內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供了一種內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)，其能抑制排氣凈化催化劑的凈化性能的下降。該內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)設(shè)置有排氣凈化催化劑(20)和下游側(cè)空燃比傳感器(41)，執(zhí)行反饋控制以使得流入排氣凈化催化劑中的排氣的空燃比變成目標(biāo)空燃比，并執(zhí)行將所述目標(biāo)空燃比交替地切換為比理論空燃比稀的稀設(shè)定空燃比和比理論空燃比濃的濃設(shè)定空燃比的目標(biāo)空燃比設(shè)定控制。在該控制系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，與發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時相比，使?jié)庠O(shè)定空燃比的濃程度和稀設(shè)定空燃比的稀程度中的至少一者增大。
【專利說明】
內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]過去，普遍公知一種內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)在內(nèi)燃發(fā)動機的排氣通路中設(shè)置有空燃比傳感器并基于該空燃比傳感器的輸出來控制供給到內(nèi)燃發(fā)動機的燃料量。特別地，作為這種控制系統(tǒng)，已知一種在設(shè)置于發(fā)動機排氣通路中的排氣凈化催化劑的上游側(cè)設(shè)置有空燃比傳感器并在其下游側(cè)設(shè)置有氧傳感器的控制系統(tǒng)(例如，專利文獻I至2)0
[0003]特別地，在專利文獻I中記載的控制系統(tǒng)中，根據(jù)由上游側(cè)空燃比傳感器檢測出的空燃比來控制供給到內(nèi)燃發(fā)動機的燃料量以使得該空燃比變成目標(biāo)空燃比。另外，根據(jù)由下游側(cè)氧傳感器檢測出的氧濃度來修正目標(biāo)空燃比。根據(jù)專利文獻I，由此，即使上游側(cè)空燃比傳感器由于老化而劣化或存在個體差異，流入排氣凈化催化劑中的排氣的空燃比也能與目標(biāo)值一致。
[0004]引用清單
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻I:日本專利公報N0.232723A
[0007]專利文獻2:日本專利公報N0.2004-285948A
[0008]專利文獻3:日本專利公報N0.2004-251123A
[0009]專利文獻4:日本專利公報Νο.2012-127305Α

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問題
[0011]在這方面，本申請的發(fā)明人提出了一種執(zhí)行與上述專利文獻I中記載的控制系統(tǒng)不同的控制的控制系統(tǒng)。在該控制系統(tǒng)中，當(dāng)由下游側(cè)空燃比傳感器檢測出的空燃比變成濃判定空燃比(比理論空燃比略稀的空燃比)以下時，目標(biāo)空燃比被設(shè)定為比理論空燃比稀的空燃比(以下稱為“稀空燃比”)。另一方面，在目標(biāo)空燃比被設(shè)定為稀空燃比的狀態(tài)下，當(dāng)排氣凈化催化劑的氧儲存量變成切換基準(zhǔn)儲存量以上時，目標(biāo)空燃比被設(shè)定為比理論空燃比濃的空燃比(以下稱為“濃空燃比”)。切換基準(zhǔn)儲存量被設(shè)定為比在新產(chǎn)品狀態(tài)下的最大可儲存氧量小的量。
[0012]如果這種控制系統(tǒng)被用于控制，則在排氣凈化催化劑的氧儲存量達到最大可儲存氧量之前，目標(biāo)空燃比從稀空燃比切換為濃空燃比。因此，根據(jù)該控制，稀空燃比排氣幾乎始終不會從排氣凈化催化劑流出。結(jié)果，能抑制NOx從排氣凈化催化劑流出。
[0013]在這方面，通過重復(fù)地儲存和放出氧來維持排氣凈化催化劑的氧儲存量。因此，如果排氣凈化催化劑長時間維持在氧被儲存的狀態(tài)下或長時間維持在氧被放出的狀態(tài)下，則氧儲存能力將下降，并且將招致排氣凈化催化劑的凈化性能的下降。具體地，例如，排氣凈化催化劑的最大可儲存氧量將下降。
[0014]此外，為了維持排氣凈化催化劑的氧儲存能力高，如上所述，有效的是將流入排氣凈化催化劑中的排氣的目標(biāo)空燃比交替地設(shè)定為稀空燃比和濃空燃比以使得排氣凈化催化劑能儲存和放出氧。這里，排氣凈化催化劑的氧儲存能力維持得越高，則目標(biāo)空燃比為稀空燃比時的稀程度(與理論空燃比之差)和目標(biāo)空燃比為濃空燃比時的濃程度(與理論空燃比之差)越大。
[0015]另一方面，如果增大目標(biāo)空燃比的濃程度和稀程度，則當(dāng)包含未燃?xì)怏w或NOx等的排氣在排氣凈化催化劑處流出時，排氣中包含的未燃?xì)怏w或NOx等越多。
[0016]鑒于上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)，其保持從排氣凈化催化劑流出的未燃?xì)怏w或NOx低，同時維持排氣凈化催化劑的凈化性能高。
[0017]問題的解決方案
[0018]為了解決此問題，在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括配置在所述內(nèi)燃發(fā)動機的排氣通路中并且能儲存氧的排氣凈化催化劑，所述內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)執(zhí)行反饋控制以使得流入所述排氣凈化催化劑中的排氣的空燃比變成目標(biāo)空燃比，并執(zhí)行將所述目標(biāo)空燃比交替地切換為比理論空燃比稀的稀設(shè)定空燃比和比理論空燃比濃的濃設(shè)定空燃比的目標(biāo)空燃比設(shè)定控制，其中，當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，與發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時相比，所述濃設(shè)定空燃比的濃程度和所述稀設(shè)定空燃比的稀程度中的至少一者增大。
[0019]在本發(fā)明的第二方面中，提供了本發(fā)明的第一方面，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括在排氣流動方向上配置在所述排氣凈化催化劑的下游側(cè)并檢測從所述排氣凈化催化劑流出的排氣的空燃比的下游側(cè)空燃比傳感器，其中，在所述目標(biāo)空燃比設(shè)定控制中，所述目標(biāo)空燃比在由所述下游側(cè)空燃比傳感器檢測出的空燃比變成所述濃判定空燃比以下時被切換為所述稀設(shè)定空燃比，而在所述排氣凈化催化劑的氧儲存量變成比最大可儲存氧量小的預(yù)定的切換基準(zhǔn)儲存量時被切換為所述濃設(shè)定空燃比，并且其中，在所述反饋控制和所述目標(biāo)空燃比設(shè)定控制的執(zhí)行期間，當(dāng)基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立時，所述切換基準(zhǔn)儲存量增大超過此前的量。
[0020]為了解決此問題，在本發(fā)明的第三方面中，提供了一種內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括配置在所述內(nèi)燃發(fā)動機的排氣通路中并且能儲存氧的排氣凈化催化劑，和在排氣流動方向上配置在所述排氣凈化催化劑的下游側(cè)并且檢測從所述排氣凈化催化劑流出的排氣的空燃比的下游側(cè)空燃比傳感器，所述內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)執(zhí)行反饋控制以使得流入所述排氣凈化催化劑中的排氣的空燃比變成目標(biāo)空燃比，并執(zhí)行目標(biāo)空燃比設(shè)定控制，所述目標(biāo)空燃比設(shè)定控制在由所述下游側(cè)空燃比傳感器檢測出的空燃比變成濃判定空燃比以下時將所述目標(biāo)空燃比切換為比理論空燃比稀的稀設(shè)定空燃比，而在所述排氣凈化催化劑的氧儲存量變成比最大可儲存氧量小的預(yù)定的切換基準(zhǔn)儲存量以上時將所述目標(biāo)空燃比切換為比理論空燃比濃的濃設(shè)定空燃比，其中在所述反饋控制和所述目標(biāo)空燃比設(shè)定控制的執(zhí)行期間，當(dāng)所述基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立時，所述切換基準(zhǔn)量增大超過此前的量。
[0021]在本發(fā)明的第四方面中，提供了本發(fā)明的第二或第三方面，其中，當(dāng)自從最后執(zhí)行的燃料切斷控制結(jié)束時到所述下游側(cè)空燃比傳感器的輸出空燃比達到所述濃判定空燃比時的期間中的一個時點起累加的累計排氣量變成預(yù)定的基準(zhǔn)累計排氣量以上時，所述基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立。
[0022]在本發(fā)明的第五方面中，提供了本發(fā)明的第二或第三方面，其中，當(dāng)自從最后執(zhí)行的燃料切斷控制結(jié)束時到所述下游側(cè)空燃比傳感器的輸出空燃比達到理論空燃比時的期間中的一個時點起經(jīng)過的時間變成預(yù)定的經(jīng)過時間以上時，所述基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立。
[0023]在本發(fā)明的第六方面中，提供了本發(fā)明的第二或第三方面，其中，當(dāng)自所述下游側(cè)空燃比傳感器的輸出空燃比最后達到比理論空燃比稀的稀判定空燃比以上并然后變成比所述稀判定空燃比小時起累加的累計排氣量變成預(yù)定的基準(zhǔn)累計排氣量以上時，所述基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立。
[0024]在本發(fā)明的第七方面中，提供了本發(fā)明的第二或第三方面，其中，當(dāng)從最后執(zhí)行的燃料切斷控制結(jié)束時起到所述下游側(cè)空燃比傳感器的輸出空燃比達到理論空燃比時累加的累計排氣量在預(yù)定的基準(zhǔn)累計排氣量以上并且流入所述排氣凈化催化劑中的排氣的流量在上限流量以下時，所述基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立。
[0025]在本發(fā)明的第八方面中，提供了本發(fā)明的第二或第三方面，當(dāng)自從最后執(zhí)行的燃料切斷控制結(jié)束時到所述下游側(cè)空燃比傳感器的輸出空燃比達到理論空燃比時的期間中的一個時點起經(jīng)過的時間在預(yù)定的經(jīng)過時間以上且流入所述排氣凈化催化劑中的排氣的流量在上限流量以下時，所述基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立。
[0026]本發(fā)明的有利效果
[0027]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)，其在維持排氣凈化催化劑的凈化性能高的同時保持從排氣凈化催化劑流出的未燃?xì)怏w或NOx的量低。
【附圖說明】
[0028][圖1]圖1是示意性地示出使用了本發(fā)明的控制裝置的內(nèi)燃發(fā)動機的視圖。
[0029][圖2]圖2是示出排氣凈化催化劑的氧儲存量與從排氣凈化催化劑流出的排氣中的NOx的濃度或者HC或CO的濃度之間的關(guān)系的視圖。
[0030][圖3]圖3是空燃比傳感器的示意性截面圖。
[0031][圖4]圖4是示出在不同的排氣空燃比下施加至傳感器的電壓與輸出電流之間的關(guān)系的視圖。
[0032][圖5]圖5是示出使供給至傳感器的電壓恒定時排氣空燃比與輸出電流之間的關(guān)系的視圖。
[0033][圖6]圖6是執(zhí)行空燃比控制時的目標(biāo)空燃比等的時間圖。
[0034][圖7]圖7是執(zhí)行空燃比設(shè)定控制時的目標(biāo)空燃比等的時間圖。
[0035][圖8]圖8是示出目標(biāo)空燃比設(shè)定控制中的控制例程的流程圖。
[0036][圖9]圖9是示出用于設(shè)定濃設(shè)定空燃比和稀設(shè)定空燃比的控制中的控制例程的流程圖。
[0037][圖10]圖10是示出上游側(cè)排氣凈化催化劑中的氧的儲存狀態(tài)的概念圖。
[0038][圖11]圖11是執(zhí)行用于改變切換基準(zhǔn)儲存量的控制時的目標(biāo)空燃比等的時間圖。
[0039][圖12]圖12是圖11的時刻t3附近的目標(biāo)空燃比等的時間圖。
[0040][圖13]圖13是示出上游側(cè)排氣凈化催化劑中的氧的儲存狀態(tài)的概念圖。
[0041][圖14]圖14是示出用于改變切換基準(zhǔn)值的控制的控制例程的流程圖。
[0042][圖15]圖15是第二實施例中執(zhí)行用于改變切換基準(zhǔn)儲存量的控制時的目標(biāo)空燃比等的與圖11相似的時間圖。
[0043][圖16]圖16是示出第二實施例中用于改變切換基準(zhǔn)值的控制的控制例程的流程圖。
【具體實施方式】
[0044]以下將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。注意，在以下說明中，相似的構(gòu)成要素被賦予相同的附圖標(biāo)記。
[0045]〈內(nèi)燃發(fā)動機整體的說明〉
[0046]圖1是示意性地示出使用了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的控制系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機的視圖。在圖1中，I表示發(fā)動機機體，2表示氣缸體，3表示在氣缸體2內(nèi)往復(fù)運動的活塞，4表示緊固在氣缸體2上的氣缸蓋，5表不形成在活塞3與氣缸蓋4之間的燃燒室，6表不進氣門，7表示進氣口，8表示排氣門，9表示排氣口。進氣門6開閉進氣口 7，而排氣門8開閉排氣口 9。
[0047]如圖1所示，火花塞10配置在氣缸蓋4的內(nèi)壁面的中央部，而燃料噴射器11配置在氣缸蓋4的內(nèi)壁面的周邊部?；鸹ㄈ?0構(gòu)造成根據(jù)點火信號而產(chǎn)生火花。此外，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內(nèi)。注意，燃料噴射器11也可配置成將燃料噴射到進氣口 7中。此外，在本實施例中，使用理論空燃比為14.6的汽油作為燃料。然而，本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機也可以使用另一種燃料。
[0048]各氣缸的進氣口7經(jīng)對應(yīng)的進氣支管13與穩(wěn)壓罐14連接，而穩(wěn)壓罐14經(jīng)進氣管15與空氣濾清器16連接。進氣口 7、進氣支管13、穩(wěn)壓罐14和進氣管15構(gòu)成進氣通路。此外，在進氣管15內(nèi)配置有由節(jié)氣門驅(qū)動致動器17驅(qū)動的節(jié)氣門18。節(jié)氣門18可以由節(jié)氣門驅(qū)動致動器17操作以由此改變進氣通路的開口面積。
[0049]另一方面，各氣缸的排氣口9與排氣歧管19連接。排氣歧管19具有與排氣口 9連接的多個支管和供這些支管集中的集中部。排氣歧管19的集中部與收納上游側(cè)排氣凈化催化劑20的上游側(cè)外殼21連接。上游側(cè)外殼21經(jīng)排氣管22與收納下游側(cè)排氣凈化催化劑24的下游側(cè)外殼23連接。排氣口 9、排氣歧管19、上游側(cè)外殼21、排氣管22和下游側(cè)外殼23形成排氣通路。
[0050]電子控制單元(E⑶)31由設(shè)置有經(jīng)雙向總線32連接在一起的部件如RAM(隨機存取存儲器)33、R0M(只讀存儲器)34、CPU(微處理器)35、輸入端口 36和輸出端口 37的數(shù)字計算機構(gòu)成。在進氣管15中，配置有用于檢測流經(jīng)進氣管15的空氣的流量的空氣流量計39。該空氣流量計39的輸出經(jīng)對應(yīng)的AD變換器38輸入到輸入端口 36。此外，在排氣歧管19的集中部處，配置有檢測流經(jīng)排氣歧管19內(nèi)的排氣(S卩，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣)的空燃比的上游側(cè)空燃比傳感器40。另外，在排氣管22中，配置有檢測流經(jīng)排氣管22內(nèi)的排氣(即，從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出并流入下游側(cè)排氣凈化催化劑24中的排氣)的空燃比的下游側(cè)空燃比傳感器41。這些空燃比傳感器40和41的輸出也經(jīng)對應(yīng)的AD變換器38輸入到輸入端口 36。注意，稍后將說明這些空燃比傳感器40和41的構(gòu)型。
[0051 ]此外，加速器踏板42與產(chǎn)生與加速器踏板42的踏壓量成比例的輸出電壓的負(fù)荷傳感器43連接。負(fù)荷傳感器43的輸出電壓經(jīng)對應(yīng)的AD變換器38輸入到輸入端口 36。曲柄角傳感器44例如每當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)15度時產(chǎn)生輸出脈沖。該輸出脈沖輸入到輸入端口 36。CPU 35由該曲柄角傳感器44的輸出脈沖計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速。另一方面，輸出端口 37經(jīng)對應(yīng)的驅(qū)動電路45與火花塞10、燃料噴射器11和節(jié)氣門驅(qū)動致動器17連接。注意，ECU 31用作用于控制內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)。
[0052]注意，根據(jù)本實施例的內(nèi)燃發(fā)動機是以汽油為燃料的非增壓式內(nèi)燃發(fā)動機，但根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機不限于上述構(gòu)型。例如，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機可以具有與上述內(nèi)燃發(fā)動機不同的氣缸數(shù)量、氣缸排列、燃料噴射方式、進排氣系統(tǒng)的構(gòu)型、氣門機構(gòu)的構(gòu)型、增壓器的有無和/或增壓方式等。
[0053]〈排氣凈化催化劑的說明〉
[0054]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具有相似的構(gòu)型。排氣凈化催化劑20和24是具有氧儲存能力的三元催化劑。具體地，排氣凈化催化劑20和24形成為使得在由陶瓷構(gòu)成的基材上載置有具有催化作用的貴金屬(例如，鉑(Pt))和具有氧儲存能力的物質(zhì)(例如，二氧化鈰(CeO2))。排氣凈化催化劑20和24發(fā)揮在達到預(yù)定的活化溫度時同時除去未燃?xì)怏w(HC、C0等)和氮氧化物(NOx)的催化作用并且還發(fā)揮氧儲存能力。
[0055]根據(jù)排氣凈化催化劑20和24的氧儲存能力，排氣凈化催化劑20和24在流入排氣凈化催化劑20和24中的排氣的空燃比比理論空燃比稀(稀空燃比)時儲存排氣中的氧。另一方面，排氣凈化催化劑20和24在流入的排氣比理論空燃比濃(濃空燃比)時放出儲存在排氣凈化催化劑20和24中的氧。
[0056]排氣凈化催化劑20和24具有催化作用和氧儲存能力并由此具有根據(jù)氧儲存量來凈化NOx和未燃?xì)怏w的作用。即，如圖2A中的實線所示，在流入排氣凈化催化劑20和24中的排氣的空燃比是稀空燃比的情況下，當(dāng)氧儲存量小時，排氣凈化催化劑20和24將氧儲存在排氣中。此外，與此同時，排氣中的NOx被還原并凈化。另一方面，如果氧儲存量變大超過接近最大可儲存氧量Cmax(圖中，Cuplim)的一定儲存量，則從排氣凈化催化劑20和24流出的排氣的氧和NOx的濃度上升。
[0057]另一方面，如圖2B中的實線所示，在流入排氣凈化催化劑20和24中的排氣的空燃比是濃空燃比的情況下，當(dāng)氧儲存量大時，儲存在排氣凈化催化劑20和24中的氧放出，并且排氣中的未燃?xì)怏w被氧化并凈化。另一方面，如果氧儲存量變小，則在接近零的特定儲存量(圖中的Cdwml im)下，從排氣凈化催化劑20和24流出的排氣的未燃?xì)怏w的濃度迅速上升。
[0058]以上述方式，根據(jù)用于本實施例中的排氣凈化催化劑20和24，排氣中的NOx和未燃?xì)怏w的凈化特性根據(jù)流入排氣凈化催化劑20和24中的排氣的空燃比和氧儲存量而改變。注意，如果具有催化作用和氧儲存能力，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。
[0059]〈空燃比傳感器的構(gòu)型〉
[0060]接下來將參照圖3說明本實施例中的空燃比傳感器40和41的構(gòu)型。圖3是空燃比傳感器40和41的示意性截面圖。如從圖3將理解的，本實施例中的空燃比傳感器40和41都是具有包括固體電解質(zhì)層和一對電極的單個元件的單元件型空燃比傳感器。注意，在本實施例中，使用具有相同構(gòu)型的空燃比傳感器作為兩個空燃比傳感器40和41。
[0061 ]如圖3所示，各空燃比傳感器40和41包括固體電解質(zhì)層51、配置在固體電解質(zhì)層51的一個側(cè)面上的排氣側(cè)電極52、配置在固體電解質(zhì)層51的另一側(cè)面上的大氣側(cè)電極53、對通過的排氣的擴散進行調(diào)節(jié)的擴散調(diào)節(jié)層54、用于保護擴散調(diào)節(jié)層54的保護層55、和用于加熱空燃比傳感器40或41的加熱器部56。
[0062]在固體電解質(zhì)層51的一個側(cè)面上，設(shè)置有擴散調(diào)節(jié)層54。在擴散調(diào)節(jié)層54的位于固體電解質(zhì)層51側(cè)的側(cè)面的相反側(cè)的側(cè)面上，設(shè)置有保護層55 ο在本實施例中，在固體電解質(zhì)層51與擴散調(diào)節(jié)層54之間形成有被測氣室57。排氣側(cè)電極52配置在被測氣室57內(nèi)，并且排氣經(jīng)擴散調(diào)節(jié)層54導(dǎo)入被測氣室57內(nèi)。在固體電解質(zhì)層51的另一側(cè)面上，設(shè)置有具有加熱器59的加熱器部56。在固體電解質(zhì)層51與加熱器部56之間，設(shè)置有基準(zhǔn)氣室58?；鶞?zhǔn)氣體(例如，大氣)被導(dǎo)入該基準(zhǔn)氣室58內(nèi)。大氣側(cè)電極53配置在基準(zhǔn)氣室58內(nèi)。
[0063]固體電解質(zhì)層51由Ca0、Mg0、Y203、Yb203等作為穩(wěn)定劑混入其中的Zr02(氧化鋯)、Hf02、Th02、Bi203或其它氧離子傳導(dǎo)性氧化物的燒結(jié)體形成。此外，擴散調(diào)節(jié)層54由氧化鋁、氧化鎂、二氧化硅、尖晶石、莫來石或另一種耐熱無機物質(zhì)的多孔質(zhì)燒結(jié)體形成。此外，排氣側(cè)電極52和大氣側(cè)電極53由具有高催化活性的鉑或其它貴金屬形成。
[0064]此外，在排氣側(cè)電極52與大氣側(cè)電極53之間，傳感器電壓Vr由搭載在ECU31上的電壓供給裝置60施加。此外，ECU 31設(shè)置有在電壓施加裝置60施加傳感器電壓Vr時檢測在這些電極52和53之間流經(jīng)固體電解質(zhì)層51的電流的電流檢測裝置61。由該電流檢測裝置61檢測的電流是空燃比傳感器40和41的輸出電流。
[0065]這樣構(gòu)成的空燃比傳感器40和41具有例如圖4所示的電壓-電流(V-1)特性。如從圖4將理解的，在本實施例的空燃比傳感器40和41中，輸出電流I越大，排氣空燃比越高(越稀)。此外，在各排氣空燃比的線V-1處，存在與V軸平行的區(qū)域，也就是即使傳感器電壓變化輸出電流也根本不發(fā)生很大變化的區(qū)域。該電壓區(qū)域稱為“極限電流區(qū)域”。此時的電流稱為“極限電流”。在圖3中，排氣空燃比為18時的極限電流區(qū)域和極限電流用W18和I18表示。
[0066]圖5是示出在使供給電壓恒定在約0.45V時排氣空燃比與輸出電流I之間的關(guān)系的視圖。如從圖5將理解的，在空燃比傳感器40和41中，輸出電流關(guān)于排氣空燃比線性地改變，排氣空燃比越高(即，越稀)則來自空燃比傳感器40和41的輸出電流I越大。此外，空燃比傳感器40和41構(gòu)造成使得輸出電流I在排氣空燃比為理論空燃比時變成零。此外，當(dāng)排氣空燃比以一定程度以上變大時或當(dāng)它以一定程度以上變小時，輸出電流的變化與排氣空燃比的變化的比率變小。
[0067]注意，在以上示例中，使用圖3所示的結(jié)構(gòu)的極限電流型空燃比傳感器作為空燃比傳感器40和41。然而，作為空燃比傳感器40、41，例如，也可以使用杯式極限電流型空燃比傳感器或其它結(jié)構(gòu)的極限電流型空燃比傳感器，或者并非極限電流型的空燃比傳感器或任何其它空燃比傳感器，只要輸出電流關(guān)于排氣空燃比線性地改變即可。此外，空燃比傳感器40和41可以具有彼此不同的結(jié)構(gòu)。
[0068]〈基本空燃比控制〉
[0069]接下來將說明本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機的控制裝置中的基本空燃比控制的概要。在本實施例中的空燃比控制中，基于上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比來執(zhí)行反饋控制以使得上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比(對應(yīng)于流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比)變成對應(yīng)于目標(biāo)空燃比的值。注意，“輸出空燃比”指對應(yīng)于空燃比傳感器的輸出值的空燃比。
[0070]另一方面，在本實施例的空燃比控制中，基于下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比等來執(zhí)行用于設(shè)定目標(biāo)空燃比的目標(biāo)空燃比設(shè)定控制。在目標(biāo)空燃比設(shè)定控制中，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比變成濃空燃比時，使目標(biāo)空燃比成為稀設(shè)定空燃比。此后，目標(biāo)空燃比被維持在該空燃比。注意，稀設(shè)定空燃比是比理論空燃比(控制中心的空燃比)稀一定程度的預(yù)定空燃比。例如，使其為14.65至20、優(yōu)選14.68至18、更優(yōu)選約14.7至16左右。另外，可以將稀設(shè)定空燃比表達為通過將控制中心的空燃比(在本實施例中，理論空燃比)加上稀修正量而獲得的空燃比。
[0071 ]如果目標(biāo)空燃比變更為稀設(shè)定空燃比，則流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的氧過量/不足累計地增加?！把踹^量/不足”指當(dāng)試圖使流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比成為理論空燃比時變得過量的氧的量或變得不足的氧的量(過剩的未燃?xì)怏w等的量)。特別地，當(dāng)目標(biāo)空燃比為稀設(shè)定空燃比時，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣變成氧過量。該過量氧儲存在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中。因此，可以說氧過量/不足的累計值(下文也稱為“累計氧過量/不足”)表達了上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量0SA。
[0072]注意，基于上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比和基于空氣流量計39等計算出的燃燒室5內(nèi)的進氣量的推定值或燃料噴射器11的燃料供給量等來計算氧過量/不足。具體地，例如，通過下式(I)來計算氧過量/FMOED:
[0073]ODE = 0.23.Qi/(AFup-14.6)---(1)
[0074]其中0.23表示空氣中的氧的濃度，Qi表示燃料噴射量，且AFup表示與上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出電流Irup對應(yīng)的空燃比。
[0075]如果這樣計算出的氧過量/不足變成預(yù)定的切換基準(zhǔn)值(對應(yīng)于預(yù)定的切換基準(zhǔn)儲存量Cref)以上，則使此時已成為稀設(shè)定空燃比的目標(biāo)空燃比變成濃設(shè)定空燃比，然后維持在該空燃比。濃設(shè)定空燃比是比理論空燃比(控制中心的空燃比)濃一定程度的預(yù)定空燃比。例如，其為12至14.58、優(yōu)選13至14.57、更優(yōu)選14至14.55左右。另外，可以將濃設(shè)定空燃比表達為通過將控制中心的空燃比(在本實施例中，理論空燃比)減去濃修正量而獲得的空燃比。注意，濃設(shè)定空燃比與理論空燃比之差(濃程度)在稀設(shè)定空燃比與理論空燃比之差(稀程度)以下。此后，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比再次變成濃判定空燃比以下時，使目標(biāo)空燃比再次成為稀設(shè)定空燃比。此后，重復(fù)類似的操作。
[0076]這樣，在本實施例中，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的目標(biāo)空燃比被交替地設(shè)定為稀設(shè)定空燃比和濃設(shè)定空燃比。特別地，在本實施例中，稀設(shè)定空燃比與理論空燃比之差在濃設(shè)定空燃比與理論空燃比之差以上。因此，在本實施例中，目標(biāo)空燃比被交替地設(shè)定為短時間稀設(shè)定空燃比和長時間濃設(shè)定空燃比。
[0077]然而，即使執(zhí)行上述控制，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的實際氧儲存量可能在累計氧過量/不足達到切換基準(zhǔn)值之前達到最大可儲存氧量。其原因可能在于，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的最大可儲存氧量下降，或流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比隨時間變化。如果氧儲存量因此達到最大可儲存氧量，則稀空燃比的排氣從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出。因此，在本實施例中，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比變成稀空燃比時，將目標(biāo)空燃比切換為濃設(shè)定空燃比。特別地，在本實施例中，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比變成比理論空燃比略稀的稀判定空燃比時，判定為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比變成稀空燃比。
[0078]〈利用時間圖對空燃比控制的說明>
[0079]參照圖6，將詳細(xì)說明如上所述的操作。圖6是執(zhí)行本實施例的空燃比控制時的目標(biāo)空燃比AFT、上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup、上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量0SA、累計氧過量/不足ΣΟΕ?、下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn和從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的排氣中的NOx的濃度的時間圖。
[0080]在圖示的示例中，在時刻。之前的狀態(tài)下，目標(biāo)空燃比AFT被設(shè)定為濃設(shè)定空燃比AFTr。與此同時，上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比變成濃空燃比。流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣中包含的未燃?xì)怏w由上游側(cè)排氣凈化催化劑20凈化，并且與此同時，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA逐漸減少。因此，累計氧過量/不足Σ OED也逐漸減少。從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的排氣中由于上游側(cè)排氣凈化催化劑20處的凈化而不包含未燃?xì)怏w，且因此下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比基本上變成理論空燃比。此外，由于流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比變成濃空燃比，所以從上游側(cè)排氣凈化催化劑20排出的NOx的量變成大致為零。
[0081 ]如果上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA逐漸減少，則氧儲存量OSA在時刻接近零。與此同時，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的未燃?xì)怏w的一部分開始在未由上游側(cè)排氣凈化催化劑20凈化的情況下流出。由此，從時刻^開始，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn逐漸下降。結(jié)果，在時刻t2，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達到濃判定空燃比AFrich。
[0082]在本實施例中，當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn變成濃判定空燃比AFrich以下時，為了增大氧儲存量0SA，將目標(biāo)空燃比AFT切換為稀設(shè)定空燃比AFTl。此外，此時，累計氧過量/不足Σ OED被重置為零。
[0083]當(dāng)目標(biāo)空燃比AFT在時刻t2切換為稀設(shè)定空燃比AFTl時，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比從濃空燃比變成稀空燃比。此外，與此同時，上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup變成稀空燃比(實際上，從目標(biāo)空燃比切換到流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比改變存在延遲，但在圖示的示例中，為了方便認(rèn)為該變化是同時的)。如果在時刻t2流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比變成稀空燃比，則上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA增大。此外，與此同時，累計氧過量/不足Σ OED也逐漸增大。
[0084]由此，從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比向理論空燃比變化，并且下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比向理論空燃比收斂。此時，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比成為稀空燃比，但上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存能力存在充分余地，且因此流入的排氣中的氧儲存在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中并且NOx被還原并凈化。因此，來自上游側(cè)排氣凈化催化劑20的NOx的排氣量大致為零。
[0085]此后，如果上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA增大，則在時刻t3，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA達到切換基準(zhǔn)儲存量Cref。由此，累計氧過量/不足Σ OED達到與切換基準(zhǔn)儲存量Cref對應(yīng)的切換基準(zhǔn)值OEDref。在本實施例中，如果累計氧過量/不足Σ OED變成切換基準(zhǔn)值OEDref以上，則上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的氧的儲存由于將目標(biāo)空燃比AFT切換為濃設(shè)定空燃比AFTr而中止。此外，此時，累計氧過量/不足Σ OED被重置為零。
[0086]這里，在圖6所示的示例中，氧儲存量OSA在目標(biāo)空燃比在時刻t3被切換的同時下降，但實際上，從目標(biāo)空燃比被切換到氧儲存量OSA下降存在延遲。此外，例如，在發(fā)動機負(fù)荷由于設(shè)置有內(nèi)燃發(fā)動機的車輛加速而變高且因而進氣量瞬時顯著偏移的情況下，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比有時非故意地顯著偏移。與此相反，當(dāng)上游排氣凈化催化劑20是新的時，切換基準(zhǔn)儲存量Cref被設(shè)定為充分低于最大可儲存氧量Cmax。因此，即使發(fā)生這種延遲，或即使空燃比從目標(biāo)空燃比有意地并瞬時地偏移，氧儲存量OSA也基本上不會達到最大可儲存氧量Cmax。相反地，切換基準(zhǔn)儲存量Cref被設(shè)定為足夠小的量，使得即使發(fā)生延遲或空燃比的非故意偏移，氧儲存量OSA也不會達到最大可儲存氧量Cmax。例如，切換基準(zhǔn)儲存量Cref在上游側(cè)排氣凈化催化劑20是新的時在最大可儲存氧量Cmax的3/4以下，優(yōu)選地I /2以下，更優(yōu)選地I /5以下。
[0087]如果目標(biāo)空燃比AFT在時刻t3切換為濃設(shè)定空燃比AFTr，則流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比從稀空燃比變成濃空燃比。與此同時，上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup變成濃空燃比(實際上，從目標(biāo)空燃比切換到流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比改變存在延遲，但在圖示的示例中，為了方便認(rèn)為該變化是同時的)。流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣包含未燃?xì)怏w，且因此上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA逐漸減少。在時刻t4，以與時刻t相同的方式，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn開始下降。此時，同樣，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比是濃空燃比，且因此從上游側(cè)排氣凈化催化劑20排出的NOx的量大致為零。
[0088]接下來，在時刻化，以與時刻t2相同的方式，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達到濃判定空燃比AFrich。由此，目標(biāo)空燃比AFT被切換為稀設(shè)定空燃比AFTl。此后，重復(fù)上述時刻。至〖5的循環(huán)。
[0089]如從以上說明將理解的，根據(jù)本實施例，可以恒定地抑制從上游側(cè)排氣凈化催化劑20排出的NOx的量。即，只要執(zhí)行上述控制，來自上游側(cè)排氣凈化催化劑20的NOx的排氣量就會基本上為零。此外，由于用于計算累計氧過量/不足SOED的累計期間短，與該累計期間長的情況相比，發(fā)生誤差的可能性低。因此，抑制了NOx由于累計氧過量/不足XOED的計算誤差而從上游側(cè)排氣凈化催化劑20排出。
[0090]此外，一般而言，如果排氣凈化催化劑的氧儲存量維持恒定，則排氣凈化催化劑的氧儲存能力下降。即，有必要改變排氣凈化催化劑的氧儲存量以維持排氣凈化催化劑的氧儲存能力高。與此相反，根據(jù)本實施例，如圖6所示，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA恒定地上下變動，且因此抑制了氧儲存能力在一定程度上下降。
[0091]注意，在上述實施例中，目標(biāo)空燃比AFT在時刻丨2至丨3維持為稀設(shè)定空燃比AFTl13S而，在此期間中，目標(biāo)空燃比AFT不必維持恒定，并且能被設(shè)定成是可變的，例如逐漸減小?；蛘撸趶臅r刻t2至?xí)r刻t3的期間中，目標(biāo)空燃比可暫時被設(shè)定為濃空燃比。
[0092]類似地，在上述實施例中，目標(biāo)空燃比AFT在時刻^至化維持為濃設(shè)定空燃比AFTr。然而，在此期間中，目標(biāo)空燃比AFT不必維持恒定，并且能被設(shè)定成可變的，例如逐漸增大。或者，在從時刻t3至?xí)r刻七的期間中，目標(biāo)空燃比可暫時被設(shè)定為稀空燃比。
[0093]然而，即使在這種情況下，時刻^至^中的目標(biāo)空燃比被設(shè)定為使得此期間中的目標(biāo)空燃比的平均值與理論空燃比之差大于時刻t3至化中的目標(biāo)空燃比的平均值與理論空燃比之差。
[0094]注意，在本實施例中，目標(biāo)空燃比的設(shè)定由ECU31執(zhí)行。因此，可以說當(dāng)由下游側(cè)空燃比傳感器41檢測出的排氣的空燃比變成濃判定空燃比以下時，E⑶31連續(xù)地或間歇地使流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的目標(biāo)空燃比成為稀空燃比，直至上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA變成切換基準(zhǔn)儲存量Cref，而當(dāng)上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA變成切換基準(zhǔn)儲存量Cref以上時，ECU 31連續(xù)地或間歇地使目標(biāo)空燃比成為濃空燃比，直至由下游側(cè)空燃比傳感器41檢測出的排氣的空燃比在氧儲存量OSA未達到最大可儲存氧量Cmaxn的情況下變成濃判定空燃比以下。
[0095]更簡單而言，在本實施例中，可以說ECU31在由下游側(cè)空燃比傳感器41檢測出的空燃比變成濃判定空燃比以下時將目標(biāo)空燃比切換為稀空燃比并且在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA變成切換基準(zhǔn)儲存量Cref以上時將目標(biāo)空燃比切換為濃空燃比。
[0096]此外，在上述實施例中，基于上游空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup和到達燃燒室6的進氣量的推定值等來計算累計氧過量/不足ΣΟΕ?。然而，氧儲存量OSA也可基于這些參數(shù)以外的參數(shù)來計算，并且可基于與這些參數(shù)不同的參數(shù)來推定。
[0097]〈空燃比控制中的問題1>
[0098]在這方面，在上述空燃比控制中，目標(biāo)空燃比在濃設(shè)定空燃比與稀設(shè)定空燃比之間被交替地切換。此外，濃設(shè)定空燃比的濃度差(與理論空燃比之差)保持比較小。這是為了在裝設(shè)該內(nèi)燃發(fā)動機的車輛的快速加速等引起流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比被暫時擾亂時，或者在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA變成大致為零且因此濃空燃比排氣從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出時，保持排氣中的未燃?xì)怏w的濃度盡可能低。
[0099]類似地，稀設(shè)定空燃比的稀程度(與理論空燃比之差)也保持比較小。這是為了在裝設(shè)該內(nèi)燃發(fā)動機的車輛的快速加速減速等引起流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的空燃比被暫時擾亂時，或者在其它原因致使上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA達到最大可儲存氧量Cmax且因此稀空燃比排氣從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出時，保持排氣中的NOx的濃度盡可能低。
[0100]另一方面，排氣凈化催化劑的氧儲存量根據(jù)流入排氣凈化催化劑中的排氣的空燃比的濃程度和稀程度而改變。具體地，流入排氣凈化催化劑中的排氣的空燃比的大的濃程度和稀程度使得排氣凈化催化劑的氧儲存量能保持高。然而，如上所述，從自上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的排氣中的未燃?xì)怏w的濃度或NOx的濃度的觀點看，濃設(shè)定空燃比的濃程度和稀設(shè)定空燃比的稀程度保持比較小。因此，如果執(zhí)行這種控制，則不可能維持上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量足夠高。
[0101]這里，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣在發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時變成暫時被擾亂(外部擾亂)。相比而言，當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)變成穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，不易發(fā)生外部擾亂。因此，當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，即使增大濃設(shè)定空燃比的濃程度或稀設(shè)定空燃比的稀程度，NOx或未燃?xì)怏w從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的可能性也很小。此外，即使NOx或未燃?xì)怏w從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出，量也會保持低。注意，“當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時”是當(dāng)例如內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機負(fù)荷的單位時間變化量在預(yù)定變化量以下時或當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動機的進氣量的單位時間變化量在預(yù)定變化量以下時。
[0102]〈濃設(shè)定空燃比和稀設(shè)定空燃比設(shè)定控制〉
[0103]因此，在本實施例中，當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，與發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時相比，將目標(biāo)空燃比設(shè)定為濃空燃比時的濃程度和將目標(biāo)空燃比設(shè)定為稀空燃比時的稀程度被設(shè)定為較大。
[0104]圖7是執(zhí)行濃設(shè)定空燃比和稀設(shè)定空燃比設(shè)定控制時的目標(biāo)空燃比等的與圖6相似的時間圖。在圖7所示的示例中，在時刻〖5之前，執(zhí)行與圖6所示的情形相似的控制。因此，當(dāng)在時刻tjPt3時下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn變成濃判定空燃比AFrich以下時，目標(biāo)空燃比AFT被切換為比理論空燃比略稀的稀設(shè)定空燃比AFTl1 (以下稱為“通常稀設(shè)定空燃比”)。另一方面，當(dāng)在時刻t#Pt4上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA變成通常切換基準(zhǔn)儲存量Cref1以上時，具體而言當(dāng)累計氧過量/不足變成通常切換基準(zhǔn)量OEDref1以上時，目標(biāo)空燃比AFT被切換為濃設(shè)定空燃比AFTr1 (以下稱為“通常濃判定空燃比”)。注意，在時刻t5之前，發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)。因此，在發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)變成穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時被設(shè)定為ON的穩(wěn)定標(biāo)記被設(shè)定為OFF。
[0105]另一方面，如果在時刻t5發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)變成穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)且因此穩(wěn)定標(biāo)記被設(shè)定為0N，則目標(biāo)空燃比AFT改變?yōu)榈陀谕ǔ庠O(shè)定空燃比AFTr1(濃程度較大)的增大的濃設(shè)定空燃比AFTr2。因此，從時刻丨5開始，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA的減少速度變快。
[0106]此后，如果在時刻U下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn變成在濃判定空燃比AFrich以下，則目標(biāo)空燃比AFT被切換為高于通常稀設(shè)定空燃比(稀程度較大)的增大的稀設(shè)定空燃比AFTl2。因此，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA的增加速度自時刻t6開始變成比在時刻tl至t2、t3至t4的增加速度快。
[0107]當(dāng)在時刻t7上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA變成切換基準(zhǔn)儲存量Cref以上時，具體地，當(dāng)累計氧過量/不足變成切換基準(zhǔn)值OEDref以上時，目標(biāo)空燃比AFT被切換為增大的濃設(shè)定空燃比AFTr2。此后，只要發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)，就重復(fù)地執(zhí)行相似的控制。另一方面，如果此后發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)從穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)切換為過渡運轉(zhuǎn)狀態(tài)(即，不是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)的運轉(zhuǎn)狀態(tài))，則濃設(shè)定空燃比從增大的濃設(shè)定空燃比AFTr2被切換為通常濃設(shè)定空燃比AFTn。另外，稀設(shè)定空燃比AFTl也從增大的稀設(shè)定空燃比AFTl2變成通常稀設(shè)定空燃比AFTlu
[0108]根據(jù)本實施例，當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，濃設(shè)定空燃比的濃程度和稀設(shè)定空燃比的稀程度被設(shè)定為較大。因此，能保持NOx或未燃?xì)怏w從上游側(cè)排氣凈化催化劑20的流出盡可能小，同時能維持上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量較高。
[0109]注意，在上述實施例中，當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，濃設(shè)定空燃比的濃程度和稀設(shè)定空燃比的稀程度被設(shè)定為較大。然而，不一定需要將濃程度和稀程度兩者都設(shè)定為較大。也可以增大濃設(shè)定空燃比的濃程度和稀空燃比的稀程度中的僅一者。這種情況下，從盡可能減少從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的NOx的觀點看，優(yōu)選而言不增大稀空燃比的稀程度并且僅增大濃設(shè)定空燃比的濃程度。
[0110]〈流程圖〉
[0111]圖8是示出目標(biāo)空燃比設(shè)定控制中的控制例程的流程圖。圖示的控制例程通過每隔一定時間間隔的中斷來執(zhí)行。
[0112]如圖8所示，首先，在步驟S11，判定設(shè)定目標(biāo)空燃比AFT的條件是否成立。作為設(shè)定目標(biāo)空燃比AFT的條件成立的情形，可以提及普通控制中的發(fā)動機運轉(zhuǎn)，例如，未處于燃料切斷控制等中的發(fā)動機運轉(zhuǎn)。當(dāng)在步驟Sll判定為設(shè)定目標(biāo)空燃比的條件成立時，該例程轉(zhuǎn)入步驟S12。在步驟S12，基于上游側(cè)空燃比傳感器40的輸出電流Irup和燃料噴射量Qi來計算累計氧過量/不足SOED。
[0113]接下來，在步驟S13，判定稀設(shè)定標(biāo)記Fl是否被設(shè)定為O。稀設(shè)定標(biāo)記Fl是在目標(biāo)空燃比AFT被設(shè)定為稀設(shè)定空燃比AFTl時被設(shè)定為I而在其它時間被設(shè)定為O的標(biāo)記。當(dāng)在步驟S13判定為稀設(shè)定標(biāo)記Fl被設(shè)定為O時，該例程進行至步驟S14。在步驟S14，判定下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否在濃判定空燃比AFrich以下。當(dāng)判定下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn大于濃判定空燃比AFrich時，該控制例程結(jié)束。
[0114]另一方面，如果上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA減少并且從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比下降，則在下一個控制例程，在步驟S14判定為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn在濃判定空燃比AFrich以下。這種情況下，該例程進行至步驟S15，其中將目標(biāo)空燃比AFT設(shè)定為稀設(shè)定空燃比AFTl。接下來，在步驟S16，將稀設(shè)定標(biāo)記Fl設(shè)定為I并且結(jié)束該控制例程。
[0115]在下一個控制例程，在步驟S13，判定為稀設(shè)定標(biāo)記Fl尚未被設(shè)定為O并且該例程轉(zhuǎn)入步驟S17。在步驟S17，判定在步驟S12計算出的累計氧過量/不足Σ OED是否小于判定基準(zhǔn)值OEDref。當(dāng)判定為累計氧過量/不足Σ OED小于判定基準(zhǔn)值OEDref時，該例程轉(zhuǎn)入步驟S18。在步驟S18，判定下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否在稀判定空燃比AFlean以上，即，氧儲存量OSA是否已達到最大可儲存氧量Cmax附近。當(dāng)在步驟S18判定為輸出空燃比AFdwn小于稀判定空燃比AFlean時，該例程轉(zhuǎn)入步驟S19。在步驟S19，繼續(xù)將目標(biāo)空燃比AFT設(shè)定為稀設(shè)定空燃比AFTl。
[0116]另一方面，如果上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量增加，則最終在步驟S17判定為累計氧過量/不足Σ OED在判定基準(zhǔn)值OEDref以上且該例程轉(zhuǎn)入步驟S20?；蛘撸?dāng)氧儲存量OSA達到最大可儲存氧量Cmax附近時，則在步驟S18判定為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是在稀判定空燃比AFlean以上，并且該例程轉(zhuǎn)入步驟S20。在步驟S20，將目標(biāo)空燃比AFT設(shè)定為濃設(shè)定空燃比AFTr，然后，在步驟S21，將稀設(shè)定標(biāo)記Fl重置為O并且結(jié)束該控制例程。
[0117]圖9是示出用于設(shè)定濃設(shè)定空燃比和稀設(shè)定空燃比的控制中的控制例程的流程圖。圖示的控制例程通過每隔一定時間間隔的中斷來執(zhí)行。
[0118]首先，在步驟S31，判定發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否為穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)。具體地，例如，當(dāng)通過負(fù)荷傳感器43檢測出的內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機負(fù)荷的單位時間變化量在預(yù)定變化量以下時，或當(dāng)通過空氣流量計39檢測出的內(nèi)燃發(fā)動機的進氣量的單位時間變化量在預(yù)定變化量以下時，判定為發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)為穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)，而在其它時間則判定為發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)為過渡運轉(zhuǎn)狀態(tài)(不是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài))。
[0119]當(dāng)在步驟S31判定為發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，該例程轉(zhuǎn)入步驟S32。在步驟S32，將濃設(shè)定空燃比AFTr設(shè)定為通常濃設(shè)定空燃比AFTr1。因此，在圖8所示的流程圖的步驟S20，目標(biāo)空燃比被設(shè)定為通常濃設(shè)定空燃比AFTr1。接下來，在步驟S33，稀設(shè)定空燃比AFTl被設(shè)定為通常稀設(shè)定空燃比AFTl1。因此，在圖8所示的流程圖的步驟S15和S19，目標(biāo)空燃比被設(shè)定為通常稀設(shè)定空燃比AFTlu
[0120]另一方面，當(dāng)在步驟S31判定為發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，該例程轉(zhuǎn)入步驟S34。在步驟S34，濃設(shè)定空燃比AFTr被設(shè)定為增大的濃設(shè)定空燃比AFTr2。因此，在圖8所示的流程圖的步驟S20，目標(biāo)空燃比被設(shè)定為增大的濃設(shè)定空燃比AFTr2。接下來，在步驟S35，稀設(shè)定空燃比AFTl被設(shè)定為增大的稀設(shè)定空燃比AFT12。因此，在圖8所示的流程圖的步驟S15和S19，目標(biāo)空燃比被設(shè)定為增大的稀設(shè)定空燃比AFT12。
[0121]〈第二實施例〉
[0122]接下來，參照圖10和圖14，將說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的控制系統(tǒng)。第二實施例的控制系統(tǒng)中的構(gòu)型和控制與第一實施例的控制系統(tǒng)的構(gòu)型和控制基本上相似。然而，在第二實施例中，不改變濃設(shè)定空燃比和稀設(shè)定空燃比，而是改變切換基準(zhǔn)儲存量。
[0123]〈空燃比控制中的問題2>
[0124]在這方面，在上述空燃比控制中，當(dāng)上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA達到切換基準(zhǔn)儲存量Cref時，目標(biāo)空燃比AFT從稀設(shè)定空燃比AFTl切換為濃設(shè)定空燃比AFTr。因此，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的上游側(cè)部分，氧被反復(fù)地儲存和放出，但在下游側(cè)部分，幾乎不儲存和放出氧。將參照圖10說明這一點。
[0125]圖10是示出上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的氧儲存狀態(tài)的概念圖。在圖中所示的上游側(cè)排氣凈化催化劑20中，陰影線部分示出儲存氧的區(qū)域(S卩，稀氣氛區(qū)域)，而非陰影線部分示出未儲存氧的區(qū)域(即，濃氣氛區(qū)域)。
[0126]首先，當(dāng)目標(biāo)空燃比AFT被設(shè)定為稀設(shè)定空燃比AFTl時，如圖10(A)所示，排氣中包含的氧被儲存在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中。此時，排氣中的氧從上游側(cè)排氣凈化催化劑20的上游側(cè)依次被儲存。圖10(B)示出上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA變成切換基準(zhǔn)儲存量Cref (在圖示的示例中，新催化劑時的最大可儲存氧量Cmax的約1/3)時上游側(cè)排氣凈化催化劑20的狀態(tài)。此時，如從圖10(B)將理解的，上游側(cè)排氣凈化催化劑20僅在上游側(cè)部分儲存氧。
[0127]此后，如果目標(biāo)空燃比AFT被切換為濃設(shè)定空燃比AFTr，如圖10(C)所示，為了使排氣中包含的未燃?xì)怏w氧化，儲存在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的氧逐漸放出。此時，氧依次從上游側(cè)排氣凈化催化劑20的上游側(cè)放出。此后，如果在將目標(biāo)空燃比AFT切換為濃設(shè)定空燃比AFTr之后一定程度的時間經(jīng)過，則如圖10(D)所示，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA變成大致為零并且目標(biāo)空燃比AFT再次切換為稀設(shè)定空燃比AFTl。
[0128]如從圖10(A)至10(D)將理解的，在執(zhí)行上述空燃比控制的情況下，基本上氧僅在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的上游側(cè)部分(圖10(B)中以“儲存和放出”示出的部分)儲存和放出。因此，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的下游側(cè)部分(圖10(B)中以“無儲存和放出”示出的部分)，氧未被儲存和放出。
[0129]這里，如上所述，如果排氣凈化催化劑的氧儲存量維持恒定，則排氣凈化催化劑的氧儲存能力將下降。換言之，通過重復(fù)地儲存和放出氧來維持排氣凈化催化劑的氧儲存能力。當(dāng)執(zhí)行上述空燃比控制時，氧在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的上游側(cè)部分反復(fù)地被儲存和放出，且因此上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存能力維持高。然而，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的下游側(cè)部分氧幾乎不會被儲存和放出。因此，氧儲存能力在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的下游側(cè)部分下降，并且結(jié)果引起上游側(cè)排氣凈化催化劑20的凈化性能的下降。
[0130]在這方面，一般而言，在裝設(shè)在車輛中的內(nèi)燃發(fā)動機中，在車輛減速時執(zhí)行在內(nèi)燃發(fā)動機的運轉(zhuǎn)期間停止向燃燒室5的燃料供給的燃料切斷控制。在這種燃料切斷控制中，不供給燃料，且因此大氣氣體一一即包含大量氧的氣體一一從燃燒室5流出。結(jié)果，大氣氣體被導(dǎo)入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中，并且如圖1O(E)所示，上游側(cè)排氣凈化催化劑20總體上儲存氧。另一方面，在燃料切斷控制結(jié)束之后，目標(biāo)空燃比AFT被設(shè)定為濃設(shè)定空燃比AFTr(或比其濃的空燃比)，直至下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比達到濃判定空燃比AFr i ch。因此，如圖1O (D)所示，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA變成大致為零。
[0131]因此，如果以一定間隔執(zhí)行燃料切斷控制，則氧不僅在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的上游側(cè)部分而且在其下游側(cè)部分被儲存和放出。因此，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的下游側(cè)部分，同樣能維持氧儲存能力高。然而，燃料切斷控制根據(jù)裝設(shè)了內(nèi)燃發(fā)動機的車輛的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而執(zhí)行，且因此難以控制燃料切斷控制的執(zhí)行時點。因此，根據(jù)車輛的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，有時燃料切斷控制長時間未執(zhí)行。這種情況下，連續(xù)執(zhí)行上述空燃比控制，且因此在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的下游側(cè)部分引起氧儲存能力的下降。
[0132]〈用于改變切換基準(zhǔn)儲存量的控制〉
[0133]因此，在本實施例中，為了在上述空燃比控制的執(zhí)行期間維持上游側(cè)排氣凈化催化劑20的凈化性能，切換基準(zhǔn)儲存量Cref增大超過此前的量。然而，增大的切換基準(zhǔn)儲存量也被設(shè)定為比在新催化劑時的最大可儲存氧量Cmax小的量。
[0134]特別地，在本實施例中，從下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比最后由于燃料切換控制等而變成稀判定空燃比AFlean以上且然后變成小于稀判定空燃比AFlean時起，計算流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的流量的累計值(以下稱為“累計排氣量”)。此外，如果這樣計算出的累計排氣量達到預(yù)定上限累計量，則增大切換基準(zhǔn)儲存量Cref。
[0135]注意，在本實施例中，基于空氣流量計39的輸出來計算流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的流量。然而，也可以基于不同于空氣流量計39的輸出的另一參數(shù)來計算排氣的流量?；蛘?，也可以使用通過空氣流量計39檢測出的流量作為排氣的流量。此外，通過將這樣計算出的流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的流量累加來計算流向上游側(cè)排氣凈化催化劑20的排氣的累計流量。
[0136]圖11是執(zhí)行用于改變切換基準(zhǔn)儲存量的控制時的目標(biāo)空燃比等的時間圖。此外，圖12是圖11的時刻t3附近的目標(biāo)空燃比等的時間圖。在圖11所示的示例中，當(dāng)FC標(biāo)記為ON時，執(zhí)行燃料切斷控制，而當(dāng)FC標(biāo)記為OFF時，執(zhí)行上述空燃比控制。
[0137]在圖11所示的示例中，在時刻^之前，執(zhí)行上述空燃比控制。因此，執(zhí)行控制以使得當(dāng)下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn變成濃判定空燃比AFrich以下時，目標(biāo)空燃比AFT被切換為稀空燃比，而當(dāng)上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA變成切換基準(zhǔn)儲存量Cref以上時，目標(biāo)空燃比被切換為濃空燃比。
[0138]然后，在時刻^，如果裝設(shè)了該內(nèi)燃發(fā)動機的車輛減速等，則開始燃料切斷控制。如果開始燃料切斷控制，則停止向燃燒室5供給燃料，且因此停止上述空燃比控制。即，停止反饋控制和目標(biāo)空燃比設(shè)定控制。此外，如果開始燃料切斷控制，則大氣氣體從燃燒室5流出。因此，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA立即達到最大可儲存氧量Cmax。此后，大氣氣體也從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出。結(jié)果，緊接在時刻t之后，下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn迅速增大超過稀判定空燃比AFlean。注意，在本實施例中，如果下游偵控燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn變成稀判定空燃比AFlean以上，則將累計排氣量ΣGa重置為零。
[0139]此后，在圖11所示的示例中，在時刻t2，燃料切斷控制結(jié)束。如果燃料切斷控制結(jié)束，則恢復(fù)上述空燃比控制。特別地，在時刻t2的時點，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA達到最大可儲存氧量Cmax，且因此剛好在燃料切斷控制結(jié)束之后，將目標(biāo)空燃比AFT設(shè)定為濃設(shè)定空燃比AFTr。此后，如果下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn變成濃判定空燃比AFrich以下，則目標(biāo)空燃比AFT切換為稀設(shè)定空燃比AFTl。此后，其在稀設(shè)定空燃比AFTl與濃設(shè)定空燃比AFTr之間交替地切換。
[0140]另外，如果在時刻丨2燃料切斷控制結(jié)束并且下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn變成比稀判定空燃比AFlean小，貝Ij開始累加排氣的流量。因此，從時刻t2起，如果在輸出空燃比AFdwn不變成稀判定空燃比AFlean以上的情況下連續(xù)執(zhí)行空燃比控制，貝Ij累計排氣量Σ Ga也將隨同其一起逐漸增大。
[0141 ]在圖11所示的示例中，在時刻t3，累計排氣量Σ Ga達到基準(zhǔn)累計排氣量Σ Garef。在本實施例中，如果累計排氣量Σ Ga變成基準(zhǔn)累計排氣量Σ Garef以上，則將增加標(biāo)記設(shè)定為0N。如果增大標(biāo)記變成0N，則切換基準(zhǔn)儲存量Cref增大超過此前的量。此狀態(tài)在圖12中示出。
[0142]在圖12所示的示例中，同樣，在時刻t3，增大標(biāo)記被設(shè)定為0N。因此，在時刻t3之前，執(zhí)行圖5所示的空燃比控制。所以，當(dāng)在時刻ti’下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn變成濃判定空燃比AFrich以下時，則目標(biāo)空燃比AFT切換為稀設(shè)定空燃比AFTl。此后，當(dāng)在時刻t2’上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA變成切換基準(zhǔn)儲存量Cref1(以下稱為“通常切換基準(zhǔn)量”)以上時，目標(biāo)空燃比AFT切換為濃設(shè)定空燃比AFTr。
[0143]如果在時刻t3增大標(biāo)記變成0N，則切換基準(zhǔn)儲存量Cref增大至比此前的量Cref^的量Cref2(以下稱為“增大的切換基準(zhǔn)儲存量”)。此后，當(dāng)在時刻t4’下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn變成濃判定空燃比AFrich以下時，目標(biāo)空燃比AFT切換為稀設(shè)定空燃比AFTl。此后，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA在時刻t5’達到切換基準(zhǔn)儲存量Cref2之前，目標(biāo)空燃比AFT被維持在稀設(shè)定空燃比AFTl。
[0144]如果在時刻t5’上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA達到增大的切換基準(zhǔn)儲存量Cref2,則目標(biāo)空燃比AFT從稀設(shè)定空燃比AFTl切換為濃設(shè)定空燃比AFTr。此后，在下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn在時刻t6’變成濃判定空燃比AFrich以下之前，目標(biāo)空燃比AFT維持在濃設(shè)定空燃比AFTr。此后，重復(fù)時刻t4’至t6’的操作。
[0145]返回圖11，如果自t3起在切換基準(zhǔn)儲存量增大至增大的切換基準(zhǔn)儲存量Cref2的狀態(tài)下繼續(xù)空燃比控制，則最終燃料切斷控制由于車輛的減速等而在時刻t4再次開始。如果燃料切斷控制開始并且下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn超過稀判定空燃比，則停止空燃比控制，并且此外將增大標(biāo)記設(shè)定為OFF。另外，此時，將累計排氣量SGa重置為零。因此，此后，即使燃料切斷控制結(jié)束，也將切換基準(zhǔn)儲存量設(shè)定為通常切換基準(zhǔn)儲存量Cref1，直至累計排氣量XGa達到基準(zhǔn)累計排氣量XGaref。
[0146]在本實施例中，如上所述，如果在燃料切斷控制之間的間隔中上游側(cè)排氣凈化催化劑20的下游側(cè)部分長時間不儲存和放出氧，則增大切換基準(zhǔn)儲存量。在使切換基準(zhǔn)儲存量從通常切換基準(zhǔn)儲存量Cref^f大至增大的切換基準(zhǔn)儲存量Cref2之前，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中，圖13(A)所示的狀態(tài)(與圖10(B)相同的狀態(tài))和圖13(B)所示的狀態(tài)(與圖10(D)所示相同的狀態(tài))交替地重復(fù)。與此相反，在使切換基準(zhǔn)儲存量增大至增大的切換基準(zhǔn)儲存量Cref2之后，在上游側(cè)排氣凈化催化劑20中，圖13(C)所示的狀態(tài)和圖13(D)所示的狀態(tài)交替地重復(fù)。因此，在使切換基準(zhǔn)儲存量增大至增大的切換基準(zhǔn)儲存量Cref2之后，上游側(cè)排氣凈化催化劑20中儲存和放出氧的區(qū)域增大。結(jié)果，可以抑制上游側(cè)排氣凈化催化劑20的下游部分中的氧儲存能力下降，S卩，抑制凈化性能下降，并維持氧儲存能力高。
[0147]注意，在上述實施例中，作為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn變成稀判定空燃比AFlean以上時的一個示例，可提到執(zhí)行燃料切斷控制的情形。然而，即使在未執(zhí)行燃料切斷控制時，有時下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn也例如由于上游側(cè)排氣凈化催化劑20的劣化而非故意地變成稀判定空燃比AFlean以上。在本實施例中，即使這樣的情形也以與執(zhí)行燃料切斷控制時相同的方式處理，且因此例如將累計排氣量重置為零。
[0148]此外，在上述實施例中，從下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比變成小于稀判定空燃比時起開始累加排氣的流量。然而，排氣的流量不必在此時開始累加，只要在輸出空燃比變成小于稀判定空燃比時附近開始即可。因此，例如，可以在燃料切斷控制結(jié)束時、在下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比從稀空燃比向理論空燃比收斂時、或在下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比在變成稀空燃比之后第一次達到濃判定空燃比時，開始累加排氣的流量。因此，如果歸納這些，則在從最后執(zhí)行的燃料切斷控制結(jié)束時到下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達到濃判定空燃比AFrich時的期間中的一個時間點開始累加排氣的流量?；蛘撸趶南掠蝹?cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn最后從稀判定空燃比AFlean以上變成在其以下時到它達到濃判定空燃比AF r i c h時的期間中的一個時間點開始累加排氣的流量。
[0149]另外，在上述實施例中，當(dāng)排氣的累計流量達到預(yù)定基準(zhǔn)累計排氣量時，增大切換基準(zhǔn)儲存量Cref。然而，也可以基于另一參數(shù)來增大切換基準(zhǔn)儲存量Cref，只要它是與上游側(cè)排氣凈化催化劑20的下游側(cè)部分中的氧儲存能量有關(guān)的參數(shù)即可。例如，也可以在自上述時間點起經(jīng)過了預(yù)定基準(zhǔn)時間時或在圖6的時刻t2至?xí)r刻t5的循環(huán)的重復(fù)次數(shù)變成預(yù)定次數(shù)時使切換基準(zhǔn)儲存量Cref增大。
[0150]綜上所述，在本實施例中，可以表述為當(dāng)應(yīng)當(dāng)抑制上游側(cè)排氣凈化催化劑20的凈化性能的下降時、也就是當(dāng)預(yù)定的切換基準(zhǔn)量增大條件成立時，切換基準(zhǔn)儲存量Cref增大超過此前的量。此外，“當(dāng)應(yīng)當(dāng)抑制上游側(cè)排氣凈化催化劑20的凈化性能的下降時，也就是當(dāng)預(yù)定的切換基準(zhǔn)容量增大條件成立時”指當(dāng)排氣的累計流量從上述時間點變成在基準(zhǔn)累計排氣量以上時、當(dāng)經(jīng)過的時間變成在基準(zhǔn)時間以上時、或當(dāng)所述循環(huán)的重復(fù)次數(shù)變成預(yù)定次數(shù)時。更本質(zhì)地，在本實施例中，可以表述為存在這樣的特征，即為了在空燃比控制的執(zhí)行期間抑制上游側(cè)排氣凈化催化劑20的凈化性能的下降，切換基準(zhǔn)儲存量Cref增大超過此前的量。
[0151]此外，在上述實施例中，從圖11和圖12的時刻t3起，切換基準(zhǔn)儲存量Cref維持在恒定的增大的切換基準(zhǔn)儲存量Cref2。然而，也可以將增大的切換基準(zhǔn)儲存量Cref設(shè)定為從時刻t3起逐漸增大或其它方式改變。
[0152]〈流程圖〉
[0153]圖14是示出用于改變切換基準(zhǔn)值的控制的控制例程的流程圖。圖示的控制例程通過每隔一定時間間隔的中斷來執(zhí)行。
[0154]如圖14所示，首先，在步驟S41，判定下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否小于稀判定空燃比AFlean。當(dāng)在步驟S41判定為輸出空燃比AFdwn小于稀判定空燃比AFlean時，該例程轉(zhuǎn)入步驟S42。在步驟S42，使累計排氣量Σ Ga增大當(dāng)前排氣流量Ga以獲得新累計排氣量Σ Ga。
[0155]接下來，在步驟S43，判定累計排氣量ΣGa是否小于基準(zhǔn)累計排氣量Σ Garef。當(dāng)在步驟S43判定為累計排氣量Σ Ga小于基準(zhǔn)累計排氣量Σ Garef時，該例程轉(zhuǎn)入步驟S44。在步驟S44，將增大標(biāo)記設(shè)定為0FF，將切換基準(zhǔn)值OEFref設(shè)定為通常切換基準(zhǔn)值OEDref1 (對應(yīng)于圖12中的切換基準(zhǔn)儲存量Cref1),并且結(jié)束該控制例程。另一方面，當(dāng)在步驟S43判定為累計排氣量Σ Ga在基準(zhǔn)累計排氣量Σ Garef以上時，該例程轉(zhuǎn)入步驟S45。在步驟S45，將增大標(biāo)記設(shè)定為0N，將切換基準(zhǔn)值OEDref設(shè)定為增大的切換基準(zhǔn)值0EDref2(對應(yīng)于圖12的切換基準(zhǔn)儲存量Cref2) (OEDref2X)EDref1),并且結(jié)束該控制例程。另一方面，當(dāng)在步驟S41判定為下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AF dwn在稀判定空燃比AFI ean以上時，該例程轉(zhuǎn)入步驟S46。在步驟S46，將累計排氣量Σ Ga重置為零，并且該控制例程結(jié)束。
[0156]〈第三實施例〉
[0157]接下來將參照圖15和圖16說明根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的控制系統(tǒng)。第三實施例的控制系統(tǒng)中的構(gòu)型和控制與第二實施例的控制系統(tǒng)的構(gòu)型和控制基本上相似。然而，在第三實施例中，基于流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的流量來改變切換基準(zhǔn)儲存量。
[0158]在這方面，如圖13(C)所示，如果使切換基準(zhǔn)儲存量Cref增大，即，如果使切換基準(zhǔn)值OEDref增大，則在空燃比控制期間上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA的最大值增大。因此，當(dāng)累計氧過量/不足OED等的計算存在誤差時，上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量OSA容易達到最大可儲存氧量Cmax。特別地，該傾向在流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的流量大時變得更強。另外，如果上游側(cè)排氣凈化催化劑20的氧儲存量達到最大可儲存氧量Cmax，則流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的流量越大，從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出的NOx的流量就越大。
[0159]因此，在本實施例的控制系統(tǒng)中，即使累計排氣量SGa變成基準(zhǔn)累計排氣量ΣGaref以上，當(dāng)流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的流量大于預(yù)定上限流量時，切換基準(zhǔn)儲存量Cref也不允許增大。
[0160]圖15是執(zhí)行用于改變切換基準(zhǔn)儲存量的控制時的目標(biāo)空燃比等的與圖11相似的時間圖。在圖15所示的示例中，同樣，以與圖11所示的示例相同的方式，當(dāng)FC標(biāo)記變成ON時，執(zhí)行燃料切斷控制，而當(dāng)FC標(biāo)記變成OFF時，執(zhí)行上述空燃比控制。
[0161]在圖15所示的示例中，在時刻13之前，執(zhí)行與圖11所示的示例相似的控制。因此，在時刻燃料切斷控制開始并且在時刻^燃料切斷控制結(jié)束。此外，如果在時刻^燃料切斷控制結(jié)束并且下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn變成比稀判定空燃比AFlean小，則開始累加排氣的流量。此后，在時刻t3，累計排氣量Σ Ga達到基準(zhǔn)排氣量Σ Garef并且將增大標(biāo)記設(shè)定為0N。因此，在時刻t3，使切換基準(zhǔn)儲存量Cref從通常切換基準(zhǔn)儲存量Cref !增大至增大的切換基準(zhǔn)儲存量Cref2。特別地，在圖15所示的示例中，在時刻t3，流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的流量Ga在上限流量Ga I im以下。
[0162]此后，在圖15所示的示例中，排氣的流量Ga增大，并在時刻t4達到上限流量GaIim0因此，在本實施例中，在時刻t4，將增大標(biāo)記設(shè)定為OFF。與此同時，使切換基準(zhǔn)儲存量Cref從增大的切換基準(zhǔn)儲存量Cref2減小至通常切換基準(zhǔn)儲存量Crefu此后，在排氣的流量Ga是大于上限流量Ga I im的量的情況下將增大標(biāo)記維持在OFF狀態(tài)。
[0?63] 在圖15所示的示例中，此后，排氣的流量Ga減少，并在時刻t5達到上限流量Galim。因此，在本實施例中，在時刻t5，將增大標(biāo)記設(shè)定為ON，并且與此同時，再次使切換基準(zhǔn)儲存量Cref從通常切換基準(zhǔn)儲存量Cref^f大至增大的切換基準(zhǔn)儲存量Cref2。
[0164]在圖15所示的示例中，此后，由于車輛的減速等，在時刻t6，以與圖11的時刻t4相似的方式，燃料切斷控制再次開始。如果燃料切斷控制開始并且下游側(cè)空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn超過稀判定空燃比，則停止空燃比控制，并且此外將增大標(biāo)記設(shè)定為OFF。
[0165]根據(jù)本實施例，當(dāng)累計排氣量ΣGa變成基準(zhǔn)累計排氣量Σ Garef以上并且流入上游側(cè)排氣凈化催化劑20中的排氣的流量大于上限流量Galim時，使切換基準(zhǔn)儲存量增大。因此，可以抑制NOx從上游側(cè)排氣凈化催化劑20流出。
[0166]圖16是示出本實施例中用于改變切換基準(zhǔn)值的控制的控制例程的流程圖。圖示的控制例程通過每隔預(yù)定時間間隔的中斷來執(zhí)行。注意，圖16的步驟S51至S53和S55至S57分別與圖14的步驟S41至S46相同，且因此將省略說明。
[0167]當(dāng)在步驟S53判定為累計排氣量XGa在基準(zhǔn)累計排氣量XGaref以上時，該例程轉(zhuǎn)入步驟S54。在步驟S54，判定排氣Ga的當(dāng)前流量是否在預(yù)定上限流量Galim以下。當(dāng)在步驟S54判定為當(dāng)前的排氣流量Ga在上限流量Galim以下時，該例程轉(zhuǎn)入步驟S56，在此將切換基準(zhǔn)值OEDref設(shè)定為增大的切換基準(zhǔn)值OEDref2t3另一方面，當(dāng)在步驟S54判定為當(dāng)前的排氣流量Ga大于上限流量Gal im時，該例程轉(zhuǎn)入步驟S55，在此將切換基準(zhǔn)值OEDref設(shè)定為通常切換基準(zhǔn)值OEDrefu
[0168]注意，第一實施例的控制系統(tǒng)和第二實施例或第三實施例的控制系統(tǒng)也可以相結(jié)合地使用。例如，如果將第一實施例的控制系統(tǒng)和第二實施例的控制系統(tǒng)組合，則當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)為穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，與它不是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時相比，濃設(shè)定空燃比的濃程度和稀設(shè)定空燃比的稀程度中的至少一者增大，并且當(dāng)基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立時，切換基準(zhǔn)儲存量從此前的量增大。
[0169]附圖標(biāo)記列表
[0170]I 發(fā)動機機體
[0171]5 燃燒室
[0172]7 進氣口
[0173]9 排氣口
[0174]19排氣歧管
[0175]20上游側(cè)排氣凈化催化劑
[0176]24下游側(cè)排氣凈化催化劑
[0177]31 ECU
[0178]40上游側(cè)空燃比傳感器
[0179]41下游側(cè)空燃比傳感器
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括配置在所述內(nèi)燃發(fā)動機的排氣通路中并且能儲存氧的排氣凈化催化劑， 所述內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)執(zhí)行反饋控制以使得流入所述排氣凈化催化劑中的排氣的空燃比變成目標(biāo)空燃比，并執(zhí)行將所述目標(biāo)空燃比交替地切換為比理論空燃比稀的稀設(shè)定空燃比和比理論空燃比濃的濃設(shè)定空燃比的目標(biāo)空燃比設(shè)定控制， 其中，當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，與發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)不是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)時相比，所述濃設(shè)定空燃比的濃程度和所述稀設(shè)定空燃比的稀程度中的至少一者增大。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)，包括在排氣流動方向上配置在所述排氣凈化催化劑的下游側(cè)并檢測從所述排氣凈化催化劑流出的排氣的空燃比的下游側(cè)空燃比傳感器， 其中，在所述目標(biāo)空燃比設(shè)定控制中，所述目標(biāo)空燃比在由所述下游側(cè)空燃比傳感器檢測出的空燃比變成濃判定空燃比以下時被切換為所述稀設(shè)定空燃比，而在所述排氣凈化催化劑的氧儲存量變成比最大可儲存氧量小的預(yù)定的切換基準(zhǔn)儲存量時被切換為所述濃設(shè)定空燃比，并且 其中，在所述反饋控制和所述目標(biāo)空燃比設(shè)定控制的執(zhí)行期間，當(dāng)基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立時，所述切換基準(zhǔn)儲存量增大超過此前的量。3.—種內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括配置在所述內(nèi)燃發(fā)動機的排氣通路中并且能儲存氧的排氣凈化催化劑，和在排氣流動方向上配置在所述排氣凈化催化劑的下游側(cè)并且檢測從所述排氣凈化催化劑流出的排氣的空燃比的下游側(cè)空燃比傳感器， 所述內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)執(zhí)行反饋控制以使得流入所述排氣凈化催化劑中的排氣的空燃比變成目標(biāo)空燃比，并執(zhí)行目標(biāo)空燃比設(shè)定控制，所述目標(biāo)空燃比設(shè)定控制在由所述下游側(cè)空燃比傳感器檢測出的空燃比變成濃判定空燃比以下時將所述目標(biāo)空燃比切換為比理論空燃比稀的稀設(shè)定空燃比，而在所述排氣凈化催化劑的氧儲存量變成比最大可儲存氧量小的預(yù)定的切換基準(zhǔn)儲存量以上時將所述目標(biāo)空燃比切換為比理論空燃比濃的濃設(shè)定空燃比， 其中在所述反饋控制和所述目標(biāo)空燃比設(shè)定控制的執(zhí)行期間，當(dāng)所述基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立時，所述切換基準(zhǔn)量增大超過此前的量。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)自從最后執(zhí)行的燃料切斷控制結(jié)束時到所述下游側(cè)空燃比傳感器的輸出空燃比達到所述濃判定空燃比時的期間中的一個時點起累加的累計排氣量變成預(yù)定的基準(zhǔn)累計排氣量以上時，所述基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立。5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)自從最后執(zhí)行的燃料切斷控制結(jié)束時到所述下游側(cè)空燃比傳感器的輸出空燃比達到理論空燃比時的期間中的一個時點起經(jīng)過的時間變成預(yù)定的經(jīng)過時間以上時，所述基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立。6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)自所述下游側(cè)空燃比傳感器的輸出空燃比最后達到比理論空燃比稀的稀判定空燃比以上且然后變成比所述稀判定空燃比小時起累加的累計排氣量變成預(yù)定的基準(zhǔn)累計排氣量以上時，所述基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立。7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)從最后執(zhí)行的燃料切斷控制結(jié)束時起到所述下游側(cè)空燃比傳感器的輸出空燃比達到理論空燃比時累加的累計排氣量在預(yù)定的基準(zhǔn)累計排氣量以上并且流入所述排氣凈化催化劑中的排氣的流量在上限流量以下時，所述基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立。8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的內(nèi)燃發(fā)動機的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)自從最后執(zhí)行的燃料切斷控制結(jié)束時到所述下游側(cè)空燃比傳感器的輸出空燃比達到理論空燃比時的期間中的一個時點起經(jīng)過的時間在預(yù)定的經(jīng)過時間以上并且流入所述排氣凈化催化劑中的排氣的流量在上限流量以下時，所述基準(zhǔn)儲存量的增大條件成立。
【文檔編號】F02D41/14GK105899789SQ201480072748
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月18日
【發(fā)明人】中川德久, 岡崎俊太郎, 山口雄士
【申請人】豐田自動車株式會社