СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ НЕИСПРАВНОСТИ ДАТЧИКА СООТНОШЕНИЯ ВОЗДУХ-ТОПЛИВО Российский патент 2018 года по МПК F02D41/14 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к системе диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо, который расположен в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Из уровня техники известна система очистки выхлопных газов, включающая в себя датчик соотношения воздух-топливо, размещенный по ходу потока выхлопных газов на стороне впуска катализатора очистки выхлопных газов, расположенного в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, и кислородный датчик, размещенный по ходу потока выхлопных газов на стороне выпуска упомянутого катализатора очистки выхлопных газов. В такой системе очистки выхлопных газов, например, выходной сигнал датчика соотношения воздух-топливо на стороне впуска, применяется в качестве основы для управления с обратной связью количеством топлива, которое подается в двигатель внутреннего сгорания, таким образом, что соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор очистки выхлопных газов, становится целевым соотношением воздух-топливо (основное управление с обратной связью), а выходной сигнал кислородного датчика на стороне выпуска применяется в качестве основы для управления с обратной связью целевым соотношением воздух-топливо (вспомогательное управление с обратной связью).

[0003] В связи с этим кислородный датчик и т.д., применяемый в таком двигателе внутреннего сгорания, иногда становится неисправным из-за растрескивания элемента в конструкции датчика. В этом случае упомянутый датчик больше не генерирует нужный выходной сигнал, соответствующий соотношению воздух-топливо в выхлопных газах. Поэтому предлагается система диагностики неисправности, которая диагностирует такую неисправность датчика.

[0004] В такой системе диагностики неисправности известна, например, диагностика неисправности, проводимая следующим образом. То есть когда соотношение воздух-топливо на выходе кислородного датчика на стороне выпуска, становится более бедным соотношением воздух-топливо (ниже именуемое как «бедное соотношение воздух-топливо»), чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор очистки выхлопных газов, делается более богатым соотношением воздух-топливо, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо (ниже именуемое как «богатое соотношение воздух-топливо»). После этого, когда соотношение воздух-топливо на выходе кислородного датчика на стороне выпуска не изменяется на богатое соотношение воздух-топливо, даже если накопленное количество кислорода в катализаторе очистки выхлопных газов становится нулевым, выносится оценка, что кислородный датчик стал неисправным из-за растрескавшегося элемента (например, публикация PLT 1). Из публикации PLT 1 становится возможным быстро и точно определить неисправность кислородного датчика.

Указатель ссылок

Патентная литература

[0005] PLT 1. Публикация японского патента No. 2004-019542А

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача

[0006] В связи с этим авторами настоящего изобретения предложена система диагностики неисправности, которая диагностирует растрескавшийся элемент или иную неисправность датчика соотношения воздух-топливо, размещенного по ходу потока выхлопных газов на стороне выпуска катализатора очистки выхлопных газов. Согласно этой системе диагностики неисправности, если целевое соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор очистки выхлопных газов, делается богатым соотношением воздух-топливо и соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо на стороне впуска делается богатым соотношением воздух-топливо, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо на стороне выпуска меняется от стехиометрического соотношения воздух-топливо на бедное соотношение воздух-топливо, выносится оценка, что датчик соотношения воздух-топливо на стороне выпуска является неисправным. С другой стороны, в случае, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо на стороне выпуска меняется от стехиометрического соотношения воздух-топливо на богатое соотношению воздух-топливо, выносится оценка, что датчик соотношения воздух-топливо на стороне выпуска является исправным.

[0007] Согласно исследованию авторов настоящего изобретения и т.д., было выяснено, что датчик соотношения воздух-топливо, который стал неисправным из-за растрескавшегося элемента и т.д., иногда временно генерирует выходной сигнал, сходный с сигналом исправного датчика соотношения воздух-топливо, в соответствии с состоянием датчика соотношения воздух-топливо или состоянием выхлопных газов вокруг датчика соотношения воздух-топливо, но затем этот выходной сигнал меняется. Поэтому, даже когда размещенный ниже по потоку датчик соотношения воздух-топливо становится неисправным из-за растрескавшегося элемента и т.д., иногда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо на стороне выпуска временно меняется от стехиометрического соотношения воздух-топливо на богатое соотношение воздух-топливо. По этой причине, как было объяснено выше, при оценке исправности датчика соотношения воздух-топливо на стороне выпуска иногда, в итоге, может быть вынесена ошибочная оценка.

[0008] Поэтому, с учетом вышеописанной проблемы, задачей настоящего изобретения стало создание системы диагностики неисправности, способной с точностью оценить исправность датчика на стороне выпуска, который формирует соотношение воздух-топливо.

Решение задачи

[0009] Для решения вышеописанной задачи по первому объекту настоящего изобретения предлагается система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо, включающая в себя катализатор очистки выхлопных газов, расположенный в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, датчик соотношения воздух-топливо, расположенный в упомянутом выхлопном канале по ходу потока выхлопных газов на стороне впуска упомянутого катализатора очистки выхлопных газов, датчик соотношения воздух-топливо, расположенный в упомянутом выхлопном канале по ходу потока выхлопных газов на стороне выпуска упомянутого катализатора очистки выхлопных газов, а также устройство для диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, на основе выходных сигналов упомянутых датчиков соотношения воздух-топливо, отличающаяся тем, что упомянутое устройство для диагностики выносит оценку, что датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, является исправным в том случае, когда соотношение воздух-топливо на выходе упомянутого датчика соотношения воздух-топливо, размещенного выше по потоку, становится богатым соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, и когда таймер-счетчик для отсчета времени, в течение которого соотношение воздух-топливо на выходе упомянутого датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, или меньше его, устанавливает заданное оценочное значение больше нуля.

[0010] По второму объекту изобретения предлагается первый объект изобретения, отличающийся тем, что устройство для диагностики меняет время прямого счета таймером-счетчиком, в соответствии со степенью обогащения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его.

[0011] По третьему объекту изобретения предлагается второй объект изобретения, отличающийся тем, что устройство для диагностики увеличивает время прямого счета таймером-счетчиком, чем больше степень обогащения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его.

[0012] По четвертому объекту изобретения предлагается первый объект изобретения, отличающийся тем, что устройство для диагностики меняет оценочное значение в соответствии со степенью обогащения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его.

[0013] По пятому объекту изобретения предлагается третий объект изобретения, отличающийся тем, что устройство для диагностики меняет оценочное значение таким образом, что оценочное значение становится тем меньше, чем больше степень обогащения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его.

[0014] По шестому объекту изобретения предлагается любой из упомянутых объектов изобретения с первого по пятый, отличающийся тем, что устройство для диагностики выносит оценку, что датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, является исправным, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится нормальным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо, более богатым, чем богатое оценочное эталонное соотношение воздух-топливо, или меньше его, даже если показание таймер-счетчика меньше, чем оценочное значение.

[0015] По седьмому объекту изобретения предлагается любой из упомянутых объектов изобретения с первого по шестой, отличающийся тем, что упомянутая система дополнительно содержит устройство определения расхода потока для определения или расчета объемного расхода выхлопных газов на стороне выпуска, обтекающих датчик соотношения воздух-топливо, при этом устройство для диагностики меняет оценочное значение в соответствии с объемным расходом, который определяется или оценивается устройством определения расхода потока, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его.

[0016] По восьмому объекту изобретения предлагается седьмой объект изобретения, отличающийся тем, что устройство для диагностики меняет оценочное значение таким образом, что оценочное значение становится тем меньше, чем больше объемный расход, рассчитываемый устройством определения расхода потока, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его.

[0017] Для решения описанной выше проблемы по девятому объекту изобретения предлагается система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо, включающая в себя катализатор очистки выхлопных газов, расположенный в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, датчик соотношения воздух-топливо, расположенный в выхлопном канале по потоку выхлопных газов на стороне впуска катализатора очистки выхлопных газов, датчик соотношения воздух-топливо, расположенный в выхлопном канале по ходу потока выхлопных газов на стороне выпуска катализатора очистки выхлопных газов, а также устройство для диагностики, которое использует выходные сигналы упомянутых датчиков соотношения воздух-топливо в качестве основы для диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, отличающаяся тем, что упомянутая система дополнительно содержит устройство определения расхода потока для определения или оценки объемного расхода выхлопных газов ниже по потоку, обтекающих датчик соотношения воздух-топливо, и в которой устройство для диагностики выносит оценку, что датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, является исправным в случае, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного выше по потоку, становится богатым соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, и когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, или меньше его, а совокупное значение, которое определяется или оценивается устройством определения расхода потока, становится заданным оценочным значением большим нуля.

[0018] По 10-му объекту изобретения предлагается девятый объект изобретения, отличающийся тем, что устройство для диагностики меняет оценочное значение в соответствии со степенью обогащения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его.

[0019] По 11-му объекту изобретения предлагается девятый или 10-й объект изобретения, отличающийся тем, что устройство для диагностики выносит оценку, что датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, является исправным, даже когда совокупное значение меньше оценочного значения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится нормальным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо, более богатым, чем богатое оценочное эталонное соотношение воздух-топливо, или меньше его.

[0020] По 12-му объекту изобретения предлагается любой из упомянутых объектов изобретения с первого по 11-й, отличающийся тем, что устройство для диагностики выносит оценку о неисправности датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, в случае, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного выше по потоку, является богатым соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, и когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, меняется от соотношения воздух-топливо, которое богаче, чем бедное оценочное эталонное соотношение воздух-топливо, которое беднее, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, на бедное оценочное эталонное соотношение воздух-топливо или больше его.

[0021] По 13-му объекту изобретения предлагается любой из упомянутых объектов изобретения с первого по 12-й, отличающийся тем, что система диагностики неисправности выполнена с возможностью активного управления целевым соотношением воздух-топливо в выхлопных газах, поступающих в катализатор очистки выхлопных газов, для активного управления богатым соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, с тем, чтобы диагностировать неисправность датчика 40 соотношения воздух-топливо, размещенного выше по потоку, при этом устройство для диагностики вычисляет количество кислорода, которого недостаточно при попытке сделать соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, поступающих в катализатор очистки выхлопных газов, стехиометрическим соотношением воздух-топливо из-за нехватки кислорода, а также приостанавливает активное управление, когда совокупное значение недостатка кислорода с момента активации активного управления достигает верхнего предельного значения максимального количества кислорода, накапливаемого в катализаторе очистки выхлопных газов, или больше его до того, как датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, будет оценен как исправный, либо как неисправный.

[0022] По 14-му объекту изобретения предлагается 13-й объект изобретения, отличающийся тем, что устройство для диагностики выносит оценку о неисправности датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, когда совокупное значение недостатка кислорода с момента запуска активного управления достигает верхнего предельного значения максимального количества кислорода, накапливаемого в катализаторе очистки выхлопных газов, или больше его до того, как датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, будет оценен как исправный, либо как неисправный.

[0023] По 15-му объекту изобретения предлагается 12-й или 13-й объект изобретения, отличающийся тем, что загорается сигнальная лампа, когда выносится оценка о неисправности датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку.

Предпочтительные результаты изобретения

[0024] Согласно настоящему изобретению, предлагается система диагностики неисправности, которая может с точностью оценить исправность датчика соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, в случае использования датчика на стороне выпуска, представляющего собой датчик соотношения воздух-топливо.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0025] На фиг. 1 представлен схематический вид двигателя внутреннего сгорания, в котором используется система диагностики неисправности согласно первому варианту осуществления изобретения.

На фиг. 2 представлен схематический вид в разрезе датчика соотношения воздух-топливо.

На фиг. 3 представлен график, иллюстрирующий взаимосвязь между напряжением, подаваемым на датчик, и выходным током при различном соотношении воздух-топливо в выхлопных газах.

На фиг. 4 представлен график, иллюстрирующий взаимосвязь между соотношением воздух-топливо в выхлопных газах и выходным током, когда напряжение становится постоянным.

На фиг. 5 представлена диаграмма накопления по времени количества кислорода в катализаторе очистки выхлопных газов, размещенном выше по потоку, в режиме обычной работы двигателя внутреннего сгорания.

На фиг. 6 представлен схематический вид в разрезе датчика соотношения воздух-топливо, который стал неисправным из-за растрескавшегося элемента.

На фиг. 7 представлена временная диаграмма соотношения воздух-топливо и т.д. на выходе датчика соотношения воздух-топливо в режиме активного управления.

На фиг. 8 представлен график, иллюстрирующий зависимость между объемным расходом выхлопных газов, которые обтекают датчик соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, и соотношением воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо на стороне выпуска.

На фиг. 9 представлена временная диаграмма о соотношении воздух-топливо на выходе для отдельных датчиков соотношения воздух-топливо.

На фиг. 10 представлена временная диаграмма о соотношении воздух-топливо на выходе для отдельных датчиков соотношения воздух-топливо и таймер-счетчика.

На фиг. 11 представлена блок-схема последовательности операций при управлении диагностикой неисправности датчика соотношения воздух-топливо на стороне выпуска.

На фиг. 12 представлена блок-схема последовательности операций при управлении диагностикой неисправности датчика соотношения воздух-топливо на стороне выпуска.

На фиг. 13 представлена временная диаграмма о соотношении воздух-топливо на выходе для отдельных датчиков соотношения воздух-топливо, таймер-счетчик и время прямого отсчета.

На фиг. 14 представлена блок-схема последовательности операций при управлении диагностикой неисправности датчика соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, по второму варианту осуществления изобретения.

На фиг. 15 представлена временная диаграмма о соотношении воздух-топливо на выходе для отдельных датчиков соотношения воздух-топливо и таймер-счетчик.

На фиг. 16 представлена блок-схема последовательности операций при управлении диагностикой неисправности датчика соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, по третьему варианту осуществления изобретения.

На фиг. 17 представлен график, иллюстрирующий зависимость между объемным расходом выхлопных газов и оценочным значением таймер-счетчика.

На фиг. 18 представлена блок-схема последовательности операций при управлении диагностикой неисправности датчика соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, по четвертому варианту осуществления изобретения.

На фиг. 19 представлена блок-схема последовательности операций при управлении диагностикой неисправности датчика соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, по пятому варианту осуществления изобретения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0026] Ниже будет подробно описан вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Следует отметить, что в нижеследующем описании аналогичные составные элементы обозначены идентичными ссылочными позициями.

[0027] Описание двигателя внутреннего сгорания в целом

На фиг. 1 схематически представлен двигатель внутреннего сгорания, в котором используется система диагностики неисправности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Ссылочными позициями на фиг. 1 обозначены: 1 - корпус двигателя, 2 - блок цилиндров, 3 - поршень, который совершает возвратно-поступательные движения внутри блока цилиндров 2, 4 - головка цилиндра, которая закреплена на блоке цилиндров 2, 5 - камера сгорания, которая выполнена между поршнем 3 и головкой цилиндра 4, 6 - впускной клапан, 7 - впускное окно, 8 - выпускной клапан и 9 - выпускное окно. Впускной клапан 6 открывает и закрывает впускное окно 7, в то время как выпускной клапан 8 открывает и закрывает выпускное окно 9.

[0028] Как показано на фиг. 1, в центральной части внутренней поверхности стенки головки цилиндра 4 размещена свеча зажигания 10, в то время как топливный инжектор 11 расположен на боковой части поверхности внутренней стенки головки цилиндра 4. Свеча зажигания 10 обеспечивает появление электрической искры по сигналу зажигания. Кроме того, по сигналу зажигания топливный инжектор 11 впрыскивает заданное количество топлива в камеру сгорания 5. Следует отметить, что топливный инжектор 11 может впрыскивать топливо внутрь впускного окна 7. Кроме того, в настоящем варианте осуществления изобретения, в качестве топлива используется бензин со стехиометрическим соотношением воздух-топливо 14,6. Тем не менее, в двигателе внутреннего сгорания, в котором применяется система диагностики по настоящему изобретению, может использоваться и другое топливо.

[0029] Впускное окно 7 каждого цилиндра соединено с уравнительным бачком 14 через соответствующий впускной патрубок 13, при этом уравнительный бачок 14 соединен с воздухоочистителем 16 через впускную трубку 15. Впускное окно 7, впускной патрубок 13, уравнительный бачок 14 и впускная трубка 15 образуют впускной канал. Кроме того, внутри впускной трубки 15 размещена дроссельная заслонка 18, которая приводится в действие от приводного механизма 17 дроссельной заслонки. Дроссельная заслонка 18 может управляться с помощью приводного механизмом 17 и, тем самым, менять площадь отверстия впускного канала.

[0030] С другой стороны, выпускное окно 9 каждого цилиндра соединено с выхлопным коллектором 19. Выхлопной коллектор 19 имеет множество патрубков, которые соединены с выпускными окнами 9 и головной частью, в которую эти патрубки сведены. Головная часть выхлопного коллектора 19 соединена с кожухом 21, размещенным выше по потоку, в который встроен катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку. Кожух 21, размещенный выше по потоку, соединен через выхлопную трубу 22 с кожухом 23, размещенным ниже по потоку, который имеет встроенный в него катализатор 24 очистки выхлопных газов, размещенный ниже по потоку. Выпускное окно 9, выхлопной коллектор 19, кожух 21, размещенный выше по потоку, выхлопная труба 22 и кожух 23, размещенный ниже по потоку, образуют выхлопной канал.

[0031] Электронный блок управления (ЭБУ) 31 включает в себя цифровой компьютер с компонентами, которые соединены друг с другом через двунаправленную шину 32, например устройство ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) 33, устройство ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) 34, ЦПУ (микропроцессор) 35, входной порт 36 и выходной порт 37. Во впускной трубке 15 выполнен анемометр 39 с возможностью определения объемного расхода потока, который проходит через впускную трубку 15. Выходной сигнал от упомянутого анемометра 39 поступает через соответствующий аналого-цифровой преобразователь 38 на входной порт 36. Кроме того, в головной части выхлопного коллектора 19 расположен датчик 40 соотношения воздух-топливо на стороне впуска, который определяет соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, проходящих через внутреннюю часть выхлопного коллектора 19 (то есть в выхлопных газах, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку). Кроме того, в выхлопной трубе 22 выполнен датчик 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, который определяет соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, проходящих через внутреннюю часть выхлопной трубы 22 (то есть выхлопные газы, которые вытекают из катализатора 20 очистки выхлопных газов, размещенного выше по потоку, и поступают в катализатор 24 очистки выхлопных газов, размещенный ниже по потоку). Выходные сигналы от датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо также поступают через соответствующие АЦ преобразователи 38 на входной порт 36. Следует отметить, что конфигурация этих датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо будет описана далее.

[0032] Дополнительно, педаль акселератора 42 соединена датчиком 43 нагрузки, который генерирует выходное напряжение пропорционально силе нажатия на педаль акселератора 42. Выходное напряжение датчика 43 нагрузки поступает на входной порт 36 через соответствующий АЦ преобразователь 38. Датчик 44 угла поворота коленвала генерирует выходной импульс каждый раз, когда, например, коленвал поворачивается на 15 градусов. Этот выходной импульс подается на входной порт 36. ЦПУ 35 подсчитывает число оборотов двигателя на основе выходного импульса упомянутого датчика 44 угла поворота коленвала. С другой стороны, выходной порт 37 соединен через соответствующие схемы управления приводом 45 со свечами зажигания 10, топливными инжекторами 11 и приводным механизмом 17 дроссельной заслонки. Следует отметить, что блок ЭБУ 31 работает в качестве система диагностики неисправности в двигателе внутреннего сгорания (в частности, катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, и катализатор 24 очистки выхлопных газов, размещенный ниже по потоку).

[0033] Катализаторы 20 и 24 очистки выхлопных газов представляют собой трехкомпонентные катализаторы, способные накапливать кислород. В частности, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопных газов выполнены в виде носителей из керамики, на которые нанесен благородный металл, обладающий каталитическим действием (например, платина (Pt)), и вещество, обладающее способностью накапливать кислород (например, оксид церия (CeO₂)). Катализаторы 20 и 24 очистки выхлопных газов обладают каталитическим действием одновременного удаления несгоревших газов (НС, СО и т.д.) и окислов азота (NO_X) при достижении заданной температуры активации и, кроме того, способностью накапливать кислород.

[0034] Функционально, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопных газов способны накапливать кислород в выхлопных газах, когда соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализаторы 20 и 24 очистки выхлопных газов, становится беднее, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо (далее именуемое как «бедное соотношение воздух-топливо»). С другой стороны, катализаторы 20 и 24 очистки выхлопных газов высвобождают кислород, который накапливается в катализаторах 20 и 24 очистки выхлопных газов, когда притекающие выхлопные газы имеют соотношение воздух-топливо более богатое, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо (далее именуемое как «богатое соотношение воздух-топливо»). В результате, до тех пор, пока у катализаторов 20 и 24 очистки выхлопных газов поддерживается способность к накоплению кислорода, выхлопные газы, вытекающие из упомянутых катализаторов 20 и 24, имеют, по существу, стехиометрическое соотношение воздух-топливо вне зависимости от соотношения воздух-топливо в выхлопных газах, притекающих в катализаторы 20 и 24 очистки выхлопных газов.

[0035] Описание датчика соотношения воздух-топливо

В настоящем варианте осуществления изобретения в качестве датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо используются датчики соотношения воздух-топливо предельного тока чашечного типа. Для простого пояснения конструкции датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо используется фиг. 2. Каждый из датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо имеет слой 51 из твердого электролита, электрод 52 со стороны выпуска, расположенный на боковой поверхности датчика, электрод 53 со стороны впуска, расположенный на другой боковой поверхности датчика, слой 54 регулирования стабилизации, который стабилизирует диффузию протекающих выхлопных газов, камеру 55 эталонного газа и нагревательную часть 56, подогревающую датчик 40 или 41 соотношения воздух-топливо.

[0036] В частности, в каждом из датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо чашечного типа по настоящему варианту осуществления изобретения слой 51 из твердого электролита имеет цилиндрическую форму с одним закрытым концом. Внутри камеры 55 эталонного газа, которая выполнена внутри него и куда поступает атмосферный воздух, установлена нагревательная часть 56. На внутренней поверхности слоя 51 из твердого электролита со стороны впуска выполнен электрод 53; на внешней поверхности со стороны выпуска выполнен электрод 52. На внешних поверхностях слоя 51 из твердого электролита и электрода 52 со стороны выпуска выполнен слой 54 регулирования стабилизации с целью их накрытия. Следует отметить, что поверх слоя 54 регулирования стабилизации может располагаться защитный слой (не показан) для предотвращения осаждения жидкости и т.д. на поверхности слоя 54 регулирования стабилизации.

[0037] Слой 51 из твердого электролита выполнен как спеченное тело ZrO₂ (диоксид циркония), HfO₂, ThO₂, Bi₂O₃ или других ионов оксида, проводящих кислород, в которое добавляют CaO, MgO, Y₂O₃, Yb₂O₃, и т.д. в качестве стабилизатора. Кроме того, слой 54 регулирования стабилизации формируют из пористого спеченного оксида алюминия, оксида магния, диоксида кремния, шпинели, муллита или другого термостойкого неорганического вещества. Кроме того, электрод 52 со стороны выпуска и электрод 53 со стороны впуска изготовлены из платины или другого благородного металла с высокой каталитической активностью.

[0038] Кроме того, размещенный между электродом 52 со стороны выпуска и электродом 53 со стороны впуска датчик напряжения V запитан от регулятора напряжения 60, который входит в состав блока ЭБУ 31. Более того, блок ЭБУ 31 оснащен детектором тока 61, который регистрирует ток, проходящий между электродами 52 и 53 через слой 51 из твердого электролита, когда регулятор напряжения 60 подает питание на датчик напряжения. Ток, зарегистрированный детектором тока 61, представляет собой выходной ток от датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо.

[0039] Выполненные таким образом датчики 40 и 41 соотношения воздух-топливо имеют приведенную на фиг. 3 вольт-амперную характеристику (V-I). Как показано на фиг. 3, выходной ток (I) становится тем больше, чем выше (беднее) соотношение воздух-топливо в выхлопных газах. Кроме того, по линии V-I каждого соотношения воздух-топливо в выхлопных газах имеется область, параллельная оси V, то есть область, где выходной ток не будет изменяться вообще, даже если меняется напряжение на выходе датчика. Эта область напряжения называется «областью предельного тока». Такой ток называют «предельным током». На фиг. 3 область предельного тока и предельный ток, когда соотношение воздух-топливо в выхлопных газах составляет 18, обозначены как W₁₈ и I₁₈ соответственно.

[0040] На фиг. 4 представлен график, иллюстрирующий взаимосвязь между соотношением воздух-топливо в выхлопных газах и выходным током I, когда напряжение становится постоянным и составляет около 0,45 V. Как видно на фиг. 4, в датчиках 40 и 41 соотношения воздух-топливо, чем выше становится соотношение воздух-топливо в выхлопных газах (то есть чем оно беднее), тем больше выходной ток I у датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо. Кроме того, датчики 40 и 41 соотношения воздух-топливо выполнены так, что выходной ток I становится нулевым, когда соотношение воздух-топливо в выхлопных газах становится стехиометрическим соотношением воздух-топливо. Кроме того, когда соотношение воздух-топливо в выхлопных газах становится больше на некоторую величину или больше его, либо когда оно становится меньше на некоторую величину или больше ее, отношение изменения выходного тока к изменению соотношения воздух-топливо в выхлопных газах становится меньше.

[0041] Следует отметить, что в приведенном выше примере в качестве датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо использованы датчики соотношения воздух-топливо предельного тока такой конструкции, как приведено на фиг. 2. Тем не менее, в качестве датчика 40 соотношения воздух-топливо, размещенного выше по потоку, например, также может применяться датчик соотношения воздух-топливо предельного тока слоистого типа или датчик соотношения воздух-топливо предельного тока другой конструкции, либо датчик соотношения воздух-топливо непредельного тока, или любой другой тип датчика соотношения воздух-топливо.

[0042] Основной режим управления

В двигателе внутреннего сгорания, который выполнен таким образом, выходные сигналы датчика 40 соотношения воздух-топливо на стороне впуска и датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска используются в качестве основы для установления количества впрыскиваемого топлива из топливного инжектора 11 таким образом, что соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, становится оптимальным соотношением воздух-топливо для основного режима работы двигателя. В качестве способа установления упомянутого количества впрыскиваемого топлива используется выходной сигнал от датчика 40 соотношения воздух-топливо на стороне впуска в качестве основы для регулирования соотношения воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку (или целевое соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые выходят из двигателя), чтобы стать целевым соотношением воздух-топливо, а также используется выходной сигнал от датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска в качестве основы для корректировки выходного сигнала от датчика 40 соотношения воздух-топливо на стороне впуска, или изменения целевого соотношения воздух-топливо.

[0043] Со ссылкой на фиг. 5 будет пояснен пример такого регулирования целевого соотношения воздух-топливо. На фиг. 5 представлена временная диаграмма индексов во время обычного режима работы (нормального режима управления) двигателя внутреннего сгорания, таких как накопленное количество кислорода в катализаторе очистки выхлопных газов, размещенном выше по потоку, целевое соотношение воздух-топливо, соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо на стороне впуска и соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо на стороне выпуска. Следует отметить, что «соотношение воздух-топливо на выходе» означает соотношение воздух-топливо, которое соответствует выходному сигналу датчика соотношения воздух-топливо. Кроме того, «во время обычного режима работы (нормальный режим управления)» означает рабочее состояние (состояние управления), когда отсутствует управление корректировкой количества впрыскиваемого топлива в зависимости от конкретного рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания (например, корректировка увеличения количества впрыскиваемого топлива, которая применяется при ускорении транспортного средства, на котором установлен двигатель внутреннего сгорания; позже будет пояснено управление отсечкой подачи топлива и т.д.).

[0044] В примере, приведенном на фиг. 5, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо (например, 14,55) или меньше его, целевое соотношение воздух-топливо устанавливается и поддерживается на бедном установленном соотношении воздух-топливо AFT_бедное (например, 15). После этого, если накопленное количество кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопных газов, размещенном выше по потоку, оценено и это оценочное значение становится заданным оценочным эталонным накопленным количеством С_эталон (количество, которое меньше, чем максимально накопленное количество кислорода С_{максимальное}) или больше его, целевое соотношение воздух-топливо устанавливается на богатое установленное соотношение воздух-топливо AFT_{богатое} (например, 14,4) и поддерживается на этом уровне. В примере, который приведен на фиг. 5, такая операция повторяется.

[0045] Более конкретно, в примере, приведенном на фиг. 5, до момента времени t₁, целевое соотношение воздух-топливо делается богатым установленным соотношением воздух-топливо AFT_{богатое}. Вместе с этим соотношение воздух-топливо на выходе датчика 40 соотношения воздух-топливо на стороне впуска также становится богатым соотношением воздух-топливо. Кроме того, катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, накапливает кислород таким образом, что соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска становится, по существу, стехиометрическим соотношением воздух-топливо (14,6). В этот момент соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, становится богатым соотношением воздух-топливо, так как катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, постепенно выпускает накопленное количество кислорода.

[0046] После этого в момент времени t1 накопленное количество кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопных газов, размещенном выше по потоку, приближается к нулю, в результате чего часть несгоревших газов, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, начинает выходить без очистки катализатором 20 очистки выхлопных газов, размещенном выше по потоку. В результате, в момент времени t₂ соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон, которое несколько богаче, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо. В это время целевое соотношение воздух-топливо переходит из богатого установленного соотношения воздух-топливо AFT_{богатое} в бедное установленное соотношение воздух-топливо AFT_бедное.

[0047] При переключении целевого соотношения воздух-топливо соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, становится бедным соотношением воздух-топливо, а отток сгоревших газов уменьшается и прекращается. Кроме того, катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, постепенно увеличивает накопленное количество кислорода. В момент времени t₃ оно достигает оценочного эталонного накопленного количества С_эталон. Таким образом, если накопленное количество кислорода достигает оценочного эталонного накопленного количества С_эталон, целевое соотношение воздух-топливо переключается из бедного установленного соотношения воздух-топливо АР_бедное на богатое установленное соотношение воздух-топливо AFT_{богатое}. При переключении упомянутого целевого соотношения воздух-топливо соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, снова становится бедным соотношением воздух-топливо. В результате, катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, постепенно расходует накопленное количество кислорода. После этого данная операция повторяется. Выполняя такой режим управления, можно предотвратить вытекание NO_X из катализатора 20 очистки выхлопных газов, размещенного выше по потоку.

[0048] Следует отметить, что управление целевым соотношением воздух-топливо на основе выходных сигналов датчика 40 соотношения воздух-топливо на стороне впуска и датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, которое выполняется в виде нормального режима управления, не ограничивается вышеописанным режимом управлени. Если управление выполняется на основе выходных сигналов этих датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо, возможен любой режим управления. Поэтому, например, в качестве нормального режима управления, также можно зафиксировать целевое соотношение воздух-топливо на стехиометрическом соотношении воздух-топливо и выполнять управление с обратной связью таким образом, что соотношение воздух-топливо на выходе датчика 40 соотношения воздух-топливо на стороне впуска становится стехиометрическим соотношением воздух-топливо, и выполнять управление с использованием соотношения воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска в качестве основы для корректировки соотношения воздух-топливо на выходе датчика 40 соотношения воздух-топливо на стороне впуска.

[0049] Растрескавшийся элемент в датчике соотношения воздух-топливо

В этом отношении, в качестве неисправности, которая возникает в вышеописанных датчиках 40 и 41 соотношения воздух-топливо, следует упомянуть явление растрескивания элемента в конструкции датчика 40 или 41 соотношения воздух-топливо, то есть растрескавшийся элемент. В частности, может возникнуть трещина, проходящая через слой 51 из твердого электролита и через слой 54 регулирования стабилизации (фиг. 6, С1), либо может возникнуть трещина, проходящая через слой 51 из твердого электролита и через слой 54 регулирования стабилизации, а также через два электрода 52 и 53 (фиг. 6, С2). Если появляется трещина в таком элементе, как показано на фиг. 6, выхлопные газы попадают внутрь камеры 55 эталонного газа через треснувшую часть.

[0050] В результате, когда соотношение воздух-топливо в выхлопных газах вокруг датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо представляет собой богатое соотношение воздух-топливо, выхлопные газы с богатым соотношением воздух-топливо попадают в камеру 55 эталонного газа. Из-за этого выхлопные газы с богатым соотношением воздух-топливо рассеиваются внутри камеры 55 эталонного газа, и электрод 53 со стороны атмосферы подвергается воздействию выхлопных газов с богатым соотношением воздух-топливо. С другой стороны, в этом случае электрод 52 со стороны выпуска также подвергается воздействию выхлопных газов через слой 54 регулирования стабилизации. По этой причине электрод 52 со стороны выпуска становится относительно бедным по сравнению с электродом 53 со стороны впуска, и в результате соотношение воздух-топливо на выходе датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо становится бедным соотношением воздух-топливо. То есть если датчики 40 и 41 соотношения воздух-топливо имеют растрескавшиеся элементы, даже если соотношение воздух-топливо в выхлопных газах вокруг датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо становится богатым соотношением воздух-топливо, соотношение воздух-топливо на выходе датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо, в конечном итоге, становится бедным соотношением воздух-топливо. С другой стороны, когда соотношение воздух-топливо в выхлопных газах вокруг датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо является бедным соотношением воздух-топливо, явления обратного преобразования соотношения воздух-топливо на выходе не происходит. Это объясняется тем, что когда соотношение воздух-топливо в выхлопных газах представляет собой бедное соотношение воздух-топливо, выходные токи датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо зависят от количества кислорода, который достигает поверхности электрода 52 со стороны выпуска через слой 54 регулирования стабилизации, а не от разницы соотношений воздух-топливо на двух сторонах слоя 51 из твердого электролита.

[0051] Основной режим управления диагностикой неисправности

В настоящем варианте осуществления изобретения упомянутый выше признак неисправности растрескавшегося элемента в датчике 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска используется для диагностики неисправности на основе растрескавшегося элемента в датчике 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска. В частности, блок ЭБУ 31 запускает режим активного управления, когда выполнены заданные условие. В режиме активного управления количество впрыскиваемого из топливного инжектора 11 топлива регулируют таким образом, что целевое соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку (или целевое соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые вытекают из корпуса двигателя), становится богатым соотношением воздух-топливо. Кроме того, вместе с этим, фактическое соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, становится богатым соотношением воздух-топливо.

[0052] На фиг. 7 представлена временная диаграмма соотношения воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо в режиме активного управления. В примере, приведенном на фиг. 7, в момент времени t₄ запускается режим активного управления. Когда, в момент времени t₄, запускают режим активного управления, целевое соотношение воздух-топливо устанавливается на богатое соотношение воздух-топливо. В частности, в приведенном примере, целевое соотношение воздух-топливо в момент активного управления становится соотношением воздух-топливо в режиме активного управления AF_акт, которое богаче, чем богатое установленное соотношение воздух-топливо, которое устанавливается на время нормальной работы. В это время соотношение воздух-топливо на выходе датчика 40 соотношения воздух-топливо на стороне впуска становится богатым соотношением воздух-топливо. С другой стороны, несгоревшие углеводороды и т.д. в выхлопных газах, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, удаляются за счет реакции с кислородом, который накапливается в катализаторе 20 очистки выхлопных газов, размещенном выше по потоку. По этой причине соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска становится, по существу, стехиометрическим соотношением воздух-топливо.

[0053] Из-за режима активного управления выхлопные газы с богатым соотношением воздух-топливо поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, поэтому количество кислорода, накопленного в катализаторе 20 очистки выхлопных газов, размещенном выше по потоку, постепенно уменьшается. В течение этого интервала времени соотношение воздух-топливо на выходе датчика 40 соотношения воздух-топливо на стороне впуска становится богатым соотношением воздух-топливо, а соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска становится, по существу, стехиометрическим соотношением воздух-топливо. И наконец, накопленное количество кислорода становится, по существу, нулевым. Из-за этого выхлопные газы с богатым соотношением воздух-топливо, содержащие несгоревшие углевоороды и т.д., вытекают из катализатора 20 очистки выхлопных газов, размещенного выше по потоку. То есть фактическое соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, становится богатым соотношением воздух-топливо.

[0054] При этом, когда датчик 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска не стал неисправным из-за растрескавшегося элемента (то есть когда он является исправным), по существу, как показано на фиг. 7 сплошной линией, соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, также становится богатым соотношением воздух-топливо в соответствии с фактическим соотношением воздух-топливо. Поэтому в настоящем варианте осуществления, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 40 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне впуска, становится богатым соотношением воздух-топливо, соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится соотношением воздух-топливо, которое беднее, чем богатое оценочное эталонное соотношение воздух-топливо AF_эталон (например, по существу, стехиометрическим соотношением воздух-топливо), таким образом, при изменении соотношения воздух-топливо на богатое, в основном, выносится оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, не стал неисправным из-за растрескавшегося элемента (то есть он является исправным). Следует отметить, что в настоящем варианте осуществления изобретения богатое оценочное эталонное соотношение воздух-топливо AF_эталон в это время является таким же, как и богатое оценочное эталонное соотношение воздух-топливо AF_эталон во время нормальной работы, однако оно может также быть и другим значением.

[0055] С другой стороны, когда датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, стал неисправным из-за растрескавшегося элемента, как показано на фиг. 7 пунктирной линией, в отличие от фактического соотношения воздух-топливо, соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится бедным соотношением воздух-топливо. Поэтому в настоящем варианте осуществления изобретения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 40 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне впуска, становится богатым соотношением воздух-топливо, выносится оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, стал неисправным из-за растрескавшегося элемента, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, меняется от соотношения воздух-топливо, которое богаче, чем бедное оценочное эталонное соотношение воздух-топливо AF_эталон, которое немного беднее, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо (например, по существу, стехиометрическое соотношение воздух-топливо), на соотношение воздух-топливо, которое беднее, чем это (момент времени t₅).

[0056] Если датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, диагностируется, таким образом, как неисправный, режим активного управления останавливается и возобновляется нормальная работа. В частности, в примере, приведенном на фиг. 7, датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, в момент времени t₅ диагностирован как неисправный, и, таким образом, активное управление останавливается в момент времени t₅. После этого, при возобновлении нормальной работы, соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его, и, таким образом, целевое соотношение воздух-топливо устанавливается на бедное установленное соотношение воздух-топливо AFT_бедное, а управление, которое приведено на фиг. 5, повторяется.

[0057] Таким образом, согласно настоящему варианту осуществления изобретения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне впуска, представляет собой богатое соотношение воздух-топливо, соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится, по существу, стехиометрическим соотношением воздух-топливо один раз, то датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, диагностируется как неисправный в зависимости от того, на какой тип меняется соотношение воздух-топливо. В связи с этим датчик соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, может быть диагностирован как неисправный из-за растрескавшегося элемента.

[0058] Следует отметить, что вышеупомянутые: богатое оценочное эталонное соотношение воздух-топливо AF_эталон и бедное оценочное эталонное соотношение воздух-топливо AF_эталон соотношениями воздух-топливо выходят за пределы рассмотрения, когда соотношение воздух-топливо на выходе исправного датчика соотношения воздух-топливо колеблется вблизи стехиометрического соотношения воздух-топливо, когда накопленное количество кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопных газов, размещенном выше по потоку, является значением средней величины.

[0059] В связи с этим, в настоящем варианте осуществления изобретения, режим активного управления запускается, когда удовлетворены определенные условия, и не выполняется, когда они не удовлетворены. Другими словами, датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, диагностируется как неисправный, когда удовлетворены определенные условия, и не диагностируется как таковой, когда они не удовлетворены.

[0060] Здесь, «когда удовлетворены определенные условия» означает, например, что выполнены все нижеследующие условия. Одним из условий является то, что два датчика 40 и 41 соотношения воздух-топливо являются активными, то есть температура обоих датчиков 40 и 41 соотношения воздух-топливо достигла температуры активации или превысила ее. Если датчики 40 и 41 соотношения воздух-топливо не активированы, по существу, не представляется возможным с точностью определить соотношение воздух-топливо в выхлопных газах. Помимо этого, даже если возникает неисправность от растрескавшегося элемента, затруднено возникновение отклонения соотношения воздух-топливо на выходе.

[0061] Вторым условием является то, чтобы объемный расход выхлопных газов, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, стал заданным нижним предельным объемным расходом потока или больше его. На фиг. 8 представлен график, иллюстрирующий зависимость между объемным расходом выхлопных газов, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, и соотношением воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска. В приведенном примере соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, становится богатым соотношением воздух-топливо, которое немного богаче, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо.

[0062] Как понятно из фиг. 8, когда объемный расход выхлопных газов, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является маленьким, нет почти никакой разницы в соотношении воздух-топливо на выходе между исправным датчиком и датчиком, который имеет растрескавшийся элемент. В противоположность этому, если объемный расход выхлопных газов становится больше, на выходе датчика, который имеет растрескавшийся элемент, соотношение воздух-топливо становится бедным. Поэтому, если объемный расход выхлопных газов, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является маленьким, никаких изменений в соотношении воздух-топливо на выходе не происходит, даже если возникает неисправность из-за растрескавшегося элемента.

[0063] Кроме того, как показано на фиг. 8, у датчика, в котором треснул элемент, объемный расход выхлопных газов, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, становится меньше, соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, смещается к бедному. Поэтому, когда объемный расход выхлопных газов, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является маленьким, даже если появилась трещина в элементе, степень обеднения соотношения воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится маленькой и в некоторых случаях не достигает бедного оценочного эталонного соотношения воздух-топливо AF_эталон.

[0064] Поэтому в настоящем варианте осуществления изобретения объемный расход выхлопных газов является заданным нижним предельным объемным расходом, то есть объемный расход, когда меняется соотношение воздух-топливо на выходе между исправным датчиком и датчиком, в который вносит неисправность растрескавшийся элемент (например, фиг. 8, G₁), или больше его, становится условием для режима активного управления.

[0065] Следует отметить, что объемный расход выхлопных газов, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, например, вычисляется и оценивается на основе объемного расхода потока, который определяется анемометром 39 и т.д. Тем не менее объемный расход выхлопных газов можно также определять и с помощью иной технологии. В качестве альтернативного варианта можно установить анемометр, который определит объемный расход выхлопных газов, поступающих в выхлопной канал, обтекая датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, и использовать этот анемометр и т.д. для непосредственного определения объемного расхода.

[0066] Третьим условием является то, чтобы время, прошедшее с момента окончания управления отсечкой топлива, было эталонным истекшим временем или больше его. «Управление отсечкой топлива» представляет собой управление, которое приостанавливает или значительно уменьшает подачу топлива в камеру сгорания в режиме, когда работает двигатель внутреннего сгорания (состояние, когда коленчатый вал вращается). Это управление отсечкой топлива выполняется, когда, например, степень нажатия на педаль 42 акселератора равна нулю или почти равна нулю (то есть нагрузка двигателя равна нулю или почти равна нулю), а обороты двигателя представляют собой заданные обороты, которые выше оборотов на холостом ходу или больше их.

[0067] Сразу после окончания режима управления отсечкой топлива, даже при регулировании количества впрыскиваемого топлива таким образом, что соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые высвобождаются из корпуса двигателя, становится богатым соотношением воздух-топливо, соотношение воздух-топливо на выходе становится бедным соотношением воздух-топливо даже в исправном датчике соотношения воздух-топливо, в котором элемент не растрескался. По этой причине, пока не истечет некоторое время с момента окончания режима управления отсечкой топлива, невозможно с точностью диагностировать растрескавшийся элемент датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска. Поэтому в настоящем варианте осуществления изобретения время, прошедшее с момента окончания режима управления отсечкой топлива, становится эталонным истекшим временем или больше его, то есть время, требуемое, чтобы соотношение воздух-топливо на выходе стало стабильным после завершения режима управления отсечкой топлива в исправном датчике соотношения воздух-топливо или больше его, становится одним из условий для режима активного управления.

[0068] Четвертым условием является то, чтобы оценка о неисправности датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, не могла быть завершена с момента, когда выключатель зажигания транспортного средства, на котором установлен двигатель внутреннего сгорания, повернут в положение ВКЛ до текущего момента. Датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, не следует оценивать на отсутствие неисправности очень часто, поэтому оценку неисправности выполняют только тогда, когда оценка неисправности еще не выполнялась. В частности, индикатор неисправности, который устанавливается в положение ВКЛ, когда датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, определен как неисправный при оценке неисправности, или индикатор завершения оценки, который устанавливается в положение ВКЛ, когда оценка неисправности датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, была завершена, на ВКЛ, не будет ставиться условием.

[0069] Следует отметить, что в вышеописанном варианте осуществления изобретения во время нормальной работы целевое соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, попеременно меняется на богатое соотношение воздух-топливо и бедное соотношение воздух-топливо. В таком случае, в момент активного управления, целевое соотношение воздух-топливо делается соотношением воздух-топливо, в силу чего соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор очистки выхлопных газов, становится богаче, чем богатое соотношение воздух-топливо во время нормальной работы (режим нормального управления) (в вышеуказанном варианте осуществления изобретения богатое установленное соотношение воздух-топливо AFT_{богатое}).

[0070] Кроме того, в вышеупомянутом варианте осуществления изобретения, режим активного управления выполняется, когда диагностируется неисправность датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска. Тем не менее активное управление необязательно выполняется, когда выносится оценка неисправности датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска.

[0071] Например, сразу после окончания режима управления отсечкой топлива, в целом, выполняется режим управления после сброса богатого, чтобы сделать соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, богатым соотношением воздух-топливо. Оно выполняется для высвобождения части или всего кислорода, который был накоплен в катализаторе 20 очистки выхлопных газов, размещенном выше по потоку, во время режима управления отсечкой топлива. Датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, может также диагностироваться на отсутствие неисправности во время упомянутого режима управления после сброса богатого. Тем не менее и в этом случае, как описано выше, время, прошедшее с момента завершения режима управления отсечкой топлива, должно составлять эталонное истекшее время или больше его.

[0072] Оценка исправности при диагностике неисправности

В связи с этим, как показано на фиг. 8, у датчика соотношения воздух-топливо, у которого треснул элемент, соотношение воздух-топливо на выходе меняется в соответствии с объемным расходом выхлопных газов. Когда соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые обтекают датчик соотношения воздух-топливо, становится богатым соотношением воздух-топливо, когда объемный расход выхлопных газов является маленьким, соотношение воздух-топливо на выходе становится бедным соотношением воздух-топливо даже в датчике соотношения воздух-топливо, в котором треснул элемент. И наоборот, когда объемный расход выхлопных газов большой, у датчика соотношения воздух-топливо, в котором треснул элемент, соотношение воздух-топливо на выходе становится богатым соотношением воздух-топливо.

[0073] В этом отношении, из-за объемного расхода выхлопных газов, соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые обтекают датчик соотношения воздух-топливо, меняется от стехиометрического соотношения воздух-топливо на богатое соотношение воздух-топливо, затем один раз становится бедным соотношением воздух-топливо, а затем в некоторых случаях меняется на богатое соотношение воздух-топливо. Такой режим приведен на фиг. 9.

[0074] На фиг. 9 представлена временная диаграмма о соотношении воздух-топливо на выходе датчиков соотношения воздух-топливо в случае, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 40 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне впуска, поддерживается постоянным на богатом соотношении воздух-топливо. Соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, на фиг. 9 соотносится со случаем, когда датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, становится неисправным из-за растрескавшегося элемента. Сплошной линией на чертеже показан случай, когда объемный расход выхлопных газов, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является маленьким (например, фиг. 8, G₁ или меньше его), прерывистой линией показан случай, когда он является большим, и пунктирной линией показан случай, когда он имеет среднюю величину.

[0075] В примере, приведенном на фиг. 9, соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, также поддерживается постоянным на богатом соотношении воздух-топливо. Кроме того, в примере, приведенном на фиг. 9, в момент времени t_x катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, становится, по существу, нулевым по накопленному количеству кислорода. Поэтому вокруг датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, выхлопные газы, имеющие, по существу, стехиометрическое соотношение воздух-топливо, циркулируют до момента времени t_x. С момента времени t_x начинают идти выхлопные газы с богатым соотношением воздух-топливо.

[0076] Как понятно из фиг. 9, если объемный расход выхлопных газов является маленьким, с момента времени t_x соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым соотношением воздух-топливо. С другой стороны, когда объемный расход выхлопных газов является большим, ток на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится бедным соотношением воздух-топливо. В отличие от этого, когда объемный расход выхлопных газов имеет среднюю величину, ток на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым соотношением воздух-топливо, а затем меняется на бедное соотношение воздух-топливо.

[0077] Здесь, как описано выше, условием для режима активного управления, то есть условием для диагностики на отсутствие неисправности датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, является объемный расход выхлопных газов, составляющий нижний предельный объемный расход или больше его. По этой причине, когда объемный расход выхлопных газов является маленьким и соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, отмечено, как показано на фиг. 9 сплошной линией, датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, не диагностируется на наличие неисправности.

[0078] В этом отношении, когда объемный расход выхлопных газов имеет среднюю величину, соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым соотношением воздух-топливо один раз, затем меняется на бедное соотношение воздух-топливо. Здесь, в примере, представленном на фиг. 7, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, меняется на богатое оценочное эталонное соотношение воздух-топливо AF_эталон или меньше его, выносится оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным. При проведении оценки таким образом, если объемный расход выхлопных газов имеет среднюю величину, даже если растрескался элемент в датчике 41 соотношения воздух-топливо, размещенном на стороне выпуска, в конечном итоге выносится оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным. С другой стороны, если не диагностировать неисправность датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, даже когда объемный расход выхлопных газов имеет среднюю величину, условия, обеспечивающие диагностику неисправности датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, в конечном итоге становятся крайне ограниченными.

[0079] Таким образом, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, целевое соотношение воздух-топливо выполняется в режиме активного управления соотношением воздух-топливо. Когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 40 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне впуска, становится богатым соотношением воздух-топливо, даже если соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его, датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, не оценивается как исправный немедленно.

[0080] В частности, в настоящем варианте осуществления изобретения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 40 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне впуска, становится богатым соотношением воздух-топливо, а соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его, это время отсчитывается таймером-счетчиком. Таким образом, упомянутый таймер-счетчик выполняет прямой отсчет, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, представляет собой богатое оценочное эталонное соотношение воздух-топливо или меньше его, но не выполняет прямой отсчет, когда оно беднее, чем богатое оценочное эталонное соотношение воздух-топливо. Кроме того, когда значение таймера-счетчика, который выполняет прямой отсчет таким способом, становится заданной оценочной величиной больше нуля или больше его, выносится оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, стал неисправным.

[0081] На фиг. 10 представлена временная диаграмма о соотношении воздух-топливо на выходе для датчиков соотношения воздух-топливо и таймер-счетчик. На фиг. 10А показан случай, когда датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным, тогда как на фиг. 10В показан случай, когда датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, стал неисправным из-за растрескавшегося элемента. Кроме того, в каждом случае показан случай, когда объемный расход выхлопных газов, обтекающих датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, стал средней величиной.

[0082] В примере, который показан на фиг. 10А, в момент времени t₄ запускают режим активного управления. До момента времени t₅ накопленное количество кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопных газов, размещенном выше по потоку, становится, по существу, нулевым, и из катализатора 20 очистки выхлопных газов, размещенного выше по потоку, вытекают выхлопные газы с богатым соотношением воздух-топливо. В результате, в момент времени t5 соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его и таймер-счетчик начинает прямой отсчет. После этого соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, поддерживается на богатом оценочном соотношении воздух-топливо AF_эталон или больше его, таким образом, таймер-счетчик продолжает прямой отсчет. В результате в момент времени t₆ значение таймера-счетчика достигает оценочного значения ТС_эталон и датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, оценивается как исправный. В примере, который показан на фиг. 10А, в момент времени t₆ и далее режим активного управления останавливается и запускается режим нормальной работы.

[0083] С другой стороны, в примере, который показан на фиг. 10В, также в момент времени t₅, соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым оценочным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его и таймер-счетчик начинает прямой отсчет. Тем не менее в примере, который показан на фиг. 10В, до того, как значение таймера-счетчика достигнет оценочного значения ТС_эталон, в момент времени t₇ соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым оценочным соотношением воздух-топливо AF_эталон или больше его. По этой причине в момент времени t₇ и далее прямой отсчет, производимый таймером-счетчиком, останавливается. После этого в момент времени t₈ соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится бедным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон или больше его и выносится оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, стал неисправным. В примере, который показан на фиг. 10В, в момент времени t₈ и далее режим активного управления останавливается и запускается режим нормальной работы.

[0084] Таким образом, в настоящем варианте осуществления изобретения датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, не оценивается исправным сразу после того, как соотношение воздух-топливо на выходе стало богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его. Первоначально он оценивается исправным, когда соотношение воздух-топливо является богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его в течение периода времени определенной длительности. Из-за этого становится возможным с точностью диагностировать неисправность датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска.

[0085] Следует отметить, что когда датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, становится неисправным из-за растрескавшегося элемента, время, в течение которого соотношение воздух-топливо на выходе становится богатым оценочным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его, меняется согласно объемному расходу выхлопных газов. Оценочное значение ТС_эталон на таймере-счетчике делается при этом наиболее большим. Это оценочное значение определяется в соответствии с используемым типом датчика соотношения воздух-топливо, расходом выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания и т.д.

[0086] Следует отметить, что в приведенном выше варианте осуществления изобретения датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, оценивается как исправный, когда время, в течение которого соотношение воздух-топливо на выходе стало богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его, становится заданным временем или больше его, однако можно также использовать другой параметр, отличный от времени. Например, он может также оцениваться как исправный, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, представляет собой богатое оценочное эталонное соотношение воздух-топливо AF_эталон или меньше его, когда совокупное значение объемного расхода выхлопных газов, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, представляет собой заданную оценочную величину или больше ее. В этом случае, например, анемометр 39 и т.д. используется для определения или оценки объемного расхода выхлопных газов, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска.

[0087] Блок-схема

На фиг. 11 и фиг. 12 представлены блок-схемы последовательности операций при управлении диагностикой неисправности датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска. Проиллюстрированная последовательность операций при управлении выполняется путем прерывания в каждый определенный интервал времени.

[0088] Сначала, на этапе S11 после запуска двигателя внутреннего сгорания или после включения ключа зажигания транспортного средства, на котором установлен двигатель внутреннего сгорания, выносится оценка, что оценка неисправности датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, не выполнена. Если после запуска двигателя внутреннего сгорания оценка неисправности уже выполнялась, последовательность операций подходит к концу. С другой стороны, когда выносится решение, что оценка неисправности еще не завершена, процедура переходит на этап S12. На этапе S12 выносится оценка, является ли показание индикатора Fa в режиме активного управления равным 0. Индикатор Fa в режиме активного управления представляет собой индикатор, который ставится на 1, когда выполняется режим активного управления, и ставится на 0 в других случаях. Когда активное управление еще не было выполнено, то процедура переходит на этап S13.

[0089] На этапе S13 выносится оценка, являются ли условия для режима активного управления выполненными. Если вышеупомянутые условия для активного управления не выполнены, процедура управления подходит к концу. С другой стороны, если условия для активного управления выполнены, процедура переходит на этап S14, где целевое соотношение воздух-топливо устанавливается на соотношение воздух-топливо в режиме активного управления. Далее, на этапе S15 индикатор Fa в режиме активного управления ставится на 1 и процедура управления подходит к концу.

[0090] На следующем этапе процедуры управления индикатор Fa в режиме активного управления ставится на 1, таким образом, процедура переходит от этапа S12 на этап S16. На этапе S16 выносится оценка, показывает ли стехиометрический индикатор Fs значение 0. Стехиометрический индикатор Fs представляет собой индикатор, который ставится на 1 после запуска режима активного управления, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, один раз достигает стехиометрического соотношения воздух-топливо, или ставится на 0 в остальных случаях. Когда на этапе S16 стехиометрический индикатор Fs соответствует «0», процедура переходит на этап S17. На этапе S17 выносится оценка, является ли соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, соотношением воздух-топливо между богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон и бедным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон, то есть преобразовалось ли оно, по существу, в стехиометрическое соотношение воздух-топливо. На этапе S17, если выносится оценка, что соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, не преобразовалось в стехиометрическое соотношение воздух-топливо, процедура управления подходит к концу. С другой стороны, когда на этапе S17 выносится оценка, что соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, преобразовалось в стехиометрическое соотношение воздух-топливо, процедура переходит на этап S18. На этапе S18 стехиометрический индикатор Fs ставится на «1» и процедура управления подходит к концу.

[0091] На следующем этапе процедуры управления стехиометрический индикатор Fs ставится на 1, таким образом, процедура переходит от этапа S16 к этапу S19 и S20. На этапе S19 выносится оценка, является ли соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, бедным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон или больше его. На этапе S20 выносится оценка, является ли соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его. Когда на этапе S19 и S20 выносится оценка, что соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, представляет собой соотношение воздух-топливо между богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон и бедным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон, процедура управления подходит к концу.

[0092] С другой стороны, когда на этапе S19 вынесена оценка, что соотношение воздух-топливо на выходе представляет собой бедное оценочное эталонное соотношение воздух-топливо AF_эталон или больше его, процедура переходит к этапу S21. На этапе S21 выносится оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, стал неисправным. В связи с этим, например, загорается сигнальная лампа транспортного средства, на котором установлен двигатель внутреннего сгорания. После этого, на этапе S22, целевое соотношение воздух-топливо освобождается от установки на соотношение воздух-топливо во время активного управления и запускается режим нормальной работы. Далее, на этапе S23, индикатор Fa в режиме активного управления и стехиометрический индикатор Fs сбрасываются на 0. Таймер-счетчик ТС сбрасывается на 0 и процедура управления подходит к концу.

[0093] С другой стороны, когда на этапе S20 вынесена оценка, что соотношение воздух-топливо на выходе представляет собой богатое оценочное эталонное соотношение воздух-топливо AF_эталон или меньше его, программа переходит к этапу S24. На этапе S24 предыдущее значение таймера-счетчика ТС плюс 1 делается новым значением таймера-счетчика ТС. Далее на этапе S25 выносится оценка, является ли значение таймера-счетчика ТС оценочным значением ТС_эталон или больше его. Когда вынесена оценка, что значение меньше, чем оценочное значение TC_эталон, программа управления подходит к концу. С другой стороны, когда на этапе S25 вынесена оценка, что значение таймера-счетчика ТС является оценочным значением ТС_эталон или больше его, программа переходит к этапу S26. На этапе S26 выносится оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным, затем программа переходит к этапу S22.

[0094] Второй вариант осуществления изобретения

Далее, со ссылкой на фиг. 13 и фиг. 14 будет пояснена система диагностики неисправности по второму варианту осуществления настоящего изобретения. Конфигурация и т.д. системы диагностики неисправности по второму варианту осуществления изобретения в целом аналогична конфигурации и т.д. системы диагностики неисправности по первому варианту осуществления изобретения. Тем не менее в первом варианте осуществления изобретения время прямого счета таймером-счетчиком было постоянным, в то время как в настоящем варианте осуществления изобретения время прямого счета таймером-счетчиком меняется в соответствии с соотношением воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска.

[0095] В этом отношении, как показано на фиг. 9, если датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, стал неисправным из-за растрескавшегося элемента и соотношение воздух-топливо на выходе стало богатым соотношением воздух-топливо, степень обогащения является относительно маленькой. В отличие от этого, если датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным, то соотношение воздух-топливо на выходе изменяется точно так же, как и в случае, когда объемный расход выхлопных газов является маленьким, как показано сплошной линией на фиг. 9. Поэтому степень обогащения является относительно большой величиной.

[0096] Поэтому в настоящем варианте осуществления изобретения в режиме активного управления время прямого счета таймером-счетчиком, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым оценочным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его, меняется в соответствии со степенью обогащения. В частности, чем больше степень обогащения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым оценочным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его, тем больше делается время прямого счета таймером-счетчиком.

[0097] На фиг. 13 представлена временная диаграмма о соотношении воздух-топливо на выходе для датчиков соотношения воздух-топливо, таймера-счетчика, а также время прямого счета и представляет собой вид, аналогичный представленному на фиг. 10. На фиг. 13А показан случай, когда датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным, тогда как на фиг. 13В показан случай, когда датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, становится неисправным из-за растрескавшегося элемента. Кроме того, в каждом случае показан случай, где объемный расход выхлопных газов, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, становится средней величиной.

[0098] В примере, который приведен на фиг. 13А, в момент времени t₅ соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым оценочным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его, и таймер-счетчик начинает прямой отсчет. В это время прямого отсчета таймером-счетчиком становится тем больше, чем больше разница соотношения воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, от богатого оценочного соотношения воздух-топливо AF_эталон. Как показано на фиг. 13А, степень обогащения соотношения воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, от момента времени t₅ и далее является большой, таким образом, большой становится время прямого отсчета. Из-за этого скорость прямого отсчета таймером-счетчиком становится быстрее. В момент времени t₉, раньше, чем в момент времени t₆ на фиг. 10, значение таймера-счетчика достигает оценочного эталонного значения ТС_эталон и выносится оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным.

[0099] С другой стороны, в примере, который приведен на фиг. 13В, в момент времени t₅ таймер-счетчик начинает прямой отсчет. Несмотря на это степень обогащения соотношения воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, в момент времени t5 и далее является маленькой, поэтому замедленной становится величина прямого отсчета. Из-за этого скорость прямого отсчета таймером-счетчиком замедляется. В результате, пока соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, не достигнет богатого оценочного соотношения воздух-топливо AF_эталон или больше его (момент времени t₇), таймер-счетчик не достигнет оценочного значения ТС_эталон и блокируется ошибочная оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным.

[0100] Таким образом, путем изменения величины прямого отсчета в соответствии со степенью обогащения соотношения воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, время прямого отсчета таймером-счетчиком становится быстрее, когда датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным. По этой причине можно быстро оценить исправность датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска.

[0101] Следует отметить, что в приведенном выше варианте осуществления изобретения время прямого отсчета изменяется в соответствии со степенью обогащения соотношения воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска. Тем не менее оценочное значение ТС_эталон таймера-счетчика можно также изменять в соответствии со степенью обогащения соотношения воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска. В этом случае оценочное значение ТС_эталон может быть изменено таким образом, что чем больше степень обогащения соотношения воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым оценочным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его, тем меньше становится оценочное значение ТС_эталон.

[0102] Кроме того, в качестве параметра в момент оценки исправности также возможно и сходное управление с использованием параметра, отличного от времени. Например, при оценке исправности на основе совокупного значения выхлопных газов, в то время когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, представляет собой богатое оценочное эталонное соотношение воздух-топливо AF_эталон или меньше его, оценочное значение изменяется в соответствии со степенью обогащения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его.

[0103] На фиг. 14 представлена блок-схема последовательности операций при управлении диагностикой неисправности датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, по настоящему варианту осуществления изобретения. Блок-схема, приведенная на фиг. 14, используется вместо блок-схемы, которая показана на фиг. 12. Поэтому в программе управления по настоящему варианту осуществления изобретения выполняются программы управления, относящиеся к фиг. 11 и фиг. 14.

[0104] Этапы S29-S33 на фиг. 14 аналогичны этапам S19-S23 на фиг. 12, поэтому пояснения к ним будут опущены. Когда на этапе S30 вынесена оценка, что соотношение воздух-топливо на выходе представляет собой богатое оценочное соотношение воздух-топливо AF_эталон или меньше его, программа переходит к этапу S34. На этапе S34 степень обогащения соотношения воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, используется в качестве основы для вычисления величины ΔТС прямого отсчета таймером-счетчиком. Взаимосвязь между степенью обогащения и величиной ΔТС прямого отсчета хранится в виде карты или в виде формулы расчета в ПЗУ 31 блока ЭБУ 31. Далее, на этапе S35 предыдущее значение таймера-счетчика ТС плюс величина ΔТС прямого отсчета, которая была вычислена на этапе S34, делаются новым значением таймера-счетчика ТС. Затем, на этапе S36 выносится оценка, является ли значение таймера-счетчика ТС оценочным значением ТС_эталон или больше него. Когда на этапе S36 вынесена оценка, что значение таймера-счетчика ТС является меньшим значением, чем оценочное значение ТС_эталон, программа управления подходит к концу. С другой стороны, когда на этапе S36 выносится оценка, что значение таймера-счетчика ТС является оценочным значением ТС_эталон или больше него, программа переходит к этапу S37. На этапе S37 выносится оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным и программа переходит к этапу S32.

[0105] Третий вариант осуществления изобретения

Далее со ссылкой на фиг. 15 и фиг. 16 будет пояснена система диагностики неисправности по третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Конфигурация и т.д. системы диагностики неисправности для третьего варианта осуществления изобретения в целом аналогична конфигурации и т.д. системы диагностики неисправности по первому или второму варианту осуществления настоящего изобретения.

[0106] В связи с этим, как показано на фиг. 9, если датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, становится неисправным из-за растрескавшегося элемента и соотношение воздух-топливо на выходе становится богатым соотношением воздух-топливо, минимальное значение является относительно большим (то есть максимальное значение степени обогащения является маленьким). В отличие от этого, когда датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным, соотношение воздух-топливо на выходе меняется так же, как когда объемный расход выхлопных газов малый, например, как показано сплошной линией на фиг. 9. Поэтому минимальное значение является относительно малым (то есть максимальное значение степени обогащения является большим).

[0107] Таким образом, в настоящем варианте осуществления изобретения, в режиме активного управления, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится исправным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_испр (например, 14), которое богаче, чем богатое оценочное соотношение воздух-топливо AF_эталон, или меньше его, выносится оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным, даже если значение таймера-счетчика меньше, чем оценочное значение ТС_эталон. Следует отметить, что соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, изменяется относительно фактического соотношения воздух-топливо из-за производственных ошибок и т.д. Нормальное оценочное эталонное соотношение воздух-топливо AF_испр делается богатым соотношением воздух-топливо, которого соотношение воздух-топливо на выходе не может достичь, когда датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, становится неисправным из-за растрескавшегося элемента даже с учетом такого изменения.

[0108] На фиг. 15 представлена временная диаграмма о соотношении воздух-топливо на выходе для датчиков соотношения воздух-топливо и таймера-счетчика и представляет собой вид, аналогичный приведенному на фиг. 10. На фиг. 15А приведен случай, когда датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным, в то время как на фиг. 15В показан случай с датчиком 41 соотношения воздух-топливо, размещенным на стороне выпуска, ставшим неисправным из-за растрескавшегося элемента. Кроме того, в каждом случае, показан случай, когда объемный расход выхлопных газов, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, становится средней величиной.

[0109] В примере, который показан на фиг. 15А, в момент времени t₅ соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым оценочным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его, и таймер-счетчик начинает прямой отсчет. После этого, как показано на фиг. 15А, соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, резко падает и в момент времени t₁₀ достигает нормального оценочного эталонного соотношения воздух-топливо AF_испр. В настоящем варианте осуществления изобретения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится нормальным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_испр или меньше его, датчик оценивается как исправный, таким образом, в момент времени t₁₀ выносится оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным. По этой причине, в настоящем варианте осуществления изобретения, до того, как таймер-счетчик достигнет оценочного значения ТС_эталон, датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, оценивается как исправный.

[0110] С другой стороны, в примере, который показан на фиг. 15В, в момент времени t₅ таймер-счетчик начинает прямой отсчет. Однако от момента времени t₅ и далее соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, не падает так резко, так что нормальное оценочное эталонное соотношение воздух-топливо AF_испр не достигается. Кроме того, в примере, который показан на фиг. 15В, таймер-счетчик не достигает оценочного значения ТС_эталон, до тех пор, пока соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, не станет больше, чем богатое оценочное соотношение воздух-топливо AF_эталон (момент времени t₇). В результате, в момент времени t₈ соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится бедным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон или больше его, и датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, оценивается как неисправный.

[0111] Таким образом, в настоящем варианте осуществления изобретения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, достигает нормального оценочного эталонного соотношения воздух-топливо AF_испр, датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, немедленно признается исправным. По этой причине датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, может быть быстро оценен как исправный.

[0112] Следует отметить, что при оценке исправности возможно сходное управление даже при использовании параметра, отличного от времени. Например, при оценке исправности на основе совокупного значения объемного расхода выхлопных газов, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его, может быть вынесена оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным, даже когда совокупное значение объемного расхода выхлопных газов меньше, чем оценочное значение, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится нормальным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_испр или меньше его.

[0113] На фиг. 16 представлена блок-схема последовательности операций при управлении диагностикой неисправности датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, в настоящем варианте осуществления изобретения. Блок-схема, которая показана на фиг. 16, используется вместо блок-схемы, которая показана на фиг. 12. Таким образом, в программе управления по настоящему варианту осуществления изобретения выполняются те программы управления, которые приведены на фиг. 11 и фиг. 16.

[0114] Этапы S39-S43 с фиг. 16 аналогичны этапам S19-S23 на фиг. 12, поэтому пояснения для них будут опущены. Когда на этапе S40 вынесена оценка, что соотношение воздух-топливо на выходе представляет собой богатое оценочное соотношение воздух-топливо AF_эталон или меньше его, программа переходит к этапу S44. На этапе S44 выносится оценка, является ли соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, нормальным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_испр или меньше его. Если выносится оценка, что соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, является нормальным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_испр или меньше его, программа переходит к этапу S47. На этапе S47 выносится оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным и программа переходит к этапу S42. С другой стороны, когда на этапе S44 выносится оценка, что соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, не является нормальным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_испр или меньше его, программа переходит к этапу S45. На этапе S45 предыдущее значение таймера-счетчика ТС плюс 1 делается новым значением таймера-счетчика ТС. Далее, на этапе S46 оценивается, является ли значение таймера-счетчика ТС оценочным значением ТС_эталон или больше его. Если на этапе S46 выносится оценка, что значение таймера-счетчика ТС меньше, чем оценочное значение ТС_эталон, программа управления подходит к концу. С другой стороны, на этапе S46, когда выносится оценка, что значение таймера-счетчика ТС является оценочным значением ТС_эталон или больше его, программа переходит к этапу S47. На этапе S47 выносится оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным, затем программа переходит к этапу S42.

[0115] Четвертый вариант осуществления изобретения

Далее со ссылкой на фиг. 17 и фиг. 18 будет пояснена система диагностики неисправности по четвертому варианту осуществления настоящего изобретения. Конфигурация системы диагностики неисправности для четвертого варианта осуществления настоящего изобретения и т.д. в целом аналогична конфигурации системы диагностики неисправности с первого по третий варианты осуществления изобретения.

[0116] В связи с этим, как показано на фиг. 9, у датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, который стал неисправным из-за растрескавшегося элемента, выходное соотношение воздух-топливо меняется в соответствии с объемным расходом выхлопных газов. Чем больше объемный расход выхлопных газов, тем меньше степень обогащения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, стало богатым соотношением воздух-топливо. По этой причине, чем больше объемный расход выхлопных газов в момент выполнения активного управления, тем короче время, когда соотношение воздух-топливо на выходе становится богатым оценочным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его, даже когда датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, становится неисправным из-за растрескавшегося элемента.

[0117] Поэтому в настоящем варианте осуществления изобретения анемометр 39 и т.д. используется для определения или оценки объемного расхода выхлопных газов, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, и оценочное значение ТС_эталон таймера-счетчика меняется в соответствии с определенным или оцененным объемным расходом выхлопных газов. Более подробно в настоящем варианте осуществления, как показано на фиг. 17, оценочное значение ТС_эталон изменяется таким образом, что чем больше объемный расход выхлопных газов, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, становится богатым оценочным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его, тем меньше оценочное значение ТС_эталон.

[0118] Согласно настоящему варианту осуществления изобретения, за счет изменения оценочного значения ТС_эталон таймера-счетчика в соответствии с объемным расходом выхлопных газов, можно быстро оценить, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является исправным.

[0119] На фиг. 18 представлена блок-схема последовательности операций программы управления диагностикой неисправности датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, по настоящему варианту осуществления изобретения. Блок-схема, которая показана на фиг. 18, используется вместо блок-схемы, приведенной на фиг. 12. Поэтому в программе управления по настоящему варианту осуществления изобретения выполняются программы управления, которые приведены на фиг. 11 и фиг. 18.

[0120] Этапы S49-S54, S56 и S57 на фиг. 18 аналогичны этапам S19-S26 на фиг. 12, поэтому пояснения для них будут опущены. На этапе S54, если предыдущее значение таймера-счетчика ТС плюс 1 делается новым значением таймера-счетчика ТС, программа переходит к этапу S55. На этапе S55 объемный расход выхлопных газов, которые обтекают датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, оценивают на основе выходного сигнала анемометр 39 и т.д., который применяют в качестве основы для вычисления оценочного значения ТС_эталон с помощью карты, например, как показано на фиг. 17. Далее, на этапе S56, оценивается, является ли значение таймера-счетчика ТС оценочным значением ТС_эталон, вычисляемым на этапе S55, или больше его.

[0121] Пятый вариант осуществления изобретения

Далее, со ссылкой на фиг. 19, будет пояснена система диагностики неисправности по пятому варианту осуществления настоящего изобретения. Конфигурация и т.д. системы диагностики неисправности в пятом варианте осуществления изобретения в целом аналогична конфигурации и т.д. системы диагностики неисправности с первого по четвертый варианты осуществления изобретения.

[0122] В связи с этим, как показано с первого по пятый варианты осуществления изобретения, при оценке исправности или неисправности датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, иногда не представляется возможным оценить исправность или неисправность датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска. Например, в случае по первому варианту осуществления изобретения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска поддерживается на богатом соотношении воздух-топливо, которое совсем ненамного богаче, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, или на бедном соотношении воздух-топливо, которое совсем ненамного беднее, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, датчик 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска не оценивается как исправный или неисправный. Тем не менее, как было пояснено выше, в режиме активного управления соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, поддерживается на богатом соотношении воздух-топливо так, что, если это состояние продолжается в течение длительного периода времени, возникает вероятность ухудшения выброса выхлопных газов.

[0123] Поэтому в настоящем варианте осуществления активное управление приостанавливается, когда датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, не оценен как исправный или неисправный в течение длительного периода времени от момента, когда было запущено активное управление.

[0124] В частности, в настоящем варианте осуществления изобретения количество кислорода, которого недостаточно при попытке сделать соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, которые поступают в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, стехиометрическим соотношением воздух-топливо, рассчитывается как нехватка кислорода. Такая нехватка кислорода вычисляется на основе соотношения воздух-топливо на выходе датчика 40 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне впуска, и выходного сигнала анемометра 39 и т.д. Чем выше степень обогащения соотношения воздух-топливо на выходе датчика 40 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне впуска, тем больше расчетная нехватка кислорода. Кроме того, чем больше объемный расход потока, который поступает в катализатор 20 очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку, рассчитываемый на основе выходного сигнала анемометра 39 и т.д., тем больше расчетная нехватка кислорода.

[0125] Кроме того, в настоящем варианте осуществления изобретения, перед вынесением оценки исправности или неисправности датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, приостанавливают активное управление, когда совокупное значение нехватки кислорода с момента запуска режима активного управления становится заданным значением максимального количества накапливаемого кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопных газов, размещенном выше по потоку (максимальное количество кислорода, которое может быть накоплено в катализаторе очистки выхлопных газов), или больше его. Соответственно, диагностика неисправности датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска завершается. Благодаря этому можно предотвратить ухудшение выброса выхлопных газов за счет активного управления, продолжающегося в течение длительного периода времени.

[0126] При этом, когда совокупное значение нехватки кислорода с момента запуска активного управления становится максимальным накапливаемым количеством кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопных газов, размещенном выше по потоку, или больше его, выхлопные газы с богатым соотношением воздух-топливо вытекают из катализатора 20 очистки выхлопных газов, размещенного выше по потоку. Таким образом, если соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, не становится богатым оценочным соотношением воздух-топливо AF_эталон или меньше его, либо бедным оценочным соотношением воздух-топливо AF_эталон или больше его, вне зависимости от вытекающих выхлопных газов с богатым соотношением воздух-топливо, может возникнуть неисправность, отличная от растрескавшегося элемента. По этой причине в этом случае в дополнение к приостановке активного управления может быть вынесена оценка, что датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска, является неисправным.

[0127] На фиг. 19 представлена блок-схема последовательности операций программы управления диагностикой на отсутствие неисправности датчика 41 соотношения воздух-топливо на стороне выпуска, в настоящем варианте осуществления изобретения. Блок-схема, которая показана на фиг. 19, используется вместо блок-схемы, представленной на фиг. 12. Поэтому в программе управления по настоящему варианту осуществления изобретения выполняются программы управления, которые приведены на фиг. 11 и фиг. 19.

[0128] Этапы S59-S66 на фиг. 19 аналогичны этапам S19-S26 на фиг. 12, так что пояснения будут опущены. Однако на этапах S59 и S60, когда выносится оценка, что соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, представляет собой соотношение воздух-топливо между богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон и бедным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо AF_эталон, программа переходит к этапу S67. Кроме того, даже когда на этапе S65 выносится оценка, что значение таймера-счетчика ТС является меньшим значением, чем оценочное значение ТС_эталон, программа переходит к этапу S67.

[0129] На этапе S67 оценивается, является ли совокупное значение Qox нехватки кислорода с момента запуска активного управления, которое вычисляют на основе соотношения воздух-топливо на выходе датчика 40 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне впуска, и выходного сигнала анемометра 39 и т.д., верхним предельным значением Qoxref или больше его, которое больше, чем максимальное накапливаемое количество кислорода. Когда на этапе S67 выносится оценка, что совокупное значение Qox нехватки кислорода меньше, чем верхнее предельное значение Qoxref, программа управления подходит к концу. С другой стороны, когда на этапе S67 выносится оценка, что совокупное значение Qox нехватки кислорода является верхним предельным значением Qoxref или больше его, программа переходит к этапу S62, где активное управление подходит к концу и запускается режим нормального управления.

[0130] Следует отметить, что приведенные выше с первого по пятый варианты осуществления изобретения также могут комбинироваться друг с другом. Например, при объединении второго и третьего вариантов осуществления изобретения, когда величина прямого отсчета таймера-счетчика изменяется в соответствии со степенью обогащения и соотношение воздух-топливо на выходе датчика 41 соотношения воздух-топливо, размещенного на стороне выпуска, достигает нормального оценочного эталонного соотношения воздух-топливо AF_испр, датчик оценивается как исправный безотносительно к значению таймера-счетчика.

[0131] Список ссылочных позиций

1 корпус двигателя

5 камера сгорания

7 впускной канал

9 выхлопной канал

19 выхлопной коллектор

20 катализатор очистки выхлопных газов, размещенный выше по потоку

24 катализатор очистки выхлопных газов, размещенный ниже по потоку

31 блок ЭБУ

40 датчик соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне впуска

41 датчик соотношения воздух-топливо, размещенный на стороне выпуска

Изобретение относится к системе диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо, который расположен в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом является создание системы диагностики неисправности, способной с точностью оценить исправность датчика на стороне выпуска, который формирует соотношение воздух-топливо. Результат достигается тем, что система диагностики неисправности в датчике 41 соотношения воздух-топливо включает в себя катализатор очистки выхлопных газов 20, датчик 40 соотношения воздух-топливо, размещенный в выхлопном канале по ходу потока выхлопных газов выше упомянутого катализатора очистки выхлопных газов, датчик 41 соотношения воздух-топливо, размещенный в упомянутом выхлопном канале по ходу потока выхлопных газов ниже упомянутого катализатора очистки выхлопных газов, а также устройство для диагностики, которое использует выходные сигналы упомянутых датчиков соотношения воздух-топливо в качестве основы для диагностики неисправности в датчике соотношения воздух-топливо, размещенное ниже по потоку. Устройство для диагностики выносит оценку, что датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, является исправным, когда таймер-счетчик для отсчета времени, в течение которого соотношение воздух-топливо на выходе упомянутого датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, или меньше его, устанавливает заданное оценочное значение больше нуля. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо, включающая в себя катализатор очистки выхлопных газов, расположенный в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, датчик соотношения воздух-топливо, расположенный в упомянутом выхлопном канале по ходу потока выхлопных газов на стороне впуска упомянутого катализатора очистки выхлопных газов, датчик соотношения воздух-топливо, расположенный в упомянутом выхлопном канале по ходу потока выхлопных газов на стороне выпуска упомянутого катализатора очистки выхлопных газов, а также устройство для диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо, размещенное ниже по потоку, на основе выходных сигналов упомянутых датчиков соотношения воздух-топливо, отличающаяся тем, что упомянутое устройство для диагностики выносит оценку, что датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, является исправным в том случае, когда соотношение воздух-топливо на выходе упомянутого датчика соотношения воздух-топливо, размещенного выше по потоку, становится богатым соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, и когда таймер-счетчик для отсчета времени, в течение которого соотношение воздух-топливо на выходе упомянутого датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, или меньше его, устанавливает заданное оценочное значение больше нуля.

2. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по п. 1, отличающаяся тем, что устройство для диагностики меняет время прямого счета таймером-счетчиком, в соответствии со степенью обогащения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его.

3. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по п. 2, отличающаяся тем, что устройство для диагностики увеличивает время прямого счета таймером-счетчиком, чем больше степень обогащения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его.

4. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по п. 1, отличающаяся тем, что устройство для диагностики меняет оценочное значение в соответствии со степенью обогащения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его.

5. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по п. 3, отличающаяся тем, что устройство для диагностики меняет оценочное значение таким образом, что оценочное значение становится тем меньше, чем больше степень обогащения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его.

6. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что устройство для диагностики выносит оценку, что датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, является исправным, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится нормальным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо, более богатым, чем богатое оценочное эталонное соотношение воздух-топливо, или меньше его, даже если показание таймер-счетчика меньше, чем оценочное значение.

7. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что упомянутая система дополнительно содержит устройство определения расхода потока для определения или расчета объемного расхода выхлопных газов на стороне выпуска, обтекающих датчик соотношения воздух-топливо, и

в которой упомянутое устройство для диагностики меняет оценочное значение в соответствии с объемным расходом, который определяется или оценивается устройством определения расхода потока, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его.

8. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по п. 7, отличающаяся тем, что устройство для диагностики меняет оценочное значение таким образом, что оценочное значение становится тем меньше, чем больше объемный расход, рассчитываемый устройством определения расхода потока, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его.

9. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что устройство для диагностики выносит оценку о неисправности датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, в случае, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного выше по потоку, является богатым соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, и когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, меняется от соотношения воздух-топливо, которое богаче, чем бедное оценочное эталонное соотношение воздух-топливо, которое беднее, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, на бедное оценочное эталонное соотношение воздух-топливо или больше его.

10. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что система диагностики неисправности выполнена с возможностью активного управления целевым соотношением воздух-топливо в выхлопных газах, поступающих в катализатор очистки выхлопных газов, для активного управления богатым соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, с тем, чтобы диагностировать неисправность датчика 40 соотношения воздух-топливо, размещенного выше по потоку, и

в которой упомянутое устройство для диагностики вычисляет количество кислорода, которого недостаточно при попытке сделать соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, поступающих в катализатор очистки выхлопных газов, стехиометрическим соотношением воздух-топливо, как нехватку кислорода, а также приостанавливает активное управление, когда совокупное значение недостатка кислорода с момента активации активного управления достигает верхнего предельного значения максимального количества кислорода, накапливаемого в катализаторе очистки выхлопных газов, или больше его, до того, как датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, будет оценен либо как исправный, либо как неисправный.

11. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по п. 10, отличающаяся тем, что устройство для диагностики выносит оценку о неисправности датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, когда совокупное значение недостатка кислорода с момента запуска активного управления достигает верхнего предельного значения максимального количества кислорода, накапливаемого в катализаторе очистки выхлопных газов, или больше его до того, как датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, будет оценен либо как исправный, либо как неисправный.

12. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по п. 9, отличающаяся тем, что загорается сигнальная лампа, когда выносится оценка о неисправности датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку.

13. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо, включающая в себя катализатор очистки выхлопных газов, расположенный в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, датчик соотношения воздух-топливо, расположенный в выхлопном канале по ходу потока выхлопных газов на стороне впуска катализатора очистки выхлопных газов, датчик соотношения воздух-топливо, расположенный в выхлопном канале по ходу потока выхлопных газов на стороне выпуска катализатора очистки выхлопных газов, а также устройство для диагностики, которое использует выходные сигналы упомянутых датчиков соотношения воздух-топливо в качестве основы для диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, отличающаяся тем, что

упомянутая система дополнительно содержит устройство определения расхода потока для определения или оценки объемного расхода выхлопных газов ниже по потоку, обтекающих датчик соотношения воздух-топливо, и

упомянутое устройство для диагностики выносит оценку, что датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, является исправным в случае, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного выше по потоку, становится богатым соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, и когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, или меньше его, а совокупное значение, которое определяется или оценивается устройством определения расхода потока, становится заданным оценочным значением большим нуля.

14. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по п. 13, отличающаяся тем, что устройство для диагностики меняет оценочное значение в соответствии со степенью обогащения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится богатым оценочным эталонным соотношением воздух-топливо или меньше его.

15. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по п. 13 или 14, отличающаяся тем, что устройство для диагностики выносит оценку, что датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, является исправным, даже когда совокупное значение меньше оценочного значения, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, становится нормальным оценочным эталонным соотношением воздух-топливо, более богатым, чем богатое оценочное эталонное соотношение воздух-топливо, или меньше его.

16. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по п. 13 или 14, отличающаяся тем, что устройство для диагностики выносит оценку о неисправности датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, в случае, когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного выше по потоку, является богатым соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, и когда соотношение воздух-топливо на выходе датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, меняется от соотношения воздух-топливо, которое богаче, чем бедное оценочное эталонное соотношение воздух-топливо, которое беднее, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, на бедное оценочное эталонное соотношение воздух-топливо или больше его.

17. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по п. 13 или 14, отличающаяся тем, что система диагностики неисправности выполнена с возможностью активного управления целевым соотношением воздух-топливо в выхлопных газах, поступающих в катализатор очистки выхлопных газов, для активного управления богатым соотношением воздух-топливо, более богатым, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, с тем, чтобы диагностировать неисправность датчика 40 соотношения воздух-топливо, размещенного выше по потоку, и

в которой упомянутое устройство для диагностики вычисляет количество кислорода, которого недостаточно при попытке сделать соотношение воздух-топливо в выхлопных газах, поступающих в катализатор очистки выхлопных газов, стехиометрическим соотношением воздух-топливо, как нехватку кислорода, а также приостанавливает активное управление, когда совокупное значение недостатка кислорода с момента активации активного управления достигает верхнего предельного значения максимального количества кислорода, накапливаемого в катализаторе очистки выхлопных газов, или больше его, до того, как датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, будет оценен либо как исправный, либо как неисправный.

18. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по п. 17, отличающаяся тем, что устройство для диагностики выносит оценку о неисправности датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку, когда совокупное значение недостатка кислорода с момента запуска активного управления достигает верхнего предельного значения максимального количества кислорода, накапливаемого в катализаторе очистки выхлопных газов, или больше его до того, как датчик соотношения воздух-топливо, размещенный ниже по потоку, будет оценен либо как исправный, либо как неисправный.

19. Система диагностики неисправности датчика соотношения воздух-топливо по п. 16, отличающаяся тем, что загорается сигнальная лампа, когда выносится оценка о неисправности датчика соотношения воздух-топливо, размещенного ниже по потоку.