Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания

Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Традиционно известен двигатель внутреннего сгорания, который имеет выпускной канал, снабженный датчиком воздушно-топливного отношения, и который приспособлен для управления количеством топлива, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания на основе выходного сигнала этого датчика воздушно-топливного отношения.

[0003] В качестве этого датчика воздушно-топливного отношения использован датчик, снабженный первым электродом, который подвергается воздействию выхлопных газов, текущих в выпускном канале, вторым электродом, который подвергается воздействию атмосферы, и слоем из твердого электролита из оксида циркония т.п., который расположен между первым электродом и вторым электродом. При определении воздушно-топливного отношения выхлопных газов (далее именуемом «воздушно-топливным отношением в выхлопных газах») этим датчиком воздушно-топливного отношения, определенное напряжение (например, 0,45 В) подается между этими электродами, и ток, протекающий между этими электродами, определяется как выходной ток. Далее, воздушно-топливное отношение в выхлопных газах рассчитывается на основе этого выходного тока.

[0004] С другой стороны, в двигателе внутреннего сгорания, который оснащен этим датчиком воздушно-топливного отношения, управление отсечкой подачи топлива для остановки подачи топлива в камеру сгорания или уменьшения количества топлива, подаваемого в камеру сгорания, может быть выполнено с работающим двигателем внутреннего сгорания (с вращающимся коленчатым валом) во время торможения двигателя внутреннего сгорания и т.п. Когда выполняется это управление отсечкой подачи топлива, то атмосферный газ, подаваемый в камеру сгорания, непосредственно течет к выхлопному каналу. Следовательно, газ, сходный с атмосферным газом, течет по поверхности датчика воздушно-топливного отношения, который расположен в выпускном канале. Здесь следует заметить, что выходной ток датчика воздушно-топливного отношения увеличивается, когда воздушно-топливное отношение в выхлопных газах повышается (т.е. при возрастании степени обеднения). В этой связи, когда газ, сходный с атмосферным газом, течет по поверхности датчика воздушно-топливного отношения, создается чрезмерный выходной ток.

[0005] Таким образом, предложено ограничить напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, во время выполнения управления отсечкой подачи топлива (например, патентный документ 1). Согласно патентному документу 1, когда подаваемое напряжение, таким образом, ограничивается, выходной ток уменьшается даже во время выполнения управления отсечкой подачи топлива, и, таким образом, может быть предотвращено образование избыточного выходного тока.

Ссылочные технические документы

Патентные документы

[0006] Патентный документ 1: Публикация японской патентной заявки No. 2004-316553 (JP 2004-316553 А)

Патентный документ 2: Публикация японской патентной заявки No. 2005-351096 (JP 2005-351096 А)

Патентный документ 3: Публикация японской патентной заявки No. 2000-356618 (JP 2000-356618 А)

Патентный документ 4: Публикация японской патентной заявки No. 5-240829 (JP 5-240829 А)

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача, решаемая изобретением

[0007] При этом датчик воздушно-топливного отношения, который используется для этого двигателя внутреннего сгорания, постепенно изнашивается в процессе его использования. Этот износ можно заметить, например, на ухудшении оперативности реагирования, то есть, явлении, при котором выходной ток датчика воздушно-топливного отношения меняется позднее, чем меняется текущее воздушно-топливное отношение, и т.п. Когда датчик воздушно-топливного отношения изнашивается таким образом, это препятствует различным типам управления, выполняемого устройством управления для двигателя внутреннего сгорания.

[0008] Таким образом, предлагается выполнять управление диагностикой износа для диагностики снижения эксплуатационных характеристик датчика воздушно-топливного отношения в качестве неисправности. Более конкретно, например, когда фактическое воздушно-топливное отношение меняется, определяется время отклика, которое проходит до изменения выходного параметра датчика воздушно-топливного отношения, и диагностика неисправности в датчике воздушно-топливного отношения выполняется на основе этого времени отклика. При проведении этой диагностики неисправностей, диагностика может осуществляться с точностью, которая увеличивается при увеличении степени изменения текущего воздушно-топливного отношения.

[0009] Как описано выше, когда выполняется управление отсечкой подачи топлива, газ, сходный с атмосферным газом, течет по поверхности датчика воздушно-топливного отношения, таким образом, по ней течет газ, у которого воздушно-топливное отношение чрезвычайно высоко. После этого, когда обычное управление начинается после окончания управления отсечкой подачи топлива, воздушно-топливное отношение выхлопных газов обычно становится ближе к теоретическому воздушно-топливному отношению. В этой связи, во время окончания управления отсечкой подачи топлива, воздушно-топливное отношение вблизи датчика воздушно-топливного отношения может существенно измениться. Поэтому, когда управление диагностикой неисправностей датчика воздушно-топливного отношения выполняется во время окончания управления отсечкой топлива, неисправность в датчике воздушно-топливного отношения может быть с точностью диагностирована.

[0010] При этом, когда напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, сильно изменяется, в датчике воздушно-топливного отношения временно создается шум. Следовательно, когда подаваемое напряжение снижается до, например, 0 В во время выполнения управления отсечкой подачи топлива и затем быстро меняется до нормального напряжения (напряжения, которое подается в то время, как управление отсечкой подачи топлива не выполняется, и которое составляет величину, например, 0,45 В), при окончании управления отсечкой подачи топлива, как в вышеупомянутом патентном документе 1, шум создается в выходном токе датчика воздушно-топливного отношения после окончания управления отсечкой подачи топлива. В этой связи, когда управление диагностикой неисправностей датчика воздушно-топливного отношения выполняется во время окончания управления отсечкой подачи топлива, неисправность в датчике воздушно-топливного отношения не может быть точно диагностирована.

[0011] Таким образом, с учетом вышеупомянутой проблемы, задачей изобретения является создание устройства управления для двигателя внутреннего сгорания, которое может сделать напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, отличным от нормального напряжения на время выполнения управления отсечкой подачи топлива, и которое может с точностью диагностировать неисправность в датчике воздушно-топливного отношения даже в случае, когда подаваемое напряжение меняется к нормальному напряжению после окончания управления отсечкой подачи топлива.

Средство решения задачи

[0012] Чтобы решить вышеупомянутую задачу, первое изобретение представляет устройство управления для двигателя внутреннего сгорания. Это устройство управления содержит датчик воздушно-топливного отношения, который расположен в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, и блок управления подаваемым напряжением, который управляет напряжением, подаваемым к датчику воздушно-топливного отношения. Устройство управления выполняет управление отсечкой подачи топлива для остановки подачи топлива в камеру сгорания или уменьшения количества топлива, подаваемого в камеру сгорания во время работы двигателя внутреннего сгорания, и управление диагностикой неисправностей для диагностики неисправности датчика воздушно-топливного отношения на основе текущего выходного сигнала датчика воздушно-топливного отношения после окончания управления отсечкой подачи топлива. Датчик воздушно-топливного отношения сконфигурирован так, что его выходной ток увеличивается, когда определяемое воздушно-топливное отношение выхлопных газов повышается, и максимальное значение выходного тока увеличивается, когда напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, повышается. Блок управления подаваемым напряжением делает напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, равным напряжению отсечки подачи топлива, отличному от нормального напряжения, которое подается, когда управление отсечкой подачи топлива не выполняется, во время выполнения управления отсечкой подачи топлива и до выполнения управления диагностикой неисправностей после окончания управления отсечкой подачи топлива, и меняет напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению, после окончания управления диагностикой неисправностей.

[0013] Второе изобретение получают путем модификации первого изобретения следующим образом. Двигатель внутреннего сгорания дополнительно содержит катализатор очистки выхлопных газов, который расположен в выхлопном канале двигателя. Выпускной датчик воздушно-топливного отношения расположен с выпускной стороны катализатора очистки выхлопных газов в направлении потока выхлопных газов. Управление обогащением после восстановления подачи топлива для доведения воздушно-топливного отношения выхлопных газов, текущих в катализатор очистки выхлопных газов, до богатого воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем теоретическое воздушно-топливное отношение после окончания управления отсечкой подачи топлива, выполняется устройством управления двигателя внутреннего сгорания.

[0014] Третье изобретение получают путем модификации второго изобретения следующим образом. Блок управления подаваемым напряжением меняет напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению после более позднего из следующих моментов времени: момента времени, когда закончено управление диагностикой неисправностей, и момента времени, когда закончено управление обогащением после восстановления подачи топлива.

[0015] Четвертое изобретение получают путем модификации третьего изобретения следующим образом. Блок управления подаваемым напряжением меняет напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению прежде, чем выходной ток датчика воздушно-топливного отношения станет меньше, чем величина, соответствующая теоретическому воздушно-топливному отношению снова после окончания управления обогащением после восстановления подачи топлива.

[0016] Пятое изобретение получают путем модификации третьего или четвертого изобретения следующим образом. Управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается, когда выходной ток датчика воздушно-топливного отношения становится равен или меньше, чем ток при окончании определения, соответствующий воздушно-топливному отношению при окончании определения, которое богаче, чем теоретическое воздушно-топливное отношение.

[0017] Шестое изобретение получают путем модификации пятого изобретения следующим образом. Блок управления подаваемым напряжением меняет напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению после окончания управления обогащением после восстановления подачи топлива и прежде изменения выходного тока датчика воздушно-топливного отношения от тока, который равен или меньше, чем ток при окончании определения, к току, соответствующему теоретическому воздушно-топливному отношению.

[0018] Седьмое изобретение получают путем модификации второго изобретения следующим образом. Управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается на основе другого параметра, независимо от выходного тока датчика воздушно-топливного отношения. Блок управления подаваемым напряжением меняет напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению после окончания управления диагностикой неисправностей и перед окончанием управления обогащением после восстановления подачи топлива.

[0019] Восьмое изобретение получают путем модификации седьмого изобретения следующим образом. Управление диагностикой неисправностей не выполняется даже после окончания управления отсечкой подачи топлива, когда условие для выполнения управления диагностикой неисправностей не выполнено в момент времени окончания управления отсечкой подачи топлива. Управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается после того, как выходной ток датчика воздушно-топливного отношения становится равным величине, соответствующей воздушно-топливному отношению при окончании определения, определенной заранее в первый раз с начала управления обогащением после восстановления подачи топлива, когда управление диагностикой неисправностей не выполняется после окончания управления отсечкой подачи топлива. Управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается на основе другого параметра, независимо от выходного тока датчика воздушно-топливного отношения, когда выполняется управление диагностикой неисправностей после окончания управления отсечкой подачи топлива.

[0020] Девятое изобретение получают путем модификации любого из изобретений с первого по восьмое следующим образом. Управление диагностикой неисправностей не выполняется даже после окончания управления отсечкой подачи топлива, когда условие для выполнения управления диагностикой неисправностей не выполнено в момент времени окончания управления отсечкой подачи топлива. Блок управления подаваемым напряжением меняет напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, от напряжения отсечки подачи топлива, к нормальному напряжению, как только выходной ток датчика воздушно-топливного отношения станет равен или меньше, чем величина, определенная заранее после окончания управления отсечкой подачи топлива, когда управление диагностикой неисправностей не выполняется после окончания управления отсечкой подачи топлива.

[0021] Десятое изобретение получают путем модификации любого изобретения с первого по девятое следующим образом. Напряжение отсечки подачи топлива меньше, чем нормальное напряжение.

[0022] Одиннадцатое изобретение получают путем модификации десятого изобретения следующим образом. Напряжение отсечки подачи топлива выше, чем нижний предел напряжения диапазона предельного тока датчика воздушно-топливного отношения в момент времени, когда датчик воздушно-топливного отношения подвергается воздействию газа, имеющего теоретическое воздушно-топливное отношение.

[0023] Двенадцатое изобретение получают путем модификации десятого или одиннадцатого изобретения следующим образом. Управление диагностикой неисправностей не выполняется даже после окончания управления отсечкой подачи топлива, когда условие для выполнения управления диагностикой неисправностей не выполнено в момент времени окончания управления отсечкой подачи топлива. Напряжение отсечки подачи топлива выше, чем нижний предел напряжения диапазона предельного тока датчика воздушно-топливного отношения в момент времени, когда датчик воздушно-топливного отношения подвергается воздействию газа, имеющего заданное бедное воздушно-топливное отношение. Блок управления подаваемым напряжением меняет напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению, как только выходной ток датчика воздушно-топливного отношения станет равен или меньше, чем величина, соответствующая заданному бедному воздушно-топливному отношению, когда управление диагностикой неисправностей не выполняется после окончания управления отсечкой подачи топлива.

[0024] Тринадцатое изобретение получают путем модификации любого изобретения с первого по двенадцатое следующим образом. Двигатель внутреннего сгорания содержит катализатор очистки выхлопных газов, который расположен в выхлопном канале двигателя. Датчик воздушно-топливного отношения расположен с выпускной стороны катализатора очистки выхлопных газов в направлении потока выхлопных газов и сконфигурирован как чашеобразный датчик воздушно-топливного отношения с предельным током. Дополнительно предусмотрен впускной датчик воздушно-топливного отношения, который расположен в выхлопном канале катализатора очистки выхлопных газов с впускной стороны и который сконфигурирован как многослойный датчик воздушно-топливного отношения с предельным током.

Результат изобретения

[0025] Изобретение может сделать напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, отличным от нормального напряжения во время выполнения управления отсечкой подачи топлива, и может с точностью диагностировать неисправность в датчике воздушно-топливного отношения даже в случае, когда подаваемое напряжение меняется к нормальному напряжению после окончания управления отсечкой подачи топлива.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0026] Фиг. 1 представляет собой вид, схематически показывающий двигатель внутреннего сгорания, в котором применено устройство управления согласно изобретению.

Фиг. 2 представляет собой схематичный вид в разрезе многослойного датчика воздушно-топливного отношения.

Фиг. 3 представляет собой график, показывающий взаимосвязь между напряжением, подаваемым к датчику, и выходным током при каждом воздушно-топливном отношении в выхлопных газах.

Фиг. 4 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между воздушно-топливным отношением в выхлопных газах и выходным током I во время, когда подаваемое напряжение является постоянным.

Фиг. 5 представляет собой временную диаграмму выходного тока впускного датчика, выходного тока выпускного датчика и пр. до и после управления отсечкой подачи топлива.

Фиг. 6 представляет собой временную диаграмму выходного тока с впускного датчика, выходного тока выпускного датчика и пр. до и после управления отсечкой подачи топлива.

Фиг. 7 представляет собой временную диаграмму выходного тока с впускного датчика, выходного тока выпускного датчика и пр. до и после управления отсечкой подачи топлива.

Фиг. 8 представляет собой блок-схему, показывающую процедуру управления напряжением, подаваемым к выпускному датчику воздушно-топливного отношения.

Фиг. 9 представляет собой временную диаграмму выходного тока с впускного датчика, выходного тока выпускного датчика и пр. до и после управления отсечкой подачи топлива.

Фиг. 10 представляет собой временную диаграмму выходного тока с впускного датчика, выходного тока выпускного датчика и пр. до и после управления отсечкой подачи топлива.

Фиг. 11 представляет собой временную диаграмму выходного тока с впускного датчика, выходного тока выпускного датчика и пр. до и после управления отсечкой подачи топлива.

Фиг. 12 представляет собой блок-схему, показывающую процедуру управления напряжением, подаваемым к выпускному датчику воздушно-топливного отношения, и управление обогащением после восстановления подачи топлива.

Фиг. 13 представляет собой вид, схематически показывающий конструкцию чашеобразного датчика воздушно-топливного отношения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0027] Далее будет подробно описано устройство диагностики для двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению со ссылкой на чертежи. При этом в последующем описании одинаковые компоненты обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Фиг. 1 представляет собой вид, схематически показывающий двигатель внутреннего сгорания, на котором применено устройство диагностики согласно первому варианту осуществления изобретения.

[0028] Описание двигателя внутреннего сгорания в целом

Как видно из фиг. 1, корпус двигателя, блок цилиндров, поршень, головка цилиндра, камера сгорания, впускной клапан, впускное отверстие, выпускной клапан, выпускное отверстие обозначены соответственно как 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9. Поршень 3 совершает возвратно-поступательное движение внутри блока 2 цилиндров. Головка 4 цилиндра прикреплена к блоку 2 цилиндров. Камера 5 сгорания образована между поршнем 3 и головкой 4 цилиндра. Впускной клапан 6 открывает и закрывает впускное отверстие 7, тогда как выпускной клапан 8 открывает и закрывает выпускное отверстие 9.

[0029] Как показано на фиг. 1, свеча 10 зажигания расположена в центральной части поверхности внутренней стенки головки 4 цилиндра, тогда как клапан 11 впрыска топлива расположен на боковой части поверхности внутренней стенки головки 4 цилиндра. Свеча 10 зажигания выполнена с возможностью генерирования искры в соответствии с сигналом зажигания. Кроме того, клапан 11 впрыска топлива впрыскивает заданное количество топлива в камеру 5 сгорания в соответствии с сигналом впрыска. При этом клапан И впрыска топлива может также быть расположен так, чтобы впрыскивать топливо во впускное отверстие 7. Кроме того, в настоящем варианте осуществления изобретения в качестве топлива использован бензин, имеющий теоретическое воздушно-топливное отношение 14,6. Тем не менее, другие топлива могут быть использованы в двигателе внутреннего сгорания, на котором применено устройство диагностики согласно изобретению.

[0030] Впускные отверстия 7 каждого цилиндра соединены с расширительным баком 14 через соответствующие впускные ответвительные трубы 13. Расширительный бак 14 соединен с очистителем 16 воздуха через впускную трубу 15. Впускные каналы 7, впускные ответвительные трубки 13, расширительный бак 14 и впускная труба 15 образуют впускной канал. Кроме того, внутри впускной трубы 15 расположен дроссельный клапан 18, который приводится в действие приводом 17 дроссельного клапана. Дроссельный клапан 18 может приводиться в действие приводом 17 дроссельного клапана, что ведет к изменению площади открытия впускного канала.

[0031] С другой стороны, выпускные отверстия 9 соответствующих цилиндров соединены с выпускным коллектором 19. Выпускной коллектор 19 имеет множество ответвительных участков, которые соединены с выпускными отверстиями 9 соответственно, и общий участок, где соединены все ответвительные участки. Общий участок выпускного коллектора 19 соединен с впускным кожухом 21, который имеет встроенный впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов. Впускной кожух 21 соединен с выпускным кожухом 23, который имеет встроенный выпускной катализатор очистки выхлопных газов 24, через выхлопную трубу 22. Выпускные отверстия 9, выпускной коллектор 19, впускной кожух 21, выхлопная труба 22 и выпускной кожух 23 образуют выхлопной канал.

[0032] Электронный блок управления (ЭБУ) 31 представляет собой цифровой компьютер и оснащен ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) 33, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) 34, микропроцессор (ЦПУ) 35, входной порт 36 и выходной порт 37, которые соединены вместе посредством двунаправленной шины 32. Во впускной трубе 15 расположен воздушный расходомер 39 для определения расхода воздуха, протекающего через впускную трубу 15. Выходной сигнал этого воздушного расходомера 39 подается через соответствующий аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 38 на входной порт 36. Кроме того, имеется впускной датчик 40 воздушно-топливного отношения, который определяет воздушно-топливное отношение в выхлопных газах, протекающих внутри выпускного коллектора 19 (то есть выхлопных газах, протекающих в впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов), расположенный в общем участке выпускного коллектора 19. Кроме того, в выхлопной трубе 22 расположен выпускной датчик 41 воздушно-топливного отношения, который определяет воздушно-топливное отношение в выхлопных газах, протекающих внутри выхлопной трубы 22 (то есть выхлопных газах, вытекающих из впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов и протекающих в выпускной катализатор 24 очистки выхлопных газов). Выходные сигналы этих датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения также поступают через соответствующие АЦП 38 на входной порт 36. Конфигурации этих датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения будут пояснены ниже.

[0033] Кроме того, датчик 43 нагрузки, который генерирует выходное напряжение, пропорциональное усилию нажатия на педаль 42 акселератора, соединен с педалью 42 акселератора, и выходное напряжение датчика 43 нагрузки подается на входной порт 36 через соответствующий АЦП 38. Датчик 44 угла поворота коленвала генерирует выходной импульс каждый раз, когда, например, коленвал поворачивается на 15 градусов, и этот выходной импульс подается на входной порт 36. В ЦПУ 35 обороты двигателя вычисляются на основе выходного импульса этого датчика 44 угла поворота коленвала. С другой стороны, выходной порт 37 соединен через соответствующую приводную цепь 45 со свечой 10 зажигания, топливным инжектором 11 и приводом 17 дроссельного клапана.

[0034] Как впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов, так и выпускной катализатор 24 очистки выхлопных газов представляют собой трехкомпонентный катализатор, который имеет способность к адсорбции кислорода. Более конкретно, каждый катализатор 20 и 24 очистки выхлопных газов образован из носителя из керамики, на который нанесен драгоценный металл, который имеет каталитическое действие (например, платина (Pt)) и вещество, которое имеет способность к адсорбции кислорода (например, оксид церия (СеО₂)). При достижении заданной температуры активации катализаторы 20 и 24 очистки выхлопных газов проявляют, помимо каталитического действия, способность к адсорбции кислорода при одновременном удалении несгоревших газов (НС, СО, и т.д.) и оксидов азота (NO_x).

[0035] В соответствии со способностью к адсорбции кислорода катализаторов 20 и 24 очистки выхлопных газов с впускной стороны, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопных газов накапливают кислород в выхлопных газов, когда воздушно-топливное отношение выхлопных газов, протекающих в катализаторах 20 и 24 очистки выхлопных газов, беднее, чем теоретическое воздушно-топливное отношение, и далее называется «бедным воздушно-топливным отношением». С другой стороны, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопных газов выпускают кислород, накопленный в них, когда воздушно-топливное отношение протекающих в них выхлопных газов богаче, чем это теоретическое воздушно-топливное отношение, и далее называется «богатым воздушно-топливным отношением». В результате, пока поддерживается способность к адсорбции кислорода катализаторов 20 и 24 очистки выхлопных газов, воздушно-топливное отношение выхлопных газов, вытекающих из катализаторов 20 и 24 очистки выхлопных газов, приблизительно равно теоретическому воздушно-топливному отношению, независимо от воздушно-топливного отношения выхлопных газов, текущих в катализаторы 20 и 24 очистки выхлопных газов.

[0036] При этом «воздушно-топливное отношение выхлопных газов» означает отношение массы топлива к массе воздуха, которые поступают до момента создания выхлопных газов, и обычно это означает отношение массы топлива к массе воздуха, которые поступают в камеру сгорания на момент создания выхлопных газов. В настоящем описании воздушно-топливное отношение выхлопных газов именуется «воздушно-топливным отношением в выхлопных газах» в некоторых случаях.

[0037] Описание датчиков воздушно-топливного отношения

В настоящем варианте осуществления изобретения многослойный датчик воздушно-топливного отношения с предельным током применен в качестве каждого из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения. Конструкция датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения будет конкретно описана с использованием фиг. 2. Каждый из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения содержит слой 51 из твердого электролита, электрод 52 со стороны выхлопных газов, который расположен на одной боковой поверхности слоя 51 из твердого электролита, электрод 53 со стороны атмосферы, который расположен на другой боковой поверхности слоя 51 из твердого электролита, слой 54 ограничения скорости диффузии, который ограничивает скорость диффузии прохождения выхлопных газов, защитный слой 55, который защищает слой 54 ограничения скорости диффузии и нагревательный участок 56, который нагревает датчики 40 и 41 воздушно-топливного отношения.

[0038] Слой 51 из твердого электролита образован из спеченной прессовки из оксидов с ионной проводимостью кислорода, которые получены нанесением CaO, MgO, Y₂O₃, Yb₂O₃ и т.п. в качестве стабилизатора на ZrO₂ (диоксид циркония), НfO₂, ThO₂, Bi₂O₃ или т.п. Кроме того, слой 54 ограничения скорости диффузии образован из пористой спеченной прессовки из термостойких неорганических веществ типа оксида алюминия, оксида магния, кварцита, шпинели, муллита или других. Кроме того, и электрод 52 со стороны выхлопных газов, и электрод 53 со стороны атмосферы образованы из благородного металла с высокой каталитической активностью типа платины или т.п.

[0039] Кроме того, подаваемое к датчику напряжение V подается между электродом со стороны выхлопных газов и электродом со стороны атмосферы блоком 60 управления подаваемым напряжением, который установлен в блоке ЭБУ 31. Кроме того, блок ЭБУ 31 содержит устройство 61 определения тока, которое определяет ток I, текущий между этими электродами 52 и 53 через слой из твердого электролита, когда подается подаваемое к датчику напряжение. Ток, который определяется этим устройством 61 определения тока, представляет собой выходной ток каждого из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения.

[0040] Каждый из сконфигурированных таким образом датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения имеет вольт-амперную характеристику (V-I), которая показана на фиг. 3. Как видно из фиг. 3, выходной ток I увеличивается, когда воздушно-топливное отношение в выхлопных газах повышается (смещается к бедной стороне). Кроме того, на кривой V-I при каждом воздушно-топливном отношении в выхлопных газах имеется диапазон, параллельный оси V, а именно, диапазон, где выходной ток едва меняется, даже когда подаваемое к датчику напряжение меняется. Этот диапазон напряжения именуется диапазоном предельного тока, и ток в это время именуется предельным током. На фиг. 3 диапазон предельного тока и предельный ток во время, когда воздушно-топливное отношение в выхлопных газах составляет 18, обозначены W₁₈ и Ι₁₈ соответственно.

[0041] С другой стороны, в диапазоне, где подаваемое к датчику напряжение меньше, чем диапазон предельного тока, выходной ток меняется, по существу, пропорционально подаваемому к датчику напряжению. Этот диапазон именуется пропорциональным диапазоном. Наклон здесь определяется сопротивлением элемента постоянного тока слоя 51 из твердого электролита. Кроме того, в диапазоне, где подаваемое к датчику напряжение выше, чем диапазон предельного тока, выходной ток также увеличивается, когда подаваемое к датчику напряжение увеличивается. В этом диапазоне выходное напряжение меняется, когда подаваемое к датчику напряжение меняется, благодаря возникновению разложения влаги, содержащейся в выхлопных газах и т.п. на электроде 52 со стороны выхлопных газов.

[0042] Фиг. 4 представляет собой график, показывающий взаимосвязь между воздушно-топливным отношением в выхлопных газах и выходным током I во время, когда подаваемое напряжение установлено равным постоянной величине около 0,45 В. Как видно из фиг. 4 для датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения, выходной ток I из каждого из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения увеличивается, когда воздушно-топливное отношение в выхлопных газах повышается (т.е. смещается к бедной стороне). Кроме того, каждый из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения выполнен так, что выходной ток I равен нулю, когда воздушно-топливное отношение в выхлопных газах равно теоретическому воздушно-топливному отношению. Кроме того, когда воздушно-топливное отношение в выхлопных газах становится равно или больше, чем некоторая величина, или становится равно или меньше, чем некоторая величина, отношение изменения выходного тока к изменению воздушно-топливного отношения в выхлопных газах уменьшается.

[0043] При этом в вышеупомянутом примере датчик воздушно-топливного отношения с предельным током, выполненный как показано на фиг. 2, применяется в качестве каждого из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения. Тем не менее, при условии, что выходной параметр плавно меняется при изменении воздушно-топливное отношения в выхлопных газах, по меньшей мере, в непосредственной близости от теоретического воздушно-топливного отношения, может быть применен любой датчик воздушно-топливного отношения вместо датчика воздушно-топливного отношения с предельным током, например, датчик воздушно-топливного отношения без предельного тока и т.п.

[0044] Базовое управление

С двигателем внутреннего сгорания, выполненным таким образом, величина впрыска топлива из клапана 11 впрыска топлива установлена так, что воздушно-топливное отношение выхлопных газов, текущих во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов, становится равным оптимальному воздушно-топливному отношению на основе рабочего состояния двигателя, на основе выходных сигналов впускного датчика 40 воздушно-топливного отношения и выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения. В качестве способа установки этой величины впрыска топлива можно упомянуть способ выполнения управления, при котором воздушно-топливное отношение выхлопных газов, текущих во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов, становится равным целевому воздушно-топливному отношению, основанному на выходном сигнале впускного датчика 40 воздушно-топливного отношения и коррекции выходного сигнала впускного датчика 40 воздушно-топливного отношения или изменении целевого воздушно-топливного отношения на основе выходного сигнала выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения.

[0045] Кроме того, с двигателем внутреннего сгорания согласно варианту осуществления изобретения, управление отсечкой подачи топлива для остановки впрыска топлива из клапана 11 впрыска топлива или, по существу, снижения количества топлива, впрыскиваемого из клапана И впрыска топлива, для остановки подачи топлива в камеру 5 сгорания, по существу, снижения количества топлива, подаваемого в камеру 5 сгорания во время работы двигателя внутреннего сгорания, выполняется во время замедления и т.п. транспортного средства, оснащенного двигателем внутреннего сгорания. Это управление отсечкой подачи топлива, например, выполняется, когда величина нажатия на педаль 42 акселератора равна нулю или почти нулю (т.е. нагрузка на двигатель составляет нуль или почти нуль), и обороты двигателя равно равны или выше заданных оборотов, которые выше, чем обороты во время холостого хода.

[0046] Когда выполняется управление отсечкой подачи топлива, атмосферный газ (воздух) или газ, сходный с атмосферным газом, выпускается из двигателя внутреннего сгорания. Поэтому оба датчика 40 и 41 воздушно-топливного отношения подвергаются воздействию газа, имеющего чрезвычайно высокое воздушно-топливное отношение (т.е. чрезвычайно высокую степень обеднения).

[0047] Кроме того, во время управления отсечкой подачи топлива, большое количество кислорода течет во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов, и величина адсорбции кислорода впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов достигает верхней предельной величины адсорбции. В этой связи, при использовании двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения, управление обогащением после восстановления подачи топлива, чтобы сделать богатым воздушно-топливное отношение выхлопных газов, текущих во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов, выполняется непосредственно после окончания управления отсечкой подачи топлива, с тем, чтобы выпустить кислород, накопленный впускным катализатором 20 очистки выхлопных газов во вре