本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

過去廣為人知的是這樣一種內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)：其在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中設(shè)置有空氣-燃料比傳感器，并且基于該空氣-燃料比傳感器的輸出而控制被提供給內(nèi)燃機(jī)的燃料量。特別地，作為這樣的控制系統(tǒng)，已知如下的控制系統(tǒng)：該控制系統(tǒng)在被設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)排氣通道中的排氣凈化催化劑的排氣流動(dòng)方向上的上游側(cè)(在下文中，簡稱為“上游側(cè)”)設(shè)置有空氣-燃料比傳感器，并且在排氣流動(dòng)方向上的下游側(cè)(在下文中，簡稱為“下游側(cè)”)設(shè)置有氧傳感器(例如，PTL 1和2)。

例如，在PTL 1所描述的控制系統(tǒng)中，流入排氣凈化催化劑的廢氣的目標(biāo)空氣-燃料比在富于化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的富空氣-燃料比與貧于化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的貧空氣-燃料比之間交替切換，以使得排氣凈化催化劑的儲(chǔ)氧量在最大可儲(chǔ)氧量與零之間交替波動(dòng)。具體而言，在PTL 1所描述的控制系統(tǒng)中，被交替切換到的富空氣-燃料比的富度(rich degree)被設(shè)定為變得大于被交替切換到的貧空氣-燃料比的貧度(lean degree)。根據(jù)PTL 1，由此，當(dāng)使得目標(biāo)空氣-燃料比為貧空氣-燃料比時(shí)，貧度小，因此認(rèn)為在將目標(biāo)空氣-燃料比設(shè)定為貧空氣-燃料比時(shí)可以防止大轉(zhuǎn)矩波動(dòng)發(fā)生。

引用列表

專利文獻(xiàn)

PTL 1：公開號為2004-285948A的日本專利公開

PTL 2：公開號為2004-251123A的日本專利公開

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

在這方面，排氣凈化催化劑的儲(chǔ)氧能力通過反復(fù)地吸收和釋放氧來維持。因此，如果將排氣凈化催化劑長期維持在儲(chǔ)氧狀態(tài)下或釋氧狀態(tài)下，則儲(chǔ)氧能力將下降，并且將導(dǎo)致排氣凈化催化劑的凈化性能降低。具體而言，例如，排氣凈化催化劑的最大可儲(chǔ)氧量將下降。因此，為了將排氣凈化催化劑的儲(chǔ)氧能力維持為高的，按照與PTL 1所描述的控制系統(tǒng)相同的方式，將流入排氣凈化催化劑的廢氣的目標(biāo)空氣-燃料比交替地設(shè)定為富空氣-燃料比和貧空氣-燃料比是有效的。

這里，根據(jù)本申請的發(fā)明人，了解到排氣凈化催化劑的儲(chǔ)氧能力被維持得越高，當(dāng)目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為貧空氣-燃料比時(shí)的貧度(與化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的差)越大，并且當(dāng)目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為富空氣-燃料比時(shí)的富度(與化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的差)越大。因此，為了將排氣凈化催化劑的儲(chǔ)氧能力維持為高的，優(yōu)選地使目標(biāo)空氣-燃料比在大貧度的貧空氣-燃料比和大富度的富空氣-燃料比之間交替。

另一方面，如果使目標(biāo)空氣-燃料比的富度和貧度越大，則當(dāng)包含大量未燃燒氣體或NO_X等的廢氣暫時(shí)流入排氣凈化催化劑時(shí)或者當(dāng)排氣凈化催化劑的儲(chǔ)氧量達(dá)到最大可儲(chǔ)氧量或零時(shí)，從排氣凈化催化劑流出的未燃燒氣體或NO_X的量將變得越大。

因此，考慮到上面的問題，本發(fā)明的目的是提供一種在將排氣凈化催化劑的凈化性能維持為高的同時(shí)，可以使從排氣凈化催化劑流出的未燃燒氣體或NO_X的量保持為少的。

問題解決方案

為了解決此問題，在本發(fā)明的第一方面中，提供一種內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機(jī)包括排氣凈化催化劑，所述排氣凈化催化劑被設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中并且能夠儲(chǔ)氧，所述控制系統(tǒng)包括：下游側(cè)空氣-燃料比傳感器，其被設(shè)置在所述排氣凈化催化劑的排氣流動(dòng)方向上的下游側(cè)，并且檢測從所述排氣凈化催化劑流出的廢氣的空氣-燃料比；以及空氣-燃料比控制裝置，其控制所述廢氣的空氣-燃料比，以使流入所述排氣凈化催化劑的所述廢氣的空氣-燃料比變?yōu)槟繕?biāo)空氣-燃料比，其中，當(dāng)由所述下游側(cè)空氣-燃料比傳感器檢測到的廢氣空氣-燃料比變?yōu)楦慌卸諝?燃料比或更低時(shí)，所述目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為貧空氣-燃料比，所述富判定空氣-燃料比富于化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比，所述貧空氣-燃料比貧于所述化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比，以及當(dāng)由所述下游側(cè)空氣-燃料比傳感器檢測到的廢氣空氣-燃料比變?yōu)樨毰卸諝?燃料比或更高時(shí)，所述目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為富空氣-燃料比，所述貧判定空氣-燃料比貧于所述化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比，所述富空氣-燃料比富于所述化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比；并且，與當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)相比，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，在所述目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為貧空氣-燃料比時(shí)的所述目標(biāo)空氣-燃料比的平均貧度和在所述目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為富空氣-燃料比時(shí)的所述目標(biāo)空氣-燃料比的平均富度中的至少一者被增大。

在本發(fā)明的第二方面中，提供有本發(fā)明的第一方面，其中，與當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)相比，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，在所述目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為貧空氣-燃料比時(shí)的所述目標(biāo)空氣-燃料比的貧度的最大值和在所述目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為富空氣-燃料比時(shí)的所述目標(biāo)空氣-燃料比的富度的最大值中的至少一者被增大。

在本發(fā)明的第三方面中，提供有本發(fā)明的第一或第二方面，其中，當(dāng)由所述下游側(cè)空氣-燃料比傳感器檢測到的廢氣空氣-燃料比變?yōu)楦慌卸諝?燃料比或更低時(shí)，所述目標(biāo)空氣-燃料比被切換到貧于所述目標(biāo)空氣-燃料比的貧設(shè)定空氣-燃料比，從在所述目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為所述貧設(shè)定空氣-燃料比之后并且在由所述下游側(cè)空氣-燃料比傳感器檢測到的所述廢氣空氣-燃料比變?yōu)樗鲐毰卸諝?燃料比或更高之前的貧度改變時(shí)機(jī)起，所述目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為具有小于所述貧設(shè)定空氣-燃料比的貧度的貧空氣-燃料比，直至由所述下游側(cè)空氣-燃料比傳感器檢測到的所述廢氣空氣-燃料比變?yōu)樗鲐毰卸諝?燃料比或更高，當(dāng)由所述下游側(cè)空氣-燃料比傳感器檢測到的所述廢氣空氣-燃料比變?yōu)樗鲐毰卸諝?燃料比或更高時(shí)，所述目標(biāo)空氣-燃料比被切換到富于所述化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的富設(shè)定空氣-燃料比，以及從在所述目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為所述富設(shè)定空氣-燃料比之后并且在由所述下游側(cè)空氣-燃料比傳感器檢測到的所述廢氣空氣-燃料比變?yōu)樗龈慌卸諝?燃料比或更低之前的富度改變時(shí)機(jī)起，所述目標(biāo)空氣-燃料比設(shè)定為具有小于所述富設(shè)定空氣-燃料比的富度的富空氣-燃料比，直至由所述下游側(cè)空氣-燃料比傳感器檢測到的所述廢氣空氣-燃料比變?yōu)樗龈慌卸諝?燃料比或更低。

在本發(fā)明的第四方面中，提供有本發(fā)明的第三方面，其中，與當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)相比，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，所述貧設(shè)定空氣-燃料比的貧度和所述富設(shè)定空氣-燃料比的富度中的至少一者被增大，以及與當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)相比，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，在所述富度改變時(shí)機(jī)之后的所述目標(biāo)空氣-燃料比的平均富度和在所述貧度改變時(shí)機(jī)之后的所述目標(biāo)空氣-燃料比的平均貧度中的至少一者被增大。

在本發(fā)明的第五方面中，提供有本發(fā)明的第三方面，其中，與當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)相比，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，所述貧設(shè)定空氣-燃料比的貧度和所述富設(shè)定空氣-燃料比的富度中的至少一者被增大，并且，在當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)與當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)之間，在所述富度改變時(shí)機(jī)之后的所述目標(biāo)空氣-燃料比的平均貧度和在所述貧度改變時(shí)機(jī)之后的所述目標(biāo)空氣-燃料比的平均富度不改變。

本發(fā)明的有益效果

根據(jù)本發(fā)明，提供這樣一種內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)：其在將排氣凈化催化劑的凈化性能維持為高的同時(shí)，可以使從排氣凈化催化劑流出的未燃燒氣體或NO_X的量保持為少的。

附圖說明

圖1是示意性地示出其中使用本發(fā)明的控制系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的圖。

圖2是示出排氣凈化催化劑的儲(chǔ)氧量與從排氣凈化催化劑流出的廢氣中的NO_X的濃度或HC和CO的濃度之間的關(guān)系的圖。

圖3是示出在不同的廢氣空氣-燃料比下的傳感器施加電壓與輸出電流之間的關(guān)系的圖。

圖4是示出使傳感器施加電壓恒定時(shí)的廢氣空氣-燃料比與輸出電流之間的關(guān)系的圖。

圖5是當(dāng)通過根據(jù)本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行基本空氣-燃料比控制時(shí)的空氣-燃料比校正量的時(shí)間圖。

圖6是當(dāng)進(jìn)行用于設(shè)定不同的設(shè)定空氣-燃料比的控制時(shí)的空氣-燃料比校正量等的與圖5類似的時(shí)間圖。

圖7是控制系統(tǒng)的功能框圖。

圖8是示出用于計(jì)算空氣-燃料比校正量的控制中的控制例程的流程圖。

圖9是示出用于設(shè)定富設(shè)定空氣-燃料比和貧設(shè)定空氣-燃料比的控制中的控制例程的流程圖。

圖10是當(dāng)進(jìn)行用于設(shè)定不同的設(shè)定空氣-燃料比的控制時(shí)的空氣-燃料比校正量等的時(shí)間圖。

具體實(shí)施方式

下面，參考附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)注意，在下面的說明中，相同的部件被分配相同的參考標(biāo)號。

<作為整體的內(nèi)燃機(jī)的說明>

圖1是示意性地示出其中使用根據(jù)本發(fā)明的控制裝置的內(nèi)燃機(jī)的圖。參考圖1，1指示內(nèi)燃機(jī)主體，2指示氣缸體，3指示在氣缸體2中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，4指示被固定到氣缸體2的氣缸蓋，5指示在活塞3與氣缸蓋4之間形成的燃燒室，6指示進(jìn)氣閥，7指示進(jìn)氣口，8指示排氣閥，9指示排氣口。進(jìn)氣閥6打開和關(guān)閉進(jìn)氣口7，而排氣閥8打開和關(guān)閉排氣口9。

如圖1所示，火花塞10被設(shè)置在氣缸蓋4的內(nèi)壁面的中心部處，燃料噴射器11被設(shè)置在氣缸蓋4的內(nèi)壁面的周邊部處。火花塞10被配置為根據(jù)點(diǎn)火信號而產(chǎn)生火花。另外，燃料噴射器11根據(jù)噴射信號而將預(yù)定量的燃料噴射到燃燒室5中。應(yīng)注意，燃料噴射器11也可以被設(shè)置為將燃料噴射到進(jìn)氣口7中。另外，在本實(shí)施例中，作為燃料，使用具有14.6的化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的汽油。然而，本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)也可以使用另一種燃料。

每個(gè)氣缸的進(jìn)氣口7通過對應(yīng)的進(jìn)氣支管(runner)13而被連接到穩(wěn)壓罐(surge tank)14，而穩(wěn)壓罐14通過進(jìn)氣管15而被連接到空氣濾清器(air cleaner)16。進(jìn)氣口7、進(jìn)氣支管13、穩(wěn)壓罐14和進(jìn)氣管15形成進(jìn)氣通道。另外，在進(jìn)氣管15內(nèi)部，設(shè)置由節(jié)流閥驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器17驅(qū)動(dòng)的節(jié)流閥18?？梢酝ㄟ^節(jié)流閥驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器17而使節(jié)流閥18工作，從而改變進(jìn)氣通道的孔徑面積。

另一方面，每個(gè)氣缸的排氣口9被連接到排氣歧管19。排氣歧管19具有被連接到排氣口9的多個(gè)支管以及其中匯集(collect)這些支管的匯集部。排氣歧管19的匯集部被連接到容納上游側(cè)排氣凈化催化劑20的上游側(cè)套管(casing)21。上游側(cè)套管21通過排氣管22而被連接到容納下游側(cè)排氣凈化催化劑24的下游側(cè)套管23。排氣口9、排氣歧管19、上游側(cè)套管21、排氣管22和下游側(cè)套管23形成排氣通道。

電子控制單元(ECU)31由數(shù)字計(jì)算機(jī)構(gòu)成，該數(shù)字計(jì)算機(jī)設(shè)置有通過雙向總線32連接在一起的諸如RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)33、ROM(只讀存儲(chǔ)器)34、CPU(微處理器)35、輸入端口36和輸出端口37的組件。在進(jìn)氣管15中，設(shè)置用于檢測流過進(jìn)氣管15的空氣的流量的空氣流量計(jì)39。該空氣流量計(jì)39的輸出通過對應(yīng)的AD變換器38而被輸入到輸入端口36。另外，在排氣歧管19的匯集部處，設(shè)置上游側(cè)空氣-燃料比傳感器40，其檢測流過排氣歧管19的內(nèi)部的廢氣(即，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣)的空氣-燃料比。此外，在排氣管22中，設(shè)置下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41，其檢測流過排氣管22的內(nèi)部的廢氣(即，從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出并且流入下游側(cè)排氣凈化催化劑24的廢氣)的空氣-燃料比。這些空氣-燃料比傳感器40和41的輸出也通過對應(yīng)的AD變換器38而被輸入到輸入端口36。

另外，加速踏板42被連接到負(fù)荷傳感器43，該負(fù)荷傳感器43產(chǎn)生與加速踏板42的下壓量成比例的輸出電壓。負(fù)荷傳感器43的輸出電壓通過對應(yīng)的AD變換器38而被輸入到輸入端口36。曲柄角傳感器14每當(dāng)例如曲柄軸旋轉(zhuǎn)15度時(shí)產(chǎn)生輸出脈沖。該輸出脈沖被輸入到輸入端口36。CPU35根據(jù)該曲柄角傳感器44的輸出脈沖而計(jì)算內(nèi)燃機(jī)速度。另一方面，輸出端口37通過對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路45而被連接到火花塞10、燃料噴射器11和節(jié)流閥驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器17。應(yīng)注意，ECU 31用作用于控制內(nèi)燃機(jī)的控制裝置。

應(yīng)注意，根據(jù)本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)是以汽油作為燃料的非增壓內(nèi)燃機(jī)，但是根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)不限于上面的配置。例如，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)可以具有不同于上面的內(nèi)燃機(jī)的氣缸陣列、燃料的噴射狀態(tài)、進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)的配置、閥機(jī)構(gòu)的配置、增壓器的存在和/或增壓狀態(tài)等等。

<排氣凈化催化劑的說明>

上游側(cè)排氣凈化催化劑20和下游側(cè)排氣凈化催化劑24在每種情況下具有相似的配置。排氣凈化催化劑20和24是具有儲(chǔ)氧能力的三元催化劑。具體地，排氣凈化催化劑20和24被這樣形成：在由陶瓷構(gòu)成的基底上承載(carry)具有催化作用的貴金屬(例如，鉑(Pt))和具有儲(chǔ)氧能力的物質(zhì)(例如，二氧化鈰(CeO₂))。當(dāng)達(dá)到預(yù)定的活化溫度時(shí)，排氣凈化催化劑20和24呈現(xiàn)出同時(shí)去除未燃燒氣體(HC、CO等)和氧化氮(NO_X)的催化作用，此外還呈現(xiàn)出儲(chǔ)氧能力。

根據(jù)排氣凈化催化劑20和24的儲(chǔ)氧能力，當(dāng)流入排氣凈化催化劑20和24的廢氣的空氣-燃料比貧于化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比(貧空氣-燃料比)時(shí)，排氣凈化催化劑20和24存儲(chǔ)廢氣中的氧。另一方面，當(dāng)流入的廢氣的空氣-燃料比富于化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比(富空氣-燃料比)時(shí)，排氣凈化催化劑20和24釋放被存儲(chǔ)在排氣凈化催化劑20和24中的氧。

排氣凈化催化劑20和24具有催化作用和儲(chǔ)氧能力，從而具有根據(jù)氧儲(chǔ)量而凈化NO_X和未燃燒氣體的作用。也就是，在流入排氣凈化催化劑20和24的廢氣的空氣-燃料比為貧空氣-燃料比的情況下，如圖2A所示，當(dāng)氧儲(chǔ)量小時(shí)，排氣凈化催化劑20和24存儲(chǔ)廢氣中的氧。另外，與此相隨，廢氣中的NO_X被還原和凈化。另一方面，如果氧儲(chǔ)量變大而超過最大可儲(chǔ)氧量(上限儲(chǔ)量)Cmax附近的特定儲(chǔ)量(在圖中為Cuplim)，則從排氣凈化催化劑20和24流出的廢氣中的氧和NO_X的濃度迅速升高。

另一方面，在流入排氣凈化催化劑20和24的廢氣的空氣-燃料比為富空氣-燃料比的情況下，如圖2B所示，當(dāng)氧儲(chǔ)量大時(shí)，存儲(chǔ)在排氣凈化催化劑20和24中的氧被釋放，并且廢氣中的未燃燒氣體被氧化和凈化。另一方面，如果氧儲(chǔ)量變小，則在零(下限儲(chǔ)量)附近的特定儲(chǔ)量(在圖中為Clowlim)處從排氣凈化催化劑20和24流出的廢氣中的未燃燒氣體的濃度迅速升高。

以上面的方式，根據(jù)在本實(shí)施例中使用的排氣凈化催化劑20和24，廢氣中的NO_X和未燃燒氣體的凈化特性依賴于流入排氣凈化催化劑20和24的廢氣的空氣-燃料比和氧儲(chǔ)量而變化。應(yīng)注意，如果具有催化作用和儲(chǔ)氧能力，則排氣凈化催化劑20和24也可以是不同于三元催化劑的催化劑。

<空氣-燃料比傳感器的輸出特性>

接下來，參考圖3和4，將說明本實(shí)施例中的空氣-燃料比傳感器40和41的輸出特性。圖3是示出本實(shí)施例的空氣-燃料比傳感器40和41的電壓-電流(V-I)特性的圖。圖4是示出當(dāng)使施加電壓恒定時(shí)在空氣-燃料比傳感器40和41周圍流動(dòng)的廢氣的空氣-燃料比(在下文中，稱為“廢氣空氣-燃料比”)與輸出電流I之間的關(guān)系的圖。應(yīng)注意，在該實(shí)施例中，使用具有相同配置的空氣-燃料比傳感器作為空氣-燃料比傳感器40和41。

如從圖3將理解的，在本實(shí)施例的空氣-燃料比傳感器40和41中，輸出電流I變得越大，廢氣空氣-燃料比變得越高(越貧)。另外，每個(gè)廢氣空氣-燃料比的V-I線具有基本平行于V軸的區(qū)域，即，其中即使傳感器的施加電壓變化，輸出電流也幾乎不變的區(qū)域。該電壓區(qū)域被稱為“限制電流區(qū)域”。此時(shí)的電流被稱為“限制電流”。在圖3中，當(dāng)廢氣空氣-燃料比為18時(shí)的限制電流區(qū)域和限制電流分別由W₁₈和I₁₈示出。因此，空氣-燃料比傳感器40和41可以被稱為“限制電流型空氣-燃料比傳感器”。

圖4是示出當(dāng)使施加電壓恒定在大約0.45V時(shí)的廢氣空氣-燃料比與輸出電流I之間的關(guān)系的圖。如從圖4將理解的，在空氣-燃料比傳感器40和41中，輸出電流I相對于廢氣空氣-燃料比成線性(成比例地)變化，從而廢氣空氣-燃料比越高(即，越貧)，來自空氣-燃料比傳感器40和41的輸出電流I越大。此外，空氣-燃料比傳感器40和41被配置為使得當(dāng)廢氣空氣-燃料比為化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比時(shí)，輸出電流I變?yōu)榱恪Ａ硗?，?dāng)廢氣空氣-燃料比在一定或更大程度上變大時(shí)，或者當(dāng)廢氣空氣-燃料比在一定或更大程度上變小時(shí)，輸出電流的變化與廢氣空氣-燃料比的變化的比變小。

應(yīng)注意，在上面的實(shí)例中，作為空氣-燃料比傳感器40和41，使用限制電流型空氣-燃料比傳感器。然而，作為空氣-燃料比傳感器40和41，也可以使用非限制電流型的空氣-燃料比傳感器或任何其它空氣-燃料比傳感器，只要輸出電流相對于廢氣空氣-燃料比線性變化即可。另外，空氣-燃料比傳感器40和41可以具有彼此不同的結(jié)構(gòu)。

<基本空氣-燃料比控制的概要>

接下來，將簡要地說明本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)中的空氣-燃料比控制。在本實(shí)施例中，基于上游側(cè)空氣-燃料比傳感器40的輸出空氣-燃料比而進(jìn)行反饋控制以控制來自燃料噴射器11的燃料噴射量，使得上游側(cè)空氣-燃料比傳感器40的輸出空氣-燃料比變?yōu)槟繕?biāo)空氣-燃料比。應(yīng)注意，“輸出空氣-燃料比”意味著與空氣-燃料比傳感器的輸出值對應(yīng)的空氣-燃料比。

另一方面，在本實(shí)施例的空氣-燃料比控制中，基于下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比等而進(jìn)行目標(biāo)空氣-燃料比設(shè)定控制以設(shè)定目標(biāo)空氣-燃料比。在目標(biāo)空氣-燃料比設(shè)定控制中，當(dāng)下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比變?yōu)楦慌卸諝?燃料比(例如，14.55)或更低時(shí)，判定由下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41檢測到的廢氣的空氣-燃料比已變?yōu)楦豢諝?燃料比，所述富判定空氣-燃料比僅稍富于化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比。此時(shí)，目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為貧設(shè)定空氣-燃料比。應(yīng)注意，“貧設(shè)定空氣-燃料比”是以一定程度貧于化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比(作為控制的中心的空氣-燃料比)的預(yù)定空氣-燃料比，例如，14.65至20，優(yōu)選地為14.65至18，更優(yōu)選地為14.65至16左右。

之后，如果在目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為貧設(shè)定空氣-燃料比的狀態(tài)下，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比變?yōu)樨氂诟慌卸諝?燃料比的空氣-燃料比(比富判定空氣-燃料比更接近化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的空氣-燃料比)，則判定由下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41檢測到的廢氣的空氣-燃料比已基本變?yōu)榛瘜W(xué)計(jì)量空氣-燃料比。此時(shí)，目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為弱貧設(shè)定空氣-燃料比。應(yīng)注意，弱貧設(shè)定空氣-燃料比是具有比貧設(shè)定空氣-燃料比小的貧度的貧空氣-燃料比(與化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的差更小)，例如，14.62至15.7，優(yōu)選地為14.63至15.2，更優(yōu)選地為14.65至14.9左右。

另一方面，當(dāng)下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比變?yōu)樯载氂诨瘜W(xué)計(jì)量空氣-燃料比的貧判定空氣-燃料比(例如，14.65)或更高時(shí)，判定由下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41檢測到的廢氣的空氣-燃料比已變?yōu)樨毧諝?燃料比。此時(shí)，目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為富設(shè)定空氣-燃料比。應(yīng)注意，“富設(shè)定空氣-燃料比”是以一定程度富于化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比(作為控制中心的空氣-燃料比)的預(yù)定空氣-燃料比，例如，10至14.55，優(yōu)選地為12至14.52，更優(yōu)選地為13至14.5左右。

之后，如果在目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為富設(shè)定空氣-燃料比的狀態(tài)下，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比變?yōu)楦挥谪毰卸諝?燃料比的空氣-燃料比(比貧判定空氣-燃料比更接近化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的空氣-燃料比)，則判定由下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41檢測到的廢氣的空氣-燃料比已基本變?yōu)榛瘜W(xué)計(jì)量空氣-燃料比。此時(shí)，目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為弱富設(shè)定空氣-燃料比。應(yīng)注意，“弱富設(shè)定空氣-燃料比”是具有比富設(shè)定空氣-燃料比小的富度的富空氣-燃料比(與化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的差更小)，例如，13.5至14.58，優(yōu)選地為14至14.57，更優(yōu)選地為14.3至14.55左右。

結(jié)果，在本實(shí)施例中，如果下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比變?yōu)楦慌卸諝?燃料比或更低時(shí)，首先，將目標(biāo)空氣-燃料比設(shè)定為貧設(shè)定空氣-燃料比。之后，如果下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比變得大于富判定空氣-燃料比，則將目標(biāo)空氣-燃料比設(shè)定為弱貧設(shè)定空氣-燃料比。另一方面，如果下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比變?yōu)樨毰卸諝?燃料比或更高，首先，將目標(biāo)空氣-燃料比設(shè)定為富設(shè)定空氣-燃料比。之后，如果下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比變得小于貧判定空氣-燃料比，則將目標(biāo)空氣-燃料比設(shè)定為弱富設(shè)定空氣-燃料比。之后，重復(fù)類似的控制。

應(yīng)注意，富判定空氣-燃料比和貧判定空氣-燃料比被設(shè)定為在化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的1％以內(nèi)，優(yōu)選地0.5％以內(nèi)，更優(yōu)選地0.35％以內(nèi)的空氣-燃料比。因此，當(dāng)化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比為14.6時(shí)，富判定空氣-燃料比和貧判定空氣-燃料比與化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的差為0.15或更小，優(yōu)選地為0.073或更小，更優(yōu)選地為0.051或更小。另外，目標(biāo)空氣-燃料比(例如，弱富設(shè)定空氣-燃料比或貧設(shè)定空氣-燃料比)與化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的差被設(shè)定為大于上面的差。

<使用時(shí)間圖的控制的說明>

參考圖5，將詳細(xì)說明上述操作。圖5是在通過根據(jù)本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行基本空氣-燃料比控制的情況下，空氣-燃料比校正量AFC、上游側(cè)空氣-燃料比傳感器40的輸出空氣-燃料比AFup、上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的儲(chǔ)氧量OSA、流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的累積的氧過剩/不足量ΣOED、以及下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn的時(shí)間圖。

應(yīng)注意，空氣-燃料比校正量AFC是與流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的目標(biāo)空氣-燃料比相關(guān)的校正量。當(dāng)空氣-燃料比校正量AFC為0時(shí)，目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為等于作為控制中心的空氣-燃料比(在下文中，稱為“控制中心空氣-燃料比”)的空氣-燃料比(在本實(shí)施例中，為化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比)。當(dāng)空氣-燃料比校正量AFC為正值時(shí)，目標(biāo)空氣-燃料比變?yōu)樨氂诳刂浦行目諝?燃料比的空氣-燃料比(在本實(shí)施例中，為貧空氣-燃料比)，當(dāng)空氣-燃料比校正量AFC為負(fù)值時(shí)，目標(biāo)空氣-燃料比變?yōu)楦挥诳刂浦行目諝?燃料比的空氣-燃料比(在本實(shí)施例中，為富空氣-燃料比)。另外，“控制中心空氣-燃料比”意味著根據(jù)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而向其添加空氣-燃料比校正量AFC的空氣-燃料比，也就是，當(dāng)使目標(biāo)空氣-燃料比根據(jù)空氣-燃料比校正量AFC而變化時(shí)作為基準(zhǔn)的空氣-燃料比。

在所示例的實(shí)例中，在時(shí)刻t₁之前的狀態(tài)下，空氣-燃料比校正量AFC被設(shè)定為弱富設(shè)定校正量AFCsrich(與弱富設(shè)定空氣-燃料比對應(yīng))。也就是說，目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為富空氣-燃料比，與此相隨，上游側(cè)空氣-燃料比傳感器40的輸出空氣-燃料比變?yōu)楦豢諝?燃料比。流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣中包含的未燃燒氣體通過上游側(cè)排氣凈化催化劑20而被去除。與此相隨，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA逐漸減少。另一方面，由于在上游側(cè)排氣凈化催化劑20處的凈化，從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的廢氣不包含未燃燒氣體，因此，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn基本變?yōu)榛瘜W(xué)計(jì)量空氣-燃料比。

如果上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA逐漸減少，則儲(chǔ)氧量OSA在時(shí)刻t₁接近零(例如，在圖2中，Clowlim)。與此相隨，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的未燃燒氣體的一部分在未被上游側(cè)排氣凈化催化劑20去除的情況下開始流出。因此，在時(shí)刻t₁之后，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn逐漸下降。結(jié)果，在所示例的實(shí)例中，在時(shí)刻t₂，儲(chǔ)氧量OSA基本變?yōu)榱?，并且下游?cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn達(dá)到富判定空氣-燃料比AFrich。

在本實(shí)施例中，如果下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn變?yōu)楦慌卸諝?燃料比AFrich或更低，則空氣-燃料比校正量AFC被切換到貧設(shè)定校正量AFClean(與貧設(shè)定空氣-燃料比對應(yīng))，以使儲(chǔ)氧量OSA增加。因此，目標(biāo)空氣-燃料比從富空氣-燃料比被切換到貧空氣-燃料比。

應(yīng)注意，在本實(shí)施例中，空氣-燃料比校正量AFC不是在下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn從化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比改變?yōu)楦豢諝?燃料比之后立刻被切換，而是在達(dá)到富判定空氣-燃料比AFrich之后被切換。這是因?yàn)?，即使上游?cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA充足，從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的廢氣的空氣-燃料比有時(shí)也會(huì)稍微偏離化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比。反過來說，使富判定空氣-燃料比為這樣的空氣-燃料比：當(dāng)上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量充足時(shí)，從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的廢氣的空氣-燃料比將不會(huì)達(dá)到該空氣-燃料比。應(yīng)注意，這同樣適用于上述貧判定空氣-燃料比。

如果在時(shí)刻t₂將目標(biāo)空氣-燃料比切換到貧空氣-燃料比，則流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空氣-燃料比從富空氣-燃料比改變?yōu)樨毧諝?燃料比。另外，與此相隨，上游側(cè)空氣-燃料比傳感器40的輸出空氣-燃料比AFup變?yōu)樨毧諝?燃料比(實(shí)際上，從切換目標(biāo)空氣-燃料比時(shí)到流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空氣-燃料比發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生延遲，但是在所示例的實(shí)例中，為了方便起見，假設(shè)它們同時(shí)發(fā)生變化)。如果在時(shí)刻t₂，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空氣-燃料比改變?yōu)樨毧諝?燃料比，則上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA增加。

如果以此方式上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA增加，則從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的廢氣的空氣-燃料比朝著化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比變化。在圖5所示的實(shí)例中，在時(shí)刻t₃，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn變?yōu)榇笥诟慌卸諝?燃料比AFrich的值。也就是說，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn基本變?yōu)榛瘜W(xué)計(jì)量空氣-燃料比。這意味著上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA在一定程度上變大。

因此，在本實(shí)施例中，當(dāng)下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn改變?yōu)榇笥诟慌卸諝?燃料比AFrich的值時(shí)，空氣-燃料比校正量AFC被切換到弱貧設(shè)定校正量AFCslean(與弱貧設(shè)定空氣-燃料比對應(yīng))。因此，在時(shí)刻t₃，目標(biāo)空氣-燃料比的貧度減小。在下文中，時(shí)刻t₃被稱為“貧度改變時(shí)機(jī)(timing)”。

在時(shí)刻t₃的貧度改變時(shí)機(jī)，如果空氣-燃料比校正量AFC被切換到弱貧設(shè)定校正量AFCslean，則流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的貧度也變小。與此相隨，上游側(cè)空氣-燃料比傳感器40的輸出空氣-燃料比AFup變小，并且上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA的增加速度下降。

在時(shí)刻t₃之后，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA逐漸增加，盡管增加速度緩慢。如果上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA逐漸增加，則儲(chǔ)氧量OSA最終接近最大可儲(chǔ)氧量Cmax(例如，圖2的Cuplim)。如果在時(shí)刻t₄，儲(chǔ)氧量OSA接近最大可儲(chǔ)氧量Cmax，則流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧的一部分開始流出而不被存儲(chǔ)在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中。因此，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn逐漸上升。結(jié)果，在所示例的實(shí)例中，在時(shí)刻t₅，儲(chǔ)氧量OSA達(dá)到最大可儲(chǔ)氧量Cmax，并且下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn達(dá)到貧判定空氣-燃料比AFlean。

在本實(shí)施例中，如果下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn變?yōu)樨毰卸諝?燃料比AFlean或更高，則空氣-燃料比校正量AFC被切換到富設(shè)定校正量AFCrich，以使儲(chǔ)氧量OSA減少。因此，目標(biāo)空氣-燃料比從貧空氣-燃料比被切換到富空氣-燃料比。

如果在時(shí)刻t₅將目標(biāo)空氣-燃料比切換到富空氣-燃料比，則流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空氣-燃料比從貧空氣-燃料比改變?yōu)楦豢諝?燃料比。另外，與此相隨，上游側(cè)空氣-燃料比傳感器40的輸出空氣-燃料比AFup變?yōu)楦豢諝?燃料比(實(shí)際上，從切換目標(biāo)空氣-燃料比時(shí)到流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空氣-燃料比發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生延遲，但是在所示例的實(shí)例中，為了方便起見，假設(shè)它們同時(shí)發(fā)生變化)。如果在時(shí)刻t₅，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空氣-燃料比改變?yōu)楦豢諝?燃料比，則上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA減少。

如果以此方式上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA減少，則從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的廢氣的空氣-燃料比朝著化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比而變化。在圖5所示的實(shí)例中，在時(shí)刻t₆，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn變?yōu)樾∮谪毰卸諝?燃料比AFlean的值。也就是說，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn基本變?yōu)榛瘜W(xué)計(jì)量空氣-燃料比。這意味著上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA在一定程度上變小。

因此，在本實(shí)施例中，當(dāng)下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn改變?yōu)楸蓉毰卸諝?燃料比AFclean小的值時(shí)，空氣-燃料比校正量AFC從富設(shè)定校正量被切換到弱富設(shè)定校正量AFCsrich(與弱富設(shè)定空氣-燃料比對應(yīng))。

如果在時(shí)刻t₆將空氣-燃料比校正量AFC切換到弱富設(shè)定校正量AFCsrich，則流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空氣-燃料比的富度也變小。與此相隨，上游側(cè)空氣-燃料比傳感器40的輸出空氣-燃料比AFup增大，并且上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA的減少速度下降。

在時(shí)刻t₆之后，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA逐漸減少，盡管減少速度緩慢。如果上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA逐漸減少，則儲(chǔ)氧量OSA以與時(shí)刻t₁相同的方式最終在時(shí)刻t₇接近零，并且下降到圖2的Cdwnlim。然后，在時(shí)刻t₈，以與時(shí)刻t₂相同的方式，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn達(dá)到富判定空氣-燃料比AFrich。然后，重復(fù)與從時(shí)刻t₁到時(shí)刻t₆的操作類似的操作。

<基本控制的優(yōu)點(diǎn)>

根據(jù)上述基本空氣-燃料比控制，在當(dāng)目標(biāo)空氣-燃料比從富空氣-燃料比被改變?yōu)樨毧諝?燃料比的時(shí)刻t₂之后緊接的時(shí)刻，以及在當(dāng)目標(biāo)空氣-燃料比從貧空氣-燃料比被改變?yōu)楦豢諝?燃料比的時(shí)刻t₅之后緊接的時(shí)刻，與化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的差為大的(也就是說，富度或貧度為大的)。因此，可以使得在時(shí)刻t₂從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的未燃燒氣體和在時(shí)刻t₅從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的NO_X迅速減少。因此，可以抑制未燃燒氣體和NO_X從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出。

另外，根據(jù)本實(shí)施例的空氣-燃料比控制，在時(shí)刻t₂，目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為貧設(shè)定空氣-燃料比，然后在未燃燒氣體從上游側(cè)排氣凈化催化劑20的流出被停止并且上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA以一定程度恢復(fù)之后，目標(biāo)空氣-燃料比在時(shí)刻t₃被切換到弱貧設(shè)定空氣-燃料比。通過以此方式使目標(biāo)空氣-燃料比的富度(與化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的差)為小的，即使NO_X從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出，每單位時(shí)間的流出量也可以減少。特別地，根據(jù)上面的空氣-燃料比控制，盡管在時(shí)刻t₅處NO_X從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出，但是仍可以使此時(shí)的流出量保持為少的。

此外，根據(jù)本實(shí)施例的空氣-燃料比控制，在時(shí)刻t₅，目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為富設(shè)定空氣-燃料比，然后在NO_X(氧氣)從上游側(cè)排氣凈化催化劑20的流出停止并且上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA以一定程度減少之后，目標(biāo)空氣-燃料比在時(shí)刻t₆被切換到弱富設(shè)定空氣-燃料比。通過以此方式使目標(biāo)空氣-燃料比的富度(與化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的差)為更小的，即使未燃燒氣體從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出，每單位時(shí)間的流出量也可以減少。特別地，根據(jù)上面的空氣-燃料比控制，盡管在時(shí)間t₂和t₈處未燃燒氣體從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出，但是在此時(shí)也可以使其流出量保持為少的。

此外，在本實(shí)施例中，作為用于檢測在下游側(cè)的廢氣的空氣-燃料比的傳感器，使用空氣-燃料比傳感器41。與氧傳感器不同，該空氣-燃料比傳感器41不具有滯后現(xiàn)象。因此，根據(jù)相對于實(shí)際廢氣空氣-燃料比具有高響應(yīng)性的空氣-燃料比傳感器41，可以迅速檢測到未燃燒氣體和氧(以及NO_X)從上游側(cè)排氣凈化催化劑20的流出。因此，這種情況下同樣地，根據(jù)該實(shí)施例，可以抑制未燃燒氣體和NO_X(以及氧)從上游側(cè)排氣凈化催化劑20的流出。

另外，在可以儲(chǔ)氧的排氣凈化催化劑中，如果維持儲(chǔ)氧量基本恒定，則將導(dǎo)致儲(chǔ)氧能力的下降。因此，為了盡可能維持儲(chǔ)氧能力，在使用排氣凈化催化劑時(shí)，需要使儲(chǔ)氧量上下變化。按照根據(jù)本實(shí)施例的空氣-燃料比控制，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA反復(fù)地在接近零與接近最大可儲(chǔ)氧量之間上下變化。因此，可以盡可能地將上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA維持為高的。

應(yīng)注意，在上面的實(shí)施例中，當(dāng)在時(shí)刻t₃，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn變?yōu)榇笥诟慌卸諝?燃料比AFrich的值時(shí)，空氣-燃料比校正量AFC從貧設(shè)定校正量AFlean被切換到弱貧設(shè)定校正量AFCslean。另外，在上面的實(shí)施例中，當(dāng)在時(shí)刻t₆，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn變?yōu)樾∮谪毰卸諝?燃料比AFlean的值時(shí)，空氣-燃料比校正量AFC從富設(shè)定校正量AFCrich被切換到弱富設(shè)定校正量AFCsrich。然而，用于切換空氣-燃料比校正量AFC的時(shí)機(jī)不一定必須基于下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn而被確定，也可以基于其它參數(shù)而被確定。

例如，用于切換空氣-燃料比校正量AFC的時(shí)機(jī)也可以基于上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA而被確定。例如，如圖5所示，當(dāng)在目標(biāo)空氣-燃料比在時(shí)刻t₂被切換到貧空氣-燃料比之后上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA達(dá)到預(yù)定量α?xí)r，空氣-燃料比校正量AFC被切換到弱貧設(shè)定校正量AFCslean。另外，當(dāng)在目標(biāo)空氣-燃料比在時(shí)刻t₅被切換到富空氣-燃料比之后上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA減少了預(yù)定量α?xí)r，空氣-燃料比校正量AFC被切換到弱富設(shè)定校正量。

在這種情況下，基于流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的累積的氧氣過剩/不足量而推定上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA?！把踹^剩/不足量”意味著當(dāng)嘗試使流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空氣-燃料比成為化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比時(shí)，變得過剩的氧或變得不足的氧(過剩的未燃燒氣體的量等等)。特別地，當(dāng)目標(biāo)空氣-燃料比變?yōu)樨氃O(shè)定空氣-燃料比時(shí)，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣變得過剩。該過剩氧被存儲(chǔ)在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中。因此，氧過剩/不足量的累積值(在下文中，稱為“累積的氧過剩/不足量”)可以說是表示上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA。如圖5所示，在本實(shí)施例中，當(dāng)目標(biāo)空氣-燃料比改變?yōu)槌^化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比時(shí)，累積的氧過剩/不足量ΣOED被重置為零。

應(yīng)注意，氧過剩/不足量基于上游側(cè)空氣-燃料比傳感器40的輸出空氣-燃料比AFup和進(jìn)入燃燒室5的進(jìn)氣量(基于空氣流量計(jì)39等而被計(jì)算出)的推定值或者來自燃料噴射器11的燃料的供給量等而被計(jì)算出。具體地，氧氣過剩/不足量OED例如通過以下式子(1)而被計(jì)算出：

OED＝0.23·Qi·(AFup-14.6)…(1)

這里，0.23是空氣中的氧濃度，Qi指示燃料噴射量，AFup指示上游側(cè)空氣-燃料比傳感器40的輸出空氣-燃料比。

或者，將空氣-燃料比校正量AFC切換到弱貧設(shè)定校正量AFCslean的時(shí)機(jī)(貧度改變時(shí)機(jī))可以基于從將目標(biāo)空氣-燃料比切換到貧空氣-燃料比時(shí)(時(shí)刻t₂)起所經(jīng)過的時(shí)間或累積的進(jìn)氣量等而被確定。類似地，將空氣-燃料比校正量AFC切換到弱富設(shè)定校正量AFCsrich的時(shí)機(jī)(富度改變時(shí)機(jī))可以基于從將目標(biāo)空氣-燃料比切換到富空氣-燃料比時(shí)(時(shí)刻t₅)起所經(jīng)過的時(shí)間或累積的進(jìn)氣量等而被確定。

以此方式，富度改變時(shí)機(jī)或貧度改變時(shí)機(jī)基于各種參數(shù)而被確定。無論在什么情況下，貧度改變時(shí)機(jī)均被設(shè)定為在將目標(biāo)空氣-燃料比設(shè)定為貧設(shè)定空氣-燃料比之后并且在下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn變?yōu)樨氃O(shè)定空氣-燃料比或更高之前的時(shí)機(jī)。類似地，富度改變時(shí)機(jī)被設(shè)定為在將目標(biāo)空氣-燃料比設(shè)定為富設(shè)定空氣-燃料比之后并且在下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn變?yōu)楦辉O(shè)定空氣-燃料比或更低之前的時(shí)機(jī)。

另外，在上面的實(shí)施例中，從時(shí)刻t₂至?xí)r刻t₃，空氣-燃料比校正量AFC被維持恒定在貧設(shè)定空氣-燃料比AFClean。然而，在該時(shí)段期間，空氣-燃料比校正量AFC不需要一定維持恒定，例如，也可以改變以逐漸下降(接近化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比)。類似地，在上面的實(shí)施例中，從時(shí)刻t₃至?xí)r刻t₅，空氣-燃料比校正量AFC被維持恒定在弱貧設(shè)定空氣-燃料比AFClean。然而，在該時(shí)段期間，空氣-燃料比校正量AFC不一定必須維持恒定。例如，其也可以改變以逐漸下降(接近化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比)。另外，這同樣適用于時(shí)刻t₅至t₆，以及時(shí)刻t₆至t₈。

<空氣-燃料比控制中的問題>

此外，在上述空氣-燃料比控制中，目標(biāo)空氣-燃料比交替地在富空氣-燃料比與貧空氣-燃料比之間被切換。另外，富設(shè)定空氣-燃料比和弱富設(shè)定空氣-燃料比的富度(與化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的差)被保持為相對小的。這是為了在安裝有該內(nèi)燃機(jī)的車輛的快速加速等導(dǎo)致流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空氣-燃料比暫時(shí)被干擾的情況下，或者在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA基本變?yōu)榱悖瑥亩垢豢諝?燃料比廢氣從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的情況下，使廢氣中的未燃燒氣體的濃度保持為盡可能低的。

類似地，貧設(shè)定空氣-燃料比和弱貧設(shè)定空氣-燃料比的貧度(與化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比的差)也被保持為相對小的。這是為了在安裝有該內(nèi)燃機(jī)的車輛的快速減速等導(dǎo)致流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空氣-燃料比暫時(shí)被干擾的情況下，或者在某種其他原因?qū)е律嫌蝹?cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA達(dá)到最大可儲(chǔ)氧量Cmax，從而使貧空氣-燃料比廢氣從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的情況下，使廢氣中的NO_X的濃度保持為盡可能低的。

另一方面，排氣凈化催化劑的儲(chǔ)氧能力根據(jù)流入排氣凈化催化劑的廢氣的空氣-燃料比的富度和貧度而變化。具體地，流入排氣凈化催化劑的廢氣的空氣-燃料比的富度和貧度越大，使得可以被存儲(chǔ)在排氣凈化催化劑中的氧量越大。然而，如上所述，對于從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的廢氣中的未燃燒氣體濃度或NO_X濃度的角度來看，富設(shè)定空氣-燃料比和弱富設(shè)定空氣-燃料比的富度以及貧設(shè)定空氣-燃料比和弱貧設(shè)定空氣-燃料比的貧度被保持為相對小的。因此，如果進(jìn)行這樣的控制，則上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧能力不能被維持為足夠高的。

這里，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣變?yōu)楸粫簳r(shí)干擾(外部干擾)。反過來說，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，外部干擾很少產(chǎn)生。此外，內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷越低，也就是，內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的負(fù)荷越低，即使發(fā)生暫時(shí)干擾，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的廢氣的空氣-燃料比的變化也越小。

因此，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)或者當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，即使使富設(shè)定空氣-燃料比的富度或貧設(shè)定空氣-燃料比的貧度變大，NO_X或未燃燒氣體從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的可能性也很小。另外，即使NO_X或未燃燒氣體從上游側(cè)排氣凈化催化劑20中流出，也可以使流出的量保持為小的。應(yīng)注意，“當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)”意味著，例如，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷的每單位時(shí)間的變化量為預(yù)定變化量或更小時(shí)，或者當(dāng)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣量的每單位時(shí)間的變化量為預(yù)定變化量或更小時(shí)。

<對設(shè)定空氣-燃料比的設(shè)定控制>

因此，在本實(shí)施例中，與當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)相比，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，使目標(biāo)空氣-燃料比為富空氣-燃料比時(shí)的富度和使目標(biāo)空氣-燃料比為貧空氣-燃料比時(shí)的貧度被設(shè)定為較大的。應(yīng)注意，關(guān)于在說明書中的低負(fù)荷、中負(fù)荷和高負(fù)荷，當(dāng)將總內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷分為三個(gè)相等部分時(shí)，最低負(fù)荷區(qū)域被稱為“低負(fù)荷”，中間程度負(fù)荷區(qū)域被稱為“中負(fù)荷”，最高負(fù)荷區(qū)域被稱為“高負(fù)荷”。

圖6是當(dāng)進(jìn)行控制以對設(shè)定空氣-燃料比進(jìn)行設(shè)定時(shí)的目標(biāo)空氣-燃料比等的與圖5類似的時(shí)間圖。在圖6所示的實(shí)例中，進(jìn)行與圖5中所示的實(shí)例類似的控制直到時(shí)刻t₉。因此，當(dāng)下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn在時(shí)刻t₁和t₅變?yōu)楦慌卸諝?燃料比AFrich或更小時(shí)，空氣-燃料比校正量AFC被切換到貧設(shè)定空氣-燃料比AFClean₁(在下文中，稱為“通常的貧設(shè)定空氣-燃料比”)。然后，如果下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn在時(shí)刻t₂和t₆變得大于富判定空氣-燃料比AFrich，則空氣-燃料比校正量AFC被切換到弱貧設(shè)定空氣-燃料比AFCslean₁(在下文中，稱為“通常的弱貧設(shè)定空氣-燃料比”)。

另一方面，當(dāng)下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn在時(shí)刻t₃和t₇變?yōu)樨毰卸諝?燃料比AFlean或更大時(shí)，空氣-燃料比校正量AFC被切換到富設(shè)定空氣-燃料比AFCrich₁(在下文中，稱為“通常的富設(shè)定空氣-燃料比”)。然后，如果下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn在時(shí)刻t₄和t₈變得小于貧判定空氣-燃料比AFlean，則空氣-燃料比校正量AFC被切換到弱富設(shè)定空氣-燃料比AFCsrich₁(在下文中，稱為“通常的弱富設(shè)定空氣-燃料比”)。應(yīng)注意，直到時(shí)刻t₉，內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)且不是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。因此，在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)被接通的恒定低負(fù)荷標(biāo)志被設(shè)定為關(guān)斷(OFF)。

另一方面，如果在時(shí)刻t₉，內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此恒定低負(fù)荷標(biāo)志被設(shè)定為接通(ON)，則使貧設(shè)定校正量AFClean、弱貧設(shè)定校正量AFCslean、富設(shè)定校正量AFCrich和弱富設(shè)定校正量AFCsrich(在下文中，這些一起被稱為“設(shè)定校正量”)的絕對值增大。

結(jié)果，在時(shí)刻t₉，空氣-燃料比校正量AFC從通常的弱富設(shè)定校正量AFCsrich₁被改變?yōu)樵龃蟮娜醺辉O(shè)定校正量AFCsrich₂，該增大的弱富設(shè)定校正量AFCsrich₂具有比通常的弱富設(shè)定校正量AFCsrich₁大的絕對值。也就是說，目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為增大的富設(shè)定空氣-燃料比，其具有比通常的富設(shè)定空氣-燃料比大的富度。因此，在時(shí)刻t₉之后，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA的減少速度變快。

然后，如果在時(shí)刻t₁₀，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn變?yōu)楦慌卸諝?燃料比AFrich或更低，則空氣-燃料比校正量AFC被切換到增大的貧設(shè)定校正量AFClean₂，該增大的貧設(shè)定校正量AFClean₂具有比通常的貧設(shè)定校正量AFClean₁大的絕對值。也就是說，目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為增大的弱貧設(shè)定空氣-燃料比，其具有比通常的弱貧設(shè)定空氣-燃料比大的貧度。因此，在時(shí)刻t₁₀之后的上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA的增加速度變得快于在時(shí)刻t₁至t₂以及時(shí)刻t₅至t₆期間的增加速度。

如果在時(shí)刻t₁₁，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn變?yōu)榇笥诟慌卸諝?燃料比AFrich，則空氣-燃料比校正量AFC被切換到增大的弱貧設(shè)定校正量AFCslean₂，該增大的弱貧設(shè)定校正量AFCslean₂具有比通常的弱貧設(shè)定校正量AFCslean₁大的絕對值。也就是說，目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為增大的弱貧設(shè)定空氣-燃料比，其具有比通常的弱貧設(shè)定空氣-燃料比大的貧度。因此，在時(shí)刻t₁₁之后的上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA的增加速度變得快于在時(shí)刻t₂至t₃以及時(shí)刻t₆至t₇期間的增加速度。

然后，如果在時(shí)刻t₁₂，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn變?yōu)樨毰卸諝?燃料比AFlean或更高，則空氣-燃料比校正量AFC被切換到增大的富設(shè)定校正量AFCrich₂，該增大的富設(shè)定校正量AFCrich₂具有比通常的富設(shè)定校正量AFCrich₁大的絕對值。也就是說，目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為增大的富設(shè)定空氣-燃料比，其具有比通常的富設(shè)定空氣-燃料比大的富度。因此，在時(shí)刻t₁₂之后的上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA的減少速度變得快于在時(shí)刻t₃至t₄以及時(shí)刻t₇至t₈期間的減少速度。

如果在時(shí)刻t₁₃，下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn變得小于貧判定空氣-燃料比AFlean，則空氣-燃料比校正量AFC被切換到增大的弱富設(shè)定校正量AFCsrich₂，該增大的弱富設(shè)定校正量AFCsrich₂具有比通常的弱富設(shè)定校正量AFCsrich₁大的絕對值。也就是說，目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為增大的弱富設(shè)定空氣-燃料比，其具有比通常的弱富設(shè)定空氣-燃料比大的富度。因此，在時(shí)刻t₁₃之后的上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA的減少速度變得快于在時(shí)刻t_r至t₅以及時(shí)刻t₈至t₉期間的減少速度。然后，只要內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，便重復(fù)在時(shí)刻t₁₀至t₁₄期間的操作。

根據(jù)該實(shí)施例，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，富設(shè)定空氣-燃料比和弱富設(shè)定空氣-燃料比的富度被設(shè)定為較大的，并且貧設(shè)定空氣-燃料比和弱貧設(shè)定空氣-燃料比的貧度被設(shè)定為較大的。因此，可以使NO_X或未燃燒氣體從上游側(cè)排氣凈化催化劑20的流出保持為盡可能小的，同時(shí)將上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧能力維持為較高的。

應(yīng)注意，在上面的實(shí)施例中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，富設(shè)定空氣-燃料比和弱富設(shè)定空氣-燃料比的富度以及貧設(shè)定空氣-燃料比和弱貧設(shè)定空氣-燃料比的貧度均被設(shè)定為較大的。然而，不一定需要使富度和貧度均為較大的。也可以使這些富度和貧度中的任一者增大。在這種情況下，從使得從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的NO_X為盡可能少的觀點(diǎn)，優(yōu)選地不使貧設(shè)定空氣-燃料比和弱貧設(shè)定空氣-燃料比的貧度增大，而是僅使富設(shè)定空氣-燃料比和弱富設(shè)定空氣-燃料比的富度增大。

另外，在上面的實(shí)施例中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，設(shè)定空氣-燃料比的富度和貧度被增大。然而，不考慮內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況，也可以在除了當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)之外的時(shí)刻使設(shè)定空氣-燃料比的富度和貧度增大。例如，也可以在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)或中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)使設(shè)定空氣-燃料比的富度和貧度增大。

<具體控制的說明>

接下來，參考圖7到圖9，將具體說明上面的實(shí)施例中的控制系統(tǒng)。本實(shí)施例中的控制系統(tǒng)由圖7的功能框圖中的功能框A1到A7構(gòu)成。下面，將參考圖7說明這些功能框。這些功能框A1到A7的操作基本在ECU 31中進(jìn)行。

<燃料噴射量的計(jì)算>

首先，將說明燃料噴射量的計(jì)算。在計(jì)算燃料噴射量時(shí)，使用氣缸進(jìn)氣量計(jì)算裝置A1、基本燃料噴射量計(jì)算裝置A2和燃料噴射量計(jì)算裝置A3。

氣缸進(jìn)氣量計(jì)算裝置A1基于進(jìn)氣的流量Ga、內(nèi)燃機(jī)速度NE，以及被存儲(chǔ)在ECU 31的ROM 34中的圖(map)或計(jì)算式而計(jì)算氣缸的進(jìn)氣量MC。進(jìn)氣的流量Ga由空氣流量計(jì)39測量，而內(nèi)燃機(jī)速度NE基于曲柄角傳感器44的輸出而被計(jì)算出。

基本燃料噴射量計(jì)算裝置A2將由氣缸進(jìn)氣量計(jì)算裝置A1計(jì)算出的氣缸進(jìn)氣量Mc除以目標(biāo)空氣-燃料比AFT，從而計(jì)算出基本燃料噴射量Qbase(Qbase＝Mc/AFT)。目標(biāo)空氣-燃料比AFT由稍后說明的目標(biāo)空氣-燃料比設(shè)定裝置A5計(jì)算出。

燃料噴射量計(jì)算裝置A3將由基本燃料噴射量計(jì)算裝置A2計(jì)算出的基本燃料噴射量Qbase和稍后說明的F/B校正量DFi進(jìn)行相加，從而計(jì)算出燃料噴射量Qi(Qi＝Qbase+DFi)。燃料噴射器11被指示噴射燃料，以從燃料噴射器11中噴射由此計(jì)算出的燃料噴射量Qi的燃料。

<目標(biāo)空氣-燃料比的計(jì)算>

接下來，將說明目標(biāo)空氣-燃料比的計(jì)算。在計(jì)算目標(biāo)空氣-燃料比時(shí)，使用空氣-燃料比校正量計(jì)算裝置A4和目標(biāo)空氣-燃料比設(shè)定裝置A5。

在空氣-燃料比校正量計(jì)算裝置A4中，基于下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn而計(jì)算目標(biāo)空氣-燃料比的空氣-燃料比校正量AFC。具體地，空氣-燃料比校正量AFC基于圖8或圖9所示的流程圖而被計(jì)算出。

目標(biāo)空氣-燃料比設(shè)定裝置A5通過將控制中心空氣-燃料比(在本實(shí)施例中，指化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比)AFR和由空氣-燃料比校正量計(jì)算裝置A4計(jì)算出的空氣-燃料比校正量AFC進(jìn)行相加而計(jì)算目標(biāo)空氣-燃料比AFT。由此計(jì)算出的目標(biāo)空氣-燃料比AFT被輸入到基本燃料噴射量計(jì)算裝置A2和稍后說明的空氣-燃料比偏差計(jì)算裝置A6。

<F/B校正量的計(jì)算>

接下來，將說明基于上游側(cè)空氣-燃料比傳感器40的輸出空氣-燃料比AFup的F/B校正量的計(jì)算。在計(jì)算F/B校正量時(shí)，使用空氣-燃料比偏差計(jì)算裝置A6和F/B校正量計(jì)算裝置A7。

空氣-燃料比偏差計(jì)算裝置A6從上游側(cè)空氣-燃料比傳感器40的輸出空氣-燃料比AFup減去由目標(biāo)空氣-燃料比設(shè)定裝置A5計(jì)算出的目標(biāo)空氣-燃料比AFT，從而計(jì)算出空氣-燃料比偏差DAF(DAF＝AFup-AFT)。該空氣-燃料比偏差DAF是表示相對于目標(biāo)空氣-燃料比AFT的燃料供給量的過剩/不足量的值。

F/B校正量計(jì)算裝置A7通過比例-積分-微分處理(PID處理)而處理由空氣-燃料比偏差計(jì)算裝置A6計(jì)算出的空氣-燃料比偏差DAF，以基于以下式子(2)計(jì)算用于補(bǔ)償燃料供給量過剩/不足的F/B校正量DFi。由此計(jì)算出的F/B校正量DFi被輸入到燃料噴射量計(jì)算裝置A3。

DFi＝Kp·DAF+Ki·SDAF+Kd·DDAF…(2)

應(yīng)注意，在上面的式子(2)中，Kp是預(yù)設(shè)比例增益(比例常數(shù))，Ki是預(yù)設(shè)積分增益(積分常數(shù))，Kd是預(yù)設(shè)微分增益(微分常數(shù))。另外，DDAF是空氣-燃料比偏差DAF的時(shí)間微分值，并且通過將當(dāng)前更新的空氣-燃料比偏差DAF與先前更新的空氣-燃料比偏差DAF之間的差除以對應(yīng)于更新間隔的時(shí)間而被計(jì)算出。另外，SDAF是空氣-燃料比偏差DAF的時(shí)間積分值。該時(shí)間積分值DDAF通過將先前更新的時(shí)間積分值DDAF和當(dāng)前更新的空氣-燃料比偏差DAF進(jìn)行相加而被計(jì)算出(SDAF＝DDAF+DAF)。

<流程圖>

圖8是示出用于計(jì)算空氣-燃料比校正量的控制中的控制例程的流程圖。所示例的控制例程通過以固定時(shí)間間隔的中斷而被進(jìn)行。

如圖8所示，首先，在步驟S11中，判定用于計(jì)算空氣-燃料比校正量AFC的條件是否成立。用于計(jì)算空氣-燃料比校正量AFC的條件成立的情況例如意味著，例如，在通常的控制期間，例如，而不在燃料切斷控制期間等等。當(dāng)在步驟S11中判定用于計(jì)算空氣-燃料比校正量AFC的條件成立時(shí)，例程前進(jìn)到步驟S12。

在步驟S12中，判定貧設(shè)定標(biāo)志F1是否被設(shè)定為關(guān)斷。貧設(shè)定標(biāo)志F1是當(dāng)目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為貧空氣-燃料比時(shí)，也就是，當(dāng)空氣-燃料比校正量AFC被設(shè)定為0或更大時(shí)，被設(shè)定為接通，在其它情況下被設(shè)定為關(guān)斷的標(biāo)志。當(dāng)在步驟S12中判定貧設(shè)定標(biāo)志F1被設(shè)定為關(guān)斷時(shí)，例程前進(jìn)到步驟S13。在步驟S13中，判定下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn是否為富判定空氣-燃料比AFrich或更低。

當(dāng)在步驟S13中判定下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn大于富判定空氣-燃料比AFrich時(shí)，例程前進(jìn)到步驟S14。在步驟S14中，判定下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn是否小于貧判定空氣-燃料比AFlean。當(dāng)判定輸出空氣-燃料比AFdwn為貧判定空氣-燃料比AFlean或更高時(shí)，例程前進(jìn)到步驟S15。在步驟S15中，將空氣-燃料比校正量AFC設(shè)定為富設(shè)定校正量AFCrich，并且結(jié)束控制例程。

之后，如果下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn接近化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比并且變得小于貧判定空氣-燃料比AFlean，則在下一控制例程中，例程從步驟S14前進(jìn)到步驟S16。在步驟S16中，將空氣-燃料比校正量AFC設(shè)定為弱富設(shè)定校正量AFCsrich，并且結(jié)束控制例程。

然后，如果上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA基本變?yōu)榱悴⑶蚁掠蝹?cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn變?yōu)楦慌卸諝?燃料比AFrich或更低，則在下一控制例程中，例程從步驟S13前進(jìn)到步驟S17。在步驟S17中，將空氣-燃料比校正量AFC設(shè)定為貧設(shè)定校正量AFClean。接下來，在步驟S18中，將貧設(shè)定標(biāo)志F1設(shè)定為接通，并且結(jié)束控制例程。

如果貧設(shè)定標(biāo)志F1被設(shè)定為接通，則在下一控制例程中，例程從步驟S12前進(jìn)到步驟S19。在步驟S19中，判定下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn是否為貧判定空氣-燃料比AFlean或更高。

當(dāng)在步驟S19中判定下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn小于貧判定空氣-燃料比AFlean時(shí)，例程前進(jìn)到步驟S20。在步驟S20中，判定下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn是否大于富判定空氣-燃料比AFrich。如果判定輸出空氣-燃料比AFdwn為富判定空氣-燃料比AFrich或更低，則例程前進(jìn)到步驟S21。在步驟S21中，空氣-燃料比校正量AFC繼續(xù)被設(shè)定為貧設(shè)定校正量AFClean，并且結(jié)束控制例程。

之后，如果下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn接近化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比并且變得大于富判定空氣-燃料比AFrich，則在下一控制例程中，例程從步驟S20前進(jìn)到步驟S22。在步驟S22中，將空氣-燃料比校正量AFC設(shè)定為弱貧設(shè)定空氣-燃料比AFCslean，并且結(jié)束控制例程。

之后，如果上游側(cè)排氣凈化催化劑20的儲(chǔ)氧量OSA基本變?yōu)樽畲罂蓛?chǔ)氧量并且下游側(cè)空氣-燃料比傳感器41的輸出空氣-燃料比AFdwn變?yōu)樨毰卸諝?燃料比AFlean或更高，則在下一控制例程中，例程從步驟S19前進(jìn)到步驟S23。在步驟S23中，將空氣-燃料比校正量AFC設(shè)定為富設(shè)定校正量AFCrich。接下來，在步驟S24中，將貧設(shè)定標(biāo)志F1重置為關(guān)斷，并且結(jié)束控制例程。

圖9是示出用于設(shè)定富設(shè)定空氣-燃料比和貧設(shè)定空氣-燃料比的控制中的控制例程的流程圖。所示例的控制例程通過以固定時(shí)間間隔的中斷而被進(jìn)行。

首先，在步驟S31中，判定內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否為穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是內(nèi)燃機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。具體地，例如，當(dāng)由負(fù)荷傳感器43檢測到的內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷的每單位時(shí)間的變化量為預(yù)定變化量或更小時(shí)，或者當(dāng)由空氣流量計(jì)39檢測到的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量的每單位時(shí)間的變化量為預(yù)定變化量或更小時(shí)，判定內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，否則，判定內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)為過渡運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(非穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài))。

當(dāng)在步驟S31中判定內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)或者是中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，例程前進(jìn)到步驟S32。在步驟S32中，將富設(shè)定校正量AFCrich設(shè)定為通常的富設(shè)定校正量AFCrich₁。因此，在圖8所示的流程圖中的步驟S15和S23中，將空氣-燃料比校正量AFC設(shè)定為通常的富設(shè)定校正量AFCrich₁。此外，在步驟S32中，將弱富設(shè)定校正量AFCsrich設(shè)定為通常的弱富設(shè)定校正量AFCsrich₁。因此，在圖8所示的流程圖中的步驟S16中，將空氣-燃料比校正量AFC設(shè)定為通常的富設(shè)定校正量AFCrich₁。

接下來，在步驟S33中，將貧設(shè)定校正量AFClean設(shè)定為通常的貧設(shè)定校正量AFClean₁。因此，在圖8所示的流程圖中的步驟S17和S21中，將空氣-燃料比校正量AFC設(shè)定為通常的貧設(shè)定校正量AFClean₁。此外，在步驟S33中，將弱貧設(shè)定校正量AFCslean設(shè)定為通常的弱貧設(shè)定校正量AFCslean₁。因此，在圖8所示的流程圖中的步驟S22中，將空氣-燃料比校正量AFC設(shè)定為通常的貧設(shè)定校正量AFClean₁。

另一方面，當(dāng)在步驟S31中判定內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是內(nèi)燃機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，例程前進(jìn)到步驟S34。在步驟S34中，將富設(shè)定校正量AFCrich設(shè)定為增大的富設(shè)定校正量AFCrich₂。此外，將弱富設(shè)定校正量AFCsrich設(shè)定為增大的弱富設(shè)定校正量AFCsrich₂。接下來，在步驟S35中，將貧設(shè)定校正量AFClean設(shè)定為增大的貧設(shè)定校正量AFClean₂。此外，將弱貧設(shè)定校正量AFCslean設(shè)定為增大的弱貧設(shè)定校正量AFCslean₂。

<其他實(shí)施例>

在上面的實(shí)施例中，與當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)相比，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，貧設(shè)定校正量AFClean、弱貧設(shè)定校正量AFCslean、富設(shè)定校正量AFCrich和弱富設(shè)定校正量AFCsrich中的全部的絕對值被增大。然而，無需增大所有這些絕對值。也可以增大至少一個(gè)設(shè)定校正量的絕對值。

因此，例如，如圖10所示，與內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況相比，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，僅僅貧設(shè)定校正量和富設(shè)定校正量可以被增大，而弱貧設(shè)定校正量和弱富設(shè)定校正量可以被維持不變。因此，例如，在時(shí)刻t₁₀或時(shí)刻t₁₂，即使NO_X或未燃燒氣體從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出，也可以將流出的量保持為小的。

另外，在上面的實(shí)施例中，進(jìn)行作為基本空氣-燃料比控制的控制，使得在目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為富空氣-燃料比的時(shí)段的中間，富度減小，以及使得在目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為貧空氣-燃料比的時(shí)段的中間，貧度減小。然而，不需要使用該空氣-燃料比控制作為基本空氣-燃料比控制。也可以進(jìn)行控制，以使得在目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為富空氣-燃料比時(shí)，目標(biāo)空氣-燃料比被維持在特定的固定富空氣-燃料比，以及使得在目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為貧空氣-燃料比時(shí)，目標(biāo)空氣-燃料比被維持在特定的固定貧空氣-燃料比。

而且，如上所述，例如，在圖5中的時(shí)刻t₂至t₃、時(shí)刻t₃至t₅等期間，空氣-燃料比校正量AFC不需要在這些時(shí)段期間被維持在固定值。以此方式，當(dāng)空氣-燃料比校正量AFC在這些時(shí)段內(nèi)不維持恒定時(shí)，在這些時(shí)段內(nèi)的空氣-燃料比校正量AFC的平均值在當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)與當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)之間被改變。

因此，總括而言，在本發(fā)明的實(shí)施例中，如果與當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)相比，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，可以說，在目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為貧空氣-燃料比時(shí)的目標(biāo)空氣-燃料比的平均貧度和在目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為富空氣-燃料比時(shí)的目標(biāo)空氣-燃料比的平均富度中的至少一者被增大。

或者，如果換個(gè)視角，在本發(fā)明的實(shí)施例中，與當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)相比，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并且是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，可以說，在目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為貧空氣-燃料比時(shí)的目標(biāo)空氣-燃料比的貧度的最大值和在目標(biāo)空氣-燃料比被設(shè)定為富空氣-燃料比時(shí)的目標(biāo)空氣-燃料比的富度的最大值中的至少一者被增大。

[參考標(biāo)號列表]

1.內(nèi)燃機(jī)體

5.燃燒室

7.進(jìn)氣口

9.排氣口

19.排氣歧管

20.上游側(cè)排氣凈化催化劑

24.下游側(cè)排氣凈化催化劑

31.ECU

40.上游側(cè)空氣-燃料比傳感器

41.下游側(cè)空氣-燃料比傳感器