專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置以及空燃比控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī)，engine)的空燃比控制裝置以及空燃比控制方法，特別是一種根據(jù)具有三效尾氣凈化催化劑(three waycatalyst)的內(nèi)燃機(jī)中的空燃比反饋控制，進(jìn)行燃料控制的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置以及空燃比控制方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置的現(xiàn)有技術(shù)，公知的有考慮發(fā)動(dòng)機(jī)過渡時(shí)的空燃比控制性，使用設(shè)置在催化劑的上游的空燃比傳感器，進(jìn)行向目標(biāo)空燃比的集中性快的主反饋控制，使用設(shè)置在催化劑的下游的氧氣傳感器(或O2傳感器)，進(jìn)行輔反饋控制的方法(例如專利文獻(xiàn)1)。
主反饋控制，在流入到催化劑中的尾氣的空燃比相對(duì)目標(biāo)空燃比低(lean)的情況下，將燃料噴射量設(shè)為充足(rich)，在尾氣的空燃比相對(duì)目標(biāo)空燃比高(rich)的情況下，將燃料噴射量設(shè)為缺乏(lean)。
輔反饋控制，在從催化劑流出的尾氣的空燃比相對(duì)理論空燃比低的情況下，將燃料噴射量設(shè)為充足，在從催化劑流出的尾氣的空燃比相對(duì)理論空燃比高的情況下，將燃料噴射量設(shè)為缺乏。
但是，相對(duì)催化劑前的空燃比傳感器所檢測(cè)出的空燃比，催化劑后的氧氣傳感器所檢測(cè)出的空燃比，存在尾氣流過催化劑所需要的時(shí)間份量的延遲。因此，在判斷催化劑后的空燃比高/低的情況下，催化劑前的空燃比已經(jīng)超調(diào)(overshoot)，導(dǎo)致排放的惡化。此外，在催化劑后為氧氣傳感器的情況下，由于無(wú)法判斷催化劑后的尾氣的空燃比相對(duì)理論空燃比偏差多少，因此助長(zhǎng)了超調(diào)。
另外，空燃比傳感器的信號(hào)處理電路，處理電路自身較為復(fù)雜，并且需要傳感器內(nèi)置的加熱器的驅(qū)動(dòng)電路。關(guān)于V6發(fā)動(dòng)機(jī)等具有兩個(gè)區(qū)(bank)的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于催化劑前需要兩個(gè)空燃比傳感器，因此復(fù)雜的信號(hào)處理電路也需要兩個(gè)系統(tǒng)，成本增高。
進(jìn)而，在空燃比傳感器耐水性能較弱，并且空燃比傳感器設(shè)置在催化劑前的情況下，如果發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)到加熱器的驅(qū)動(dòng)開始時(shí)間不夠，則起動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)所排出的水分，有可能會(huì)導(dǎo)致器件破裂等。因此，從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后將水分完全去除，到能夠進(jìn)行加熱器控制，與氧氣傳感器的相比需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，到空燃比傳感器的激活，需要花費(fèi)時(shí)間，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的排放的惡化。
專利文獻(xiàn)1特開2005-48711號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于以上問題，目的在于提供一種適當(dāng)進(jìn)行空燃比反饋控制，不會(huì)產(chǎn)生排放惡化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置以及空燃比控制方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置，上述內(nèi)燃機(jī)具備在排氣通道中設(shè)置了具有三重功能的催化劑；從尾氣流量看設(shè)置在上述催化劑的上游側(cè)并對(duì)空燃比產(chǎn)生高/低的開關(guān)信號(hào)的氧氣傳感器；以及從尾氣流量看設(shè)置在上述催化劑的下游側(cè)并對(duì)空燃比產(chǎn)生線性的信號(hào)的空燃比傳感器，所述空燃比控制裝置具有偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)，其計(jì)算上述空燃比傳感器所測(cè)量的空燃比與目標(biāo)空燃比之間的偏差；以及空燃比反饋控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)上述偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)所計(jì)算出的偏差和上述氧氣傳感器的輸出信號(hào)，進(jìn)行空燃比反饋控制。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置，最好讓上述空燃比反饋控制機(jī)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于上述氧氣傳感器的輸出信號(hào)與根據(jù)上述偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)所計(jì)算出的偏差所設(shè)定的閾值間的差分值，進(jìn)行空燃比反饋控制。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置，最好讓上述空燃比反饋控制機(jī)構(gòu)具有控制變量計(jì)算機(jī)構(gòu)，其通過上述偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)所計(jì)算出的偏差來計(jì)算空燃比反饋控制變量；比較機(jī)構(gòu)，其比較上述氧氣傳感器的輸出電壓是否大于根據(jù)上述偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)所計(jì)算出的偏差所設(shè)定的閾值；以及反映判斷機(jī)構(gòu)，其根據(jù)上述比較機(jī)構(gòu)的比較結(jié)果和由上述控制變量計(jì)算機(jī)構(gòu)所得到的控制變量，判斷由上述控制變量計(jì)算機(jī)構(gòu)所得到的控制變量是否反映在空燃比反饋控制中。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置，最好讓上述空燃比傳感器是帶有加熱器的線性空燃比傳感器，從內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)時(shí)開始經(jīng)過了給定時(shí)間后，開始上述加熱器的驅(qū)動(dòng)，加熱器溫度變?yōu)榻o定值以上之后，便采用上述空燃比傳感器的輸出。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置，最好讓上述空燃比傳感器是帶有加熱器的線性空燃比傳感器，從判斷能夠采用上述氧氣傳感器的輸出時(shí)開始經(jīng)過了給定時(shí)間后，開始上述加熱器的驅(qū)動(dòng)，加熱器溫度變?yōu)榻o定值以上之后，便采用上述空燃比傳感器的輸出。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置，最好還具有檢測(cè)出上述催化劑的惡化程度的催化劑惡化檢測(cè)機(jī)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于上述催化劑惡化檢測(cè)機(jī)構(gòu)所檢測(cè)出的上述催化劑的惡化程度，切換設(shè)定空燃比反饋控制的增益。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制方法，上述內(nèi)燃機(jī)具備在排氣通道中設(shè)置了具有三重功能的催化劑；從尾氣流量看設(shè)置在上述催化劑的上游側(cè)并對(duì)空燃比產(chǎn)生高/低的開關(guān)信號(hào)的氧氣傳感器；以及從尾氣流量看設(shè)置在上述催化劑的下游側(cè)并對(duì)空燃比產(chǎn)生線性的信號(hào)的空燃比傳感器，該方法計(jì)算通過上述空燃比傳感器所測(cè)量的空燃比與目標(biāo)空燃比之間的偏差，根據(jù)該偏差和上述氧氣傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行空燃比反饋控制。
本發(fā)明的空燃比控制裝置，催化劑前設(shè)定氧氣傳感器，催化劑后設(shè)定空燃比傳感器，根據(jù)空燃比傳感器所測(cè)量的空燃比與目標(biāo)空燃比間的偏差與氧氣傳感器的輸出信號(hào)，進(jìn)行空燃比反饋控制，因此能夠防止催化劑前的空燃比的超調(diào)，防止排放的惡化。


圖1為使用本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置的一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的全體結(jié)構(gòu)圖。
圖2為表示使用本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置的控制裝置之內(nèi)部結(jié)構(gòu)的控制框圖。
圖3為使用本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置的一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的框圖。
圖4為表示本實(shí)施方式中的發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比與排放以及空燃比傳感器的輸出信號(hào)的動(dòng)作之一例的曲線圖。
圖5為表示進(jìn)行本實(shí)施方式的空燃比控制的發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比傳感器輸出、O2傳感器輸出以及空燃比反饋控制系數(shù)的動(dòng)作之一例的時(shí)間圖。
圖6為表示與本發(fā)明不同的方式(以往例)的發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比傳感器輸出、O2傳感器輸出以及空燃比反饋控制系數(shù)的動(dòng)作之一例的時(shí)間圖。
圖7為表示本發(fā)明的空燃比控制裝置中的空燃比反饋控制之一的實(shí)施方式的框圖。
圖8為表示本發(fā)明的空燃比控制裝置中的空燃比反饋控制部的詳細(xì)構(gòu)成之一實(shí)施方式的框圖。
圖9為表示一實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的P分計(jì)算部的詳細(xì)構(gòu)成的框圖。
圖10為表示一實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的D分計(jì)算部的詳細(xì)構(gòu)成的框圖。
圖11為表示一實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的I分計(jì)算部的詳細(xì)構(gòu)成的框圖。
圖12為表示本發(fā)明的空燃比控制裝置中的空燃比反饋控制部的詳細(xì)構(gòu)成之另一實(shí)施方式的框圖。
圖13為表示一實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的濾波處理部的詳細(xì)構(gòu)成的方框圖。
圖14為表示另一實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的P分計(jì)算部的詳細(xì)構(gòu)成的方框圖。
圖15為表示另一實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的D分計(jì)算部的詳細(xì)構(gòu)成的框圖。
圖16為表示另一實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的I分計(jì)算部的詳細(xì)構(gòu)成的框圖。
圖17為表示通過另一實(shí)施方式的空燃比反饋控制部所實(shí)施的空燃比反饋控制的各個(gè)傳感器輸出以及各個(gè)變量的動(dòng)作之一例的時(shí)間圖。
圖18為表示進(jìn)行本實(shí)施方式的空燃比控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的催化劑前O2傳感器輸出電壓動(dòng)作與催化劑后的空燃比傳感器的起動(dòng)動(dòng)作之一例的時(shí)間圖。
圖19為表示進(jìn)行本實(shí)施方式的空燃比控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的催化劑前的O2傳感器輸出電壓動(dòng)作與催化劑后的空燃比傳感器的起動(dòng)動(dòng)作之另一例的時(shí)間圖。
圖20為表示進(jìn)行本實(shí)施方式的空燃比控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的控制處理流程的流程圖。
圖21為詳細(xì)示出本實(shí)施方式的空燃比反饋控制的處理流程的流程圖。
圖22為表示本實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的處理流程的流程圖。
圖23為表示本實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的P分計(jì)算處理流程的流程圖。
圖24為表示本實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的D分計(jì)算處理流程的流程圖。
圖25為表示本實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的I分計(jì)算處理流程的流程圖。
圖26為表示另一實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的處理流程的流程圖。
圖27為表示另一實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的三元點(diǎn)差分空燃比的濾波處理的處理流程的流程圖。
圖28為表示另一實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的P分計(jì)算處理流程的流程圖。
圖29為表示另一實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的D分計(jì)算處理流程的流程圖。
圖30為表示另一實(shí)施方式的空燃比反饋控制部的I分計(jì)算處理流程的流程圖。
圖中101-發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)，102-基本燃料計(jì)算機(jī)構(gòu)，103-基本燃料校準(zhǔn)系數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)，104-基本點(diǎn)火時(shí)期計(jì)算機(jī)構(gòu)，105-催化劑化學(xué)計(jì)量(ストイキ、stoichio)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，106-O2傳感器控制變量計(jì)算機(jī)構(gòu)，107-空燃比反饋控制系數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)，108-ISC控制機(jī)構(gòu)，109-加減速判定機(jī)構(gòu)，110-基本燃料校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，111-點(diǎn)火時(shí)期校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，112-催化劑惡化檢測(cè)機(jī)構(gòu)，201-發(fā)動(dòng)機(jī)，202-節(jié)流調(diào)節(jié)閥，203-空載速度控制閥(ISC閥)，205-吸氣管壓力傳感器，206-燃料噴射閥，210-凸輪角度傳感器，208-火花塞，209-點(diǎn)火線圈，211-水溫傳感器，212-催化劑，213-O2傳感器，214-線性空燃比傳感器(LAF傳感器)，215-曲柄角傳感器，216-節(jié)流閥開度傳感器，250-發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，701-三元點(diǎn)A/F圖存儲(chǔ)器，702-空燃比變換部，703-加法器，704-濾波處理部，705-空燃比反饋控制部。
具體實(shí)施例方式
對(duì)照附圖，對(duì)本發(fā)明的相關(guān)內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1為使用本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置的一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))的全體結(jié)構(gòu)圖。
圖1中，發(fā)動(dòng)機(jī)201，在吸氣系統(tǒng)中設(shè)有計(jì)量吸入空氣量的節(jié)流調(diào)節(jié)閥202；對(duì)節(jié)流調(diào)節(jié)閥202旁路并控制與吸氣管204相連接的通道的通道面積，并控制發(fā)動(dòng)機(jī)201的空載(idle)時(shí)的轉(zhuǎn)數(shù)的空載速度控制閥(ISC閥)203；檢測(cè)出吸氣管204內(nèi)的壓力的吸氣管壓力傳感器205；以及噴射供給發(fā)動(dòng)機(jī)201所要求的燃料的燃料噴射閥206。
發(fā)動(dòng)機(jī)201中，設(shè)有對(duì)供給氣缸(燃燒室)內(nèi)的空氣與燃料的混合氣體進(jìn)行點(diǎn)火的火花塞208、與根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置205的點(diǎn)火信號(hào)供給點(diǎn)火能量的點(diǎn)火線圈(點(diǎn)火模塊)209。
另外，發(fā)動(dòng)機(jī)201中設(shè)有檢測(cè)出凸輪角度的凸輪角度傳感器210，以及檢測(cè)出冷卻水溫的水溫傳感器211。
排氣管219中連接有催化劑212。在尾氣流量中看催化劑212的上游側(cè)，設(shè)有檢測(cè)尾氣中的氧濃度并輸出2值信號(hào)的根據(jù)氧化鋯氧(Zirconiaoxygen，ジリコニア酸素)傳感器類的O2傳感器213。O2傳感器213產(chǎn)生相對(duì)空燃比高/低的開關(guān)信號(hào)。
在尾氣流量中看催化劑212的下游側(cè)，設(shè)置了輸出與通過了催化劑212的尾氣中的氧濃度成正比的線性信號(hào)的帶加熱器的線性空燃比傳感器(LAF傳感器)214。
發(fā)動(dòng)機(jī)201的運(yùn)轉(zhuǎn)、停止，通過作為主開關(guān)的點(diǎn)火鍵開關(guān)220進(jìn)行。包括發(fā)動(dòng)機(jī)201的空燃比控制的燃料控制、點(diǎn)火時(shí)期控制、空載控制等，由發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置250進(jìn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置250發(fā)揮空燃比控制裝置的功能。
本實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)201的空載轉(zhuǎn)數(shù)，由空載速度控制閥203控制，但在通過電動(dòng)機(jī)等控制節(jié)流調(diào)節(jié)閥202的情況下，能夠通過節(jié)流調(diào)節(jié)閥202來控制空載轉(zhuǎn)數(shù)，從而不采用空載速度控制閥203。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置250，是基于微計(jì)算機(jī)的電子控制式的，由下述部分構(gòu)成將設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)201中的各個(gè)傳感器的電氣信號(hào)變換成數(shù)字運(yùn)算處理用信號(hào)，以及將數(shù)字運(yùn)算用控制信號(hào)變換成實(shí)際的執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的I/OLSI301；通過來自I/OLSI301的數(shù)字運(yùn)算處理用信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)201的狀態(tài)，根據(jù)允許設(shè)定的順序來運(yùn)算處理發(fā)動(dòng)機(jī)201所要求的燃料量、點(diǎn)火時(shí)期等，并將該所計(jì)算出的值發(fā)送給I/OLSI301的運(yùn)算裝置302；保存有運(yùn)算裝置302的控制順序以及控制常數(shù)的非易失性存儲(chǔ)器(EP-ROM)303；以及保存運(yùn)算裝置302的計(jì)算結(jié)果等的易失性存儲(chǔ)器(RAM)304。易失性存儲(chǔ)器304中，連接有用來即使在點(diǎn)火開關(guān)220關(guān)閉，不通過電池電源給發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置250供電的情況下，也保存存儲(chǔ)器內(nèi)容的備用電源。
本實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置250由水溫傳感器211、曲柄角傳感器215、O2傳感器213、線性空燃比傳感器214、吸氣管壓力傳感器205、節(jié)流開度傳感器216、以及點(diǎn)火開關(guān)220分別輸入信號(hào)，將燃料噴射指令信號(hào)輸出給燃料噴射閥206，將點(diǎn)火指令信號(hào)輸出給點(diǎn)火線圈209、將開度指令信號(hào)輸出給空載速度控制閥203，將加熱器控制信號(hào)輸出給空燃比傳感器214。
另外，線性空燃比傳感器214具有線性空燃比信號(hào)處理電路214A和加熱器控制電路214B。在V型發(fā)動(dòng)機(jī)等有兩個(gè)區(qū)的發(fā)動(dòng)機(jī)中，設(shè)置在催化劑212下游側(cè)的O2傳感器213，在每一個(gè)區(qū)中分別設(shè)置，但設(shè)置在催化劑212下游側(cè)的線性空燃比傳感器214，即使在V型發(fā)動(dòng)機(jī)等有兩個(gè)區(qū)的發(fā)動(dòng)機(jī)中，也只有1個(gè)。
另外，本實(shí)施方式中，檢測(cè)出吸氣管壓力并實(shí)現(xiàn)燃料控制，但檢測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)201的吸入空氣量也可以實(shí)現(xiàn)燃料控制。
接下來，對(duì)照?qǐng)D3，對(duì)執(zhí)行本發(fā)明的空燃比控制方法的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置250的控制模塊的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置250，通過執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序，來軟件實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)101、基本燃料計(jì)算機(jī)構(gòu)102、基本燃料校準(zhǔn)系數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)103、基本點(diǎn)火時(shí)期計(jì)算機(jī)構(gòu)104、催化劑化學(xué)計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)105、催化劑惡化檢測(cè)機(jī)構(gòu)112、O2傳感器控制變量計(jì)算機(jī)構(gòu)106、空燃比反饋控制系數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)107、ISC控制機(jī)構(gòu)108、加減速判斷機(jī)構(gòu)109、基本燃料校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)110、以及點(diǎn)火時(shí)期校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)111。
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)101，對(duì)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)201的給定曲柄角度位置的曲柄角傳感器215的電氣信號(hào)，主要計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)變化的每單位時(shí)間的輸入數(shù)，通過進(jìn)行運(yùn)算處理，計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)201每單位時(shí)間的轉(zhuǎn)數(shù)。
基本燃料計(jì)算機(jī)構(gòu)102，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)101所計(jì)算出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，與設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)201的吸氣管204中的吸氣管壓力傳感器205所檢測(cè)出的吸氣管壓力(發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷)，計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)201所要求的基本燃料。
基本燃料校準(zhǔn)系數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)103，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)101所計(jì)算出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力(發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷)，計(jì)算出基本燃料計(jì)算機(jī)構(gòu)102所計(jì)算出的基本燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)201的各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的校準(zhǔn)系數(shù)。
點(diǎn)火時(shí)期計(jì)算機(jī)構(gòu)104，對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力(發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷)，通過圖(map)檢索等，決定發(fā)動(dòng)機(jī)201的最佳點(diǎn)火時(shí)期。
催化劑化學(xué)計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)105，根據(jù)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)201的排氣管219的催化劑212后的空燃比傳感器214的輸出(后LAF傳感器輸出)，檢測(cè)出催化劑212的化學(xué)計(jì)量點(diǎn)。輸入給催化劑化學(xué)計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)105的空燃比傳感器214的輸出，是對(duì)催化劑212后的尾氣空燃比表示線性特性的電壓信號(hào)。
催化劑惡化檢測(cè)機(jī)構(gòu)112，根據(jù)催化劑212前的O2傳感器213的輸出，和催化劑212后的空燃比傳感器214的輸出，計(jì)算催化劑212的惡化程度。
O2傳感器控制變量計(jì)算機(jī)構(gòu)106，根據(jù)催化劑化學(xué)計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)105所檢測(cè)出的催化劑212的化學(xué)計(jì)量點(diǎn)，和催化劑化學(xué)計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)105所檢測(cè)出的催化劑212的的惡化程度，決定用于催化劑212前的O2傳感器213的空燃比反饋控制的反饋控制目標(biāo)值以及反饋控制增益。
空燃比反饋控制系數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)107，根據(jù)O2傳感器控制變量計(jì)算機(jī)構(gòu)106所決定的空燃比反饋控制變量，和催化劑212前的O2傳感器信號(hào)(前O2傳感器輸出)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、吸氣管壓力、以及發(fā)動(dòng)機(jī)水溫，進(jìn)行空燃比反饋控制。
ISC控制機(jī)構(gòu)108，為了將發(fā)動(dòng)機(jī)201的空載轉(zhuǎn)數(shù)保持為給定值，而設(shè)定空載時(shí)的目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)，計(jì)算對(duì)ISC閥203的目標(biāo)流量以及ISC點(diǎn)火時(shí)期校準(zhǔn)量。ISC控制機(jī)構(gòu)108輸出基于對(duì)ISC閥203的目標(biāo)流量的ISC閥信號(hào)。通過這樣，驅(qū)動(dòng)ISC閥203，使其變?yōu)榭蛰d時(shí)的目標(biāo)流量。
加減速判定機(jī)構(gòu)109，對(duì)節(jié)流閥開度傳感器216所輸出的電氣信號(hào)進(jìn)行處理，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)201處于加速還是減速狀態(tài)，計(jì)算加減速時(shí)點(diǎn)火時(shí)期校準(zhǔn)量。
基本燃料校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)110，對(duì)通過基本燃料計(jì)算機(jī)構(gòu)102所計(jì)算出的基本燃料，使用基本燃料校準(zhǔn)系數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)103的校準(zhǔn)系數(shù)和空燃比反饋控制系數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)107的空燃比反饋控制系數(shù)等，對(duì)基本燃料實(shí)施校準(zhǔn)，將基于校準(zhǔn)后的燃料量的燃料噴射指令信號(hào)，輸出給各個(gè)氣缸的燃料噴射閥206。通過這樣，對(duì)各個(gè)氣缸噴射供給燃料噴射閥206所需要的燃料量的燃料。
點(diǎn)火時(shí)期校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)111，對(duì)基本點(diǎn)火時(shí)期計(jì)算機(jī)構(gòu)104所決定的基本點(diǎn)火時(shí)期，使用ISC控制機(jī)構(gòu)108的ISC點(diǎn)火時(shí)期校準(zhǔn)量和加減速判斷機(jī)構(gòu)109的加減速時(shí)點(diǎn)火時(shí)期校準(zhǔn)量等，對(duì)基本點(diǎn)火時(shí)期進(jìn)行校準(zhǔn)，將校準(zhǔn)后的點(diǎn)火時(shí)期指令信號(hào)輸出給各個(gè)氣缸的點(diǎn)火線圈209。通過這樣，各個(gè)氣缸的火花塞208在所需要的點(diǎn)火時(shí)期進(jìn)行火花放電，進(jìn)行流入到氣缸207內(nèi)的混合氣體的點(diǎn)火。
另外，本實(shí)施方式中，可以通過吸氣管壓力來代表發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，發(fā)動(dòng)機(jī)所吸入的空氣量，通過發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷來代表。
圖4中示出了本實(shí)施方式中的發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比與排放以及空燃比傳感器214的輸出信號(hào)的動(dòng)作之一例。
特性線401表示相對(duì)空燃比的排出HC，特性線402表示排出NOx。區(qū)域403表示本實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)201中所設(shè)定的催化劑212的三元點(diǎn)區(qū)域。
特性線404、405以及406，表示催化劑212后的空燃比傳感器214的輸出信號(hào)(后LAF傳感器輸出)的偏差?？杖急葌鞲衅?14的輸出信號(hào)的偏差，將化學(xué)計(jì)量區(qū)域中的電壓VS設(shè)為固定點(diǎn)，則各自的斜率偏差。
與本實(shí)施方式不同，在催化劑212前設(shè)定空燃比傳感器的情況下，空燃比的絕對(duì)值很重要，為了校準(zhǔn)偏差，需要在空燃比傳感器的處理電路或傳感器內(nèi)部設(shè)定調(diào)整用(識(shí)別用)電阻。
但是，本實(shí)施方式中，由于只需要判斷出距離催化劑212后的三元點(diǎn)區(qū)域的偏差，因此不需要調(diào)整用(識(shí)別用)電阻。
圖5中示出了進(jìn)行本實(shí)施方式的空燃比控制的發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比傳感器輸出、O2傳感器輸出以及空燃比反饋控制系數(shù)的動(dòng)作之一例。
特性線501表示催化劑后的空燃比傳感器214的輸出信號(hào)，如區(qū)域502所示偏離了催化劑212的三元點(diǎn)區(qū)域506。為了校準(zhǔn)該偏差，將特性線503所示的O2傳感器輸出的反轉(zhuǎn)閾值O2s，如特性線504所示進(jìn)行校準(zhǔn)。
其結(jié)果是，空燃比校準(zhǔn)系數(shù)如特性線505所示進(jìn)行變化，催化劑后的空燃比落到三元點(diǎn)區(qū)域。
如上所述，催化劑后設(shè)定空燃比傳感器214，判斷尾氣的空燃比如何偏離理論空燃比(化學(xué)計(jì)量區(qū)域)?？杖急葌鞲衅?14因生產(chǎn)偏差，定量的輸出以當(dāng)量點(diǎn)為中心偏差，但本實(shí)施方式中，由于定量的量并不重要，因此不需要校準(zhǔn)該偏差的機(jī)構(gòu)。催化劑前設(shè)有O2傳感器213，將反饋反映方法在其輸出狀態(tài)與空燃比反饋控制的各個(gè)變量狀態(tài)中切換，通過這樣，防止催化劑前的空燃比的超調(diào)。例如，即使在根據(jù)催化劑后的空燃比傳感器214的反饋將燃料校準(zhǔn)到充足側(cè)，在催化劑前的氧氣傳感器213表示出缺乏側(cè)的情況下，也不進(jìn)行反饋的反映。
另外，如果在催化劑前設(shè)置O2傳感器213，向目標(biāo)空燃比的集中性便多少有些惡化，排放物相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的較多，由于近年的O2傳感器從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的激活時(shí)間非常短，因此實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的排放的改善。
以上，如果對(duì)本實(shí)施方式的效果進(jìn)行總結(jié)，則是在催化劑前設(shè)置O2傳感器213，將反饋反映方法在其輸出狀態(tài)與空燃比反饋控制的各個(gè)變量狀態(tài)間切換，通過這樣，能夠防止催化劑前的空燃比的過調(diào)，防止排放的惡化。通過將催化劑前設(shè)為O2傳感器213，與催化劑前為空燃比傳感器的情況相比，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后能夠盡快開始空燃比反饋，提高排放性能。O2傳感器213的處理電路，由于比空燃比傳感器的處理電路低價(jià)，因此即使在V6等兩區(qū)的發(fā)動(dòng)機(jī)中，也能夠?qū)⒊杀究刂频妮^低。
圖6中示出了與本實(shí)施方式不同的，在催化劑前設(shè)置空燃比傳感器，催化劑后設(shè)置O2傳感器，并實(shí)施空燃比控制的情況(以往例)下的空燃比傳感器輸出、O2傳感器輸出以及排出HC的動(dòng)作之一例。
特性線601表示催化劑后的O2傳感器的輸出信號(hào)，特性線602表示催化劑前的空燃比傳感器的輸出信號(hào)。
在為了讓催化劑后的空燃比變?yōu)槿c(diǎn)區(qū)域，而在催化劑前的空燃比中實(shí)施了反饋控制的情況下，由于催化劑后是O2傳感器，因此橫切了催化劑前的三元點(diǎn)區(qū)域603。這種情況下，由于包括O2傳感器延遲時(shí)間、催化劑內(nèi)部的反應(yīng)延遲等，因此催化劑前的空燃比產(chǎn)生了如區(qū)域604所示的超調(diào)。所以，特性線605所示的排出HC，如區(qū)域606所示大量增加。
接下來，參照?qǐng)D7對(duì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置250的空燃比反饋控制的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。
該空燃比反饋控制中，使用存儲(chǔ)有通過發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力設(shè)定了催化劑后的三元點(diǎn)的空燃比的三元點(diǎn)A/F圖的三元點(diǎn)A/F圖存儲(chǔ)器701，圖檢索進(jìn)行與所輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)以及吸氣管壓力的測(cè)量值相對(duì)應(yīng)的三元點(diǎn)空燃比。
催化劑后的空燃比傳感器(后LAF傳感器)214所輸出的電壓信號(hào)(傳感器信號(hào))，被空燃比變換部702變換成表示空燃比的信號(hào)。
圖檢索的三元點(diǎn)空燃比與空燃比變換部702所變換的空燃比，輸入給加法器703。
加法器(偏差計(jì)算機(jī)構(gòu))703，計(jì)算圖檢索的三元點(diǎn)空燃比(控制目標(biāo)值)與根據(jù)空燃比傳感器214的輸出信號(hào)的空燃比(測(cè)量值)的差分空燃比(控制偏差)。以下將該差分空燃比稱作三元點(diǎn)差分空燃比。
催化劑前的O2傳感器(前O2傳感器)213的輸出電壓，由濾波(filtering)處理部704實(shí)施基于加權(quán)平均等的濾波。
空燃比反饋控制部705，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、吸氣管壓力、差分空燃比、O2傳感器電壓濾波值以及催化劑的惡化程度，進(jìn)行空燃比反饋控制運(yùn)算，輸出空燃比反饋控制系數(shù)。該空燃比反饋控制機(jī)構(gòu)，基本上對(duì)應(yīng)于O2傳感器213的輸出信號(hào)與根據(jù)加法器703所計(jì)算出的三元點(diǎn)差分空燃比(偏差)所設(shè)定的閾值之間的差分值，進(jìn)行空燃比反饋控制。
參照?qǐng)D8對(duì)空燃比反饋控制部705的一詳細(xì)實(shí)施方式進(jìn)行說明。
空燃比反饋控制部705具有數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)器801、加法器802、P分(比例操作變量)計(jì)算部803、D分(微分操作變量)計(jì)算部804、I分(積分操作變量)計(jì)算部805、比較器806、加法器807、計(jì)時(shí)器808、開關(guān)809、以及常數(shù)設(shè)定器810。
數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)器801，存儲(chǔ)有定義了三元點(diǎn)差分空燃比與前O2傳感器閾值之間的關(guān)系的前O2傳感器閾值數(shù)據(jù)表，使用該數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)器801，從差分空燃比對(duì)前O2傳感器閾值進(jìn)行表檢索。
加法器802計(jì)算出根據(jù)表檢索的前O2傳感器閾值與前O2傳感器輸出電壓濾波值的差分值。
P分計(jì)算部803與D分計(jì)算部804以及I分計(jì)算部805，是控制變量計(jì)算機(jī)構(gòu)，分別被輸入發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、吸氣管壓力、前O2傳感器電壓差分值以及催化劑212的惡化程度，進(jìn)行PDI動(dòng)作的運(yùn)算。
加法器807，將常數(shù)設(shè)定器810所賦予的空燃比反饋控制系數(shù)中心值(1.0)與P分、D分、I分相加，輸出空燃比反饋控制系數(shù)。
另外，P分是通過比較器806與計(jì)時(shí)器808以及開關(guān)809，將前O2傳感器輸出在橫切前O2傳感器閾值之后給定時(shí)間中相加而構(gòu)成的。
P分計(jì)算部803如圖9所示，根據(jù)催化劑212的惡化程度，切換基礎(chǔ)(base)P分值數(shù)據(jù)表901、901a、901b，對(duì)應(yīng)于前O2傳感器電壓差分值，對(duì)基礎(chǔ)P分值進(jìn)行表檢索，根據(jù)P分增益圖903來圖檢索對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力的P分增益KP，通過運(yùn)算器902將基礎(chǔ)P分值與P分增益KP相乘，輸出P分。
另外，本實(shí)施方式中，對(duì)前O2傳感器電壓差分值，檢索無(wú)插補(bǔ)值的值。
D分計(jì)算部804，如圖10所示，通過延遲器1001與加法器1002，計(jì)算前O2傳感器電壓差分值的時(shí)間變化量，根據(jù)催化劑212的惡化程度，切換基礎(chǔ)D分值數(shù)據(jù)表1003、1003a、1003b，根據(jù)前O2傳感器電壓差分值的時(shí)間變化量，無(wú)插補(bǔ)地對(duì)基礎(chǔ)D分值進(jìn)行表檢索。
之后，通過D分增益圖1004對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力對(duì)D分增益KD進(jìn)行圖檢索，由運(yùn)算器1005將基礎(chǔ)D分值與D分增益KD相乘，輸出D分。
I分(積分操作變量)計(jì)算部805，如圖11所示，根據(jù)催化劑212的惡化程度，切換基礎(chǔ)I分值數(shù)據(jù)表1101、1101a、1101b，根據(jù)前O2傳感器電壓差分值，無(wú)插補(bǔ)地表檢索基礎(chǔ)I分，通過延遲器1102加法器1103將所檢索出的基礎(chǔ)I分累加。之后，通過I分增益圖1104，對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力對(duì)I分增益KI進(jìn)行圖檢索，由運(yùn)算器1105將所累加的基礎(chǔ)I分值與I分增益KI相乘，輸出I分。
對(duì)照?qǐng)D12，對(duì)空燃比反饋控制部705的另一實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
空燃比反饋控制部705，具有濾波處理部1201、P分(比例操作變量)計(jì)算部1202、D分(微分操作變量)計(jì)算部1203、I分(積分操作變量)計(jì)算部1204、常數(shù)設(shè)定器1205、以及加法器1206。
濾波處理部1201，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力，對(duì)三元點(diǎn)差分空燃比實(shí)施濾波。
P分(比例操作變量)計(jì)算部1202、D分(微分操作變量)計(jì)算部1203、以及I分(積分操作變量)計(jì)算部1204是控制變量計(jì)算機(jī)構(gòu)，分別被輸入發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、吸氣管壓力、前O2傳感器電壓差分值以及催化劑212的惡化程度，進(jìn)行PDI動(dòng)作的運(yùn)算。
加法器1206將常數(shù)設(shè)定器1205所賦予的空燃比反饋控制系數(shù)中心值(1.0)與P分、D分、以及I分相加，輸出空燃比反饋控制系數(shù)。
濾波處理部1201，如圖13所示，通過加權(quán)平均權(quán)重圖1301，對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力，對(duì)加權(quán)平均權(quán)重(加權(quán)平均權(quán)重≤1.0)進(jìn)行圖檢索。加法器1303計(jì)算出常數(shù)設(shè)定器1302的設(shè)置值(1.0)與根據(jù)圖檢索的加權(quán)平均權(quán)重之間的差分值。
運(yùn)算器1304將該差分值與三元點(diǎn)差分空燃比相乘。之后，通過延遲器1305與乘法器1306，給三元點(diǎn)差分空燃比的濾波值的上一次值乘以加權(quán)平均，通過加法器1307將分別乘以了權(quán)重之后的值相加，輸出三元點(diǎn)差分空燃比的濾波值。
P分計(jì)算部1202如圖14所示，根據(jù)催化劑212的惡化程度，切換P分增益圖1401、1401a、1401b，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力，圖檢索P分增益KP。之后，通過運(yùn)算器1402將三元點(diǎn)差分空燃比的濾波值與P分增益KP相乘，作為P分。
通過差分空燃比的濾波值，從數(shù)據(jù)表1403中表檢索前O2傳感器輸出電壓閾值，由比較器1404判斷前O2傳感器輸出電壓是否大于表檢索的閾值。
判斷處理部(反映判斷機(jī)構(gòu))1405、1406，是判斷是否輸出了根據(jù)運(yùn)算器1402的P分，是否輸出(反映給空燃比反饋控制)了根據(jù)常數(shù)設(shè)定器1408的設(shè)定值(0)的判斷模塊，輸出切換根據(jù)該判斷處理1405、1406的判斷，由開關(guān)1407進(jìn)行。
沒有輸出P分的判斷，是P分大于0且前O2傳感器電壓大于閾值的情況，與P分小于0且前O2傳感器電壓小于閾值的情況。
D分計(jì)算部1203，如圖15所示，通過延遲器1501與加法器1502，計(jì)算三元點(diǎn)差分空燃比的濾波值的時(shí)間變化量。
通過限制器(limiter)值表1503檢索對(duì)應(yīng)于三元點(diǎn)差分空燃比濾波值的如圖所示的非線性限制器值，通過D分限制器1504對(duì)濾波值的時(shí)間變化量實(shí)施限制。
根據(jù)催化劑212的惡化程度，切換D分增益圖1505、1505a、1505b，對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力對(duì)D分增益KD進(jìn)行圖檢索。之后，由運(yùn)算器1506將實(shí)施了限制的三元點(diǎn)差分空燃比的濾波值時(shí)間變化量與D分增益KD相乘，作為D分。
通過差分空燃比的濾波值，從數(shù)據(jù)表1507中表檢索前O2傳感器輸出電壓閾值，由比較器1508判斷前O2傳感器輸出電壓是否大于表檢索的閾值。
判斷處理部(反映判斷機(jī)構(gòu))1509、1510，是判斷是否輸出了根據(jù)運(yùn)算器1506的D分，是否輸出(反映給空燃比反饋控制)了根據(jù)常數(shù)設(shè)定器1512的設(shè)定值(0)的判斷模塊，輸出切換根據(jù)該判斷處理1509、1510的判斷，由開關(guān)1511進(jìn)行。
沒有輸出D分的判斷，是三元點(diǎn)差分空燃比的濾波值大于0且前O2傳感器電壓大于閾值的情況，與三元點(diǎn)差分空燃比的濾波值小于0且前O2傳感器電壓小于閾值的情況。
I分計(jì)算部1204如圖16所示，通過延遲器1601、開關(guān)1602、常數(shù)設(shè)定器1603以及加法器1604，選擇是給三元點(diǎn)差分空燃比的濾波值加上上一次的濾波值的累加值，還是加上常數(shù)。
另外，本實(shí)施方式中，常數(shù)設(shè)定器1603的常數(shù)為(0)，因此在開關(guān)1602切換到了常數(shù)選擇的情況下，停止濾波值的累加。
根據(jù)催化劑的惡化程度，切換I分增益圖1605、1605a、1605b，對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力對(duì)I分增益KI進(jìn)行圖檢索。之后，由運(yùn)算器1606將三元點(diǎn)差分空燃比的濾波值累加值與I分增益KI相乘，作為I分。
通過差分空燃比的濾波值，從數(shù)據(jù)表1607中表檢索前O2傳感器輸出電壓閾值，由比較器1608判斷前O2傳感器輸出電壓是否大于表檢索的閾值。
判斷處理部(反映判斷機(jī)構(gòu))1609、1610，進(jìn)行開關(guān)1602的切換判斷。選擇對(duì)濾波值的累加不是上一次的濾波值累加值，而是常數(shù)(由于設(shè)為0，因此停止累加)的判斷，是三元點(diǎn)差分空燃比的濾波值大于0且前O2傳感器電壓大于閾值的情況，與三元點(diǎn)差分空燃比的濾波值小于0且前O2傳感器電壓小于閾值的情況。
此外的情況下，進(jìn)行將上一次的濾波值累加值加上新的濾波值(反映給空燃比反饋控制)。
本實(shí)施方式中，例如即使在催化劑后的空燃比傳感器214的反饋將燃料校準(zhǔn)到充足側(cè)時(shí)，在催化劑前的氧氣傳感器213顯示出缺乏側(cè)的情況下，也不進(jìn)行反饋的反映，因此能夠防止催化劑前的空燃比的超調(diào)。
圖17中示出了通過圖12的實(shí)施方式的空燃比反饋控制部705所實(shí)施的空燃比反饋控制的各個(gè)傳感器輸出以及各個(gè)變量的動(dòng)作之一例。
特性線1701是催化劑前的O2傳感器213的輸出電壓動(dòng)作，特性線1702是催化劑后的空燃比傳感器204所示的空燃比動(dòng)作，特性線1703是空燃比反饋控制的P分動(dòng)作，特性線1704是空燃比反饋控制的D分動(dòng)作，特性線1705是空燃比反饋控制的I分動(dòng)作。
圖18中示出了進(jìn)行本實(shí)施方式的空燃比控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置250的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的催化劑前O2傳感器輸出電壓動(dòng)作與催化劑后的空燃比傳感器的起動(dòng)動(dòng)作之一例。
特性線1801表示從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)開始的催化劑前的O2傳感器213的輸出動(dòng)作。前O2傳感器輸出，在起動(dòng)后反轉(zhuǎn)的振幅較小，但隨著發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱，而逐漸變?yōu)檎?guī)的反轉(zhuǎn)振幅。
特性線1802表示催化劑212的溫度動(dòng)作。催化劑溫度隨著發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱而升高。
特性線1804表示空燃比傳感器214的加熱器控制狀態(tài)。該加熱器控制中，在通過特性線1802所示的催化劑溫度經(jīng)過了給定時(shí)間后，變?yōu)榭杖急葌鞲衅鞲浇乃窒У慕o定溫度時(shí)，驅(qū)動(dòng)加熱器，也即開始加熱器控制。特性線1805表示加熱器溫度，從加熱器溫度變?yōu)榻o定值(激活溫度)時(shí)開始，如特性線1806所示，空燃比傳感器輸出變?yōu)镽eady狀態(tài)，從而能夠進(jìn)行采用空燃比傳感器214的輸出的反饋控制。
通過這樣，得到了空燃比傳感器214也不會(huì)發(fā)生器件損壞等情況，使用空燃比傳感器214的輸出的反饋控制能夠迅速開始的效果。
圖19中示出了進(jìn)行本實(shí)施方式的空燃比控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置250的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的催化劑前O2傳感器輸出電壓動(dòng)作與催化劑后的空燃比傳感器的起動(dòng)動(dòng)作之另一例。
與上述圖18所示的時(shí)間圖不同的點(diǎn)在于，在特性線1801的催化劑前的O2傳感器輸出的延伸寬度，超出了給定范圍(線1801max與1801min)時(shí)，判斷催化劑前的O2傳感器被激活。催化劑后的空燃比傳感器214的加熱器驅(qū)動(dòng)(加熱器控制開始)，從判斷O2傳感器213被激活時(shí)(判斷能夠采用O2傳感器213的輸出時(shí))開始，經(jīng)過了給定的延遲時(shí)間DT后進(jìn)行。這樣，這種情況下也一樣，從加熱器溫度變?yōu)榻o定值(激活溫度)時(shí)開始，空燃比傳感器輸出變?yōu)镽eady狀態(tài)，從而能夠進(jìn)行采用空燃比傳感器214的輸出的反饋控制。
這種情況下，也得到了空燃比傳感器214也不會(huì)發(fā)生器件損壞等情況，使用空燃比傳感器214的輸出的反饋控制能夠迅速開始的效果。
對(duì)照?qǐng)D20，對(duì)進(jìn)行本實(shí)施方式的空燃比控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置250所進(jìn)行的控制處理流程進(jìn)行說明。
首先，對(duì)曲柄角傳感器215所輸出的電氣信號(hào)，主要計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)變化的每單位時(shí)間的輸入數(shù)，通過運(yùn)算處理計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(步驟S1901)。接下來，通過吸氣管傳感器205的輸出信號(hào)，讀取吸氣管壓力(步驟S1902)。
接下來，根據(jù)所讀取的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力進(jìn)行基本燃料量的計(jì)算(步驟S1903)。之后，以所讀取的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力為檢索鍵檢索基本燃料校準(zhǔn)系數(shù)(步驟S1904)。
接下來，讀取催化劑后的空燃比傳感器214的輸出，進(jìn)行空燃比變換(步驟S1905)。之后，以所讀取的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力為檢索鍵檢索催化劑212的三元點(diǎn)空燃比(步驟S1906)。
接下來，作為空燃比反饋控制，首先決定催化劑前的O2傳感器213的電壓閾值(步驟S1907)，讀取催化劑前的傳感器輸出電壓(步驟S1908)，計(jì)算空燃比反饋控制系數(shù)(步驟S1909)。
接下來，通過基本燃料校準(zhǔn)系數(shù)與空燃比反饋控制系數(shù)，對(duì)基本燃料量進(jìn)行校準(zhǔn)(步驟S1910)，將校準(zhǔn)后的燃料量設(shè)為噴射燃料量(步驟S1911)。
接下來，計(jì)算空載時(shí)的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(步驟S1912)，根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算ISC脈沖230的目標(biāo)流量(步驟S1913)。接下來，為了抑制空載時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)變動(dòng)，計(jì)算ISC點(diǎn)火時(shí)期校準(zhǔn)量(步驟S1914)。之后，將ISC閥230的目標(biāo)流量輸出給ISC閥230(步驟S1915)，控制ISC閥。
接下來，從節(jié)流閥開度傳感器216讀取節(jié)流閥開度(步驟S1916)，求出所讀取的節(jié)流閥開度的時(shí)間變化量，進(jìn)行加減速的判斷(步驟S1917)。之后，根據(jù)加減速判定，計(jì)算加減速時(shí)的點(diǎn)火時(shí)期校準(zhǔn)量(步驟S1918)。
接下來，計(jì)算基本點(diǎn)火時(shí)期(步驟S1919)，在基本點(diǎn)火時(shí)期實(shí)施空載時(shí)以及加減速時(shí)的點(diǎn)火時(shí)期校準(zhǔn)，作為最終點(diǎn)火時(shí)期(步驟S1920)。之后，設(shè)置該最終點(diǎn)火時(shí)期(步驟S1921)，通過所要求的點(diǎn)火時(shí)期進(jìn)行點(diǎn)火。
接下來，對(duì)照?qǐng)D21對(duì)本實(shí)施方式的空燃比反饋控制的詳細(xì)處理流程進(jìn)行說明。
首先，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(步驟S2001)，接下來讀取吸氣管壓力(步驟S2002)。
接下來，通過所讀取的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力，圖檢索催化劑三元點(diǎn)空燃比(步驟S2003)。
接下來，讀取催化劑前的O2傳感器213的輸出電壓(步驟S2004)，進(jìn)行所讀取的O2傳感器輸出電壓的濾波處理(步驟S2005)。
接下來，讀取催化劑后的空燃比傳感器214的輸出電壓(步驟S2006)，將所讀取的空燃比傳感器輸出電壓變換成空燃比(步驟S2007)。
接下來，計(jì)算圖檢索出的催化劑三元點(diǎn)空燃比與根據(jù)空燃比傳感器214的空燃比(測(cè)量值)之間的差分值(催化劑三元點(diǎn)空燃比差分值)(步驟S2008)，通過空燃比反饋控制計(jì)算空燃比反饋控制系數(shù)(步驟S2009)，輸出空燃比反饋系數(shù)(步驟S2010)。
圖22中示出了圖8所示的實(shí)施方式的空燃比反饋控制部705的處理流程。
首先，讀取前述的催化劑三元點(diǎn)空燃比差分值(步驟S2011)，通過催化劑三元點(diǎn)空燃比差分值，表檢索催化劑前的O2傳感器電壓閾值(步驟S2102)。
接下來，讀取催化劑前的O2傳感器213的輸出電壓(步驟S2013)，計(jì)算表檢索出的閾值與所讀取的O2傳感器輸出電壓的差分值(步驟S2104)。
接下來，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、吸氣管壓力以及催化劑惡化程度(步驟S2105)，進(jìn)行P分、D分、I分的計(jì)算(步驟S2106～S2108)。
接下來，給空燃比反饋控制系數(shù)中心值1.0，相加I分與D分(步驟S2109)。
接下來，判斷是否在從催化劑前O2傳感器213的輸出橫切閾值的值開始的給定時(shí)間內(nèi)(步驟S2111，步驟S2112)，如果在給定時(shí)間內(nèi)，便給上述相加值進(jìn)一步加上P分，作為空燃比反饋控制系數(shù)(步驟S2113)。
圖23中示出了根據(jù)步驟S2106(P分計(jì)算部803)的P分計(jì)算處理流程的詳細(xì)內(nèi)容。
首先，讀取催化劑前的O2傳感器輸出電壓與閾值之間的差分值(步驟S2201)，根據(jù)該差分值，通過無(wú)插補(bǔ)的表檢索設(shè)定基礎(chǔ)P分值(步驟S2202)。
接下來，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、吸氣管壓力以及催化劑惡化程度(步驟S2203)，選擇對(duì)應(yīng)所讀取的催化劑惡化程度的圖，根據(jù)所讀取的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力，圖檢索P分增益KP(步驟S2204)。之后，給基礎(chǔ)P分值乘以圖檢索出的增益KP(步驟S2205)，將其作為P分輸出。
圖24中示出了根據(jù)步驟S2107(D分計(jì)算部804)的D分計(jì)算處理流程的詳細(xì)內(nèi)容。
首先，讀取催化劑前的O2傳感器213的輸出電壓與閾值間的差分值(步驟S2301)，計(jì)算該差分值的時(shí)間變化量(步驟S2302)。
接下來，根據(jù)差分值的時(shí)間變化量，通過無(wú)插補(bǔ)的表檢索設(shè)定基礎(chǔ)D分值(步驟S2303)。
接下來，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、吸氣管壓力以及催化劑惡化程度(步驟S2304)，選擇對(duì)應(yīng)所讀取的催化劑惡化程度的圖，根據(jù)所讀取的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力圖檢索D分增益KD(步驟S2305)。之后，給基礎(chǔ)D分值乘以圖檢索出的增益KD(步驟S2306)，將其作為D分值輸出(步驟S2307)。
圖25中示出了根據(jù)步驟S2108(I分計(jì)算部805)的I分計(jì)算處理流程的詳細(xì)內(nèi)容。
首先，讀取催化劑前的O2傳感器213的輸出電壓與閾值間的差分值(步驟S2401)，根據(jù)差分值，通過無(wú)插補(bǔ)的表檢索設(shè)定基礎(chǔ)I分值(步驟S2402)，并將其與上一次的I分值累加(步驟S2403)。
接下來，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、吸氣管壓力以及催化劑惡化程度(步驟S2404)，選擇對(duì)應(yīng)所讀取的催化劑惡化程度的圖，根據(jù)所讀取的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力，圖檢索I分增益KI(步驟S2405)。之后，給基礎(chǔ)I分累加值乘以I分增益KI(步驟S2406)，將其作為I分值輸出(步驟S2407)。
圖26中示出了根據(jù)圖12所示的實(shí)施方式的空燃比反饋控制部705的處理流程。
首先，讀取三元點(diǎn)差分空燃比(步驟S2501)，接下來，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、吸氣管壓力以及催化劑惡化程度(步驟S2502)。接下來進(jìn)行三元點(diǎn)差分空燃比的濾波處理(步驟S2503)。之后讀取催化劑前的O2傳感器213的輸出電壓(步驟S2504)。
接下來，進(jìn)行空燃比反饋控制的P分、D分、I分的計(jì)算(步驟S2505～S2507)。
接下來，將P分、D分、I分的計(jì)算值相加給空燃比反饋控制系數(shù)中心值1.0(步驟S2508)，將其作為空燃比反饋控制系數(shù)輸出(步驟S2509)。
圖27中示出了根據(jù)步驟S2503(濾波處理部1201)的三元點(diǎn)差分空燃比的濾波處理的詳細(xì)內(nèi)容。
首先，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力(步驟S2601)，通過所讀取的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力，圖檢索加權(quán)平均權(quán)重(步驟S2602)。
接下來，讀取三元點(diǎn)差分空燃比(步驟S2603)，給所讀取的三元點(diǎn)差分空燃比乘以(1.0-加權(quán)平均權(quán)重)(步驟S2604)。
接下來，將通過本處理流出所計(jì)算出的上一次的濾波值乘以加權(quán)平均權(quán)重(步驟S2605)。之后，將上述兩個(gè)相乘結(jié)果相加，作為新的濾波值輸出(步驟S2606)。
圖28中示出了根據(jù)步驟S2505(P分計(jì)算部1202)的P分計(jì)算處理流程的詳細(xì)內(nèi)容。
首先，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、吸氣管壓力以及催化劑惡化程度(步驟S2701)，選擇對(duì)應(yīng)所讀取的催化劑惡化程度的圖，根據(jù)所讀取的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力，圖檢索P分增益KP(步驟S2702)。
接下來，讀取上述三元點(diǎn)差分空燃比的濾波值(步驟S2703)，給所讀取的濾波值乘以圖檢索出的增益KP，計(jì)算出P分(步驟S2704)。
接下來，通過濾波值來表檢索前O2傳感器213的輸出電壓閾值(步驟S2705)。之后，讀取前O2傳感器輸出電壓(步驟S2706)。
接下來，判斷是否所計(jì)算出的P分大于0且所讀取的前O2傳感器輸出電壓大于閾值，或所計(jì)算出的P分小于0且所讀取的前O2傳感器輸出電壓小于閾值(步驟S2707、步驟S2708)。
在不符合該判斷的情況下，輸出所計(jì)算出的P分(步驟S2709)。與此相對(duì)，在符合上述判斷的情況下，輸出0(步驟S2710)。
圖29中示出了根據(jù)步驟S2506(D分計(jì)算部1203)的D分計(jì)算處理流程的詳細(xì)內(nèi)容。
首先，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、吸氣管壓力以及催化劑惡化程度(步驟S2801)，選擇對(duì)應(yīng)所讀取的催化劑惡化程度的圖，根據(jù)所讀取的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力，圖檢索D分增益KD(步驟S2802)。
接下來，讀取上述三元點(diǎn)差分空燃比的濾波值(步驟S2803)，計(jì)算所讀取的濾波值的時(shí)間變化量(步驟S2804)。
接下來，根據(jù)所讀取的濾波值決定D分限制器值(步驟S2805)，通過限制器值來限制濾波值的時(shí)間變化量(步驟S2806)。
接下來，給限制器處理過的濾波值的時(shí)間變化量乘以D分增益KD，作為D分(步驟S2807)。
接下來，通過濾波值來表檢索催化劑前O2傳感器213的輸出電壓的閾值(步驟S2808)。之后，讀取催化劑前的O2傳感器輸出電壓(步驟S2809)。
接下來，判斷是否濾波值大于0且所讀取的前O2傳感器輸出電壓大于閾值，或?yàn)V波值小于0且所讀取的前O2傳感器輸出電壓小于閾值(步驟S2810、步驟S2811)。
在不符合該判斷的情況下，輸出所計(jì)算出的D分(步驟S2812)。與此相對(duì)，在符合判斷的情況下，輸出0(步驟S2813)。
圖30中示出了根據(jù)步驟S2507(I分計(jì)算部1204)的I分計(jì)算處理流程的詳細(xì)內(nèi)容。
首先，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、吸氣管壓力以及催化劑惡化程度(步驟S2901)，選擇對(duì)應(yīng)所讀取的催化劑惡化程度的圖，根據(jù)所讀取的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與吸氣管壓力，圖檢索I分增益KI(步驟S2902)。
接下來，讀取上述三元點(diǎn)差分空燃比的濾波值(步驟S2903)，通過所讀取的濾波值來表檢索前O2傳感器213的輸出電壓閾值(步驟S2904)。之后，讀取前O2傳感器輸出電壓(步驟S2905)。
接下來，判斷是否濾波值大于0且所讀取的前O2傳感器輸出電壓大于閾值，或?yàn)V波值小于0且所讀取的前O2傳感器輸出電壓小于所述閾值(步驟S2906、步驟S2907)。
在不符合該判斷的情況下，將累加對(duì)象值設(shè)為到上一次為止的累加值(步驟S2909)，與此相對(duì)，在符合該判斷的情況下，將累加對(duì)象值設(shè)為0(步驟S2908)，也即中斷累加。
之后，將累加對(duì)象值與濾波值累加(步驟S2910)，給該累加值乘以I分增益KI，作為I分輸出(步驟S2911)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置，上述內(nèi)燃機(jī)具備在排氣通道中設(shè)置了具有三重功能的催化劑；從尾氣流量看設(shè)置在上述催化劑的上游側(cè)并對(duì)空燃比產(chǎn)生高/低的開關(guān)信號(hào)的氧氣傳感器；以及從尾氣流量看設(shè)置在上述催化劑的下游側(cè)并對(duì)空燃比產(chǎn)生線性的信號(hào)的空燃比傳感器，其特征在于，上述空燃比控制裝置具有偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)，其計(jì)算上述空燃比傳感器所測(cè)量的空燃比與目標(biāo)空燃比之間的偏差；以及空燃比反饋控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)上述偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)所計(jì)算出的偏差和上述氧氣傳感器的輸出信號(hào)，進(jìn)行空燃比反饋控制。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置，其特征在于，上述空燃比反饋控制機(jī)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于上述氧氣傳感器的輸出信號(hào)和根據(jù)上述偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)所計(jì)算出的偏差所設(shè)定的閾值之間的差分值，進(jìn)行空燃比反饋控制。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置，其特征在于，上述空燃比反饋控制機(jī)構(gòu)具有控制變量計(jì)算機(jī)構(gòu)，其通過上述偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)所計(jì)算出的偏差來計(jì)算空燃比反饋控制變量；比較機(jī)構(gòu)，其比較上述氧氣傳感器的輸出電壓是否大于根據(jù)上述偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)所計(jì)算出的偏差所設(shè)定的閾值；以及反映判斷機(jī)構(gòu)，其根據(jù)上述比較機(jī)構(gòu)的比較結(jié)果和由上述控制變量計(jì)算機(jī)構(gòu)所得到的控制變量，判斷由上述控制變量計(jì)算機(jī)構(gòu)所得到的控制變量是否反映在空燃比反饋控制中。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置，其特征在于，上述空燃比傳感器是帶有加熱器的線性空燃比傳感器，從內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)時(shí)開始經(jīng)過了給定時(shí)間后，開始上述加熱器的驅(qū)動(dòng)，加熱器溫度變?yōu)榻o定值以上之后，采用上述空燃比傳感器的輸出。
5.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置，其特征在于，上述空燃比傳感器是帶有加熱器的線性空燃比傳感器，從判斷能夠采用上述氧氣傳感器的輸出的時(shí)刻開始經(jīng)過了給定時(shí)間后，開始上述加熱器的驅(qū)動(dòng)，加熱器溫度變?yōu)榻o定值以上之后，采用上述空燃比傳感器的輸出。
6.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制裝置，其特征在于，具有檢測(cè)出上述催化劑的惡化程度的催化劑惡化檢測(cè)機(jī)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于上述催化劑惡化檢測(cè)機(jī)構(gòu)所檢測(cè)出的上述催化劑的惡化程度，切換設(shè)定空燃比反饋控制的增益。
7.一種內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制方法，上述內(nèi)燃機(jī)具備在排氣通道中設(shè)置了具有三重功能的催化劑；從尾氣流量看設(shè)置在上述催化劑的上游側(cè)并對(duì)空燃比產(chǎn)生高/低的開關(guān)信號(hào)的氧氣傳感器；以及從尾氣流量看設(shè)置在上述催化劑的下游側(cè)并對(duì)空燃比產(chǎn)生線性的信號(hào)的空燃比傳感器，其特征在于，計(jì)算通過上述空燃比傳感器所測(cè)量的空燃比與目標(biāo)空燃比之間的偏差，根據(jù)該偏差和上述氧氣傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行空燃比反饋控制。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于適當(dāng)進(jìn)行空燃比反饋控制，從而不產(chǎn)生排放的惡化。催化劑(212)前設(shè)置產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)的O
文檔編號(hào)F02D41/14GK1944989SQ20061014211
公開日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月6日
發(fā)明者淺野誠(chéng)二 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所