BR112017021453B1

BR112017021453B1 - Dispositivo de controle de razão entre ar e combustível e método de controle de razão entre ar e combustível

Info

Publication number: BR112017021453B1
Application number: BR112017021453-9A
Authority: BR
Inventors: Ryousuke Sasaki; Tamikazu Kimura; Nobuyuki Suzuki
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2022-12-20
Also published as: MX360252B; EP3282115A1; US10024262B2; MY165590A; EP3282115B1; WO2016162953A1; JPWO2016162953A1; MX2017012756A; CN107532533A; CN107532533B; EP3282115A4; US20180135547A1; BR112017021453A2; JP6380661B2; RU2659230C1

Abstract

Trata-se de um dispositivo de controle de razão entre ar e combustível que inclui um sensor de razão entre ar e combustível configurado de modo que um valor de corrente de saída do mesmo varie linearmente de acordo com uma concentração de oxigênio, e meios de controle de retroinformações de razão entre ar e combustível capazes de executar um controle de retroinformações de razão entre ar e combustível para controlar por retroinformações uma quantidade de injeção de combustível com base em um valor de detecção proveniente do sensor de razão entre ar e combustível de modo que o gás de escape de um motor de combustão interna alcance uma razão entre ar e combustível predeterminada. O dispositivo de controle de razão entre ar e combustível inclui, ainda, meios de proibição para proibir o controle de retroinformações quando a razão entre ar e combustível alcançar ou exceder uma razão entre ar e combustível rica predeterminada. O dispositivo de controle de razão entre ar e combustível permite o controle de retroinformações for a período predeterminado após a razão entre ar e combustível alcançar ou exceder a razão entre ar e combustível rica predeterminada.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se ao controle de razão entre ar e com-bustível em um motor de combustão interna.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[002] O controle de retroalimentação (feedback) de razão entre ar e com-bustível usando um assim chamado sensor de razão entre ar e combustível, sendo que o sensor de razão entre ar e combustível é configurado de modo que um valor de corrente de saída emitido dessa forma quando uma tensão predeterminada for aplicada ao mesmo varie linearmente em relação a uma razão entre ar e combustível de gás de escape, é conhecido como um controle de razão entre ar e combustível realizado em um motor de combustão interna. Quando a razão entre ar e combustível do gás de escape for mais rica que a razão estequiométrica entre ar e combustível, o oxigênio em um duto de atmosfera do sensor de razão entre ar e combustível é ionizado por um eletrodo de lado de atmosfera, e quando íons de oxigênio resultantes se moverem a um eletrodo de lado de escape através de uma camada de eletrólito sólida, uma corrente flui através do sensor de razão entre ar e combustível. Portanto, quando a razão entre ar e combustível do gás de escape continuar a ser mais rica que a razão estequiométrica entre ar e combustível, levando a uma deficiência na quantidade de oxigênio no duto de atmosfera, um valor de detecção obtido pelo sensor de razão entre ar e combustível se desvia a um lado pobre da razão entre ar e combustível real. Para evitar esse desvio, a patente JP2008-14178A descreve o encerramento temporário do controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível e a comutação ao controle de laço aberto quando a precisão de detecção do sensor de razão entre ar e combustível se deteriorar da maneira descrita anteriormente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003] No entanto, quando o controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível for encerrado da maneira descrita no documento anterior, não é mais possível absorver uma variação em uma quantidade de injeção de combustível causada por diferenças individuais em componentes, tal como uma válvula de injeção de combustível. Portanto, a precisão de controle é mais fraca durante o controle de laço aberto do que durante o controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível, e, como resultado, vários índices de desempenho, tais como rendimento do motor, eficiência de combustível e emissões de escape, se deterioram.

[004] Portanto, um objetivo da presente invenção consiste em proporcionar um dispositivo de controle de razão entre ar e combustível e um método de controle de razão entre ar e combustível através dos quais se pode executar um controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível em um alcance mais abrangente.

[005] De acordo com uma modalidade desta invenção, um dispositivo de controle de razão entre ar e combustível inclui um sensor de razão entre ar e combustível configurado de modo que um valor de corrente de saída do mesmo varie linearmente de acordo com uma concentração de oxigênio e meios de controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível configurados para implementar um controle de retroalimentação em uma razão entre ar e combustível com base em um valor de detecção do sensor de razão entre ar e combustível. Um dispositivo de controle de razão entre ar e combustível inclui, ainda, meios de proibição configurados para proibir o controle de retroalimentação quando a razão entre ar e combustível se igualar ou exceder uma razão entre ar e combustível rica predeterminada. No entanto, o controle de retroalimentação é permitido por um período predeterminado após a razão entre ar e combustível alcançar ou exceder a razão entre ar e combustível rica predeterminada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] A Figura 1 é uma vista que mostra uma configuração de um sistema de motor de combustão interna ao qual uma modalidade da presente invenção se aplica.

[007] A Figura 2 é uma vista em corte de um sensor de razão entre ar e combustível.

[008] A Figura 3 é um diagrama que mostra uma característica entre tensão e corrente do sensor de razão entre ar e combustível.

[009] A Figura 4 é um diagrama que mostra a característica entre tensão e corrente do sensor de razão entre ar e combustível quando a precisão de controle se deteriorar devido a uma deficiência de quantidade de suprimento de oxigênio.

[010] A Figura 5 é um fluxograma que mostra uma rotina de controle de controle de razão entre ar e combustível.

[011] A Figura 6 é um diagrama que mostra uma relação entre uma razão entre ar e combustível de gás de escape e um período possível de medição do sensor de razão entre ar e combustível.

[012] A Figura 7 é um gráfico de temporização que mostra um caso no qual a rotina de controle da Figura 5 é executada.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[013] Descreve-se abaixo uma modalidade da presente invenção com referência às figuras anexas.

[014] A Figura 1 é uma vista que mostra uma configuração de um sistema de motor de combustão interna ao qual uma modalidade da presente invenção se aplica.

[015] Um filtro de ar 4, um medidor de fluxo de ar 5, um compressor 10A de um turbocompressor, uma câmara de estrangulador 6, um tanque coletor 7 e uma válvula de injeção de combustível 8 são dispostos em uma passagem de admissão 2 de um motor de combustão interna 1 em uma ordem a partir de um lado a montante de um fluxo de ar de admissão. Deve-se notar que o motor de combustão interna 1 de acordo com essa modalidade é um assim chamado motor de combustão interna do tipo injeção de porta, mas um assim chamado motor de combustão interna do tipo injeção direta em cilindro pode ser usado no lugar desse.

[016] Um sensor de razão entre ar e combustível 9, uma turbina 10B do turbocompressor, um catalisador de coletor 11, e um sensor de O2 12 são dispostos em uma passagem de escape do motor de combustão interna 1 em uma ordem a partir de um lado a montante de um fluxo de gás de escape.

[017] O compressor 10A e a turbina 10B estão, na realidade, acoplados entre si através de um eixo de modo que girem integralmente. Ademais, embora não mostrado na Figura 1, um radiador pode ser disposto em um lado a jusante do compressor 10A para resfriar o ar que foi pressurizado pelo compressor 10A com o intuito de aumentar a temperatura.

[018] O sensor de razão entre ar e combustível 9 é configurado de modo que uma corrente de saída, quando uma tensão for aplicada à mesma, varie linearmente de acordo com uma concentração de oxigênio do gás de escape. A estrutura e características do sensor de razão entre ar e combustível 9 serão descritas mais adiante.

[019] O catalisador de coletor 11 é um catalisador tridirecional. O sensor de O2 12 gera força eletromotriz correspondente à concentração de oxigênio do gás de escape. A força eletromotriz gerada pelo sensor de O2 12 é aproximadamente 0 V quando o gás de escape for mais pobre que a razão estequiométrica entre ar e combustível (também referida doravante simplesmente como “quando o gás de escape for pobre”), e aproximadamente 1 V quando o gás de escape for mais rico que a razão estequiométrica entre ar e combustível (também referida doravante simplesmente como “quando o gás de escape for rico”). Logo, o sensor de O2 12 é configurado de modo que uma tensão de saída do mesmo varie consideravelmente nas adjacências da razão estequiométrica entre ar e combustível. Em outras palavras, o sensor de O2 12 é capaz de determinar se o gás de escape é pobre ou rico.

[020] Os respectivos sinais de detecção provenientes do medidor de fluxo de ar 5, do sensor de razão entre ar e combustível 9 e do sensor de O2 12 são lidos por um controlador de motor (doravante referido como uma ECU) 13. Com base nesses sinais de detecção, assim como nos sinais de detecção provenientes de um sensor de posição do acelerador, um sensor de ângulo de manivela, e assim por diante, não mostrados nas figuras, a ECU 13 controla uma quantidade de injeção de combustível e uma temporização de ignição, ajusta uma razão entre ar e combustível alvo, e executa um controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível para alinhar a razão entre ar e combustível à razão entre ar e combustível alvo.

[021] Deve-se notar que o sensor de O2 12 não é usado para controlar o motor de combustão interna 1 em um estado onde o sensor de razão entre ar e combustível 9 funciona normalmente. Quando ocorrer uma anomalia no sensor de razão entre ar e combustível 9, entretanto, o controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível é implementado com base no sinal de detecção proveniente do sensor de O2 12.

[022] Ademais, a ECU 13 implementa o controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível em cada cilindro do motor de combustão interna 1. Portanto, para diferenciar entre os cilindros precisamente, o sensor de razão entre ar e combustível 9 é disposto em um sítio no lado a montante da turbina 10B, ou, mais especificamente, um sítio no lado a montante da turbina 10B próxima a uma porção de convergência onde as passagens de fluxo de escape dos respectivos cilindros se convergem. Quando o sensor de razão entre ar e combustível 9 for disposto no lado a jusante da turbina 10B, o sensor de razão entre ar e combustível 9 detecta a razão entre ar e combustível do gás de escape após o gás de escape ter convergido e passado através da turbina 10B de modo que a mistura do gás de escape tenha progredido, e, como resultado, é difícil diferenciar entre os cilindros.

[023] A seguir, descreve-se o sensor de razão entre ar e combustível 9.

[024] A Figura 2 é uma vista em corte que mostra um elemento de sensor 20 do sensor de razão entre ar e combustível 9. Deve-se notar que uma cobertura cobrindo o elemento de sensor 20 e um aquecedor para aquecer o elemento de sensor 20 foram omitidos da Figura 2.

[025] O elemento de sensor 20 é configurado para incluir uma camada de eletrólito sólida 21, um eletrodo de lado de escape 22 proporcionado em um lado de escape da camada de eletrólito sólida 21, um eletrodo de lado de atmosfera 23 proporcionado em um lado de atmosfera da camada de eletrólito sólida 21, e uma camada de resistência de difusão 24.

[026] A camada de eletrólito sólida 21 é formada a partir de uma substância através da qual íons de oxigênio podem se mover, por exemplo, zircônia, ou similares.

[027] O eletrodo de lado de escape 22 é disposto dentro de um duto de gás de escape 27. Uma parte do gás de escape que flui através da passagem de escape 3 é difundida pela camada de resistência de difusão 24, e, nessa condição, flui no duto de gás de escape 27 a fim de entrar em contato com o eletrodo de lado de escape 22. A camada de resistência de difusão 24 é formada a partir de uma cerâmica porosa, ou similares, por exemplo.

[028] O eletrodo de lado de atmosfera 23 é disposto dentro de um duto de atmosfera 25 que se comunica com a atmosfera. O ar atmosférico que flui no duto de atmosfera 25 entra em contato com o eletrodo de lado de atmosfera 23.

[029] O eletrodo de lado de escape 22 e o eletrodo de lado de atmosfera 23 são eletrodos de platina.

[030] Quando uma tensão de detecção V for aplicada entre o eletrodo de lado de escape 22 e o eletrodo de lado de atmosfera 23 do sensor de razão entre ar e combustível 9, configurado conforme descrito anteriormente, por uma bateria (meio de aplicação de tensão) 28, uma corrente correspondente concentração de oxigênio do gás de escape flui através do sensor de razão entre ar e combustível 9.

[031] Por exemplo, quando a razão entre ar e combustível do gás de escape for rica, o oxigênio no duto de atmosfera 25 forma íons de oxigênio em resposta a uma reação de eletrodo pelo eletrodo de lado de atmosfera 23, e esses íons de oxigênio se movem através da camada de eletrólito sólida 21 a partir do eletrodo de lado de atmosfera 23 ao eletrodo de lado de escape 22, conforme indicado pelas setas na Figura 2. No lado do eletrodo de lado de escape 22, os íons de oxigênio que foram movidos ao mesmo reagem com HC, CO, e H2 no duto de gás de escape 27 a fim de gerar dióxido de carbono e água.

[032] Quando a razão entre ar e combustível do gás de escape for pobre, entretanto, o oxigênio excedente no gás de escape forma íons de oxigênio em resposta a uma reação de eletrodo pelo eletrodo de lado de escape 22, e esses íons de oxigênio se movem através da camada de eletrólito sólida 21 a partir do eletrodo de lado de escape 22 ao eletrodo de lado de atmosfera 23. Quando os íons de oxigênio reagirem com o eletrodo de lado de atmosfera 23, os eletrodos se separam de modo que os íons de oxigênio retornem ao oxigênio, e esse oxigênio é descarregado no duto de atmosfera 25.

[033] Conforme descrito anteriormente, uma corrente flui entre o eletrodo de lado de escape 22 e o eletrodo de lado de atmosfera 23 de acordo com o movimento dos íons de oxigênio, e o valor da corrente que flui nesse momento varia de acordo com a razão entre ar e combustível do gás de escape.

[034] A Figura 3 é um diagrama que mostra uma característica entre tensão e corrente do sensor de razão entre ar e combustível 9 descrita anteriormente. A abscissa mostra a tensão aplicada, e a ordenada mostra a corrente de saída.

[035] Conforme mostrado na Figura 3, uma região na qual o valor da cor- rente de saída não varia mesmo em resposta à variação na tensão aplicada existe tato quando a razão entre ar e combustível for pobre como quando a razão entre ar e combustível for rica. Essa região de tensão aplicada na qual o valor de corrente de saída não varia será referida como uma “região de corrente limite”, e o valor de corrente de saída na região de corrente limite será referido como um “valor de corrente limite”.

[036] O valor de corrente limite é comensurável à razão entre ar e combustível do gás de escape, e, portanto, a razão entre ar e combustível pode ser detectada com base na magnitude do valor de corrente limite.

[037] Com base na razão entre ar e combustível detectada dessa forma, a ECU 13 executa um controle de retroalimentação na quantidade de injeção de combustível para alinhar a razão entre ar e combustível do gás de escape à razão entre ar e combustível alvo (a razão estequiométrica entre ar e combustível, por exemplo).

[038] De modo incidental, o motivo pelo qual a razão entre ar e combustível do gás de escape pode ser detectada usando o sensor de razão entre ar e combustível 9 ocorre porque os íons de oxigênio se movem através da camada de eletrólito sólida 21, conforme descrito anteriormente. Portanto, quando a razão entre ar e combustível do gás de escape for rica de modo que a quantidade de oxigênio fornecida ao eletrodo de lado de atmosfera 23 se torne insuficiente, o grau de movimento de íon de oxigênio se torna menor que um grau de movimento correspondente à razão entre ar e combustível, e, como resultado, o valor de detecção obtido pelo sensor de razão entre ar e combustível 9 se torna mais pobre que a razão entre ar e combustível real. O sensor de razão entre ar e combustível 9 é estruturalmente limitado em termos da capacidade do duto de atmosfera 25, uma trajetória de introdução de ar atmosférico, e assim por diante, e, portanto, uma velocidade na qual o ar atmosférico flui no duto de atmosfera 25 é limitada. De modo correspondente, uma deficiência na quantidade de oxigênio fornecida ao eletrodo de lado de atmosfera 23 é constantemente mais provável de ocorrer à medida que a razão entre ar e com-bustível do gás de escape aumenta em riqueza.

[039] A Figura 4 é um diagrama que mostra a característica entre tensão e corrente em um caso onde a quantidade de oxigênio fornecida ao eletrodo de lado de atmosfera 23 é insuficiente. Conforme mostrado na figura, no lado rico, o valor de corrente de saída aumenta em proporção à tensão aplicada. Quando o valor de corrente limite parar de ser uniforme dessa maneira, a precisão de detecção de razão entre ar e combustível se deteriora.

[040] Portanto, para suprimir a redução na precisão do controle de razão entre ar e combustível causada por uma redução na precisão de detecção do sensor de razão entre ar e combustível 9, a ECU 13 executa uma rotina de controle descrita abaixo.

[041] A Figura 5 mostra uma rotina de controle de razão entre ar e combustível executada pela ECU 13.

[042] Na etapa S10, a ECU 13 determina se o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões está em andamento ou não. Quando o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões não estiver em andamento, a ECU 13 encerra a rotina de corrente como se encontra, e quando o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões estiver em andamento, a ECU 13 executa o processamento da etapa S20. O “controle de razão entre ar e combustível em todas regiões” é o controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível com base no valor de detecção do sensor de razão entre ar e combustível 9, e é executado controlando-se a quantidade de injeção de combustível a fim de realizar uma razão entre ar e combustível alvo ajustada de acordo com o estado operacional do motor. Deve-se notar que a razão entre ar e combustível alvo não se limita à razão estequi- ométrica entre ar e combustível. Durante a aceleração, por exemplo, uma razão entre ar e combustível rica alvo pode ser ajustada a fim de gerar um torque maior.

[043] Para executar o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões, o sensor de razão entre ar e combustível 9 deve estar em uma condição ativa. Portanto, nessa etapa, quando o sensor de razão entre ar e combustível 9 não estiver em uma condição ativa, por exemplo, durante uma operação de aquecimento seguindo um início a frio, determina-se que o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões não está em andamento.

[044] Na etapa S20, a ECU 13 determina se a razão entre ar e combustível (A/F) do gás de escape é ou não menor que um A/F1 limiar. Quando a razão entre ar e combustível se igualar ou exceder o A/F1 limiar, a ECU 13 executa o processamento da etapa S30, e quando a razão entre ar e combustível for menor que o A/F1 limiar, a ECU 13 executa o processamento da etapa S40. O A/F1 limiar usado nessa etapa é uma razão entre ar e combustível cuja quantidade de oxigênio fornecida ao eletrodo de lado de atmosfera do sensor de razão entre ar e combustível não se torna insuficiente quando uma operação for continuada em tal razão entre ar e combustível, ou, em outras palavras, uma razão entre ar e combustível cuja precisão de detecção do sensor de razão entre ar e combustível 9 não se deteriora. O A/F1 limiar é ajustado de acordo com a estrutura do sensor de razão entre ar e combustível 9, por exemplo, a capacidade do duto de atmosfera 25, a trajetória de introdução de ar atmosférico, e assim por diante. Nessa modalidade, um A/F detectável que será descrito abaixo é ajustado como o A/F1 limiar.

[045] Na etapa S30, que é executada quando a razão entre ar e combustível se igualar ou exceder o A/F1 limiar, a ECU 13 continua o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões como se encontra.

[046] Quando a razão entre ar e combustível for menor que o A/F1 limiar, a ECU 13 ativa um temporizador na etapa S40, e, então, determina na etapa S50 se um período predeterminado ajustado antecipadamente decorreu ou não.

[047] No presente documento, descreve-se o período predeterminado.

[048] A Figura 6 é um diagrama que mostra uma relação entre a razão entre ar e combustível do gás de escape e um período possível de medição durante o qual a razão entre ar e combustível pode ser medida pelo sensor de razão entre ar e combustível 9, sendo que essa relação foi constatada pelo inventor da presente invenção. O período possível de medição é um período durante o qual o sensor de razão entre ar e combustível 9 pode detectar a razão entre ar e combustível precisamente.

[049] Conforme descrito anteriormente, quando a razão entre ar e combustível do gás de escape for rica de modo que a quantidade de oxigênio fornecida ao eletrodo de lado de atmosfera 23 se torne insuficiente devido a limitações na capacidade do duto de atmosfera 25, e assim por diante, o sensor de razão entre ar e combustível 9 é incapaz de detectar a razão entre ar e combustível precisamente.

[050] Quando uma razão entre ar e combustível limite do lado rico na qual a quantidade de oxigênio fornecida ao eletrodo de lado de atmosfera 23 não se torna insuficiente durante a detecção da razão entre ar e combustível for ajustada como um A/F de limite de detecção e a razão entre ar e combustível permanecer no lado pobre do A/F de limite de detecção, o período possível de medição do sensor de razão entre ar e combustível 9 é teoricamente infinito.

[051] Mesmo quando a razão entre ar e combustível estiver o lado rico do A/F de limite de deterioração, no entanto, a precisão de detecção do sensor de razão entre ar e combustível 9 não se deteriora imediatamente. Por exemplo, quando a razão entre ar e combustível variar partir do lado pobre do A/F de limite de detecção ao lado rico, o duto de atmosfera 25 ainda está cheio de ar atmosférico imediatamente após a variação, e, portanto, a quantidade de oxigênio fornecida ao eletrodo de lado de atmosfera 23 não se torna imediatamente insuficiente. Em outras palavras, o sensor de razão entre ar e combustível 9 pode detectar a razão entre ar e combustível precisamente desde que o suprimento de oxigênio ao eletrodo de lado de atmosfera 23 seja coberto pelo ar no duto de atmosfera 25. De outro modo, quando a razão entre ar e combustível do gás de escape for mais rica que o A/F de limite de detecção, o período possível de medição do sensor de razão entre ar e combustível 9 constantemente se encurta à medida que a riqueza aumenta.

[052] As características descritas anteriormente, isto é, que a precisão de detecção do sensor de razão entre ar e combustível 9 não se deteriora assim que a razão entre ar e combustível se desloca ao lado rico do A/F de limite de detecção, e que o tempo (o período possível de medição) requerido para que a precisão de detecção se deteriore é determinado de acordo com a razão entre ar e combustível, foram constatados pelo inventor.

[053] Portanto, nessa modalidade, com base nas características descritas anteriormente, o período predeterminado é ajustado de acordo com a razão entre ar e combustível, e um período possível de medição ST1 em uma A/F2 de razão entre ar e combustível é ajustada como o período predeterminado. Quando o período predeterminado ST1 for ajustado dessa maneira, uma razão entre ar e combustível no lado pobre da A/F2 de razão entre ar e combustível pode ser detectada precisamente durante o período predeterminado ST1. O período predeterminado ST1 específico é ajustado de acordo com a estrutura do sensor de razão entre ar e combustível 9 e o tipo de veículo ao qual essa modalidade é aplicada, mas tem, em geral, aproximadamente várias dezenas de segundos a vários minutos de extensão.

[054] Agora, continua-se a descrição do fluxograma.

[055] A ECU 13 executa um processamento da etapa S60 após determinar na etapa S50 que o período predeterminado ST1 ainda não decorreu, e executa um processamento da etapa S70 após determinar que o período predeterminado ST1 decorreu.

[056] Na etapa S60, a ECU 13 continua o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões. O motivo para isso é que o período possível de medição do sensor de razão entre ar e combustível não decorre até que o período predeterminado ST1 decorra.

[057] Na etapa S70, entretanto, a ECU 13 proíbe o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões, e executa um controle de laço aberto com base na razão entre ar e combustível alvo. O motivo para isso é que quando o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões for executado em uma condição onde a precisão de detecção do sensor de razão entre ar e combustível 9 se deteriorou, a precisão com a qual a razão entre ar e combustível é controlada se deteriora.

[058] Na etapa S80, a ECU 13 determina se a A/F de razão entre ar e combustível retornou ou não ou acima do A/F1 limiar. Quando o A/F de razão entre ar e combustível tiver retornado, a ECU 13 executa um processamento da etapa S90, e quando o A/F de razão entre ar e combustível não tiver retornado, a ECU 13 executa o processamento da etapa S50.

[059] Na etapa S90, a ECU 13 determina que o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões deve ser retomado, e executa o processamento da etapa S30. Deve-se notar que quando o processamento avançar a partir da etapa S60 à etapa S90 através da etapa S80, a ECU 13 determina que o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões deve ser continuado.

[060] Conforme descrito anteriormente, em uma situação onde a precisão com a qual a razão entre ar e combustível do gás de escape é detectada pode se deteriorar devido às limitações estruturais do sensor de razão entre ar e combustível 9, o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões é continuado pelo período predeterminado durante o qual o sensor de razão entre ar e combustível 9 pode detectar a razão entre ar e combustível precisamente. Quando o período predeterminado decorrer, o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões é proibido, e, ao invés disso, executa-se o controle de laço aberto. Ademais, quando a razão entre ar e combustível alcançar ou exceder o A/F1 limiar após comutar ao con- trole de laço aberto, retoma-se o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões.

[061] A Figura 7 é um exemplo de um gráfico de temporização que mostra um caso no qual a rotina de controle da Figura 5 é executada. No gráfico do controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível, linhas pontilhadas mostram um caso onde o controle de acordo com essa modalidade é executado, e linhas contínuas mostram um caso onde o controle de acordo com a técnica anterior é executado.

[062] Antes de uma temporização T1, o sensor de razão entre ar e combustível 9 não é uma condição ativa, e, portanto, o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões (o controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível) não é executado.

[063] Quando o sensor de razão entre ar e combustível 9 entrar em uma condição ativa na temporização T1, o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões é iniciado. Ademais, a partir da temporização T1, o veículo começa a acelerar, e, portanto, uma carga de motor aumenta, levando a um aumento na riqueza da razão entre ar e combustível. O motivo pelo qual a razão entre ar e combustível aumenta em riqueza é que a razão entre ar e combustível alvo é comutada a uma assim chamada razão entre ar e combustível de saída ou um valor nas adjacências da razão entre ar e combustível de saída a fim de gerar um torque maior.

[064] Quando a razão entre ar e combustível alvo se tornar mais rica que o A/F1 limiar em uma temporização T2, o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões é continuado em uma condição onde o temporizador é ativado.

[065] Em uma temporização T3, na qual o período predeterminado ST1 decorre seguindo a ativação do temporizador, o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões é comutado ao controle de laço aberto. No momento da comutação, a razão entre ar e combustível varia escalonadamente, o motivo sendo que após comutar ao controle de laço aberto, não é mais possível absorver uma variação na quantidade de injeção de combustível causada por diferenças individuais nos componentes, tal como a válvula de injeção de combustível. Portanto, dependendo da magnitude dessa variação, a razão entre ar e combustível pode não variar escalonadamente na temporização T3.

[066] Quando a razão entre ar e combustível do gás de escape exceder A/F1 em uma temporização T4 após comutar ao controle de laço aberto, o controle de laço aberto é comutado ao controle de razão entre ar e combustível em todas regiões.

[067] De acordo com essa modalidade, conforme descrito anteriormente, a razão entre ar e combustível pode ser controlada por retroalimentação durante o período predeterminado mesmo em uma razão entre ar e combustível na qual a precisão de detecção do sensor de razão entre ar e combustível 9 pode se deteriorar devido a uma deficiência na quantidade de oxigênio fornecida ao eletrodo de lado de atmosfera 23, por exemplo, a razão entre ar e combustível de saída ou uma razão entre ar e combustível nas adjacências do mesmo. Como resultado, obtêm-se efeitos de aperfeiçoamento em termos de cada um dentre o rendimento, eficiência do combustível e emissões de escape em comparação a um caso onde o controle de razão entre ar e combustível em todas regiões é comutado ao controle de laço aberto assim que a razão entre ar e combustível entrar nessa região.

[068] A seguir, resumem-se as ações e efeitos obtidos nessa modalidade.

[069] O dispositivo de controle de razão entre ar e combustível de acordo com essa modalidade inclui o sensor de razão entre ar e combustível 9 configurado de modo que o valor de corrente de saída do mesmo varie linearmente de acordo com a concentração de oxigênio, e a ECU 13 (meios de retroalimentação de razão entre ar e combustível, meios de proibição) para implementar o controle de retroalimentação na razão entre ar e combustível com base no valor de detecção do sensor de razão entre ar e combustível 9, e proibir o controle de retroalimentação quando a razão entre ar e combustível se igualar a uma razão entre ar e combustível rica predeterminada. O dispositivo de controle de razão entre ar e combustível permite o controle de retroalimentação durante período predeterminado após a razão entre ar e combustível alcançar ou exceder a razão entre ar e combustível rica predeterminada. No presente documento, a razão entre ar e combustível rica predeterminada é uma razão entre ar e combustível cuja quantidade de oxigênio fornecida ao eletrodo de lado de atmosfera do sensor de razão entre ar e combustível se torna insuficiente quando uma operação for continuada em tal razão entre ar e combustível.

[070] Portanto, o controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível pode ser executado quando estiver em uma situação onde a quantidade de oxigênio fornecida ao eletrodo de lado de atmosfera 23 seja insuficiente devido a limitações estruturais do sensor de razão entre ar e combustível 9 de modo que a precisão de detecção de razão entre ar e combustível possa se deteriorar, por exemplo, quando uma razão entre ar e combustível rica alvo, tal como a razão entre ar e combustível de saída for necessária. Como resultado, aperfeiçoamentos 'no rendimento, eficiência do combustível e emissões de escape podem ser alcançados em comparação a um caso onde o controle de laço aberto é executado na mesma situação.

[071] Nessa modalidade, o controle de laço aberto tendo a razão entre ar e combustível predeterminada como o valor alvo é executado após o controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível ser proibido. Dessa forma, uma derivação entre a razão entre ar e combustível real e a razão entre ar e combustível alvo pode ser suprimida mesmo em uma condição onde a precisão de detecção do sensor de razão entre ar e combustível 9 se deteriorou.

[072] O período predeterminado de acordo com essa modalidade é ajustado para seja mais curto que o tempo necessário para que a precisão de detecção de razão entre ar e combustível se deteriore devido a uma deficiência na quantidade de oxigênio fornecida ao eletrodo de lado de atmosfera do sensor de razão entre ar e combustível. Portanto, uma situação na qual o controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível é executado com base em uma razão entre ar e combustível detectada com um grau menor de precisão de detecção pode ser evitado.

[073] Nessa modalidade, o motor de combustão interna 1 inclui o tur-bocompressor 10, e o sensor de razão entre ar e combustível 9 é proporcionado na passagem de escape 3 no lado a montante da turbine 10B. Logo, o sensor de razão entre ar e combustível 9 detecta a razão entre ar e combustível do gás de escape antes de a mistura ter sido avançada, tornando a diferenciação de cilindro mais fácil. Como resultado, o controle de razão entre ar e combustível pode ser executado de acordo com uma variação dentre os cilindros na quantidade de injeção de combustível, e assim adiante.

[074] Nessa modalidade, o sensor de razão entre ar e combustível 9 é configurado para inclui a camada de eletrólito sólida 21 através da qual íons de oxigênio podem se mover, o eletrodo de lado de escape 22 proporcionado no lado de escape da camada de eletrólito sólida 21 de modo que fique exposto à passagem de escape 3 do motor de combustão interna 1, o eletrodo de lado de atmosfera 23 proporcionado no lado de atmosfera da camada de eletrólito sólida 21 de modo que fique exposto à atmosfera, e o meio de aplicação de tensão 28 para aplicar uma tensão entre o eletrodo de lado de escape 22 e o eletrodo de lado de atmosfera 23. Portanto, o sensor de razão entre ar e combustível 9 é configurado de modo que o valor de corrente de saída do mesmo varie linearmente de acordo com a concentração de oxigênio do gás de escape, e, logo, seja capaz de detectar a razão entre ar e combustível por uma faixa abrangente.

[075] O comprimento do período predeterminado de acordo com essa modalidade é ajustado de acordo com a razão entre ar e combustível. Dessa maneira, o período predeterminado pode ser ajustado apropriadamente de acordo com o perío- do possível de medição, que seja diferente em cada razão entre ar e combustível. Como resultado, o controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível pode ser implementado continuamente por um tempo mais longo.

[076] Deve-se notar que na descrição anterior, o assim chamado sensor de razão entre ar e combustível do tipo introdução de ar atmosférico 9 é usado, mas essa modalidade também pode ser aplicada a um caso onde um tipo que gera oxigênio por meio de uma camada de bomba de oxigênio proporcionada no elemento 20 é usado. O motivo para isso é que uma situação na qual a geração de oxigênio não pode acompanhar uma razão entre ar e combustível enriquecida de modo que a quantidade de oxigênio fornecida ao eletrodo de lado de atmosfera 23 se torne insuficiente pode ocorrer similarmente quando o sensor de razão entre ar e combustível 9 for de um tipo tendo uma camada de bomba de oxigênio.

[077] Descreveu-se acima uma modalidade da presente invenção, mas a modalidade anterior ilustra meramente alguns exemplos de aplicações da presente invenção, e o escopo técnico da presente invenção não se limita às configurações específicas da modalidade anterior.

Claims

1. Dispositivo de controle de razão entre ar e combustível compreendendo: um sensor de razão entre ar e combustível (9) configurado de modo que um valor de corrente de saída do mesmo varie linearmente de acordo com uma concentração de oxigênio; meios de controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível para controlar por retroalimentação uma razão entre ar e combustível com base em um valor de detecção do sensor de razão entre ar e combustível (9); e meios de proibição para proibir o controle de retroalimentação quando a razão entre ar e combustível for menor que uma razão entre ar e combustível rica predeterminada, em que o controle de retroalimentação é permitido para um período predeterminado após a razão entre ar e combustível se tornar menor que a razão entre ar e combustível rica predeterminada, em que um temporizador é ativado quando a razão entre ar e combustível se tornar menor que a razão entre ar e combustível rica predeterminada e em que o período predeterminado decorre seguido da ativação do temporizador, em que a razão entre ar e combustível rica predeterminada é uma razão entre ar e combustível na qual uma quantidade de oxigênio fornecida a um eletrodo de lado de atmosfera do sensor de razão entre ar e combustível (9) se torna insuficiente quando uma operação é continuada na razão entre ar e combustível, e CARACTERIZADO pelo fato de que o período predeterminado é ajustado para que seja mais curto que um tempo necessário para que uma precisão de detecção de razão entre ar e combustível se deteriore devido a uma deficiência na quantidade de oxigênio fornecida ao eletrodo de lado de atmosfera do sensor de razão entre ar e combustível (9).

2. Dispositivo de controle de razão entre ar e combustível, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que controle de laço aberto tendo uma razão entre ar e combustível predeterminada como um valor alvo é executado após o controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível ser proibido.

3. Dispositivo de controle de razão entre ar e combustível, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que um motor de combustão interna (1) inclui um turbocompressor (10), e o sensor de razão entre ar e combustível (9) é proporcionado em uma passagem de escape (3) em um lado a montante de uma turbina (10B) do turbocompressor (10).

4. Dispositivo de controle de razão entre ar e combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o sensor de razão entre ar e combustível (9) é configurado para incluir: uma camada de eletrólito sólida (21) através da qual íons de oxigênio podem se mover; um eletrodo de lado de escape (22) proporcionado em um lado de escape da camada de eletrólito sólida (21) de modo que fique exposto a uma passagem de escape (3) de um motor de combustão interna (1); o eletrodo de lado de atmosfera (23), que é proporcionado em um lado de atmosfera da camada de eletrólito sólida (21) de modo que fique exposto à atmosfera; e meio de aplicação de tensão (28) para aplicar uma tensão entre o eletrodo de lado de escape (22) e o eletrodo de lado de atmosfera (23).

5. Dispositivo de controle de razão entre ar e combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que um comprimento do período predeterminado é ajustado de acordo com a razão entre ar e combustível.

6. Método de controle de razão entre ar e combustível compreendendo: executar controle de retroalimentação de razão entre ar e combustível para controlar por retroalimentação uma quantidade de injeção de combustível com base em um valor de detecção de um sensor de razão entre ar e combustível (9) a fim de ajustar gás de escape de um motor de combustão interna (1) em uma razão entre ar e combustível predeterminada, o sensor de razão entre ar e combustível (9) sendo configurado de modo que um valor de corrente de saída do mesmo varia linearmente de acordo com uma concentração de oxigênio; quando a razão entre ar e combustível se tornar menor que uma razão entre ar e combustível rica predeterminada, permitir o controle de retroalimentação por um período predeterminado após a razão entre ar e combustível se tornar menor que a razão entre ar e combustível rica predeterminada, e proibir o controle de retroalimentação uma vez que o período predeterminado tiver decorrido, em que um temporizador é ativado quando a razão entre ar e combustível se tornar menor que a razão entre ar e combustível rica predeterminada e em que o período predeterminado decorre seguido da ativação do temporizador, em que a razão entre ar e combustível rica predeterminada é uma razão entre ar e combustível na qual uma quantidade de oxigênio fornecida a um eletrodo de lado de atmosfera do sensor de razão entre ar e combustível (9) se torna insuficiente quando uma operação é continuada na razão entre ar e combustível, e CARACTERIZADO pelo fato de que o período predeterminado é ajustado para que seja mais curto que um tempo necessário para que uma precisão de detecção de razão entre ar e combustível se deteriore devido a uma deficiência na quantidade de oxigênio fornecida ao eletrodo de lado de atmosfera do sensor de razão entre ar e combustível (9).