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 датчика воздушно-топливного отношения (см., например, ссылки на патентные публикации 1-6).

[0003] Например, в системе управления, описанной в публикации 1, в качестве датчика воздушно-топливного отношения предложен датчик, оснащенный первым электродом, который подвергается воздействию выхлопного газа, текущего через внутреннюю часть выпускного канала, вторым электродом, который подвергается воздействию атмосферного воздуха, и слоем твердого электролита из циркония или вещества подобного ему, расположенным между первым электродом и вторым электродом. При использовании данного датчика воздушно-топливного отношения для определения воздушно-топливного отношения в выхлопном газе (ниже именуемого также «воздушно-топливным отношением выхлопного газа») между указанными электродами прикладывается напряжение 0,4 B, и ток, текущий через эти электроды, определяется в качестве выходного тока. Далее на основе этого выходного тока вычисляют выхлопное воздушно-топливное отношение.

Перечень ссылок

[0004]

1: Публикация японской патентной заявки No. 2004-316553 A

2: Публикация японской патентной заявки No. 2005-351096 A

3: Публикация японской патентной заявки No. 2003-329637 A

4: Публикация японской патентной заявки No. Н8-232723 A

5: Публикация японской патентной заявки No. 2009-162139 A

6: Публикация японской патентной заявки No. 2001-234787 A

7: Публикация японской патентной заявки No. 2000-356618 A

Сущность изобретения

Техническая задача

[0005] Продолжая сказанное выше, датчик воздушно-топливного отношения, описанный в ссылке 1, обычно имеет выходную характеристику, показанную сплошной линией A на фиг. 2. То есть в этом датчике чем больше воздушно-топливное отношение выхлопного газа (то есть, воздушно-топливная смесь беднее), тем больше выходной ток от датчика воздушно-топливного отношения. Кроме того, этот датчик воздушно-топливного отношения выполнен таким образом, что выходной ток становится равным нулю, когда воздушно-топливное отношение представляет собой стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0006] Тем не менее, наклон на фиг. 2, то есть отношение величины возрастания выходного тока к величине возрастания топливно-воздушного отношения выхлопного газа (ниже - «степень изменения выходного тока») не обязательно одно и то же, даже если достигается посредством одного и того же производственного процесса. Даже с одной и той же моделью датчиков воздушно-топливного отношения, различия возникают между отдельными датчиками. Кроме того, даже на одном и том же датчике воздушно-топливного отношения, старение и т.п., вызывает варьирование степени изменения выходного тока. В результате, даже если использовать один тип датчиков, в зависимости от экземпляра используемого датчика или периода его эксплуатации, и т.д., как показано на фиг. 2 прерывистой линией B, степень изменения выходного тока становится меньше или, как показано точечной линией C, степень изменения выходного тока становится больше.

[0007] По этой причине, даже при использовании одной и той же модели датчика воздушно-топливного отношения для измерения выхлопных газов с одним и тем же воздушно-топливного отношением, выходной ток датчика воздушно-топливного отношения будет отличаться в зависимости от экземпляра используемого датчика, продолжительности эксплуатации, и т.д. Например, если датчик воздушно-топливного отношения имеет такую выходную характеристику, как показано сплошной линией A, выходной ток становится I₂, когда измеряемые выхлопные газы имеют воздушно-топливное отношение af₁. Тем не менее, если датчик воздушно-топливного отношения имеет такие выходные характеристики, как показано прерывистой линией B и точечной линией C, выходные токи становятся соответственно I₁ и I₃, которые отличны от вышеупомянутого I₂ при измерении выхлопного газа с воздушно-топливным отношением af₁.

[0008] Вследствие этого в данном датчике воздушно-топливного отношения можно с точностью определить стехиометрическое воздушно-топливное отношение, а также установить, богатое оно или бедное относительно стехиометрического воздушно-топливного отношения (далее богатым воздушно-топливным отношением именуется воздушно-топливное отношение, имеющее величину, меньшую стехиометрического воздушно-топливного отношения, т.е. соответствующее богатой воздушно-топливной смеси, в то время как бедным воздушно-топливным отношением именуется воздушно-топливное отношение, имеющее величину, большую стехиометрического воздушно-топливного отношения, т.е. соответствующее бедной воздушно-топливной смеси), однако, когда воздушно-топливное отношение в выхлопном газе не является стехиометрическим воздушно-топливным отношением, его абсолютное значение (то есть степень обогащения или обеднения воздушно-топливной смеси) не может быть с точностью определено.

[0009] Таким образом, принимая в расчет вышеизложенную проблему, целью настоящего изобретения является создание системы управления двигателем внутреннего сгорания, в которой использован датчик воздушно-топливного отношения, способный определять абсолютное значение воздушно-топливного отношения выхлопных газов, даже в случаях, когда воздушно-топливное отношение не является стехиометрическим.

Решение задачи

[0010] Для решения вышеуказанной задачи, согласно первому объекту изобретения предложена система управления двигателем внутреннего сгорания, содержащая датчик воздушно-топливного отношения, который расположен в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, и устройство управления двигателем, которое управляет двигателем внутреннего сгорания в соответствии с выходным сигналом датчика воздушно-топливного отношения, при этом датчик воздушно-топливного отношения выполнен так, что поданное напряжение, при котором выходной ток становится равным нулю, меняется в соответствии с воздушно-топливным отношением выхлопного газа, и при этом, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа представляет собой стехиометрическое воздушно-топливное отношение, при увеличении поданного напряжения на датчике воздушно-топливного отношения, выходной ток увеличивается вместе с ним, и при этом, когда датчик воздушно-топливного отношения определяет воздушно-топливное отношение в выхлопном газе, поданное напряжение на датчике воздушно-топливного отношения зафиксировано на постоянное напряжение, и постоянное напряжение представляет собой напряжение, которое отличается от напряжения, при котором выходной ток становится нулем, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа является стехиометрическим воздушно-топливном отношением, и является напряжением, при котором выходной ток становится нулем, когда выхлопное воздушно-топливное отношение представляет собой воздушно-топливное отношение, которое отличается от стехиометрического воздушно-топливного отношения.

[0011] Второй объект изобретения представляет собой первый объект изобретения, в котором датчик воздушно-топливного отношения содержит первый электрод, который через диффузионный регулирующий слой подвергается воздействию выхлопного газа, для которого должно быть определено воздушно-топливное отношение; второй электрод, который подвергается воздействию эталонной атмосферы; слой из твердого электролита, который расположен между упомянутым первым электродом и упомянутым вторым электродом; и устройство подачи напряжения, которое подает напряжение через первый электрод и второй электрод, при этом поданное напряжение представляет собой напряжение, которое подано устройством подачи напряжения; датчик воздушно-топливного отношения выполнен так, чтобы иметь, для каждого воздушно-топливного отношения выхлопного газа, область увеличения тока, которая представляет собой область напряжения, где выходной ток увеличивается вместе с увеличением поданного напряжения, и область меньшего увеличения тока, которая представляет собой область напряжения, где степень увеличения выходного тока по отношению к степени увеличения поданного напряжения меньше, чем в области увеличения тока благодаря наличию диффузионного регулирующего слоя; и постоянное напряжение представляет собой напряжение в области меньшего увеличения тока, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа представляет собой стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0012] Третьим объектом изобретения является первый объект изобретения, в котором датчик воздушно-топливного отношения выполнен так, чтобы иметь, для каждого воздушно-топливного отношения выхлопного газа, область предельного тока, которая представляет собой область напряжения, где выходной ток является предельным током; и постоянное напряжение представляет собой напряжение в области предельного тока, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа представляет собой стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0013] Согласно четвертому объекту изобретения имеется первый объект изобретения, в котором: датчик воздушно-топливного отношения выполнен таким образом, чтобы иметь для каждого воздушно-топливного отношения выхлопного газа в отношении взаимосвязи между упомянутым поданным напряжением и выходным током пропорциональную область, которая представляет собой область напряжения, где выходной ток увеличивается пропорционально возрастанию поданного напряжения, область разложения влаги, которая представляет собой область напряжения, где выходной ток меняется в соответствии с изменением поданного напряжения из-за разложения влаги, и промежуточную область, которая представляет собой область напряжения между указанными пропорциональной областью и областью разложения влаги; и постоянное напряжение представляет собой напряжение в промежуточной области, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа представляет собой стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0014] Согласно пятому объекту изобретения имеется первый объект изобретения, в котором постоянное напряжение установлено на напряжение между напряжением, при котором выходной ток становится нулем, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа на 1% больше, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и напряжением, при котором выходной ток становится нулем, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа на 1% меньше, чем стехиометрическое воздушно-топливного отношение.

[0015] Согласно шестому объекту изобретения имеется первый объект изобретения, в котором: датчик воздушно-топливного отношения выполнен так, что для каждого воздушно-топливного отношения выхлопного газа в отношении взаимосвязи между упомянутым поданным напряжением и выходным током, выходной ток увеличивается до первой точки искривления при увеличении поданного напряжения, выходной ток увеличивается от первой точки искривления до второй точки искривления при увеличении поданного напряжения, выходной ток увеличивается от второй точки искривления при увеличении поданного напряжения, и в области напряжения между первой точкой искривления и второй точкой искривления, степень возрастания выходного тока по отношению к степени возрастания поданного напряжения становится меньше, чем в других областях напряжения; и постоянное напряжение установлено на напряжение между первой точкой искривления и второй точкой искривления, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа представляет собой стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0016] Согласно седьмому объекту изобретения имеется первый объект изобретения, в котором датчик воздушно-топливного отношения содержит первый электрод, который через диффузионный регулирующий слой подвергается воздействию выхлопного газа, для которого должно быть определено воздушно-топливное отношение; второй электрод, который подвергается воздействию эталонной атмосферы; слой из твердого электролита, который расположен между упомянутым первым электродом и упомянутым вторым электродом; и устройство подачи напряжения, которое подает напряжение через упомянутый первый электрод и упомянутый второй электрод, при этом упомянутый диффузионный регулирующий слой образован с использованием оксида алюминия, а упомянутое поданное напряжение представляет собой напряжение, которое подано устройством подачи напряжения, и

упомянутое постоянное напряжение установлено на 0,1 - 0,9 B.

[0017] Согласно восьмому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по седьмой, в котором датчик воздушно-топливного отношения содержит первый электрод, который через диффузионный регулирующий слой подвергается воздействию выхлопного газа, для которого должно быть определено воздушно-топливное отношение; второй электрод, который подвергается воздействию эталонной атмосферы; слой из твердого электролита, который расположен между первым электродом и вторым электродом; устройство подачи напряжения, которое подает напряжение через первый электрод и второй электрод; и устройство определения тока, которое определяет ток, текущий через первый электрод и второй электрод, при этом поданное напряжение представляет собой напряжение, которое подано устройством подачи напряжения, а упомянутый выходной ток является током, определяемым устройством определения тока.

[0018] Согласно девятому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по третий, пятый и седьмой, в котором датчик воздушно-топливного отношения содержит: измерительную газовую камеру, в которую течет выхлопной газ, для которого должно быть определено воздушно-топливное отношение, насосную ячейку, который закачивает кислород вовнутрь и откачивает его наружу по отношению к выхлопному газу в измерительной газовой камере в соответствии с насосным током, и эталонную ячейку, в котором определяемый эталонный ток меняется в соответствии с воздушно-топливным отношением в измерительной газовой камере, при этом эталонная ячейка содержит первый электрод, который подвергается воздействию выхлопного газа в измерительной газовой камере напрямую или через диффузионный регулирующий слой; второй электрод, который подвергается воздействию эталонной атмосферы; и слой из твердого электролита, который расположен между первым электродом и вторым электродом, при этом датчик воздушно-топливного отношения содержит устройство подачи эталонного напряжения, которое подает напряжение через первый электрод и второй электрод эталонной ячейки; устройство определения эталонного тока, которое определяет ток, текущий через первый электрод и второй электрод эталонной ячейки, в качестве эталонного тока; устройство управления насосным током, которое управляет насосным током, подаваемым в насосную ячейку, таким образом, что эталонный ток, определенный устройством определения эталонного тока становится равным нулю; и устройство определения насосного тока, которое определяет упомянутый насосный ток, при этом поданное напряжение представляет собой эталонное напряжение, которое подано устройством подачи эталонного напряжения, и выходной ток является насосным током, который определяется устройством определения насосного тока.

[0019] Согласно 10-му объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по седьмой, в котором устройство управления двигателем заключает, что воздушно-топливное отношение выхлопного газа представляет собой заранее определенное воздушно-топливное отношение, которое отличается от стехиометрического воздушно-топливного отношения, когда выходной ток датчика воздушно-топливного отношения становится равным нулю.

[0020] Согласно 11-му объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по седьмой, упомянутый двигатель внутреннего сгорания содержит катализатор очистки выхлопного газа, который расположен на впускной стороне выпускного канала в направлении потока выхлопного газа относительно датчика воздушно-топливного отношения, и который может накапливать кислород, и постоянное напряжение установлено на напряжение, при котором выходной ток становится нулем, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа представляет собой богатое заданное воздушно-топливное отношение, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0021] Согласно 12-му объекту изобретения имеется 11-й объект изобретения, в котором упомянутая устройство управления двигателем может управлять воздушно-топливным отношением в выхлопном газе, протекающем в катализатор очистки выхлопного газа, и при этом, когда выходной ток датчика воздушно-топливного отношения становится равным нулю или менее, целевое воздушно-топливное отношение в выхлопным газе, протекающем в катализатор очистки выхлопного газа устанавливается на более бедное, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0022] Согласно 13-му объекту изобретения имеется 12-й объект изобретения, в котором устройство управления двигателем содержит средство увеличения количества накопленного кислорода для постоянной или периодической установки целевого воздушно-топливного отношения выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, когда выходной ток датчика воздушно-топливного отношения становится равным нулю или менее, пока количество накопленного кислорода катализатора очистки выхлопного газа 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 богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, когда количество накопленного кислорода катализатора очистки выхлопного газа становится заданным количеством накопления или более таким образом, чтобы количество накопления кислорода уменьшалось до нуля, не достигая максимального количества накопленного кислорода.

[0023] Согласно 14-му объекту изобретения, имеется 13-й 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 уменьшения количества накопленного кислорода.

[0024] Согласно 15-му объекту изобретения имеется 13-й объект изобретения, в котором средство увеличения количества накопленного кислорода постоянно поддерживает целевое воздушно-топливное отношение беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0025] Согласно 16-му объекту изобретения имеется 13-й объект изобретения, в котором средство уменьшения количества накопленного кислорода постоянно поддерживает целевое воздушно-топливное отношение богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0026] Согласно 17-му объекту изобретения, имеется 11-й объект изобретения, дополнительно содержащий датчик воздушно-топливного отношения с впускной стороны, который расположен на впускной стороне выпускного канала по направлению потока выхлопного газа относительно катализатора очистки выхлопного газа, и устройство управления двигателем, управляющее воздушно-топливным отношением выхлопного газа, протекающего в катализатор очистки выхлопного газа, так, что воздушно-топливное отношение, определенное датчиком воздушно-топливного отношения с впускной стороны, становится целевым воздушно-топливным отношением.

[0027] Согласно 18-му объекту изобретения имеется 17-й объект изобретения, в котором датчик воздушно-топливного отношения с впускной стороны выполнен так, что поданное напряжение, при котором выходной ток становится нулем, меняется в соответствии с воздушно-топливным отношением выхлопного газа, и при этом когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа является стехиометрическим воздушно-топливным отношением, при увеличении поданного напряжения на датчике воздушно-топливного отношения с впускной стороны, выходной ток увеличивается вместе с этим, и поданное напряжение на датчике воздушно-топливного отношения с впускной стороны ниже поданного напряжения упомянутого датчика воздушно-топливного отношения.

[0028] Согласно 19-му объекту изобретения имеется 18-й объект изобретения, в котором поданное напряжение на датчике воздушно-топливного отношения с впускной стороны установлено на напряжение, при котором выходной ток становится нулем, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа представляет собой стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0029] Согласно 20-му объекту изобретения имеется 18-й объект изобретения, в котором датчик воздушно-топливного отношения с впускной стороны содержит: первый электрод, который через диффузионный регулирующий слой подвергается воздействию выхлопного газа, для которого должно быть определено воздушно-топливное отношение; второй электрод, который подвергается воздействию эталонной атмосферы; слой из твердого электролита, который расположен между первым электродом и вторым электродом; устройство подачи напряжения, которое подает напряжение через первый электрод и второй электрод; и устройство определения тока, которое определяет ток, текущий через первый электрод и второй электрод, при этом поданное напряжение на датчик воздушно-топливного отношения с впускной стороны представляет собой напряжение, которое подано устройством подачи напряжения датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны, а выходной ток датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны является током, определяемым устройством определения тока датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны.

[0030] Согласно 21-му объекту изобретения имеется 18-й объект изобретения, в котором датчик воздушно-топливного отношения с впускной стороны содержит: измерительную газовую камеру, в которую течет выхлопной газ, для которого должно быть определено воздушно-топливное отношение, насосную ячейку, которая закачивает и откачивает кислород относительно выхлопного газа, находящегося в измерительной газовой камере в соответствии с насосным током, и эталонную ячейку, в которой определяемый опорный ток меняется в соответствии с воздушно-топливным отношением в измерительной газовой камере, при этом эталонная ячейка датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны содержит первый электрод, который подвергается воздействию выхлопного газа в измерительной газовой камере напрямую или через диффузионный регулирующий слой; второй электрод, который подвергается воздействию эталонной атмосферы; и слой из твердого электролита, который расположен между первым электродом и вторым электродом, при этом датчик воздушно-топливного отношения с впускной стороны содержит: устройство подачи эталонного напряжения, которое подает напряжение через первый электрод и второй электрод эталонной ячейки; устройство определения эталонного тока, которое определяет ток, текущий через первый электрод и второй электрод эталонной ячейки в качестве эталонного тока; устройство управления насосным током, которое управляет насосным током, подаваемым в насосную ячейку, таким образом, что эталонный ток, определяемый устройством определения эталонного тока, становится равным нулю; и устройство определения насосного тока, которое определяет насосный ток, при этом поданное напряжение на датчике воздушно-топливного отношения с впускной стороны представляет собой эталонное напряжение, которое подано устройством подачи эталонного напряжения датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны, и выходной ток на датчике воздушно-топливного отношения с впускной стороны является насосным током, который определяется устройством определения насосного тока датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны.

[0031] Согласно 22-му объекту изобретения имеется 11-й объект изобретения, в котором двигатель внутреннего сгорания дополнительно содержит катализатор очистки выхлопного газа с выпускной стороны, который расположен на выпускной стороне упомянутого выпускного канала по направлению потока выхлопного газа относительно датчика воздушно-топливного отношения, и который может накапливать кислород.

Предпочтительные результаты изобретения

[0032] Согласно настоящему изобретению предложена система управления двигателем внутреннего сгорания, в которой использован датчик воздушно-топливного отношения, который может определить абсолютное значение воздушно-топливного отношения выхлопного газа, даже когда воздушно-топливное отношение в нем не является стехиометрическим воздушно-топливным отношением.

Краткое описание чертежей

[0033] Фиг. 1 представляет собой вид, на котором схематически показан двигатель внутреннего сгорания, в котором использована система управления согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 представляет собой вид, на котором показана выходная характеристика датчика воздушно-топливного отношения.

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 представляет собой вид, на котором показан пример конкретного контура, образованного устройством подачи напряжения и устройством определения тока.

Фиг. 6 представляет собой вид, на котором показана взаимосвязь между поданным на датчик напряжением и выходным током при различных воздушно-топливных отношениях выхлопного газа.

Фиг. 7 представляет собой вид, на котором показана взаимосвязь между воздушно-топливным отношением выхлопного газа и выходным током при различных поданных на датчик напряжениях.

Фиг. 8 представляет собой вид, на котором показана увеличенная область, которая показана как Х-Х на фиг. 6.

Фиг. 9 представляет собой вид, на котором показана увеличенная область, которая показана как Y на фиг. 7.

Фиг. 10 показана взаимосвязь между поданным на датчик воздушно-топливного отношения напряжением и его выходным током.

Фиг. 11 представляет собой вид, на котором показана взаимосвязь между воздушно-топливным отношением, определяемым датчиком, и выходным током.

Фиг. 12 представляет собой вид, на котором показана взаимосвязь между поданным на датчик напряжением и выходным током.

Фиг. 13 представляет собой диаграммы, на которых показана взаимосвязь между количеством накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа и концентрацией NO_X, а также концентрацией несгоревшего газа в выхлопном газе, вытекающем из катализатора очистки выхлопного газа.

Фиг. 14 представляет собой временную диаграмму количества накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа, а также временные диаграммы других параметров.

Фиг. 15 представляет собой временную диаграмму количества накопленного кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа, а также временные диаграммы других параметров.

Фиг. 16 представляет собой функциональную блок-схему системы управления двигателем внутреннего сгорания.

Фиг. 17 представляет собой блок-схему, которая показывает порядок управления для расчета величины изменения воздушно-топливного отношения.

Фиг. 18 представляет собой временную диаграмму количества накопленного кислорода с впускной стороны катализатора очистки выхлопного газа, а также временные диаграммы других параметров.

Фиг. 19 представляет собой схематический вид в разрезе датчика воздушно-топливного отношения по второму варианту осуществления.

Фиг. 20 представляет собой вид, на котором схематически показана работа датчика воздушно-топливного отношения по второму варианту осуществления.

Описание вариантов осуществления

[0034] Ниже, ссылаясь на чертежи, устройство управления двигателем внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению будет пояснено подробно. Следует отметить, что в последующем описании одинаковые составные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

Фиг. 1 представляет собой вид, на котором схематически показан двигатель внутреннего сгорания, в котором использовано устройство управления согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

[0035] Описание двигателя внутреннего сгорания в целом

Как видно на фиг. 1, позиция 1 обозначает корпус двигателя, 2 - блок цилиндров, 3 - поршень, совершающий возвратно-поступательное движение внутри блока цилиндров 2, 4 - головка блока цилиндров, прикрепленную к блоку цилиндров 2, 5 - камеру сгорания, образованную между поршнем 3 и головкой 4 цилиндра, 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.

[0036] 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 быть расположен так, чтобы впрыскивать топливо во впускной проход 7. Кроме того, в настоящем варианте осуществления в качестве топлива использован бензин со стехиометрическим воздушно-топливным отношением 14,6 на катализаторе очистки выхлопных газов. Тем не менее, двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению может также использовать другое топливо.

[0037] Впускной проход 7 каждого цилиндра соединен с уравнительным баком 14 через соответствующую впускную ответвительную трубку 13, тогда как сглаживающий ресивер 14 соединен с очистителем воздуха 16 через впускной трубопровод 15. Впускной проход 7, впускная ответвительная трубка 13, сглаживающий ресивер 14, и впускной трубопровод 15 образуют впускной канал. Далее, внутри впускного трубопровода 15 расположен дроссельный клапан 18, который приводится в движение приводом дроссельного клапана 17. Дроссельный клапан 18 может быть приведен в действие приводом дроссельного клапана 17, что ведет к изменению проходного сечения впускного канала.

[0038] С другой стороны, выпускной проход 9 каждого цилиндра соединен с выпускным коллектором 19. Выпускной коллектор 19 имеет множество ответвительных трубок, которые соединены с выпускными проходами 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.

[0039] 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, 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 впускной стороны). Дополнительно в выхлопной трубке 22 расположен датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, который определяет воздушно-топливное отношение в выхлопном газе, протекающем внутри выхлопной трубки 22 (то есть, выхлопном газе, вытекающем из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны и направляющегося в катализатор 24 очистки выхлопных газов с выпускной стороны). Выходные сигналы датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения также поступают через соответствующие АЦП 38 на входной порт 36. Следует отметить, что конфигурации датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения будут пояснены ниже.

[0040] Далее, педаль акселератора 42 имеет соединенный с ней датчик нагрузки 43, который генерирует выходное напряжение, пропорциональное усилию нажатия на педаль акселератора 42. Выходное напряжение датчика нагрузки 43 подается на входной порт 36 через соответствующий АЦП 38. Датчик 44 угла поворота коленчатого вала генерирует выходной импульс каждый раз, когда, например, коленчатый вал поворачивается на 15 градусов. Этот выходной импульс подается на входной порт 36. МПЦ 35 вычисляет частоту вращения двигателя, исходя из выходного импульса датчика 44 угла поворота коленчатого вала. С другой стороны, выходной порт 37 соединен через соответствующие приводные цепи 45 со свечами зажигания 10, топливными инжекторами 11, и приводом дроссельного клапана 17. Следует отметить, что ЭБУ 31 функционирует как устройство управления двигателем для управления двигателем внутреннего сгорания в соответствии с выходными сигналами различных датчиков и т.д.

[0041] Конфигурация датчика воздушно-топливного отношения

Далее со ссылкой на фиг. 3 будет пояснена конфигурация датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения в настоящем варианте осуществления. Фиг. 3 представляет собой схематический вид в разрезе датчиков 40, 41 воздушно-топливного отношения. Как будет понятно из фиг. 3, датчики 40, 41 воздушно-топливного отношения в настоящем варианте осуществления представляют собой одноячейные датчики воздушно-топливного отношения, каждый из которых включает слой из твердого электролита и пару электродов, образующих единую ячейку.

[0042] Как показано на фиг. 3, каждый из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения оснащен слоем 51 из твердого электролита, электродом 52 стороны выхлопного газа (далее - первым электродом), который расположен на боковой поверхности слоя 51 из твердого электролита, электродом 53 стороны атмосферы (далее - вторым электродом), который расположен на другой боковой поверхности слоя 51 из твердого электролита, диффузионным 54 регулирующим слоем, который регулирует диффузию проходящих выхлопных газов, защитным слоем 55, который защищает диффузионный регулирующий слой 54, и нагревательной частью 56, которая нагревает датчики 40 и 41 воздушно-топливного отношения.

[0043] На боковой поверхности слоя 51 из твердого электролита расположен диффузионный регулирующий слой 54. На боковой поверхности диффузионного регулирующего слоя 54 на противоположной стороне от бок