя).

[0029] Блок 22 расчета базового значения приращения рассчитывает базовое значение приращения исходя из количества впускаемого воздуха и частоты вращения. Базовое значение приращения является основой для количества топлива, которое должна подать форсунка 8 впрыска топлива. Информацию о базовом значении приращения получают, например, соответственно карте, представленной на фиг. 5. То есть, информацию о базовом значении приращения получают исходя из частоты вращения вала двигателя и нагрузки. Информацию о базовом значении приращения можно получить как для передней части, так и для центральной части катализатора 10, представленного на фиг. 3. Кроме того, как показано на фиг. 11, можно получить базовое значение приращения (базовое значение приращения уменьшения угла опережения зажигания), соответствующее управлению углом опережения зажигания. Компаратор 23 сравнивает между собой установившуюся температуру слоя, текущую температуру слоя и температуру для определения защиты от перегрева и определяет соотношение значений этих температур. Кроме того, компаратор 23 определяет соотношения этих значений на этапах, которые включены в блок-схему, представленную на фиг. 4.

[0030] Компенсатор 24 корректирует базовое значение приращения, исходя из установившейся температуры слоя и текущей температуры слоя. Установившаяся температура слоя и текущая температура слоя измеряются блоком 20 сбора данных о температуре слоя. Базовое значение приращения рассчитывается блоком 22 расчета базового значения приращения. В частности, компенсатор 24 корректирует базовое значение приращения, используя поправочный коэффициент, и получает скорректированное значение приращения. Целевая температура слоя имеет значение ниже температуры для определения защиты от перегрева (значение для определения). Поправочный коэффициент рассчитывается с учетом целевой температуры слоя.

[0031] Блок 26 увеличения количества впрыскиваемого топлива избирает какое-либо одно из значений - базовое значение приращения и скорректированное значение приращения в качестве окончательной величины приращения для защиты от перегрева. Количество топлива, увеличенное на величину приращением для защиты от перегрева, определенную блоком 26 увеличения количества впрыскиваемого топлива, подается форсункой впрыска топлива. То есть, форсункой впрыскивается количество топлива равное сумме величины приращением для защиты от перегрева и количеству топлива до приращением для защиты от перегрева. Подробное описание приведено далее.

[0032] Далее описан пример управления устройством защиты катализатора в соответствии с примером осуществления изобретения, со ссылкой на блок-схему, представленную на фиг. 4А. Управление устройством защиты катализатора осуществляет в основном блок 2 ECU.

[0033] Сначала, на этапе S1, определяют, превышает ли установившаяся температура слоя температуру для определения защиты от перегрева. Это обусловлено тем, что состояние, в котором не выполняется вышеуказанное требование, является состоянием, в котором не требуется управление приращением для защиты от перегрева. Процесс этапа S1 повторяют до тех пор, пока не будет выполнено положительное определение. Температура конвергенции (установившаяся температура слоя) возрастает в ответ на увеличение угла открытия акселератора в момент t1, как показано на фиг. 6. Текущая температура слоя приближается к установившейся температуре слоя с задержкой по времени.

[0034] Если на этапе S1 формируется положительное определение, процесс переходит к этапу S2. На этапе S2 получают информацию о базовом значении приращения. Информацию о базовом значении приращения получают по карте, представленной на фиг. 5. То есть, первое базовое значение о приращении получают, исходя из частоты вращения и нагрузки двигателя. Здесь первое базовое значение приращения является базовым значением приращения, которое учитывает состояние передней части катализатора 10, показанной на фиг. 3.

[0035] На этапе S3, следующим за этапом S2, определяют, удовлетворяется ли условие расчета первого поправочного коэффициента. Здесь получают первый поправочный коэффициент, исходя из текущей температуры слоя и целевой температуры слоя. В частности, первый поправочный коэффициент рассчитывают по следующему математическому выражению 1 для получения отношения разности между текущей температурой слоя и целевой температурой слоя к разности между установившейся температурой слоя и целевой температурой слоя. Первый поправочный коэффициент является коэффициентом для уменьшения первого базового значения приращения.

Выражение 1: Первый поправочный коэффициент = [(Текущая температура слоя) - (Целевая температура слоя)] / [(Установившаяся температура слоя) - (Целевая температура слоя)]

Целевая температура слоя имеет значение ниже температуры для определения защиты от перегрева, и она означает температуру слоя, к которой температура слоя приближается в момент, когда выполняется увеличение количества впрыскиваемого топлива на первое базовое значение приращения. Таким образом, первый поправочный коэффициент является коэффициентом, полученным с учетом влияния ввода первого базового значения приращения. Тем самым подавляют чрезмерное уменьшение базового значения приращения и предотвращают состояние избыточной температуры.

[0036] На этапе S3 определяют, удовлетворяется ли условие расчета первого поправочного коэффициента. В частности, определяют, удовлетворяется ли условие расчета [(Текущая температура слоя) - (Целевая температура)] ≥ 0 и [(Установившаяся температура слоя) - (Целевая температура)] ≥ 0. Это обусловлено тем, что если условие расчета не удовлетворяется, рассчитанное значение является неприемлемым для уменьшения базового значения приращения. Если на этапе S3 формируется положительное определение, процесс переходит к этапу S4. На этапе S4 метка разрешения расчета первого поправочного коэффициента имеет значение включено. Затем процесс переходит к этапу S5. Напротив, если на этапе S3 формируется отрицательное определение, процесс пропускает этап S4 и переходит к этапу S5.

[0037] На этапе S5 определяют, находится ли метка определения защиты от перегрева передней части в состоянии включено. То есть, определяют, увеличилась ли текущая температура слоя, показанная на фиг.6, и превысила ли она температуру для определения защиты от перегрева. Как показано на фиг. 6, в момент t2 текущая температура слоя превышает температуру для определения защиты от перегрева. Следовательно, метку определения защиты от перегрева переводят в состояние включено в момент t2. Если на этапе S5 формируется положительное определение, процесс переходит к этапу S6. Если на этапе S5 формируется отрицательное определение, процесс переходит к этапу S8. Этап S8 описывается далее.

[0038] На этапе S6 определяют, находится ли метка разрешения расчета первого поправочного коэффициента в состоянии включено. Если процесс проходит через этап S4 значит, формируется положительное определение. Если на этапе S6 формируется положительное определение, процесс переходит к этапу S7. На этапе S7 рассчитывают первый поправочный коэффициент по выражению 1.

[0039] Напротив, если на этапе S5 или этапе S6 формируется отрицательное определение, процесс переходит к этапу S8. На этапе S8 значение «1» применяют в качестве первого поправочного коэффициента. Это величина, которую применяют в целях предупреждения ошибки для эффективного значения приращения. Например, если первый поправочный коэффициент больше «1» в силу разных факторов, базовое значение приращения увеличивается дополнительно, и происходит избыточное увеличение. Чтобы избежать этой ситуации, в качестве первого поправочного коэффициента применяют «1». При применении значения «1» в качестве первого поправочного коэффициента базовое значение приращения выводится напрямую. Тем самым катализатор охлаждается, и обеспечивается защита катализатора.

[0040] На этапе S9 после этапа S7 и этапа S8 определяют, удовлетворяется ли условие (0 ≤ первый поправочный коэффициент ≤ 1). Если на этапе S9 формируется положительное определение, процесс переходит к этапу S10, приведенному на блок-схеме, показанной на фиг. 4B. На этапе S10 рассчитывают первую величину приращения для защиты от перегрева по выражению 2. Первая величина приращения для защиты от перегрева соответствует скорректированному значению приращения.

Выражение 2: (Первая величина приращения для защиты от перегрева) = (Первый поправочный коэффициент) × (Первое базовое значение приращения)

[0041] Напротив, если первый поправочный коэффициент оказывается вне диапазона (0 ≤ первый поправочный коэффициент ≤ 1) и формируется отрицательное определение на этапе S9, то процесс переходит к этапу S11. На этапе S11 значение «1» задают в качестве первого поправочного коэффициента. В результате первое базовое значение приращения рассчитывают как первую величину приращения для защиты от перегрева. Например, даже если не рассчитывают точное значение, обусловленное работой системы управления устройства, обеспечивается количество впрыскиваемого топлива в соответствии с базовым значением приращения. Тем самым обеспечивается защита катализатора.

[0042] Посредством выполнения процесса до этапа S11 завершен расчет величины приращения для защиты от перегрева для передней части катализатора 10. Процесс до этапа S11 можно рассматривать как управление устройством защиты катализатора. То есть, в настоящем примере осуществления изобретения, последовательно выполняют процесс охлаждения центральной части катализатора 10 и процесс охлаждения после уменьшения угла опережения зажигания; вместе с тем, можно определить конечную величину приращения для защиты от перегрева репрезентативно для передней части и затем выполнить впрыск топлива.

[0043] Здесь описано поведение температуры в случае впрыска топлива с использованием первой величины приращения для защиты от перегрева, рассчитанной на этапе S10 в качестве конечной величины приращения для защиты от перегрева, со ссылкой на фигуры с фиг. 6 по фиг. 8 вместе со сравнительными примерами осуществления.

[0044] На фиг. 6, в первом примере осуществления для сравнения впрыск топлива выполняют постоянно с использованием базового значения приращения. То есть, не принимается мер по уменьшению базового значения приращения. Во втором примере осуществления для сравнения рассчитывают поправочный коэффициент, используя выражение 3.

Выражение 3: Поправочный коэффициент = [(Текущая температура слоя) - (Температура для определения защиты от перегрева)] / [((Установившаяся температура слоя) - (Температура для определения защиты от перегрева)]

[0045] В первом примере осуществления для сравнения впрыск топлива выполняют постоянно с использованием базового значения приращения, поэтому количество впрыскиваемого топлива может оказаться избыточным. В результате фактическая температура может понизиться больше необходимого, и количество выбросов СО может увеличиться.

[0046] Во втором примере осуществления для сравнения величина уменьшения базового значения приращения может оказаться избыточной, увеличение количества впрыскиваемого топлива может быть недостаточным, и температура слоя может подняться выше температуры защиты от перегрева. Это явление будет описано со ссылкой на фиг. 7 и фиг. 8. Во втором примере осуществления для сравнения применяют поправочный коэффициент, рассчитанный по выражению 3. В выражение 3 включена температура для определения защиты от перегрева. Соответственно, как показано на фиг. 7, охлаждение является недостаточным, особенно на начальной стадии управления приращением, на которой температура катализатора является низкой. Как показано на фиг. 8, в примере осуществления сразу после достижения температурой слоя температуры для определения защиты от перегрева величина приращения для защиты от перегрева увеличивается практически вертикально. Наоборот, во втором сравнительном примере осуществления величина приращения для защиты от перегрева увеличивается постепенно, так что температура слоя может возрасти выше температуры для определения защиты от перегрева.

[0047] Таким образом, в устройстве защиты катализатора в соответствии с примером осуществления изобретения используют целевую температуру слоя ниже температуры для определения защиты от перегрева в момент расчета поправочного коэффициента, поэтому можно рассчитать соответствующую величину приращения для защиты от перегрева.

[0048] Далее описан процесс, начиная с этапа S12. Используя процесс с этапа S12 по этап S20, рассчитывают величину приращения для защиты от перегрева для центральной части катализатора 10. При расчете величины приращения для защиты от перегрева для центральной части используют первое базовое значение приращения, как и в случае, когда рассчитывают величину приращения для защиты от перегрева для передней части. Как показано на фиг. 9, величина приращения для центральной части катализатора 10 (вторая величина приращения для защиты от перегрева) прибавляется в конце к первой величине приращения для защиты от перегрева (этап S30). Вторую величину приращения для защиты от перегрева рассчитывают, например, как значение при резком росте температуры в случае осуществления управления отсечкой топлива (F/C).

[0049] На этапе S12 определяют, выполняется ли условие расчета второго поправочного коэффициента. Здесь рассчитывают второй поправочный коэффициент по выражению 4. Второй поправочный коэффициент является коэффициентом для уменьшения первого базового значения приращения.

Выражение 4: Второй поправочный коэффициент = [(Текущая температура слоя центральной части) - (Температура для определения защиты от перегрева для центральной части)] / [(Установившаяся температура слоя) - (Целевая температура слоя)].

Целевая температура слоя является значением, аналогичным значению при расчете первого поправочного коэффициента, и ее задают с величиной ниже температуры для определения защиты от перегрева. Целевая температура слоя означает температуру слоя, к которой приближается температура слоя в момент выполнения увеличения количества впрыскиваемого топлива на первое базовое значение приращения. Таким образом, второй поправочный коэффициент является коэффициентом, полученным с учетом влияния ввода первого базового значения приращения. Тем самым подавляется чрезмерное уменьшение базового значения приращения. Следовательно, предотвращается состояние перегрева катализатора.

[0050] Для получения текущей температуры слоя центральной части рассчитывают эталонное значение для расчета текущей температуры слоя центральной части, показанное на фиг. 10. То есть, рассчитывают эталонное значение для расчета текущей температуры слоя в центральной части. Эталонное значение для расчета текущей температуры слоя центральной части получают преобразованием текущей температуры слоя в передней части. Конкретно, эталонное значение для расчета текущей температуры слоя центральной части получают ограничением текущей температуры слоя температурой для определения ЗП для передней части после достижения текущей температурой слоя в передней части температуры для определения ЗП. То есть, эталонное значение для расчета текущей температуры слоя центральной части получают ограничением текущей температуры слоя температурой для определения защиты от перегрева для передней части после достижения текущей температурой слоя на передней части температуры для определения защиты от перегрева. Текущую температуру слоя центральной части получают сглаживанием эталонного значения для расчета текущей температуры слоя центральной части. Причина, почему текущую температуру слоя центральной части определяют таким образом, является следующей. То есть, когда делается определение защиты о