ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к устройству, регулирующему отношение компонентов топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания, которое может снижать выброс NOx (оксидов азота) путем эффективного применения трехкомпонентного каталитического нейтрализатора, установленного в выхлопном канале.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор обычно устанавливают в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, чтобы очищать выхлопные газы, выбрасываемые из двигателя. Общеизвестно, что трехкомпонентный каталитический нейтрализатор обладает функцией адсорбции кислорода. Поэтому, когда в газе (газе, засасываемом в каталитический нейтрализатор), поступающем в трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, содержится повышенное количество кислорода, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор адсорбирует кислород и снижает содержание NOx. Когда в газе, засасываемом в каталитический нейтрализатор, содержится повышенное количество несгоревшего вещества, трехкомпонентный нейтрализатор высвобождает адсорбированный кислород и очищает (выхлопные газы) от несгоревшего вещества. Далее трехкомпонентный каталитический нейтрализатор будет упоминаться просто как "каталитический нейтрализатор".
Традиционное устройство, регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси (традиционное устройство), снабжено передним по ходу потока датчиком состава топливовоздушной смеси и задним по ходу потока датчиком состава топливовоздушной смеси, расположенными в выхлопном канале двигателя соответственно перед каталитическим нейтрализатором и после него. Традиционное устройство регулирует "отношение компонентов топливовоздушной смеси (газообразной смеси, подаваемой в двигатель (отношение компонентов топливовоздушной смеси в двигателе))" таким образом, чтобы отношение компонентов топливовоздушной смеси, определяемое выходным значением переднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси (детектируемое отношение компонентов топливовоздушной смеси на входе), совпадало с заданным отношением компонентов топливовоздушной смеси (заданным отношением компонентов топливовоздушной смеси на входе, заданным отношением компонентов топливовоздушной смеси в газе, засасываемом в каталитический нейтрализатор). Такая система регулирования называется "основной системой регулирования с обратной связью".
Традиционное устройство также регулирует отношение компонентов топливовоздушной смеси в двигателе путем расчета их количества с помощью подсистемы обратной связи и существенной коррекции заданного отношения компонентов топливовоздушной смеси на входе с учетом количества, полученного по подсистеме обратной связи, таким образом, чтобы выходное значение заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси совпадало с "заданным значением, соответствующим стехиометрическому отношению компонентов топливовоздушной смеси" (см., например, патентный документ 1). Регулирование отношения компонентов топливовоздушной смеси с применением их количества, рассчитанного по подсистеме обратной связи, называется "регулированием с помощью подсистемы обратной связи".
Патентный документ 1: публикация патентной заявки Японии № 2009-162139.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Однако если в отношении двигателя осуществляется ускорение, когда двигатель "работает в условиях обычной эксплуатации с определенным большим количеством засасываемого воздуха", из двигателя высвобождается большое количество NOx (оксида азота), в частности, когда отношение компонентов топливовоздушной смеси в двигателе (отношение компонентов топливовоздушной газообразной смеси, подаваемой в двигатель) в момент времени, когда осуществляется ускорение, обедняется по сравнению со стехиометрическим отношением компонентов топливовоздушной смеси. В том случае, когда скорость восстановления (скорость реакции, снижающей количество NOx) NOx в каталитическом нейтрализаторе недостаточно высокая, большое количество NOx, поступающего в каталитический нейтрализатор, снижается недостаточно с помощью каталитического нейтрализатора и выбрасывается из каталитического нейтрализатора. Такая ситуация встречается, например, когда транспортное средство, содержащее двигатель, ускоряется из состояния со средней эксплуатационной скоростью до сравнительно высокой скорости, чтобы обогнать другое транспортное средство.
Чтобы решить описанные выше проблемы, было выполнено данное изобретение. Поэтому одна из задач изобретения заключается в обеспечении устройства, регулирующего отношение компонентов топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания, которое может снижать количество NOx в выхлопах путем коррекции состояния каталитического нейтрализатора в преддверии состояния, соответствующего высокой "скорости восстановления NOx", когда прогнозируется, что в каталитический нейтрализатор будет поступать большое количество NOx.
Регулирующее устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению (устройство согласно изобретению) включает в себя: каталитический нейтрализатор, установленный в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания; задний по ходу потока датчик состава топливовоздушной смеси, установленный в выхлопном канале после каталитического нейтрализатора; и средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси, регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси в двигателе, которое представляет собой отношение компонентов топливовоздушной газообразной смеси, подаваемой в двигатель, на основе выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси.
Кроме того, средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси включает в себя средство определения состояния, предназначенное для определения того, "достигается или нет заданное условие (конкретное условие)", чтобы предсказывать осуществление рабочего режима, при котором в каталитический нейтрализатор поступает большое количество оксида азота; и регулирует отношение компонентов топливовоздушной смеси в двигателе таким образом, чтобы во время осуществления заданного условия повышалась, по меньшей мере, либо концентрация восстановителя (несгоревшего вещества) в каталитическом нейтрализаторе, либо температура каталитического нейтрализатора по сравнению с тем случаем, когда заданное условие не осуществляется. Повышение концентрации восстановителя внутри каталитического нейтрализатора эквивалентно по значению уменьшению степени адсорбции кислорода в каталитическом нейтрализаторе.
Заданное условие, например, представляет собой режим, осуществляемый при, по меньшей мере, одном из следующих условий: корреляционное значение количества засасываемого воздуха, которое увеличивается по мере увеличения количества засасываемого двигателем воздуха, превышает пороговое количество воздуха со стороны низких значений, и меньше порогового количества воздуха со стороны высоких значений, которое больше порогового количества воздуха со стороны низких значений; и скорость транспортного средства, содержащего двигатель, больше пороговой скорости со стороны низких значений и меньше пороговой скорости со стороны высоких значений, которая больше пороговой скорости со стороны низких значений.
Кроме того, заданное условие представляет собой режим, осуществляемый, когда величина изменения корреляционного значения количества засасываемого воздуха в единицу времени меньше заданного порогового значения величины изменения.
При такой конфигурации концентрация восстановителя внутри каталитического нейтрализатора увеличивается и/или температура каталитического нейтрализатора повышается до того, как в каталитический нейтрализатор поступает большое количество оксида азота. Следовательно, скорость восстановления NOx в каталитическом нейтрализаторе становится высокой уже до того, как в каталитический нейтрализатор поступает большое количество оксида азота. В результате даже когда в каталитический нейтрализатор поступает большое количество NOx, его можно в основном удалять (снижать) с помощью каталитического нейтрализатора, тем самым, делая возможным снижение количества NOx в выхлопах.
Нежелательно, чтобы концентрация восстановителя в каталитическом нейтрализаторе все время сохранялась на высоком уровне, поскольку увеличивается вероятность выброса несгоревшего вещества из каталитического нейтрализатора. Однако в одном из вариантов устройства согласно изобретению концентрация восстановителя внутри каталитического нейтрализатора сохраняется на высоком уровне, только когда осуществляется заданное условие; и когда осуществляется заданное условие, температура выхлопных газов в двигателе также достаточно высокая. Следовательно, температура каталитического нейтрализатора становится достаточно высокой. В результате вероятность выброса несгоревшего вещества снижается.
Также нежелательно, чтобы температура каталитического нейтрализатора сохранялась высокой, поскольку это приводит к деградации каталитического нейтрализатора (спеканию или т.п.). Однако в одном из вариантов устройства согласно изобретению температура каталитического нейтрализатора устанавливается на высоком уровне, только когда осуществляется заданное условие. В результате заметной деградации каталитического нейтрализатора не происходит.
В таком случае средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси отконфигурировано для увеличения концентрации восстановителя в каталитическом нейтрализаторе при осуществлении заданного условия путем регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе таким образом, чтобы среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе, полученное в случае осуществления заданного условия, становилось меньше среднего значения отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе, полученного в случае, когда заданное условие не осуществляется.
Более конкретно, в одном из вариантов устройства согласно изобретению средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси обеспечивается с помощью средства, устанавливающего целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, и средства для регулирования количества подаваемого топлива.
Средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, устанавливает целевой показатель для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда на основе выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси установлено, что количество адсорбированного кислорода в каталитическом нейтрализаторе становится повышенным, и сгенерирован запрос на обогащение, чтобы заставить газ с обогащенным отношением компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, поступать в каталитический нейтрализатор.
Средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, также устанавливает целевой показатель для отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда на основе выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси установлено, что количество адсорбированного кислорода в каталитическом нейтрализаторе становится недостаточным, и сгенерирован запрос на обеднение, чтобы заставить газ с обедненным отношением компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, поступать в каталитический нейтрализатор.
Средство для регулирования количества подаваемого топлива регулирует количество топлива, подаваемого в двигатель, на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое было установлено.
В таком случае средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, дополнительно отконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать целевое отношение компонентов, получаемое при осуществлении заданного условия, на отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси, получаемого, когда заданное условие не осуществляется.
Средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, отконфигурировано таким образом, чтобы определять, что запрос на обогащение сгенерирован, когда величина изменения ΔVoxs выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси в единицу времени имеет отрицательное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обеднения dLeanth; и чтобы определять, что сгенерирован запрос на обеднение, когда величина изменения ΔVoxs имеет положительное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обогащения dRichth.
При такой конфигурации целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, получаемое при осуществлении заданного условия, становится меньше, чем целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, получаемое, когда заданное условие не осуществляется. Следовательно, когда осуществляется заданное условие, среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе (следовательно, среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси в газе, засасываемом каталитическим нейтрализатором, который представляет собой газ, поступающий в каталитический нейтрализатор) уменьшается (становится более обогащенным) и, следовательно, концентрация восстановителя внутри каталитического нейтрализатора повышается. В результате можно устанавливать режим работы каталитического нейтрализатора на "режим работы с повышенной скоростью восстановления NOx".
Согласно еще одному варианту устройства согласно изобретению, средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, включает в себя: средство определения состояния каталитического нейтрализатора, предназначенное для определения того, что состояние каталитического нейтрализатора представляет собой режим с повышенным количеством кислорода, когда величина изменения ΔVoxs выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси в единицу времени имеет отрицательное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обеднения dLeanth; и для определения того, что состояние каталитического нейтрализатора представляет собой режим с дефицитом кислорода, когда величина изменения ΔVoxs имеет положительное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обогащения dRichth; средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, предназначенное для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда истекает время задержки обеднения, которое представляет собой заданное время задержки, включая «0», с момента времени, когда с помощью средства определения состояния каталитического нейтрализатора было определено состояние каталитического нейтрализатора, для изменения состояния с дефицитом кислорода на состояние с повышенным количеством кислорода; и для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда истекает время задержки обогащения, которое представляет собой заданное время задержки, включая «0», с момента времени, когда с помощью средства определения состояния каталитического нейтрализатора было определено состояние каталитического нейтрализатора, для изменения состояния с повышенным количеством кислорода на состояние с дефицитом кислорода; и средство для регулирования количества подаваемого топлива, регулирующее количество топлива, подаваемого в двигатель, на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое было установлено; и средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, дополнительно отконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать время задержки обогащения, получаемое при осуществлении заданного условия, на более длительное время, чем время задержки обогащения, получаемое, когда заданное условие не осуществляется.
В такой конфигурации при осуществлении заданного условия, период времени, когда происходит установка целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси на обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, увеличивается путем "увеличения времени задержки обогащения" по сравнению со случаем, когда заданное условие не осуществляется. Следовательно, среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе (следовательно, среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси в газе, засасываемом в каталитический нейтрализатор, который представляет собой газ, поступающий в каталитический нейтрализатор) уменьшается (становится более обогащенным) относительно стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси. В результате при осуществлении заданного условия режим каталитического нейтрализатора можно устанавливать на "режим работы с повышенной скоростью восстановления NOx".
Аналогичным образом средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, включает в себя: средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, предназначенное для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда истекает время задержки обеднения, которое представляет собой заданное время задержки с момента времени, когда с помощью средства определения состояния каталитического нейтрализатора было определено состояние каталитического нейтрализатора, для изменения состояния с дефицитом кислорода на состояние с повышенным количеством кислорода; и для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда истекает время задержки обогащения, которое представляет собой заданное время задержки, включая «0», с момента времени, когда с помощью средства определения состояния каталитического нейтрализатора было определено состояние каталитического нейтрализатора, для изменения состояния с повышенным количеством кислорода на состояние с дефицитом кислорода; и средство для регулирования количества подаваемого топлива, регулирующее количество топлива, подаваемого в двигатель, на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое было установлено; и средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, дополнительно отконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать время задержки обеднения, получаемое при осуществлении заданного условия, на более короткое время, чем время задержки обеднения, получаемое, когда заданное условие не осуществляется.
При такой конфигурации при осуществлении заданного условия период времени, когда происходит установка целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси на обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, увеличивается путем "уменьшения времени задержки обеднения" по сравнению со случаем, когда заданное условие не осуществляется. Следовательно, среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе (следовательно, среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси в газе, засасываемом в каталитический нейтрализатор, который представляет собой газ, поступающий в каталитический нейтрализатор) уменьшается (становится более обогащенным) относительно стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси. В результате при осуществлении заданного условия режим работы каталитического нейтрализатора можно устанавливать на "режим работы с повышенной скоростью восстановления NOx".
В еще одном варианте устройства согласно изобретению средство, устанавливающее отношение компонентов топливовоздушной смеси, включает в себя: средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, предназначенное для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда величина изменения ΔVoxs выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси в единицу времени имеет отрицательное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обеднения dLeanth; и для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда величина изменения ΔVoxs имеет положительное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обогащения dRichth; и средство для регулирования количества подаваемого топлива, регулирующее количество топлива, подаваемого в двигатель, на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое было установлено.
В таком случае средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, дополнительно отконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать определенный пороговый уровень обогащения dRichth, получаемый при осуществлении заданного условия, на значение, которое превышает определенный пороговый уровень обогащения dRichth, получаемый, когда заданное условие не осуществляется.
Альтернативно средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, отконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать определенный пороговый уровень обеднения dLeanth, получаемый при осуществлении заданного условия, на значение, которое меньше определенного порогового уровня обеднения dLeanth, получаемого, когда заданное условие не осуществляется.
При таких конфигурациях при осуществлении заданного условия период времени, когда состояние каталитического нейтрализатора определяется как состояние с дефицитом кислорода, становится более коротким, и период времени, когда состояние каталитического нейтрализатора определяется как состояние с повышенным количеством кислорода, становится более длинным, чем периоды времени, когда заданное условие не осуществляется. Поэтому при осуществлении заданного условия период времени, в течение которого происходит установка целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, становится относительно длинным. Следовательно, среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе (следовательно, среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси в газе, засасываемом в каталитический нейтрализатор, который представляет собой газ, поступающий в каталитический нейтрализатор) уменьшается (становится более обогащенным) относительно стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси. В результате при осуществлении заданного условия режим работы каталитического нейтрализатора можно устанавливать на "режим работы с повышенной скоростью восстановления NOx".
В еще одном варианте устройства согласно изобретению средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси включает в себя: средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, предназначенное для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда на основе выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси установлено, что количество адсорбированного кислорода в каталитическом нейтрализаторе становится повышенным, и надо заставить газ с обогащенным отношением компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, поступать в каталитический нейтрализатор; и для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда установлено, что количество адсорбированного кислорода в каталитическом нейтрализаторе становится недостаточным, и надо заставить газ с обедненным отношением компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, поступать в каталитический нейтрализатор; и средство для регулирования количества подаваемого топлива, регулирующее количество топлива, подаваемого в двигатель, на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое было установлено.
В таком случае средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, дополнительно повышает температуру каталитического нейтрализатора путем увеличения количества тепла, образующегося внутри каталитического нейтрализатора, при установке целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси, получаемого при осуществлении заданного условия, на отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси, получаемого, когда заданное условие не осуществляется; и путем установки целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси, получаемого при осуществлении заданного условия, на отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси, получаемого, когда заданное условие не осуществляется. В таком случае предпочтительно, чтобы целевые отношения компонентов топливовоздушных смесей были установлены таким образом, чтобы среднее значение целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси, получаемого при осуществлении заданного условия, и целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси, получаемого при осуществлении заданного условия, равнялось стехиометрическому отношению компонентов топливовоздушной смеси или значению, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси.
При такой конфигурации амплитуда колебания отношения компонентов топливовоздушной смеси в газе, поступающем в каталитический нейтрализатор, увеличивается при осуществлении заданного условия. Следовательно, реакция в каталитическом нейтрализаторе активируется, при этом увеличивается тепловой эффект реакции. В результате при осуществлении заданного условия температура каталитического нейтрализатора может повышаться по сравнению с тем случаем, когда заданное условие не осуществляется. Следовательно, режим работы каталитического нейтрализатора можно устанавливать на "режим работы с повышенной скоростью восстановления NOx".
Другие задачи, признаки и преимущества, присущие устройству согласно изобретению, станут очевидными из объяснения вариантов осуществления изобретения, описанных далее со ссылкой на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Признаки, преимущества, техническое и промышленное значение типичных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых одинаковые цифры обозначают одинаковые элементы, и на которых:
На фиг. 1 представлена принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания с применением устройства, регулирующего отношение компонентов топливовоздушной смеси, согласно вариантам осуществления изобретения;
На фиг. 2 представлен график, показывающий зависимость между отношением компонентов топливовоздушной смеси (отношение компонентов топливовоздушной смеси на входе) в газе, поступающем в каталитический нейтрализатор, показанный на фиг. 1, и выходным значением переднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси, показанного на фиг. 1;
На фиг. 3 представлен график, показывающий зависимость между отношением компонентов топливовоздушной смеси (заднее по ходу потока отношение компонентов топливовоздушной смеси) в газе, выходящем из каталитического нейтрализатора, показанного на фиг. 1, и выходным значением заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси, показанного на фиг. 1;
На фиг. 4 представлена временная диаграмма, показывающая целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое корректируется регулирующим устройством (первым регулирующим устройством) согласно первому варианту осуществления изобретения;
На фиг. 5 представлена блок-схема, иллюстрирующая программу, осуществляемую центральным процессором (CPU) первого регулирующего устройства;
На фиг. 6 представлена блок-схема, иллюстрирующая программу, осуществляемую CPU первого регулирующего устройства;
На фиг. 7 представлена блок-схема, иллюстрирующая программу, осуществляемую CPU первого регулирующего устройства;
На фиг. 8 представлена блок-схема, иллюстрирующая программу, осуществляемую CPU первого регулирующего устройства;
На фиг. 9 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая сигнал индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора и сигнал запроса на обогащение, которые применяются регулирующим устройством (вторым регулирующим устройством) согласно второму варианту осуществления изобретения;
На фиг. 10 представлена блок-схема, иллюстрирующая программу, осуществляемую CPU второго регулирующего устройства;
На фиг. 11 представлена блок-схема, иллюстрирующая программу, осуществляемую CPU второго регулирующего устройства;
На фиг. 12 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая выходное значение заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси, показанного на фиг. 1, сигнал индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора и сигнал запроса на обогащение, которые применяются регулирующим устройством (третьим регулирующим устройством) согласно третьему варианту осуществления изобретения;
На фиг. 13 представлена блок-схема, иллюстрирующая программу, осуществляемую CPU третьего регулирующего устройства; и
На фиг. 14 представлена блок-схема, иллюстрирующая программу, осуществляемую CPU регулирующего устройства (четвертого регулирующего устройства) согласно четвертому варианту осуществления изобретения.
СПОСОБЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи будет описано устройство, регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания (упоминаемое далее просто как "регулирующее устройство"), согласно вариантам осуществления изобретения. Регулирующее устройство является частью устройства для регулирования количества впрыскиваемого топлива, регулирующего количество впрыскиваемого топлива (количество подаваемого топлива), содержащегося в газовой смеси, подаваемой в двигатель внутреннего сгорания.
ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
СТРУКТУРА
На фиг. 1 показана схематичная конфигурация системы, в которой регулирующее устройство (упоминаемое далее как "первое регулирующее устройство") согласно первому варианту осуществления изобретения применяется в многоцилиндровом (рядном четырехцилиндровом) двигателе внутреннего сгорания 10 четырехтактной системы с электрическим зажиганием. Двигатель внутреннего сгорания 10 включает в себя основной блок двигателя 20, систему впрыска 30 и систему выпуска отработавших газов 40.
Основной блок двигателя 20 включает в себя блок цилиндров и головку блока цилиндров. Основной блок двигателя 20 снабжен несколькими цилиндрами (камерами сгорания) 21. Каждый цилиндр сообщается с "впускным каналом и выпускным каналом", которые не показаны на чертеже. Канал, связывающий впускной канал и камеру сгорания 21, открывается и закрывается с помощью впускного клапана, который не показан на чертеже. Канал, связывающий выпускной канал и камеру сгорания 21, открывается и закрывается с помощью выпускного клапана, который не показан на чертеже. В каждой камере сгорания 21 установлена свеча зажигания, которая не показана на чертеже.
Система впрыска 30 снабжена впускным коллектором 31, впускной трубой 32, несколькими клапанами для впрыска топлива 33 и дроссельной заслонкой 34.
Впускной коллектор 31 снабжен несколькими патрубками 31a и расширительным бачком 31b. Один конец каждого из нескольких патрубков 31a соединен с соответствующим впускным каналом из нескольких впускных каналов. Другой конец каждого из нескольких патрубков 31a соединен с расширительным бачком 31b.
Один конец впускной трубы 32 соединен с расширительным бачком 31b. На другом конце впускной трубы 32 расположен воздушный фильтр, который не показан на чертеже.
В каждом цилиндре (камере сгорания) 21 установлен один клапан для впрыска топлива 33. Клапан для впрыска топлива 33 установлен во впускном канале. Топливо подается из топливного бака, который не показан на чертеже, через топливопровод 50 к клапанам для впрыска топлива 33. Клапан для впрыска топлива 33 открывается в ответ на сигнал индикатора впрыска, и "топливо в указанном для впрыска количестве, соответствующем сигналу индикатора впрыска", впрыскивается во впускной канал (следовательно, в цилиндр 21, соответствующий клапану для впрыска топлива 33).
Способная вращаться дроссельная заслонка 34 размещена внутри впускной трубы 32. Дроссельная заслонка 34 может менять сечение отверстия впускного канала. Дроссельная заслонка 34 поворачивается внутри впускной трубы 32 с помощью привода дроссельной заслонки, который не показан на чертеже.
Система выпуска отработавших газов 40 снабжена выпускным коллектором 41, выхлопной трубой 42, первым по ходу потока каталитическим нейтрализатором 43, установленным в выхлопной трубе 42, и "вторым по ходу потока каталитическим нейтрализатором (не показан на чертеже)", который установлен в выхлопной трубе 42 после первого по ходу потока нейтрализатора 43.
Выпускной коллектор 41 снабжен несколькими патрубками 41a и устройством для сбора 41b. Один конец каждого из нескольких патрубков 41a соединен с соответствующим выпускным каналом. Другие концы нескольких патрубков 41a собираются в устройстве для сбора 41b. Поскольку устройство для сбора 41b является участком, где выхлопные газы выбрасываются из нескольких цилиндров (двух или более, в настоящем примере четырех цилиндров), оно также называется устройством для сбора выхлопных газов HK.
Выхлопная труба 42 соединяется с устройством для сбора 41b.
Выпускной канал, выпускной коллектор 41 и выхлопная труба 42 образуют выхлопной канал.
Каждый из первого по ходу потока каталитического нейтрализатора 43 и второго по ходу потока каталитического нейтрализатора представляет собой так называемое трехкомпонентное каталитическое устройство (каталитический нейтрализатор для очистки выхлопных газов), в котором установлен активный компонент, образованный благородным металлом (вещество-катализатор), таким как платина, родий и палладий. Каталитические нейтрализаторы обладают функцией окисления несгоревших компонентов, таких как HC, CO и H2, и функцией восстановления оксида азота (NOx), когда отношение компонентов топливовоздушной смеси в газе, поступающем в каталитический нейтрализатор, равно "отношению компонентов топливовоздушной смеси в пределах окна трехкомпонентного каталитического нейтрализатора (например, равно стехиометрическому отношению компонентов топливовоздушной смеси)".
Каталитические нейтрализаторы также обладают функцией адсорбции кислорода (аккумулирования) кислорода. Поэтому, когда в газе, поступающем в каталитический нейтрализатор (газе, засасываемом в каталитический нейтрализатор), содержится повышенное количество кислорода, каталитические нейтрализаторы адсорбируют кислород и снижают содержание NOx. Когда в газе, засасываемом в каталитический нейтрализатор, содержится повышенное количество несгоревшего вещества, каталитические нейтрализаторы высвобождают адсорбированный кислород и очищают несгоревшее вещество. Количество кислорода, высвобождаемого каталитическим нейтрализатором, увеличивается с уменьшением отношения компонентов топливовоздушной смеси в газе, засасываемом в каталитический нейтрализатор. В состоянии, при котором высвобождается большое количество кислорода (другими словами, в состоянии с большой концентрацией восстановителя внутри каталитического нейтрализатора), каталитический нейтрализатор может восстанавливать NOx при более высокой скорости реакции.
Функция каталитического нейтрализатора по адсорбции кислорода осуществляется с помощью материала, адсорбирующего кислород, такого как диоксид церия (CeO2) или т.п., установленного в каталитическом нейтрализаторе. Даже если отношение компонентов топливовоздушной смеси отклоняется от стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, функция адсорбции кислорода по-прежнему позволяет каталитическим нейтрализаторам очищать (выхлопные газы) от несгоревших компонентов и оксида азота. Другими словами, функция адсорбции кислорода увеличивает ширину окна.
Система оборудована измерителем расхода воздуха 61, датчиком положения дроссельной заслонки 62, датчиком контроля температуры воды 63, датчиком положения коленчатого вала 64, датчиком положения распределительного вала для управления впрыском 65, передним по ходу потока датчиком контроля 66 отношения компонентов топливовоздушной смеси 66, задним по ходу потока датчиком контроля 67 отношения компонентов топливовоздушной смеси и датчиком положения педали акселератора 68.
Измеритель расхода воздуха 61 выдает сигнал, соответствующий массовому расходу (расходу засасываемого воздуха) Ga засасываемого воздуха, поступающего внутрь впускной трубы 32. Поэтому количество засасываемого воздуха Ga представляет собой количество воздуха, засасываемого в двигатель 10 в единицу времени.
Датчик положения 62 дроссельной заслонки детектирует степень открытия дроссельной заслонки 34 (степень открытия дроссельной заслонки) и выдает сигнал, указывающий степень открытия дроссельной заслонки TA.
Датчик контроля температуры воды 63 детектирует температуру охлаждающей воды в двигателе 10 и выдает сигнал, указывающий температуру охлаждающей воды THW. Температура охлаждающей воды THW отражает рабочий режим, показывая уровень, соответствующий прогретому состоянию двигателя 10 (температуре двигателя 10).
Датчик положения 64 коленчатого вала выдает сигнал в виде короткого импульса при повороте коленчатого вала на каждые 10° и в виде длинного импульса при повороте коленчатого вала на каждые 360°. С помощью описанного ниже электронного блока управления 70 сигнал преобразуется в частоту вращения двигателя NE.
Датчик положения 65 распределительного вала для управления впрыском выдает сигнал, когда распределительный вал поворачивается на угол 90°, затем еще на 90° и дополнительно на 180° от заданного угла. Описанный ниже электронный блок управления 70 получает информацию об абсолютном угле поворота коленчатого вала CA, используя верхнюю мертвую точку отсчетного цилиндра (например, первого цилиндра) в качестве отправной точки, на основе полученных сигналов от датчика положения 64 коленчатого вала и датчика положения 65 распределительного вала для управления впрыском. Абсолютный угол поворота коленчатого вала CA устанавливается на "угле поворота коленчатого вала 0°" в верхней мертвой точке отсчетного цилиндра, увеличивается до угла поворота коленчатого вала 720° согласно углу поворота коленчатого вала, и снова устанавливается на угол поворота коленчатого вала 0° в данный момент времени.
Передний по ходу потока датчик состава топливовоздушной смеси 66 установлен "либо в выпускном коллекторе 41, либо в выхлопной трубе 42" на участке между устройством для сбора 41b (устройством для сбора выхлопных газов HK) выпускного коллектора 41 и первым по ходу потока каталитическим нейтрализатором 43.
Передний по ходу потока датчик состава топливовоздушной смеси 66 представляет собой, например, "широкополосный датчик состава топливовоздушной смеси токового типа (по критическому току), снабженный слоем с диффузионным сопротивлением", который описан в опубликованной патентной заявке Японии № 11-72473 (JP-11-72473 A), опубликованной патентной заявке Японии № 2000-65782 (JP-2000-65782 A) и опубликованной патентной заявке Японии № 2004-69547 (JP-2004-69547 A).
Передний по ходу потока датчик 66 состава топливовоздушной смеси выдает выходное значение Vabyfs, соответствующее отношению компонентов топливовоздушной смеси в выхлопных газах, поступающих в установочное положение переднего по ходу потока датчика 66 состава топливовоздушной смеси (отношение компонентов топливовоздушной смеси в "газе, засасываемом в каталитический нейтрализатор", который представляет собой газ, поступающий в каталитический нейтрализатор 43; первое по ходу потока отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfs). Как показано на фиг. 2, выходное значение Vabyfs увеличивается с увеличением отношения компонентов топливовоздушной смеси (первого по ходу потока отношения компонентов топливовоздушной смеси abyfs) в газе, засасываемом в каталитический нейтрализатор (поскольку отношение компонентов топливовоздушной смеси смещается в обедненную сторону).
В памяти электронного блока управления 70 находится таблица перевода отношения компонентов топливовоздушной смеси (график) Mapabyfs, которая устанавливает зависимость (показана на фиг. 2) между выходным значением Vabyfs и первым по ходу потока отношением компонентов топливовоздушной смеси abyfs. Электронный блок управления 70 детектирует фактическое первое по ходу потока отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfs (полученное при детектировании первого по ходу потока отношения компонентов топливовоздушной смеси abyfs), используя выходное значение Vabyfs из таблицы перевода отношения компонентов топливовоздушной смеси Mapabyfs.
Снова со ссылкой фиг. 1, задний по ходу потока датчик состава топливовоздушной смеси 67 установлен внутри выхлопной трубы 42. Задний по ходу потока датчик 67 состава топливовоздушной смеси находится после первого по ходу потока каталитического нейтрализатора 43 и перед вторым по ходу потока каталитическим нейтрализатором (то есть в выхлопном канале между первым по ходу потока каталитическим нейтрализатором 43 и вторым по ходу потока каталитическим нейтрализатором). Задний по ходу потока датчик 67 состава топливовоздушной смеси представляет собой обычный датчик контроля концентрации кислорода электрохимического типа, основанный на измерении электродвижущей силы (обычный датчик контроля концентрации кислорода на основе концентрационного элемента, в котором применяется твердый электролит, такой как стабилизированный диоксид циркония). Задний по ходу потока датчик 67 состава топливовоздушной смеси генерирует выходное значение Voxs, соответствующее отношению компонентов топливовоздушной смеси в подлежащем детектированию газе, который проходит через участок, где в выхлопном канале установлен задний по ходу потока датчик 67 состава топливовоздушной смеси. Другими словами, выходное значение Voxs соответствует отношению компонентов топливовоздушной смеси в газе, выходящем из первого по ходу потока каталитического нейтрализатора 43, и поступающем во второй по ходу потока каталитический нейтрализатор.
Как показано на фиг. 3, такое выходное значение Voxs становится максимальным выходным значением max (например, приблизительно от 0,9 В до 1,0 В), когда отношение компонентов топливовоздушной смеси в газе, который подлежит детектированию, более обогащенное, чем стехиометрическое отношение компонентов топливовоздушной смеси. Такое выходное значение Voxs становится минимальным выходным значением min (например, приблизительно от 0,1 В до 0 В), когда отношение компонентов топливовоздушной смеси в газе, который подлежит детектированию, более обедненное, чем стехиометрическое отношение компонентов топливовоздушной смеси. Такое выходное значение Voxs становится напряжением Vst (среднее значение Vmid, промежуточное напряжение Vst, например, около 0,5 В), которое в основном находится между максимальным выходным значением (max) и минимальным выходным значением (min), когда отношение компонентов топливовоздушной смеси в газе, который подлежит детектированию, равно стехиометрическому отношению компонентов топливовоздушной смеси. Выходное значение Voxs быстро меняется от максимального выходного значения (max) до минимального выходного значения (min), когда отношение компонентов топливовоздушной смеси в газе, который подлежит детектированию, меняется от отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое более обогащенное, чем стехиометрическое отношение компонентов топливовоздушной смеси, до отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое более обедненное, чем стехиометрическое отношение компонентов топливовоздушной смеси. Аналогичным образом выходное значение Voxs быстро меняется от минимального выходного значения (min) до максимального выходного значения (max), когда отношение компонентов топливовоздушной смеси в газе, который подлежит детектированию, меняется от отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое является более обедненным, чем стехиометрическое отношение компонентов топливовоздушной смеси, до отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое является более обогащенным, чем стехиометрическое отношение компонентов топливовоздушной смеси.
Датчик положения педали акселератора 68, показанный на фиг. 1, выдает сигнал, указывающий степень нажатия Accp (степень нажатия педали акселератора, датчик положения педали акселератора AP) педали акселератора AP, приводимой в действие водителем. Степень нажатия педали акселератора Accp увеличивается с увеличением нажатия на педаль акселератора AP.
Электронный блок управления 70 представляет собой обычный микрокомпьютер, состоящий из "CPU, постоянной памяти (ROM), в которой заблаговременно сохранены программы, осуществляемые CPU, таблицы (графики, функции) и константы, запоминающего устройства с произвольной выборкой (RAM), в котором CPU временно хранит данные, резервного RAM (B-RAM) и интерфейса, включая, преобразователь переменного тока в постоянный ток (AD)".
Резервное RAM получает энергию, подаваемую от батареи, перевозимой транспортным средством, независимо от положения ключа замка зажигания (не показан на чертеже) в транспортном средстве, содержащем двигатель 10 (положение OFF, положение START или положение ON). Когда подача энергии осуществляется от батареи, резервное RAM сохраняет данные (данные записываются) согласно указанию CPU и сохраняет (запоминает) данные в читаемом формате. Следовательно, резервное RAM может сохранять данные, даже когда работа двигателя 10 остановлена.
Когда подача энергии от батареи прерывается, например, из-за того, что батарею вынимают из транспортного средства, резервное RAM не может сохранять данные. Соответственно, когда подача энергии к резервному RAM возобновляется, CPU устанавливает исходные (значение по умолчанию) данные, которые должны храниться в резервном RAM. Резервное RAM может представлять собой доступное для чтения/с возможностью перезаписи энергонезависимое запоминающее устройство, такое как электронно-стираемая, программируемая постоянная память (EEPROM).
Электронный блок управления 70 соединен с описанными выше датчиками контроля и подает сигналы от датчиков контроля к CPU. В ответ на указания CPU электронный блок управления 70 также передает управляющие сигналы (индикаторные сигналы) на свечи зажигания (фактически, на зажигатели), которыми снабжен каждый цилиндр, на клапаны впрыска топлива 33, которыми снабжен каждый цилиндр, и на приводы дроссельной заслонки.
Электронный блок управления 70 также передает управляющие сигналы на приводы дроссельной заслонки так, что степень открытия дроссельной заслонки TA увеличивается с увеличением достигнутой степени нажатия Accp педали акселератора. Поэтому электронный блок управления 70 обеспечивается средством управления дроссельной заслонкой для коррекции степени открытия "дроссельной заслонки 34, установленной во впускной канал двигателя 10" согласно степени ускорения (степени нажатия педали акселератора Accp) двигателя 10, которая корректируется водителем.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПЕРВОГО РЕГУЛИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
Первое регулирующее устройство обнаруживает, является ли состояние (состояние адсорбции кислорода) каталитического нейтрализатора 43 состоянием с повышенным количеством кислорода или состоянием с дефицитом кислорода, на основе выходного значения Voxs заднего по ходу потока датчика 67 состава топливовоздушной смеси.
Состояние с повышенным количеством кислорода упоминается как обедненное состояние. В состоянии с повышенным количеством кислорода количество адсорбированного кислорода в каталитическом нейтрализаторе 43 обычно становится повышенным и принимает значение, близкое к максимальному количеству адсорбированного кислорода Cmax.
Состояние с дефицитом кислорода упоминается как обогащенное состояние. В состоянии с дефицитом кислорода количество адсорбированного кислорода в каталитическом нейтрализаторе 43 обычно становится недостаточным и принимает значение, близкое к "0".
Более конкретно, когда величина изменения ΔVoxs выходного значения Voxs в заданный момент времени имеет положительное значение и ее абсолютное значение |ΔVoxs| превышает определенный пороговый уровень обогащения dRichth, в таком случае, когда состояние каталитического нейтрализатора 43 определяется как состояние с повышенным количеством кислорода, первое регулирующее устройство определяет, что состояние каталитического нейтрализатора 43 стало состоянием с дефицитом кислорода. В таком случае первое регулирующее устройство устанавливает значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean на "0".
Кроме того, когда величина изменения ΔVoxs принимает отрицательное значение и ее абсолютное значение |ΔVoxs| превышает определенный пороговый уровень обеднения dLeanth, когда состояние каталитического нейтрализатора 43 определяется как состояние с дефицитом кислорода, первое регулирующее устройство определяет, что состояние каталитического нейтрализатора 43 стало состоянием с повышенным количеством кислорода. В таком случае первое регулирующее устройство устанавливает значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean на "1".
Если выходное значение Voxs становится больше определенного порогового уровня обогащения VRichth, когда состояние каталитического нейтрализатора 43 определяется как состояние с повышенным количеством кислорода, первое регулирующее устройство может определять, что состояние каталитического нейтрализатора 43 стало состоянием с дефицитом кислорода. Кроме того, если выходное значение Voxs становится меньше определенного порогового уровня обеднения VLeanth, когда состояние каталитического нейтрализатора 43 определяется как состояние с дефицитом кислорода, первое регулирующее устройство может определять, что состояние каталитического нейтрализатора 43 стало состоянием с повышенным количеством кислорода.
Когда состояние каталитического нейтрализатора 43 представляет собой режим с повышенным количеством кислорода, надо заставить избыточное несгоревшее вещество поступать в каталитический нейтрализатор 43. Соответственно, когда состояние каталитического нейтрализатора 43 определяется как состояние с повышенным количеством кислорода (когда значение сигнала индикатора XCCROLean, соответствующее обедненному состоянию каталитического нейтрализатора, установлено на "1"), первое регулирующее устройство устанавливает значение сигнала запроса на обогащение XRichreq на "1" (определяет, что сгенерирован запрос на обогащение) и устанавливает "целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr, которое представляет собой целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси в газе, подаваемом в двигатель", на "целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси". Целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr также представляет собой целевой показатель для отношения компонентов топливовоздушной смеси в выхлопных газах, поступающих в каталитический нейтрализатор 43.
В отличие от этого, когда состояние каталитического нейтрализатора 43 представляет собой режим с дефицитом кислорода, в каталитический нейтрализатор 43 надо заставить поступать избыточный кислород. Соответственно, когда состояние каталитического нейтрализатора 43 было определено как состояние с дефицитом кислорода (когда сигнал индикатора XCCROLean обедненного состояния каталитического нейтрализатора установлен на "0"), первое регулирующее устройство устанавливает значение сигнала запроса на обогащение XRichreq на "0" (определяет, что сгенерирован запрос на обеднение), и устанавливает целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr на "целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси".
Затем первое регулирующее устройство определяет, достигнуто или нет состояние, в котором можно прогнозировать, что достигается рабочий режим, при котором в каталитический нейтрализатор 43 поступает большое количество оксида азота. Более конкретно, первое регулирующее устройство прогнозирует достижение рабочего режима, при котором в каталитический нейтрализатор 43 поступает большое количество оксида азота, когда осуществляются все описанные ниже условия (упоминаемые далее просто как "заданные условия" или "конкретные условия").
Условие 1. Количество засасываемого воздуха Ga больше порогового количества воздуха со стороны низких значений GaLoth и меньше порогового количества воздуха со стороны высоких значений GaHith. Пороговое количество воздуха со стороны высоких значений GaHith больше порогового количества воздуха со стороны низких значений GaLoth.
Условие 2. Значение (|ΔGa|) величины изменения количества засасываемого воздуха Ga в единицу времени меньше порогового значения заданной величины изменения ΔGath.
Количество засасываемого воздуха Ga в условии 1 и условии 2 можно менять на загрузку KL, степень открытия TA дроссельной заслонки и степень нажатия педали акселератора Accp. Все эти параметры представляют собой параметры, которые увеличиваются с увеличением количества засасываемого воздуха Ga, и могут называться корреляционными параметрами количества засасываемого воздуха. Загрузка KL в настоящем примере представляет собой коэффициент загрузки (степень заполнения) KL и может быть рассчитана согласно уравнению (1), приведенному ниже. В уравнении (1) Mc(k) символизирует количество воздуха (единицы: (г)), принятое определенным цилиндром за один такт всасывания, ρ представляет собой плотность воздуха (единицы: (г/л)), L представляет собой количество выпускаемого двигателем 10 воздуха (единицы: (л)), и 4 равно числу цилиндров в двигателе 10:
KL={Mc(k)/(ρ·L/4)}·100(%). (1)
Упомянутое выше условие 1 также можно заменять условием, при котором "скорость транспортного средства, содержащего двигатель 10, превышает "пороговое значение скорости со стороны низких значений" и меньше "порогового значения скорости со стороны высоких значений, которое превышает пороговое значение скорости со стороны низких значений".
Когда заданные условия не осуществляются (то есть, когда не осуществляется, по меньшей мере, либо условие 1, либо условие 2), первое регулирующее устройство устанавливает целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean на стандартное целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean0, и устанавливает целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich на стандартное целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich0, как показано на фиг. 4 для времени до момента времени t1. Стандартное целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean0 представляет собой отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси на положительную заданную величину A. Стандартное целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich0 представляет собой отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси на положительную заданную величину A. Следовательно, среднее значение между стандартным целевым обедненным отношением компонентов топливовоздушной смеси afLean0 и стандартным целевым обогащенным отношением компонентов топливовоздушной смеси afRich0 представляет собой стехиометрическое отношение компонентов топливовоздушной смеси (стехиом).
В отличие от этого, когда заданные условия осуществляются (то есть, когда осуществляются как условие 1, так и условие 2), первое регулирующее устройство устанавливает целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean на "значение (afLean0 - ΔL), которое меньше стандартного целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси afLean0 на положительную заданную величину ΔL", и устанавливает целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich на "значение (afRich0-ΔR), которое меньше стандартного целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси afRich0 на положительную заданную величину ΔR", как показано на фиг. 4 для времени после момента времени t1. Значение (afLean0-ΔL) превышает стехиометрическое отношение компонентов топливовоздушной смеси (стехиом).
В результате, поскольку среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси в выхлопных газах, поступающих в каталитический нейтрализатор 43, "меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси (стехиом)", после момента времени t1 концентрация восстановителя в каталитическом нейтрализаторе 43 увеличивается по сравнению с концентрацией восстановителя до момента времени t1. Следовательно, когда двигатель 10 после этого ускоряется, и в каталитический нейтрализатор 43 поступает большое количество NOx, поскольку скорость восстановления NOx в каталитическом нейтрализаторе 43 достаточно высокая, количество невосстановленного NOx, выходящего из каталитического нейтрализатора 43, может снижаться.
РАБОТА УСТРОЙСТВА В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ
Ниже будет объяснена работа первого регулирующего устройства в натурных условиях.
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВПРЫСКА ТОПЛИВА
CPU первого регулирующего устройства многократно выполняет программу по регулированию впрыска топлива в цилиндр, показанную на фиг. 5, каждый раз, когда угол поворота коленчатого вала цилиндра становится заданным углом поворота коленчатого вала перед верхней мертвой точкой впрыска. Заданный угол поворота коленчатого вала перед верхней мертвой точкой, например, равен углу поворота коленчатого вала 90° (BTDC 90° CA). Цилиндр, для которого угол поворота коленчатого вала совпадает с заданным углом поворота коленчатого вала, также может упоминаться как "цилиндр для впрыска топлива". С помощью такого порядка работы по регулированию впрыска топлива CPU рассчитывает индикаторное количество топлива для впрыска Fi (конечное количество впрыскиваемого топлива) и дает сигнал о впрыске топлива.
Когда угол поворота коленчатого вала любого цилиндра совпадает с заданным углом поворота коленчатого вала перед верхней мертвой точкой впрыска, CPU начинает обработку данных с этапа 500, достигает этапа 505 и получает информацию о "количестве воздуха, принятом в цилиндр для впрыска топлива (то есть, количестве воздуха, засасываемом в цилиндр) Mc" на основе "количества засасываемого воздуха Ga, частоты вращения двигателя NE и таблицы поиска MapMc (Ga, NE)". Количество воздуха, засасываемого в цилиндр Mc, можно рассчитать с помощью обычной модели воздуха (модель, созданная согласно физическим законам и моделирующая поведение воздуха во впускном канале).
Затем CPU достигает этапа 510 и определяет, соответствует или нет значение сигнала системы регулирования с обратной связью XFB "1". Значение сигнала системы регулирования с обратной связью XFB устанавливается на "1", когда осуществляется режим регулирования с обратной связью отношения компонентов топливовоздушной смеси, и устанавливается на "0", когда режим регулирования с обратной связью не осуществляется. Кроме того, значение сигнала системы регулирования с обратной связью XFB устанавливается на "0" перед началом работы. Программа перед началом работы представляет собой программу, осуществляемую CPU, когда ключ замка зажигания транспортного средства, содержащего двигатель 10, поворачивается из положения OFF в положение ON.
Режим регулирования с обратной связью отношения компонентов топливовоздушной смеси осуществляется, например, когда осуществляются все описанные ниже условия.
(A1) Активируется передний по ходу потока датчик 66 состава топливовоздушной смеси.
(A2) Активируется задний по ходу потока датчик 67 состава топливовоздушной смеси.
(A3) Загрузка KL двигателя равна или меньше порогового значения загрузки KLfbth.
Когда значение сигнала системы регулирования с обратной связью XFB не соответствует "1", CPU определяет "NO" на этапе 510, достигает этапа 515 и устанавливает целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr на стехиометрическом отношении компонентов топливовоздушной смеси (стехиом.) (например, на 14,6).
Затем CPU последовательно проводит обработку данных от описанного ниже этапа 520 до этапа 535, достигает этапа 595 и временно прекращает настоящую программу.
На этапе 520 CPU рассчитывает основное количество впрыскиваемого топлива Fbase путем деления количества воздуха, засасываемого в цилиндр Mc, на целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr. Основное количество впрыскиваемого топлива Fbase представляет собой опережающее количество впрыскиваемого топлива, необходимое для совпадения отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя с целевым отношением компонентов топливовоздушной смеси abyfr.
На этапе 525 CPU считывает основное количество KFmain, полученное по обратной связи, которое вычисляется отдельно с помощью программы, которая не показана на чертеже. Основное количество KFmain, полученное по обратной связи, рассчитывается на основе обычного пропорционально-интегрально-дифференциального (PID) регулирования так, чтобы детектируемое первое по ходу потока отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfs совпадало с целевым отношением компонентов топливовоздушной смеси abyfr. Следовательно, основное количество KFmain, полученное по обратной связи, повышается, когда детектируемое первое по ходу потока отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfs превышает целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr; и уменьшается, когда детектируемое первое по ходу потока отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfs меньше целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси abyfr. Основное количество KFmain, полученное по обратной связи, устанавливается на "1", когда значение сигнала системы регулирования с обратной связью XFB равно "0". Кроме того, основное количество KFmain, полученное по обратной связи, может быть все время установлено на "1". Поэтому в настоящем варианте осуществления изобретения система регулирования с обратной связью, использующая основное количество KFmain, полученное по обратной связи, не является необходимой.
На этапе 530 CPU рассчитывает индикаторное количество топлива для впрыска Fi путем корректировки основного количества впрыскиваемого топлива Fbase с помощью основного количества KFmain, полученного по обратной связи. Более конкретно CPU рассчитывает индикаторное количество топлива для впрыска Fi путем умножения основного количества впрыскиваемого топлива Fbase на основное количество, полученное по обратной связи KFmain.
На этапе 535 CPU передает клапанам для впрыска топлива 33 сигнал индикатора на впрыск, чтобы вызвать "впрыск индикаторного количества топлива для впрыска Fi" из "клапанов для впрыска топлива 33, установленных соответственно в цилиндрах для впрыска топлива".
В результате топливо в количестве, необходимом для совпадения отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя с целевым отношением компонентов топливовоздушной смеси abyfr, впрыскивается из клапанов для впрыска топлива 33 цилиндров для впрыска топлива. Поэтому этапы от 520 до 535 представляют собой средство для регулирования индикаторного количества впрыскиваемого топлива, "регулирующее индикаторное количество топлива для впрыска Fi таким образом, чтобы отношение компонентов топливовоздушной смеси двигателя совпадало с целевым отношением компонентов топливовоздушной смеси abyfr", или "средство для регулирования количества подаваемого топлива, регулирующее количество топлива, подаваемое в двигатель 10 на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси abyfr, которое было установлено".
Между тем, когда значение сигнала системы регулирования с обратной связью FXB соответствует "1" в момент времени, когда CPU проводит обработку данных этапа 510, CPU показывает "YES" на этапе 510, достигает этапа 540 и определяет, соответствует или нет значение сигнала запроса на обогащение XRichreq "1". Значение сигнала запроса на обогащение XRichreq устанавливается программой, показанной на фиг. 7, описанной далее.
Когда значение сигнала запроса на обогащение XRichreq соответствует "1", CPU устанавливает "YES" на этапе 540, достигает этапа 545 и считывает целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich. Целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich отдельно рассчитывается программой, показанной на фиг. 8, описанной далее. Затем CPU достигает этапа 550 и устанавливает целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich. Затем CPU достигает этапа 520 и последующих этапов. Следовательно, отношение компонентов топливовоздушной смеси двигателя соответствует целевому обогащенному отношению компонентов топливовоздушной смеси afRich.
В отличие от этого, когда значение сигнала запроса на обогащение XRichreq соответствует "0" в момент времени, когда CPU проводит обработку данных этапа 540, CPU устанавливает "NO" на этапе 540, достигает этапа 555 и считывает целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean. Целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean также отдельно рассчитывается программой, показанной на фиг. 8, описанной далее. Затем CPU достигает этапа 560 и устанавливает целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean. Затем CPU достигает этапа 520 и последующих этапов. Следовательно, отношение компонентов топливовоздушной смеси двигателя соответствует целевому обедненному отношению компонентов топливовоздушной смеси afLean.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО НЕЙТРАЛИЗАТОРА
CPU многократно выполняет "программу определения состояния каталитического нейтрализатора", которая показана с помощью блок-схемы на фиг. 6, для каждого прошедшего заданного интервала времени ts. Следовательно, когда достигается заданный момент времени, CPU начинает обработку данных с этапа 600, достигает этапа 605 и рассчитывает величину изменения ΔVoxs выходного значения Voxs за заданный интервал времени ts (единица времени) путем вычитания "предыдущего выходного значения Voxsold заднего по ходу потока датчика состава 67 топливовоздушной смеси" из "настоящего выходного значения Voxs заднего по ходу потока датчика состава 67 топливовоздушной смеси 67".
Затем CPU достигает этапа 610 и запоминает настоящее выходное значение Voxs в виде "предыдущего выходного значения Voxsold". Таким образом, предыдущее выходное значение Voxsold представляет собой выходное значение Voxs (выходное значение Voxs, получаемое, когда осуществлен предыдущий цикл настоящей программы) в момент времени, предшествующий настоящему моменту времени в заданном интервале времени ts. Величина изменения ΔVoxs также упоминается как "скорость изменения ΔVoxs".
Затем CPU достигает этапа 615 и считывает определенный пороговый уровень обогащения dRichth. В настоящем примере определенный пороговый уровень обогащения dRichth соответствует постоянному значению. Затем CPU достигает этапа 620 и считывает определенный пороговый уровень обеднения dLeanth. В настоящем примере определенный пороговый уровень обеднения dLeanth соответствует постоянному значению.
Затем CPU достигает этапа 630 и определяет, соответствует или нет значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean "1". В описанной выше исходной программе значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean устанавливается на "1". Кроме того, значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean устанавливается на "0", когда состояние каталитического нейтрализатора 43 определяется как состояние с дефицитом кислорода (обогащенное состояние), на основе выходного значения Voxs заднего по ходу потока датчика состава 67 топливовоздушной смеси; и устанавливается на "1", когда состояние каталитического нейтрализатора 43 определяется как состояние с повышенным количеством кислорода (обедненное состояние) на основе выходного значения Voxs заднего по ходу потока датчика состава 67 топливовоздушной смеси.
Теперь примем, что значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean соответствует "1". В таком случае CPU устанавливает "YES" на этапе 630, достигает этапа 640 и определяет, является или нет скорость изменения ΔVoxs положительной. Таким образом, CPU определяет, увеличилось или нет выходное значение Voxs. В том случае, когда скорость изменения ΔVoxs не является положительной, CPU устанавливает "NO" на этапе 640, напрямую достигает этапа 695 и временно прекращает выполнение настоящей программы.
В частности, когда значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean соответствует "1", значение сигнала запроса на обогащение XRichreq устанавливается на "1" программой, показанной на фиг. 7 и описанной далее, устанавливая при этом целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich (см. путь от этапа 540 до этапа 550 на фиг. 5). Следовательно, количество адсорбированного кислорода в каталитическом нейтрализаторе 43 постепенно уменьшается, и в определенный момент времени несгоревшее вещество начинает выходить из каталитического нейтрализатора 43.
В результате скорость изменения ΔVoxs имеет положительное значение. Когда скорость изменения ΔVoxs имеет положительное значение, CPU устанавливает "YES" на этапе 640, достигает этапа 650 и определяет, превышает или нет абсолютное значение |ΔVoxs| скорости изменения ΔVoxs определенный пороговый уровень обогащения dRichth. В том случае, когда абсолютное значение |ΔVoxs| равно или меньше определенного порогового уровня обогащения dRichth, CPU устанавливает "NO" на этапе 650, напрямую достигает этапа 695 и временно прекращает выполнение настоящей программы.
Когда абсолютное значение |ΔVoxs| скорости изменения ΔVoxs превышает определенный пороговый уровень обогащения dRichth, в момент времени, когда CPU выполняет обработку данных этапа 650, CPU устанавливает "YES" на этапе 650, достигает этапа 660 и устанавливает значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean на "0". Поэтому, когда выходное значение Voxs увеличивается, и абсолютное значение |ΔVoxs| скорости изменения ΔVoxs превышает определенный пороговый уровень обогащения dRichth, CPU определяет, что "состояние каталитического нейтрализатора 43 является состоянием с дефицитом кислорода" и устанавливает значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean на "0".
Когда CPU начинает повторную обработку данных с этапа 600 в таком состоянии (то есть в состоянии, при котором значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean установлен "0"), CPU достигает этапа 630 по маршруту от этапа 605 до этапа 620, устанавливает "NO" на этапе 630 и достигает этапа 670.
На этапе 670 CPU определяет, является или нет скорость изменения ΔVoxs отрицательной. Таким образом, CPU определяет, уменьшилось или нет выходное значение Voxs. В том случае, когда скорость изменения ΔVoxs не является отрицательной, CPU устанавливает "NO" на этапе 670, напрямую достигает этапа 695 и временно прекращает выполнение настоящей программы.
В частности, когда значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean соответствует "0", значение сигнала запроса на обогащение XRichreq устанавливается на "0" программой, показанной на фиг. 7 и описанной далее, устанавливая при этом целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean (см. этап 540, этап 555 и этап 560 на фиг. 5). Следовательно, количество адсорбированного кислорода в каталитическом нейтрализаторе 43 постепенно увеличивается, и в определенный момент времени кислород начинает выходить из каталитического нейтрализатора 43.
В результате скорость изменения ΔVoxs имеет отрицательное значение. Когда скорость изменения ΔVoxs имеет отрицательное значение, CPU устанавливает "YES" на этапе 670, достигает этапа 680 и определяет, превышает или нет абсолютное значение |ΔVoxs| скорости изменения ΔVoxs определенный пороговый уровень обеднения dLeanth. В том случае, когда абсолютное значение |ΔVoxs| равно или меньше определенного порогового уровня обеднения dLeanth, CPU устанавливает "NO" на этапе 680, напрямую достигает этапа 695 и временно прекращает выполнение настоящей программы.
В отличие от этого, когда абсолютное значение |ΔVoxs| скорости изменения ΔVoxs превышает определенный пороговый уровень обеднения dLeanth, CPU устанавливает "YES" на этапе 680, достигает этапа 690 и устанавливает значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean на "1". Поэтому когда выходное значение Voxs уменьшается, и абсолютное значение |ΔVoxs| его скорости изменения ΔVoxs превышает определенный пороговый уровень обеднения dLeanth, CPU определяет, что "состояние каталитического нейтрализатора 43 представляет собой режим с повышенным количеством кислорода", и устанавливает значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean на "1".
Если выходное значение Voxs превышает определенный пороговый уровень обогащения VRichth, когда значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean соответствует "1", CPU может устанавливать значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean на "0". Аналогичным образом, если выходное значение Voxs становится меньше определенного порогового уровня обеднения VLeanth, когда сигнал индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean соответствует "0", значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean можно устанавливать на "1". В таком случае определенный пороговый уровень обогащения VRichth может представлять собой величину, равную среднему значению Vmid, или меньше среднего значения Vmid. Определенный пороговый уровень обеднения VLeanth может быть равен среднему значению Vmid или превышать его.
Таким образом, значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean устанавливается попеременно на "1" и "0", на основе выходного значения Voxs заднего по ходу потока датчика 67 состава топливовоздушной смеси. Затем сигнал запроса на обогащение XRichreq устанавливается согласно значению сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean, и целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr определяется согласно сигналу запроса на обогащение XRichreq.
УСТАНОВКА СИГНАЛА ЗАПРОСА НА ОБОГАЩЕНИЕ (ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОГО ОТНОШЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ)
CPU выполняет программу определения требуемого отношения компонентов топливовоздушной смеси, показанную на фиг. 7, для каждого прошедшего заданного интервала времени. Следовательно, в заданный момент времени CPU начинает обработку данных с этапа 700, достигает этапа 710 и определяет, соответствует или нет сигнал индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean "1". В том случае, когда сигнал индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean соответствует "1", CPU достигает этапа 720 и устанавливает значение сигнала запроса на обогащение XRichreq на "1". Таким образом, CPU определяет, что "требуемое отношение компонентов топливовоздушной смеси" соответствует обогащенному отношению компонентов топливовоздушной смеси, и что сгенерирован запрос на обогащение. Затем CPU достигает этапа 795 и временно прекращает выполнение настоящей программы.
В отличие от этого, когда сигнал индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean соответствует "0", в тот момент времени, когда CPU выполняет обработку данных этапа 710, CPU достигает этапа 730 и устанавливает сигнал запроса на обогащение XRichreq на "0". Таким образом, CPU определяет, что "требуемое отношение компонентов топливовоздушной смеси" соответствует целевому обедненному отношению компонентов топливовоздушной смеси и что сгенерирован запрос на обеднение. Затем CPU достигает этапа 795 и временно прекращает выполнение настоящей программы.
РАСЧЕТ ЦЕЛЕВОГО ОТНОШЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ
CPU выполняет программу расчета целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, показанную на фиг. 8, для каждого прошедшего заданного интервала времени. Следовательно, в заданный момент времени CPU начинает обработку данных с этапа 800, достигает этапа 805 и определяет, осуществляется или нет описанное выше условие 1. При этом CPU определяет, превышает или нет количество засасываемого воздуха Ga пороговое количество воздуха со стороны низких значений GaLoth и меньше ли оно порогового количества воздуха со стороны высоких значений GaHith.
Теперь примем, что заданное условие на этапе 805 не осуществляется. В таком случае CPU устанавливает "NO" на этапе 805, последовательно проводит обработку данных описанных ниже этапов 810-815, затем достигает этапа 895 и временно прекращает выполнение настоящей программы.
На этапе 810 CPU устанавливает значение целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси afRich на стандартное целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich0. Стандартное целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich0 соответствует значению (например, 14,2), которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси (stoich) на заданную положительную величину A.
На этапе 815 CPU устанавливает значение целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси afLean на стандартное целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean0. Целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean0 соответствует значению (например, 15,0), которое превышает стехиометрическое отношение компонентов топливовоздушной смеси (stoich) на заданную положительную величину A.
В отличие от этого, когда количество засасываемого воздуха Ga превышает пороговое количество воздуха со стороны низких значений GaLoth и меньше порогового количества воздуха со стороны высоких значений GaHith, в момент времени, когда CPU выполняет обработку данных этапа 805, CPU устанавливает "YES" на этапе 805, достигает этапа 820 и рассчитывает величину изменения ΔGa количества засасываемого воздуха в заданное время ts (единица времени) путем вычитания "предыдущего количества засасываемого воздуха Gaold" из "настоящего количества засасываемого воздуха Ga".
Затем CPU достигает этапа 825 и запоминает настоящее количество засасываемого воздуха Ga в виде "предыдущего количества засасываемого воздуха Gaold". При этом предыдущее количество засасываемого воздуха Gaold соответствует количеству засасываемого воздуха Ga (количество засасываемого воздуха Ga, полученное, когда был осуществлен предыдущий цикл настоящей программы) в момент времени, предшествующий настоящему моменту времени в заданном интервале времени ts.
Затем CPU достигает этапа 830 и определяет, меньше или нет абсолютное значение |ΔGa| величины изменения ΔGa количества засасываемого воздуха заданного порогового значения величины изменения ΔGath. Таким образом, CPU определяет, осуществляется или нет условие 2. В том случае, когда абсолютное значение |ΔGa| равно или превышает пороговое значение величины изменения ΔGath, CPU устанавливает "NO" на этапе 830, выполняет обработку данных этапа 810 и этапа 815 и временно прекращает выполнение настоящей программы. Следовательно, в таком случае целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich устанавливается на стандартное целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich0, и целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean устанавливается на стандартное целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean0.
Между тем, когда абсолютное значение |ΔGa| величины изменения ΔGa количества засасываемого воздуха меньше заданного порогового значения ΔGath величины изменения, в момент времени, когда CPU выполняет обработку данных этапа 830, CPU устанавливает "YES" на этапе 830, последовательно проводит обработку данных описанного ниже маршрута от этапа 835 до этапа 850, затем достигает этапа 895 и временно прекращает выполнение настоящей программы.
На этапе 835 CPU определяет величину поправки ΔR для целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси на основе количества засасываемого воздуха Ga. Величина поправки ΔR для целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси определяется с целью увеличения с увеличением количества засасываемого воздуха Ga.
На этапе 840 CPU устанавливает целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich на значение (afRich 0-ΔR), получаемое путем вычитания величины поправки ΔR для целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси из стандартного целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси afRich0. В результате целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich рассчитывается как отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое уменьшается таким образом, что по мере увеличения количества засасываемого воздуха Ga поправка аннулируется при стехиометрическом отношении компонентов топливовоздушной смеси (стехиом).
На этапе 845 CPU определяет величину поправки ΔL для целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси на основе количества засасываемого воздуха Ga. Величина поправки ΔL для целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси определяется с целью увеличения с увеличением количества засасываемого воздуха Ga.
На этапе 850 CPU устанавливает целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean на значение (afLean0-ΔL), получаемое путем вычитания величины поправки ΔL для целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси из стандартного целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси afLean0. В результате целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean рассчитывается как отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое уменьшается, чтобы приблизиться к стехиометрическому отношению компонентов топливовоздушной смеси (стехиом) по мере увеличения количества засасываемого воздуха Ga. Однако величина поправки ΔL для целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси определяется таким образом, что значение (afLean0-ΔL) превышает стехиометрическое отношение компонентов топливовоздушной смеси (stoich).
Как описано выше для первого регулирующего устройства, установлено, что когда осуществляются описанные выше заданные условия (условие 1 и условие 2) (то есть когда "YES" устанавливается как на этапе 805, так и на этапе 830), можно прогнозировать поступление в каталитический нейтрализатор 43 большого количества NOx.
С помощью первого регулирующего устройства целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean уменьшается на величину поправки ΔL для целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси путем сравнения со "случаем, когда заданное условие не осуществляется" (этап 845 и этап 850 на фиг. 8), и целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich уменьшается на величину поправки ΔR для целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси путем сравнения со "случаем, когда заданное условие не осуществляется" (этап 835 и этап 840 на фиг. 8). В результате концентрация восстановителя в каталитическом нейтрализаторе 43 увеличивается и, следовательно, увеличивается скорость восстановления NOx, когда NOx поступает в каталитический нейтрализатор. Вследствие этого, даже когда после этого двигатель 10 ускоряется, и в каталитический нейтрализатор 43 поступает большое количество NOx, количество невосстановленного NOx, выходящего из каталитического нейтрализатора 43, может уменьшаться.
ВТОРОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже будет объяснено регулирующее устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления изобретения (упоминаемое далее как "второе регулирующее устройство").
Второе регулирующее устройство отличается от первого регулирующего устройства только тем, что период времени, в течение которого целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr сохраняется на целевом обогащенном отношении компонентов топливовоздушной смеси afRich, относительно удлиняется, вместо коррекции целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси afRich и целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси afLean, когда осуществляются заданные условия.
Более конкретно, подобно первому регулирующему устройству второе регулирующее устройство устанавливает целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich, когда значение сигнала запроса на обогащение XRichreq соответствует "1", и устанавливает целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean, когда значение сигнала запроса на обогащение XRichreq соответствует "0".
Кроме того, как показано на фиг. 9, второе регулирующее устройство меняет сигнал запроса на обогащение XRichreq с "0" на "1" в момент времени, когда истекает время задержки обеднения TDL с момента времени (момент t1, t5), когда значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean изменилось с "0" на "1". Кроме того, второе регулирующее устройство меняет сигнал запроса на обогащение XRichreq с "1" на "0" в момент времени, когда истекает время задержки обогащения TDR с момента времени (момент времени t3), когда значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean изменилось с "1" на "0". Следовательно, поскольку время задержки обогащения TDR удлиняется и/или время задержки обеднения TDL сокращается, период времени, в который целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr устанавливается на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich, удлиняется, при этом делая возможным сдвиг среднего значения отношения компонентов топливовоздушной смеси в выхлопных газах, поступающих в каталитический нейтрализатор 43, в обогащенную сторону. Соответственно, когда осуществляются заданные условия, второе регулирующее устройство удлиняет время задержки обогащения TDR или сокращает время задержки обеднения TDL. В результате, когда осуществляются заданные условия, второе регулирующее устройство увеличивает концентрацию восстановителя внутри каталитического нейтрализатора 43.
РАБОТА УСТРОЙСТВА В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ
CPU второго регулирующего устройство выполняет программы, показанные на фиг. 5 и 6, таким же образом, как CPU первого регулирующего устройства. Однако целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich, то есть считываемое на этапе 545, показанном на фиг. 5, имеет постоянное значение (например, 14,2); и целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean, то есть считываемое на этапе 555, показанном на фиг. 5, также имеет постоянное значение (15,0).
Кроме того, CPU второго регулирующего устройства выполняет программу по определению требуемого отношения компонентов топливовоздушной смеси, показанную на фиг. 10, для каждого прошедшего заданного интервала времени. Следовательно, когда достигается заданный момент, CPU начинает обработку данных с этапа 1000, достигает этапа 1010 и считывает время задержки обеднения TDL. Время задержки обеднения TDL рассчитывается программой, показанной на фиг. 11, описанной далее. Затем CPU достигает этапа 1020 и считывает время задержки обогащения TDR. Время задержки обогащения TDR рассчитывается программой, показанной на фиг. 11, описанной далее.
Затем CPU достигает этапа 1030 и определяет, соответствует или нет значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean "1". В том случае, когда значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean соответствует "1", CPU устанавливает "YES" на этапе 1030, достигает этапа 1040 и определяет, истекло или нет время задержки обеднения TDL, с момента времени, когда значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean изменилось с "0" на "1".
Когда время задержки обеднения TDL истекло, CPU устанавливает "NO" на этапе 1040, напрямую достигает этапа 1095 и временно прекращает выполнение настоящей программы. В таком случае значение сигнала запроса на обогащение XRichreq не меняется.
В отличие от этого, когда время задержки обеднения TDL истекло в момент времени, когда CPU выполняет обработку данных этапа 1040, CPU устанавливает "YES" на этапе 1040, достигает этапа 1050 и устанавливает сигнал запроса на обогащение XRichreq на "1". В результате целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr корректируется от целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси afLean до целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси afRich в момент времени (или после него), когда время задержки обеднения TDL истекло, с момента времени, когда значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean изменилось с "0" на "1". Затем CPU достигает этапа 1095 и временно прекращает выполнение настоящей программы.
Между тем, когда значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean соответствует "0", в момент времени, когда CPU выполняет обработку данных этапа 1030, CPU устанавливает "NO" на этапе 1030, достигает этапа 1060 и определяет, истекло или нет время задержки обогащения TDR с момента времени, когда значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean изменилось с "1" на "0".
Когда время задержки обогащения TDR истекло, CPU устанавливает "NO" на этапе 1060, напрямую достигает этапа 1095 и временно прекращает выполнение настоящей программы. В таком случае значение сигнала запроса на обогащение XRichreq не меняется.
В отличие от этого, когда время задержки обогащения TDR истекло в момент времени, когда CPU выполняет обработку данных этапа 1060, CPU устанавливает "YES" на этапе 1060, достигает этапа 1070 и устанавливает сигнал запроса на обогащение XRichreq на "0". В результате целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr корректируется от целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси afRich до целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси afLean в момент времени (или после него), когда время задержки обогащения TDR истекло с момента времени, когда значение сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean изменилось с "1" на "0". Затем CPU достигает этапа 1095 и временно прекращает выполнение настоящей программы.
Затем CPU выполняет программу расчета времени задержки, показанную на фиг. 11, для каждого прошедшего заданного интервала времени. Такие этапы, показанные на фиг. 11, которые также показаны на фиг. 8, указаны с помощью тех же номеров позиций на чертежах, что и такие же этапы, показанные на фиг. 8. Подробное объяснение таких этапов здесь опускается по мере необходимости.
Когда описанные выше заданные условия не осуществляются, CPU достигает этапа 1110 и устанавливает время задержки обогащения TDR на постоянное, стандартное время задержки обогащения TDR0. Затем CPU достигает этапа 1120, устанавливает время задержки обеднения TDL на постоянное, стандартное время задержки обеднения TDL0, достигает этапа 1195 и временно прекращает выполнение настоящей программы.
В отличие от этого, когда осуществляются описанные выше заданные условия, CPU достигает этапа 1130 и определяет время задержки обогащения TDR на основе количества засасываемого воздуха Ga. Более конкретно, время задержки обогащения TDR определяется для увеличения в диапазоне, который равен или больше стандартного времени задержки обогащения TDR0, с увеличением количества засасываемого воздуха Ga.
Затем CPU достигает этапа 1140 и определяет время задержки обеднения TDL на основе количества засасываемого воздуха Ga. Более конкретно, время задержки обеднения TDL определяется для уменьшения в диапазоне, который равен или меньше стандартного времени задержки обеднения TDL0, с увеличением количества засасываемого воздуха Ga.
Как описано выше, второе регулирующее устройство включает в себя средство определения состояния каталитического нейтрализатора для определения, что состояние каталитического нейтрализатора 43 представляет собой режим с повышенным количеством кислорода, когда величина изменения ΔVoxs выходного значения Voxs заднего по ходу потока датчика 67 состава топливовоздушной смеси в единицу времени имеет отрицательное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| превышает определенный пороговый уровень обеднения dLeanth (от этапа 670 до этапа 690 на фиг. 6); и для определения, что состояние каталитического нейтрализатора 43 представляет собой режим с дефицитом кислорода, когда величина изменения ΔVoxs имеет положительное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| превышает определенный пороговый уровень обогащения dRichth (от этапа 640 до этапа 650 на фиг. 6).
Второе регулирующее устройство также включает в себя средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, и средство для регулирования количества подаваемого топлива, регулирующее количество топлива, подаваемого в двигатель, на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое было установлено средством, устанавливающим целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси.
Средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, устанавливает целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr на "целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси", когда "время задержки обеднения TDL, которое представляет собой заданное время задержки, включая 0", истекло с момента времени, когда состояние каталитического нейтрализатора 43 было определено с помощью средства определения состояния каталитического нейтрализатора, для изменения состояния с дефицитом кислорода на состояние с повышенным количеством кислорода (этап 1040 и этап 1050 на фиг. 10 и от этапа 540 до этапа 550 на фиг. 5); и устанавливает целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr на "целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси", когда "время задержки обогащения TDR, которое представляет собой заданное время задержки, включая 0", истекло с момента времени, когда состояние каталитического нейтрализатора 43 было определено с помощью средства определения состояния каталитического нейтрализатора, для изменения состояния с повышенным количеством кислорода на состояние с дефицитом кислорода (этап 1060 и этап 1070 на фиг. 10 и этап 540, этап 555 и этап 560 на фиг. 5).
Средство для регулирования количества подаваемого топлива регулирует количество топлива (количество впрыскиваемого топлива), подаваемого в двигатель 10 на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси abyfr, которое было установлено (от этапа 520 до этапа 535 на фиг. 5, клапан впрыска топлива 33).
Кроме того, средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, также отконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать время задержки обогащения TDR, когда осуществляются заданные условия (см. установку "YES" как на этапе 805, так и на этапе 830 на фиг. 11), на более длительное время, чем время задержки обогащения TDR (= стандартному времени задержки обогащения TDR0), когда заданные условия не осуществляются (этап 1130 на фиг. 11). Поэтому когда время задержки обогащения TDR установлено, время задержки обеднения TDL может все время соответствовать "0" или постоянной величине.
Средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, также отконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать время задержки обеднения TDL, когда осуществляются заданные условия (см. установку "YES" как на этапе 805, так и на этапе 830 на фиг. 11), на более короткое время, чем время задержки обеднения TDL (= стандартному времени задержки обеднения TDL0), когда заданные условия не осуществляется (этап 1140 на фиг. 11). Поэтому когда время задержки обеднения TDL установлено, время задержки обогащения TDR может соответствовать "0" или постоянной величине.
Следовательно, с помощью второго регулирующего устройства период времени, в течение которого целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси устанавливается на обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, удлиняется на "увеличенное время задержки обогащения TDR" и/или "уменьшенное время задержки обеднения TDL". Следовательно, среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя 10 (следовательно, среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси в газе, всасываемом в каталитический нейтрализатор, который представляет собой газ, поступающий в каталитический нейтрализатор), уменьшается (становится более обогащенным) относительно стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси. Следовательно, когда осуществляются заданные условия, состояние каталитического нейтрализатора 43 может быть установлено на "режим работы с повышенной скоростью восстановления NOx".
ТРЕТИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже будет объяснено регулирующее устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно третьему варианту осуществления изобретения (упоминаемое далее как "третье регулирующее устройство").
Третье регулирующее устройство отличается от первого регулирующего устройства только тем, что период времени, в течение которого состояние каталитического нейтрализатора 43 определяется, как состояние с повышенным количеством кислорода, относительно удлиняется путем повышения определенного порогового уровня обогащения dRichth, вместо изменения целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси afRich и целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси afLean, когда осуществляются заданные условия.
Более конкретно, подобно первому регулирующему устройству третье регулирующее устройство устанавливает целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich, когда значение сигнала запроса на обогащение XRichreq соответствует "1", и устанавливает целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean, когда значение сигнала запроса на обогащение XRichreq соответствует "0".
Кроме того, как показано на фиг. 12, когда описанные выше заданные условия не осуществляются, третье регулирующее устройство устанавливает определенный пороговый уровень обогащения dRichth на определенный стандартный пороговый уровень обогащения dRichth0. С такой целью в примере, показанном на фиг. 12, значения сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean и сигнала запроса на обогащение XRichreq в момент времени t2 меняются с "1" на "0". Таким образом, когда установлено, что состояние каталитического нейтрализатора 43 представляет собой режим с повышенным количеством кислорода, установлено, что состояние каталитического нейтрализатора 43 изменилось на состояние с дефицитом кислорода в момент времени, когда выходное значение Voxs заднего по ходу потока датчика 67 состава топливовоздушной смеси слегка увеличивается, и в такой момент времени целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr переключается на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean.
В отличие от этого, когда осуществляются описанные выше заданные условия, третье регулирующее устройство устанавливает определенный пороговый уровень обогащения dRichth на "значение (dRichth0+ΔdRi), которое получается путем добавления положительной по величине поправки ΔdRi к определенному стандартному пороговому уровню обогащения dRichth0". В результате, даже когда способ изменения выходного значения Voxs заднего по ходу потока датчика 67 состава топливовоздушной смеси один и тот же, момент времени, когда значения сигнала индикатора обедненного состояния каталитического нейтрализатора XCCROLean и сигнала запроса на обогащение XRichreq изменились с "1" на "0", представляет собой момент времени t3, который наступает позже, чем момент времени t2. Поэтому когда установлено, что состояние каталитического нейтрализатора 43 представляет собой состояние с повышенным количеством кислорода, установлено, что состояние каталитического нейтрализатора 43 изменилось до состояния с дефицитом кислорода в момент времени t3, когда выходное значение Voxs заднего по ходу потока датчика 67 состава топливовоздушной смеси увеличилось на "величину, которая превышает определенный стандартный пороговый уровень обогащения dRichth0" в единицу времени; и в такой момент времени целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr переключается на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean. В результате целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси abyfr устанавливается на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich дольше на время, соответствующее периоду времени с момента t2 до момента t3. Благодаря этому, когда осуществляются описанные выше заданные условия, третье регулирующее устройство увеличивает концентрацию восстановителя в каталитическом нейтрализаторе 43.
РАБОТА УСТРОЙСТВА В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ
CPU третьего регулирующего устройства выполняет программы, показанные на фиг. 5-7, таким же образом, как CPU первого регулирующего устройства. Однако целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich, считываемое на этапе 545 на фиг. 5, представляет собой постоянную величину (например, 14,2); и целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean, считываемое на этапе 555 на фиг. 5, представляет собой постоянную величину (15,0).
Кроме того, CPU третьего регулирующего устройства выполняет программу расчета по определению порогового значения, показанную на фиг. 13, для каждого прошедшего заданного интервала времени. Определенный пороговый уровень обогащения dRichth и определенный пороговый уровень обеднения dLeanth, которые считываются на этапе 615 и этапе 620 на фиг. 6, рассчитываются такой программой. Такие этапы, показанные на фиг. 13, которые также показаны на фиг. 8, указаны с помощью тех же номеров позиций на чертежах, что и такие же этапы, показанные на фиг. 8. Подробные разъяснения таких этапов здесь опускаются по мере необходимости.
Когда описанные выше заданные условия не осуществляются, CPU достигает этапа 1310, показанного на фиг. 13, и устанавливает определенный пороговый уровень обогащения dRichth на постоянный стандартный, определенный пороговый уровень обогащения dRichth0. Затем CPU достигает этапа 1320, устанавливает определенный пороговый уровень обеднения dLeanth на постоянный стандартный, определенный пороговый уровень обеднения dLeanth0, достигает этапа 1395 и временно прекращает выполнение настоящей программы.
В отличие от этого, когда осуществляются описанные выше заданные условия, CPU достигает этапа 1330 и определяет определенный пороговый уровень обогащения dRichth на основе количества засасываемого воздуха Ga. Более конкретно, определенный пороговый уровень обогащения dRichth определяется, чтобы увеличить его в пределах диапазона, который равен или больше определенного стандартного порогового уровня обогащения dRichth0, с увеличением количества засасываемого воздуха Ga. Другими словами, CPU определяет положительную величину поправки ΔdRi, которая увеличивается с увеличением количества засасываемого воздуха Ga, и устанавливает "значение (dRichth0+ΔdRi), получаемое путем добавления положительной величины поправки ΔdRi к определенному стандартному пороговому уровню обогащения dRichth0", в качестве определенного порогового уровня обогащения dRichth.
Затем CPU достигает этапа 1340 и устанавливает определенный пороговый уровень обеднения dLeanth на основе количества засасываемого воздуха Ga. Более конкретно, определенный пороговый уровень обеднения dLeanth определяется, чтобы уменьшить в пределах диапазона, который равен или меньше определенного стандартного порогового уровня обеднения dLeanth0, с увеличением количества засасываемого воздуха Ga. Другими словами, CPU определяет положительную величину поправки ΔdLi, которая увеличивается с увеличением количества засасываемого воздуха Ga, и устанавливает "значение (dLeanth0-ΔdLi), получаемое путем вычитания положительной величины поправки ΔdLi из определенного стандартного порогового уровня обеднения dLeanth0", в качестве определенного порогового уровня обеднения dLeanth. Определенный пороговый уровень обеднения dLeanth может иметь постоянное значение (определенный стандартный, пороговый уровень обеднения dLeanth0). Кроме того, когда определенный пороговый уровень обеднения dLeanth может меняться, например, на основе обработки данных этапа 1340, определенный пороговый уровень обогащения dRichth может иметь постоянное значение (определенный стандартный, пороговый уровень обогащения dRichth0). Затем CPU достигает этапа 1395 и временно прекращает выполнение настоящей программы.
Как описано выше, третье регулирующее устройство включает в себя "средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, и средство для регулирования количества подаваемого топлива" второго регулирующего устройства. Кроме того, средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, третьего регулирующего устройства отконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать определенный пороговый уровень обогащения dRichth, получаемый, когда осуществляются заданные условия, на более высокое значение, чем определенный пороговый уровень обогащения dRichth (=определенному стандартному пороговому уровню обогащения dRichth0), получаемый, когда заданные условия не осуществляются (этап 1330 на фиг. 13).
Средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, третьего регулирующего устройства также отконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать определенный пороговый уровень обеднения dLeanth, получаемый, когда осуществляются заданные условия, на меньшее значение, чем значение определенного порогового уровня обеднения dLeanth (= стандартный определенный пороговый уровень обеднения dLeanth0), получаемого, когда заданные условия не осуществляются (этап 1340 на фиг. 13).
Следовательно, с помощью третьего регулирующего устройства, когда осуществляются заданные условия, период времени, в течение которого состояние каталитического нейтрализатора 43 определяется как состояние с дефицитом кислорода, становится более коротким; и период времени, в течение которого состояние каталитического нейтрализатора 43 определяется как состояние с повышенным количеством кислорода, становится более длинным. Поэтому, когда осуществляются заданные условия, период времени, в течение которого целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси устанавливается на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich, становится относительно длинным. Следовательно, среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя 10 (следовательно, среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси в газе, засасываемом в каталитический нейтрализатор, который представляет собой газ, поступающий в каталитический нейтрализатор) уменьшается (становится более обогащенным) относительно стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси. В результате, когда осуществляются заданные условия, состояние каталитического нейтрализатора 43 может быть установлено на "режим работы с повышенной скоростью восстановления NOx".
ЧЕТВЕРТЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже будет объяснено регулирующее устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно четвертому варианту осуществления изобретения (упоминаемое далее как "четвертое регулирующее устройство").
В отличие от первого - третьего регулирующих устройств четвертое регулирующее устройство регулирует отношение компонентов топливовоздушной смеси двигателя таким образом, чтобы температура каталитического нейтрализатора 43 повышалась, когда осуществляются заданные условия. Более конкретно, когда заданные условия осуществляются, четвертое регулирующее устройство устанавливает целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich на значение, которое меньше целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси afRich, когда заданные условия не осуществляются; и устанавливает целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean, когда заданные условия осуществляются на значение, превышающее целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean, когда заданные условия не осуществляются.
РАБОТА УСТРОЙСТВА В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ
CPU четвертого регулирующего устройства выполняет программы, показанные на фиг. 5-7 подобно CPU первого регулирующего устройства. Кроме того, CPU четвертого регулирующего устройства выполняет программу расчета целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, показанную на фиг. 14, для каждого прошедшего заданного интервала времени. Эти этапы, показанные на фиг. 14, которые также показаны на фиг. 8, указаны с помощью тех же номеров позиций на чертежах, что и такие же этапы, показанные на фиг. 8. Подробные разъяснения таких этапов здесь опускаются по мере необходимости.
Когда описанные выше заданные условия не осуществляются, CPU достигает этапа 810, показанного на фиг. 14, и устанавливает целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich на постоянное стандартное, целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich0. Затем CPU достигает этапа 815 и устанавливает целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean на постоянное стандартное, целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean0.
В отличие от этого, когда осуществляются описанные выше заданные условия, CPU последовательно проводит обработку данных по описанному ниже маршруту от этапа 835 до этапа 845 и этапа 1410, затем достигает этапа 1495 и временно прекращает выполнение настоящей программы.
На этапе 835 CPU определяет величину поправки ΔR для целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси на основе количества засасываемого воздуха Ga. Величина поправки ΔR для целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси определяется, чтобы увеличиваться с увеличением количества засасываемого воздуха Ga.
На этапе 840 CPU устанавливает целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich на значение (afRich0 - ΔR), получаемое путем вычитания величины поправки ΔR целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси из стандартного целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси afRich0. В результате целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich рассчитывается как отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое уменьшается таким образом, что по мере увеличения количества засасываемого воздуха Ga поправка аннулируется при стехиометрическом отношении компонентов топливовоздушной смеси (стехиом).
На этапе 845 CPU определяет величину поправки ΔL для целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси на основе количества засасываемого воздуха Ga. Величина поправки ΔL для целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси определяется, чтобы увеличиваться с увеличением количества засасываемого воздуха Ga. В таком случае величина поправки ΔL для целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси, соответствующая любому количеству засасываемого воздуха Ga, определяется как значение, равное величине поправки ΔR для обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси, соответствующей такому количеству засасываемого воздуха Ga. Однако величина поправки ΔL для целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси, соответствующая любому количеству засасываемого воздуха Ga, также может определяться как значение, отличающееся от величины поправки ΔR для обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси, соответствующей такому количеству засасываемого воздуха Ga.
На этапе 1410 CPU устанавливает целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean на значение (afLean0 + ΔL), получаемое путем добавления величины поправки ΔL для целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси к стандартному целевому, обедненному отношению компонентов топливовоздушной смеси afLean0. В результате целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean рассчитывается как отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое увеличивается таким образом, что по мере увеличения количества засасываемого воздуха Ga поправка аннулируется при стехиометрическом отношении компонентов топливовоздушной смеси (stoich).
Как описано выше, с помощью четвертого регулирующего устройства, когда осуществляются заданные условия (условие 1 и условие 2), другими словами, когда прогнозируется, что в каталитический нейтрализатор 43 будет поступать большое количество NOx, целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси afLean увеличивается на величину поправки ΔL для целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси путем сравнения со случаем, когда заданные условия не осуществляются; и целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси afRich уменьшается на величину поправки ΔR для целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси путем сравнения со случаем, когда заданные условия не осуществляются. В результате выхлопные газы с отношением компонентов топливовоздушной смеси, превышающим обычное (когда заданные условия не осуществляются), и выхлопные газы с отношением компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше обычного, поступают в каталитический нейтрализатор 43 попеременно. Однако поскольку величина поправки ΔR для целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси и величина поправки ΔL для целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси равны друг другу, "среднее значение целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси afRich и целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси afLean" в том случае, когда осуществляются заданные условия (условие 1 и условие 2), становится равно стехиометрическому отношению компонентов топливовоздушной смеси (stoich).
В результате ширина флуктуаций отношения компонентов топливовоздушной смеси в газе, поступающем в каталитический нейтрализатор 43, увеличивается и, следовательно, окислительно-восстановительная реакция внутри каталитического нейтрализатора 43 активируется, при этом количество тепла, образующегося в результате реакции, увеличивается. В результате, когда заданные условия осуществляются, температура каталитического нейтрализатора 43 может повышаться. Следовательно, даже когда двигатель 10 после этого ускоряется, и в каталитический нейтрализатор 43 поступает большое количество NOx, скорость восстановления NOx в каталитическом нейтрализаторе 43 увеличивается, и поэтому каталитический нейтрализатор 43 может уменьшать (восстанавливать) большое количество NOx. В результате количество невосстановленного NOx, выходящего из каталитического нейтрализатора 43, может снижаться.
Как описано выше, устройства, регулирующие отношение компонентов топливовоздушной смеси, согласно варианту осуществления изобретения представляют собой устройства, регулирующие отношение компонентов топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания, которые снабжены средством для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси, регулирующим отношение компонентов топливовоздушной смеси двигателя, на основе выходного значения Voxs заднего по ходу потока датчика 67 состава топливовоздушной смеси.
Кроме того, средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси включает в себя средство для определения состояния, предназначенное для определения, достигаются или нет заданные условия, чтобы прогнозировать рабочий режим, при котором в каталитический нейтрализатор поступает большое количество оксида азота (см. от этапа 805 до этапа 830 на фиг. 8, 11 и 13), и регулирует отношение компонентов топливовоздушной смеси двигателя 10 таким образом, чтобы, когда осуществляются заданные условия, концентрация восстановителя в каталитическом нейтрализаторе 43 повышалась (первое - третье регулирующие устройства), по сравнению с тем случаем, когда заданные условия не осуществляются.
Кроме того, первое - третье регулирующие устройства отконфигурированы таким образом, чтобы повышать концентрацию восстановителя в каталитическом нейтрализаторе 43, когда осуществляются заданные условия, путем регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя 10 таким образом, чтобы среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя 10, получаемое при осуществлении заданных условий, становилось меньше, чем среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе 10, получаемое, когда заданные условия не осуществляются.
Альтернативно средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси включает в себя средство определения состояния, предназначенное для определения, достигаются или нет заданные условия, чтобы прогнозировать рабочий режим, при котором в каталитический нейтрализатор поступает большое количество оксида азота (см. от этапа 805 до этапа 830 на фиг. 14), и регулирует отношение компонентов топливовоздушной смеси двигателя 10 таким образом, чтобы, когда заданные условия осуществляются, температура каталитического нейтрализатора 43 повышалась (четвертое регулирующее устройство) по сравнению с тем случаем, когда заданные условия не осуществляются.
Таким образом, средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси включает в себя средство для определения, "достигается или нет рабочий режим", при котором в каталитический нейтрализатор 43 поступает большое количество оксида азота, исходя из того "осуществляются ли заданные условия".
Следовательно, когда двигатель 10 ускоряется, и в каталитический нейтрализатор 43 поступает большое количество NOx, регулирующие устройства могут устанавливать скорость восстановления NOx в каталитическом нейтрализаторе 43 на большее значение заранее, создавая при этом возможность уменьшения больших количеств NOx в каталитическом нейтрализаторе 43. В результате количество невосстановленного NOx, выходящего из каталитического нейтрализатора 43, может снижаться.
Изобретение не ограничивается описанными выше вариантами осуществления, и в пределах объема изобретения можно применять различные примеры. Например, можно объединять первое - четвертое регулирующие устройства при условии, что не возникает несовместимости. Кроме того, количество засасываемого воздуха Ga на этапе 835, этапе 845, этапе 1130, этапе 1140, этапе 1330 и этапе 1340 может представлять собой описанное выше корреляционное значение количества засасываемого воздуха.
Изобретение относится к устройству, регулирующему отношение компонентов топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания. Устройство, регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания, содержит: каталитический нейтрализатор (43), установленный в выхлопном канале (40) двигателя внутреннего сгорания; задний по ходу потока датчик (67) состава топливовоздушной смеси; средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси. Упомянутое средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси включает в себя средство определения состояния, достигается или нет заданное условие, чтобы прогнозировать осуществление рабочего режима, при котором в каталитический нейтрализатор поступает большое количество оксида азота. Упомянутое средство повышает концентрацию восстановителя в каталитическом нейтрализаторе, когда заданное условие осуществляется, по сравнению с тем, когда заданное условие не осуществляется, путем регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя таким образом. Средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси дополнительно включает в себя средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, предназначенное для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси. На основе выходного значения датчика состава топливовоздушной смеси установлено, что количество адсорбированного кислорода в каталитическом нейтрализаторе становится повышенным и сгенерирован запрос на обогащение, чтобы заставить газ с обогащенным отношением компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, поступать в каталитический нейтрализатор. Также средство предназначено для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда установлено, что количество адсорбированного кислорода в каталитическом нейтрализаторе становится недостаточным и сгенерирован запрос на обеднение, чтобы заставить газ с обедненным отношением компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, поступать в каталитический нейтрализатор. Имеется также средство для регулирования количества подаваемого топлива на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое было установлено. Средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, дополнительно сконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, получаемое при осуществлении заданного условия, на отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси, получаемого, когда заданное условие не осуществляется. Техническим результатом изобретения является обеспечение регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания, в результате чего снижается количество NOx в выхлопах. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 14 ил.
1. Устройство (70), регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания, характеризующееся тем, что содержит:
каталитический нейтрализатор (43), установленный в выхлопном канале (40) двигателя внутреннего сгорания;
задний по ходу потока датчик (67) состава топливовоздушной смеси, установленный в выхлопном канале после по ходу потока каталитического нейтрализатора; и
средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси, регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси двигателя, которое представляет собой отношение компонентов топливовоздушной смеси в газообразной смеси, подаваемой в двигатель, на основе выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси; при этом
упомянутое средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси:
включает в себя средство определения состояния, предназначенное для определения того, достигается или нет заданное условие, чтобы прогнозировать осуществление рабочего режима, при котором в каталитический нейтрализатор поступает большое количество оксида азота; и
повышает концентрацию восстановителя в каталитическом нейтрализаторе, когда заданное условие осуществляется, по сравнению с тем, когда заданное условие не осуществляется, путем регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя таким образом, чтобы среднее значение отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя, получаемое при осуществлении заданного условия, становилось меньше среднего значения отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя, получаемого, когда заданное условие не осуществляется;
при этом средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси дополнительно включает в себя:
средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, предназначенное для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда на основе выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси установлено, что количество адсорбированного кислорода в каталитическом нейтрализаторе становится повышенным и сгенерирован запрос на обогащение, чтобы заставить газ с обогащенным отношением компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, поступать в каталитический нейтрализатор; и для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси в двигателе на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда установлено, что количество адсорбированного кислорода в каталитическом нейтрализаторе становится недостаточным и сгенерирован запрос на обеднение, чтобы заставить газ с обедненным отношением компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, поступать в каталитический нейтрализатор; и
средство для регулирования количества подаваемого топлива, регулирующее количество топлива, подаваемого в двигатель, на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое было установлено, и
средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, дополнительно сконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, получаемое при осуществлении заданного условия, на отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси, получаемого, когда заданное условие не осуществляется.
2. Устройство, регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси по п. 1, в котором
заданное условие представляет собой режим, который осуществляется при осуществлении, по меньшей мере, одного из следующих условий: корреляционное значение количества засасываемого воздуха, которое увеличивается по мере увеличения количества засасываемого двигателем воздуха, превышает пороговое количество воздуха со стороны низких значений и меньше, чем пороговое количество воздуха со стороны высоких значений, которое превышает пороговое количество воздуха со стороны низких значений; и скорость транспортного средства, содержащего двигатель, превышает пороговое значение скорости со стороны низких значений и меньше порогового значения скорости со стороны высоких значений, которое превышает пороговое значение скорости со стороны низких значений.
3. Устройство, регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси по п. 2, в котором
заданное условие также представляет собой режим, который осуществляется, когда величина изменения корреляционного значения количества засасываемого воздуха в единицу времени меньше заданного порогового значения величины изменения.
4. Устройство, регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси, по п. 1, в котором
средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, отконфигурировано таким образом, чтобы определять, что запрос на обогащение сгенерирован, когда величина изменения ΔVoxs выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси в единицу времени имеет отрицательное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обеднения dLeanth; и чтобы определять, что запрос на обеднение сгенерирован, когда величина изменения ΔVoxs имеет положительное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обогащения dRichth.
5. Устройство, регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси, по п. 1, в котором:
средство, устанавливающее отношение компонентов топливовоздушной смеси, включает в себя:
средство определения состояния каталитического нейтрализатора для определения, что состояние каталитического нейтрализатора представляет собой состояние с повышенным количеством кислорода, когда величина изменения ΔVoxs выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси в единицу времени имеет отрицательное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обеднения dLeanth; и для определения того, что состояние каталитического нейтрализатора представляет собой состояние с дефицитом кислорода, когда величина изменения ΔVoxs имеет положительное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обогащения dRichth;
средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, предназначенное для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда истекает время задержки обеднения, которое представляет собой заданное время задержки, включая «0», с момента времени, когда с помощью средства определения состояния каталитического нейтрализатора было определено состояние каталитического нейтрализатора, чтобы менять состояние с дефицитом кислорода на состояние с повышенным количеством кислорода; и для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда истекает время задержки обогащения, которое представляет собой заданное время задержки, включая «0», с момента времени, когда с помощью средства определения состояния каталитического нейтрализатора было определено состояние каталитического нейтрализатора, чтобы менять состояние с повышенным количеством кислорода на состояние с дефицитом кислорода; и
средство для регулирования количества подаваемого топлива, регулирующее количество топлива, подаваемого в двигатель, на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое было установлено, и
средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, дополнительно отконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать время задержки обогащения, получаемое при осуществлении заданного условия, на более длительное время, чем время задержки обогащения, получаемое, когда заданное условие не осуществляется.
6. Устройство, регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси, по п. 1, в котором:
средство, устанавливающее отношение компонентов топливовоздушной смеси, включает в себя:
средство определения состояния каталитического нейтрализатора для определения того, что состояние каталитического нейтрализатора представляет собой состояние с повышенным количеством кислорода, когда величина изменения ΔVoxs выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси в единицу времени имеет отрицательное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обеднения dLeanth; и для определения того, что состояние каталитического нейтрализатора представляет собой состояние с дефицитом кислорода, когда величина изменения ΔVoxs имеет положительное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обогащения dRichth;
средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, предназначенное для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда истекает время задержки обеднения, которое представляет собой заданное время задержки с момента времени, когда с помощью средства определения состояния каталитического нейтрализатора было определено состояние каталитического нейтрализатора, чтобы менять состояние с дефицитом кислорода на состояние с повышенным количеством кислорода; и для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда истекает время задержки обогащения, которое представляет собой заданное время задержки, включая «0», с момента времени, когда с помощью средства определения состояния каталитического нейтрализатора было определено состояние каталитического нейтрализатора, чтобы менять состояние с повышенным количеством кислорода на состояние с дефицитом кислорода; и
средство для регулирования количества подаваемого топлива, регулирующее количество топлива, подаваемого в двигатель, на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое было установлено, и
средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, дополнительно отконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать время задержки обеднения, получаемое при осуществлении заданного условия, на время, более короткое, чем время задержки обеднения, получаемое, когда заданное условие не осуществляется.
7. Устройство, регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси, по п. 1, в котором:
средство, устанавливающее отношение компонентов топливовоздушной смеси, включает в себя:
средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, предназначенное для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда величина изменения ΔVoxs выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси в единицу времени имеет отрицательное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обеднения dLeanth; и для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда величина изменения ΔVoxs имеет положительное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обогащения dRichth; и
средство для регулирования количества подаваемого топлива, регулирующее количество топлива, подаваемого в двигатель, на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое было установлено, и
средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, дополнительно отконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать определенный пороговый уровень обогащения dRichth, получаемый при осуществлении заданного условия, на значение, которое больше определенного порогового уровня обогащения dRichth, получаемого, когда заданное условие не осуществляется.
8. Устройство, регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси, по п. 1, в котором:
средство, устанавливающее отношение компонентов топливовоздушной смеси, включает в себя:
средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, предназначенное для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда величина изменения ΔVoxs выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси в единицу времени имеет отрицательное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обеднения dLeanth; и для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда величина изменения ΔVoxs имеет положительное значение, и ее абсолютное значение |ΔVoxs| больше определенного порогового уровня обогащения dRichth; и
средство для регулирования количества подаваемого топлива, регулирующее количество топлива, подаваемого в двигатель, на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое было установлено, и
средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, дополнительно отконфигурировано таким образом, чтобы устанавливать определенный пороговый уровень обеднения dLeanth, получаемый при осуществлении заданного условия, на меньшее значение, чем значение определенного порогового уровня обеднения dLeanth, получаемого, когда заданное условие не осуществляется.
9. Устройство (70), регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси, характеризующееся тем, что содержит:
каталитический нейтрализатор (43), установленный в выхлопном канале (40) двигателя внутреннего сгорания (10);
задний по ходу потока датчик (67) состава топливовоздушной смеси, установленный в выхлопном канале после по ходу потока каталитического нейтрализатора; и
средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси, регулирующее отношение компонентов топливовоздушной смеси двигателя, которое представляет собой отношение компонентов топливовоздушной смеси в газообразной смеси, подаваемой в двигатель, на основе выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси, при этом средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси регулирует отношение компонентов топливовоздушной смеси двигателя таким образом, чтобы температура каталитического нейтрализатора повышалась, когда осуществляется заданное условие, чтобы прогнозировать осуществление рабочего режима, при котором в каталитический нейтрализатор поступает большое количество оксида азота, по сравнению с тем, когда заданное условие не осуществляется,
упомянутое средство для регулирования отношения компонентов топливовоздушной смеси включает в себя:
средство для определения осуществления состояния, для определения того, достигается или нет заданное условие;
средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обогащенное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда на основе выходного значения заднего по ходу потока датчика состава топливовоздушной смеси установлено, что количество адсорбированного кислорода в каталитическом нейтрализаторе становится повышенным и сгенерирован запрос на обогащение, чтобы заставить газ с обогащенным отношением компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, поступать в каталитический нейтрализатор; и для установки целевого показателя для отношения компонентов топливовоздушной смеси двигателя на целевое обедненное отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, когда установлено, что количество адсорбированного кислорода в каталитическом нейтрализаторе становится недостаточным и сгенерирован запрос на обеднение, чтобы заставить газ с обедненным отношением компонентов топливовоздушной смеси, которое больше стехиометрического отношения компонентов топливовоздушной смеси, поступать в каталитический нейтрализатор; и
средство для регулирования количества подаваемого топлива, регулирующее количество топлива, подаваемого в двигатель, на основе целевого отношения компонентов топливовоздушной смеси, которое было установлено, и
упомянутое средство, устанавливающее целевое отношение компонентов топливовоздушной смеси, дополнительно повышает температуру каталитического нейтрализатора путем повышения количества тепла, образующегося внутри каталитического нейтрализатора, путем установки целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси, получаемого при осуществлении заданного условия, на отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое меньше целевого обогащенного отношения компонентов топливовоздушной смеси, получаемого, когда заданное условие не осуществляется; и путем установки целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси, получаемого при осуществлении заданного условия, на отношение компонентов топливовоздушной смеси, которое больше целевого обедненного отношения компонентов топливовоздушной смеси, получаемого, когда заданное условие не осуществляется.
| JP 3633295 B2, 30.03.2005 | |||
| JP 4390330 B2, 24.12.2009 | |||
| JP 2007046460 A, 22.02.2007 | |||
| JP 2004069547 A, 04.03.2004 | |||
| JP 2009162139 A, 23.07.2009 | |||
| JP 2009293585 A, 17.12.2009 |
