發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置以及排氣凈化方法
【專利摘要】計(jì)算從初始目標(biāo)空燃比向理論空燃比而朝向濃空燃比側(cè)的第1目標(biāo)空燃比，并且，基于檢測(cè)空燃比和理論空燃比，計(jì)算第1推定催化劑氧氣保持量。直到第1推定催化劑氧氣保持量達(dá)到第1目標(biāo)催化劑氧氣保持量為止，繼續(xù)第1目標(biāo)空燃比以及第1推定催化劑氧氣保持量的計(jì)算。在第1推定催化劑氧氣保持量達(dá)到第1目標(biāo)催化劑氧氣保持量之后，計(jì)算從理論空燃比向最終目標(biāo)空燃比而朝向濃空燃比側(cè)的第2目標(biāo)空燃比，并且，基于檢測(cè)空燃比和最終目標(biāo)空燃比，計(jì)算第2推定催化劑氧氣保持量。直到第2推定催化劑氧氣保持量達(dá)到第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量為止，繼續(xù)第2目標(biāo)空燃比以及第2推定催化劑氧氣保持量的計(jì)算。
【專利說明】發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置以及排氣凈化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置以及排氣凈化方法，尤其涉及具有與從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣的空燃比相對(duì)應(yīng)地將排氣中的氧氣攝入或者釋放的氧氣保持能力的催化劑。
【背景技術(shù)】
[0002]在日本JP2003 - 65038A中，將空燃比控制為，使得上述催化劑的氧氣保持量成為目標(biāo)催化劑氧氣保持量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]在日本JP2003 - 65038A中，在下游側(cè)02傳感器輸出超過了預(yù)定的濃空燃比側(cè)(或者稀空燃比側(cè))閾值時(shí)，將推定催化劑氧氣保持量更正為最小催化劑氧氣保持量(或者最大催化劑氧氣保持量)，即對(duì)推定催化劑氧氣保持量進(jìn)行更正。
[0004]不過，即使上游側(cè)空燃比傳感器存在空燃比誤差，在下游側(cè)02傳感器輸出處于預(yù)定的閾值的范圍內(nèi)的情況下，推定催化劑氧氣保持量也未被更正。推定催化劑氧氣保持量未被更正，是指在推定催化劑氧氣保持量和實(shí)際的催化劑氧氣保持量之間產(chǎn)生偏差。由于該偏差而催化劑的排氣凈化性能降低的狀態(tài)持續(xù)。
[0005]因而，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在不使催化劑的排氣凈化性能惡化的區(qū)域中對(duì)排氣的空燃比進(jìn)行控制的裝置。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的某一技術(shù)方案，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置具有:催化劑，其具有與從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣的空燃比相對(duì)應(yīng)而將排氣中的氧氣攝入或者釋放的氧氣保持能力；上游側(cè)空燃比檢測(cè)部，其檢測(cè)所述催化劑的上游側(cè)的排氣空燃比；下游側(cè)空燃比檢測(cè)部，其檢測(cè)所述催化劑的下游側(cè)的排氣空燃比。
[0007]本排氣凈化裝置還具有--第I目標(biāo)空燃比計(jì)算部，在所述下游側(cè)空燃比檢測(cè)部判定為與理論空燃比相比處于濃空燃比側(cè)時(shí)，基于第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量和第I推定催化劑氧氣保持量計(jì)算第I目標(biāo)空燃比，該第I目標(biāo)空燃比是將與理論空燃比相比處于稀空燃比側(cè)的值作為初始目標(biāo)空燃比，從所述初始目標(biāo)空燃比向理論空燃比而朝向濃空燃比側(cè)的目標(biāo)空燃比；第I燃料供給量校正部，其對(duì)向所述發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給量進(jìn)行校正，以獲得所述第I目標(biāo)空燃比；第I推定催化劑氧氣保持量計(jì)算部，其在目標(biāo)空燃比為所述第I目標(biāo)空燃比時(shí)，基于由所述上游側(cè)空燃比檢測(cè)部檢測(cè)的空燃比和理論空燃比，計(jì)算所述第I推定催化劑氧氣保持量；第I計(jì)算繼續(xù)部，其直到所述第I推定催化劑氧氣保持量達(dá)到所述第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量為止，繼續(xù)所述第I目標(biāo)空燃比以及所述第I推定催化劑氧氣保持量的計(jì)算；第2目標(biāo)空燃比計(jì)算部，其在所述第I推定催化劑氧氣保持量達(dá)到了所述第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量之后，基于第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量和第2推定催化劑氧氣保持量計(jì)算第2目標(biāo)空燃比，該第2目標(biāo)空燃比是將與理論空燃比相比處于濃空燃比側(cè)的值作為最終目標(biāo)空燃比，從理論空燃比向所述最終目標(biāo)空燃比而朝向濃空燃比側(cè)的目標(biāo)空燃比；第2燃料供給量校正部，其對(duì)向所述發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給量進(jìn)行校正，以獲得所述第2目標(biāo)空燃比；第2推定催化劑氧氣保持量計(jì)算部，其在目標(biāo)空燃比為所述第2目標(biāo)空燃比時(shí)，基于由所述上游側(cè)空燃比檢測(cè)部檢測(cè)的空燃比和理論空燃比計(jì)算，所述第2推定催化劑氧氣保持量；第2計(jì)算繼續(xù)部，其直至所述第2推定催化劑氧氣保持量達(dá)到所述第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量為止，繼續(xù)所述第2目標(biāo)空燃比以及所述第2推定催化劑氧氣保持量的計(jì)算。
[0008]對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，下面參照附圖而詳細(xì)地進(jìn)行說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2是N0x、HC以及CO的轉(zhuǎn)化率相對(duì)于催化劑氧氣保持量和催化劑入口空燃比的特性圖。
[0011]圖3是表示催化劑入口空燃比、催化劑出口空燃比、催化劑氧氣保持量的變化的時(shí)序圖。
[0012]圖4A是用于說明目標(biāo)空燃比以及推定催化劑氧氣保持量的計(jì)算的流程圖。
[0013]圖4B是用于說明目標(biāo)空燃比以及推定催化劑氧氣保持量的計(jì)算的流程圖。
[0014]圖5是用于說明空燃比校正系數(shù)的計(jì)算的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1表示發(fā)動(dòng)機(jī)I的排氣凈化裝置的概略結(jié)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)I具有進(jìn)氣通路2、進(jìn)氣節(jié)流閥3、燃料噴射閥4。燃料噴射閥4將燃料朝向進(jìn)氣口噴射供給，以使得根據(jù)來自發(fā)動(dòng)機(jī)控制器11的燃料噴射信號(hào)，與運(yùn)轉(zhuǎn)條件相對(duì)應(yīng)而成為規(guī)定的空燃比。
[0016]向發(fā)動(dòng)機(jī)控制器11輸入來自曲軸角傳感器12、空氣流量計(jì)13、加速器傳感器14、水溫傳感器16的信號(hào)。曲軸角傳感器12輸出曲軸角的基準(zhǔn)位置信號(hào)和單位角度信號(hào)?？諝饬髁坑?jì)13輸出吸入空氣流量Qa的信號(hào)。加速器傳感器14輸出加速器踏板15的踏入量(加速器開度)的信號(hào)。水溫傳感器16輸出發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度的信號(hào)。
[0017]在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器11中，根據(jù)由曲軸角傳感器12檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、由空氣流量計(jì)13檢測(cè)到的吸入空氣流量Qa通過下式計(jì)算基本噴射脈沖寬度TpO [ms]。
[0018]TpO = KXQa/Ne...(I)
[0019]其中，K:常數(shù)，
[0020]如果沒有空氣流量計(jì)13的檢測(cè)誤差、燃料噴射閥4的流量特性的波動(dòng)的影響，則在正常時(shí)，根據(jù)該基本噴射脈沖寬度TpO獲得理論空燃比的混合氣體。采用該基本噴射脈沖寬度TpO通過下式計(jì)算氣缸空氣量相當(dāng)脈沖寬度Tp [ms]。
[0021]Tp = TpOXFload+Tp (上一次)X (I — Fload)…⑵
[0022]其中，Tp (上一次):Tp的上一次值，F(xiàn)load:加權(quán)平均系數(shù)，
[0023](2)式視為，在暫態(tài)時(shí)(加速時(shí)、減速時(shí))流入氣缸(燃燒室)的空氣量相對(duì)于在空氣流量計(jì)位置流動(dòng)的空氣量以一階滯后而響應(yīng)，(2)式是使得相對(duì)于流入該氣缸的空氣量也獲得理論空燃比的混合氣體。
[0024]在發(fā)動(dòng)機(jī)I的排氣通路5中設(shè)有催化劑6、7。催化劑6、7是所謂的三元催化劑，催化劑氣氛在理論空燃比時(shí)以最大效率凈化NOx、HC、CO。詳細(xì)而言，在涂敷有氧化鋁而成的蜂巢構(gòu)造體中保持吸附有將鉬Pt、鈀Pd、銠Rh等貴金屬(催化劑)和鈰Ce混合而成的混合物。
[0025]在三元催化劑中，在流入的排氣的空燃比與理論空燃比相比位于稀空燃比側(cè)的條件下，利用鈰保持(吸收)排氣中的氧氣，催化劑的氧氣保持量增加。另一方面，如果成為流入的排氣的空燃比與理論空燃比相比位于濃空燃比側(cè)的條件，則流入的還原成分被已保持于催化劑內(nèi)的氧氣氧化，因此，催化劑的氧氣保持量減少。這樣，三元催化劑具有與流入的排氣的空燃比相對(duì)應(yīng)地保持或釋放氧氣的功能(氧氣保持能力)。
[0026]在催化劑6的上游設(shè)置有線性特性的前空燃比傳感器17，在催化劑6的下游設(shè)置有后02傳感器18。前空燃比傳感器17具有與排氣中的氧氣濃度相對(duì)應(yīng)的線性輸出特性，后02傳感器18具有在理論空燃比的附近可進(jìn)行2值切換的特性。
[0027]在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器11中，基于上述兩個(gè)傳感器17、18的輸出，計(jì)算空燃比校正系數(shù)HOS[無名數(shù)]。然后，通過采用該空燃比校正系數(shù)HOS對(duì)上述氣缸空氣量相當(dāng)脈沖寬度Tp進(jìn)行校正，即由下式計(jì)算連續(xù)噴射時(shí)的燃料噴射脈沖寬度Ti [ms]。
[0028]Ti = Tp XtFBYAXHOSX 2+Ts...(3)
[0029]其中，tFBYA:目標(biāo)當(dāng)量比[無名數(shù)]，
[0030]HOS:空燃比校正系數(shù)，
[0031]Ts:無效噴射脈沖寬度[ms],
[0032]并且，在成為規(guī)定的燃料噴射定時(shí)時(shí)，將在各氣缸中設(shè)置的燃料噴射閥4打開與該燃料噴射脈沖寬度Ti對(duì)應(yīng)的量。
[0033]上述(3)式的目標(biāo)當(dāng)量比tFBYA是以1.0為中心的值，在該值為1.0時(shí)獲得理論空燃比的混合氣體。另一方面，在該值超過1.0時(shí)，獲得與理論空燃比相比位于濃空燃比側(cè)的混合氣體，在該值為小于1.0的正值時(shí)，獲得與理論空燃比相比位于稀空燃比側(cè)的混合氣體。在本實(shí)施方式中，tFBYA為1.0。
[0034]受到空氣流量計(jì)13的檢測(cè)誤差、燃料噴射閥4的流量特性的波動(dòng)的影響，而無法獲得理論空燃比的混合氣體，有時(shí)排氣的空燃比與理論空燃比相比向濃空燃比側(cè)偏移、或向稀空燃比側(cè)偏移，但在此并不考慮。即視為不存在空氣流量計(jì)13的檢測(cè)誤差、燃料噴射閥4的流量特性的波動(dòng)。上述(3)式的空燃比校正系數(shù)HOS的內(nèi)容是在本實(shí)施方式中新導(dǎo)入的，因此詳細(xì)內(nèi)容隨后論述。
[0035]而且，如果對(duì)在具有上述催化劑6的發(fā)動(dòng)機(jī)I中進(jìn)行的現(xiàn)有的空燃比控制進(jìn)行說明，則對(duì)催化劑6的氧氣保持量進(jìn)行推定，并將排氣的空燃比控制為使該推定后的催化劑氧氣保持量與催化劑氧氣保持量的目標(biāo)值一致。以下將催化劑6的氧氣保持量稱為“催化劑氧氣保持量”，將推定后的催化劑氧氣保持量稱為“推定催化劑氧氣保持量”，將催化劑氧氣保持量的目標(biāo)值稱為“目標(biāo)催化劑氧氣保持量”。
[0036]現(xiàn)有的空燃比控制的內(nèi)容如以下的⑴?(4)所述。設(shè)為不依賴于催化劑6的容量的值，因此，催化劑氧氣保持量采用％，最大催化劑氧氣保持量設(shè)為100%，最小催化劑氧氣保持量設(shè)為0%。
[0037](I)將目標(biāo)催化劑氧氣保持量設(shè)定為最大催化劑氧氣保持量(=100% )和最小催化劑氧氣保持量(=0% )的1/2( = 50% )，將排氣的空燃比控制為，使得推定催化劑氧氣保持量成為目標(biāo)催化劑氧氣保持量。
[0038](2)推定催化劑氧氣保持量根據(jù)由前空燃比傳感器17檢測(cè)的催化劑6入口的空燃比與理論空燃比之差、排氣流量Qexh以及排氣中的過量或不足的氧氣濃度F 02計(jì)算。
[0039](3)在后02傳感器18輸出超過預(yù)定的濃空燃比側(cè)(或者稀空燃比側(cè))閾值時(shí)，將推定催化劑氧氣保持量重置為最小催化劑氧氣保持量(或者最大催化劑氧氣保持量)。即，對(duì)推定催化劑氧氣保持量進(jìn)行更正。
[0040](4)之后再次繼續(xù)進(jìn)行上述⑴?(3)的空燃比控制。
[0041]不過，在現(xiàn)有的空燃比控制中，即使前空燃比傳感器17存在空燃比誤差，在后02傳感器18輸出處于預(yù)定的濃空燃比側(cè)閾值和稀空燃比側(cè)閾值的范圍內(nèi)的情況下，推定催化劑氧氣保持量也未被更正。推定催化劑氧氣保持量未被更正是指推定催化劑氧氣保持量與實(shí)際的催化劑氧氣保持量之間產(chǎn)生偏差。
[0042]由于該偏差而使催化劑6的排氣凈化性能降低的狀態(tài)持續(xù)。例如，在實(shí)際的催化劑氧氣保持量成為0%而成為用于氧化排氣中的HC以及CO的氧氣不足的狀態(tài)時(shí)，需要使排氣的空燃比朝向稀空燃比側(cè)而使催化劑6攝入氧氣。此時(shí)，如果推定催化劑氧氣保持量沒有成為O %，則無法使排氣的空燃比朝向稀空燃比側(cè)，無法利用催化劑6將排氣中的HC以及CO氧化。
[0043]另一方面，在實(shí)際的催化劑氧氣保持量成為100%而成為無法從排氣中的NOx奪取氧氣的狀態(tài)時(shí)，需要使排氣的空燃比朝向濃空燃比側(cè)而使氧氣從催化劑6釋放。此時(shí)，如果推定催化劑氧氣保持量沒有成為100%，則無法使排氣的空燃比朝向濃空燃比側(cè)，無法利用催化劑6還原排氣中的NOx。
[0044]為了應(yīng)對(duì)這樣的問題，參照?qǐng)D2說明本發(fā)明人進(jìn)行了研究的結(jié)果。圖2是在橫軸設(shè)為催化劑氧氣保持量、縱軸設(shè)為催化劑6入口的空燃比(排氣空燃比)的平面上將NOx的轉(zhuǎn)化率成為100%的區(qū)域和HC以及CO的轉(zhuǎn)化率成為100%的區(qū)域疊加的圖。
[0045]對(duì)于橫軸的催化劑氧氣保持量，在其值為0%時(shí)表示在催化劑6中完全沒有保持氧氣，在其值為100%時(shí)表示在催化劑6中無法再增加保持氧氣。對(duì)于縱軸的催化劑入口空燃比，采用如下范圍:以理論空燃比(在此為14.69)為中心，從該理論空燃比向濃空燃比側(cè)(圖2中的下側(cè))的14.31，從該理論空燃比向稀空燃比側(cè)(圖2中的上側(cè))的15.06。
[0046]在圖2中，對(duì)催化劑入口空燃比與理論空燃比14.69相比位于濃空燃比側(cè)(圖2中的下側(cè))且催化劑氧氣保持量接近0%的部分施加陰影。其左下的陰影部分是HC以及CO的轉(zhuǎn)化率小于100%的區(qū)域(即無法將排氣中的HC以及CO全部氧化凈化的區(qū)域)。另一方面，對(duì)催化劑入口空燃比與理論空燃比14.69相比位于稀空燃比側(cè)(圖2中的上側(cè))且催化劑氧氣保持量接近100%的部分也施加陰影。其右上的陰影部分是NOx的轉(zhuǎn)化率小于100%的區(qū)域(即無法將排氣中的NOx全部還原凈化的區(qū)域)。因而，除了左下和右上這兩個(gè)陰影部分之外的區(qū)域(斷續(xù)線圍成的區(qū)域)是HC、C0以及NOx的轉(zhuǎn)化率為100%的區(qū)域。
[0047]以該圖2所示的催化劑6的排氣凈化特性為前提，在本實(shí)施方式中進(jìn)行如下〔I〕?〔5〕的空燃比控制。
[0048]〔I〕在根據(jù)后02傳感器18輸出判定為催化劑6出口的空燃比(排氣空燃比)與理論空燃比14.69相比位于濃空燃比側(cè)的情況下，使運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)以A點(diǎn)為基點(diǎn)沿著曲線B到達(dá)C點(diǎn)。A點(diǎn)是根據(jù)催化劑氧氣保持量0%、初始目標(biāo)空燃比14.88(與理論空燃比相比位于稀空燃比側(cè)的空燃比)確定的點(diǎn)，以稀空燃比開始控制。C點(diǎn)是根據(jù)以初始目標(biāo)空燃比為14.88能夠維持HC以及CO的100%轉(zhuǎn)化率的催化劑氧氣保持量的最大值(=70% )和理論空燃比14.69確定的點(diǎn)。因此，將從初始目標(biāo)空燃比14.88朝向濃空燃比側(cè)而向理論空燃比14.69的空燃比作為第I目標(biāo)空燃比tAF—I進(jìn)行計(jì)算。在該情況下，將C點(diǎn)的催化劑氧氣保持量70%作為第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC—I，并基于該第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC — I與推定催化劑氧氣保持量eOSC (第I催化劑氧氣保持量)之差，確定向第I目標(biāo)空燃比tAF — I的濃空燃比側(cè)的變化速度。
[0049]另外，基于理論空燃比14.69與由前空燃比傳感器17檢測(cè)出的催化劑入口的空燃比rAF之差，計(jì)算用于第I目標(biāo)空燃比的計(jì)算的推定催化劑氧氣保持量eOSC(第I催化劑氧氣保持量)。
[0050]〔2〕然后，使運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)從C點(diǎn)沿著曲線E到達(dá)F點(diǎn)。F點(diǎn)是根據(jù)最終目標(biāo)空燃比14.50(與理論空燃比相比在濃空燃比側(cè)的空燃比)和以該最終目標(biāo)空燃比14.50能夠維持NOx的100%轉(zhuǎn)化率的催化劑氧氣保持量的最小值(=15% )確定的點(diǎn)，以濃空燃比結(jié)束控制。因此，將從理論空燃比14.69向最終目標(biāo)空燃比14.50朝向濃空燃比側(cè)的空燃比作為第2目標(biāo)空燃比tAF — 2進(jìn)行計(jì)算。在該情況下，將F點(diǎn)的催化劑氧氣保持量15%作為第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC —2，并基于該第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC —2與推定催化劑氧氣保持量eOSC(第2催化劑氧氣保持量)之差，確定向第2目標(biāo)空燃比tAF —2的濃空燃比側(cè)的變化速度。
[0051 ] 另外，基于由前空燃比傳感器17檢測(cè)出的催化劑入口的空燃比rAF和理論空燃比14.69之差，計(jì)算用于第2目標(biāo)空燃比的計(jì)算的推定催化劑氧氣保持量eOSC (第2催化劑氧氣保持量)。
[0052]作為上述的最終目標(biāo)空燃比，賦予從理論空燃比14.69減去初始目標(biāo)空燃比14.88與理論空燃比14.69之差(0.19)而得到的空燃比。即，使得與理論空燃比14.69相比在稀空燃比側(cè)變化的第I目標(biāo)空燃比tAF — I的變化幅度和與理論空燃比14.69相比在濃空燃比側(cè)變化的第2目標(biāo)空燃比tAF —2的變化幅度相同。
[0053]〔3〕然后，使運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)從F點(diǎn)進(jìn)一步朝向濃空燃比側(cè)。然后，根據(jù)后02傳感器18輸出判定為催化劑6出口的空燃比與理論空燃比14.69相比位于濃空燃比側(cè)。因此，將從最終目標(biāo)空燃比14.50朝向濃空燃比側(cè)的H點(diǎn)的空燃比作為第3目標(biāo)空燃比tAF —3進(jìn)行計(jì)算。在該情況下，使第3目標(biāo)空燃比tAF —3以比上述的第I目標(biāo)空燃比tAF—I快的速度變化。
[0054]〔4〕對(duì)后02傳感器18輸出和限幅電平進(jìn)行比較，在后02傳感器輸出橫穿限幅電平而變小時(shí)，判定為催化劑6出口的空燃比與理論空燃比相比位于濃空燃比側(cè)。
[0055]〔5〕然后，返回上述〔1〕，再次進(jìn)行〔2〕、〔3〕的操作，進(jìn)入〔4〕的操作。
[0056]這樣，在催化劑氧氣保持量和催化劑入口空燃比的平面上且在HC、CO以及NOx的轉(zhuǎn)化率成為100%的區(qū)域內(nèi)，將使運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)沿著A點(diǎn)一C點(diǎn)一F點(diǎn)的控制作為I個(gè)周期而反復(fù)進(jìn)行該I個(gè)周期。曲線B是由推定催化劑氧氣保持量eOSC和第I目標(biāo)空燃比tAF—I確定的點(diǎn)的軌跡。曲線E是由推定催化劑氧氣保持量eOSC和第2目標(biāo)空燃比tAF —2確定的點(diǎn)的軌跡。
[0057]另外，如果前空燃比傳感器17存在空燃比誤差，則基于由前空燃比傳感器17檢測(cè)的排氣空燃比而計(jì)算的推定催化劑氧氣保持量產(chǎn)生誤差。因此，在難以碰到對(duì)上述(3)所記載的推定催化劑氧氣保持量進(jìn)行更正的機(jī)會(huì)時(shí)，推定催化劑氧氣保持量就與實(shí)際的催化劑氧氣保持量產(chǎn)生較大的偏差。前面已經(jīng)論述了由于該偏差使催化劑6的排氣凈化性能降低了的狀態(tài)持續(xù)。
[0058]另一方面，在本實(shí)施方式中，在使運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)從F點(diǎn)向濃空燃比側(cè)推移一次，并根據(jù)后02傳感器18輸出判定為催化劑6出口的空燃比與理論空燃比相比位于濃空燃比側(cè)之后，使運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)返回到A點(diǎn)。由此，能夠在每一個(gè)周期中進(jìn)行推定催化劑氧氣保持量eOSC的更正。在本實(shí)施方式中，推定催化劑氧氣保持量eOSC不會(huì)與實(shí)際的催化劑氧氣保持量產(chǎn)生較大的偏差，由此，能夠避免由于偏差使催化劑6的排氣凈化性能降低的狀態(tài)持續(xù)。
[0059]空燃比的控制方法并不限于圖2的情況。也可以例如使與理論空燃比14.69相比在稀空燃比側(cè)變化的第I目標(biāo)空燃比tAF — I的變化幅度和與理論空燃比14.69相比在濃空燃比側(cè)變化的第2目標(biāo)空燃比tAF —2的變化幅度不同。
[0060]另外，初始目標(biāo)空燃比不限于14.88，最終目標(biāo)空燃比不限于14.50，既可以比其大也可以比其小。例如能夠選擇14.84作為初始目標(biāo)空燃比。此時(shí)，以初始目標(biāo)空燃比14.84能夠維持NOx的100%轉(zhuǎn)化率的催化劑氧氣保持量的最大值成為75%，由此，將75%設(shè)定為第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC— I即可。另外，例如能夠選擇14.54作為最終目標(biāo)空燃比。此時(shí)，以最終目標(biāo)空燃比14.54能夠維持HC以及CO的100%轉(zhuǎn)化率的催化劑氧氣保持量的最小值大致成為15%，因此，將15%設(shè)定為第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC —2即可。
[0061]在基于圖2所示的空燃比控制想法時(shí)，如果用模型表示催化劑6入口的空燃比、催化劑6出口的空燃比、催化劑氧氣保持量如何變化，則如圖3所示。
[0062]在圖3的上段，H點(diǎn)、D點(diǎn)、C點(diǎn)、G點(diǎn)與圖2的H點(diǎn)、D點(diǎn)、C點(diǎn)、G點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。如圖3的上段所示，在tl的定時(shí)，設(shè)定初始目標(biāo)空燃比14.88并開始控制。計(jì)算從初始目標(biāo)空燃比14.88向理論空燃比14.69逐漸濃空燃比化的第I目標(biāo)空燃比tAF— I。從t2的定時(shí)起，計(jì)算從理論空燃比14.69向最終目標(biāo)空燃比14.50逐漸濃空燃比化的第2目標(biāo)空燃比tAF — 2。從t3的定時(shí)起，作為從最終目標(biāo)空燃比14.50朝向濃空燃比側(cè)的空燃比，計(jì)算第3目標(biāo)空燃比tAF —3。從t4的定時(shí)起重復(fù)上述內(nèi)容。
[0063]圖3的中段表示催化劑6出口的空燃比不是由后02傳感器18檢測(cè)的，而是由線性特性的空燃比傳感器檢測(cè)出的。因此，在圖3的中段，在利用第3目標(biāo)空燃比tAF —3朝向濃空燃比側(cè)的中途的t4的定時(shí)，催化劑6出口的空燃比橫穿濃空燃比限幅電平(處于從14.5至14.6的期間)而判定濃空燃比。另一方面，在圖2中，在運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)從最終目標(biāo)空燃比14.50向減小側(cè)(濃空燃比側(cè))的中途，根據(jù)后02傳感器18輸出判定濃空燃比，因此，圖2和圖3的中段未必相對(duì)應(yīng)。如圖3的中段所示，在t4的定時(shí)被判定濃空燃比時(shí)，如圖3的上段所示，在t4的定時(shí)之后立刻設(shè)定初始目標(biāo)空燃比14.88并再次開始控制。
[0064]如圖3的下段所示，在本實(shí)施方式中，將70%作為第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC—1，將15%作為第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC —2，即設(shè)定有兩個(gè)目標(biāo)值。在tl的定時(shí)，在將推定催化劑氧氣保持量eOSC初始設(shè)定為0%之后，首先，推定催化劑氧氣保持量eOSC朝向第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC—1( = 70% )變大。由此，在t2的定時(shí)，推定催化劑氧氣保持量eOSC達(dá)到第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC—I。接著，推定催化劑氧氣保持量eOSC朝向第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC —2( = 15% )變小，在t3的定時(shí)，推定催化劑氧氣保持量eOSC達(dá)到第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC —2。如果在t4的定時(shí)被判定濃空燃比，則以初始目標(biāo)空燃比為14.88再次開始控制，因此，在t4將推定催化劑氧氣保持量eOSC再次初始設(shè)定為0%。
[0065]按照?qǐng)D4A、圖4B、圖5的流程，說明由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器11執(zhí)行的該空燃比控制。
[0066]圖4A、圖4B的流程用于計(jì)算目標(biāo)空燃比以及推定催化劑氧氣保持量。圖4A、圖4B的流程是表示處理的順序，該流程并不是每隔恒定時(shí)間(例如每隔1ms)執(zhí)行的。圖4A、圖4B的流程的前提在于處于空燃比反饋控制區(qū)域。在此，空燃比反饋控制條件通過使前空燃比傳感器17以及催化劑6活性化而成立。也需要使后02傳感器18活性化，但后02傳感器18處于催化劑6的下游，因此，考慮到在催化劑6完成活性化的定時(shí)后02傳感器18也已活性化。
[0067]在圖4A中，步驟SI?S7是計(jì)算在圖2中從A點(diǎn)到C點(diǎn)的目標(biāo)空燃比(第I目標(biāo)空燃比)以及推定催化劑氧氣保持量(第I推定催化劑氧氣保持量)的部分。首先，在步驟SI中，基于后02傳感器輸出判定為處于濃空燃比側(cè)之后，設(shè)定初始目標(biāo)空燃比14.88。第I目標(biāo)空燃比tAF — I是從初始目標(biāo)空燃比14.88向理論空燃比14.69逐漸變小的值，因此，將14.88代入第I目標(biāo)空燃比的上一次值即tAF — I (上一次)。
[0068]在步驟S2中，設(shè)為弟I標(biāo)識(shí)(在發(fā)動(dòng)機(jī)I的起動(dòng)時(shí)初始設(shè)定為零)=1。弟I標(biāo)識(shí)=I表示設(shè)定有初始目標(biāo)空燃比14.8。
[0069]在步驟S3中，將70%設(shè)定為第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tCSC — I。70%如上所述，是以初始目標(biāo)空燃比14.88能夠維持NOx的100%轉(zhuǎn)化率的催化劑氧氣保持量的最大值。第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tCSC—I并不限于70%，即使是小于70%的值(規(guī)定值)也沒有問題。
[0070]在步驟S4中，對(duì)推定催化劑氧氣保持量eOSC設(shè)定O %。推定催化劑氧氣保持量eOSC基本上將上一次值加上每運(yùn)算周期時(shí)間的催化劑氧氣增減量而得到的值作為本次值進(jìn)行計(jì)算。步驟S4的操作，是在開始I個(gè)周期的空燃比控制時(shí)，將推定催化劑氧氣保持量eOSC初始化為0%。這表示在后02傳感器輸出被判定為濃空燃比的定時(shí)，將推定催化劑氧氣保持量eOSC重置為0%，從而對(duì)推定催化劑氧氣保持量eOSC進(jìn)行更正。
[0071]在步驟S5中，由下式計(jì)算第I目標(biāo)空燃比tAF — I。
[0072]tAF — I = tAF — I (上一次)—系數(shù) I X (tOSC — I — eOSC)…(4)
[0073]其中，tAF — I (上一次):tAF — I的上一次值，
[0074]tOSC — 1:第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量，
[0075]系數(shù)1:用于將催化劑氧氣保持量換算為空燃比的系數(shù)(正值)，
[0076](4)式用于以使推定催化劑氧氣保持量eOSC與第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tSC —I 一致的方式，將從初始目標(biāo)空燃比14.88朝向濃空燃比側(cè)而向理論空燃比14.69的空燃比作為第I目標(biāo)空燃比tAF—I進(jìn)行計(jì)算。最初，tAF—I (上一次)=14.88、tOSC—I =70%> eOSC = 0%,因此(4)式成為如下所示。
[0077]tAF—I = 14.88 —系數(shù) 1X70%...(5)
[0078]g卩，(5)式左邊的第I目標(biāo)空燃比tAF — I與初始目標(biāo)空燃比14.88相比減小與
(5)式右邊第2項(xiàng)相對(duì)應(yīng)的量。
[0079]在步驟S6中，由下式計(jì)算推定催化劑氧氣保持量eOSC (第I推定催化劑氧氣保持量)。
[0080]eOSC = eOSC (上一次)+ 系數(shù) 2 X (rAF — 14.69) X QexhX t/OSCmax...(6)
[0081]其中，eOSC(上一次):eOSC的上一次值，
[0082]14.69:理論空燃比，
[0083]rAF:由前空燃比傳感器17檢測(cè)的空燃比；
[0084]Qexh:排氣流量[cc/s],
[0085]t:運(yùn)算周期時(shí)間[s],
[0086]OSCmax:最大催化劑氧氣保持量[g],
[0087]系數(shù)2:用于將空燃比換算為氧氣濃度[g/cc]的系數(shù)(正值)
[0088]在圖2中，在從A點(diǎn)朝向C點(diǎn)的期間，催化劑入口的空燃比與理論空燃比相比位于稀空燃比側(cè)，因此，由前空燃比傳感器17檢測(cè)的催化劑入口的空燃比rAF與理論空燃比14.69相比變大，(6)式的右邊第2項(xiàng)為正。
[0089](6)式右邊第2項(xiàng)是將空燃比rAF與理論空燃比14.69之差、排氣流量Qexh和運(yùn)算周期時(shí)間t相乘而得到的值換算為氧氣量[g]后，除以最大催化劑氧氣保持量[g]而得到的值，即每運(yùn)算周期時(shí)間的催化劑氧氣保持量％的增加量。對(duì)該每運(yùn)算周期時(shí)間的催化劑氧氣保持量％的增加量進(jìn)行累積而得到的值為推定催化劑氧氣保持量eOSC。
[0090]也可以檢測(cè)(6)式的排氣流量Qexh，能夠替代Qexh而使用由空氣流量計(jì)13檢測(cè)的吸入空氣流量Qa。這在后述的(10)式中也相同。
[0091]最初，eOSC(上一次)=0%,因此，(6)式成為如下所示。
[0092]eOSC =系數(shù) 2X (rAF — 14.69) X QexhX t/0SCmax...(7)
[0093]由(J)式，作為推定催化劑氧氣保持量eOSC而計(jì)算出正值。
[0094]在步驟S7中，對(duì)以上述方式計(jì)算出的推定催化劑氧氣保持量eOSC和第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC — I ( = 70% )進(jìn)行比較。最初，推定催化劑氧氣保持量eOSC小于第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC—1，因此，返回到步驟S5，執(zhí)行步驟S5、S6的操作。SP，在推定催化劑氧氣保持量eOSC小于第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC— I的期間，反復(fù)進(jìn)行步驟S5、S6的操作。通過反復(fù)進(jìn)行上述(4)式，第I目標(biāo)空燃比tAF— I向理論空燃比14.69減小，通過反復(fù)進(jìn)行上述(7)式，推定催化劑氧氣保持量eOSC向第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC—1( = 70% )以正值增大。
[0095]不久，推定催化劑氧氣保持量eOSC達(dá)到第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC — I (=70% ) ο此時(shí)，從步驟S7進(jìn)入圖4B的步驟S8。
[0096]在圖4B中，步驟S8?S14是對(duì)在圖2中從C點(diǎn)到F點(diǎn)的目標(biāo)空燃比(第2目標(biāo)空燃比)以及推定催化劑氧氣保持量(第2推定催化劑氧氣保持量)進(jìn)行計(jì)算的部分。在步驟S8中，為了結(jié)束第I目標(biāo)空燃比tAF—I的計(jì)算而設(shè)為第I標(biāo)識(shí)=O。
[0097]在步驟S9中，將15%設(shè)定為第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tCSC —2。15%如上所述是以最終目標(biāo)空燃比14.50能夠維持HC以及CO的100%轉(zhuǎn)化率的催化劑氧氣保持量的最小值。第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tCSC —2不限于15%，即使是超過15%的值(規(guī)定值)也沒有問題。
[0098]在步驟SlO中，由下式計(jì)算第2目標(biāo)空燃比tAF —2。
[0099]tAF — 2 = tAF — 2 (上一次)—系數(shù) 3 X (eOSC — tOSC — 2)…(8)
[0100]其中，tAF —2(上一次):tAF —2的上一次值，
[0101]tOSC _ 2:第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量，
[0102]系數(shù)3:用于將催化劑氧氣保持量換算為空燃比的系數(shù)(正的值)，(8)式用于以使推定催化劑氧氣保持量eOSC與第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tSC — 2 一致的方式，將從理論空燃比14.69向最終目標(biāo)空燃比14.50而朝向濃空燃比側(cè)的空燃比作為第2目標(biāo)空燃比tAF —2進(jìn)行計(jì)算。最初，eOSC = 70%、t0SC —2 = 15%，因此，⑶式成為如下所示。
[0103]tAF —2 = 14.69 —系數(shù) 3 X (70 — 15) %...(9)
[0104]g卩，(9)式左邊的第2目標(biāo)空燃比tAF —2與上一次相比減小與(9)式右邊第2項(xiàng)相對(duì)應(yīng)的量。
[0105]在步驟Sll中，設(shè)為第2標(biāo)識(shí)(在發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)初始設(shè)定為零)=I。第2標(biāo)識(shí)=I表示計(jì)算出第2目標(biāo)空燃比tAF —2。
[0106]在步驟S12中，推定催化劑氧氣保持量eOSC(第2推定催化劑氧氣保持量)由上述(6)式計(jì)算。
[0107]605〇=605(:(上一次)+ 系數(shù)2\(^卩一14.69)\06叉11\七/0501^ …(10)
[0108]在圖2中，在從C點(diǎn)朝向F點(diǎn)的期間，催化劑入口的空燃比與理論空燃比相比處于濃空燃比側(cè)，因此，由前空燃比傳感器17檢測(cè)的催化劑入口的空燃比rAF與理論空燃比14.69相比變小，(6)式的右邊第2項(xiàng)變?yōu)樨?fù)。
[0109](6)式右邊第2項(xiàng)是將空燃比rAF與理論空燃比14.69之差、排氣流量Qexh以及運(yùn)算周期時(shí)間t相乘而得到的值換算為氧氣量[g]后，除以最大催化劑氧氣保持量[g]而得到的值，即每運(yùn)算周期時(shí)間的催化劑氧氣保持量％的減少量(負(fù)值)。將該每運(yùn)算周期時(shí)間的催化劑氧氣保持量％的減少量(負(fù)值)累積而得到的值為推定催化劑氧氣保持量eOSCo
[0110]最初，eOSC(上一次)=70%, (6)式成為如下所示。
[0111]eOSC = 70 —系數(shù) 2 X (rAF — 14.69) X Qexh X t/0SCmax…(10)
[0112]在此，rAF是接近理論空燃比14.69的值，因此，由(10)式作為推定催化劑氧氣保持量eOSC計(jì)算出比70%小的正值。
[0113]在步驟S13中，對(duì)以上述方式計(jì)算出的推定催化劑氧氣保持量eOSC和第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC —2( = 15% )進(jìn)行比較。最初，推定催化劑氧氣保持量eOSC比第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC —2大，因此，進(jìn)入步驟S14，確認(rèn)是否基于后02傳感器輸出判定為濃空燃比。例如，在催化劑6出口的空燃比(排氣空燃比)與理論空燃比14.69相比位于濃空燃比側(cè)時(shí)，后02傳感器輸出成為接近1.0V的值，在催化劑6出口的空燃比與理論空燃比14.69相比處于稀空燃比側(cè)時(shí)，后02傳感器輸出成為接近OV的值。因此，預(yù)先在500mV附近設(shè)定限幅電平，在后02傳感器輸出小于該限幅電平時(shí)，能夠判定為催化劑6出口的空燃比與理論空燃比14.69相比處于稀空燃比偵彳。另外，在后02傳感器輸出橫穿限幅電平而變大時(shí)，能夠判定為催化劑6出口的空燃比與理論空燃比14.69相比處于濃空燃比側(cè)。
[0114]在步驟S14中，在未判定為處于濃空燃比側(cè)的情況下，返回到步驟S10，執(zhí)行步驟S10、S11、S12的操作。即，在未被判定為濃空燃比且推定催化劑氧氣保持量eOSC比第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC — 2大的期間，反復(fù)進(jìn)行步驟S10、S11、S12的操作。通過反復(fù)上述(8)式，第2目標(biāo)空燃比tAF —2向最終目標(biāo)空燃比14.50減小，通過反復(fù)進(jìn)行上述(6)式，推定催化劑氧氣保持量eOSC向第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC — 1(= 15%)以正值減小。
[0115]不久，推定催化劑氧氣保持量eOSC達(dá)到第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC — 2 (=15% )。此時(shí)，從步驟S13進(jìn)入步驟S15及其以后步驟。
[0116]另一方面，在步驟S14中判定為在濃空燃比側(cè)的情況下，返回到步驟SI。
[0117]步驟S15?S18是對(duì)在圖2中從F點(diǎn)到H點(diǎn)的目標(biāo)空燃比(第3目標(biāo)空燃比)進(jìn)行計(jì)算的部分。
[0118]在步驟S15中，第2目標(biāo)空燃比tAF —2的計(jì)算結(jié)束，因此設(shè)為第2標(biāo)識(shí)=O。
[0119]在步驟S16中，由下式計(jì)算出第3目標(biāo)空燃比tAF —3。
[0120]tAF —3 = tAF —3(上一次)一規(guī)定值...(11)
[0121]其中，tAF —3 (上一次):tAF —3的上一次值，
[0122]規(guī)定值:恒定值(正值)，
[0123](11)式右邊的tAF —3 (上一次)的初始值是最終目標(biāo)空燃比14.50，因此，(11)式用于將與最終目標(biāo)空燃比14.50相比在每運(yùn)算周期時(shí)間減小規(guī)定值的(即朝向濃空燃比側(cè)的)值作為第3目標(biāo)空燃比進(jìn)行計(jì)算。作為(11)式右邊的規(guī)定值，設(shè)定為使得第3目標(biāo)空燃比tAF —3以比第I目標(biāo)空燃比tAF—1、第2目標(biāo)空燃比tAF — 2快的速度變化。其理由如下所述。即，在計(jì)算第3目標(biāo)空燃比tAF —3時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)在圖2中通過左下的陰影部分。圖2中的左下的陰影部分是催化劑的HC以及CO氧化凈化性能惡化的區(qū)域。因此，在經(jīng)過催化劑6的HC以及CO氧化凈化性能惡化的區(qū)域時(shí)，加快空燃比的變化速度，從而減少在催化劑6的HC以及CO氧化凈化性能惡化的區(qū)域中的滯留時(shí)間。
[0124]在步驟S17中，設(shè)為第3標(biāo)識(shí)=I。示出計(jì)算出第3標(biāo)識(shí)=I表示第3目標(biāo)空燃比tAF —3的情況。
[0125]在步驟S18中，基于后02傳感器輸出，確認(rèn)催化劑6出口的空燃比是否處于濃空燃比側(cè)。在未判定為催化劑6出口的空燃比處于濃空燃比側(cè)的期間，返回到步驟S16而反復(fù)進(jìn)行步驟S16、S17的操作。
[0126]通過步驟S16的操作、即上述(11)式的反復(fù)而使第3目標(biāo)空燃比tAF —3朝向濃空燃比側(cè)。不久后，在步驟S18中判定為催化劑6出口的空燃比處于濃空燃比側(cè)時(shí)，判斷為結(jié)束了第I周期，為了執(zhí)行第2周期，返回到圖4A的步驟SI。
[0127]圖5的流程用于計(jì)算在上述(3)式中所用的空燃比校正系數(shù)H0S，因此每隔恒定時(shí)間(例如每隔1ms)執(zhí)行圖5的流程。
[0128]在步驟S31中，判斷第I標(biāo)識(shí)(在圖4A的步驟S2中已設(shè)定完畢)。在第I標(biāo)識(shí)=I時(shí)，設(shè)定有初始目標(biāo)空燃比14.88，之后將初始目標(biāo)空燃比作為初始值并計(jì)算朝向減小側(cè)(濃空燃比側(cè))的第I目標(biāo)空燃比tAF—I。此時(shí)，進(jìn)入步驟S32，通過將理論空燃比14.69除以第I目標(biāo)空燃比tAF — I (在圖4A的步驟S5中計(jì)算完畢)，即由下式計(jì)算空燃比校正系數(shù)HOS [無名數(shù)]。
[0129]HOS = 14.69/tAF_l...(12)
[0130]第I目標(biāo)空燃比tAF—I是與理論空燃比14.69相比大的值，因此，根據(jù)(12)式，空燃比校正系數(shù)HOS成為比1.0小的值。S卩，在計(jì)算第I目標(biāo)空燃比tAF—I時(shí)，利用(12)式的空燃比校正系數(shù)HOS對(duì)氣缸空氣量相當(dāng)脈沖寬度Tp (燃料噴射量)進(jìn)行減量校正，混合氣體的空燃比從初始目標(biāo)空燃比14.88向理論空燃比14.69這樣朝向減小側(cè)。
[0131 ] 在步驟S31中，在第I標(biāo)識(shí)=O時(shí)，進(jìn)入步驟S33，判斷第2標(biāo)識(shí)(在圖4B的步驟Sll中設(shè)定完畢)。在第2標(biāo)識(shí)=I時(shí)，在圖4B中如前所述計(jì)算從理論空燃比14.69朝向減小側(cè)(濃空燃比側(cè))到最終目標(biāo)空燃比14.50的第2目標(biāo)空燃比tAF —2。因而，此時(shí)，進(jìn)入步驟S34，通過將理論空燃比14.69除以第2目標(biāo)空燃比tAF —2(在圖4B的步驟SlO中計(jì)算完畢)，即由下式計(jì)算空燃比校正系數(shù)HOS [無名數(shù)]。
[0132]HOS = 14.69/tAF_2...(13)
[0133]第2目標(biāo)空燃比tAF —2是比理論空燃比14.69小的值，因此，根據(jù)(13)式，空燃比校正系數(shù)HOS成為比1.0大的值。S卩，在計(jì)算出第2目標(biāo)空燃比tAF —2時(shí)，利用(13)式的空燃比校正系數(shù)H0S，對(duì)氣缸空氣量相當(dāng)脈沖寬度Tp (燃料噴射量)進(jìn)行增量校正，混合氣體的空燃比從理論空燃比14.69向最終目標(biāo)空燃比14.50朝向減小側(cè)。
[0134]在步驟S33中，在第2標(biāo)識(shí)=O時(shí)，進(jìn)入步驟S35，確認(rèn)第3標(biāo)識(shí)(在圖4B的步驟S17中設(shè)定完畢)。在第3標(biāo)識(shí)=I時(shí)，在圖4B中如前所述將最終目標(biāo)空燃比14.50作為初始值并計(jì)算朝向減小側(cè)(濃空燃比側(cè))的第3目標(biāo)空燃比tAF —3。因而，此時(shí)，進(jìn)入步驟S36，通過將理論空燃比14.69除以第3目標(biāo)空燃比tAF — 3 (在圖4B的步驟S16中計(jì)算完畢)，即由下式計(jì)算空燃比校正系數(shù)HOS [無名數(shù)]。
[0135]HOS = 14.69/tAF_3...(14)
[0136]第3目標(biāo)空燃比tAF —3是比理論空燃比14.69小的值，因此，根據(jù)(14)式，空燃比校正系數(shù)HOS成為比1.0大的值。即，在計(jì)算第3目標(biāo)空燃比tAF —3時(shí)，利用(14)式的空燃比校正系數(shù)H0S，對(duì)氣缸空氣量相當(dāng)脈沖寬度Tp (燃料噴射量)進(jìn)行增量校正，混合氣體的空燃比從最終目標(biāo)空燃比14.50進(jìn)一步朝向減小側(cè)(濃空燃比側(cè))。
[0137]在步驟S35中，在第3標(biāo)識(shí)=O時(shí)，利用后02傳感器輸出判定濃空燃比。此時(shí)，進(jìn)入步驟S37，設(shè)為空燃比校正系數(shù)HOS = 1.00。由此，進(jìn)入下一個(gè)周期，等待成為第I標(biāo)識(shí)=I。如果成為第I標(biāo)識(shí)=I，則反復(fù)進(jìn)行從步驟S31開始的操作。
[0138]將利用圖5計(jì)算的空燃比校正系數(shù)HOS用于上述(3)式。
[0139]在此，說明本實(shí)施方式的作用效果。
[0140]本實(shí)施方式涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置具有:催化劑6，其具有與從發(fā)動(dòng)機(jī)I排出的排氣的空燃比相對(duì)應(yīng)而將排氣中的氧氣攝入或者釋放的氧氣保持能力；前空燃比傳感器17;以及后02傳感器18。
[0141]在本裝置中，在后02傳感器18判定為與理論空燃比相比處于濃空燃比側(cè)時(shí)，基于第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC — I和推定催化劑氧氣保持量eOSC (第I推定催化劑氧氣保持量)計(jì)算第I目標(biāo)空燃比tAF—I (參照?qǐng)D4A的步驟S5)，該第I目標(biāo)空燃比tAF —I是將與理論空燃比14.69相比處于稀空燃比側(cè)的值(14.88)作為初始目標(biāo)空燃比，從該初始目標(biāo)空燃比14.88向理論空燃比14.69而朝向濃空燃比側(cè)的目標(biāo)空燃比。對(duì)向發(fā)動(dòng)機(jī)I的燃料供給量進(jìn)行校正(參照?qǐng)D5的步驟S31、S32、(12)式、(3)式)，以獲得第I目標(biāo)空燃bt tAF _ 10基于由前空燃比傳感器17檢測(cè)的空燃比rAF和理論空燃比14.69，對(duì)推定催化劑氧氣保持量eOSC (第I推定催化劑氧氣保持量)進(jìn)行計(jì)算(參照?qǐng)D4A的步驟S6)。直到推定催化劑氧氣保持量eOSC (第I推定催化劑氧氣保持量)達(dá)到第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC — I為止，繼續(xù)第I目標(biāo)空燃比tAF — I以及推定催化劑氧氣保持量eOSC (第I推定催化劑氧氣保持量)的計(jì)算(參照?qǐng)D4A的步驟S7、S5、S6)。在所述推定催化劑氧氣保持量eOSC (第I推定催化劑氧氣保持量)達(dá)到所述第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC — I之后，基于第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC — 2和推定催化劑氧氣保持量eOSC (第2推定催化劑氧氣保持量)計(jì)算第2目標(biāo)空燃比tAF —2(參照?qǐng)D4A的步驟S7、圖4B的步驟S10)，該第2目標(biāo)空燃比tAF —2是將與理論空燃比14.69相比處于濃空燃比側(cè)的值(14.50)作為最終目標(biāo)空燃比，從理論空燃比向該最終目標(biāo)空燃比14.50而朝向濃空燃比側(cè)的目標(biāo)空燃比。對(duì)向發(fā)動(dòng)機(jī)I的燃料供給量進(jìn)行校正(參照?qǐng)D5的步驟S33、S34、(13)式、(3)式)，以獲得第2目標(biāo)空燃比tAF — 2。在推定催化劑氧氣保持量eOSC(第I推定催化劑氧氣保持量)達(dá)到第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC—I之后，基于由前空燃比傳感器17檢測(cè)的空燃比rAF和理論空燃比14.69對(duì)推定催化劑氧氣保持量eOSC (第2推定催化劑氧氣保持量)進(jìn)行計(jì)算(參照?qǐng)D4B的步驟S12)。直到推定催化劑氧氣保持量eOSC (第2推定催化劑氧氣保持量)達(dá)到第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC —2為止，繼續(xù)第2目標(biāo)空燃比以及推定催化劑氧氣保持量eOSC(第2推定催化劑氧氣保持)的計(jì)算(參照?qǐng)D4B的步驟S13、S10、S12)。
[0142]根據(jù)本實(shí)施方式，計(jì)算推定催化劑氧氣保持量eOSC(第I推定催化劑氧氣保持量)，該推定催化劑氧氣保持量eOSC(第I推定催化劑氧氣保持量)是將與理論空燃比14.69相比處于稀空燃比側(cè)的值(14.88)作為初始目標(biāo)空燃比，將與理論空燃比14.69相比處于濃空燃比側(cè)的值(14.50)作為最終目標(biāo)空燃比，使空燃比從初始目標(biāo)空燃比14.88向理論空燃比14.69、從理論空燃比14.69向最終目標(biāo)空燃比14.50、并且朝向第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC—I的推定催化劑氧氣保持量eOSC，并且，計(jì)算朝向第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC — 2的推定催化劑氧氣保持量eOSC (第2推定催化劑氧氣保持量)，所以與在將最大催化劑氧氣保持量和最小催化劑氧氣保持量的1/2設(shè)定為目標(biāo)催化劑氧氣保持量而計(jì)算目標(biāo)空燃比的情況相比，能夠在不使催化劑6的排氣凈化性能惡化的區(qū)域中更可靠地控制空燃比。
[0143]根據(jù)本實(shí)施方式，將第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC — I設(shè)定為在初始目標(biāo)空燃比14.88時(shí)NOx的轉(zhuǎn)化率成為規(guī)定值的催化劑氧氣保持量，因此，能夠進(jìn)行NOx的轉(zhuǎn)化率成為規(guī)定值的區(qū)域中的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0144]根據(jù)本實(shí)施方式，所述規(guī)定值為100%，因此，能夠可靠地避免NOx的轉(zhuǎn)化率小于100%的區(qū)域(圖2的右上的陰影區(qū)域)中的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0145]根據(jù)本實(shí)施方式，在初始目標(biāo)空燃比為14.88時(shí)，第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC—I為70% (NOx的轉(zhuǎn)化率能夠維持100%的最大值)，因此，與作為第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC— I設(shè)定小于70%的值的情況相比，能夠?qū)⑦\(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)沿著稀空燃比一理論空燃比一濃空燃比的控制周期的長度加長。
[0146]根據(jù)本實(shí)施方式，將第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC — 2設(shè)定為，在最終目標(biāo)空燃比14.50 (從理論空燃比14.69減去初始目標(biāo)空燃比14.88與理論空燃比14.69之差而得到的空燃比)時(shí)HC以及CO的轉(zhuǎn)化率成為規(guī)定值的催化劑氧氣保持量，因此，能夠進(jìn)行在HC以及CO的轉(zhuǎn)化率成為規(guī)定值的區(qū)域中的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0147]根據(jù)本實(shí)施方式，所述規(guī)定值為100%，因此，能夠進(jìn)行在HC以及CO的轉(zhuǎn)化率為100%的區(qū)域中的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0148]根據(jù)本實(shí)施方式，第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC —2在從理論空燃比14.69減去初始目標(biāo)空燃比14.88與理論空燃比14.69之差而獲得的空燃比(即14.50)時(shí)為15%(能夠維持HC以及CO的100%轉(zhuǎn)化率的最小值)，因此，與作為第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC —2設(shè)定超過15%的值的情況相比，能夠?qū)⑦\(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)沿著稀空燃比一理論空燃比一濃空燃比的控制周期的長度加長。
[0149]根據(jù)本實(shí)施方式，在推定催化劑氧氣保持量eOSC (第2推定催化劑氧氣保持量)達(dá)到第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC —2時(shí)，計(jì)算以規(guī)定的變化速度朝向濃空燃比側(cè)的第3目標(biāo)空燃比tAF —3 (參照?qǐng)D4B的步驟S13、S16)，因此，利用后02傳感器18 —定會(huì)判定出催化劑6出口的空燃比處于濃空燃比側(cè)，從而能夠定期地進(jìn)行推定催化劑氧氣保持量OSC的更正。
[0150]在推定催化劑氧氣保持量eOSC (第2推定催化劑氧氣保持量)達(dá)到第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量tOSC —2時(shí)，催化劑6入口的空燃比成為最終目標(biāo)空燃比14.50。與該最終目標(biāo)空燃比14.50相比在濃空燃比側(cè)的區(qū)域?yàn)榇呋瘎?的HC以及CO氧化凈化性能惡化的區(qū)域。根據(jù)本實(shí)施方式，使第3目標(biāo)空燃比tAF —3以比第I目標(biāo)空燃比tAF—1、第2目標(biāo)空燃比tAF — 2快的速度變化，因此，能夠減少在催化劑6的HC以及CO氧化凈化性能惡化的區(qū)域中的滯留時(shí)間。
[0151]以上說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但上述實(shí)施方式只不過示出本發(fā)明的應(yīng)用例的一部分，其主旨并不是將本發(fā)明的保護(hù)范圍限定于上述實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)。在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變更。
[0152]本申請(qǐng)基于2012年6月25日向日本國專利廳提出申請(qǐng)的日本特愿2012 — 142142號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，通過參照將該申請(qǐng)的全部內(nèi)容引入本說明書中。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其具有: 催化劑，其具有與從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣的空燃比相對(duì)應(yīng)而將排氣中的氧氣攝入或者釋放的氧氣保持能力； 上游側(cè)空燃比檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述催化劑的上游側(cè)的排氣空燃比； 下游側(cè)空燃比檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述催化劑的下游側(cè)的排氣空燃比， 該發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置具有: 第I目標(biāo)空燃比計(jì)算單元，其在所述下游側(cè)空燃比檢測(cè)單元判定為與理論空燃比相比處于濃空燃比側(cè)時(shí)，基于第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量和第I推定催化劑氧氣保持量，計(jì)算第I目標(biāo)空燃比，該第I目標(biāo)空燃比是將與理論空燃比相比處于稀空燃比側(cè)的值作為初始目標(biāo)空燃比，從所述初始目標(biāo)空燃比向理論空燃比而朝向濃空燃比側(cè)的目標(biāo)空燃比； 第I燃料供給量校正單元，其對(duì)向所述發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給量進(jìn)行校正，以獲得所述第I目標(biāo)空燃比； 第I推定催化劑氧氣保持量計(jì)算單元，其在目標(biāo)空燃比為所述第I目標(biāo)空燃比時(shí)，基于由所述上游側(cè)空燃比檢測(cè)單元檢測(cè)出的空燃比和理論空燃比，計(jì)算所述第I推定催化劑氧氣保持量； 第I計(jì)算繼續(xù)單元，其直至所述第I推定催化劑氧氣保持量達(dá)到所述第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量為止，繼續(xù)所述第I目標(biāo)空燃比以及所述第I推定催化劑氧氣保持量的計(jì)算；第2目標(biāo)空燃比計(jì)算單元，在所述第I推定催化劑氧氣保持量達(dá)到所述第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量之后，基于第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量和第2推定催化劑氧氣保持量計(jì)算第2目標(biāo)空燃比，該第2目標(biāo)空燃比是將與理論空燃比相比處于濃空燃比側(cè)的值作為最終目標(biāo)空燃比，從理論空燃比向所述最終目標(biāo)空燃比而朝向濃空燃比側(cè)的目標(biāo)空燃比； 第2燃料供給量校正單元，其對(duì)向所述發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給量進(jìn)行校正，以獲得所述第2目標(biāo)空燃比； 第2推定催化劑氧氣保持量計(jì)算單元，在目標(biāo)空燃比為所述第2目標(biāo)空燃比時(shí)，基于由所述上游側(cè)空燃比檢測(cè)單元檢測(cè)出的空燃比和理論空燃比，計(jì)算所述第2推定催化劑氧氣保持量； 第2計(jì)算繼續(xù)單元，其直至所述第2推定催化劑氧氣保持量達(dá)到所述第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量為止，繼續(xù)所述第2目標(biāo)空燃比以及所述第2推定催化劑氧氣保持量的計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置， 將所述第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量設(shè)定為，在所述初始目標(biāo)空燃比時(shí)NOx的轉(zhuǎn)化率成為規(guī)定值的催化劑氧氣保持量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置， 所述規(guī)定值為100%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置， 所述第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量，是在所述初始目標(biāo)空燃比時(shí)所述NOx的轉(zhuǎn)化率能夠維持100%的最大值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置， 將所述第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量設(shè)定為，在從理論空燃比減去所述初始目標(biāo)空燃比與理論空燃比之差而得到的空燃比時(shí)，HC以及CO的轉(zhuǎn)化率成為規(guī)定值的催化劑氧氣保持 量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于， 所述規(guī)定值為100%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置， 所述第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量，是在從理論空燃比減去所述初始目標(biāo)空燃比與理論空燃比之差而得到的空燃比時(shí)，所述HC以及CO的轉(zhuǎn)化率能夠維持100%的最小值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置， 在所述第2推定催化劑氧氣保持量達(dá)到所述第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量時(shí)，計(jì)算以規(guī)定的變化速度朝向濃空燃比側(cè)的第3目標(biāo)空燃比。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置， 使所述第3目標(biāo)空燃比以比所述第I目標(biāo)空燃比或者所述第2目標(biāo)空燃比更快的速度變化。
10.一種發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化方法，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有與從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣的空燃比相對(duì)應(yīng)地將排氣中的氧氣攝入或者釋放的氧氣保持能力的催化劑， 在該發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化方法中， 檢測(cè)所述催化劑的上游側(cè)的排氣空燃比， 檢測(cè)所述催化劑的下游側(cè)的排氣空燃比， 在判定為所述下游側(cè)的排氣空燃比與理論空燃比相比處于濃空燃比側(cè)時(shí)，基于第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量和第I推定催化劑氧氣保持量計(jì)算第I目標(biāo)空燃比，該第I目標(biāo)空燃比是將與理論空燃比相比處于稀空燃比側(cè)的值作為初始目標(biāo)空燃比，從所述初始目標(biāo)空燃比向理論空燃比而向朝向濃空燃比側(cè)的目標(biāo)空燃比， 對(duì)向所述發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給量進(jìn)行校正，以獲得所述第I目標(biāo)空燃比， 在目標(biāo)空燃比為所述第I目標(biāo)空燃比時(shí)，基于所述上游側(cè)的排氣空燃比和理論空燃t匕，計(jì)算所述第I推定催化劑氧氣保持量， 直到所述第I推定催化劑氧氣保持量達(dá)到所述第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量為止，繼續(xù)所述第I目標(biāo)空燃比以及所述第I推定催化劑氧氣保持量的計(jì)算， 在所述第I推定催化劑氧氣保持量達(dá)到所述第I目標(biāo)催化劑氧氣保持量之后，基于第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量和第2推定催化劑氧氣保持量計(jì)算第2目標(biāo)空燃比，該第2目標(biāo)空燃比是將與理論空燃比相比在濃空燃比側(cè)的值作為最終目標(biāo)空燃比，從理論空燃比向所述最終目標(biāo)空燃比而朝向濃空燃比側(cè)的目標(biāo)空燃比， 對(duì)向所述發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給量進(jìn)行校正，以獲得所述第2目標(biāo)空燃比， 在目標(biāo)空燃比為所述第2目標(biāo)空燃比時(shí)，基于所述上游側(cè)的排氣空燃比和理論空燃比計(jì)算所述第2推定催化劑氧氣保持量， 直到所述第2推定催化劑氧氣保持量達(dá)到所述第2目標(biāo)催化劑氧氣保持量為止，繼續(xù)所述第2目標(biāo)空燃比以及所述第2推定催化劑氧氣保持量的計(jì)算。
【文檔編號(hào)】F02D45/00GK104302883SQ201380025809
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月25日
【發(fā)明者】下條茂雅, 谷雅之 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社