Система диагностики неисправности датчика воздушно-топливного отношения

Система диагностики неисправности датчика воздушно-топливного отношения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к системе диагностики неисправности датчика воздушно-топливного отношения, расположенного в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания.

Предшествующий уровень техники

[0002] Ранее была известна система очистки выхлопного газа, включающая в себя датчик воздушно-топливного отношения расположенный в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания с впускной стороны от катализатора очистки выхлопного газа в направлении потока выхлопного газа, и включающая в себя датчик кислорода с выпускной стороны катализатора очистки выхлопного газа в направлении потока выхлопного газа. В этой системе очистки выхлопного газа, например, управление с обратной связью количеством топлива, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания, выполняется на основе выходного сигнала датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны так, что воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, становится целевым воздушно-топливным отношением (основное управление с обратной связью), и управление с обратной связью целевым воздушно-топливным отношением выполняется на основе выходного сигнала датчика кислорода с выпускной стороны (суб-управление с обратной связью).

[0003] В этом отношении, иногда датчик кислорода и т.п.,

используемый в двигателе внутреннего сгорания, имеет неисправность в виде трещины в элементе, образующем датчик. В таком случае, датчик не может производить соответствующий выходной сигнал, соответствующий воздушно-топливному отношению втекающего выхлопного газа. Поэтому известна необходимость диагностики неисправности для диагностики этого датчика на неисправность.

[0004] В качестве такой системы диагностики неисправности, например, известна система, которая диагностирует неисправность следующим образом. То есть, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика кислорода с выпускной стороны стало воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (ниже, именуемое «бедным воздушно-топливным отношением»), воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, делается воздушно-топливным отношением, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (ниже, именуемое «богатым воздушно-топливным отношением»). После этого, когда количество накопления кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа становится нулевым, если выходное воздушно-топливное отношение датчика кислорода с выпускной стороны не становится богатым воздушно-топливным отношением, то диагностируется, что датчик кислорода имеет неисправность в виде треснувшего элемента и т.д. (например, PLT 1). Согласно PLT 1, из-за этого считается возможным быстро и точно определить неисправность в датчике кислорода.

Указатель ссылок

Патентная литература

[0005] PLT 1. Японская патентная публикация No. 2004-019542А\

PLT 2. Японская патентная публикация No. 2010-196483А

PLT 3. Японская патентная публикация No. 2010-025090А

PLT 4. Японская патентная публикация No. 2007-032537А

PLT 5. Японская патентная публикация No. 2004-308574А

Сущность изобретения

Техническая задача

[0006] В этом отношении, PLT 1 основывается на использовании датчика кислорода в качестве датчика с выпускной стороны. В результате, даже когда количество накопления кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа равно нулю, если выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны поддерживается на бедном воздушно-топливном отношении, а выходное воздушно-топливное отношение датчика кислорода поддерживается на богатом воздушно-топливном отношении, то делается оценка, что образовался треснувший элемент или возникла иная неисправность.

[0007] Однако, при использовании датчика воздушно-топливного отношения в качестве датчика с выпускной стороны, сходная технология не может быть применена. То есть, при использовании датчика воздушно-топливного отношения в качестве датчика с выпускной стороны, даже если датчик воздушно-топливного отношения имеет неисправность в виде треснувшего элемента и т.д., нельзя утверждать, что выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения может поддерживаться на бедном воздушно-топливном отношении.

[0008] Поэтому с учетом вышеуказанной проблемы, задачей настоящего изобретения является создание системы диагностики неисправности, способной с точностью диагностировать неисправность датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны при использовании датчика воздушно-топливного отношения в качестве датчика с выпускной стороны.

Решение задачи

[0009] Чтобы решить вышеуказанную задачу, согласно первому объекту изобретения, имеется система диагностики неисправности датчика воздушно-топливного отношения, содержащая катализатор очистки выхлопного газа, расположенный в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, датчик воздушно-топливного отношения с впускной стороны, расположенный в выпускном канале с впускной стороны от катализатора очистки выхлопного газа в направлении потока выхлопного газа, датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, расположенный в выпускном канале с выпускной стороны от катализатора очистки выхлопного газа в направлении потока выхлопного газа, и устройство диагностики, диагностирующее датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны на неисправность на основе выходных сигналов этих датчиков воздушно-топливного отношения, при этом устройство диагностики делает оценку, что датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность, если выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны стало богатым воздушно-топливным отношением, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, а выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны изменилось из воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем бедное оценочное опорное воздушно-топливное отношение, которое, в свою очередь, беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, на воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем бедное оценочное опорное воздушно-топливное отношение.

[0010] Согласно второму объекту изобретения, имеется первый объект изобретения, в котором устройство диагностики делает оценку, что датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет неисправность, если выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны меняется из бедного воздушно-топливного отношения, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, на богатое воздушно-топливное отношение, и поддерживается на богатом воздушно-топливном отношении, а выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны изменилось из воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем бедное оценочное опорное воздушно-топливное отношение, которое, в свою очередь, беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, на воздушно-топливное отношение, которое беднее, чем бедное оценочное опорное воздушно-топливное отношение.

[0011] Согласно третьему объекту изобретения, имеется первый или второй объект изобретения, в котором система дополнительно содержит устройство определения скорости потока, определяющее или оценивающее скорость потока выхлопного газа, текущего около датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и устройство диагностики диагностирует неисправность датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, только когда скорость потока, определенная или оцененная устройством определения скорости потока, представляет собой заранее определенную нижнюю предельную скорость потока или больше.

[0012] Согласно четвертому объекту изобретения, имеется третий объект изобретения, в котором бедное оценочное опорное воздушно-топливное отношение установлено на основе скорости потока выхлопного газа, определенной или оцененной устройством определения скорости потока.

[0013] Согласно пятому объекту изобретения, имеется четвертый объект изобретения, в котором бедное оценочное опорное воздушно-топливное отношение установлено тем беднее, чем больше скорость потока выхлопного газа, определенная или оцененная устройством определения скорости потока.

[0014] Согласно шестому объекту изобретения, имеется любой объект изобретения с первого по пятый, в котором бедное оценочное опорное воздушно-топливное отношение установлено на основе воздушно-топливного отношения, определенного датчиком воздушно-топливного отношения с впускной стороны.

[0015] Согласно седьмому объекту изобретения, имеется шестой объект изобретения, в котором бедное оценочное опорное воздушно-топливное отношение установлено тем беднее, чем ниже воздушно-топливное отношение, определенное датчиком воздушно-топливного отношения с впускной стороны.

[0016] Согласно восьмому объекту изобретения, имеется любой объект изобретения с первого по седьмой, в котором двигатель внутреннего сгорания может выполнять управление отсечкой топлива для остановки или уменьшения подачи топлива в камеру сгорания во время работы двигателя внутреннего сгорания, и устройство диагностики не диагностирует датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны на неисправность, когда истекшее время от окончания управления отсечкой топлива представляет собой опорное истекшее время или меньше.

[0017] Согласно девятому объекту изобретения, имеется любой объект изобретения с первого по восьмой, в котором двигатель внутреннего сгорания может выполнять управление отсечкой топлива для остановки или уменьшения подачи топлива в камеру сгорания во время работы двигателя внутреннего сгорания, и перезапуском богатого управления, чтобы сделать воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, богатым воздушно-топливным отношением после окончания управления отсечкой топлива, и устройство диагностики диагностирует датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны на неисправность во время выполнения перезапуска богатого управления.

[0018] Согласно десятому объекту изобретения, имеется любой объект изобретения с первого по восьмой, в котором двигатель внутреннего сгорания может выполнять обычное управление, попеременно меняя воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, между богатым воздушно-топливным отношением и бедным воздушно-топливным отношением, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, а также активное управление, делающее воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, богаче, чем богатое воздушно-топливное отношение во время обычного управления, и система диагностики диагностирует датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны на неисправность во время выполнения активного управления.

[0019] Согласно одиннадцатому объекту изобретения, имеется любой объект изобретения с первого по десятый, в котором датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны представляет собой датчик воздушно-топливного отношения стаканного типа.

[0020] Согласно двенадцатому объекту изобретения, имеется любой объект изобретения с первого по одиннадцатый, в котором система включает предупредительный световой сигнал, когда делается оценка, что датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стал неисправным.

Предпочтительные результаты изобретения

[0021] Согласно настоящему изобретению, имеется система диагностики неисправности, способная с точностью диагностировать неисправность датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны при использовании датчика воздушно-топливного отношения в качестве датчика с выпускной стороны.

Краткое описание чертежей

[0022] Фиг. 1 представляет собой вид, схематически показывающий двигатель внутреннего сгорания, в котором используется система диагностики неисправности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

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

Фиг. 3 представляет собой вид, показывающий соотношение между приложенным к датчику напряжением и выходным током при различном воздушно-топливном отношении выхлопного газа.

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

Фиг. 5 представляет собой временную диаграмму количества накопления кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа с впускной стороны и т.д. во время обычной работы двигателя внутреннего сгорания.

Фиг. 6 представляет собой схематичный вид в разрезе датчика воздушно-топливного отношения, в котором возникла неисправность в виде треснувшего элемента.

Фиг. 7 представляет собой временную диаграмму выходного воздушно-топливного отношения датчика воздушно-топливного отношения, и т.д. в случае выполнения активного управления.

Фиг. 8 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между расходом выхлопного газа, текущего около датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и выходным сигналом датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

Фиг. 9 представляет собой блок-схему, показывающую программу управления диагностикой неисправности датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

Фиг. 10 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между расходом выхлопного газа и бедным оценочным опорным воздушно-топливным отношением.

Фиг. 11 представляет собой блок-схему, показывающую программу управления диагностикой неисправности датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны во втором варианте осуществления.

Фиг. 12 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между фактическим воздушно-топливным отношением выхлопного газа, текущего около датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и выходным воздушно-топливным отношением датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

Фиг. 13 представляет собой вид, показывающий соотношение между выходным воздушно-топливным отношением датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны и бедным оценочным опорным воздушно-топливным отношением.

Описание вариантов осуществления

[0023] Ниже, со ссылкой на чертежи, будет подробно пояснен вариант осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что в нижеследующем пояснении, одни и те же составляющие элементы обозначены одними и теми же ссылочными позициями.

[0024] Пояснение двигателя внутреннего сгорания в целом

Фиг. 1 представляет собой вид, на котором схематически показан двигатель внутреннего сгорания, в котором используется система диагностики неисправности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. 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.

[0025] Как показано на фиг. 1, свеча зажигания 10 расположена в центральной части поверхности внутренней стенки головки 4 блока цилиндров, в то время как топливный инжектор 11 расположен на боковой части поверхности внутренней стенки головки 4 блока цилиндров. Свеча зажигания 10 выполнена с возможностью генерирования искры в соответствии с сигналом зажигания. Далее, топливный инжектор 11 впрыскивает заданное количество топлива в камеру сгорания 5 в соответствии с сигналом впрыска. Следует отметить, что топливный инжектор 11 может также быть расположен так, чтобы впрыскивать топливо во впускной проход 7. Кроме того, в настоящем варианте осуществления, в качестве топлива использован бензин со стехиометрическим воздушно-топливным отношением 14,6. Тем не менее, двигатель внутреннего сгорания, в котором применена система диагностики неисправности по настоящему изобретению, может также использовать другое топливо.

[0026] Впускной проход 7 каждого цилиндра соединен с уравнительным ресивером 14 через соответствующую впускную ответвительную трубку 13, при этом 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 управляться приводом 17 дроссельного клапана, с тем, чтобы изменять проходное сечение впускного канала.

[0027] 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 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. 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.

[0028] 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, ЦПУ (центральное процессорное устройство - 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 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.

[0029] 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. ЦПУ 35 вычисляет частоту вращения двигателя, исходя из выходного импульса датчика 44 угла поворота коленчатого вала. С другой стороны, выходной порт 37 соединен через соответствующие управляющие контуры 45 со свечами зажигания 10, топливными инжекторами 11, и приводом 17 дроссельного клапана. Следует отметить, что ЭБУ 31 действует как система диагностики, диагностирующая датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны на неисправность.

[0030] Катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны и катализатор 24 очистки выхлопного газа с выпускной стороны представляют собой трехкомпонентные катализаторы, которые имеют способность к накоплению кислорода. Более конкретно, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа включают несущие элементы, сделанные из керамики, на которые нанесены драгоценный металл, который имеет каталитическое действие (например, платина (Pt)), и вещество, которое имеет способность к накоплению кислорода (например, оксид церия (CeO₂)). Таким образом, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа при достижении заданной температуры активации обладают не только каталитическим действием по одновременному удалению несгоревшего газа (НС или СО и т.п.) и оксидов азота NO_x, но также и способностью к накоплению кислорода.

[0031] Согласно способности к накоплению кислорода, имеющейся у катализаторов 20 и 24 очистки выхлопного газа, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа накапливают кислород, содержащийся в выхлопном газе, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа, беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (ниже именуемое «бедным воздушно-топливным отношением»). С другой стороны, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа выпускают кислород, накопленный в катализаторах 20 и 24 очистки выхлопного газа, когда воздушно-топливное отношение в поступающем выхлопном газе богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (ниже именуемое «богатым воздушно-топливным отношением»). В результате, до тех пор, пока поддерживается способность к накоплению кислорода у катализаторов 20 и 24 очистки выхлопного газа, независимо от воздушно-топливного отношения выхлопного газа, текущего в катализаторы 20 и 24 очистки выхлопного газа, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализаторов 20 и 24 очистки выхлопного газа, становится, по существу, стехиометрическим воздушно-топливным отношением.

[0032] Пояснение датчика воздушно-топливного отношения

В настоящем варианте осуществления, в качестве датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения, используются датчики воздушно-топливного отношения предельного тока стаканного типа. Фиг. 2 будет использована, чтобы наглядно пояснить конструкцию датчиков 40, 41 воздушно-топливного отношения. Каждый из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения оснащен слоем 51 твердого электролита, электродом 52 стороны выхлопа, расположенным на поверхности одной стороны такового, электродом 53 стороны атмосферы, расположенными на поверхности другой его стороны, слоем 54 стабилизации диффузии, который стабилизируют диффузию проходящего выхлопного газа, эталонную газовую камеру 55, и нагревательную часть 56, которая нагревает датчики 40 или 41 воздушно-топливного отношения.

[0033] В частности, в каждом из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения стаканного типа в настоящем варианте осуществления, слой 51 твердого электролита имеет цилиндрическую форму с одним закрытым концом. Внутрь эталонной газовой камеры 55, которая образована внутри слоя 51 твердого электролита, введен атмосферный газ (воздух), там же расположена нагревательная часть 56. На внутренней поверхности слоя 51 твердого электролита расположен электрод 53 стороны атмосферы. На наружной поверхности слоя 51 твердого электролита расположен электрод 52 стороны выхлопа. На наружной поверхности слоя 51 твердого электролита и электрода 52 стороны выхлопа, расположен покрывающих их слой 54 стабилизации диффузии. Следует отметить, что снаружи слоя 54 стабилизации диффузии может быть расположен защитный слой (не показан) для предотвращения осаждения жидкости и т.п. на поверхности слоя 54 стабилизации диффузии.

[0034] Слой 51 твердого электролита образован из спеченного тела ZrO₂ (диоксида циркония), HfO₂, ThO₂, Bi₂O₃ или других оксидов, проводящих ионы кислорода, в которых CaO, MgO, Y₂O₃, Yb₂O₃, и т.д., примешаны в качестве стабилизатора. Далее, слой 54 стабилизации диффузии образован из пористого спеченного тела, полученного из оксида алюминия, оксида магния, оксида кремния, шпинели, муллита или других термостойких неорганических веществ. Кроме того, электрод 52 стороны выхлопа и электрод 53 стороны атмосферы выполнены из платины или другого драгоценного металла с высокой каталитической активностью.

[0035] Далее, между электродом 52 стороны выхлопа и электродом 53 стороны атмосферы, напряжение датчика V подается устройством 60 управления напряжением, которое установлено в ЭБУ 31. Кроме того, ЭБУ 31 оснащен устройством 61 определения тока, который определяет ток I, текущий между этими электродами 52 и 53 через слой 51 твердого электролита, когда подается напряжение датчика. Ток, который определяется этим устройством 61 определения тока, представляет собой выходной ток I датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения.

[0036] Выполненные таким образом датчики 40 и 41 воздушно-топливного отношения имеют характеристику напряжение-ток (V-I), как показано на фиг. 3. Как понятно из фиг. 3, выходной ток I датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения становится тем больше, чем больше (беднее) воздушно-топливное отношение выхлопного газа. Кроме того, на линии V-I каждого выхлопного воздушно-топливного отношения имеется область, параллельная оси напряжения датчика V, то есть, область, где выходной ток I не меняется совсем, даже если меняется напряжение датчика V. Эта область напряжения называется «областью предельного тока». Ток в это время называется «предельным током». На фиг. 3, область предельного тока и предельный ток, когда выхлопное воздушно-топливное отношение составляет 18, обозначены как W₁₈ и I₁₈.

[0037] Фиг. 4 представляет собой вид, показывающий соотношение между воздушно-топливным отношением выхлопного газа и выходным током I, когда приложенное напряжение становится постоянным 0,45 В или около того. Как понятно из фиг. 4, в каждом датчике 40 и 41 воздушно-топливного отношения, чем больше становится воздушно-топливное отношение выхлопного газа (то есть, чем беднее), тем больше выходной ток I из датчиков 40, 41 воздушно-топливного отношения. Кроме того, датчики 40, 41 воздушно-топливного отношения выполнены так, что, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа представляет собой стехиометрическое воздушно-топливное отношение, выходной ток I становится нулевым. Далее, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа становится больше на некоторую величину или еще больше, или, когда оно становится меньше на некоторую величину, отношение изменения выходного тока к изменению воздушно-топливного отношения выхлопного газа становится меньше.

[0038] Следует отметить, что в вышеуказанном примере, в качестве датчиков 40, 41 воздушно-топливного отношения использованы датчики воздушно-топливного отношения предельного тока той конструкции, что показаны на фиг. 2. Однако в качестве датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, может, например, также использоваться датчик воздушно-топливного отношения предельного тока многослойного типа или датчика воздушно-топливного отношения предельного тока другой конструкции или датчик воздушно-топливного отношения, не относящийся в датчикам предельного тока, или иной датчик воздушно-топливного отношения.

[0039] Базовое управление

В выполненном таким образом двигателе внутреннего сгорания, величина впрыска топлива из топливного инжектора 11 устанавливается на основе выходных сигналов датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны и датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны так, что воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, становится оптимальным воздушно-топливным отношением на основе рабочего состояния двигателя. В качестве способа установки такой величины впрыска топлива, может быть упомянут способ выполнения управления на основе выходного сигнала датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, при котором воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны (или целевое воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из корпуса двигателя) становится целевым воздушно-топливным отношением, а корректировка выходного сигнала датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, или изменение целевого воздушно-топливного отношения, осуществляется на основе выходного сигнала датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

[0040] Со ссылкой на фиг. 5, будет простым образом пояснен пример такого управления целевым воздушно-топливным отношением. Фиг. 5 представляет собой временную диаграмму количества накопления кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа с впускной стороны, целевого воздушно-топливного отношения, выходного воздушно-топливного отношения датчика воздушно-топливного отношения с впускной стороны, и выходного воздушно-топливного отношения датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны во время обычной работы двигателя внутреннего сгорания (обычного управления). Следует отметить, что «выходное воздушно-топливное отношение» означает воздушно-топливное отношение, соответствующее выходному сигналу датчика воздушно-топливного отношения. Кроме того, «время обычной работы (обычное управление)» обозначает рабочее состояние (состояние управления), когда не выполняется управление для корректировки величины впрыска топлива согласно конкретному рабочему состоянию двигателя внутреннего сгорания (например, коррекция по повышению величины впрыска топлива, выполняемая во время ускорения транспортного средства, на котором установлен двигатель внутреннего сгорания, позже поясненное управление отсечкой топлива, и т.д.)

[0041] В примере, показанном на фиг. 5, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым оценочным опорным воздушно-топливным отношением (например, 14, 55) или меньше, целевое воздушно-топливное отношение устанавливается и поддерживается на бедном установленном воздушно-топливном отношении AFlean (например, 15). После этого, если оценивается количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и эта оцененная величина становится заранее определенным оценочным опорным количеством Cref накопления (количеством, которое меньше, чем максимальное количество накопления кислорода Cmax) или больше, то целевое воздушно-топливное отношение устанавливается и поддерживается на богатом установленном воздушно-топливном отношении AFrich (например, 14,4). В примере, показанном на фиг. 5, такая операция повторяется.

[0042] Более конкретно в примере, показанном на фиг. 5, до момента t₁ времени, целевое воздушно-топливное отношение делается богатым установленным воздушно-топливным отношением AFrich. Вместе с этим, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны также становится богатым воздушно-топливным отношением. Кроме того, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны накапливает кислород, при этом выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится, по существу, стехиометрическим воздушно-топливным отношением (14,6). В это время, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, является богатым воздушно-топливным отношением, при этом количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно падает.

[0043] После этого, в момент t] времени, количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны приближается к нулю, в силу чего часть несгоревшего газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, начинает вытекать, поскольку не была удалена катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. В результате, в момент t₂ времени, выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится богатым оценочным опорным воздушно-топливным отношением AFrefri, которое слегка богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение. В это время, целевое воздушно-топливное отношение переключается из богатого установленного воздушно-топливного отношения AFrich в бедное установленное воздушно-топливное отношение AFlean.

[0044] При переключении целевого воздушно-топливного отношения, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, становится бедным воздушно-топливным отношением, и вытекающий поток несгоревшего газа уменьшается и останавливается. Кроме того, количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно увеличивается, и в момент t₃ времени, достигает оценочного опорного количества Cref накопления. Если, таким образом, количество накопления кислорода достигает оценочного опорного количества Cref накопления, целевое воздушно-топливное отношение снова переключается из бедного установленного воздушно-топливного отношения AFlean в богатое установленное воздушно-топливное отношение AFrich. Из-за этого переключения целевого воздушно-топливного отношения, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, снова становится богатым воздушно-топливным отношением. В результате, количество накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается. После этого, эта операция повторяется. Путем выполнения такого управления, можно предотвратить вытекание NO_X из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны.

[0045] Следует отметить, что управление целевым воздушно-топливным отношением на основе выходных сигналов датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны и датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, выполняемое как обычное управление, не ограничивается таким вышеупомянутым управлением. Пока управление выполняется на основе выходных сигналов этих датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения, оно может представлять собой любое управление. Поэтому, например, в качестве обычного управления, можно зафиксировать целевое воздушно-топливное отношение на стехиометрическом воздушно-топливном отношении и выполнять управление с обратной связью так, чтобы выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становилось стехиометрическим воздушно-топливным отношением, а также выполнять управление по корректировке выходного воздушно-топливного отношения датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны на основе выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

[0046] Треснувший элемент датчика воздушно-топливного отношения

В этом отношении, в качестве неисправности, возникающей на вышеупомянутых датчиках 40, 41 воздушно-топливного отношения, можно упомянуть растрескивание элемента, образующего датчик 40 или 41 воздушно-топливного отношения, то есть, явление, именуемое «треснувшим элементом». Более конкретно, иногда возникает трещина, которая проходит через слой 51 твердого электролита и слой 54 стабилизации диффузии (С1 на фиг. 6), или тр