Система управления двигателем внутреннего сгорания

Система управления двигателем внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к системе управления двигателем внутреннего сгорания, которая управляет двигателем внутреннего сгорания в соответствии с выходным сигналом датчика воздушно-топливного отношения.

Предшествующий уровень техники

[0002] Ранее была широко известна система управления двигателем внутреннего сгорания, оснащенная датчиком воздушно-топливного отношения в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания и управляющая количеством подаваемого в двигатель внутреннего сгорания топлива, на основе выходного сигнала этого датчика воздушно-топливного отношения (см., например, ссылки на патентные публикации 1-4).

[0003] В такой системе управления использован катализатор очистки выхлопного газа, который расположен в выхлопном канале и имеет способность к накоплению кислорода. Катализатор очистки выхлопного газа, который имеет способность к накоплению кислорода, может удалять несгоревший газ (НС, СО и т.д.), NO_X и т.д., содержащиеся в выхлопном газе, втекающем в катализатор очистки выхлопного газа, когда количество накопленного кислорода представляет собой надлежащую величину между верхним пределом накопления и нижним пределом накопления. То есть, если выхлопной газ с воздушно-топливным отношением, находящимся на богатой стороне от стехиометрического воздушно-топливного отношения (ниже именуемым также «богатым воздушно-топливным отношением»), поступает в катализатор очистки выхлопного газа, несгоревший газ, содержащийся в выхлопном газе, окисляется и очищается кислородом, накопленным в катализаторе очистки выхлопного газа. В противоположность этому, если выхлопной газ с воздушно-топливным отношением, находящимся на бедной стороне от стехиометрического воздушно-топливного отношения (ниже именуемым также «бедным воздушно-топливным отношением»), поступает в катализатор очистки выхлопного газа, кислород, содержащийся в выхлопном газе, накапливается в катализаторе очистки выхлопных газов. В связи с этим поверхность катализатора очистки выхлопного газа находится в состоянии недостатка кислорода. Поэтому NO_X, содержащиеся в выхлопном газе, восстанавливаются и очищаются. В результате, катализатор очистки выхлопного газа может очищать выхлопной газ независимо от воздушно-топливного отношения выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, до тех пор, пока количество накопленного кислорода будет иметь надлежащую величину.

[0004] Поэтому для поддержания количества накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа на надлежащей величине вышеописанная система управления оснащена датчиком воздушно-топливного отношения на впускной стороне катализатора очистки выхлопного газа в направлении потока выхлопного газа и оснащена датчиком кислорода на выпускной стороне в направлении потока выхлопного газа. При использовании этих датчиков система управления, основываясь на выходном сигнале датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны, выполняет управление с обратной связью так, что выходной сигнал этого датчика воздушно-топливного отношения становится целевой величиной, которая соответствует целевому воздушно-топливному отношению. В дополнение к сказанному, целевая величина датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны корректируется на основе выходного сигнала датчика кислорода с выпускной стороны. Следует отметить, что в дальнейшем пояснении впускная сторона в направлении потока выхлопного газа будет иногда именоваться просто «впускной стороной», а выпускная сторона в направлении потока выхлопного газа будет иногда именоваться просто «выпускной стороной».

[0005] Например, в системе управления, описанной в ссылке PLT 1, когда выходное напряжение датчика кислорода с выпускной стороны представляет собой верхнюю пороговую величину или более, и, таким образом, состояние катализатора очистки выхлопного газа является состоянием недостатка кислорода, целевое воздушно-топливное отношение выхлопного газа, поступающего в катализатор очистки выхлопного газа, устанавливается на бедное воздушно-топливное отношение. В противоположность этому, когда выходное напряжение датчика кислорода с выпускной стороны представляет собой нижнюю пороговую величину или менее, и, таким образом, состояние катализатора очистки выхлопного газа является состоянием избытка кислорода, целевое воздушно-топливное отношение устанавливается на богатое воздушно-топливное отношение. В связи с этим, согласно PLT 1, когда устанавливается состояние недостатка кислорода или состояние избытка кислорода, считается, что состояние катализатора очистки выхлопного газа может быть быстро возвращено в промежуточное состояние между этими двумя состояниями (то есть, состояние, когда катализатор очистки выхлопного газа содержит надлежащее количество кислорода).

[0006] Кроме того, в вышеупомянутой системе управления, если выходное напряжение датчика кислорода с выпускной стороны представляет собой величину между верхней пороговой величиной и нижней пороговой величиной, когда выходное напряжение датчика кислорода увеличивается, целевое воздушно-топливное отношение установлено на бедное воздушно-топливное отношение. В противоположность этому, когда выходное напряжение датчика кислорода уменьшается, целевое воздушно-топливное отношение установлено на богатое воздушно-топливное отношение. Благодаря этому согласно PLT 1 считается возможным заранее предотвратить переход состояния катализатора очистки выхлопного газа в состояние недостатка кислорода или в состояние избытка кислорода.

[0007] Далее, в системе управления, описанной в PLT 2, количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа вычисляется на основе выходных сигналов расходомера и датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны катализатора очистки выхлопного газа. Более того, когда вычисленное количество накопленного кислорода становится больше целевого количества накопленного кислорода, целевое воздушно-топливное отношение выхлопного газа, поступающего в катализатор очистки выхлопного газа, устанавливается на богатое воздушно-топливное отношение, в то время как если вычисленное количество накопленного кислорода становится меньше целевого количества накопленного кислорода, целевое воздушно-топливное отношение устанавливается на бедное воздушно-топливное отношение. Благодаря этому согласно PLT 2 считается возможным постоянно поддерживать количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа на целевом количестве накопленного кислорода.

Указатель ссылок

Патентная литература

[0008] PLT 1: Публикация японской патентной заявки No. 2011-069337 А

PLT 2: Публикация японской патентной заявки No. 2001-234787 А

PLT 3: Публикация японской патентной заявки No. Н8-232723 А

PLT 4: Публикация японской патентной заявки No. 2009-162139 А

Сущность изобретения

Техническая задача

[0009] Фиг. 2 показывает взаимосвязь между количеством накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа и концентрацией NO_X или несгоревшего газа (НС, СО и т.д.) в выхлопном газе, вытекающем из катализатора очистки выхлопного газа. Фиг. 2(A) показывает взаимосвязь между количеством накопленного кислорода и концентрацией NO_X в выхлопном газе, вытекающем из катализатора очистки выхлопного газа, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, поступающего в катализатор очистки выхлопного газа, представляет собой бедное воздушно-топливное отношение. С другой стороны, Фиг. 2(B) показывает взаимосвязь между количеством накопленного кислорода и концентрацией несгоревшего газа в выхлопном газе, вытекающем из катализатора очистки выхлопного газа, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, поступающего в катализатор очистки выхлопного газа, представляет собой богатое воздушно-топливное отношение.

[0010] Как понятно из фиг. 2(A), когда количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа является небольшим, имеется некоторый резерв до максимального количества накопления кислорода. По этой причине, даже если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, представляет собой бедное воздушно-топливное отношение (то есть, этот выхлопной газ включает в себя NO_X и кислород), кислород, содержащийся в выхлопном газе, накапливается в катализаторе очистки выхлопного газа. Вместе с тем, оксиды NO_X восстанавливаются и очищаются. В результате выхлопной газ, вытекающий из катализатора очистки выхлопного газа, почти совсем не содержит NO_X.

[0011] Однако, если количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа увеличивается при бедном воздушно-топливном отношении выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, катализатору очистки выхлопного газа становится труднее продолжать накопление кислорода, содержащегося в выхлопном газе. Вместе с тем, становится также труднее восстанавливать и очищать NO_X, содержащиеся в выхлопном газе. По этой причине, как понятно из фиг. 2(A), если количество накопленного кислорода увеличивается сверх некоторого верхнего предела накопления Cuplim, концентрация NO_X в выхлопном газе, вытекающем из катализатора очистки выхлопного газа, быстро возрастает.

[0012] С другой стороны, когда количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа большое, если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, представляет собой богатое воздушно-топливное отношение (то есть, этот выхлопной газ содержит НС или СО или другой несгоревший газ), накопленный в катализаторе очистки выхлопного газа кислород высвобождается. По этой причине несгоревший газ, содержащийся в выхлопном газе, текущем в катализатор очистки выхлопного газа, окисляется и очищается. В результате, как понятно из фиг. 2(B), выхлопной газ, вытекающий из катализатора очистки выхлопного газа, почти не содержит также и какого-либо несгоревшего газа.

[0013] Тем не менее, если количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа уменьшается, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, является богатым воздушно-топливным соотношением, количество кислорода, высвобождаемого из катализатора очистки выхлопного газа, также становится меньше. Наряду с этим, становится также труднее окислять и очищать несгоревший газ, содержащийся в выхлопном газе. По этой причине, как понятно из фиг. 2(B), если количество накопленного кислорода уменьшается ниже некоторого нижнего предела накопления Clowlim, концентрация несгоревшего газа, содержащегося в выхлопном газе, вытекающем из катализатора очистки выхлопного газа с впускной стороны, быстро возрастает.

[0014] Количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа и концентрация NO_X в выхлопном газе, вытекающем из катализатора очистки выхлопного газа, имеют вышеописанную взаимосвязь. Поэтому при выполнении управления, описанного в PLT 1, то есть при выполнении управления, которое в качестве целевого воздушно-топливного отношения устанавливает богатое воздушно-топливное отношение, когда выходное напряжение датчика кислорода с выпускной стороны становится низкой пороговой величиной или менее, некоторое количество NO_X вытекает из катализатора очистки выхлопного газа. Это состояние показано на фиг. 20.

[0015] Фиг. 20 представляет собой временную диаграмму количества накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа; воздушно-топливного отношения выхлопного газа, определенного датчиком кислорода с выпускной стороны; целевого воздушно-топливного отношения выхлопного газа, поступающего в катализатор очистки выхлопного газа; воздушно-топливного отношения выхлопного газа, определенного датчиком кислорода с впускной стороны; и концентрации NO_X в выхлопном газе, вытекающем из катализатора очистки выхлопного газа.

[0016] В проиллюстрированном примере, в состоянии перед моментом времени t₁, целевое воздушно-топливное отношение выхлопного газа, поступающего в катализатор очистки выхлопного газа, установлено на бедное воздушно-топливное отношение. Поэтому количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа постепенно увеличивается. С другой стороны, кислород, содержащийся в выхлопном газе, поступающем в катализатор очистки выхлопного газа, полностью накапливается в катализаторе очистки выхлопного газа, поэтому выхлопной газ, вытекающий из катализатора очистки выхлопного газа, почти не содержит кислорода. Следовательно, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, определенное датчиком кислорода с выпускной стороны, становится, по существу, стехиометрическим воздушно-топливным отношением. Аналогичным образом NO_X, содержащиеся в выхлопном газе, текущем в катализатор очистки выхлопного газа, полностью восстанавливаются и очищаются в катализаторе очистки выхлопного газа, и поэтому выхлопной газ, вытекающий из катализатора очистки выхлопного газа, почти не содержит каких-либо NO_X.

[0017] Если количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа постепенно увеличивается и приближается к максимальному количеству накопления кислорода Cmax, как показано на фиг. 2, часть кислорода, содержащегося в выхлопном газе, поступающем в катализатор очистки выхлопного газа, не может более накапливаться в катализаторе очистки выхлопных газов. В результате, от момента времени t₁, выхлопной газ, вытекающий из катализатора очистки выхлопного газа, содержит кислород. Поэтому воздушно-топливное отношение выхлопного газа, определенное датчиком кислорода с выпускной стороны, становится бедным воздушно-топливным отношением. Далее, если количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа продолжает возрастать, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора очистки выхлопного газа, достигает заранее определенного верхнего предельного воздушно-топливного отношения AFhighref (соответствующего низкой пороговой величине), и целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое воздушно-топливное отношение.

[0018] Если целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое воздушно-топливное отношение, количество впрыска топлива в двигателе внутреннего сгорания увеличивается в соответствии с переключенным целевым воздушно-топливным отношением. Даже если количество впрыска топлива увеличивается данным образом, поскольку имеется некоторое расстояние от корпуса двигателя внутреннего сгорания до катализатора очистки выхлопного газа, изменение воздушно-топливного отношения выхлопного газа, поступающего в катализатор очистки выхлопного газа, на богатое воздушно-топливное отношение не происходит немедленно, а задерживается. Поэтому, даже если в момент времени t₂ целевое воздушно-топливное отношение переключается на богатое воздушно-топливное отношение, до момента времени t₃ воздушно-топливное отношение выхлопного газа, поступающего в катализатор очистки выхлопного газа, остается на бедном воздушно-топливном отношении. Поэтому от момента времени t₂ до t₃ количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа достигает максимального количества накопления кислорода Cmax или становится величиной, близкой к максимальному количеству накопления кислорода Cmax. В результате, кислород и NO_X вытекают из катализатора очистки выхлопного газа. Далее, в момент времени t₃ воздушно-топливное отношение выхлопного газа, втекающего в катализатор очистки выхлопного газа, становится богатым воздушно-топливным отношением, и воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора очистки выхлопного газа, превращается в стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0019] Таким образом, даже при выполнении управления, описанного PLT 1, возникает задержка от момента переключения целевого воздушно-топливного отношения до момента, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, втекающего в катализатор очистки выхлопного газа, становится богатым воздушно-топливным отношением. В результате, как понятно из диаграммы «концентрация NO_X в вытекающем газе» на фиг. 20, NO_X временно вытекают из катализатора очистки выхлопного газа.

[0020] Далее, при вычислении расчетного количества накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа на основе выходных сигналов расходомера и датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны и т.д., как показано в системе управления, описанной в PLT 2, ошибка возникает в самом расчетном значении. Такая ошибка является большой, если вычисление расчетного количества накопленного кислорода производится путем накапливания выходных сигналов в течение длительного периода времени, даже если такая ошибка является небольшой при проведении такого вычисления на коротком периоде времени. В результате, даже если управлять воздушно-топливным отношением выхлопного газа, втекающего в катализатор очистки выхлопного газа так, чтобы фактическое количество накопленного кислорода становилось целевым количеством накопленного кислорода, то количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа в конечном итоге достигнет максимального количества накопления кислорода или нуля.

[0021] В системе управления, описанной в PLT 2, при предполагаемом возникновении такой ситуации, когда датчик кислорода с выпускной стороны определяет воздушно-топливное отношение, отличное от стехиометрического воздушно-топливного отношения, расчетное количество накопленного кислорода корректируется на возврат фактического количества накопленного кислорода к надлежащему значению. Однако также и в этом случае возникает задержка от момента, когда корректируется расчетное количество накопленного кислорода, до момента, когда это отражается в воздушно-топливном отношении выхлопного газа, втекающего в катализатор очистки выхлопного газа. В результате, аналогично системе управления, описанной в PLT 1, NO_X временно вытекают из катализатора очистки выхлопного газа.

[0022] Вследствие этого при рассмотрении вышеуказанной проблемы задачей настоящего изобретения является создание такой системы управления двигателем внутреннего сгорания, содержащим катализатор очистки выхлопного газа, имеющий способность к накоплению кислорода, в которой система управления удерживает количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа от достижения максимального количества накопления кислорода, a NO_X - от сохранения в выхлопном газе, вытекающем из катализатора очистки выхлопного газа.

Решение задачи

[0023] Для решения вышеуказанной задачи, согласно первому объекту изобретения, предложена система управления двигателем внутреннего сгорания, содержащим катализатор очистки выхлопного газа, который расположен в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания и который может накапливать кислород, при этом система управления содержит: средство определения воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, которое расположено на выпускной стороне в направлении потока выхлопного газа от катализатора очистки выхлопного газа и которое определяет воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора очистки выхлопного газа; и средство управления воздушно-топливным отношением втекающего газа, которое управляет воздушно-топливным отношением выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, при этом средство управления воздушно-топливным отношением втекающего газа содержит: средство увеличения количества накопленного кислорода для постоянной или периодической установки целевого воздушно-топливного отношения выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, на более бедное, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, когда воздушно-топливное отношение, определенное средством определения воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, становится богатым заданным воздушно-топливным отношением, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение или менее, пока количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа не станет заданным количеством накопления, которое меньше, чем верхний предел накопления кислорода, при котором скорость возрастания концентраций кислорода и NO_X в выхлопном газе, вытекающем из катализатора очистки выхлопного газа, начинает становиться больше, чем прежде; и средство уменьшения количества накопленного кислорода для постоянной или периодической установки целевого воздушно-топливного отношения на более богатое, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, когда количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа становится заданным количеством накопления или более, таким образом, чтобы количество накопленного кислорода уменьшалось до нуля и не достигало максимального количества накопленного кислорода.

[0024] Для решения вышеуказанной задачи, согласно второму объекту изобретения, предложена система управления двигателем внутреннего сгорания, содержащим катализатор очистки выхлопного газа, который расположен в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания и который может накапливать кислород, при этом система управления содержит средство определения воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, которое расположено на выпускной стороне в направлении потока выхлопного газа от катализатора очистки выхлопного газа и которое определяет воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора очистки выхлопного газа, средство управления воздушно-топливным отношением втекающего газа, которое управляет воздушно-топливным отношением выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа средство определения/оценки воздушно-топливного отношения с впускной стороны, которое определяет или оценивает воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа; и средство оценки количества накопленного кислорода, которое оценивает количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа на основе воздушно-топливного отношения выхлопного газа, которое, в свою очередь, определяется или оценивается средством определения/оценки воздушно-топливного отношения с впускной стороны, при этом средство управления воздушно-топливным отношением втекающего газа содержит: средство увеличения количества накопленного кислорода для постоянной или периодической установки целевого воздушно-топливного отношения выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, на более бедное, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, когда воздушно-топливное отношение, определенное средством определения воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, становится богатым заданным воздушно-топливным отношением, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение или менее, пока количество накопленного кислорода, которое оценивается средством оценки количества накопленного кислорода, не станет заданным количеством накопления, которое меньше, чем максимальное количество накопленного кислорода, и средство уменьшения количества накопленного кислорода для постоянной или периодической установки целевого воздушно-топливного отношения на более богатое, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, когда количество накопленного кислорода, которое оценивается средством оценки количества накопленного кислорода, становится заданным количеством накопления или более, таким образом, чтобы количество накопленного кислорода уменьшалось до нуля и не достигало максимального количества накопленного кислорода.

[0025] Третьим объектом изобретения является первый или второй объект изобретения, в котором разница между средней величиной целевого воздушно-топливного отношения и стехиометрического воздушно-топливного отношения в период времени, когда целевое воздушно-топливное отношение постоянно или периодически устанавливают беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, с помощью средства увеличения количества накопленного кислорода, больше, чем разница между средней величиной целевого воздушно-топливного отношения и стехиометрического воздушно-топливного отношения в период времени, когда целевое воздушно-топливное отношение постоянно или периодически устанавливают богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, с помощью средства уменьшения количества накопленного кислорода.

[0026] Четвертым объектом изобретения является любой объект изобретения с первого по третий, в котором средство увеличения количества накопленного кислорода постоянно поддерживает целевое воздушно-топливное отношение беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0027] Пятым объектом изобретения является любой объект изобретения с первого по четвертый, в котором средство уменьшения количества накопленного кислорода постоянно поддерживает целевое воздушно-топливное отношение богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0028] Шестым объектом изобретения является любой объект изобретения с первого по третий, в котором средство уменьшения количества накопленного кислорода периодически устанавливает целевое воздушно-топливного отношение на более богатое, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, а также устанавливает целевое воздушно-топливное отношение на более бедное, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, по меньшей мере, в части периода времени, когда целевое воздушно-топливное отношение не установлено на стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0029] Согласно седьмому объекту изобретения имеется любой из объектов изобретения с первого по шестой, дополнительно содержащий средство определения/оценки воздушно-топливного отношения с впускной стороны, которое определяет или оценивает воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, при этом средство управления воздушно-топливным отношением втекающего газа управляет количеством топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, так чтобы воздушно-топливное отношение выхлопного газа, которое определяется или оценивается средством определения/оценки воздушно-топливного отношения с впускной стороны, становится целевым воздушно-топливным отношением.

[0030] Согласно восьмому объекту изобретения имеется седьмой объект изобретения, дополнительно содержащий средство оценки количества накопленного кислорода, которое оценивает количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа на основе воздушно-топливного отношения выхлопного газа, которое, в свою очередь, определяется или оценивается средством определения/оценки воздушно-топливного отношения с впускной стороны, при этом средство увеличения количества накопленного кислорода устанавливает целевое воздушно-топливное отношение на более бедное, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, пока количество накопленного кислорода, которое оценивается средством оценки количества накопленного кислорода, не станет заданным количеством накопления.

[0031] Согласно девятому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по восьмой, в котором двигатель внутреннего сгорания содержит катализатор очистки выхлопного газа с выпускной стороны, который расположен на выпускной стороне выпускного канала по направлению потока выхлопного газа от датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и который может накапливать кислород.

[0032] Согласно десятому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по девятый, в котором процесс на основе средства увеличения количества накопленного кислорода и процесс на основе упомянутого средства уменьшения количества накопленного кислорода выполняются попеременно в повторяющемся режиме.

[0033]

[0034]

Предпочтительные результаты изобретения

[0035] Согласно настоящему изобретению в двигателе внутреннего сгорания, содержащем катализатор очистки выхлопного газа, который имеет способность к накоплению кислорода, количество накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопных газов удерживается от достижения максимального количества накопления кислорода, и, таким образом, предотвращается наличие NO_X в выхлопном газе, вытекающем из катализатора очистки выхлопного газа.

Краткое описание чертежей

[0036] Фиг. 1 представляет собой вид, на котором схематически показан двигатель внутреннего сгорания, в котором использована система управления согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 представляет собой диаграммы, на которых показана взаимосвязь между количеством накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа и концентрацией NO_X или концентрацией несгоревшего газа в выхлопном газе, вытекающем из катализатора очистки выхлопного газа.

Фиг. 3 представляет собой схематический вид в разрезе датчика воздушно-топливного отношения.

Фиг. 4 представляет собой вид, на котором схематически показана работа датчика воздушно-топливного отношения.

Фиг. 5 показывает взаимосвязь между воздушно-топливным отношением выхлопного газа около датчика воздушно-топливного отношения и выходным током датчика.

Фиг. 6 представляет собой вид, на котором показан пример особой цепи, которую образуют устройство подачи напряжения, и устройство определения тока.

Фиг. 7 представляет собой временную диаграмму количества накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопных газов и т.д.

Фиг. 8 представляет собой временную диаграмму количества накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопных газов и т.д.

Фиг. 9 представляет собой функциональную блок-схему системы управления.

Фиг. 10 представляет собой блок-схему, которая показывает порядок управления для вычисления величины коррекции воздушно-топливного отношения.

Фиг. 11 представляет собой временную диаграмму количества накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопных газов и т.д.

Фиг. 12 представляет собой вид, который показывает взаимосвязь между поданным напряжением датчика и выходным током при различном воздушно-топливном отношении выхлопного газа.

Фиг. 13 представляет собой вид, который показывает взаимосвязь между воздушно-топливным отношением выхлопного газа и выходным током при различных поданных напряжениях датчика.

Фиг. 14 представляет собой вид, на котором показана увеличенная область, обозначенная Х-Х на фиг. 12.

Фиг. 15 представляет собой вид, на котором показана увеличенная область, обозначенная Y на фиг. 13.

Фиг. 16 представляет собой вид, который показывает взаимосвязь между воздушно-топливным отношением датчика воздушно-топливного отношения и выходным током.

Фиг. 17 представляет собой временную диаграмму количества накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа и т.д.

Фиг. 18 представляет собой схематический вид в разрезе датчика воздушно-топливного отношения третьего варианта осуществления.

Фиг. 19 представляет собой вид, на котором схематически показана работа датчика воздушно-топливного отношения третьего варианта осуществления.

Фиг. 20 представляет собой временную диаграмму количества накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа.

Описание вариантов осуществления

[0037] Ниже, со ссылкой на чертежи, система управления двигателем внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению будет пояснена подробно. Следует отметить, что в последующем описании одинаковые компонентные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Фиг. 1 представляет собой вид, на котором схематически показан двигатель внутреннего сгорания, в котором использована система управления согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

[0038] Описание двигателя внутреннего сгорания в целом

Как видно на фиг. 1, позицией 1 обозначен корпус двигателя, 2 - блок цилиндров, 3 - поршень, совершающий возвратно-поступательное движение внутри блока цилиндров 2, 4 - головка блока цилиндров, закрепленная на блоке цилиндров 2, 5 - камера сгорания, образованная между поршнем 3 и головкой 4 блока цилиндров, 6 - впускной клапан, 7 - впускной проход, 8 - выпускной клапан и 9 - выпускной проход. Впускной клапан 6 открывает и закрывает впускной проход 7, тогда как выпускной клапан 8 открывает и закрывает выпускной проход 9.

[0039] Как показано на фиг. 1, свеча зажигания 10 расположена в центральной части поверхности внутренней стенки головки 4 блока цилиндров, тогда как топливный инжектор 11 расположен на боковой части поверхности внутренней стенки головки 4 блока цилиндров. Свеча зажигания 10 выполнена с возможностью генерирования искры в соответствии с сигналом зажигания. Далее, топливный инжектор 11 впрыскивает заданное количество топлива в камеру сгорания 5 в соответствии с сигналом впрыска. Следует отметить, что топливный инжектор 11 может также быть расположен так, чтобы впрыскивать топливо во впускной проход 7. Кроме того, в настоящем варианте осуществления, в качестве топлива использован бензин с стехиометрическим воздушно-топливным отношением 14,6 на катализаторе очистки выхлопного газа. Тем не менее, двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению может также использовать другое топливо.

[0040] Впускной проход 7 каждого цилиндра соединен с уравнительным ресивером 14 через соответствующую впускную ответвительную трубку 13, тогда как уравнительный ресивер 14 соединен с очистителем воздуха 16 через впускной трубопровод 15. Впускной проход 7, впускная ответвительная трубка 13, уравнительный ресивер 14 и впускной трубопровод 15 образуют впускной канал. Далее, внутри впускного трубопровода 15 расположен дроссельный клапан 18, который приводится в действие приводом 17 дроссельного клапана. Дроссельный клапан 18 может быть приведен в действие приводом 17 дроссельного клапана, что ведет к изменению проходного сечения впускного канала.

[0041] С другой стороны, выпускной проход 9 каждого цилиндра соединен с выпускным коллектором 19. Выпускной коллектор 19 имеет множество ответвительных трубок, которые соединены с выпускным проходом 9 и трубопроводом, на котором собираются все ответвительные трубки. Трубопровод выпускного коллектора 19 соединен с корпусом 21 с впускной стороны, который вмещает в себя катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Корпус 21 с впускной стороны соединен через выхлопную трубку 22 с корпусом 23 с выпускной стороны, который вмещает в себя катализатор 24 очистки выхлопного газа с выпускной стороны. Выпускной проход 9, выпускной коллектор 19, корпус 21 с впускной стороны, выхлопная трубка 22 и корпус 23 с выпускной стороны образуют выпускной канал.

[0042] Электронный блок управления (ЭБУ) 31 представляет собой цифровой компьютер, который оснащен компонентами, соединенными вместе посредством двунаправленной шины 32, такими как ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) 33, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) 34, МПЦ (микропроцессор) 35, входной порт 36 и выходной порт 37. Во впускном трубопроводе 15 установлен расходомер 39 для определения расхода воздуха, протекающего через впускной трубопровод 15. Выходной сигнал расходомера 39 подается через соответствующий аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 38 на входной порт 36. Кроме того, на трубопроводе выпускного коллектора 19 имеется датчик 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны (средство определения воздушно-топливного отношения с впускной стороны), который определяет воздушно-топливное отношение в выхлопном газе, протекающем внутри выпускного коллектора 19 (то есть выхлопном газе, направляющемся в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускно