Система диагностики двигателя внутреннего сгорания - RU2634911C2

Чертежи

Показать все 12 чертежа(ей)

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к системе диагностики двигателя внутреннего сгорания.

Предшествующий уровень техники

[0002] Ранее был известен двигатель внутреннего сгорания, в выхлопном канале которого имеется датчик воздушно-топливного отношения, и в котором осуществляется управление количеством топлива, поступающего в двигатель внутреннего сгорания, на основе выходного сигнала датчика воздушно-топливного отношения.

[0003] Датчик воздушно-топливного отношения, используемый в таком двигателе внутреннего сгорания, по мере использования постепенно ухудшает свои характеристики. В качестве такого ухудшения характеристик, например, можно упомянуть ухудшение реакции датчика воздушно-топливного отношения. Ухудшение реакции датчика воздушно-топливного отношения происходит из-за того, что воздушные отверстия, расположенные в крышке датчика, предназначенной для предотвращения покрытия элемента датчика водой, в конечном итоге частично закупориваются твердыми частицами (ТЧ). Если воздушные отверстия частично закупорены таким образом, газообмен между внутренней и наружной сторонами крышки датчика становится медленнее, и в результате выходной сигнал датчика воздушно-топливного отношения становится замедленным. Если возникает такое ухудшение характеристик датчика воздушно-топливного отношения, различные операции управления, выполняемые системой управления двигателя внутреннего сгорания, в конечном итоге становятся затруднительными.

[0004] Поэтому была предложена система диагностики, диагностирующая ухудшение характеристик датчика воздушно-топливного отношения (например, см. PLTS 1-5). В качестве таковой была, например, предложена система диагностики, изменяющая целевое воздушно-топливное отношение ступенчатым образом и вместе с этим определяющая первое время реакции, пока выходная величина датчика воздушно-топливного отношения не достигнет первой заданной величины, и второе время реакции для величины, большей, чем первая заданная величина. Основываясь на этих двух временных интервалах для первого времени реакции и второго времени реакции, система диагностики оценивает ухудшение характеристик датчика воздушно-топливного отношения (например, PLT 1). Здесь в качестве параметров ухудшения характеристик датчика воздушно-топливного отношения, подразумевается ухудшение реакции, когда время реакции становится медленнее, и ухудшение коэффициента усиления, когда сама реакция увеличивается или уменьшается. Согласно системе диагностики, описанной в PLT 1, используя первое время реакции и второе время реакции в качестве основы для оценки ухудшения характеристик датчика воздушно-топливного отношения, считается возможным с точностью определить, каким из двух параметров ухудшения характеристик было вызвано ухудшение характеристик датчика воздушно-топливного отношения.

Указатель ссылок

Патентная литература

[0005] PLT 1: Японская патентная публикация No. 2007-192093А

PLT 2: Японская патентная публикация No. 2004-225684А

PLT 3: Японская патентная публикация No. 2001-242126А

PLT 4: Японская патентная публикация No. 2010-007534А

PLT 5: Японская патентная публикация No. 2011-106415А

Сущность изобретения

Техническая задача

[0006] В этом отношении, ухудшение реакции датчика воздушно-топливного отношения диагностируется путем ступенчатого изменения воздушно-топливного отношения выхлопного газа, вытекающего из двигателя внутреннего сгорания, и определения реакции датчика воздушно-топливного отношения относительно этого ступенчатого изменения. Кроме того, чем больше степень, на которую ступенчато изменяется воздушно-топливное отношение выхлопного газа, выпускаемого из двигателя внутреннего сгорания, тем выше точность диагностики ухудшения реакции.

[0007] При этом, когда управление отсечкой топлива останавливает или сильно уменьшает подачу топлива в камеры сгорания, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора очистки выхлопного газа, становится беднее стехиометрического воздушно-топливного отношения. Бедная степень становится чрезвычайно большой. Поэтому, сразу после запуска управления отсечкой топлива или сразу после окончания управления отсечкой топлива, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, выпускаемого из двигателя внутреннего сгорания, ступенчатым образом сильно меняется. По этой причине, сразу после запуска управления отсечкой топлива или сразу после окончания управления отсечкой топлива, возможна высокоточная диагностика ухудшения реакции.

[0008] С другой стороны, в двигателе внутреннего сгорания с управлением количеством топлива на основе выходного сигнала датчика воздушно-топливного отношения, датчик воздушно-топливного отношения часто расположен также с выпускной стороны катализатора очистки выхлопного газа. В таком случае выхлопной газ, выпускаемый из двигателя внутреннего сгорания, проходит через катализатор очистки выхлопного газа, затем достигает датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. По этой причине, когда катализатор очистки выхлопного газа имеет способность к накоплению кислорода, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, достигающего датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, меняется в соответствии не только с выхлопным газом, выпускаемым из двигателя внутреннего сгорания, однако, в соответствии и со способностью к накоплению кислорода, величиной накопления кислорода, и т.д. катализатора очистки выхлопного газа.

[0009] По этой причине, когда, как упомянуто выше, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, выпускаемого из двигателя внутреннего сгорания, сильно ступенчато меняется для диагностирования ухудшения реакции, иногда выходной сигнал датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны перестает меняться в соответствии с состоянием катализатора очистки выхлопного газа. В таком случае, даже когда фактическая реакция датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны является постоянной, если состояние катализатора очистки выхлопного газа меняется, то вместе с этим выходной сигнал датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, в конечном счете, изменится.

[0010] Напротив, например, если диагностировать ухудшение реакции сразу после окончания управления отсечкой топлива, можно выполнить диагностику в состоянии фиксации величины накопления кислорода в катализаторе очистки выхлопного газа. По этой причине, можно уменьшить воздействие состояния катализатора очистки выхлопного газа на выходной сигнал датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны и, в результате, повысить точность диагностики ухудшения реакции датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

[0011] Тем не менее, даже если диагностировать ухудшение реакции сразу после окончания управления отсечкой топлива данным образом, выходной сигнал датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны по-прежнему меняется согласно состоянию катализатора очистки выхлопного газа. Кроме того, если выходной сигнал датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меняется согласно состоянию катализатора очистки выхлопного газа данным образом, более нельзя с точностью диагностировать ухудшение реакции датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

[0012] Поэтому, ввиду вышеуказанных проблем, задачей настоящего изобретения является создание системы диагностики двигателя внутреннего сгорания способной устранить последствия изменения состояния катализатора очистки выхлопного газа, и при этом с точностью диагностировать нештатное ухудшение реакции датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

Решение задачи

[0013] Чтобы решить вышеуказанную задачу, согласно первому объекту изобретения, предложена система диагностики двигателя внутреннего сгорания, содержащая катализатор очистки выхлопного газа, расположенный в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания и способный накапливать кислород, содержащийся в поступающем выхлопном газе, а также датчик воздушно-топливного отношения, расположенный с выпускной стороны катализатора очистки выхлопного газа в направлении потока выхлопного газа и определяющий воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора очистки выхлопного газа, которая останавливает или уменьшает подачу топлива в камеру сгорания в качестве управления отсечкой топлива, и управляет воздушно-топливным отношением выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа после окончания управления отсечкой топлива, доводя его до богатого воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, в качестве управления богатым перезапуском, при этом система диагностики содержит средство вычисления первой характеристики изменения для вычисления первой характеристики изменения воздушно-топливного отношения, когда после окончания управления отсечкой топлива выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения впервые проходит через первую область воздушно-топливного отношения, которая представляет собой часть области воздушно-топливного отношения, относящуюся к стехиометрическому воздушно-топливному отношению или больше, на основе выходного воздушно-топливного отношения, выдаваемого из датчика воздушно-топливного отношения, средство вычисления второй характеристики изменения для вычисления второй характеристики изменения воздушно-топливного отношения, когда после окончания управления отсечкой топлива выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения впервые проходит через вторую область воздушно-топливного отношения, включающую в себя стехиометрическое воздушно-топливное отношение и отличную от первой области воздушно-топливного отношения, на основе выходного воздушно-топливного отношения, выдаваемого из датчика воздушно-топливного отношения, и

средство диагностики нештатного режима работы для диагностики нештатного режима работы датчика воздушно-топливного отношения на основе первой характеристики изменения, вычисленной средством вычисления первой характеристики изменения и второй характеристики изменения, вычисленной средством вычисления второй характеристики изменения.

[0014] Согласно второму объекту изобретения имеется первый объект изобретения, в котором средство диагностики нештатного режима работы корректирует первую характеристику изменения воздушно-топливного отношения на основе второй характеристики изменения воздушно-топливного отношения для вычисления скорректированной характеристики изменения воздушно-топливного отношения и диагностирует нештатный режим работы датчика воздушно-топливного отношения на основе скорректированной характеристики изменения воздушно-топливного отношения.

[0015] Согласно третьему объекту изобретения имеется второй объект изобретения, в котором первая характеристика изменения воздушно-топливного отношения представляет собой первую скорость изменения воздушно-топливного отношения, которая является скоростью изменения, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения впервые проходит через первую область воздушно-топливного отношения, и средство диагностики нештатного режима работы делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в нештатном режиме, когда скорректированная скорость изменения воздушно-топливного отношения, вычисленная путем коррекции первой скорости изменения воздушно-топливного отношения на основе второй характеристики изменения воздушно-топливного отношения, медленнее, чем скорость изменения, используемая в качестве опорной для нештатного режима работы, и делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в штатном режиме, когда скорректированная скорость изменения воздушно-топливного отношения быстрее, чем скорость изменения, используемая в качестве опорной для нештатного режима работы.

[0016] Согласно четвертому объекту изобретения имеется третий объект изобретения, в котором вторая характеристика изменения воздушно-топливного отношения представляет собой вторую скорость изменения воздушно-топливного отношения, которая является скоростью изменения, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения впервые проходит через вторую область воздушно-топливного отношения, и средство диагностики нештатного режима работы, которое при вычислении скорректированной скорости изменения воздушно-топливного отношения, корректирует первую скорость изменения воздушно-топливного отношения таким образом, что чем быстрее вторая скорость изменения воздушно-топливного отношения, тем медленнее становится скорректированная скорость изменения воздушно-топливного отношения.

[0017] Согласно пятому объекту изобретения имеется второй объект изобретения, в котором первая характеристика изменения воздушно-топливного отношения представляет собой первую совокупную величину воздушно-топливного отношения, полученную путем совокупного сложения выходного воздушно-топливного отношения датчика воздушно-топливного отношения, когда выходное воздушно-топливное отношение находится в первой области воздушно-топливного отношения, и средство диагностики нештатного режима работы делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в нештатном режиме, когда скорректированная совокупная величина воздушно-топливного отношения, вычисленная путем коррекции первой совокупной величины воздушно-топливного отношения на основе второй характеристики изменения воздушно-топливного отношения, представляет собой совокупную величину, используемую в качестве опорной для нештатного режима работы или больше, и делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в штатном режиме, когда скорректированная совокупная величина воздушно-топливного отношения меньше, чем совокупная величина, используемая в качестве опорной для нештатного режима работы.

[0018] Согласно шестому объекту изобретения имеется пятый объект изобретения, в котором вторая характеристика изменения воздушно-топливного отношения представляет собой скорость изменения, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения впервые проходит через вторую область воздушно-топливного отношения, и определенную как вторая скорость изменение воздушно-топливного отношения, и средство диагностики нештатного режима работы, которое при вычислении скорректированной совокупной величины воздушно-топливного отношения, корректирует первую совокупную величину воздушно-топливного отношения так, что чем быстрее вторая скорость изменения воздушно-топливного отношения, тем медленнее становится скорректированная совокупная величина воздушно-топливного отношения.

[0019] Согласно седьмому объекту изобретения имеется четвертый или шестой объект изобретения, в котором вторая область воздушно-топливного отношения представляет собой область между верхним предельным воздушно-топливным отношением второй области, которое беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и нижним предельным воздушно-топливным отношением второй области на богатой стороне от стехиометрического воздушно-топливного отношения.

[0020] Согласно восьмому объекту изобретения имеется седьмой объект изобретения, в котором средство диагностики нештатного режима работы не корректирует первую скорость изменения воздушно-топливного отношения или совокупную величину воздушно-топливного отношения на основе второй скорости изменения воздушно-топливного отношения, когда истекает заданное время или больше от того момента, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения входит во вторую область воздушно-топливного отношения.

[0021] Согласно девятому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по восьмой, в котором датчик воздушно-топливного отношения представляет собой датчик воздушно-топливного отношения предельного тока, выдающего предельный ток, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, проходящего через датчик воздушно-топливного отношения, находится в заданной области воздушно-топливного отношения, при этом первая область воздушно-топливного отношения, а также вторая область воздушно-топливного отношения находятся в заданной области воздушно-топливного отношения, где датчик воздушно-топливного отношения генерирует предельный ток.

[0022] Согласно десятому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по девятый, в котором первая область воздушно-топливного отношения представляет собой область между верхним предельным воздушно-топливным отношением первой области и нижним предельным воздушно-топливным отношением первой области, находящимся на богатой стороне от верхнего предельного воздушно-топливного отношения первой области, вторая область воздушно-топливного отношения представляет собой область между верхним предельным воздушно-топливным отношением второй области и нижним предельным воздушно-топливным отношением второй области, находящимся на богатой стороне от верхнего предельного воздушно-топливного отношения второй области, при этом верхнее предельное воздушно-топливное отношение второй области представляет собой нижнее предельное воздушно-топливное отношение первой области или меньше.

[0023] Согласно одиннадцатому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по десятый, в котором вторая характеристика изменения воздушно-топливного отношения представляет собой вторую скорость изменения воздушно-топливного отношения, которая представляет собой скорость изменения, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения впервые проходит через вторую область воздушно-топливного отношения, и средство диагностики нештатного режима работы делает заключение, что катализатор очистки выхлопного газа претерпевает ухудшение характеристик, когда определено, что вторая скорость изменения воздушно-топливного отношения быстрее, чем скорость изменения, определенная для нештатного режима работы катализатора.

[0024] Чтобы решить вышеуказанную задачу, согласно двенадцатому объекту изобретения, предложена система диагностики двигателя внутреннего сгорания, содержащая катализатор очистки выхлопного газа, расположенный в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания и способный накапливать кислород, содержащийся в поступающем выхлопном газе, а также датчик воздушно-топливного отношения, расположенный с выпускной стороны катализатора очистки выхлопного газа в направлении потока выхлопного газа, и определяющий воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора очистки выхлопного газа, которая останавливает или уменьшает подачу топлива в камеру сгорания в качестве управления отсечкой топлива, и управляет воздушно-топливным отношением выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа после окончания управления отсечкой топлива, доводя его до богатого воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, в качестве управления богатым перезапуском, при этом система диагностики содержит средство вычисления характеристики изменения для вычисления характеристики изменения воздушно-топливного отношения, когда после окончания управления отсечкой топлива выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения впервые проходит через часть области воздушно-топливного отношения, относящуюся к стехиометрическому воздушно-топливному отношению или больше, на основе выходного воздушно-топливного отношения, выдаваемого из датчика воздушно-топливного отношения, средство определения стабилизированного воздушно-топливного отношения для определения выходного воздушно-топливного отношения, когда после окончания управления отсечкой топлива скорость изменения выходного воздушно-топливного отношения датчика воздушно-топливного отношения становится опорной скоростью или меньше, в качестве стабилизированного выходного воздушно-топливного отношения, на основе выходного воздушно-топливного отношения, выдаваемого из датчика воздушно-топливного отношения, и средство диагностики нештатного режима работы для диагностики нештатного режима работы датчика воздушно-топливного отношения на основе характеристики изменения воздушно-топливного отношения, вычисленной средством вычисления характеристики изменения, и стабилизированного выходного воздушно-топливного отношения, определенного средством определения стабилизированного воздушно-топливного отношения.

[0025] Согласно тринадцатому объекту изобретения имеется двенадцатый объект изобретения, в котором средство диагностики нештатного режима работы корректирует характеристику изменения воздушно-топливного отношения для вычисления скорректированной характеристики изменения воздушно-топливного отношения и диагностирует нештатный режим работы датчика воздушно-топливного отношения на основе скорректированной характеристики изменения воздушно-топливного отношения, если стабилизированное выходное воздушно-топливное отношение, определенное средством определения стабилизированного воздушно-топливного отношения, представляет собой богатое воздушно-топливное отношение.

[0026] Согласно четырнадцатому объекту изобретения имеется тринадцатый объект изобретения, в котором характеристика изменения воздушно-топливного отношения представляет собой скорость изменения воздушно-топливного отношения, которая представляет собой скорость изменения, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения впервые проходит через упомянутую область воздушно-топливного отношения, и средство диагностики нештатного режима работы делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в нештатном режиме, когда скорректированная скорость изменения воздушно-топливного отношения, вычисленная путем коррекции скорости изменения воздушно-топливного отношения, медленнее, чем скорость изменения, используемая в качестве опорной для нештатного режима работы, и делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в штатном режиме, когда скорректированная скорость изменения воздушно-топливного отношения быстрее, чем скорость изменения, используемая в качестве опорной для нештатного режима работы.

[0027] Согласно пятнадцатому объекту изобретения имеется тринадцатый объект изобретения, в котором характеристика изменения воздушно-топливного отношения представляет собой совокупную величину воздушно-топливного отношения, полученную путем совокупного сложения выходного воздушно-топливного отношения датчика воздушно-топливного отношения, когда выходное воздушно-топливное отношение находится в упомянутой области воздушно-топливного отношения, а средство диагностики нештатного режима работы делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в нештатном режиме, когда скорректированная совокупная величина воздушно-топливного отношения, вычисленная путем коррекции совокупной величины воздушно-топливного отношения, представляет собой совокупную величину, используемую в качестве опорной для нештатного режима работы или больше, и делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в штатном режиме, когда скорректированная совокупная величина воздушно-топливного отношения меньше, чем совокупная величина, используемая в качестве опорной для нештатного режима работы.

[0028] Согласно шестнадцатому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с двенадцатого по пятнадцатый, в котором управление богатым перезапуском завершается, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения становится конечной величиной воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, или меньше, чем конечная величина воздушно-топливного отношения, и когда средство определения стабилизированного воздушно-топливного отношения определяет стабилизированное выходное воздушно-топливное отношение после окончания управления отсечкой топлива, пока скорость изменения выходного воздушно-топливного отношения датчика воздушно-топливного отношения не станет опорной скоростью, управление богатым перезапуском продолжается, даже если выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения достигает конечной величины воздушно-топливного отношения.

[0029] Согласно семнадцатому объекту изобретения имеется шестнадцатый объект изобретения, в котором когда средством диагностики нештатного режима работы не сделано заключение, средство определения стабилизированного воздушно-топливного отношения не определяет стабилизированное выходное воздушно-топливное отношение, и после окончания управления отсечкой топлива, даже если скорость изменения выходного воздушно-топливного отношения датчика воздушно-топливного отношения не становится опорной скоростью, управление богатым перезапуском завершается, если выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения достигает конечной величины воздушно-топливного отношения.

[0030] Чтобы решить вышеуказанную задачу, согласно восемнадцатому объекту изобретения предложена система диагностики двигателя внутреннего сгорания, содержащая катализатор очистки выхлопного газа, расположенный в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания и способный накапливать кислород, содержащийся в поступающем выхлопном газе, а также датчик воздушно-топливного отношения, расположенный с выпускной стороны катализатора очистки выхлопного газа в направлении потока выхлопного газа и определяющий воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора очистки выхлопного газа, которая останавливает или уменьшает подачу топлива в камеру сгорания в качестве управления отсечкой топлива, и управляет воздушно-топливным отношением выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа после окончания управления отсечкой топлива, доводя его до богатого воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, в качестве управления богатым перезапуском, при этом система диагностики содержит средство вычисления первой скорости изменения для вычисления первой скорости изменения воздушно-топливного отношения, которая представляет собой скорость изменения, когда после окончания управления отсечкой топлива выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения впервые проходит через первую область воздушно-топливного отношения, которая представляет собой часть области воздушно-топливного отношения, относящуюся к стехиометрическому воздушно-топливному отношению или больше, на основе выходного воздушно-топливного отношения, выдаваемого из датчика воздушно-топливного отношения, средство вычисления второй скорости изменения для вычисления второй скорости изменения воздушно-топливного отношения, которая представляет собой скорость изменения, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения впервые проходит через вторую область воздушно-топливного отношения, отличную от первой области воздушно-топливного отношения, на основе выходного воздушно-топливного отношения, выдаваемого из датчика воздушно-топливного отношения, и средство диагностики нештатного режима работы для диагностики нештатного режима работы датчика воздушно-топливного отношения на основе скорректированной скорости изменения воздушно-топливного отношения, вычисленной путем коррекции первой скорости изменения воздушно-топливного отношения, вычисленной средством вычисления первой скорости изменения, выполняемой на основе второй скорости изменения воздушно-топливного отношения, вычисленной средством вычисления второй скорости изменения, при этом средство диагностики нештатного режима работы корректирует первую скорость изменения воздушно-топливного отношения так, что скорректированная скорость изменения воздушно-топливного отношения становится тем медленнее, чем быстрее вторая скорость изменения воздушно-топливного отношения, и делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в нештатном режиме, когда скорректированная скорость изменения воздушно-топливного отношения, медленнее, чем скорость изменения, используемая в качестве опорной для нештатного режима работы, и делает заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в штатном режиме, когда первая скорость изменения воздушно-топливного отношения, скорректированная на основе второй скорости изменения воздушно-топливного отношения, быстрее, чем скорость изменения, используемая в качестве опорной для нештатного режима работы.

[0031] Согласно девятнадцатому объекту изобретения имеется любой объект изобретения с первого по восемнадцатый, в котором при диагностике нештатного режима работы датчика воздушно-топливного отношения, когда делается заключение, что датчик воздушно-топливного отношения работает в нештатном режиме, зажигается предупреждающий световой сигнал.

Предпочтительные результаты изобретения

[0032] Согласно настоящему изобретению предложена система диагностики двигателя внутреннего сгорания, способная устранить последствия, связанные с изменением состояния катализатора очистки выхлопного газа, и при этом с точностью диагностировать нештатное ухудшение реакции датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

Краткое описание чертежей

[0033] Фиг. 1 представляет собой вид, схематически показывающий двигатель внутреннего сгорания, в котором используется система диагностики настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой схематический вид в разрезе датчика воздушно-топливного отношения.

Фиг. 3 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между приложенным напряжением датчика и выходным током при различных воздушно-топливных отношениях выхлопного газа.

Фиг. 4 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между воздушно-топливным отношением выхлопного газа и выходным током I, когда приложенное напряжение датчика установлено постоянным.

Фиг. 5 представляет собой временную диаграмму выходного воздушно-топливного отношения с впускной стороны, выходного воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и т.д. до и после управления отсечкой топлива.

Фиг. 6 представляет собой временную диаграмму выходного воздушно-топливного отношения с впускной стороны, выходного воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и т.д. до и после управления отсечкой топлива.

Фиг. 7 представляет собой временную диаграмму выходного воздушно-топливного отношения с впускной стороны, выходного воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и т.д. до и после управления отсечкой топлива.

Фиг. 8 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между вторым периодом времени изменения воздушно-топливного отношения и величиной коррекции.

Фиг. 9 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между вторым периодом времени изменения воздушно-топливного отношения и коэффициентом коррекции.

Фиг. 10 представляет собой временную диаграмму, которая показывает процедуру управления для управления вычислением периода времени изменения.

Фиг. 11 представляет собой временную диаграмму, которая показывает процедуру управления для управления диагностикой нештатного режима работы.

Фиг. 12 представляет собой временную диаграмму выходного воздушно-топливного отношения с впускной стороны и выходного воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и т.д. до и после управления отсечкой топлива.

Фиг. 13 представляет собой временную диаграмму выходного воздушно-топливного отношения с впускной стороны и выходного воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и т.д. до и после управления отсечкой топлива.

Фиг. 14 представляет собой временную диаграмму, показывающую ситуацию, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны сначала становится стабилизированным.

Описание вариантов осуществления

[0034] Система диагностики двигателя внутреннего сгорания настоящего изобретения будет подробно пояснена ниже со ссылками на чертежи. Следует отметить, что, в последующем пояснении, идентичным составным элементам присвоены идентичные ссылочные позиции. Фиг. 1 представляет собой вид, который схематически показывает двигатель внутреннего сгорания, в котором использована система управления согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

[0035] Пояснение двигателя внутреннего сгорания в целом

Как видно на фиг. 1, позицией 1 обозначен корпус двигателя, 2 - блок цилиндров, 3 - поршень, совершающий возвратно-поступательное движение внутри блока цилиндров 2, 4 - головка блока цилиндров, закрепленная на блоке цилиндров 2, 5 - камера сгорания, образованная между поршнем 3 и головкой 4 блока цилиндров, 6 - впускной клапан, 7 - впускной проход, 8 - выпускной клапан, и 9 - выпускной проход. Впускной клапан 6 открывает и закрывает впускной проход 7, тогда как выпускной клапан 8 открывает и закрывает выпускной проход 9.

[0036] Как показано на фиг. 1, в центральной части поверхности внутренней стенки головки 4 блока цилиндров расположена свеча зажигания 10. Топливный инжектор 11 расположен в области поверхности внутренней стенки головки 4 блока цилиндров. Свеча зажигания 10 выполнена с возможностью генерирования искры в соответствии с сигналом зажигания. Далее, топливный инжектор 11 впрыскивает заданное количество топлива в камеру сгорания 5 в соответствии с сигналом впрыска. Следует отметить, что топливный инжектор 11 может также быть расположен так, чтобы впрыскивать топливо во впускной проход 7. Кроме того, в настоящем варианте осуществления, в качестве топлива использован бензин со стехиометрическим воздушно-топливным отношением 14,6. Тем не менее, двигатель внутреннего сгорания в котором применена система диагностики по настоящему изобретению, может также использовать другое топливо.

[0037] Впускной проход 7 каждого цилиндра соединен с уравнительным ресивером 14 через соответствующую впускную ответвительную трубку 13. Уравнительный ресивер 14, в свою очередь, соединен с очистителем воздуха 16 через впускной трубопровод 15. Впускной проход 7, впускная ответвительная трубка 13, уравнительный ресивер 14, и впускной трубопровод 15 образуют впускной канал. Далее, внутри впускного трубопровода 15 расположен дроссельный клапан 18, который приводится в действие приводом 17 дроссельного клапана. Дроссельный клапан 18 может быть повернут приводом 17 дроссельного клапана, что ведет к изменению проходного сечения впускного канала.

[0038] С другой стороны, выпускной проход 9 каждого цилиндра соединен с выпускным коллектором 19. Выпускной коллектор 19 имеет множество ответвительных трубок, которые соединены с выпускным проходом 9, и трубопровод, на котором собираются все ответвительные трубки. Трубопровод выпускного коллектора 19 соединен с корпусом 21 с впускной стороны, который вмещает в себя катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, встроенный в него. Корпус 21 с впускной стороны соединен через выхлопную трубку 22 с корпусом 23 с выпускной стороны, который вмещает в себя катализатор 24 очистки выхлопного газа с выпускной стороны, встроенный в него. Выпускной проход 9, выпускной коллектор 19, корпус 21 с впускной стороны, выхлопная трубка 22, и корпус 23 с выпускной стороны образуют выпускной канал.

[0039] Электронный блок управления (ЭБУ) 31 представляет собой цифровой компьютер, который оснащен компонентами, соединенными вместе посредством двунаправленной шины 32, такими как ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) 33, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) 34, МПЦ (микропроцессор) 35, входной порт 36, и выходной порт 37. Во впускном трубопроводе 15 установлен расходомер 39 для определения расхода воздуха, протекающего через впускной трубопровод 15. Выходной сигнал расходомера 39 подается на входной порт 36 через соответствующий аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 38. Кроме того, на трубопроводе выпускного коллектора 19 установлен датчик 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, который определяет воздушно-топливное отношение в выхлопном газе, протекающем внутри выпускного коллектора 19 (то есть, выхлопном газе, направляющемся в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны). Дополнительно в выхлопной трубке 22 расположен датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, который определяет воздушно-топливное отношение в выхлопном газе, протекающем внутри выхлопной трубки 22 (то есть, выхлопном газе, вытекающем из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны и направляющегося в катализатор 24 очистки выхлопного газа с выпускной стороны). Выходные сигналы этих датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения также поступают через соответствующие АЦП 38 на входной порт 36. Следует отметить, что конфигурации датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения будут пояснены ниже.

[0040] Далее, педаль 42 акселератора имеет соединенный с ней датчик 43 нагрузки, который генерирует выходное напряжение, пропорциональное усилию нажатия на педаль 42 акселератора. Выходное напряжение датчика 43 нагрузки подается на входной порт 36 через соответствующий АЦП 38. Датчик 44 угла поворота коленчатого вала генерирует выходной импульс каждый раз, когда, например, коленчатый вал поворачивается на 15 градусов. Этот выходной импульс подается на входной порт 36. МПЦ 35 вычисляет частоту вращения двигателя, исходя из выходного импульса датчика 44 угла поворота коленчатого вала. С другой стороны, выходной порт 37 соединен через соответствующие приводные цепи 45 со свечами зажигания 10, топливными инжекторами 11, и приводом 17 дроссельного клапана.

[0041] Пояснение катализатора очистки выхлопного газа

Катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны и катализатор 24 очистки выхлопного газа с выпускной стороны имеют похожие конфигурации. Ниже будет пояснен только катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, однако, катализатор 24 очистки выхлопного газа с выпускной стороны может также иметь аналогичную конфигурацию и функционирование.

[0042] Катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны представляет собой трехкомпонентный катализатор, который имеет способность к накоплению кислорода. Более конкретно, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны включает несущий элемент, сделанный из керамики, на который нанесены драгоценный металл, который имеет каталитическое действие (например, платина (Pt)), и вещество, которое имеет способность к накоплению кислорода (например, оксид церия (CeO₂)). Катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны имеет способность к накоплению кислорода в дополнение к каталитическому действию по одновременному удалению несгоревшего газа (HC, CO, и т.д.) и оксидов азота (NO_X) при достижении заданной температуры активации.

[0043] Согласно способности к накоплению кислорода катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны накапливает кислород, содержащийся в выхлопном газе, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (далее - бедное воздушно-топливное отношение). С другой стороны, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны высвобождает кислород, который накоплен в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, когда воздушно-топливное отношение поступающего выхлопного газа богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (далее - богатое воздушно-топливное отношение). Следует отметить, что «воздушно-топливное отношение выхлопного газа» означает отношение массы воздуха к массе топлива, которые поступают в момент образования выхлопного газа. Обычно это также означает отношение массы воздуха к массе топлива, которые подаются в камеру сгорания 5. Далее в настоящем описании воздушно-топливное отношение выхлопного газа иногда может именоваться выхлопным воздушно-топливным отношением.

[0044] Катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны имеет каталитическое действие и способность к накоплению кислорода, и вследствие этого совершает действие по удалению NO_X и несгоревшего газа в соответствии с количеством накопленного кислорода. Если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, представляет собой бедное воздушно-топливное отношение, то, когда величина накопления кислорода является небольшой, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны будет накапливать кислород, содержащийся в выхлопном газе, и вместе с этим количество NO_X будет уменьшаться. Тем не менее, имеются пределы в способности к накоплению кислорода. Если величина накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны превышает верхнюю предельную величину накопления, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны почти не будет больше накапливать какое-либо количество кислорода. В этом случае, если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, представляет собой бедное воздушно-топливное отношение, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, также станет бедным воздушно-топливным отношением.

[0045] С другой стороны, если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, представляет собой богатое воздушно-топливное отношение, то, когда величина накопления кислорода большая, кислород, накопленный в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, будет высвобождаться, и несгоревший газ, содержащийся в выхлопном газе, будет удаляться окислением. Тем не менее, если величина накопления кислорода в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится небольшой и падает ниже нижней предельной величины накопления, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны больше почти не будет высвобождать кислород. В этом случае, если воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, является богатым воздушно-топливным отношением, то воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, также станет богатым воздушно-топливным отношением.

[0046] Как пояснено выше, согласно катализаторам 20, 24 очистки выхлопного газа, используемым в настоящем варианте осуществления, свойство удаления NO_X и несгоревшего газа, содержащихся в выхлопном газе, меняется в соответствии с воздушно-топливным отношением выхлопного газа, текущего в катализатор очистки выхлопного газа, и величиной накопления кислорода. Следует отметить, что катализаторы 20, 24 очистки выхлопного газа могут также являться катализаторами, отличными от трехкомпонентных катализаторов, с тем условием, что они имеют каталитическое действие и способность к накоплению кислорода.

[0047] Пояснение датчика воздушно-топливного отношения

В настоящем варианте осуществления в качестве датчиков 40, 41 воздушно-топливного отношения использованы датчики воздушно-топливного отношения предельного тока. Фиг. 2 будет использована, чтобы наглядно пояснить конструкцию датчиков 40, 41 воздушно-топливного отношения. Датчики 40 и 41 воздушно-топливного отношения оснащены слоями 51 из твердого электролита, электродами 52 стороны выхлопного газа, расположенными на одной лицевой стороне данных слоев, электродами 53 стороны атмосферы, расположенными на другой лицевой стороне данных слоев, слоями 54 стабилизации диффузии, которые стабилизируют диффузию проходящего выхлопного газа, защитными слоями 55, которые защищают слои 54 стабилизации диффузии, и нагревательными частями 56, которые нагревают датчики 40 и 41 воздушно-топливного отношения.

[0048] Каждый слой 51 из твердого электролита образован из спеченного тела, полученного из оксида, проводящего ионы кислорода, такого как ZrO₂ (диоксида циркония), HfO₂, ThO₂, Bi₂O₃ или других, в которых CaO, MgO, Y₂O₃, Yb₂O₃, и т.д., примешаны в качестве стабилизатора. Далее, слой 54 стабилизации диффузии образован из пористого спеченного тела, полученного из оксида алюминия, оксида магния, оксида кремния, шпинели, муллита или других термостойких неорганических веществ. Кроме того, электрод 52 стороны выхлопного газа и электрод 53 стороны атмосферы выполнены из платины или другого драгоценного металла с высокой каталитической активностью.

[0049] Далее, между электродом стороны выхлопного газа и электродом стороны атмосферы подается приложенное напряжение V датчика от устройства подачи напряжения 60, установленного в ЭБУ 31. Дополнительно ЭБУ 31 оснащен устройством определения тока 61, которое измеряет ток I, текущий между электродами 52 и 53 через слой из твердого электролита, когда подается приложенное напряжение V датчика. Ток, который определяется устройством определения тока 61, представляет собой выходной ток датчиков 40 и 41 воздушно-топливного отношения.

[0050] Сконфигурированные таким образом датчики 40, 41 воздушно-топливного отношения имеют характеристики напряжение-ток (V-I), такие, как показаны на фиг. 3. Как понятно из фиг. 3, выходной ток (I) становится больше, чем больше (чем беднее) воздушно-топливное отношение выхлопного газа. Кроме того, линия V-I на каждом воздушно-топливном отношении выхлопного газа имеет область, параллельную оси V, то есть, область, где, даже если приложенное напряжение датчика меняется, выходной ток не будет изменяться вообще. Это область напряжения называется «областью предельного тока». Ток в это время называется «предельным током». На фиг. 3 область предельного тока и предельный ток, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа составляет 18, соответственно обозначены как W18 и I18.

[0051] С другой стороны, в области, где приложенное напряжение датчика ниже, чем область предельного тока, выходной ток меняется, по существу, пропорционально приложенному напряжению датчика. Такая область называется «пропорциональной областью». Наклон в это время определяется сопротивлением постоянному току слоя 51 из твердого электролита. Кроме того, в области, где приложенное напряжение датчика выше, чем область предельного тока, выходной ток увеличивается также вместе с увеличением приложенного напряжения датчика. В этой области на электроде 52 стороны выхлопного газа влага, содержащаяся в выхлопном газе, разлагается и т.п., в силу чего выходное напряжение меняется в соответствии с изменением приложенного напряжения датчика.

[0052] Фиг. 4 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между воздушно-топливным отношением выхлопного газа и выходным током I, когда приложенное напряжение зафиксировано на 0,4 В или около того. Как понятно из фиг. 4, на датчиках 40, 41 воздушно-топливного отношения чем больше становится воздушно-топливное отношение выхлопного газа (то есть, чем беднее), тем больше выходной ток I в датчиках 40, 41 воздушно-топливного отношения. Кроме того, датчики 40, 41 воздушно-топливного отношения выполнены так, что когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа представляет собой стехиометрическое воздушно-топливное отношение, выходной ток I становится нулевым. Далее, когда воздушно-топливное отношение выхлопного газа становится больше, чем некоторая величина или еще больше (в настоящем варианте осуществления, 18 или больше), или когда оно меньше, чем некоторая величина или еще меньше, отношение изменения выходного тока к изменению воздушно-топливного отношения выхлопного газа становится меньше.

[0053] Следует отметить, что в вышеуказанном примере в качестве датчиков 40, 41 воздушно-топливного отношения использованы датчики воздушно-топливного отношения предельного тока той конструкции, что показаны на фиг. 2. Тем не менее, с тем условием, что выходная величина будет плавно меняться по отношению к изменению воздушно-топливного отношения выхлопного газа, по меньшей мере, вблизи стехиометрического воздушно-топливного отношения, может быть использована и другая конструкция, относящаяся к датчику воздушно-топливного отношения предельного тока или к датчику воздушно-топливного отношения, не являющимся датчиком предельного тока, или к любому другому типу датчика воздушно-топливного отношения.

[0054] Базовое управление

В выполненном таким образом двигателе внутреннего сгорания, на основе выходных сигналов датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны и датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, величина впрыска топлива из топливного инжектора 11 и т.п., устанавливается так, что воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, становится целевым воздушно-топливным отношением, оптимальным с точки зрения рабочего состояния двигателя. В качестве способа установки величины впрыска топлива, может быть упомянут способ использования выходного сигнала датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны, как основы для управления воздушно-топливным отношением выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, выполняемого таким образом, чтобы воздушно-топливное отношение стало целевым воздушно-топливным отношением, а также использования выходного сигнала датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, как основы для коррекции выходного сигнала датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны или изменения целевого воздушно-топливного отношения.

[0055] Кроме того, в двигателе внутреннего сгорания согласно варианту осуществления настоящего изобретения, во время замедления транспортного средства, в котором установлен двигатель внутреннего сгорания, и т.п., впрыск топлива из топливного инжектора 11 останавливается или значительно сокращается в целях прекращения или значительного сокращения подачи топлива внутрь камеры 5 сгорания, в качестве «управления отсечкой топлива». Данное управление отсечкой топлива выполняется, например, когда величина нажатия на педаль 42 акселератора равна нулю или, по существу, равна нулю (то есть, нагрузка на двигатель равна нулю или, по существу, равна нулю), а обороты двигателя представляют собой заданные обороты, которые больше, чем обороты холостого хода, или больше, чем заданные обороты.

[0056] Когда выполняется управление отсечкой топлива, воздух или выхлопной газ, подобный воздуху, выпускаются из двигателя внутреннего сгорания, и поэтому газ с чрезвычайно высоким воздушно-топливным отношением (то есть, чрезвычайно высокой бедной степенью) втекает в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. В результате, во время управления отсечкой топлива, большое количество кислорода втекает в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и величина накопления кислорода катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигает верхней предельной величины накопления.

[0057] Кроме того, в двигателе внутреннего сгорания настоящего варианта осуществления, во время управления отсечкой топлива, кислород, накопленный в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, высвобождается путем изменения воздушно-топливного отношения выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, на богатое воздушно-топливное отношение сразу после окончания управления отсечкой топлива в качестве «управления богатым перезапуском». Это состояние показано на фиг. 5.

[0058] Фиг. 5 представляет собой временную диаграмму воздушно-топливного отношения, соответствующего выходной величине датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны (ниже, именуемого «выходным воздушно-топливным отношением с впускной стороны»), величины накопления кислорода катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны и воздушно-топливного отношения, соответствующего выходной величине датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны (ниже, именуемого «выходным воздушно-топливным отношением с выпускной стороны»), при выполнении управления отсечкой топлива. В проиллюстрированном примере, управление отсечкой топлива запускается во время t₁, и управление отсечкой топлива заканчивается во время t₃.

[0059] В проиллюстрированном примере, если управление отсечкой топлива начинается во время t₁, выхлопной газ с бедным воздушно-топливным отношением выпускается из корпуса 1 двигателя. При этом выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны увеличивается. В это время, кислород в выхлопном газе, втекающем в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, накапливается в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и поэтому величина накопления кислорода катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны возрастает, в то время как выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны остается на уровне стехиометрического воздушно-топливного отношения.

[0060] После этого, когда в момент времени t₂ величина накопления кислорода катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны достигает верхней предельной величины накопления (Cmax), катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны более не может накапливать кислород. По этой причине, после момента времени t₂ выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0061] Если, в момент времени t₃ управление отсечкой топлива завершается, чтобы заставить катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны высвободить кислород, накопленный во время управления отсечкой топлива, выполняется управление богатым перезапуском. При управлении богатым перезапуском выхлопной газ с воздушно-топливным отношением, которое слегка богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, выпускается из корпуса 1 двигателя. Наряду с этим, выходное воздушно-топливное отношение датчика 40 воздушно-топливного отношения с впускной стороны становится богатым воздушно-топливным отношением, а величина накопления кислорода катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны постепенно уменьшается. В это время, даже если выхлопной газ с богатым воздушно-топливным отношением течет в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, то кислород, накопленный в катализаторе 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и несгоревший газ в выхлопном газе вступают в реакцию, и поэтому воздушно-топливное отношение выхлопного газа, выпускаемого из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, становится, по существу, стехиометрическим воздушно-топливным отношением. По этой причине, выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится по существу, стехиометрическим воздушно-топливным отношением.

[0062] Если величина накопления кислорода продолжает уменьшаться, в конечном итоге величина накопления кислорода становится, по существу, равной нулю, и несгоревший газ вытекает из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Из-за этого, в момент времени t₄ воздушно-топливное отношение выхлопного газа, определенное датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, становится богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение. Если, таким образом, выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает конечной величины воздушно-топливного отношения, которое слегка богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, то управление богатым перезапуском завершается. После этого, запускается обычное управление воздушно-топливным отношением. В проиллюстрированном примере, воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из корпуса двигателя, управляется так, чтобы стать стехиометрическим воздушно-топливным отношением.

[0063] Следует отметить, что условием для окончания управления богатым перезапуском не обязательно должен быть момент времени, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны определяет богатое воздушно-топливное отношение. Например, управление также может быть закончено, когда истекает определенный период времени после окончания управления отсечкой топлива или при некоторых других условиях.

[0064] Проблема при диагностике ухудшения реакции

Как пояснено выше, при установке величины впрыска топлива на основе датчиков 40, 41 воздушно-топливного отношения, если датчики 40, 41 воздушно-топливного отношения работают в нештатном режиме, и точность выходных сигналов датчика воздушно-топливного отношения 40, 41, в конечном итоге, ухудшается, то становится невозможным далее оптимально устанавливать величину впрыска топлива. В результате, в конечном счете, происходит ухудшение показателей выхлопных выбросов и ухудшение показателей экономии топлива. По этой причине во многих двигателях внутреннего сгорания предусмотрена система диагностики для самодиагностики нештатного режима работы датчиков 40, 41 воздушно-топливного отношения.

[0065] В этом отношении, в качестве нештатного режима выходного сигнала датчиков 40, 41 воздушно-топливного отношения может быть упомянуто ухудшение реакции. Ухудшение реакции датчика воздушно-топливного отношения, например, возникает из-за воздушных отверстий, проделанных в крышке датчика (крышки, расположенной снаружи от защитного слоя 55), предназначенной для предотвращения покрытия элемента датчика водой, которые в конечном итоге частично забиваются твердыми частицами (ТЧ). Состояние зависимостей в датчике воздушно-топливного отношения, когда возникает такое ухудшение реакции, показано на фиг. 6.

[0066] Фиг. 6 представляет собой временную диаграмму, сходную с фиг. 5 выходного воздушно-топливного отношения с впускной стороны и выходного воздушно-топливного отношения с выпускной стороны до и после управления отсечкой топлива. В проиллюстрированном примере, управление отсечкой топлива запускается в момент времени t₁, и управление отсечкой топлива заканчивается в момент времени t₃. Если управление отсечкой топлива заканчивается, благодаря управлению богатым перезапуском, выхлопной газ с богатым воздушно-топливным отношением течет в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны.

[0067] Если датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не претерпевает ухудшения реакции, выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны следует тренду, показанному на фиг. 6 сплошной линией А. То есть, после окончания управления отсечкой топлива, поскольку имеется расстояние между корпусом двигателя 1 и датчиком 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны начинает падать, при этом слегка отставая от окончания управления отсечкой топлива. Кроме того, в это время воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, становится, по существу, стехиометрическим воздушно-топливным отношением, и поэтому выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны также превращается, по существу, в стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0068] С другой стороны, если датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны претерпевает ухудшение реакции, выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны следует тренду, показанному на фиг. 6 прерывистой линией В. То есть, по сравнению с тем, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не претерпевает ухудшения реакции (сплошная линия А), скорость падения выходного воздушно-топливного отношения становится меньше. Таким образом, скорость падения выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меняется в соответствии с каким-либо ухудшением реакции датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. По этой причине, вычисляя эту скорость падения, можно диагностировать наличие какого-либо ухудшения реакции датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. В частности, такое ухудшение реакции предпочтительно диагностируют на основе скорости падения в области, где воздушно-топливное отношение выхлопного газа находится между 18 или около того, и 17 или около того.

[0069] В то же время, тренд в выходном воздушно-топливном отношении датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны после окончания управления отсечкой топлива также меняется согласно степени ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Например, если степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны высокая, и способность к накоплению кислорода падает, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны почти не накапливает кислорода даже во время управления отсечкой топлива. По этой причине, если управление отсечкой топлива заканчивается, и воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, делается богатым воздушно-топливным отношением, то вместе с этим воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, также быстро падает.

[0070] Это состояние показано на фиг. 6 одноточечной штрихпунктирной линией С. На фиг. 6 одноточечная штрихпунктирная линия С выражает тренд в выходном воздушно-топливном отношении в случае, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не претерпевает ухудшения реакции, а степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является высокой. Как понятно из сравнения сплошной линии А и одноточечной штрихпунктирной линия С на фиг. 6, после окончания управления отсечкой топлива скорость изменения выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится быстрее, чем в случае, когда катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны не претерпел ухудшения характеристик.

[0071] С другой стороны, если датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны претерпевает ухудшение реакции, и степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны высока, то уменьшение скорости падения выходного воздушно-топливного отношения, сопровождающее ухудшение реакции, и увеличение скорости падения выходного воздушно-топливного отношения, сопровождающее ухудшение характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, совпадают. В результате, в таком случае выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, как показано на фиг. 6 двухточечной штрихпунктирной линией D, следует тому же тренду, что выходное воздушно-топливное отношение в случае сплошной линии А (случай, где датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не претерпевает ухудшения реакции, и степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является низкой) в области воздушно-топливного отношения выхлопного газа между 18 или около того, и 17 или около того.

[0072] По этой причине, если, как пояснено выше, скорость падения выходного воздушно-топливного отношения используется в качестве основы для диагностики ухудшения реакции, как показано на фиг. 6 двухточечной штрихпунктирной линией D, то невозможно выявить нештатный режим работы даже тогда, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны претерпевает нештатное ухудшение реакции.

[0073] Принцип диагностики нештатного режима в настоящем изобретении

Напротив, в варианте осуществления согласно настоящему изобретению в двух различных областях воздушно-топливного отношения вычисляют скорости изменения выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и на основе вычисленных скоростей изменения воздушно-топливного отношения в этих областях, диагностируют нештатный режим работы датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны (в частности, ухудшение реакции). Ниже со ссылкой на фиг. 7 и фиг. 8, будет пояснен принцип диагностики нештатного режима работы датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны в настоящем изобретении.

[0074] Как пояснено выше, в области между выходным воздушно-топливным отношением, равным приблизительно 18 и приблизительно 17, при условии, что степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является низкой, можно определить наличие или отсутствие ухудшения реакции выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. Поэтому, в настоящем варианте осуществления, после окончания управления отсечкой топлива, вычисляют скорость изменения выходного воздушно-топливного отношения, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны впервые проходит через первую область X воздушно-топливного отношения между 18 и 17 (см. фиг. 7) (ниже, именуемая «первая скорость изменения воздушно-топливного отношения»). Период ΔT₁ времени изменения от верхнего предельного воздушно-топливного отношения первой области воздушно-топливного отношения (то есть, 18) до нижнего предельного воздушно-топливного отношения первой области воздушно-топливного отношения (то есть, 17) используется как параметр, выражающий первую скорость изменения воздушно-топливного отношения. Чем длиннее этот первый период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁, тем медленнее становится первая скорость изменения воздушно-топливного отношения. Следует отметить, что на фиг. 7, первый период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁ представляет собой параметр, показывающий первую скорость изменения воздушно-топливного отношения относительно сплошной линии А.

[0075] Кроме того, в настоящем варианте осуществления, вычисляется скорость изменения выходного воздушно-топливного отношения, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны находится во второй области воздушно-топливного отношения Y (см. фиг. 7), определяемой между воздушно-топливным отношением, которое слегка беднее стехиометрического воздушно-топливного отношения (например, 14,7), и воздушно-топливным отношением, которое слегка богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение (например, 14,5) (ниже именуемое «второй скоростью изменения воздушно-топливного отношения»). В отношении также этой второй скорости изменения воздушно-топливного отношения, таким же образом, что и с первой скоростью изменения воздушно-топливного отношения, в качестве параметра, выражающего вторую скорость изменения воздушно-топливного отношения, используется период времени ΔT₂ изменения от верхнего предельного воздушно-топливного отношения второй области воздушно-топливного отношения до нижнего предельного воздушно-топливного отношения второй области воздушно-топливного отношения. Чем длиннее второй период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂, тем медленнее становится вторая скорость изменения воздушно-топливного отношения. Следует отметить, что на фиг. 7, второй период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂ представляет собой параметр, показывающий вторую скорость изменения воздушно-топливного отношения относительно сплошной линии А.

[0076] Здесь будет сопоставлена сплошная линия А и одноточечная штрихпунктирная линия С в случае, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не претерпевает нештатного режима ухудшения реакции. В результате, понятно, что в одноточечной штрихпунктирной линии С в том случае, когда степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является высокой, первая скорость изменения воздушно-топливного отношения в первой области X воздушно-топливного отношения является более быстрой (первый период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁ является более коротким), чем сплошная линия А в том случае, когда степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является низкой. Кроме того, понятно также, что на одноточечной штрихпунктирной линии С, вторая скорость изменения воздушно-топливного отношения во второй области воздушно-топливного отношения Y является более быстрой (второй период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂ является более коротким), по сравнению со сплошной линией А.

[0077] Аналогичным образом будет проведено сравнение прерывистой линии В и двухточечной штрихпунктирной линии D в случае, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны претерпевает нештатный режим ухудшения реакции. В результате понятно, что в двухточечной штрихпунктирной линии D в том случае, когда степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны высока, первая скорость изменения воздушно-топливного отношения в первой области X воздушно-топливного отношения является более быстрой (первый период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁ является более коротким) чем прерывистая линия В в том случае, когда степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является низкой. Кроме того, понятно, что на двухточечной штрихпунктирной линии D, вторая скорость изменения воздушно-топливного отношения во второй области воздушно-топливного отношения Y является более быстрой (второй период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂ является более коротким) по сравнению с прерывистой линией В.

[0078] Если объединить это для вынесения заключения, понятно, что чем выше степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, тем быстрее становится и первая скорость изменение воздушно-топливного отношения, и вторая скорость изменение воздушно-топливного отношения. И наоборот, можно сказать, что степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны можно оценить на основе второй скорости изменения воздушно-топливного отношения, и что на основе этого можно определить величину изменения первой скорости изменения воздушно-топливного отношения, вызванную степенью ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Поэтому в настоящем варианте осуществления, вычисляют вторую скорость изменения воздушно-топливного отношения, а первую скорость изменения воздушно-топливного отношения корректируют на основе вычисленной второй скорости изменения воздушно-топливного отношения.

[0079] Фиг. 8 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между вторым периодом времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂ и величиной М коррекции. Как понятно из фиг. 8, величина М коррекции представляет собой величину, которая становится тем меньше, чем длиннее второй период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂ (чем медленнее вторая скорость изменения воздушно-топливного отношения). То есть, чем длиннее второй период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂, тем больше количество кислорода, которое может быть накоплено катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и поэтому тем меньше степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. По этой причине, чем длиннее второй период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂, тем меньше необходимость коррекции первой скорости изменения воздушно-топливного отношения. В частности, в настоящем варианте осуществления, когда второй период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂ становится опорным периодом времени T2ref или более, величина М коррекции принимается равной нулю. Поэтому, согласно настоящему варианту осуществления, когда опорный период времени T2ref или более, истекает от того момента, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 71 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны входит во вторую область воздушно-топливного отношения Y, коррекция на основе второго периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂ не выполняется.

[0080] Вычисленная таким образом величина М коррекции добавляется к первому периоду времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁. Вычисленное таким образом значение становится скорректированным периодом времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT_1M=(ΔT₁+M). Поэтому, в настоящем варианте осуществления, первый период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁ корректируется таким образом, что чем короче второй период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂, тем длиннее становится скорректированный период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT_1M. Другими словами, в настоящем варианте осуществления, можно сказать, что первая скорость изменения воздушно-топливного отношения корректируется так, что чем быстрее вторая скорость изменения воздушно-топливного отношения, тем медленнее становится скорректированная скорость изменения воздушно-топливного отношения. Как пояснено выше, на первый период времени изменения воздушно-топливного отношения влияет ухудшение реакции выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, и ухудшение характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, однако путем коррекции этого указанным образом, можно устранить влияние степени ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны во время первого периода времени изменения воздушно-топливного отношения.

[0081] В настоящем варианте осуществления, на основе вычисленного таким образом скорректированного периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT_1M, диагностируется нештатный режим работы датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. Более конкретно, когда скорректированный период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT_1M длиннее, чем период времени изменения, используемый в качестве опорного для нештатного режима работы, то есть, когда скорректированная скорость изменения воздушно-топливного отношения медленнее, чем скорость изменения, используемая в качестве опорной для нештатного режима, делается заключение, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны претерпевает нештатное ухудшение реакции.

[0082] Следует отметить, что период времени изменения, используемый в качестве опорного для нештатного режима, делается, например, периодом времени, который слегка длиннее, чем минимальный период времени, который может быть достигнут в первой области X воздушно-топливного отношения, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не претерпевает ухудшения реакции, и степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является низкой. Кроме того, период времени изменения, используемый в качестве опорного для нештатного режима, может быть заданной величиной или может быть величиной, меняющейся согласно оборотам двигателя или нагрузке на двигатель, либо другим рабочим параметрам во время управления богатым перезапуском.

[0083] И наоборот, когда скорректированный период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT_1M короче, чем период времени изменения, используемый в качестве опорного для нештатного режима, то есть, когда скорректированная скорость изменения воздушно-топливного отношения быстрее, чем скорость изменения, используемая в качестве опорной для нештатного режима, делается заключение, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не претерпевает нештатного ухудшения реакции, и датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны работает в штатном режиме. Путем диагностики нештатного режима работы датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, таким образом, даже если катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны претерпевает ухудшение характеристик, датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны может быть с точностью диагностирован на наличие нештатного ухудшения реакции.

[0084] Следует отметить, что вычисление первой скорости изменения воздушно-топливного отношения на основе выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны выполняется средством вычисления первой скорости изменения, тогда как вычисление второй скорости изменения воздушно-топливного отношения на основе выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны выполняется средством вычисления второй скорости изменения. Кроме того, определение нормальной (штатной) и нештатной работы датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны на основе первой скорости изменения воздушно-топливного отношения и второй скорости изменения воздушно-топливного отношения выполняется средством диагностики нештатного режима работы. ЭБУ 31 функционирует как средство вычисления первой скорости изменения, средство вычисления второй скорости изменения, и средство диагностики нештатного режима работы.

[0085] Кроме того, в настоящем варианте осуществления, когда система диагностики определяет, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны функционирует в нештатном режиме, зажигается предупреждающий световой сигнал на транспортном средстве, на котором установлен двигатель внутреннего сгорания.

[0086] В дополнение, как пояснено выше, в случае одноточечной штрихпунктирной линии C и в случае двухточечной штрихпунктирной линии D, то есть, когда второй период времени изменения воздушно-топливного отношения является коротким, степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится высокой. Поэтому, в этих случаях, может быть определено, что катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны претерпевает ухудшение характеристик. Более конкретно, когда второй период времени изменения воздушно-топливного отношения короче, чем заданный период времени изменения для определения нештатного режима работы катализатора, делается заключение, что катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны претерпевает ухудшение характеристик. Следует отметить, что период времени изменения для определения катализатора на нештатный режим работы не обязательно должен иметь постоянную величину. Например, это может быть также величина, которая меняется в соответствии с оборотами двигателя и нагрузкой на двигатель, или другими рабочими параметрами.

[0087] Кроме того, в вышеописанном варианте осуществления, нештатный режим работы диагностируется на основе первого периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁ и второго периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂. Тем не менее, в качестве параметра, выражающего первую скорость изменения воздушно-топливного отношения, вместо первого периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁, можно использовать первую скорость изменения воздушно-топливного отношения V₁ полученную путем вычитания нижнего предельного воздушно-топливного отношения первой области от верхнего предельного воздушно-топливного отношения первой области, и деления этой величины на первый период времени изменения воздушно-топливного отношения. Кроме того, в качестве параметра, выражающего вторую скорость изменения воздушно-топливного отношения, вместо второго периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂, можно использовать вторую скорость изменения воздушно-топливного отношения V₂, полученную путем вычитания нижнего предельного воздушно-топливного отношения второй области от верхнего предельного воздушно-топливного отношения второй области, и деления этой величины на второй период времени изменения воздушно-топливного отношения.

[0088] В качестве альтернативного варианта, вместо периодов времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁ и ΔT₂, можно использовать совокупную величину количества выхлопного газа, проходящего через датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, пока выходное воздушно-топливное отношение меняется от верхнего предельного воздушно-топливного отношения до нижнего предельного воздушно-топливного отношения в соответствующей области воздушно-топливного отношения. То есть, вместо первого периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁, можно использовать совокупную величину количества выхлопного газа, проходящего через датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, пока выходное воздушно-топливное отношение меняется от верхнего предельного воздушно-топливного отношения до нижнего предельного воздушно-топливного отношения в первой области воздушно-топливного отношения. Кроме того, вместо второго периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂, можно использовать совокупную величину количества выхлопного газа, проходящего через датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, пока выходное воздушно-топливное отношение меняется от верхнего предельного воздушно-топливного отношения до нижнего предельного воздушно-топливного отношения во второй области воздушно-топливного отношения. Эта совокупная величина количества выхлопного газа может оцениваться, исходя из выходной величины анемометра 39, или может оцениваться, исходя из нагрузки на двигатель и оборотов двигателя.

[0089] Кроме того, в вышеизложенном варианте осуществления, величина М коррекции вычисляется на основе второго периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂, и эта величины М коррекции, добавляется к первому периоду времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁ с целью вычисления скорректированного периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT_1M. Тем не менее, можно вычислить коэффициент K коррекции на основе второго периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂ и умножить этот коэффициент K коррекции на первый период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁ для вычисления скорректированного периода времени изменения ΔT_1M воздушно-топливного отношения. В этом случае взаимосвязь между вторым периодом времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂ и коэффициентом K коррекции становится такой, как показано на фиг. 9.

[0090] Первая область воздушно-топливного отношения и вторая область воздушно-топливного отношения

В этом отношении, если определить первую область воздушно-топливного отношения областью между верхним предельным воздушно-топливным отношением первой области и нижним предельным воздушно-топливным отношением первой области на богатой стороне от него, в вышеупомянутом примере верхнее предельное воздушно-топливное отношение первой области принимается равным 18, а нижнее предельное воздушно-топливное отношение первой области принимается равным 17. Кроме того, если определить вторую область воздушно-топливного отношения между верхним предельным воздушно-топливным отношением второй области и нижним предельным воздушно-топливным отношением второй области на богатой стороне от него, в вышеупомянутом примере верхнее предельное воздушно-топливное отношение второй области принимается равным приблизительно 14,7, а нижнее предельное воздушно-топливное отношение второй области принимается равным приблизительно 14,5. Тем не менее, первая область воздушно-топливного отношения и вторая область воздушно-топливного отношения не обязательно должны быть областями между этими значениями.

[0091] Сначала будет пояснена первая область воздушно-топливного отношения. Первая область воздушно-топливного отношения главным образом должна представлять собой область, в которой скорость изменения выходного воздушно-топливного отношения меняется, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны претерпевает ухудшение реакции. Поэтому верхнее предельное воздушно-топливное отношение первой области должно быть меньше, чем выходное воздушно-топливное отношение, когда выпускается воздух из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны.

[0092] Кроме того, при использовании в качестве датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны датчика воздушно-топливного отношения предельного тока, как пояснено выше, верхнее предельное воздушно-топливное отношение первой области должно быть воздушно-топливным отношением, при котором датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны может генерировать предельный ток. Например, в примере, показанном на фиг. 3, когда приложенное напряжение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны установлено на 0,4 В, если воздушно-топливное отношение выхлопного газа равно 18 или около того, выдается предельный ток, однако если воздушно-топливное отношение выхлопного газа становится больше этого значения, предельный ток не выдается. Если, таким образом, предельный ток больше не выдается, точность выходного тока по отношению к фактическому воздушно-топливному отношению ухудшается, и поэтому точность определения воздушно-топливного отношения падает. Поэтому верхнее предельное воздушно-топливное отношение первой области устанавливается воздушно-топливным отношением, при котором датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны может генерировать предельный ток. Для датчика воздушно-топливного отношения, имеющего V-I характеристику, показанную на фиг. 3, оно становится равным 18 или менее.

[0093] В качестве альтернативного варианта, если использовать в качестве датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны датчик, выполненный таким образом, что приложенное напряжение делается больше при возрастании выходного тока, верхнее предельное воздушно-топливное отношение первой области также может быть использовано в качестве верхнего предельного бедного воздушно-топливного отношения, при котором генерируется предельный ток, когда подается напряжение, генерирующее предельный ток, при котором выхлопной газ имеет стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0094] Кроме того, время, через которое воздушно-топливное отношение выхлопного газа, вытекающего из катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, становится стехиометрическим воздушно-топливным отношением, меняется согласно количеству кислорода, которое может быть накоплено катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны (максимальной величиной накопления кислорода). Поэтому, если установить нижнее предельное воздушно-топливное отношение первой области на величину, которая меньше, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, даже если ухудшение реакции датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны имеет ту же самую степень, данное время меняется в зависимости от максимальной величины накопления кислорода катализатором 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Поэтому нижнее предельное воздушно-топливное отношение первой области должно быть стехиометрическим воздушно-топливным отношением или более. В частности, нижнее предельное воздушно-топливное отношение первой области предпочтительно беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0095] Кроме того, когда используют датчик воздушно-топливного отношения предельного тока в качестве датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны вышеуказанным образом, нижнее предельное воздушно-топливное отношение первой области также должно быть воздушно-топливным отношением, при котором датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны может генерировать предельный ток. Поэтому в датчике воздушно-топливного отношения, имеющем V-I характеристику, показанную на фиг. 3, оно принимается равным 12 или более. Следует отметить, что рассматривая пункт, согласно которому и верхнее предельное воздушно-топливное отношение первой области и нижнее предельное воздушно-топливное отношение первой области должны быть воздушно-топливным отношением, при котором датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны может генерировать предельный ток, можно сказать, что первая область воздушно-топливного отношения может представлять собой область в области воздушно-топливного отношения, где датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны генерирует предельный ток.

[0096] Далее будет пояснена вторая область воздушно-топливного отношения. Вторая область воздушно-топливного отношения главным образом должна быть областью, в которой скорость изменения выходного воздушно-топливного отношения меняется в соответствии со степенью ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, независимо от наличия или отсутствия ухудшения реакции датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. Как пояснено выше, выходное воздушно-топливное отношение около стехиометрического воздушно-топливного отношения меняется в соответствии со степенью ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, и поэтому вторая область воздушно-топливного отношения предпочтительно включает в себя стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

[0097] Поэтому верхнее предельное воздушно-топливное отношение второй области должно быть стехиометрическим воздушно-топливным отношением или более (например, 14,7, 17, и т.д.). Кроме того, таким же образом, что и вышеупомянутое верхнее предельное воздушно-топливное отношение первой области, оно должно быть меньше, чем выходное воздушно-топливное отношение, когда катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны выпускает воздух. Кроме того, когда используется датчик воздушно-топливного отношения предельного тока в качестве датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, вторая область воздушно-топливного отношения должна быть воздушно-топливным отношением, при которой датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны может генерировать предельный ток. Кроме того, для предотвращения того, чтобы на вторую скорость изменения воздушно-топливного отношения влияла скорость изменения воздушно-топливного отношения в первой области воздушно-топливного отношения, верхнее предельное воздушно-топливное отношение второй области предпочтительно является нижним предельным воздушно-топливным отношением первой области или меньше, или богаче (ниже), чем нижнее предельное воздушно-топливное отношение первой области.

[0098] С другой стороны, нижнее предельное воздушно-топливное отношение второй области должно быть стехиометрическим воздушно-топливным отношением или менее. Кроме того, если момент времени окончания управления богатым перезапуском установлен на момент времени, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает конечной величины воздушно-топливного отношения, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, то конечная величина воздушно-топливного отношения может также быть сделана нижним предельным воздушно-топливным отношением второй области. Кроме того, как пояснено выше, при использовании датчика воздушно-топливного отношения предельного тока в качестве датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, вторая область воздушно-топливного отношения также делается областью в области воздушно-топливного отношения, при которой датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны генерирует предельный ток.

[0099] Следует отметить, что если коротко объяснить взаимосвязь между первой областью воздушно-топливного отношения и второй областью воздушно-топливного отношения в настоящем варианте осуществления, можно сказать, что первая область воздушно-топливного отношения предпочтительно включает в себя область воздушно-топливного отношения, которая беднее, чем вторая область воздушно-топливного отношения, при этом вторая область воздушно-топливного отношения предпочтительно включает в себя область воздушно-топливного отношения, которая богаче, чем первая область воздушно-топливного отношения.

[0100] Временная диаграмма

Фиг. 10 представляет собой временную диаграмму, показывающую процедуру управления для вычисления периода времени изменения. Проиллюстрированная процедура управления выполняется путем прерывания каждого определенного временного интервала.

[0101] Сначала, на этапе S11, определяется, была ли уже закончена диагностика нештатного режима работы. Когда диагностика нештатного режима работы уже закончена, нет необходимости вычислять период времени изменения для диагностики нештатного режима работы, и поэтому процедура управления заканчивается. С другой стороны, если на этапе S11 делается определение, что диагностика нештатного режима работы еще не была закончена, процедура переходит на этап S12.

[0102] Далее, на этапе S12, определяется, выполняется ли управление отсечкой топлива. Когда управление отсечкой топлива не выполняется, процедура переходит на этап S13. На этапе S13 определяется, соответствует ли индикатор установки состояния положению «1». Индикатор установки состояния находится в состоянии «1», когда состояние выполнения вычисления периода времени изменения имеет место, и находится в состоянии «0», когда таковое не имеет место. Когда управление отсечкой топлива все еще не исполнено, состояние выполнения вычисления периода времени изменения не имеет место, и поэтому процедура управления переходит к концу.

[0103] Далее, если управление отсечкой топлива выполняется, процедура переходит от этапа S12 к этапу S14. На этапе S14 определяется, является ли выходное воздушно-топливное отношение AF датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны верхним предельным воздушно-топливным отношением Xup первой области X воздушно-топливного отношения или более. Если делается определение, что выходное воздушно-топливное отношение AF датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны меньше, чем верхнее предельное воздушно-топливное отношение Xup первой области, период времени изменения в первой области X воздушно-топливного отношения не может быть вычислен, и поэтому процедура управления переходит к концу. С другой стороны, если определяется на этапе S14, что выходное воздушно-топливное отношение AF датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны представляет собой верхнее предельное воздушно-топливное отношение Xup первой области или больше, процедура переходит на этап S15. На этапе S15, индикатор установки состояния устанавливается на «1».

[0104] После этого, если управление отсечкой топлива выполнено до конца, процедура переходит от этапа S12 снова к этапу S13. На этапе S13 делается определение, что индикатор установки состояния соответствует «1», и процедура переходит на этап S16 для вычисления периода времени изменения. На этапах S16-S18 определяется, находится ли выходное воздушно-топливное отношение AF датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны в первой области X воздушно-топливного отношения (между верхним предельным воздушно-топливным отношением Xup первой области и нижним предельным воздушно-топливным отношением Xlow первой области) (этап S16), находится ли оно во второй области Y воздушно-топливного отношения (между верхним предельным воздушно-топливным отношением Yup второй области и нижним предельным воздушно-топливным отношением Ylow второй области) (этап S17), либо прошло через обе области X и Y и стало величиной, которая меньше, чем нижнее предельное воздушно-топливное отношение Ylow второй области (этап S18).

[0105] На этапах S16-S18, если делается определение, что выходное воздушно-топливное отношение AF датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны находится в первой области X воздушно-топливного отношения, то процедура переходит на этап S19. На этапе S19, предварительный первый период времени изменения ΔT₁' воздушно-топливного отношения увеличивается на «1». Пока выходное воздушно-топливное отношение AF датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны находится в первой области X воздушно-топливного отношения, процедура повторяющимся образом переходит на этап S19, и поэтому в это время предварительный первый период времени изменения ΔT₁' воздушно-топливного отношения увеличивается. В результате, вычисляется период времени, в течение которого выходное воздушно-топливное отношение AF находится в первой области X воздушно-топливного отношения.

[0106] Кроме того, на этапах S16-S18, если делается определение, что выходное воздушно-топливное отношение AF датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны находится во второй области Y воздушно-топливного отношения, процедура переходит на этап S20. На этапе S20, предварительный второй период времени изменения ΔT₂' воздушно-топливного отношения увеличивается на «1». Пока выходное воздушно-топливное отношение AF датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны находится во второй области Y воздушно-топливного отношения, процедура повторяющимся образом переходит на этап S20, и поэтому во время этого периода предварительный второй период времени изменения ΔT₂' воздушно-топливного отношения увеличивается. В результате, вычисляется период времени, в течение которого выходное воздушно-топливное отношение AF находится во второй области Y воздушно-топливного отношения. Далее, на этапе S21, определяется, является ли предварительный второй период времени изменения ΔT₂' воздушно-топливного отношения опорным периодом времени T2ref или более. Когда предварительный второй период времени изменения ΔT₂' воздушно-топливного отношения меньше, чем опорный период времени T2ref, процедура управления переходит к концу и увеличение предварительного второго периода времени изменения ΔT₂' воздушно-топливного отношения повторяется.

[0107] С другой стороны, если на этапе S21 делается определение, что предварительный второй период времени изменения ΔT₂' воздушно-топливного отношения является опорным периодом времени T2ref или более, предварительный второй период времени изменения ΔT₂' воздушно-топливного отношения более не увеличивается, и величина М коррекции, вычисленная на основе периода времени ΔT₂, остается на нуле без изменения. По этой причине вычисление периода времени изменения воздушно-топливного отношения завершается, и процедура переходит на этап S22, где индикатор окончания вычисления установлен на «1». Кроме того, на этапе S22, величина предварительного первого периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁' и величина предварительного второго периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂' в это время соответственно делаются первым периодом времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁ и вторым периодом времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂. Следует отметить, что индикатор окончания вычисления представляет собой индикатор, установленный на «0», пока не прекратится вычисление периода времени ΔT₁ и периода времени ΔT₂, и установленный на «1», когда их вычисление закончится.

[0108] С другой стороны, если на этапе S16-S18 делается определение, что выходное воздушно-топливное отношение AF датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны прошло через обе области X и Y, и стало величиной, которая меньше, чем нижнее предельное воздушно-топливное отношение Ylow второй области, процедура переходит на этап S23. На этапе S23 период времени изменения воздушно-топливного отношения уже прекратил свое вычисление, и поэтому индикатор окончания вычисления установлен на «1». Кроме того, также на этапе S23, величина предварительного первого периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁' и величина предварительного второго периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂' в это время соответственно становятся первым периодом времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁ и вторым периодом времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₂.

[0109] Фиг. 11 представляет собой временную диаграмму, показывающую процедуру управления для диагностики нештатного режима работы. Проиллюстрированная процедура управления выполняется путем прерывания каждого определенного временного интервала. При управлении диагностикой нештатного режима работы, используется период времени изменения, вычисленный управлением для вычисления периода времени изменения, показанного на фиг. 10.

[0110] Как показано на фиг. 11, сначала, на этапе S31, определяется, закончена ли уже диагностика нештатной работы. Если диагностика нештатной работы уже закончена, не нужно снова диагностировать нештатный режим работы, и поэтому процедура управления завершается. С другой стороны, если на этапе S31 делается определение, что диагностика неисправности еще не была закончена, процедура переходит на этап S32.

[0111] На этапе S32 определяется, установлен ли индикатор окончания вычисления на «1». Пока индикатор окончания вычисления не будет установлен на «1» на этапе S22 или S23 с фиг. 10, считается, что индикатор окончания вычисления не соответствует «1», и процедура управления завершается. С другой стороны, если индикатор окончания вычисления установлен на «1», процедура переходит на этап S33. На этапе S33, на основе периода времени изменения ΔT₂, вычисленного на этапе S22 или S23 с фиг. 10, величина М коррекции вычисляется с использованием карты, такой, как показана на фиг. 8. Далее, на этапе S34 период времени изменения ΔT₁, вычисленный на этапе S22 или S23 с фиг. 10, увеличивается на величину М коррекции, вычисленную на этапе S33, с целью вычисления скорректированного периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT_1M.

[0112] Далее, на этапе S3 5 определяется, является ли скорректированный период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT_1M периодом времени изменения ΔT1ref, используемым в качестве опорного для нештатного режима работы, или больше. Когда делается определение, что скорректированный период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT_1M представляет собой период времени изменения ΔT1ref, используемый в качестве опорного для нештатного режима работы или больше, процедура переходит на этап S36, где делается определение, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны претерпевает нештатное ухудшения реакции. С другой стороны, когда делается определение, что скорректированный период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT_1M меньше, чем период времени изменения ΔT1ref, используемый в качестве опорного для нештатного режима работы, процедура переходит на этап S37, где делается определение, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не претерпевает нештатного ухудшения реакции и работает в штатном режиме.

[0113] Следует отметить, что индикатор установки состояния и индикатор окончания вычисления в ходе процедур управления, показанных на фиг. 10 и фиг. 11, например, установлены на ноль, когда ключ зажигания транспортного средства, на котором установлен двигатель внутреннего сгорания, выключен, и т.д.

[0114] Второй вариант осуществления

Далее, со ссылкой на фиг. 12, будет пояснена система диагностики согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Система диагностики согласно второму варианту осуществления в основном выполнена таким же образом, что и система диагностики согласно первому варианту осуществления. Тем не менее, в первом варианте осуществления, только скорость изменения (период времени изменения) выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны используется в качестве основы для диагностирования нештатной работы, тогда как во втором варианте осуществления, совокупная величина (интегрированная величина) выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны используется в качестве основы для диагностирования нештатной работы.

[0115] Для наличия или отсутствия ухудшения реакции датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны для выходного воздушно-топливного отношения, совокупная величина выходного воздушно-топливного отношения также показывает сходную тенденцию, как и скорость изменения воздушно-топливного отношения. Это состояние показано на фиг. 12.

[0116] Фиг. 12 представляет собой временную диаграмму, сходную с фиг. 7. На фиг. 12, I_1A является совокупной величиной выходного воздушно-топливного отношения за то время, когда выходное воздушно-топливное отношение впервые проходит через первую область X воздушно-топливного отношения в случае, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не претерпевает ухудшения реакции, и степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является небольшой (сплошная линия А). Кроме того, на фиг. 12 I_1B является совокупной величиной выходного воздушно-топливного отношения, когда выходное воздушно-топливное отношение сначала проходит через первую область X воздушно-топливного отношения в случае, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны претерпевает ухудшение реакции, и степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является небольшой (прерывистая линия В). Кроме того, на фиг. 12, I_1C является совокупной величиной выходного воздушно-топливного отношения, когда выходное воздушно-топливное отношение сначала проходит через первую область X воздушно-топливного отношения в случае, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не претерпевает ухудшения реакции, и степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является большой (одноточечная штрихпунктирная линия C).

[0117] Если сравнить эти совокупные величины I_1A, I_1B, и I_1C, то совокупная величина I_1B больше, чем совокупная величина I_1A. Поэтому понятно, что если датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны претерпевает ухудшение реакции, совокупная величина выходного воздушно-топливного отношения, при прохождении через первую область X воздушно-топливного отношения, становится больше. Кроме того, совокупная величина I_1C меньше, чем совокупная величина I_1A. Поэтому, если степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны становится выше, совокупная величина выходного воздушно-топливного отношения при прохождении через первую область X воздушно-топливного отношения становится меньше.

[0118] С другой стороны, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны претерпевает ухудшение реакции, и степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является высокой (двухточечная штрихпунктирная линия D), выходное воздушно-топливное отношение имеет характеристики, сходные со сплошной линией A в первой области X воздушно-топливного отношения. По этой причине, в случае, как показано сплошной линией A, и в случае, как показано двухточечной штрихпунктирной линией D, совокупные величины выходного воздушно-топливного отношения, когда выходное воздушно-топливное отношение проходит сначала через первую область X воздушно-топливного отношения (ниже именуемая «первой совокупной величиной воздушно-топливного отношения»), приобретают одинаковое значение.

[0119] Таким образом, понятно, что первая совокупная величина воздушно-топливного отношения также демонстрирует тренд, сходный с первой скоростью изменения воздушно-топливного отношения. Поэтому, в настоящем варианте осуществления, на основе первой совокупной величины воздушно-топливного отношения, диагностируется нештатный режим работы датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. Более конкретно, таким же образом, как и в первом варианте осуществления, применение величины коррекции, вычисленной на основе второй скорости изменения воздушно-топливного отношения (второй период времени изменения воздушно-топливного отношения), позволяет получить скорректированную совокупную величину воздушно-топливного отношения в дополнение к первой совокупной величине воздушно-топливного отношения. Кроме того, когда скорректированная совокупная величина воздушно-топливного отношения является совокупной величиной, используемой в качестве опорной для нештатного режима работы, или более, делается заключение, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны претерпевает нештатное ухудшение реакции. И наоборот, когда скорректированная совокупная величина воздушно-топливного отношения меньше, чем совокупная величина, используемая в качестве опорной для нештатного режима работы, делается заключение, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не претерпевает нештатного ухудшения реакции.

[0120] Кроме того, в настоящем варианте осуществления, первая совокупная величина воздушно-топливного отношения корректируется так, что чем короче второй период времени изменения воздушно-топливного отношения, тем больше становится скорректированная совокупная величина воздушно-топливного отношения. Другими словами, в настоящем варианте осуществления первая совокупная величина воздушно-топливного отношения корректируется так, что чем быстрее вторая скорость изменения воздушно-топливного отношения, тем больше становится скорректированная совокупная величина воздушно-топливного отношения. Путем диагностики нештатного режима работы датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, таким же образом, что и в первом варианте осуществления, можно с точностью диагностировать нештатное ухудшение реакции датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, даже если катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны претерпел ухудшение характеристик.

[0121] Третий вариант осуществления

Далее, со ссылкой на фиг. 13, будет пояснена система диагностики согласно двум вариантам осуществления настоящего изобретения. Система диагностики согласно третьему варианту осуществления в основном выполнена таким же образом, что и системы диагностики согласно первому варианту осуществления и второму варианту осуществления. Тем не менее, в первом варианте осуществления и втором варианте осуществления, скорость изменения (период времени изменения) выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, при прохождении через вторую область воздушно-топливного отношения Y, используется как основа для диагностирования нештатного режима работы, тогда как в третьем варианте осуществления воздушно-топливное отношение, определенное, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится стабилизированным, т.е. выходное воздушно-топливное отношение, определенное как стабилизированное, используется как основа для диагностирования неисправности.

[0122] Фиг. 13 представляет собой временную диаграмму, сходную с фиг. 7. Тем не менее, в примере, показанном на фиг. 13, управление богатым перезапуском продолжается, не заканчиваясь, даже если выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает конечной величины воздушно-топливного отношения.

[0123] На фиг. 13, и сплошная линия A, и прерывистая линия B показывают случай, где степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является низкой, однако, в этом случае понятно, что выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стабилизируется на стехиометрическом воздушно-топливном отношении. Это происходит потому, что, когда степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является низкой, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны накапливает кислород, и этот накопленный кислород используется для удаления несгоревшего газа в выхлопном газе, текущем в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны.

[0124] С другой стороны, и одноточечная штрихпунктирная линия C и двухточечная штрихпунктирная линия D на фиг. 13 показывают случаи, где степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является высокой. Как понятно из фиг. 13, в этом случае выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стабилизируется на воздушно-топливном отношении, которое богаче, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, более точно - стабилизируется на воздушно-топливном отношении, которое такое же, что и воздушно-топливное отношение выхлопного газа, текущего в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны. Это происходит потому, что если степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны высока, катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны почти не накапливает кислород, и в результате выхлопной газ, текущий в катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны, вытекает без изменений из катализатора 20 очистки выхлопных газов с впускной стороны.

[0125] С учетом этого явления, в настоящем варианте осуществления, датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны диагностируют на нештатный режим работы, как пояснено ниже. Сначала, таким же образом, что и в первом варианте осуществления или втором варианте осуществления, вычисляют первый период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁. Кроме того, в настоящем варианте осуществления, при диагностике нештатного режима работы датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, выполняется управление богатым перезапуском, при этом оно продолжается, не заканчиваясь, даже когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает конечной величины воздушно-топливного отношения. Далее, вычисляется воздушно-топливное отношение, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны впервые стабилизируется после окончания управления отсечкой топлива.

[0126] Фиг. 14 представляет собой временную диаграмму, показывающую, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны впервые становится стабилизированным. Показаны тренды выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны и скорость их падения. На фигуре сплошная линия A показывает тренд в случае, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не претерпевает ухудшения реакции, и степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является низкой. Таким же образом прерывистая линия C на фигуре показывает тренд, когда датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не претерпевает ухудшения реакции, а степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны является высокой.

[0127] В настоящем варианте осуществления, стабилизация выходного воздушно-топливного отношения датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны определяется на основе скорости падения выходного воздушно-топливного отношения. В примере, показанном на фиг. 13, когда скорость падения выходного воздушно-топливного отношения падает до заданной опорной скорости Vref или менее, делается заключение, что выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стало стабилизированным. Кроме того, когда делается определение, что выходное воздушно-топливное отношение стало стабилизированным таким образом, в качестве выходного воздушно-топливного отношения принимается то выходное воздушно-топливное отношение, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны становится стабилизированным впервые (ниже именуемое «стабилизированным выходным воздушно-топливным отношением»). Следует отметить, что опорная скорость Vref представляет собой величину, которая меняется в соответствии с оборотами двигателя, нагрузкой на двигатель, или другими рабочими параметрами во время перезапуска богатого управления.

[0128] В примере, показанном на фиг. 14 сплошной линией A, в момент времени t₁₁ делается заключение, что выходное воздушно-топливное отношение стало стабилизированным, и выходное воздушно-топливное отношение AF_t11 в это время принимается как стабилизированное выходное воздушно-топливное отношение. Таким образом, в настоящем варианте осуществления, если стабилизированное выходное воздушно-топливное отношение того момента времени, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны впервые становится стабилизированным после окончания управления отсечкой топлива, представляет собой стехиометрическое воздушно-топливное отношение или более, то степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны считается небольшой, и первая скорость изменения воздушно-топливного отношения не корректируется.

[0129] С другой стороны, в примере, показанном на фиг. 14 одноточечной штрихпунктирной линией C, во время t₁₂, делается заключение, что выходное воздушно-топливное отношение стало стабилизированным и в этот момент времени выходное воздушно-топливное отношение AF_t12 принимается как выходное воздушно-топливное отношение во время стабилизации. Таким образом, в настоящем варианте осуществления, если стабилизированное выходное воздушно-топливное отношение того момента времени, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны впервые становится стабилизированным после окончания управления отсечкой топлива, меньше стехиометрического воздушно-топливного отношения, то степень ухудшения характеристик катализатора 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны считается высокой, и первая скорость изменения воздушно-топливного отношения корректируется. В частности, в настоящем варианте осуществления, если выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стабилизируется на богатом воздушно-топливном отношении, то величина М коррекции принимается заданной величиной.

[0130] Кроме того, таким же образом, что и в первом варианте осуществления, вычисленная таким образом величина М коррекции используется, чтобы скорректировать первую скорость изменения воздушно-топливного отношения и вычислить скорректированную скорость изменения воздушно-топливного отношения, и на основе этой скорректированной скорости изменения воздушно-топливного отношения, диагностируется нештатный режим работы датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. Более конкретно, таким же образом, что и в первом варианте осуществления, величина М коррекции добавляется к первому периоду времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁, и вычисленное значение принимается в качестве скорректированного периода времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT_1M=ΔT₁+M.

[0131] Согласно настоящему варианту осуществления, путем диагностики нештатной работы датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, таким же образом, что и в первом варианте осуществления и втором варианте осуществления, даже если катализатор 20 очистки выхлопного газа с впускной стороны претерпевает ухудшение характеристик, можно с точностью диагностировать нештатное ухудшение реакции датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

[0132] Следует отметить, что вышеуказанным образом в настоящем варианте осуществления, при диагностике нештатного режима работы датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны, управление богатым перезапуском продолжается, не заканчиваясь даже тогда, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает конечной величины воздушно-топливного отношения. Тем не менее, если диагностика нештатного режима работы датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не производится, то управление богатым перезапуском заканчивается, когда выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает конечной величины воздушно-топливного отношения.

[0133] Кроме того, в настоящем варианте осуществления, при продолжении управления богатым перезапуском, даже после того как выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны достигает конечной величины воздушно-топливного отношения, управление богатым перезапуском заканчивается, когда делается заключение, что выходное воздушно-топливное отношение датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны стало стабилизированным (в примере, показанном на фиг. 14, перезапущенное богатое управление заканчивается в момент времени t₁₂). Следует отметить, что момент времени окончания управления богатым перезапуском при диагностике нештатного режима работы не обязательно должен определяться, когда делается заключение, что выходное воздушно-топливное отношение стало стабилизированным. Например, он также может быть определен, когда время, истекшее от времени запуска управления богатым перезапуском, общее количество всасываемого воздуха, и т.д. достигают заранее установленных заданных величин.

[0134] Кроме того, в настоящем варианте осуществления, вместо первой скорости изменения воздушно-топливного отношения (первый период времени изменения воздушно-топливного отношения ΔT₁), таким же образом, что и в вышеупомянутом втором варианте осуществления, первая совокупная величина воздушно-топливного отношения может быть использована для диагностирования датчика 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны.

[0135] В этом случае в качестве величины коррекции, вычисленной на основе стабилизированного выходного воздушно-топливного отношения, принимается скорректированная совокупная величина воздушно-топливного отношения в дополнение к первой совокупной величине воздушно-топливного отношения, и когда эта скорректированная совокупная величина воздушно-топливного отношения является совокупной величиной, используемой в качестве опорной для нештатного режима работы или более, делается заключение, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны претерпевает нештатное ухудшение реакции. И наоборот, когда скорректированная совокупная величина воздушно-топливного отношения меньше, чем совокупная величина, используемая в качестве опорной для нештатного режима работы, делается заключение, что датчик 41 воздушно-топливного отношения с выпускной стороны не претерпевает нештатного ухудшения реакции.

Список ссылочных позиций

[0136] 1. корпус двигателя

5. камера сгорания

6. впускной клапан

8. выпускной клапан

11. топливный инжектор

19. выпускной коллектор

20. катализатор очистки выхлопного газа с впускной стороны

21. корпус с впускной стороны

23. корпус с выпускной стороны

24. катализатор очистки выхлопного газа с выпускной стороны

31. электронный блок управления (ЭБУ)

40. датчик воздушно-топливного отношения с впускной стороны

41. датчик воздушно-топливного отношения с выпускной стороны

Реферат

Изобретение относится к системе диагностики двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом является обеспечение системы диагностики, диагностирующей ухудшение характеристик датчика воздушно-топливного отношения. Результат достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания содержит катализатор очистки выхлопного газа, а также датчик воздушно-топливного отношения, расположенный с выпускной стороны катализатора очистки выхлопного газа, останавливает или уменьшает подачу топлива в качестве управления отсечкой топлива и управляет воздушно-топливным отношением выхлопного газа, доводя его до богатого воздушно-топливного отношения после окончания управления отсечкой топлива в качестве управления богатым перезапуском. Система диагностики вычисляет первую характеристику изменения воздушно-топливного отношения в то время, когда выходное воздушно-топливное отношение впервые проходит через первую область X воздушно-топливного отношения, которая беднее, чем стехиометрическое воздушно-топливное отношение, и вторую характеристику изменения воздушно-топливного отношения в то время, когда выходное воздушно-топливное отношение впервые проходит через вторую область воздушно-топливного отношения Y, включающую в себя стехиометрическое воздушно-топливное отношение. Система диагностики диагностирует нештатный режим работы датчика воздушно-топливного отношения на основе первой характеристики изменения воздушно-топливного отношения и второй характеристики изменения воздушно-топливного отношения. В результате можно устранить последствия изменения состояния катализатора очистки выхлопного газа и при этом с точностью диагностировать нештатное ухудшение реакции датчика воздушно-топливного отношения с выпускной стороны. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил.

Формула