Система диагностики двигателя внутреннего сгорания

Система диагностики двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к системе диагностики двигателя внутреннего сгорания.

Предшествующий уровень техники

[0002] Ранее был известен двигатель внутреннего сгорания, в выхлопном канале которого имеется датчик воздушно-топливного отношения и в котором осуществляется управление количеством топлива, поступающего в двигатель внутреннего сгорания, на основе выходного сигнала датчика воздушно-топливного отношения.

[0003] Датчик воздушно-топливного отношения, используемый в таком двигателе внутреннего сгорания, по мере использования постепенно ухудшает свои характеристики. В качестве такого ухудшения характеристик, например, можно упомянуть ухудшение реакции датчика воздушно-топливного отношения. Ухудшение реакции датчика воздушно-топливного отношения происходит из-за того, что воздушные отверстия, расположенные в крышке датчика, предназначенной для предотвращения покрытия элемента датчика водой, в конечном итоге частично закупориваются твердыми частицами (ТЧ). Если воздушные отверстия частично закупорены таким образом, газообмен между внутренней и наружной сторонами крышки датчика становится медленнее, и в результате выходной сигнал датчика воздушно-топливного отношения становится замедленным. Если возникает такое ухудшение характеристик датчика воздушно-топливного отношения, различные операции управления, выполняемые системой управления двигателя внутреннего сгорания, в конечном итоге становятся затруднительными.

[0004] Поэтому была предложена система диагностики, диагностирующая ухудшение характеристик датчика воздушно-топливного отношения (например, см. PLTS 1-5). В качестве таковой была, например, предложена система диагностики, изменяющая целевое воздушно-топливное отношение ступенчатым образом и вместе с этим определяющая первое время реакции, пока выходная величина датчика воздушно-топливного отношения не достигнет первой заданной величины, и второе время реакции для величины, большей, чем первая заданная величина. Основываясь на этих двух временных интервалах для первого времени реакции и второго времени реакции, система диагностики оценивает ухудшение характеристик датчика воздушно-топливного отношения (например, PLT 1). Здесь в качестве параметров ухудшения характеристик датчика воздушно-топливного отношения подразумевается ухудшение реакции, когда время реакции становится медленнее, и ухудшение коэффициента усиления, когда сама реакция увеличивается или уменьшается. Согласно системе диагностики, описанной в PLT 1, используя первое время реакции и второе время реакции в качестве основы для оценки ухудшения характеристик датчика воздушно-топливного отношения, считается возможным с точностью определить, каким из двух параметров ухудшения характеристик было вызвано ухудшение характеристик датчика воздушно-топливного отношения.

Указатель ссылок

Патентная литература

[0005] PLT 1: Японская патентная публикация No. 2007-192093А

PLT 2: Японская патентная публикация No. 2011-192623А

PLT 3: Японская патентная публикация No. 2001-242126А

PLT 4: Японская патентная публикация No. 2011-106415А

Сущность изобретения

Техническая задача

[0006] В этом отношении, ухудшение реакции датчика воздушно-топливного отношения диагностируется путем ступенчатого изменения воздушно-топливного отношения выхлопного газа, вытекающего из двигателя внутреннего сгорания, и определения реакции датчика воздушно-топливного отношения относительно этого ступенчатого изменения. Кроме того, чем больше степень, на которую ступенчато изменяется воздушно-топливное отношение выхлопного газа, выпускаемого из двигателя внутреннего сгорания, тем выше точность диагностики ухудшения реакции.

[0007] При этом, когда управление отсечкой топлива останавливает или сильно уменьшает подачу топлива в камеры сгорания, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора очистки выхлопного газа, становится беднее стехиометрического воздушно-топливного отношения. Бедная степень становится чрезвычайно большой. Поэтому сразу после запуска управления отсечкой топлива или сразу после окончания управления отсечкой топлива воздушно-топливное отношение выхлопного газа, выпускаемого из двигателя внутреннего сгорания, ступенчатым образом сильно меняется. По этой причине, сразу после запуска управления отсечкой топлива или сразу после окончания управления отсечкой топлива, возможна высокоточная диагностика ухудшения реакции.

[0008] С другой стороны, в двигателе внутреннего сгорания с управлением количеством топлива на основе выходного сигнала датчика воздушно-топливного отношения датчик воздушно-топливного отношения часто расположен также с выпускной стороны катализатора очистки выхлопного газа. В таком случае выхлопной газ, выпускаемый из двигателя внутреннего сгорания, проходит через катализатор очистки выхлопного газа, затем достигает датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. По этой причине, когда катализатор очистки выхлопного газа имеет способность к накоплению кислорода, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, достигающего датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, меняется в соответствии не только с выхлопным газом, выпускаемым из двигателя внутреннего сгорания, однако, в соответствии и со способностью к накоплению кислорода, величиной накопления кислорода и т.д. катализатора очистки выхлопного газа.

[0009] По этой причине, когда, как упомянуто выше, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, выпускаемого из двигателя внутреннего сгорания, сильно ступенчато меняется для диагностирования ухудшения реакции, иногда выходной сигнал датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны перестает меняться в соответствии с состоянием катализатора очистки выхлопного газа. В таком случае, даже когда фактическая реакция датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны является постоянной, если состояние катализатора очистки выхлопного газа меняется, то вместе с этим выходной сигнал датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, в конечном счете, изменится.

[0010] Напротив, например, если диагностировать ухудшение реакции сразу после окончания управления отсечкой топлива, можно выполнить диагностику в состоянии фиксации величины накопления кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа. По этой причине, можно уменьшить воздействие состояния катализатора очистки выхлопного газа на выходной сигнал датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны и в результате повысить точность диагностики ухудшения реакции датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

[0011] Тем не менее, даже если диагностировать ухудшение реакции сразу после окончания управления отсечкой топлива данным образом, выходной сигнал датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны по-прежнему меняется согласно состоянию катализатора очистки выхлопного газа. Кроме того, если выходной сигнал датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меняется согласно состоянию катализатора очистки выхлопного газа данным образом, более нельзя с точностью диагностировать ухудшение реакции датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

[0012] Поэтому, ввиду вышеуказанных проблем, задачей настоящего изобретения является создание системы диагностики двигателя внутреннего сгорания, способной устранить последствия изменения состояния катализатора очистки выхлопного газа и при этом с точностью диагностировать нештатное ухудшение реакции датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

Решение задачи

[0013] Чтобы решить вышеуказанную задачу, согласно первому объекту изобретения, предложена система диагностики двигателя внутреннего сгорания, содержащая катализатор очистки выхлопного газа, расположенный в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания и способный накапливать кислород, содержащийся в поступающем выхлопном газе, а также датчик воздушно-топливного отношения, расположенный с выпускной стороны катализатора очистки выхлопного газа в направлении потока выхлопного газа и определяющий воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора очистки выхлопного газа, которая останавливает или уменьшает подачу топлива в камеру сгорания в качестве управления отсечкой топлива и управляет воздушно-топливным отношением выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа после окончания управления отсечкой топлива, доводя его до богатого воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, в качестве управления богатым перезапуском, при этом система диагностики содержит средство вычисления первой характеристики изменения для вычисления первой характеристики изменения воздушно-топливного отношения за время, когда после окончания управления отсечкой топлива выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения впервые проходит через первую область воздушно-топливного отношения, которая представляет собой часть области воздушно-топливного отношения, относящуюся к стехиометрическому воздушно-топливному отношению или больше, на основе выходного воздушно-топливного отношения, выдаваемого из датчика воздушно-топливного отношения, средство вычисления второй характеристики изменения для вычисления второй характеристики изменения воздушно-топливного отношения за время, когда после окончания управления отсечкой топлива выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения впервые проходит через вторую область воздушно-топливного отношения, отличную от первой области воздушно-топливного отношения, на основе выходного воздушно-топливного отношения, выдаваемого из датчика воздушно-топливного отношения, и средство диагностики нештатного режима работы для вынесения в отношении состояния датчика воздушно-топливного отношения любого заключения из следующих: о штатном режиме работы, нештатном режиме работы или о необходимости уточнения для заключения на основе первой характеристики изменения, при этом, если на основе первой характеристики изменения сделано заключение о необходимости уточнения для заключения, то для вынесения заключения о штатном или нештатном режиме работы датчика воздушно-топливного отношения на основе второй характеристики изменения воздушно-топливного отношения.

[0014] Согласно второму объекту изобретения имеется первый объект изобретения, в котором первая область воздушно-топливного отношения включает область воздушно-топливного отношения, которая беднее, чем вторая область воздушно-топливного отношения.

[0015] Согласно третьему объекту изобретения имеется первый или второй объект изобретения, в котором вторая область воздушно-топливного отношения включает область воздушно-топливного отношения, которая богаче, чем первая область воздушно-топливного отношения.

[0016] Согласно четвертому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по третий, в котором вторая область воздушно-топливного отношения является областью, включающей стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0017] Согласно пятому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по четвертый, в котором датчик воздушно-топливного отношения представляет собой датчик воздушно-топливного отношения предельного тока, выдающий предельный ток, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, проходящего через датчик воздушно-топливного отношения, находится в заданной области воздушно-топливного отношения, при этом первая область воздушно-топливного отношения, а также вторая область воздушно-топливного отношения находятся в заданной области воздушно-топливного отношения, где датчик воздушно-топливного отношения генерирует предельный ток.

[0018] Согласно шестому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по пятый, в котором первая область воздушно-топливного отношения представляет собой область между верхним предельным воздушно-топливным отношением первой области и нижним предельным воздушно-топливным отношением первой области, находящимся на богатой стороне от верхнего предельного воздушно-топливного отношения первой области, вторая область воздушно-топливного отношения представляет собой область между верхним предельным воздушно-топливным отношением второй области и нижним предельным воздушно-топливным отношением второй области, находящимся на богатой стороне от верхнего предельного воздушно-топливного отношения второй области, при этом верхнее предельное воздушно-топливное отношение второй области беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0019] Согласно седьмому объекту изобретения имеется шестой объект изобретения, в котором верхнее предельное воздушно-топливное отношение второй области богаче, чем нижнее предельное воздушно-топливное отношение первой области.

[0020] Согласно восьмому объекту изобретения имеется шестой или седьмой объект изобретения, в котором нижнее предельное воздушно-топливное отношение второй области является стехиометрическим воздушно-топливным отношением или меньше.

[0021] Согласно девятому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по восьмой, в котором первая характеристика изменения воздушно-топливного отношения представляет собой первую скорость изменения воздушно-топливного отношения, которая является скоростью изменения, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения впервые проходит через первую область воздушно-топливного отношения, а средство диагностики нештатного режима работы делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в нештатном режиме, когда первая скорость изменения воздушно-топливного отношения медленнее, чем скорость изменения, используемая в качестве опорной для нештатного режима работы, делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в штатном режиме, когда первая скорость изменения воздушно-топливного отношения быстрее, чем скорость изменения, используемая в качестве опорной для штатного режима работы, и делает заключение о необходимости уточнения для заключения, когда первая скорость изменения воздушно-топливного отношения находится между скоростью изменения, используемой в качестве опорной для нештатного режима работы, и скоростью изменения, используемой в качестве опорной для штатного режима работы.

[0022] Согласно десятому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по девятый, в котором вторая характеристика изменения воздушно-топливного отношения представляет собой вторую скорость изменения воздушно-топливного отношения, которая является скоростью изменения, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения впервые проходит через вторую область воздушно-топливного отношения, а средство диагностики нештатного режима работы, если сделано заключение, основанное на первой характеристике изменения воздушно-топливного отношения, что необходимо уточнение для заключения, делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в штатном режиме, если вторая скорость изменения выходного воздушно-топливного отношения медленнее, чем скорость изменения, используемая в качестве опорной для заключения о штатном или нештатном режиме работы, и делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в нештатном режиме, если вторая скорость изменения выходного воздушно-топливного отношения быстрее, чем скорость изменения, используемая в качестве опорной для заключения о штатном или нештатном режиме работы.

[0023] Согласно одиннадцатому объекту изобретения имеется девятый или десятый объект изобретения, в котором скорость изменения воздушно-топливного отношения вычисляется на основе периода времени, во время которого выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения изменяется от верхнего предельного воздушно-топливное отношения до нижнего предельного воздушно-топливного отношения соответствующей области воздушно-топливного отношения.

[0024] Согласно двенадцатому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по восьмой, а также десятый и одиннадцатый, в котором первая характеристика изменения воздушно-топливного отношения представляет собой первую совокупную величину воздушно-топливного отношения, полученную путем совокупного сложения выходного воздушно-топливного отношения, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения находится в первой области воздушно-топливного отношения, а средство диагностики нештатного режима работы делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в нештатном режиме, когда первая совокупная величина воздушно-топливного отношения больше, чем совокупная величина, используемая в качестве опорной для нештатного режима работы, делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в штатном режиме, когда первая совокупная величина воздушно-топливного отношения меньше, чем совокупная величина, используемая в качестве опорной для штатного режима работы, и делает заключение о необходимости уточнения для заключения, когда первая совокупная величина воздушно-топливного отношения находится между совокупной величиной, используемой в качестве опорной для нештатного режима работы, и совокупной величиной, используемой в качестве опорной для штатного режима работы.

[0025] Согласно тринадцатому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по девятый, а также одиннадцатый и двенадцатый, в котором вторая характеристика изменения воздушно-топливного отношения представляет собой вторую совокупную величину воздушно-топливного отношения, полученную путем совокупного сложения выходного воздушно-топливного отношения, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения находится во второй области воздушно-топливного отношения, а средство диагностики нештатного режима работы, когда сделано заключение, основанное на первой характеристике изменения воздушно-топливного отношения, что необходимо уточнение для заключения, делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в штатном режиме, когда вторая совокупная величина воздушно-топливного отношения больше, чем совокупная величина, используемая в качестве опорной для заключения о штатном или нештатном режиме работы, и делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в нештатном режиме, когда вторая совокупная величина воздушно-топливного отношения меньше, чем совокупная величина, используемая в качестве опорной для заключения о штатном или нештатном режиме работы.

[0026] Согласно четырнадцатому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по восьмой, а также десятый и одиннадцатый, в котором первая характеристика изменения воздушно-топливного отношения представляет собой первую совокупную величину количества выхлопного газа, полученную путем совокупного сложения количества выхлопного газа, проходящего через выпускной канал, в котором установлен датчик воздушно-топливного отношения, в период, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения изменяется от верхнего предельного воздушно-топливного отношения до нижнего предельного воздушно-топливного отношения первой области воздушно-топливного отношения, а средство диагностики нештатного режима работы делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в нештатном режиме, когда первая совокупная величина количества выхлопного газа больше, чем совокупная величина, используемая в качестве опорной для нештатного режима работы, делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в штатном режиме, когда первая совокупная величина количества выхлопного газа меньше, чем совокупная величина, используемая в качестве опорной для штатного режима работы, и делает заключение о необходимости уточнения для заключения, когда первая совокупная величина количества выхлопного газа находится между совокупной величиной, используемой в качестве опорной для нештатного режима работы, и совокупной величиной, используемой в качестве опорной для штатного режима работы.

[0027] Согласно пятнадцатому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по девятый, а также одиннадцатый, двенадцатый и четырнадцатый, в котором вторая характеристика изменения воздушно-топливного отношения представляет собой вторую совокупную величину количества выхлопного газа, полученную путем совокупного сложения количества выхлопного газа, проходящего через выпускной канал, в котором установлен датчик воздушно-топливного отношения, в период, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения изменяется от верхнего предельного воздушно-топливного отношения до нижнего предельного воздушно-топливного отношения второй области воздушно-топливного отношения, а средство диагностики нештатного режима работы, когда сделано заключение, основанное на первой характеристике изменения воздушно-топливного отношения, что необходимо уточнение для заключения, делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в штатном режиме, когда вторая совокупная величина количества выхлопного газа больше, чем совокупная величина, используемая в качестве опорной для заключения о штатном или нештатном режиме работы, и делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в нештатном режиме, когда вторая совокупная величина количества выхлопного газа меньше, чем совокупная величина, используемая в качестве опорной для заключения о штатном или нештатном режиме работы.

[0028] Согласно шестнадцатому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по пятнадцатый, в котором средство диагностики нештатного режима работы делает заключение, что катализатор очистки выхлопного газа претерпевает ухудшение характеристик, когда на основе первой характеристики изменения воздушно-топливного отношения сделано заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в штатном режиме, а на основе второй характеристики изменения воздушно-топливного отношения сделано заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в нештатном режиме.

[0029] Согласно семнадцатому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по шестнадцатый, в котором система диагностики дополнительно содержит средство предупреждения для включения предупреждающего светового сигнала, когда средство диагностики нештатного режима работы делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в нештатном режиме.

Предпочтительные результаты изобретения

[0030] Согласно настоящему изобретению предложена система диагностики двигателя внутреннего сгорания, способная устранить последствия, связанные с изменением состояния катализатора очистки выхлопного газа, и при этом с точностью диагностировать нештатное ухудшение реакции датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

Краткое описание чертежей

[0031] Фиг. 1 представляет собой вид, схематически показывающий двигатель внутреннего сгорания, в котором используется система диагностики по настоящему изобретению.

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

Фиг. 3 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между приложенным напряжением датчика и выходным током при различных воздушно-топливных отношениях выхлопного газа.

Фиг. 4 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между воздушно-топливным отношением выхлопного газа и выходным током, когда напряжение приложенное напряжение датчика установлено постоянным.

Фиг. 5 представляет собой временную диаграмму выходного воздушно-топливного отношения с впускной стороны, выходного воздушно-топливного отношения с выпускной стороны и т.д. до и после управления отсечкой топлива.

Фиг. 6 представляет собой временную диаграмму выходного воздушно-топливного отношения с впускной стороны, выходного воздушно-топливного отношения с выпускной стороны и т.д. до и после управления отсечкой топлива.

Фиг. 7 представляет собой временную диаграмму выходного воздушно-топливного отношения с выпускной стороны до и после управления отсечкой топлива.

Фиг. 8 представляет собой временную диаграмму, которая показывает процедуру управления для управления диагностикой нештатного режима работы по первому варианту осуществления.

Фиг. 9 представляет собой временную диаграмму выходного воздушно-топливного отношения с выпускной стороны до и после управления отсечкой топлива.

Описание вариантов осуществления

[0032] Система диагностики двигателя внутреннего сгорания

настоящего изобретения будет подробно пояснена ниже со ссылками на чертежи. Следует отметить, что, в последующем пояснении, идентичным составным элементам присвоены идентичные ссылочные позиции. Фиг. 1 представляет собой вид, который схематически показывает двигатель внутреннего сгорания, в котором использована система управления согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

[0033] Пояснение 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.

[0034] Как показано на фиг. 1, в центральной части поверхности внутренней стенки головки 4 блока цилиндров расположена свеча зажигания 10. Топливный инжектор 11 расположен в области 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 со стехиометрическим воздушно-топливным отношением 14,6. Тем не менее, двигатель внутреннего сгорания, в котором применена система диагностики по настоящему изобретению, может также использовать другое топливо.

[0035] Впускной проход 7 каждого цилиндра соединен с уравнительным ресивером 14 через соответствующую впускную ответвительную трубку 13. Уравнительный ресивер 14, в свою очередь, 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 повернут приводом 17 дроссельного клапана, что ведет к изменению проходного сечения впускного канала.

[0036] 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 трубопровод, 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, встроенный в него. 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, встроенный в него. Выпускной проход 9, выпускной коллектор 19, корпус 21 с впускной стороны, выхлопная трубка 22 и корпус 23 с выпускной стороны образуют выпускной канал.

[0037] 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 на входной порт 36 через соответствующий аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 38. Кроме того, на трубопроводе выпускного коллектора 19 установлен 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 выхлопного газа с выпускной стороны). Выходные сигналы этих 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.

[0038] Далее, педаль 42 акселератора имеет соединенный с ней датчик 43 нагрузки, который генерирует выходное напряжение, пропорциональное усилию нажатия на педаль 42 акселератора. Выходное напряжение датчика 43 нагрузки 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 17 дроссельного клапана.

[0039] Пояснение катализатора очистки выхлопного газа

Катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны и катализатор 24 очистки выхлопного газа с выпускной стороны имеют похожие конфигурации. Ниже будет пояснен только катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, однако, катализатор 24 очистки выхлопного газа с выпускной стороны может также иметь аналогичную конфигурацию и функционирование.

[0040] Катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны представляет собой трехкомпонентный катализатор, который имеет способность к накоплению кислорода. Более конкретно, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны включает несущий элемент, сделанный из керамики, на который нанесены драгоценный металл, который имеет каталитическое действие (например, платина (Pt)), и вещество, которое имеет способность к накоплению кислорода (например, оксид церия (СеO₂)). Катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны имеет способность к накоплению кислорода в дополнение к каталитическому действию по одновременному удалению несгоревшего газа (НС, СО, и т.д.) и оксидов азота (NO_X) при достижении заданной температуры активации.

[0041] Согласно способности к накоплению кислорода катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны накапливает кислород, содержащийся в выхлопном газе, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (далее - бедное воздушно-топливное отношение). С другой стороны, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны высвобождает кислород, который накоплен в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, когда воздушно-топливное отношение поступающего выхлопного газа богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (далее - богатое воздушно-топливное отношение). Следует отметить, что «воздушно-топливное отношение выхлопного газа» означает отношение массы воздуха к массе топлива, которые поступают в момент образования выхлопного газа. Обычно это также означает отношение массы воздуха к массе топлива, которые подаются в камеру сгорания 5. Далее в настоящем описании воздушно-топливное отношение выхлопного газа иногда может именоваться выхлопным воздушно-топливным отношением.

[0042] Катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны имеет каталитическое действие и способность к накоплению кислорода и вследствие этого совершает действие по удалению NO_X и несгоревшего газа в соответствии с количеством накопленного кислорода. Если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, представляет собой бедное воздушно-топливное отношение, то, когда величина накопления кислорода является небольшой, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны будет накапливать кислород, содержащийся в выхлопном газе, и вместе с этим количество NO_X будет уменьшаться. Тем не менее, имеются пределы в способности к накоплению кислорода. Если величина накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны превышает верхнюю предельную величину накопления, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны почти не будет больше накапливать какое-либо количество кислорода. В этом случае, если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, представляет собой бедное воздушно-топливное отношение, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, также станет бедным воздушно-топливным отношением.

[0043] С другой стороны, если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, представляет собой богатое воздушно-топливное отношение, то, когда величина накопления кислорода большая, кислород, накопленный в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, будет высвобождаться, и несгоревший газ, содержащийся в выхлопном газе, будет удаляться окислением. Тем не менее, если величина накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится небольшой и падает ниже нижней предельной величины накопления, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны больше почти не будет высвобождать кислород. В этом случае, если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, является богатым воздушно-топливным отношением, то воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, также станет богатым воздушно-топливным отношением.

[0044] Как пояснено выше, согласно катализаторам 20, 24 очистки выхлопного газа, используемым в настоящем варианте осуществления, свойство удаления NO_X и несгоревшего газа, содержащихся в выхлопном газе, меняется в соответствии с воздушно-топливным отношением выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, и величиной накопления кислорода. Следует отметить, что кат