УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2017 года по МПК F02D41/22 F02D45/00 F01N11/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

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

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

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

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

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

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

Ссылочные технические документы

Патентные документы

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

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

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

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

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача, решаемая изобретением

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

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

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

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

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

Средство решения задачи

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Результат изобретения

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

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

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

[0028] Описание двигателя внутреннего сгорания в целом

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

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

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

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

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

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

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

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

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

[0037] Описание датчиков воздушно-топливного отношения

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

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

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

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

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

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

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

[0044] Базовое управление

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

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

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

[0047] Кроме того, во время управления отсечкой подачи топлива, большое количество кислорода течет во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов, и величина адсорбции кислорода впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов достигает верхней предельной величины адсорбции. В этой связи, при использовании двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения, управление обогащением после восстановления подачи топлива, чтобы сделать богатым воздушно-топливное отношение выхлопных газов, текущих во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов, выполняется непосредственно после окончания управления отсечкой подачи топлива, с тем, чтобы выпустить кислород, накопленный впускным катализатором 20 очистки выхлопных газов во время управления отсечкой подачи топлива. Это показано на фиг. 5.

[0048] Фиг. 5 представляет собой временную диаграмму выходного тока впускного датчика 40 воздушно-топливного отношения, величины адсорбции кислорода впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов и выходного тока выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения во время, когда выполняется управление отсечкой подачи топлива. Выходной ток каждого из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения равен нулю, когда воздушно-топливное отношение в выхлопных газах равно теоретическому воздушно-топливному отношению, и увеличивается, когда воздушно-топливное отношение в выхлопных газах смещается к бедной стороне. В примере, показанном на фигуре, управление отсечкой подачи топлива начинается в момент t₁ времени и управление отсечкой подачи топлива заканчивается в момент t₃ времени.

[0049] В примере, показанном на фигуре, когда управление отсечкой подачи топлива начинается в момент t₁ времени, выхлопные газы, чье воздушно-топливное отношение является бедным, выпускаются из корпуса 1 двигателя, и выходной ток впускного датчика 40 воздушно-топливного отношения увеличивается соответственно. В это время кислород в выхлопных газах, текущих во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов, накапливается впускным катализатором 20 очистки выхлопных газов. Поэтому величина адсорбции кислорода впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов увеличивается. С другой стороны, выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения остается равным нулю (соответствующим теоретическому воздушно-топливному отношению).

[0050] После этого, когда величина адсорбции кислорода впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов достигает максимальной величины адсорбции (Сmах) в момент t₂ времени, впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов больше не может накапливать кислород. Поэтому после момента t₂ времени выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения становится больше 0.

[0051] Когда управление отсечкой подачи топлива заканчивается в момент t₃ времени, управление обогащением после восстановления подачи топлива выполняется для выпуска кислорода, накопленного впускным катализатором 20 очистки выхлопных газов во время управления отсечкой подачи топлива. При управлении обогащением после восстановления подачи топлива выхлопные газы, чье воздушно-топливное отношение богаче, чем теоретическое воздушно-топливное отношение, выпускаются из корпуса 1 двигателя. В результате выходной ток впускного датчика 40 воздушно-топливного отношения становится меньше 0, и величина адсорбции кислорода впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов постепенно уменьшается. В это время, даже когда выхлопные газы, у которых воздушно-топливное отношение является богатым, принудительно текут во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов, кислород, накопленный впускным катализатором 20 очистки выхлопных газов, вступает в реакцию с несгоревшими газами в выхлопных газах, таким образом, воздушно-топливное отношение выхлопных газов, выпущенных из впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов, приблизительно равно теоретическому воздушно-топливному отношению. Поэтому выходное воздушно-топливное отношение выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения приблизительно равно нулю.

[0052] После продолжающегося уменьшения, величина адсорбции кислорода в конечном итоге становится приблизительно равной нулю, и несгоревшие газы вытекают из впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов. Таким образом, в момент t₄ времени воздушно-топливное отношение в выхлопных газах, определенное выпускным датчиком 41 воздушно-топливного отношения, падает до воздушно-топливного отношения при окончании определения, которое богаче, чем теоретическое воздушно-топливное отношение. Таким образом, когда выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения достигает тока при окончании определения (что соответствует воздушно-топливному отношению при окончании определения), который немного меньше нуля первый раз с начала управления обогащением после восстановления подачи топлива, управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается. После этого начинается обычное управление воздушно-топливным отношением. В примере, показанном на фигуре, воздушно-топливное отношение выхлопных газов, выпущенных из корпуса двигателя, управляется для соответствия теоретическому воздушно-топливному отношению.

[0053] При этом условие для окончания управления обогащением после восстановления подачи топлива не является абсолютно необходимым для определения богатого воздушно-топливного отношения выпускным датчиком 41 воздушно-топливного отношения. Например, управление обогащением после восстановления подачи топлива может быть завершено при другом условии, когда истекает некоторое время после того, как совокупная величина всасываемого воздуха достигает некоторого значения, и т.д., после окончания управления отсечкой подачи топлива.

[0054] Управление диагностикой неисправностей

Как описано выше, в случае, когда количество впрыскиваемого топлива устанавливается на основе сигналов каждого из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения, когда неисправность возникает в каждом из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения и точность выходного сигнала каждого из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения ухудшается, количество впрыскиваемого топлива не может быть установлено оптимально. Это приводит к ухудшению свойств выхлопной эмиссии и ухудшению экономии топлива. Поэтому во многих двигателях внутреннего сгорания выполняется управление диагностикой неисправностей в целях самодиагностики неисправностей в каждом из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения.

[0055] В качестве такого управления диагностикой неисправностей, например, можно упомянуть, например, управление, которое выполняется на основе выходного сигнала каждого из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения непосредственно после конца управления отсечкой топлива. В качестве примера такого управления диагностикой неисправностей, далее будет описано управление диагностикой неисправностей для диагностики замедления реагирования выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения (т.е. ухудшения, относящегося к задержке выходного сигнала датчика воздушно-топливного отношения в ответ на изменение воздушно-топливного отношения вблизи датчика воздушно-топливного отношения), как примера неисправности.

[0056] Фиг. 6 представляет собой временную диаграмму выходного тока впускного датчика воздушно-топливного отношения (впускного выходного тока), выходного тока выпускного датчика воздушно-топливного отношения с стороны (выпускного выходного тока), и значение указателя окончания диагностики до и после выполнения управления отсечкой подачи топлива. В примере, показанном на фигуре, управление отсечкой подачи топлива начинается в момент t₁ времени и управление отсечкой подачи топлива заканчивается в момент t₃ времени. Когда управление отсечкой подачи топлива заканчивается, выхлопные газы, у которых воздушно-топливное отношение является богатым, принудительно текут во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов через управление обогащением после восстановления подачи топлива. Следует заметить, тем не менее, что поскольку большое количество кислорода накапливается впускным катализатором 20 очистки выхлопных газов, воздушно-топливное отношение выхлопных газов, выпускаемых из впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов, равно теоретическому воздушно-топливному отношению.

[0057] В случае, когда отсутствует неисправность, заключающаяся в замедлении реагирования в выпускном датчике 41 воздушно-топливного отношения, выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения меняется так, как показано сплошной линией А на фиг. 6. То есть, после окончания управления отсечкой подачи топлива, выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения начинает падать с некоторой задержкой от окончания управления отсечкой подачи топлива, потому что имеется некоторое расстояние от корпуса 1 двигателя до выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения. Кроме того, воздушно-топливное отношение выхлопных газов, вытекающих из впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов, в это время приблизительно равно теоретическому воздушно-топливному отношению. Поэтому выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения становится равным нулю.

[0058] С другой стороны, в случае, когда имеется неисправность, заключающаяся в замедлении реагирования выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения, выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения меняется, как показано пунктирной линией В на фиг. 6. То есть, скорость, с которой выходной ток падает, меньше в случае, когда нет замедления реагирования выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения (как показано сплошной линией А). Таким образом, скорость, с которой выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения падает, меняется в зависимости от того, имеется ли замедление реагирования выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения. Поэтому путем вычисления этой скорости падения становится возможным диагностировать, имеется ли или нет замедление реагирования выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения.

[0059] Таким образом, в примере, показанном на фигуре, скорость, с которой выходной ток меняется (далее именуемая «скоростью изменения тока определения») во время, когда значение выходного тока выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения находится внутри заданного токового диапазона X (далее именуемого «диапазоном тока определения») между величиной (I₁₈), соответствующей воздушно-топливному отношению приблизительно 18, и величиной (I₁₆), соответствующей воздушно-топливному отношению приблизительно 16, вычисляют во время выполнения управления обогащением после восстановления подачи топлива после окончания управления отсечкой подачи топлива. В настоящем варианте осуществления изобретения, в частности, время ΔΤ, в течение которого выходной ток меняется от верхнего предела (т.е. I₁₈) диапазона тока определения до нижнего предела (т.е. I₁₆) диапазона тока определения, используется в качестве параметра, обозначающего скорость изменения тока определения. Имеется в виду, что при уменьшении скорости изменения тока определения увеличивается это время ΔΤ изменения тока определения. При этом время ΔΤ изменения тока определения на фиг. 1 представляет собой параметр, обозначающий скорость изменения воздушно-топливного отношения определения, показанного сплошной линией А, а время ΔΤ₂ изменения тока определения на фиг. 1 представляет собой параметр, обозначающий скорость изменения воздушно-топливного отношения определения, показанную пунктирной линией В.

[0060] Далее, в настоящем варианте осуществления изобретения неисправность в выпускном датчике 41 воздушно-топливного отношения диагностируется на основе времени ΔΤ изменения тока определения, вычисляемом таким образом. Более конкретно, когда время ΔΤ изменения тока определения больше, чем контрольное время изменения тока при неисправности (например, ΔΤ₂), то есть когда скорость изменения тока определения меньше, чем контрольная скорость изменения тока определения при неисправности, определяется, что имеется неисправность, выражающаяся в замедлении реагирования выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения. Напротив, когда время ΔΤ изменения тока меньше, чем контрольное время изменения тока при неисправности (например, ΔΤ₁), то есть, когда скорость изменения тока определения выше, чем контрольная скорость изменения тока при неисправности, определяется, что отсутствует неисправность, выражающаяся в замедлении реагирования выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения. При этом, контрольное время изменения тока при неисправности может быть величиной, определенной заранее, или величиной, которая меняется в соответствии с рабочим параметром, например, оборотами двигателя, нагрузкой на двигатель или т.п. во время управления обогащением после восстановления подачи топлива.

[0061] Далее, когда выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения падает ниже нижнего предела (т.е. Ι₁₆) диапазона тока определения (в момент t₅ времени), значение указателя окончания диагностики меняется на 1 при допущении, что выполняется диагностика неисправности в выпускном датчике 41 воздушно-топливного отношения. Этот указатель окончания диагностики представляет собой флаг, который сбрасывают на 0, когда ключ зажигания выключен с целью выключения системы транспортного средства, оснащенной двигателем внутреннего сгорания, и который установлен на 1, когда диагностика неисправностей выполнена после запуска двигателя внутреннего сгорания.

[0062] Как описано выше, при управлении диагностикой неисправностей, диагностика неисправностей выполняется, когда воздушно-топливное отношение выхлопных газов, проходящих вблизи выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения, меняется к теоретическому воздушно-топливному отношению из состояния, где выполняется управление отсечкой подачи топлива, а именно, состояния, где воздушно-топливное отношение выхлопных газов, проходящих вблизи выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения, является чрезвычайно высоким (степень обеднения чрезвычайно высока). Таким образом, путем выполнения диагностики неисправностей, когда воздушно-топливное отношение выхлопных газов, проходящих вблизи выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения, существенно меняется, становится возможным увеличить точность при выполнении диагностики неисправностей.

[0063] При этом в настоящем варианте осуществления изобретения в транспортном средстве, оснащенном двигателем внутреннего сгорания, загорается индикаторная лампа, когда устройство диагностики определяет, что имеется неисправность в выпускном датчике 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

[0064] Кроме того, управление диагностикой неисправностей не всегда выполняется после окончания каждого управления отсечкой подачи топлива, и выполняется при выполнении некоторого условия выполнения. В качестве такого условия выполнения можно упомянуть, например, что когда температура выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения поднимается так, что становится равной или превышает температуру активации, то управление диагностикой неисправностей не выполняется заданное количество раз с момента запуска системы транспортного средства, оснащенной двигателем внутреннего сгорания, и т.п.

[0065] При этом в вышеупомянутом примере управление диагностикой неисправностей для диагностики неисправности замедления реагирования выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения выполняется после окончания управления отсечкой подачи топлива. Тем не менее, согласно изобретению, любой тип управления диагностикой неисправностей может быть выполнен, при условии, что эта диагностика неисправностей выполняется на основе выходного сигнала каждого из датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения после окончания управления отсечкой подачи топлива.

[0066] Управление подаваемым напряжением

В частности, в настоящем варианте осуществления изобретения, напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, равно примерно 0,45 В во время нормальной работы (когда управление отсечкой подачи топлива не выполняется). Таким образом, как видно из фиг. 3, воздушно-топливное отношение в выхлопных газах может быть соответствующим образом определено в непосредственной близости от теоретического воздушно-топливного отношения.

[0067] При этом, если напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, поддерживается равным 0,45 В во время выполнения управления отсечкой подачи топлива, выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения чрезвычайно большой (см. I_0,45AIR на фиг. 3). Когда возникает этот избыточно большой выходной ток, электрическая цепь, на которую подается выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения, также должна иметь большую емкость. В результате стоимость изготовления этой электрической цепи увеличивается. С другой стороны, во время управления отсечкой подачи топлива, впрыск из клапана 11 впрыска топлива не выполняется, таким образом, нет необходимости определять воздушно-топливное отношение выхлопных газов выпускным датчиком 41 воздушно-топливного отношения.

[0068] Фиг. 7 представляет собой временную диаграмму выходного тока впускного датчика воздушно-топливного отношения (впускного выходного тока), выходного тока выпускного датчика воздушно-топливного отношения (выпускного выходного тока), напряжения, подаваемого к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения и значения указателя окончания диагностики до и после выполнения управления отсечкой подачи топлива. Как видно из фиг. 7, в настоящем варианте осуществления изобретения, напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, снижается до 0,2 В во время выполнения управления отсечкой подачи топлива. В примере, показанном на фиг. 7, в частности, когда выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения достигает Ι₁₈, напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, снижается от 0,45 В до 0,2 В.

[0069] Как видно из фиг. 3, максимальное значение, которое может принимать выходной ток, увеличивается, когда напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, повышается. Поэтому в случае, когда напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, установлено равным 0,2 В, не возникает выходной ток, равный или больший, чем I_0,2AIR (величина меньше I_0,45AIR) в выпускном датчике 41 воздушно-топливного отношения, даже когда газ, сходный с атмосферным газом (атмосферным газом на фиг. 3), течет по поверхности выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения. В результате может быть предотвращено создание чрезвычайно большого выходного тока из выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения.

[0070] Кроме того, в настоящем варианте осуществления изобретения, когда вышеупомянутое управление диагностикой неисправностей не выполняется во время окончания управления отсечкой подачи топлива, подаваемое напряжение повышается от 0,2 В до 0,45 В, когда выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения падает до Ι₁₈ (в момент t₆ времени на фиг. 6), как показано пунктирной линией на фиг. 7.

[0071] Здесь следует заметить, что, как видно из фиг. 3, воздушно-топливное отношение может быть определено в определенном интервале как богатое воздушно-топливное отношение и как бедное воздушно-топливное отношение по сравнению с теоретическим воздушно-топливным отношением, когда напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, установлено равным 0,45 В. С другой стороны, когда напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, установлено равным 0,2 В, воздушно-топливное отношение может быть определено в определенном интервале как богатое воздушно-топливное отношение, в силу чего невозможно отделить воздушно-топливное отношение, равное или большее, чем приблизительно 18, от более бедного воздушно-топливного отношения. То есть, когда напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, снижается до 0,2 В, интервал, в котором воздушно-топливное отношение может быть определено, становится неприемлемым. Таким образом, путем повышения подаваемого напряжения до 0,45 В после окончания управления отсечкой подачи топлива, воздушно-топливное отношение может быть определено в определенном интервале по сравнению с теоретическим воздушно-топливным отношением во время нормальной работы. В результате воздушно-топливное отношение в пределах интервала, который нужен во время нормальной работы, может быть определено после окончания управления отсечкой подачи топлива.

[0072] В настоящем варианте осуществления изобретения, в частности, подаваемое напряжение повышается после того, как выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения падает до I₁₈. Здесь следует заметить, что когда подаваемое напряжение повышается перед тем, как выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения падает до Ι₁₈, выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения повышается выше I_0,2AIR, когда подаваемое напряжение повышается. В результате избыточно большой выходной ток поступает в электрическую цепь, которая подсоединена к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения. В случае, когда емкость примененной электрической цепи мала, электрическая цепь повреждается. Напротив, согласно настоящему варианту осуществления изобретения, подаваемое напряжение повышается после того, как выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения падает до I₁₈. Поэтому может быть предотвращено появление избыточно большого выходного тока выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения.

[0073] Кроме того, как будет описано далее, когда напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, меняется не ступенчатым образом, шум временно создается в выходном токе выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения. Поэтому непосредственно после того, как подаваемое напряжение меняется, воздушно-топливное отношение выхлопных газов, текущих по поверхности выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения, не может быть с точностью определено. В настоящем варианте осуществления изобретения подаваемое напряжение меняется, когда выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны падает до I₁₈. Подаваемое напряжение плавно меняется, и при этом предотвращается возникновение избыточно большого выходного тока. В некоторых случаях, следовательно, шум, возникающий в результате изменения подаваемого напряжения, может быть прекращен до того, как выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения достигает нуля, что соответствует теоретическому воздушно-топливному отношению.

[0074] При этом в вышеупомянутом примере нормальное напряжение, т.е. подаваемое напряжение во время нормальной работы, принято равным 0,45 В, а напряжение отсечки подачи топлива, т.е. подаваемое напряжение во время управления отсечкой подачи топлива, принято равным 0,2 В. Тем не менее, обычное напряжение и напряжение отсечки подачи топлива не обязательно нужны для соответствующей оценки этих величин.

[0075] Следует заметить, тем не менее, что напряжение отсечки подачи топлива должно быть меньше, чем обычное напряжение в настоящем варианте осуществления изобретения. Кроме того, напряжение отсечки подачи топлива является таким напряжением, при котором выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения становится равен или меньше, чем максимально допустимый ток электрической цепи, даже когда газ, сходный с атмосферным газом, течет по поверхности выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения. Кроме того, напряжение отсечки подачи топлива является напряжением, которое выше, чем нижнее предельное напряжение (V_LOW на фиг. 3) диапазона предельного тока во время, когда выпускной датчик 41 воздушно-топливного отношения подвергается воздействию выхлопных газов, чье воздушно-топливное отношение равно теоретическому воздушно-топливному отношению.

[0076] Более предпочтительно, что напряжение отсечки подачи топлива является напряжением, которое выше, чем минимальное напряжение диапазона предельного тока датчика воздушно-топливного отношения в то время, когда выпускной датчик 41 воздушно-топливного отношения подвергается воздействию газов, чье воздушно-топливному отношение равно заранее заданному бедному воздушно-топливное отношению (например, воздушно-топливному отношению, равному 18). В этом случае напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, повышается от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению, когда выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения становится равен или меньше, чем величина, (например, I₁₈), соответствующая этому заданному бедному воздушно-топливному отношению (например, воздушно-топливному отношению, равному 18).

[0077] Кроме того, момент времени повышения напряжения, подаваемого к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения после окончания управления отсечкой подачи топлива, не обязательно должен совпадать с моментом времени, когда выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения падает, чтобы стать равным или меньше величины Ι₁₈, соответствующей воздушно-топливному отношению приблизительно 18. Соответственно, этот момент времени может совпадать с моментом времени, когда выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения становится равен или меньше, чем заранее заданная величина (величина больше нуля), за исключением I₁₈. Следует заметить, тем не менее, что выходной ток во время, когда напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, повышается, является предпочтительно предельным током.

[0078] Управление подаваемым напряжением во время выполнения управления диагностикой неисправностей

При этом, как описано выше, когда напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, меняется ступенчатым образом, шум временно создается в выходном токе выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения. Следовательно, когда выполняется управление диагностикой неисправностей непосредственно после окончания управления отсечкой подачи топлива, как описано выше, шум создается в выходном токе выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения во время выполнения управления диагностикой неисправностей. Когда шум, таким образом, возникает в выходном токе выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения во время выполнения управления диагностикой неисправностей, неисправность в выпускном датчике 41 воздушно-топливного отношения не может быть с точностью определена.

[0079] Кроме того, в настоящем варианте осуществления изобретения, как описано выше, когда выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения достигает тока при окончании определения, который слегка меньше нуля, что соответствует теоретическому воздушно-топливному отношению, управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается. То есть, в настоящем варианте осуществления изобретения, когда величина адсорбции кислорода впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов становится приблизительно равной нулю, и несгоревшие газы начинают вытекать из впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов, управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается. Тем не менее, когда шум создается в выходном токе выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения, когда несгоревшие газы начинают вытекать из впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов, отток несгоревших газов не может быть с точностью определен.

[0080] Таким образом, в настоящем варианте осуществления изобретения напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, повышается после окончания управления отсечкой подачи топлива после более позднего из следующих моментов времени: момента времени, в который заканчивается управление диагностикой неисправностей, и момента времени, в который выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения достигает тока при окончании определения. То есть в настоящем варианте осуществления изобретения подаваемое напряжение повышается после более позднего из следующих моментов времени: момента времени, в который заканчивается управление диагностикой неисправностей, и момента времени, в который заканчивается управление обогащением после восстановления подачи топлива. В примере, обозначенном сплошной линией на фиг. 7, управление диагностикой неисправностей заканчивается в момент t₅ времени, и выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения достигает тока при окончании определения в момент t₄ времени, который настает позднее, чем момент t₅ времени. Поэтому в примере, показанном на фигуре, напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, повышается от 0,2 В до 0,45 В в момент t₄ времени.

[0081] Путем повышения подаваемого напряжения в этот момент времени становится возможным предотвратить возникновение шума в выходном токе, когда напряжение, подаваемое к выпускного датчику 41 воздушно-топливного отношения, меняется во время выполнения управления диагностикой неисправностей. Кроме того, момент времени вытекания несгоревших газов из впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов может быть с точностью определен.

[0082] При этом в вышеупомянутом варианте осуществления изобретения управление диагностикой неисправностей заканчивается до того, как выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения достигает тока при окончании определения. Тем не менее, в случае, когда выполняется управление диагностикой неисправностей в определенном режиме, управление диагностикой неисправностей выполняется после того, как выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения достигает тока при окончании определения. В этом случае напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, повышается после выполнения управления диагностикой неисправностей.

[0083] Кроме того, в вышеупомянутом варианте осуществления изобретения подаваемое напряжение повышается после позднего из следующих моментов времени: момента времени, в который завершается управление диагностикой неисправностей, и момента времени, когда заканчивается управление обогащением после восстановления подачи топлива. Тем не менее, когда подаваемое напряжение повышается поздно, период, в котором интервал, обеспечивающий определение воздушно-топливного отношения, является непригодным, соответственно удлиняется. Соответственно, предпочтительно, что подаваемое напряжение повышается до того, как выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения становится меньше нуля снова после временного обнуления (т.е. до того, как выхлопные газы, у которых воздушно-топливное отношение является богатым, вытекут из впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов) или до того, как выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения становится больше нуля снова после временного обнуления (т.е. до того, как выхлопные газы, у которых воздушно-топливное отношение является бедным, вытекут из впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов), после окончания управления обогащением после восстановления подачи топлива. В альтернативном варианте подаваемое напряжение может быть поднято до того, как выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения станет равным нулю из величины, равной меньше тока при окончании определения (что соответствует теоретическому воздушно-топливному отношению) (во время периода, обозначенного M на фиг. 7) после окончания управления обогащением после восстановления подачи топлива.

[0084] Кроме того, подаваемое напряжение может быть поднято до того, как выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения изменится из величины в непосредственной близости от нуля после преобразования в нуль (что соответствует теоретическому воздушно-топливному отношению) из величины, равной или меньше тока при окончании определения, после окончания управления обогащением после восстановления подачи топлива. Таким образом, подаваемое напряжение повышается, когда выходной сигнал выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения едва меняется.

[0085] Блок-схема

Фиг. 8 представляет собой блок-схему, показывающую процедуру управления напряжением, подаваемым к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения. Процедура управления, показанная на фигуре, выполняется через прерывание с интервалами, составляющими некоторое время.

[0086] Сначала на этапе S11 определяется, является ли или нет указатель Fv падения напряжения установленным равным 1. Указатель Fv падения напряжения представляет собой флаг, который установлен равным 1, когда напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, понижается, и который установлен равным 0 в другом случае. Если определяется на этапе S11, что указатель падения напряжения установлен равным 0, выполняется переход на этап S12. На этапе S12 определяется, является ли или нет управление отсечкой подачи топлива начатым. Если определяется, что управление отсечкой подачи топлива не началось, процедура управления заканчивается. С другой стороны, если определяется на этапе S12, что начато управление отсечкой подачи топлива, выполняется переход на этап S13. На этапе S13 напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, снижается до 0,2 В. В последующем на этапе S14 указатель Fv падения напряжения устанавливается равным 1, и процедура управления заканчивается.

[0087] Далее в процедуре управления на этапе S11 определяется, что индикатор Fv падения напряжения установлен равным 1, и выполняется переход на этап S15. На этапе S15 определяется, является или нет управление отсечкой подачи топлива законченным. Если определяется, что управление отсечкой подачи топлива не закончено, процедура управления заканчивается. В результате напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, удерживается равным 0,2 В. С другой стороны, если определяется на этапе S15, что управление отсечкой подачи топлива закончено, выполняется переход на этап S16. На этапе S16 определяется, является или нет управление диагностикой неисправностей законченным. Если определяется, что управление диагностикой неисправностей не было закончено, процедура управления заканчивается. В результате напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, удерживается равным 0,2 В.

[0088] С другой стороны, если на этапе S16 определяется, что управление диагностикой неисправностей закончено, выполняется переход на этап S17. На этапе S17 определяется, является или нет выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения равным или меньшим, чем ток Iref при окончании определения. Если определяется, что выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения больше тока Iref при окончании определения, процедура управления заканчивается. В этом случае также, напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, поддерживается равным 0,2 В. С другой стороны, если на этапе S17 определяется, что выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения является равным или меньшим, чем ток Iref при окончании определения, выполняется переход на этап S18. На этапе S18 напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, повышается до 0,45 В. В последующем на этапе S19 указатель Fv падения напряжения устанавливают равным 0, и программа управления заканчивается.

[0089] При этом в вышеупомянутом варианте осуществления изобретения описано напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения. Тем не менее, напряжение, подаваемое к впускного датчику 40 воздушно-топливного отношения, может также управляться аналогичным образом. Следует заметить, тем не менее, что впускной датчик 40 воздушно-топливного отношения не применяется для определения того, что несгоревшие газы вытекли из впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов для окончания управления обогащением после восстановления подачи топлива в этом случае. Соответственно, в случае, когда выполняется управление диагностикой неисправностей, напряжение, подаваемое к впускному датчику 40 воздушно-топливного отношения, повышается, когда выполняется управление диагностикой неисправностей. С другой стороны, в случае, когда управление диагностикой неисправностей не выполняется, напряжение, подаваемое к впускному датчику 40 воздушно-топливного отношения, повышается, когда выходной ток впускного датчика 40 воздушно-топливного отношения падает до Ι₁₈,, как в случае выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения.

[0090] Второй вариант осуществления

Далее будет описан второй вариант осуществления изобретения со ссылкой на фиг. 9. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания в целом идентично конфигурации и пр. устройства управления согласно первому варианту осуществления изобретения. Тем не менее, в то время как в первом варианте осуществления изобретения управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается, когда выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения достигает тока при окончании определения, во втором варианте осуществления изобретения управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается независимо от выходного тока выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения.

[0091] Более конкретно, в настоящем варианте осуществления изобретения, управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается на основе интегрированной скорости потока прошедших выхлопных газов, которые прошли во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов с момента окончания управления отсечкой подачи топлива, а именно, с начала управления обогащением после восстановления подачи топлива. При этом, интегрированная скорость потока прошедших выхлопных газов, которые прошли во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов, оценивается на основе, например, выходного сигнала воздушного расходомера 39 и т.п.

[0092] Фиг. 9 представляет собой временную диаграмму, сходную с фиг. 7, показывающую впускной выходной ток и т.п. до и после выполнения управления отсечкой подачи топлива. Как видно из фиг. 9, в настоящем варианте осуществления изобретения интегрирование скорости потока выхлопных газов, которые прошли во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов, начинается во время окончания управления отсечкой подачи топлива, а именно, в начале управления обогащением после восстановления подачи топлива (в момент t₃ времени). Далее, когда интегрированная скорость потока выхлопных газов, которые прошли во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов, достигает величины ∑Vref, определенной заранее в момент t₇ времени, управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается. В результате выходной ток впускного датчика 40 воздушно-топливного отношения повышается до нуля (что соответствует теоретическому воздушно-топливному отношению).

[0093] Даже в случае, когда управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается на основе интегрированной скорости потока выхлопных газов, когда управление диагностикой неисправностей не выполняется после окончания управления отсечкой подачи топлива, напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, повышается от 0,2 В до 0,45 В после падения до I₁₈,, как в случае вышеупомянутого первого варианта осуществления изобретения.

[0094] С другой стороны, когда управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается таким образом на основе интегрированной скорости потока выхлопных газов, выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения не используется для определения момента времени окончания управления обогащением после восстановления подачи топлива. Поэтому нет необходимости с точностью определять момент, когда выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения становится равным току при окончании определения, с помощью выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения после начала управления обогащением после восстановления подачи топлива. Таким образом, в настоящем варианте осуществления изобретения в случае, когда выполняется управление диагностикой неисправностей после окончания управления отсечкой подачи топлива, напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, повышается от 0,2 В до 0,45 В, когда управление диагностикой неисправностей заканчивается в момент t₄ времени. Таким образом, интервал воздушно-топливного отношения, в котором оно может быть определено выпускным датчиком 41 воздушно-топливного отношения, может плавно меняться до подходящего интервала после окончания управления отсечкой топлива.

[0095] При этом напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, не обязательно может повышаться одновременно с окончанием управления диагностикой неисправностей при условии, что управление диагностикой неисправностей закончено. Следует заметить, тем не менее, которое когда момент времени для повышения подаваемого напряжения задерживается, период, в котором интервал, обеспечивающий определение воздушно-топливного отношения, является непригодным, соответственно удлиняется. Соответственно, предпочтительно, что подаваемое напряжение будет поднято до окончания управления обогащением после восстановления подачи топлива.

[0096] Кроме того, в вышеупомянутом варианте осуществления изобретения окончание управления обогащением после восстановления подачи топлива определяется на основе интегрированной скорости потока выхлопных газов, которые прошли во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов. Тем не менее, окончание управления обогащением после восстановления подачи топлива может быть определено на основе другого параметра, при условии, что этот параметр не является выходным током выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения. В качестве такого параметра можно упомянуть, например, время, истекшее с начала управления обогащением после восстановления подачи топлива, интегрированное количество впрыснутого топлива с начала управления обогащением после восстановления подачи топлива и т.п.

[0097] Третий вариант осуществления

Далее будет описан третий вариант осуществления изобретения со ссылкой на фиг. 10. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания в целом идентично по конфигурации и пр. устройству управления согласно первому варианту осуществления изобретения и устройству управления согласно второму варианту осуществления изобретения. Тем не менее, в вышеупомянутом варианте осуществления изобретения, момент окончания управления обогащением после восстановления подачи топлива остается неизменным, независимо от того, выполняется ли управление диагностикой неисправностей. Напротив, согласно настоящему варианту осуществления изобретения, момент окончания управления обогащением после восстановления подачи топлива меняется в зависимости от того, выполняется или нет управление диагностикой неисправностей.

[0098] Более конкретно, в настоящем варианте осуществления изобретения в случае, когда управление диагностикой неисправностей не выполняется после окончания управления отсечкой подачи топлива, управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается, когда выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения падает до тока при окончании определения (в момент t4 времени на фиг. 10), как показано на фиг. 10. Соответственно, выхлопные газы, у которых воздушно-топливное отношение является богатым, текут во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов до момента t₄ времени, при этом выходной ток впускного датчика 40 воздушно-топливного отношения обнуляется после момента t₄ времени. В этом случае, как и в случае с вышеупомянутым вариантом осуществления изобретения, напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, повышается от 0,2 В до 0,45 В в момент t₆ времени (когда выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения падает до I₁₈).

[0099] С другой стороны, в случае, когда выполняется управление диагностикой неисправностей после окончания управления отсечкой подачи топлива, момент окончания управления обогащением после восстановления подачи топлива определяется на основе интегрированной скорости потока выхлопных газов, которые прошли во впускной катализатор 20 очистки выхлопных газов, как показано на фиг. 11. Соответственно, управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается, когда интегрированная скорость потока выхлопных газов достигает величины ∑Vref, определенной заранее (в момент t₇ времени).

[0100] Кроме того, в настоящем варианте осуществления изобретения в случае, когда выполняется управление диагностикой неисправностей, напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, повышается от 0,2 В до 0,45 В, когда управление диагностикой неисправностей заканчивается в момент t₅ времени, как в случае второго варианта осуществления изобретения.

[0101] Согласно настоящему варианту осуществления изобретения в случае, когда управление диагностикой неисправностей не выполняется, управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается после того, как выходной ток выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения падает до тока при окончании определения. В этой связи, управление обогащением после восстановления подачи топлива может выполняться, пока весь кислород, накопленный впускным катализатором 20 очистки выхлопных газов, не будет выпущен. Таким образом, способность к адсорбции кислорода впускного катализатора 20 очистки выхлопных газов может повыситься. С другой стороны, в случае, когда выполняется управление диагностикой неисправностей, управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается независимо от выходного тока выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения. Поэтому шум, возникающий из-за изменения напряжения, подаваемого к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, может не оказывать воздействия на определение момента окончания управления диагностикой неисправностей.

[0102] Блок-схема

Фиг. 12 представляет собой блок-схему, показывающую процедуру управления напряжением, подаваемым к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, и управления обогащением после восстановления подачи топлива. Процедура управления, показанная на фигуре, выполняется через прерывание с интервалами, составляющими некоторое время. При этом этапы S21 - S25 являются такими же, что и этапы S11 - S15 с фиг. 8 соответственно, поэтому их описание будет опущено.

[0103] Если определяется на этапе S25, что управление отсечкой подачи топлива закончено, выполняется переход на этап S26. На этапе S26 определяется, является ли или нет указатель Fr обогащения после восстановления подачи топлива равным 1. Указатель Fr обогащения после восстановления подачи топлива представляет собой флаг, который равен 1, когда управление обогащением после восстановления подачи топлива выполняется, и которое равно 0 в ином случае. Если управление обогащением после восстановления подачи топлива еще не началось, на этапе S25 определяется, что указатель Fr обогащения после восстановления подачи топлива не равен 1, и выполняется переход на этап S27. На этапе S27, начинается управление обогащением после восстановления подачи топлива. В последующем, на этапе S28, указатель Fr обогащения после восстановления подачи топлива равен 1, и процедура управления заканчивается.

[0104] В последующей процедуре управления на этапе S26 определяется, что указатель Fr обогащения после восстановления подачи топлива равен 1 и выполняется переход на этап S29. На этапе S29 определяется, выполнено или нет управление диагностикой неисправностей после окончания управления отсечкой подачи топлива. Если определяется, что управление диагностикой неисправностей выполнено, выполняется переход на этап S30. На этапе S30 определяется, является ли или нет управление диагностикой неисправностей законченным. Если определяется, что управление диагностикой неисправностей не было закончено, процедура управления заканчивается. В результате напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, поддерживается равным 0,2 В и управление обогащением после восстановления подачи топлива продолжается. После этого, когда выполняется управление диагностикой неисправностей, выполняется переход от этапа S30 к этапу S31 в последующей процедуре управления, и напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, повышается до 0,45 В. Далее на этапе S32 управление обогащением после восстановления подачи топлива заканчивается. На этапе S33 указатель Fv падения напряжения становится равным 0. На этапе S34 указатель Fr обогащения после восстановления подачи топлива устанавливают равным 0, и процедура управления заканчивается.

[0105] С другой стороны, если на этапе S29 определяется, что управление диагностикой неисправностей не было выполнено после окончания управления отсечкой подачи топлива, выполняется переход на этап S35. На этапе S35 определяется, является ли или нет выходной ток I выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения равным или меньшим, чем I₁₈ (величина, соответствующая воздушно-топливному отношению 18). Если определяется, что выходной ток I выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения больше Ι₁₈, процедура управления заканчивается. В результате, напряжение, подаваемое к выпускному датчику 41 воздушно-топливного отношения, поддерживается равным 0,2 В, и управление обогащением после восстановления подачи топлива продолжается. После этого, когда выходной ток I выпускного датчика 41 воздушно-топливного отношения падает, чтобы стать равным или меньше I₁₈, выполняется переход от этапа S35 к этапу S31 в процедуре управления. Далее выполняются этапы S31 - S34 и процедура управления заканчивается.

[0106] Тип датчиков воздушно-топливного отношения

При этом, в вышеупомянутом варианте осуществления в изобретения, как впускной датчик 40 воздушно-топливного отношения, так и выпускной датчик 41 воздушно-топливного отношения представляют собой многослойный датчик воздушно-топливного отношения с предельным током, как показано на фиг. 2. Каждый из этих датчиков воздушно-топливного отношения может быть чашеобразным датчиком воздушно-топливного отношения с предельным током.

[0107] Фиг. 13 представляет собой вид, схематически показывающий конструкцию каждого из чашеобразных датчиков 40' и 41' воздушно-топливного отношения. Как показано на фиг. 13, каждый чашеобразный датчик 40' и 41' воздушно-топливного отношения содержит слой 51' из твердого электролита, который имеет форму чашки (цилиндра), электрод 52' со стороны выхлопных газов, который расположен на наружной поверхности слоя 51' из твердого электролита, электрод 53 со стороны атмосферы, который расположен на внутренней поверхности слоя 51' из твердого электролита, слой 54' ограничения скорости диффузии, который ограничивает скорость диффузии прохождения выхлопных газов, и нагревательный участок 56', который нагревает каждый датчик 40' и 41' воздушно-топливного отношения. Как видно из фиг. 13, слой 54' ограничения скорости диффузии имеет форму чашки, выполненной так, чтобы покрывать наружную поверхность слоя 51' из твердого электролита. Кроме того, нагревательный участок 56' находится внутри слоя 51' из твердого электролита.

[0108] Когда каждый чашеобразный датчик 40' и 41' воздушно-топливного отношения выполнен таким образом, вся наружная периферийная поверхность слоя 54' ограничения скорости диффузии подвергается воздействию выхлопных газов. В результате скорость потока выхлопных газов, достигающих электрода 52 со стороны выхлопных газов', является большой, и между электродами возникает большой ток. Поэтому выходной ток чашеобразного датчика воздушно-топливного отношения больше выходного тока многослойного датчика воздушно-топливного отношения, при этом нагрузка, подаваемая к электрической цепи чашеобразного датчика воздушно-топливного отношения, увеличивается. Поэтому, когда применяется чашеобразный датчик воздушно-топливного отношения, нагрузка, подаваемая к электрической цепи, может быть более эффективно уменьшена путем выполнения управления с помощью вышеупомянутого варианта осуществления изобретения. При этом типы впускного датчика воздушно-топливного отношения и выпускного датчика воздушно-топливного отношения не обязательно должны быть одинаковыми. Например, впускной датчик воздушно-топливного отношения может быть многослойным датчиком воздушно-топливного отношения, а выпускной датчик воздушно-топливного отношения может быть чашеобразным датчиком воздушно-топливного отношения.

Описание ссылочных позиций

[0109]

1 КОРПУС ДВИГАТЕЛЯ

5 КАМЕРА СГОРАНИЯ

7 ВПУСКНОЕ ОТВЕРСТИЕ

9 ВЫПУСКНОЕ ОТВЕРСТИЕ

19 ВЫПУСКНОЙ КОЛЛЕКТОР

20 ВПУСКНОЙ КАТАЛИЗАТОР ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ

24 ВЫПУСКНОЙ КАТАЛИЗАТОР ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ

31 ЭБУ

40 ВПУСКНОЙ ДАТЧИК ВОЗДУШНО-ТОПЛИВНОГО ОТНОШЕНИЯ

41 ВЫПУСКНОЙ ДАТЧИК ВОЗДУШНО-ТОПЛИВНОГО ОТНОШЕНИЯ

Изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания, в частности для диагностики неисправностей. Техническим результатом является управление диагностикой износа для диагностики снижения эксплуатационных характеристик датчика воздушно-топливного отношения. Предложено устройство управления для двигателя внутреннего сгорания с датчиком воздушно-топливного отношения и блоком управления подаваемым напряжением к датчику воздушно-топливного отношения. Устройство выполняет управление отсечкой подачи топлива для остановки подачи топлива в камеру сгорания и управление диагностикой неисправностей для диагностики неисправности в датчике воздушно-топливного отношения на основе текущего выходного сигнала датчика воздушно-топливного отношения после окончания управления отсечкой подачи топлива. Датчик воздушно-топливного отношения выполнен так, что его выходной ток увеличивается, когда определяемое воздушно-топливное отношение выхлопных газов повышается и максимальное значение выходного тока увеличивается, когда напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, повышается. Блок управления подаваемым напряжением делает напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, равным напряжению отсечки подачи топлива, отличному от нормального напряжения, которое подается, когда управление отсечкой подачи топлива не выполняется, во время выполнения управления отсечкой подачи топлива и до окончания управления диагностикой неисправностей после окончания управления отсечкой подачи топлива, и меняет напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению после окончания управления диагностикой неисправностей. 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, которое характеризуется тем, что содержит

датчик воздушно-топливного отношения, расположенный в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания; и

электронный блок управления, сконфигурированный для управления напряжением, подаваемым к датчику воздушно-топливного отношения,

при этом электронный блок управления сконфигурирован для выполнения управления отсечкой подачи топлива для остановки подачи топлива в камеру сгорания или уменьшения количества топлива, подаваемого в камеру сгорания во время работы двигателя внутреннего сгорания,

электронный блок управления сконфигурирован для выполнения диагностики неисправности в датчике воздушно-топливного отношения на основе текущего выходного сигнала датчика воздушно-топливного отношения после окончания управления отсечкой подачи топлива,

датчик воздушно-топливного отношения сконфигурирован так, что выходной ток датчика воздушно-топливного отношения увеличивается, когда определяемое воздушно-топливное отношение выхлопных газов повышается, и датчик воздушно-топливного отношения сконфигурирован так, что максимальное значение выходного тока увеличивается, когда напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, повышается, и

электронный блок управления сконфигурирован так, чтобы делать напряжение, подаваемое к датчику воздушно-топливного отношения, равным напряжению отсечки подачи топлива, отличному от нормального напряжения, которое подается, когда управление отсечкой подачи топлива не выполняется, во время выполнения управления отсечкой подачи топлива и до выполнения управления диагностикой неисправностей после окончания управления отсечкой подачи топлива, а также электронный блок управления сконфигурирован для изменения напряжения, подаваемого к датчику воздушно-топливного отношения от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению после окончания управления диагностикой неисправностей.

2. Устройство управления по п. 1, в котором

двигатель внутреннего сгорания содержит катализатор очистки выхлопных газов, катализатор очистки выхлопных газов расположен в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания,

датчик воздушно-топливного отношения расположен с выпускной стороны катализатора очистки выхлопных газов в направлении потока выхлопных газов, и

электронный блок управления сконфигурирован для выполнения управления обогащением после восстановления подачи топлива для доведения воздушно-топливного отношения выхлопных газов, текущих в катализатор очистки выхлопных газов до богатого воздушно-топливного отношения после окончания управления отсечкой подачи топлива, при этом богатое воздушно-топливное отношение богаче, чем теоретическое воздушно-топливное отношение.

3. Устройство управления по п. 2, в котором

электронный блок управления сконфигурирован для изменения напряжения, подаваемого к датчику воздушно-топливного отношения, от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению после более позднего из следующих моментов времени: момента времени, когда закончено управление диагностикой неисправностей, и момента времени, когда закончено управление обогащением после восстановления подачи топлива.

4. Устройство управления по п. 3, в котором

электронный блок управления сконфигурирован для изменения напряжения, подаваемого к датчику воздушно-топливного отношения, от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению прежде, чем выходной ток датчика воздушно-топливного отношения станет меньше, чем величина, соответствующая теоретическому воздушно-топливному отношению снова после окончания управления обогащением после восстановления подачи топлива.

5. Устройство управления по п. 3 или 4, в котором

электронный блок управления сконфигурирован для завершения управления обогащением после восстановления подачи топлива, когда выходной ток датчика воздушно-топливного отношения становится равен или меньше, чем ток при окончании определения, соответствующий воздушно-топливному отношению при окончании определения, которое богаче, чем теоретическое воздушно-топливное отношение.

6. Устройство управления по п. 5, в котором

электронный блок управления сконфигурирован для изменения напряжения, подаваемого к датчику воздушно-топливного отношения, от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению после окончания управления обогащением после восстановления подачи топлива и прежде изменения выходного тока датчика воздушно-топливного отношения от тока, который равен или меньше, чем ток при окончании определения, к току, соответствующему теоретическому воздушно-топливному отношению.

7. Устройство управления по п. 2, в котором

электронный блок управления сконфигурирован для завершения управления обогащением после восстановления подачи топлива на основе другого параметра независимо от выходного тока датчика воздушно-топливного отношения, и

электронный блок управления сконфигурирован для изменения напряжения, подаваемого к датчику воздушно-топливного отношения, от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению после окончания управления диагностикой неисправностей и перед окончанием управления обогащением после восстановления подачи топлива.

8. Устройство управления по п. 7, в котором

электронный блок управления сконфигурирован так, чтобы не выполнялось управление диагностикой неисправностей даже после окончания управления отсечкой подачи топлива, когда условие для выполнения управления диагностикой неисправностей не выполнено в момент времени окончания управления отсечкой топлива,

электронный блок управления сконфигурирован для завершения управления обогащением после восстановления подачи топлива после того, как выходной ток датчика воздушно-топливного отношения становится равным величине, соответствующей воздушно-топливному отношению при окончании определения и определенной заранее в первый раз с начала управления обогащением после восстановления подачи топлива, когда управление диагностикой неисправностей не выполняется после окончания управления отсечкой подачи топлива, и

электронный блок управления сконфигурирован для завершения управления обогащением после восстановления подачи топлива на основе другого параметра, независимо от выходного тока датчика воздушно-топливного отношения, когда выполняется управление диагностикой неисправностей после окончания управления отсечкой подачи топлива.

9. Устройство управления по любому из пп. 1-4 или 6-8, в котором

электронный блок управления сконфигурирован так, чтобы не выполнялось управление диагностикой неисправностей даже после окончания управления отсечкой подачи топлива, когда условие для выполнения управления диагностикой неисправностей не выполнено в момент времени окончания управления отсечкой подачи топлива, и

электронный блок управления сконфигурирован для изменения напряжения, подаваемого к датчику воздушно-топливного отношения, от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению, как только выходной ток датчика воздушно-топливного отношения станет равен или меньше, чем величина, определенная заранее после окончания управления отсечкой подачи топлива, когда управление диагностикой неисправностей не выполняется после окончания управления отсечкой подачи топлива.

10. Устройство управления по любому из пп. 1-4 или 6-8, в котором

напряжение отсечки подачи топлива меньше, чем нормальное напряжение.

11. Устройство управления по п. 10, в котором

напряжение отсечки топлива подачи выше, чем нижний предел напряжения диапазона предельного тока датчика воздушно-топливного отношения в момент времени, когда датчик воздушно-топливного отношения подвергается воздействию газа, имеющего теоретическое воздушно-топливное отношение.

12. Устройство управления по п. 10, в котором

электронный блок управления сконфигурирован так, чтобы не выполнялось управление диагностикой неисправностей даже после окончания управления отсечкой подачи топлива, когда условие для выполнения управления диагностикой неисправностей не выполнено в момент времени окончания управления отсечкой подачи топлива,

напряжение отсечки подачи топлива выше, чем нижний предел напряжения диапазона предельного тока датчика воздушно-топливного отношения в момент времени, когда датчик воздушно-топливного отношения подвергается воздействию газа, имеющего заданное бедное воздушно-топливное отношение, и

электронный блок управления сконфигурирован для изменения напряжения, подаваемого к датчику воздушно-топливного отношения, от напряжения отсечки подачи топлива к нормальному напряжению, как только выходной ток датчика воздушно-топливного отношения станет равен или меньше, чем величина, соответствующая заданному бедному воздушно-топливному отношению, когда управление диагностикой неисправностей не выполняется после окончания управления отсечкой подачи топлива.

13. Устройство управления по любому из пп. 1-4 или 6-8, в котором

двигатель внутреннего сгорания содержит катализатор очистки выхлопных газов, катализатор очистки выхлопных газов расположен в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания,

датчик воздушно-топливного отношения расположен с выпускной стороны катализатора очистки выхлопных газов в направлении потока выхлопных газов и датчик воздушно-топливного отношения представляет собой чашеобразный датчик воздушно-топливного отношения с предельным током, и

устройство управления дополнительно содержит

впускной датчик воздушно-топливного отношения, расположенный в выхлопном канале катализатора очистки выхлопных газов с впускной стороны, и впускной датчик воздушно-топливного отношения сконфигурирован как многослойный датчик воздушно-топливного отношения с предельным током.