專利名稱：內燃機的控制裝置以及控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃機的控制裝置以及控制方法，尤其涉及具備基于催化劑的氧氣貯存量來進行空燃比控制、催化劑劣化判定的機構的內燃機的控制裝置以及控制方法。
背景技術：
作為內燃機(發(fā)動機)的空燃比控制裝置，具有如下的裝置，即、根據(jù)檢測在發(fā)動機的排氣通路設置的催化劑的上游側的排氣成分的空燃比傳感器(O2傳感器或者線性空燃比傳感器)的輸出、和測定被吸入到發(fā)動機的燃燒室的空氣量的空氣流量傳感器的輸出，計算催化劑內的氧氣貯存量，基于催化劑的氧氣貯存量來進行空燃比控制(例如，專利文獻1)。
另外，作為催化劑劣化度檢測裝置，具有如下的裝置，其基于在催化劑的下游側安裝的空燃比傳感器的輸出來推定在催化劑貯存的氧氣的絕對量，基于該推定值檢測催化劑的劣化(例如，專利文獻2)。進而，還提出一種對于催化劑上游側的空燃比傳感器的劣化、提高魯棒性(robustness)的空燃比傳感器劣化診斷裝置(例如，專利文獻3)。
專利文獻1日本特開2002-81339號公報專利文獻2日本特開平5-133264號公報專利文獻3日本特開平8-220051號公報如上所述的現(xiàn)有技術，雖然考慮了上游側空燃比傳感器的偏差或劣化，但對于催化劑的中心空燃比的偏差、變動考慮得還不夠。
即，如圖20所示，即使使用相同的空燃比傳感器，可以用催化劑將HC、CO、Nox三元成分凈化得最徹底的空燃比(中心空燃比)，在新品催化劑和耐久催化劑中是不同的，現(xiàn)有技術對此并沒有充分地考慮。
另外，如圖21(a)所示，在用濃稀(Rich-lean)地控制空燃比時的氧氣貯存能力來判定催化劑的劣化的情況下，如圖21(b)所示，中心空燃比的偏移對氧氣貯存量的推定精度造成影響，但現(xiàn)有技術對此也沒有給予足夠的考察。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于所述要解決的課題而提出的發(fā)明，其目的在于，提供具有在線(on line)檢測中心空燃比的中心空燃比補正機構的內燃機的控制裝置，通過提高氧氣貯存量的推定精度來提高催化劑凈化性能的提高以及催化劑診斷的精度。
為了達成所述目的，本發(fā)明的內燃機的控制裝置，具備氧氣貯存量計算機構，所述氧氣貯存量計算機構利用由在催化劑的上游側設置的檢測排氣成分的前部空燃比傳感器檢測出的實際空燃比、作為所述催化劑的理想配比(ストイキ，stoichiometry)空燃比的中心空燃比、和從流入所述催化劑的空氣流量的推定機構或者檢測機構得到的空氣量，來計算所述催化劑的氧氣貯存量，其特征在于，所述內燃機的控制裝置具備中心空燃比補正機構，所述中心空燃比補正機構基于在所述催化劑的下游側設置的后部空燃比傳感器的輸出、和通過所述氧氣貯存量計算機構計算出的氧氣貯存量，來對所述中心空燃比進行補正。
在本結構中，由于具備中心空燃比補正機構，所以提高了對于催化劑的劣化或傳感器的偏差的氧氣貯存量推定的魯棒性，通過由已被補正了的中心空燃比來控制空燃比，提高排氣控制的性能或催化劑診斷的精度。
更具體地說，中心空燃比補正機構，具備第一催化劑內空燃比推定部，其基于所述后部空燃比傳感器的輸出推定催化劑內部的空燃比；第二催化劑內空燃比推定部，其基于由所述氧氣貯存量計算機構計算出的氧氣貯存量來推定催化劑內部的空燃比；以及中心空燃比補正部，其基于所述第一催化劑內空燃比推定機構的推定空燃比和第二催化劑內空燃比推定部的推定空燃比的輸出，來補正中心空燃比。
所述中心空燃比補正機構，在所述第一催化劑內空燃比推定部的推定空燃比為濃且所述第二催化劑內空燃比推定部的推定空燃比不為濃時，稀化地補正中心空燃比，在所述第一催化劑內空燃比推定部的推定空燃比為稀且所述第二催化劑內空燃比推定部的推定空燃比不為稀時，濃化地補正中心空燃比，或者，在所述第一催化劑內空燃比推定機構的推定空燃比為理想配比且所述第二催化劑內空燃比推定機構的推定空燃比為稀時，稀化地補正中心空燃比，在所述第一催化劑內空燃比推定部的推定空燃比為理想配比且所述第二催化劑內空燃比推定機構的推定空燃比為濃時，濃化地補正中心空燃比。
如此，通過檢測基于氧氣貯存量的推定空燃比和基于后部空燃比傳感器的輸出的推定空燃比之間的不整合，能夠正確地補正中心空燃比。
另外，在本發(fā)明中，在補正中心空燃比并推定氧氣貯存量中，在補正中心空燃比的同時，實施催化劑劣化判定和燃料量補正(空燃比控制)。在本結構中，通過提高氧氣貯存量推定的精度，來提高催化劑劣化判定的精度和排氣凈化性能。
另外，為了達成所述目的，本發(fā)明的內燃機的控制裝置，具備空燃比控制機構，所述空燃比控制機構控制空燃比，使得通過在催化劑的上游設置的前部空燃比傳感器檢測出的空燃比成為目標空燃比，所述內燃機的控制裝置包括氧氣貯存量計算機構，其基于流入所述催化劑的空氣量、實際空燃比和中心空燃比，計算催化劑的氧氣貯存量；濃稀判定機構，其基于催化劑下游的后部O2傳感器的輸出來判定濃??；中心空燃比補正機構，其基于由所述氧氣貯存量計算機構計算出的氧氣貯存量和所述后部O2傳感器的輸出來推定所述中心空燃比；第一目標空燃比補正機構，其基于由所述氧氣貯存量計算機構計算出的氧氣貯存量來補正所述目標空燃比；以及第二目標空燃比補正機構，其在由所述濃稀判定機構進行濃稀判定時來補正所述目標空燃比。
而且，在由所述濃稀判定機構進行濃稀判定時，進行基于所述中心空燃比補正機構的中心空燃比補正、用于將基于所述第二目標空燃比補正機構的后部O2輸出變?yōu)槔硐肱浔鹊哪繕丝杖急妊a正的至少一方，在由所述濃稀判定機構進行濃化或者稀化的判定時之外，通過所述第一目標空燃比補正機構補正目標空燃比，使得催化劑的氧氣貯存量收納于規(guī)定范圍。
在本結構中，通過在排氣惡化時，實施將基于目標空燃比補正機構或者中心空燃比補正機構的排氣惡化阻止在最小限度的空燃比控制，同時實施未然地防止基于目標空燃比補正機構的排氣惡化的控制，能夠實現(xiàn)高的凈化性能。
另外，為了達成所述目的，本發(fā)明的內燃機的控制裝置，包括診斷許可判定機構，其基于運轉狀態(tài)的判定催化劑診斷的執(zhí)行許可；診斷階段控制機構，其基于由所述氧氣貯存量計算機構計算出的氧氣貯存量和所述后部O2傳感器的輸出來控制診斷處理；目標空燃比切換機構，其基于所述診斷階段控制機構的輸出來切換目標空燃比；氧氣貯存能力計算機構，其在執(zhí)行所述空氣比切換中，計算催化劑內的氧氣貯存能力；以及催化劑劣化判定機構，其基于所述氧氣貯存能力來判定所述催化劑的劣化。
所述診斷階段控制機構，基于所述后部空燃比傳感器的輸出或者所述氧氣貯存量的任意一方，控制診斷階段。
在本結構中，通過推定中心空燃比，基于高精度地計算出的氧氣貯存量來控制診斷階段，由此，在最小限度地抑制排氣惡化的同時能夠診斷催化劑。
另外，為了達成所述目的，本發(fā)明的內燃機的控制方法，具備氧氣貯存量計算方法，所述氧氣貯存量計算方法，利用由在催化劑的上游側設置的檢測排氣成分的前部空燃比傳感器檢測出的實際空燃比、作為所述催化劑的理想配比空燃比的中心空燃比、以及從流入所述催化劑的空氣流量的推定機構或者檢測機構得到的空氣量，計算所述催化劑的氧氣貯存量，所述內燃機的控制方法的特征在于，基于在所述催化劑的下游側設置的后部空燃比傳感器的輸出、和由所述氧氣貯存量計算機構計算出的氧氣貯存量，補正所述中心空燃比。
根據(jù)本發(fā)明，能夠高精度、且快速推定(補正)催化劑的中心空燃比。另外，由于能夠更正確地求出催化劑的氧氣貯存量，在總是較高地保持催化劑的凈化效率的同時能夠實現(xiàn)排氣控制。另外，由于能夠適當?shù)乜刂蒲鯕赓A存量，從而能夠防止診斷時的排氣惡化。


圖1是表示適用本發(fā)明的內燃機的控制裝置的筒內噴射式內燃機(發(fā)動機)的控制系統(tǒng)的整體結構的結構圖；圖2是表示本發(fā)明的內燃機的控制裝置(發(fā)動機控制裝置)的一個實施方式的概要的框圖；圖3是表示本實施方式的中心空燃比補正機構的詳細的框圖；圖4(a)是表示第一催化劑內空燃比推定機構的空燃比推定特性的圖；(b)是表示第二催化劑內空燃比推定機構的空燃比推定特性的圖；圖5是表示本實施方式的進行中心空燃比補正部的中心空燃比補正的一個實施方式的流程圖；圖6是執(zhí)行圖5所示的中心空燃比推定處理時的時間圖的一個例子，(a)表示后部O2傳感器電壓，(b)表示氧氣貯存量，(c)表示中心空燃比和實際空燃比；圖7是執(zhí)行圖5所示的中心空燃比推定處理時的時間圖的其他例子，(a)表示后部O2傳感器電壓，(b)表示氧氣貯存量，(c)表示中心空燃比和實際空燃比；圖8是表示中心空燃比補正部進行的中心空燃比補正處理的其他的實施方式的流程圖；圖9是執(zhí)行圖8所示的中心空燃比推定處理時的時間圖的一個例子，(a)表示后部O2傳感器電壓，(b)表示氧氣貯存量，(c)表示中心空燃比和實際空燃比；圖10是表示本發(fā)明的內燃機的控制裝置的其他的實施方式的概要的框圖；圖11是表示本發(fā)明的內燃機的控制裝置的其他的實施方式的概要的框圖；圖12是表示本發(fā)明的內燃機的控制裝置的其他的實施方式的框圖；圖13是其他實施方式的中心空燃比補正機構以及第二目標空燃比補正機構動作時的時間圖的一個例子，(a)表示中心空燃比和目標空燃比和實際空燃比，(b)表示氧氣貯存量，(c)表示后部O2傳感器電壓；圖14是其他實施方式的第一目標空燃比補正機構動作時的時間圖的一個例子，(a)表示中心空燃比和目標空燃比和實際空燃比，(b)表示氧氣貯存量，(c)表示后部O2傳感器電壓；
圖15是表示本發(fā)明的內燃機的控制裝置(發(fā)動機控制裝置)的其他的實施方式的框圖；圖16是表示圖15所示的實施方式的發(fā)動機控制裝置的處理流程的流程圖；圖17是圖16的流程圖所示的實施處理流程時的時間圖的一個例子，(a)表示診斷階段，(b)表示中心空燃比和目標空燃比和實際空燃比，(c)表示氧氣貯存量，(d)表示后部O2傳感器電壓，(e)表示氧氣貯存能力；圖18是表示氧氣貯存能力和排氣凈化能力的關系的圖；圖19是圖16的流程圖所示的實施處理流程時的時間圖的其他例子，(a)表示診斷階段，(b)表示中心空燃比和目標空燃比和實際空燃比，(c)表示氧氣貯存量，(d)表示后部O2傳感器電壓，(e)表示氧氣貯存能力；圖20是表示催化劑的中心空燃比的特征的圖；圖21(a)、(b)是說明現(xiàn)有的基于氧氣貯存量的催化劑診斷的課題的圖。
圖中101-吸氣管；103-空氣流傳感器；104-節(jié)流閥傳感器；107-筒內噴射內燃機；109-燃料泵；111-高壓燃料泵；112-噴射器；113-點火線圈；114-點火火花塞；115-控制單元；116-凸輪角傳感器；117-曲軸角傳感器；118-后部空燃比傳感器；119-排氣管；120-催化劑；126-后部O2傳感器；206-氧氣貯存量計算機構；207-中心空燃比補正機構；207A-第一催化劑內空燃比推定部；207B-第二催化劑內空燃比推定部；207C-中心空燃比補正部；208-空燃比控制機構；708-催化劑劣化判定機構；709-警告燈；808-燃料補正機構；901-氧氣貯存量計算機構；902-中心空燃比補正機構；903-第一目標空燃比補正機構；904-第二目標空燃比補正機構；905-復位判定機構；906-濃稀判定機構；907-空燃比控制機構；1701-診斷許可判定機構；1702-診斷階段控制機構；1703-氧氣貯存能力計算機構；1704-催化劑劣化判定機構；1705-目標空燃比切換機構。
具體實施例方式
以下，參考

本發(fā)明的內燃機的控制裝置的實施方式。
圖1表示適用本發(fā)明的內燃機的控制裝置的筒內噴射式內燃機(發(fā)動機)的控制系統(tǒng)的整體結構。
發(fā)動機107由汽缸座(cylinder block)107b和活塞(piston)107a劃定多個燃燒室107c。
被導入到發(fā)動機107的燃燒室107c的吸入空氣從空氣清潔器102的入口部102a吹出，通過作為內燃機的一個運轉狀態(tài)測量機構的空氣流量計(空氣流傳感器)103，通過收容了控制吸氣流量的電動節(jié)流閥105a的節(jié)流閥體105而進入收集器(collector)106。電動節(jié)流閥105a被電動機124驅動，從而被設定開度。
空氣流傳感器103將表示吸氣流量的信號輸出到作為內燃機控制裝置的控制單元115。在節(jié)流閥體105，作為內燃機的一個運轉狀態(tài)測量機構，而設置有檢測電動節(jié)流閥105a的開度的節(jié)流閥傳感器104。節(jié)流閥傳感器104將表示電動節(jié)流閥105a的開度的信號輸出到控制單元115。
被吸入到收集器106的空氣，通過與汽缸座107b連接的吸氣管101而被分配供給到各個燃燒室107c。
汽油等燃料，從燃料箱108被燃料泵109一次加壓，并被燃料壓力調節(jié)器(regulator)110調壓到一定的壓力，被高壓燃料泵111二次加壓到高的壓力，被壓送到公共軌道(common rail)125。高壓燃料，被在各個燃燒室107c設置的噴射器112直接噴射到燃燒室107c內。
在公共軌道125設置有檢測高壓燃料的壓力的燃料壓力傳感器121。燃料壓力傳感器121將表示高壓燃料的壓力的信號輸出到控制單元115。
在汽缸座107b的各個燃燒室107c設置有點火火花塞114。被噴射到燃燒室107c的燃料，在由點火線圈113高電壓化了的點火信號的作用下，通過點火火花塞114點火。
在排氣閥107d的凸輪軸(camshaft)100設置有凸輪角傳感器116。凸輪角傳感器116將用于檢測凸輪軸100的相位的信號輸出到控制單元115。在此，凸輪角傳感器116也可以被安裝于吸氣閥107e側的凸輪軸122。
另外，為了檢測發(fā)動機107的曲柄軸(crankshaft)107f的旋轉和相位，在曲柄軸107f設置有曲柄角傳感器117。曲柄角傳感器117，將表示曲柄軸107f的旋轉和相位的信號輸出到控制單元115。
在排氣管119設置有催化劑120。在催化劑120的上游側設置有后部(rear)空燃比傳感器(前部空燃比傳感器)118。后部空燃比傳感器118，定量地檢測排出氣體中的氧氣，將該檢測信號輸出到控制單元115。在催化劑120的下游側，設置有檢測排出氣體中的氧氣的有無的后部O2傳感器(后部空燃比傳感器)126。后部O2傳感器126將表示排出氣體中的氧氣的有無的信號輸出到控制單元115。
此外，在此，雖然說明了筒內噴射式內燃機，但是本發(fā)明并不限于此，也可以應用于在吸氣口安裝了噴射器112的口噴射內燃機。
圖2表示本發(fā)明的內燃機的控制裝置(發(fā)動機控制裝置)的一個實施方式的概要。
該發(fā)動機控制裝置，是通過基于微型計算機的電子控制式的控制單元115而具體化了的裝置，具有氧氣貯存量計算機構206、中心空燃比補正機構207、以及空燃比控制機構208。
氧氣貯存量計算機構206，基于測量發(fā)動機107的吸入空氣量的空氣流傳感器103、和在催化劑120的上游側設置的線性空燃比傳感器118的輸出(實際空燃比)，按每個規(guī)定周期、例如每個控制周期進行吸入空氣量×(實際空燃比—中心空燃比)的計算，通過累加計算結果，計算出在催化劑120貯存的氧氣貯存量(VOS)。
此外，由于吸入空氣量與流入催化劑120的空氣流量相等，所以在此，利用從空氣流傳感器103得到流入催化劑120的空氣流量的吸氣空氣量來進行氧氣貯存量的計算。該氧氣貯存量的計算，也可以利用通過推定機構推定流入催化劑120的空氣流量的空氣量來進行。
本發(fā)明的特征在于，設置有中心空燃比補正機構207，其利用氧氣貯存量和在催化劑120的下游設置的后部O2傳感器126的輸出，來對上述氧氣貯存量計算所使用的中心空燃比進行補正。
通過這樣，即使由于催化劑120的劣化而使得中心空燃比變化，或者即使由于傳感器的偏差或劣化而使得催化劑120的上游側的后部空燃比傳感器118產(chǎn)生偏移，也能夠正確地推定中心空燃比。
空燃比控制機構208，基于由中心空燃比補正機構207補正的中心空燃比來控制空燃比，控制供給到燃燒室107c的混合氣體的空燃比，即，控制噴射器112的燃料噴射量，以使通過后部空燃比傳感器118檢測的空燃比成為中心空燃比。
本發(fā)明以催化劑120的下游側的后部O2傳感器126為基準，基于此對中心空燃比進行補正，但由于與現(xiàn)有技術不同而使用氧氣貯存量，所以即使過渡運轉也能夠補正中心空燃比。由此，與現(xiàn)有技術相比能夠更快、更正確地補正中心空燃比。
如此，通過更快、更正確地補正中心空燃比，使用中心空燃比的空燃比控制機構208的空燃比控制更正確、可靠地進行，提高催化劑的凈化性能。
圖3表示中心空燃比補正機構207的詳細情況。
中心空燃比補正機構207具有第一催化劑內空燃比推定部207A、第二催化劑內空燃比推定部207B以及中心空燃比補正部207C。
第一催化劑內空燃比推定部207A，通過后部O2傳感器126輸出的電壓值VO2來推定推定空燃比A，如圖4(a)所示，如果后部O2傳感器126的電壓值VO2在規(guī)定范圍(從LVO2到RVO2)內，如果對推定空燃比進行理想配比，電壓值VO2小于稀化(lean)判定電壓LVO2，則稀化(lean)推定空燃比A、電壓值VO2大于濃化判定電壓RVO2，則濃化(rich)推定空燃比A。
此外，稀化判定電壓LVO2、濃化判定電壓RVO2，可以由在穩(wěn)定運轉狀態(tài)下催化劑凈化效率在規(guī)定值以上時的后部O2傳感器輸出值確定即可，雖然也取決于條件，但大致上，LVO2＝0.6V、RVO2＝0.8V左右。
第二催化劑內空燃比推定部207B，利用從氧氣貯存量計算機構206輸入的氧氣貯存量VOS，推定推定空燃比B，如圖4(b)所示，從氧氣貯存量計算機構206輸入的氧氣貯存量VOS，如果在從下限氧氣貯存量判定等級(下限OS量)LVOS到上限氧氣貯存量判定等級HVOS之間，如果對推定空燃比B進行理想配比、氧氣貯存量VOS小于下限氧氣貯存量判定等級LVOS，則稀化推定空燃比B，如果氧氣貯存量VOS大于上限氧氣貯存量判定等級HVOS，則濃化推定空燃比B。
下限氧氣貯存量判定等級LVO2、上限氧氣貯存量判定等級HVOS，是控制設計值，例如，可以使用將氧氣貯存量VOS抑制在規(guī)定范圍時的上限或下限作為閾值。另外，氧氣貯存量VOS的基準值0可以使用后部O2傳感器輸出橫切基準值(例如，0.7V)時的值、或者通過催化劑診斷計算出的氧氣貯存能力的一半的值。
此外，在此，將推定空燃比A、B分為濃、理想配比、淡這三個，但也可以分得更多。
參考圖5所示的流程圖說明中心空燃比補正部207c進行的中心空燃比補正的一個實施方式。
首先，在步驟S401，判定中心空燃比的補正條件是否成立。如果中心空燃比的補正條件成立，則執(zhí)行步驟S402以后的步驟，如果中心空燃比的補正條件不成立，則處理結束。
作為中心空燃比的補正條件，例如，可以舉出催化劑上下游的空燃比傳感器沒有發(fā)生故障、或是第一催化劑內空燃比推定部207A的推定空燃比A表示理想配比的繼續(xù)時間比規(guī)定時間(30秒)長等。
接著，在步驟S402，進行推定空燃比A變濃時、推定空燃比B是否變濃的判定。
在推定空燃比A變濃時、推定空燃比B沒有變濃的情況下，進入步驟S403，對中心空燃比進行補正。
在步驟S403，為了對中心空燃比偏移到濃側的情況進行補正，對中心空燃比進行稀化補正。
對此，在步驟S402的判定中，在推定空燃比A變濃時、推定空燃比B變濃的情況下，進入步驟S404，進行推定空燃比A變稀時的推定空燃比B是否變稀的判定。
在推定空燃比A變稀時的推定空燃比B沒有變稀的情況下，進入步驟S405，對中心空燃比進行補正。
在步驟S405，為了對中心空燃比偏移到稀側的情況進行補正，對中心空燃比進行濃化補正。
此外，步驟S403、S405的中心空燃比的補正量，可以總是相同的規(guī)定值，也可以是與下限氧氣貯存量判定等級LVOS和氧氣貯存量VOS的差成比例的量。另外，為了提高Nox的惡化防止靈敏度，可以是稀化補正量＜濃化補正量，相反地，為了提高HC、CO的惡化防止靈敏度，可以是稀化補正量＞濃化補正量。
圖6(a)～(c)是圖5所示的執(zhí)行中心空燃比推定處理時的時間圖的一個例子。
在該時間圖中，在時刻a，在后部O2傳感器電壓VO2超過了濃化判定電壓RVO2時，由于氧氣貯存量VOS比下限氧氣貯存量判定等級LVOS大，所以對中心空燃比進行濃化補正。在直到后部O2傳感器電壓VO2變得小于濃化判定電壓RRVO2的時刻b為止的期間，通過將氧氣貯存量VOS復位到0，減小氧氣貯存量的誤差。
圖7(a)～(c)是圖5所示的執(zhí)行中心空燃比推定處理時的時間圖的其他例子。
在該時間圖中，后部O2傳感器電壓VO2用較短的時間間隔t橫切濃化判定電壓RVO2，對于N＝1、2、3和推定空燃比A濃化的情況，氧氣貯存量VOS的推定空燃比總為理想配比。因此，在N＝3時，將氧氣貯存量VOS復位為0，且進行中心空燃比的稀化補正。
參考圖8所示的流程圖說明中心空燃比補正部207C進行的中心空燃比補正處理的其他實施方式。
首先，在步驟S501，判定中心空燃比的補正條件是否成立。如果中心空燃比的補正條件成立，則執(zhí)行步驟S1502以后的步驟，如果中心空燃比的補正條件不成立，則處理結束。
作為中心空燃比的補正條件，與所述的實施方式同樣地，例如，可以舉出催化劑上下游的空燃比傳感器沒有發(fā)生故障、或是第一催化劑內空燃比推定部207A的推定空燃比A表示理想配比的繼續(xù)時間比規(guī)定時間(30秒)長等。
接著，在步驟S1502，進行推定空燃比A為理想配比時的推定空燃比B是否為稀的判定。
在推定空燃比A是理想配比時，推定空燃比B變稀的情況下，進入步驟S1503，對中心空燃比進行補正。
在步驟S1503，為了對中心空燃比偏移到濃化側的情況進行補正，對中心空燃比進行稀化補正。
對此，在步驟S1502的判定中，在推定空燃比A是理想配比時，推定空燃比B沒有稀化的情況下，進入步驟S1504，進行推定空燃比A是理想配比時的推定空燃比B是否是濃化的判定。
在推定空燃比A是理想配比時，推定空燃比B變濃的情況下，進入步驟S1505，對中心空燃比進行補正。
在步驟S1505，為了對中心空燃比偏移到稀化側的情況進行補正，對中心空燃比進行濃化補正。
此外，步驟S1503、S1505的中心空燃比的補正量，可以總是相同的規(guī)定值，也可以是與下限氧氣貯存量判定等級LVOS和氧氣貯存量VOS的差成比例的量。另外，為了提高Nox的惡化防止靈敏度，可以是稀化補正量＜濃化補正量，相反地，為了提高HC、CO的惡化防止靈敏度，可以是稀化補正量＞濃化補正量。
圖9(a)～(c)是圖8所示的執(zhí)行中心空燃比推定處理時的時間圖的一個例子。
在該時間圖中，相對于推定空燃比A是理想配比(后部O2傳感器電壓VO2處于濃化判定電壓RVO2和稀化判定電壓LVO2之間)的情況，由于推定空燃比B變稀(氧氣貯存量大于HVOS)，所以對中心空燃比進行稀化補正。
圖10表示本發(fā)明的內燃機的控制裝置的其他的實施方式的概要。
在該實施方式中，發(fā)動機控制裝置除了氧氣貯存量計算機構206、中心空燃比補正機構207、和空燃比控制機構208之外，還具有催化劑劣化判定機構708。
催化劑劣化判定機構708，基于由氧氣貯存量計算機構206計算出的氧氣貯存量來判定催化劑的劣化。在催化劑劣化判定機構708判定了催化劑劣化的情況下，警告燈709亮燈。
在本實施方式中，在氧氣貯存量計算所使用的中心空燃比被中心空燃比補正機構207補正，氧氣貯存量計算機構206，利用已被補正的中心空燃比計算氧氣貯存量，因此，可正確地進行氧氣貯存量的計算。
催化劑劣化判定機構708，基于由氧氣貯存量計算機構206正確地計算出的氧氣貯存量來進行催化劑的劣化判定，因此，能夠得到有關于催化劑劣化判定的正確的診斷結果。
圖11表示本發(fā)明的內燃機的控制裝置(發(fā)動機控制裝置)的其他的在該實施方式中，發(fā)動機控制裝置除了氧氣貯存量計算機構206、中心空燃比補正機構207之外，還具有燃料量補正機構808。
燃料量補正機構808基于由氧氣貯存量計算機構206計算出的氧氣貯存量來控制空燃比。
由氧氣貯存量計算機構206計算出的氧氣貯存量，由于是利用由中心空燃比補正機構207補正的中心空燃比而計算出的量，所以正確性優(yōu)越。由于基于該正確性優(yōu)越的氧氣貯存量、燃料量補正機構808進行燃料量補正，所以可以正確地控制催化劑120內的氧氣貯存量，可以實現(xiàn)更高性能的排氣控制。
圖12表示本發(fā)明的內燃機的控制裝置的其他的實施方式。此外，在圖12中，與圖1、圖2對應的部分，標注與圖1、圖2中的符號相同的符號。省略其說明。
本實施方式具有氧氣貯存量計算機構901、中心空燃比補正機構902、第一目標空燃比補正機構903、第二目標空燃比補正機構904、復位判定機構905、濃稀判定機構906、以及空燃比控制機構907。
空燃比控制機構907控制噴射器112的燃料噴射量，以使通過后部空燃比傳感器118檢測的空燃比成為目標空燃比。
氧氣貯存量計算機構901，基于從中心空燃比補正機構902得到的中心空燃比、從空氣流傳感器(吸入空氣量傳感器)103得到的吸入空氣量、和從催化劑前的后部空燃比傳感器118得到的實際空燃比，來計算氧氣貯存量(VOS量)。
但是，氧氣貯存量計算機構901，在后部O2傳感器126的輸出VO2到達目標電壓(例如，0.7V)時，由進行復位判定的復位判定機構905復位到零。
濃稀判定機構906，基于后部O2傳感器126的輸出VO2判定催化劑120的氣體介質，在濃或稀判定時，濃稀標志為“1”。
在濃稀標志為“1”時，中心空燃比補正機構902以及第二目標空燃比補正機構904啟動(動作)。在濃稀標志為“0”時，第一目標空燃比補正機構903啟動(動作)。
圖13是中心空燃比補正機構902以及第二目標空燃比補正機構904動作時的時間圖的一個例子。
在該時間圖中，在后部O2傳感器電壓VO2超過了濃化判定電壓RVO2的區(qū)間Tr中，稀化地補正中心空燃比，進而通過第二目標空燃比補正機構904，將目標空燃比設定成稀化空燃比、稀化地控制空燃比(實際空燃比)，直到后部O2傳感器電壓VO2低于小于濃化判定電壓RVO2。
圖14是第一目標空燃比補正機構903動作時的時間圖的一個例子。
在該時間圖中，在氧氣貯存量VOS超過上限OS量HVOS的區(qū)間T1中，通過將目標空燃比設定為濃化空燃比、濃化地控制空燃比(實際空燃比)、減少氧氣貯存量VOS，可以將催化劑120的氧氣貯存量VOS保持在規(guī)定范圍內(從上限OS量到下限OS量的范圍)。
通過高精度地推定催化劑120內的氧氣貯存量VOS，且將氧氣貯存量VOS保持在規(guī)定的范圍內，即使在任何運轉狀態(tài)下，都能夠高度地保持催化劑120的凈化功能。
圖15表示本發(fā)明的內燃機的控制裝置(發(fā)動機控制裝置)的其它的實施方式。此外，在圖15中，與圖12對應的部分標注與圖12的符號相同的符號，省略其說明。
在本實施方式中，發(fā)動機控制裝置具有氧氣貯存量計算機構901、中心空燃比補正機構902、空燃比控制機構907、診斷許可判定機構1701、診斷階段控制1702、氧氣貯存能力計算機構1703、催化劑劣化判定機構1704、以及目標空燃比切換機構1705。
診斷許可判定機構1701基于運轉狀態(tài)等提供催化劑診斷的許可。
診斷階段控制1702，在由診斷許可判定機構1701許可了診斷時，基于由氧氣貯存量計算機構901計算出的氧氣貯存量(VOS)、后部O2傳感器126的輸出(VRO2)來控制診斷階段(后述)。
目標空燃比切換機構1705，濃或者淡地切換成為基于診斷階段由空燃比控制機構907控制實際空燃比的目標的目標空燃比。
另外，在切換該空燃比的期間、即、實際空燃比從中心空燃比偏移的期間，在氧氣貯存能力計算機構1703中計算催化劑120內的氧氣貯存能力，在催化劑劣化判定機構1704中，在判斷出催化劑120由于氧氣貯存能力的下降而劣化了的情況下，為了督促用戶的注意而點亮警告燈1706。
參考圖16所示的流程圖說明圖15所示的實施方式的發(fā)動機控制裝置的處理流程。
在步驟S1801中，測定后部O2傳感器電壓VO2，在步驟S1802中，利用實際空燃比與中心空燃比的偏差、和空氣流量，計算氧氣貯存量VOS。
首先，在步驟S1803中，判斷診斷許可條件是否成立。在診斷許可條件成立的情況下，實施步驟S1804以后的步驟。
作為診斷許可條件，例如可以舉出運轉狀態(tài)為規(guī)定狀態(tài)、是能夠計算氧氣貯存量VOS的狀態(tài)(空氣流量處于能夠計算氧氣貯存量VOS的范圍、在氧氣貯存量計算中使用的各傳感器沒有判斷出異常的情況等)、催化劑120處于充分活性化的狀態(tài)等。
在步驟S1804中，進行診斷階段控制。具體的說在此控制各階段的遷移。
在此，將階段1設為催化劑120的初始化、將階段2設為催化劑120的能力測定、將階段3設為催化劑120的狀態(tài)判定，通過氧氣貯存量VOS或者后部O2傳感器126的輸出VO2，判斷各個階段的遷移條件是否成立，控制階段。
在步驟S1805中，判定是否是階段1，如果是階段1，則進入步驟S1806，進行催化劑120的初始化處理。
在步驟S1807中，判定是否是階段2，如果是階段2，則進入步驟S1808，進行催化劑120的能力測定。
在步驟S1809中，判定是否是階段3，如果是階段3，則進入步驟S1810，進行催化劑120的狀態(tài)判定。
圖17是實施圖16的流程圖所示的處理流程時的時間圖的一個例子。
基于由診斷階段控制輸出的診斷階段信號控制目標空燃比。
在階段1，為了催化劑120的初始化，濃化目標空燃比，濃化地控制實際空燃比，直到后部O2傳感器電壓VO2達到階段1完成判定電壓ST1VO2。
接著，在階段2，稀化目標空燃比，在實際空燃比變得比中心空燃比稀化之后，計算氧氣貯存能力VOSF，直到后部O2傳感器電壓VO2達到階段2完成判定電壓ST2VO2。
接著，在階段3，在使目標空燃比返回通常的排氣控制的值的同時，基于氧氣貯存能力VOSF判定催化劑120的異常。
圖18表示氧氣貯存能力VOSF和排氣凈化性能的關系。由于因為催化劑120的劣化使得氧氣貯存能力VOSF下降、排氣凈化性能下降，例如，由于限制等，測定的氧氣貯存能力VOSF變得小于預定的MIL(警告燈)點亮基準時，判定為催化劑異常。
圖19是實施圖16的流程圖所示的處理流程時的時間圖的其他的例子。
直到后部O2傳感器電壓VO2達到階段1完成判定電壓ST1VO2、階段2完成判定電壓ST2VO2，如果將實際空燃比切換為濃或稀(圖17的實施方式)，則使用新的催化劑會花費時間、引起排氣劣化。
因此，在此，通過基于氧氣貯存量VOS控制階段，不推定正確的氧氣貯存能力，表示能夠只判定異常情況的例子。
在階段1，為了催化劑120的初始化，濃化目標空燃比，濃化地控制實際空燃比，直到氧氣貯存量VOS達到階段1完成OS量ST1VOS。
接著，在階段2，稀化目標空燃比，在實際空燃比變得比中心空燃比稀之后，計算氧氣貯存能力VOSF，直到氧氣貯存量VOS達到階段2完成OS量ST2VOS。
接著，在階段3，在使目標空燃比返回通常的排氣控制的值的同時，基于氧氣貯存能力VOSF判定催化劑120的異常。
在此，階段1完成OS量ST1VOS以及階段2完成OS量ST2VOS可以比所述的MIL點亮基準大，由于沒有必要振動后部O2傳感器電壓VO2，所以不存在排氣惡化的顧慮。此外，在將氧氣貯存量VOS控制在預定的規(guī)定值的情況下，還能夠省略階段1。
如上所述，通過補正中心空燃比提高催化劑貯存量的計算精度，能夠總是高精度地進行催化劑診斷。
權利要求
1.一種內燃機的控制裝置，具備氧氣貯存量計算機構，所述氧氣貯存量計算機構利用由在催化劑的上游側設置的檢測排氣成分的前部空燃比傳感器檢測出的實際空燃比、作為所述催化劑的理想配比空燃比的中心空燃比、和從流入所述催化劑的空氣流量的推定機構或者檢測機構得到的空氣量，來計算所述催化劑的氧氣貯存量，其特征在于，具備中心空燃比補正機構，所述中心空燃比補正機構基于在所述催化劑的下游側設置的后部空燃比傳感器的輸出、和通過所述氧氣貯存量計算機構計算出的氧氣貯存量，來對所述中心空燃比進行補正。
2.根據(jù)權利要求1所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，具有空燃比控制機構，所述空燃比控制機構基于由所述中心空燃比補正機構補正的中心空燃比來控制空燃比。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述中心空燃比補正機構，具備第一催化劑內空燃比推定部，其基于所述后部空燃比傳感器的輸出推定催化劑內部的空燃比；第二催化劑內空燃比推定部，其基于由所述氧氣貯存量計算機構計算出的氧氣貯存量來推定催化劑內部的空燃比；以及中心空燃比補正部，其基于所述第一催化劑內空燃比推定機構的推定空燃比和第二催化劑內空燃比推定部的推定空燃比的輸出，來補正中心空燃比。
4.根據(jù)權利要求3所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述中心空燃比補正機構，在所述第一催化劑內空燃比推定部的推定空燃比為濃且所述第二催化劑內空燃比推定部的推定空燃比不為濃時，稀化地補正中心空燃比，在所述第一催化劑內空燃比推定部的推定空燃比為稀且所述第二催化劑內空燃比推定部的推定空燃比不為稀時，濃化地補正中心空燃比。
5.根據(jù)權利要求3所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述中心空燃比補正機構，在所述第一催化劑內空燃比推定機構的推定空燃比為理想配比且所述第二催化劑內空燃比推定機構的推定空燃比為稀時，稀化地補正中心空燃比，在所述第一催化劑內空燃比推定部的推定空燃比為理想配比且所述第二催化劑內空燃比推定機構的推定空燃比為濃時，濃化地補正中心空燃比。
6.根據(jù)權利要求1所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，具備催化劑劣化判定機構，所述催化劑劣化判定機構基于由所述氧氣貯存量計算機構計算出的氧氣貯存量來判定所述催化劑的劣化。
7.根據(jù)權利要求1所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，具備燃料量補正機構，所述燃料量補正機構基于所述氧氣貯存量計算機構計算出的氧氣貯存量來補正從噴射器噴射的燃料量。
8.一種內燃機的控制裝置，具備空燃比控制機構，所述空燃比控制機構控制空燃比，使得通過在催化劑的上游設置的前部空燃比傳感器檢測出的空燃比成為目標空燃比，其特征在于，包括氧氣貯存量計算機構，其基于流入所述催化劑的空氣量、實際空燃比和中心空燃比，計算催化劑的氧氣貯存量；濃稀判定機構，其基于催化劑下游的后部O2傳感器的輸出來判定濃稀；中心空燃比補正機構，其基于由所述氧氣貯存量計算機構計算出的氧氣貯存量和所述后部O2傳感器的輸出來推定所述中心空燃比；第一目標空燃比補正機構，其基于由所述氧氣貯存量計算機構計算出的氧氣貯存量來補正所述目標空燃比；以及第二目標空燃比補正機構，其在由所述濃稀判定機構進行濃稀判定時補正所述目標空燃比。
9.根據(jù)權利要求8所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，在由所述濃稀判定機構進行濃稀判定時，進行基于所述中心空燃比補正機構的中心空燃比補正、或用于將基于所述第二目標空燃比補正機構的后部O2輸出變?yōu)槔硐肱浔鹊哪繕丝杖急妊a正的至少一方。
10.根據(jù)權利要求8所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，在由所述濃稀判定機構進行濃化或者稀化的判定時之外，通過所述第一目標空燃比補正機構補正目標空燃比，使得催化劑的氧氣貯存量收納于規(guī)定范圍。
11.根據(jù)權利要求8所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，包括診斷許可判定機構，其基于運轉狀態(tài)等判定催化劑診斷的執(zhí)行許可；診斷階段控制機構，其基于所述氧氣貯存量計算機構的輸出和所述后部O2傳感器的輸出來控制診斷處理；目標空燃比切換機構，其基于所述診斷階段控制機構的輸出來切換目標空燃比；氧氣貯存能力計算機構，其在通過所述空燃比切換機構使實際空燃比偏離中心空燃比的期間，計算催化劑內的氧氣貯存能力；以及催化劑劣化判定機構，其基于所述氧氣貯存能力來判定所述催化劑的劣化。
12.根據(jù)權利要求11所述的內燃機的控制裝置，其特征在于，所述診斷階段控制機構，基于所述后部空燃比傳感器的輸出或者所述氧氣貯存量的任意一方，控制診斷階段。
13.一種內燃機的控制方法，具備氧氣貯存量計算方法，所述氧氣貯存量計算方法，利用由在催化劑的上游側設置的檢測排氣成分的前部空燃比傳感器檢測出的實際空燃比、作為所述催化劑的理想配比空燃比的中心空燃比、以及從流入所述催化劑的空氣流量的推定機構或者檢測機構得到的空氣量，計算所述催化劑的氧氣貯存量，所述內燃機的控制方法的特征在于，基于在所述催化劑的下游側設置的后部空燃比傳感器的輸出、和由所述氧氣貯存量計算機構計算出的氧氣貯存量，補正所述中心空燃比。
全文摘要
提供具有在線檢測中心空燃比的中心空燃比補正機構的內燃機的控制裝置，通過提高氧氣貯存量的推定精度來提高催化劑凈化性能的提高以及催化劑診斷的精度。其具備氧氣貯存量計算機構，其利用由在催化劑的上游側設置的檢測排氣成分的后部空燃比傳感器檢測出的實際空燃比、表示催化劑的理想配比的中心空燃比、和從流入催化劑的空氣流量的推定機構或者檢測機構得到的空氣量，來計算催化劑的氧氣貯存量，其中，其設有中心空燃比補正機構，其基于在催化劑的下游側設置的后部空燃比傳感器的輸出、和通過氧氣貯存量計算機構計算出的氧氣貯存量，來補正中心空燃比，氧氣貯存量計算機構采用由中心空燃比補正機構補正了的中心空燃比來計算氧氣貯存量。
文檔編號F02D41/22GK1966959SQ20061014295
公開日2007年5月23日 申請日期2006年10月31日 優(yōu)先權日2005年11月1日
發(fā)明者飯星洋一, 山內晉, 堀俊雄, 倉島芳國 申請人:株式會社日立制作所