CN102913333A - 内燃机控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

ECU（52）执行大气学习以修正A/F传感器（46）中的个体差异。这种情况下，当在燃料切断之前添加了还原燃料时，ECU（52）以固定的时间间隔计算所添加的还原燃料的总量（A）与流过排气管道（18）的氧的总量（B）。然后，ECU（52）使用这些总量（A、B）估计排气管道（18）中剩余的还原燃料的剩余量（C），并且在剩余量（C）等于或小于允许值（F）时执行大气学习。结果，即使添加还原燃料的定时或内燃机（10）的运转状态等改变，也可以在最早的可能定时精确地执行大气学习。

Description

内燃机控制装置和方法

本申请是申请号为200880009229.4、申请日期为2008年5月23日、发明名称为“内燃机控制装置和方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及控制内燃机的运转状态的控制装置和方法。更具体地，本发明涉及根据排出气体中的氧浓度控制空燃比的内燃机控制装置和方法。

背景技术

日本专利申请公开No.2003-214245（JP-A-2003-214245）例如公开了一种利用排气管道中设置的氧浓度传感器来进行空燃比控制的控制装置。该控制装置进行被称为大气学习的学习控制，用于学习由于制造偏差和随时间的劣化等导致的氧浓度传感器中的误差。

在该大气学习中，当排气管道中的大气因为在发动机中进行了燃料切断而成为空气大气时，将从氧浓度传感器输出的检测信号与预先存储在控制装置中的参考信号值进行比较。该参考信号值对应于已知的大气中的氧浓度。实际检测值从参考信号值的偏离量是对应于每个传感器的固有误差的值，因此将其作为用于修正传感器固有误差的学习值存储在控制装置中。

另外，该控制装置通过将燃料添加到排出气体中来进行催化剂的还原处理（以下将该燃料称为“还原燃料”，以避免与在通常燃料喷射期间通常喷射的燃料混淆）。在添加了还原燃料后立即进行燃料切断时，氧浓度的增加率由于排出气体中剩余的还原燃料的影响而减慢，导致氧浓度达到大气中的浓度水平之前的时间延迟。因此，当燃料切断开始时，该控制装置确定在紧接燃料切断开始之前的预定时间段内添加了还原燃料的历史是否存在。如果历史存在，则控制装置禁止大气学习。

这样，如果在燃料切断开始之前的预定时间段内添加了还原燃料，则控制装置禁止大气学习。但是，在还原燃料被添加后直到可以进行大气学习的时间段取决于添加还原燃料的定时和发动机的运转状态等而变化。因此，象上述控制装置那样简单地禁止大气学习可能导致丧失学习机会，从而降低学习效率。

并且，如果为了提高学习效率而将预定时间段的具体值设定得较低，则学习可能在仍然剩余已经添加的还原燃料的影响的情况下完成执行，结果，学习可能是错误的。这样，利用上述控制装置，在添加还原燃料时，难以适当地设定大气学习的定时。

发明内容

本发明提供一种内燃机控制装置和方法，能够通过根据添加还原燃料的定时和内燃机的运转状态等在适当的定时执行大气学习，提高学习精度和效率。

本发明的第一方面涉及一种内燃机控制装置，包括：还原燃料添加单元，用于向内燃机的排出气体中添加还原燃料；氧浓度检测单元，用于检测排出气体中的氧浓度并且输出表示所检测的氧浓度的检测信号；和控制器，控制内燃机的运转状态。控制器包括：燃料切断单元，用于在向内燃机的吸入空气中进行了燃料喷射时，根据内燃机的运转状态中断燃料喷射；还原燃料总量计算单元，用于计算在还原燃料添加单元开始添加还原燃料的时刻与还原燃料添加单元停止添加还原燃料的时刻之间添加到排出气体中的还原燃料的总量；氧总量计算单元，用于利用来自氧浓度检测单元的检测结果，计算在还原燃料添加单元停止添加还原燃料之后从内燃机排出的排出气体的总量中的氧的总量；剩余量确定单元，用于根据由还原燃料总量计算单元计算的还原燃料总量和由氧总量计算单元计算的氧总量，确定排出气体中的还原燃料是否已经减少到允许值；和学习单元，用于当燃料切断单元中断燃料喷射并且剩余量确定单元确定排出气体中的还原燃料已经减少到允许值时，利用来自氧浓度检测单元的检测结果，进行大气学习。

并且，还原燃料总量计算单元可以根据由还原燃料添加单元添加到排出气体中的还原燃料量计算每单位时间的还原燃料的添加量，并且每当单位时间经过时累计该添加量的计算值，由此计算还原燃料的总量。

该控制装置还可以包括：吸入空气量检测单元，用于检测被吸入内燃机的空气的流量，作为吸入空气量。并且，氧总量计算单元可以利用由吸入空气量检测单元检测的吸入空气量和由氧浓度检测单元检测的氧浓度，计算每单位时间的氧的流量，并且每当单位时间经过时累计流量的计算值，由此计算氧的总量。

该控制装置还可以包括：排出气体回流单元，用于使一部分排出气体回流到内燃机的吸入系统。并且，氧总量计算单元可以利用通过排出气体回流单元回流到吸入系统的排出气体的流量、吸入空气量和氧浓度，计算氧的流量。

另一方面，本发明第二方面涉及一种内燃机控制装置，包括：还原燃料添加单元，用于向内燃机的排出气体中添加还原燃料；氧浓度检测单元，用于检测排出气体中的氧浓度并且输出表示所检测的氧浓度的检测信号；和控制器，控制内燃机的运转状态。控制器包括：燃料切断单元，用于在向内燃机的吸入空气中进行了燃料喷射时，根据内燃机的运转状态中断燃料喷射；时间测量单元，用于测量在还原燃料添加单元添加还原燃料之后、直到燃料切断单元中断燃料喷射为止经过的时间，作为添加后时间；待机时间设定单元，用于根据由时间测量单元测量的添加后时间，可变地设定学习待机时间；和学习单元，用于当燃料切断单元中断燃料喷射后经过了学习待机时间时，利用来自氧浓度检测单元的检测结果，进行大气学习。

并且，控制器可以包括：i）参考时间设定单元，用于设定即使没有来自还原燃料添加单元添加的还原燃料的影响、在燃料切断单元中断燃料喷射之后学习单元能够正常进行大气学习所需的时间，作为参考时间；和ii）确定时间计算单元，用于计算即使还原燃料添加单元在燃料切断单元中断燃料喷射之前添加还原燃料、也能够将学习待机时间设定为等于所述参考时间的最短添加后时间，作为确定时间。并且，当由时间测量单元测量的实际添加后时间短于所述确定时间时，待机时间设定单元可以根据由时间测量单元测量的实际添加后时间和所述确定时间之间的时间差修正学习待机时间，并且当所述实际添加后时间等于或长于所述确定时间时，待机时间设定单元将学习待机时间设定为等于所述参考时间。

本发明第三方面涉及一种内燃机控制方法，包括：执行燃料切断控制；计算在开始添加还原燃料的时刻与停止添加还原燃料的时刻之间添加到排出气体中的还原燃料的总量；计算在停止添加还原燃料之后流过排气管道的排出气体中的氧的总量；根据所计算的还原燃料总量和所计算的氧总量，计算排出气体中的还原燃料的剩余量；将所计算的还原燃料的剩余量与允许值比较；以及当还原燃料的剩余量小于允许值时，进行大气学习。

根据本发明的第一方面，在添加了还原燃料后，可以通过还原燃料总量计算单元计算添加到排出气体中的还原燃料的总量。并且，氧总量计算单元可以计算在不添加还原燃料的期间从内燃机排出的排出气体中的氧的总量。这里，当还原燃料添加到排出气体中时，该还原燃料由于在处于高温的排气管道中燃烧而被消耗。此时的燃烧反应根据排出气体中（如果正在执行燃料切断，则在空气中）存在的氧的量而进行。因此，可以认为，还原燃料量根据排出气体中的氧的总量而减少。

因此，剩余量确定单元例如可以通过比较还原燃料总量和氧总量，估计排出气体中的还原燃料剩余量，确定该剩余量是否已经减少到允许值。因此，即使内燃机的运转状态或添加还原燃料的定时等改变，学习单元也仅需等待根据这些条件估计的还原燃料的剩余量超过允许值的时间段。一旦还原燃料的剩余量降低到允许值，就可以快速地开始正常学习。结果，可以将学习单元的等待时间（即，待机时间）保持在最小限度。因而，可以在保持高的学习精度的同时，增加学习机会，从而提高效率。

还原燃料总量计算单元可以每当单位时间经过时累计每单位时间的还原燃料添加量。从而，在添加还原燃料时，在还原燃料总量计算单元每次累计还原燃料添加量时，都可以精确地得到还原燃料的最新总量。

排出气体的流量基本上等于吸入空气量。因此，氧总量计算单元例如可以通过将吸入空气量与氧浓度相乘，计算每单位时间的氧的流量，并且每当单位时间经过时累计该流量。从而，即使吸入空气量和氧浓度持续改变，在氧总量计算单元每次累计氧流量时，都可以精确地得到排出气体中的氧的最新总量。

当排出气体的一部分回流到吸入系统时，来自该回流的影响可以反映在氧总量计算单元的计算结果中。从而，即使在具备排出气体回流单元的内燃机中，氧总量计算单元也可以精确地计算氧的总量。

根据本发明的第二方面，时间测量单元可以测量从还原燃料添加单元添加还原燃料开始、直到燃料切断单元中断燃料喷射为止的添加后时间。然后，待机时间设定单元可以根据该添加后时间，适当地设定燃料切断单元中断燃料喷射之后直到学习单元能够正常执行大气学习为止的学习待机时间。

即，例如如果在紧接燃料切断之前添加了还原燃料，则可以通过将学习待机时间设定得较长，使学习单元等待，直到还原燃料不再影响学习。并且，如果在还原燃料添加后经过了足够的时间量，则通过将学习待机时间设定得较短，学习单元可以在燃料切断开始之后快速地执行学习。结果，即使内燃机的运转状态或还原燃料添加的定时等改变，也可以将学习待机时间保持在最低限度。这样，可以在保持高的学习精度的同时增加学习机会，从而提高效率。

参考时间设定单元可以设定即使还原燃料添加单元不添加还原燃料也需要的学习待机时间，作为参考时间。并且，确定时间计算单元可以计算即使在紧接燃料切断之前添加了还原燃料也无需延长参考时间的最短添加后时间，作为确定时间。

结果，当实际添加后时间比确定时间短时，由于还原燃料添加与燃料切断之间的时间太短，因此可以确定，排出气体中的还原燃料将会影响学习单元的学习。这种情况下，确定时间计算单元可以通过修正学习待机时间而将其适当地延长，从而根据添加还原燃料的定时等，将学习待机时间设定成使其必要且足够长。

附图说明

本发明的上述和进一步的目的、特征、效果可以从以下参照附图的具体实施方式的说明中得以明确，其中同样的附图标记表示同样的要素，其中：

图1是示出本发明的第一和第二实施方式的内燃机控制装置的整个系统结构的框图。

图2是示出在本发明的第一实施方式中执行的主例程的流程图。

图3是示出在本发明的第一实施方式中执行的还原燃料添加例程的流程图。

图4是示出在本发明的第一实施方式中执行的剩余量估计例程的流程图。

图5是示出添加还原燃料的定时与燃料切断后的氧浓度之间的关系的特性线图。

图6A、6B和6C是示出本发明的第二实施方式的控制详情的图。

图7是示出在本发明的第二实施方式中执行的主例程的流程图。

图8是示出在本发明的第二实施方式中执行的还原燃料添加例程的流程图。

图9是示出在本发明的第二实施方式中执行的待机时间设定例程的流程图。

具体实施方式

以下参照图1～图4说明本发明的第一实施方式。图1是示出本发明的实施方式的系统结构的框图。图1所示的内燃机10例如是4汽缸柴油发动机。

将空气（即吸入空气）吸入汽缸内的吸入管道12设置在内燃机10的吸入侧。该吸入管道12经由吸入歧管14与各个汽缸的吸入口连接。并且，调整内燃机10的吸入空气量的节流阀16设置在吸入管道12内。

同时，向外部排出汽缸中产生的排出气体的排气管道18设置在内燃机10的排气侧。该排气管道18经由构成排气管道18的一部分的排气歧管20与各个汽缸的排气口连接。并且，具有NOx存储－还原催化剂的排出气体控制催化剂22设置在排气管道18中。该排出气体控制催化剂22净化排出气体中的NOx等成分，并且捕获排出气体中的颗粒（PM）。

另外，向被吸入汽缸内的吸入气体中喷射燃料的燃料喷射阀24设置在内燃机10的各汽缸中。这些燃料喷射阀24经由共用横杆26与燃料泵28连接。燃料泵28经由燃料通路30与燃料添加阀32连接。该燃料添加阀32构成还原燃料添加单元，向流过排气管道18的排出气体中添加燃料（即还原燃料）。另外，打开和关闭燃料通路30的切断阀34设置在燃料通路30中。

而且，作为用于使排出气体的一部分回流到吸入管道12的排出气体回流单元的EGR（排出气体回流）管道36设置在吸入管道12与排气管道18之间。调整流过EGR管道36的排出气体的流量的EGR阀38设置在EGR管道36中。并且，利用排出气体的压力来对吸入空气增压的涡轮增压器40设置在吸入管道12与排气管道18之间。

以下说明内燃机10的传感器系统。吸入管道12具备作为用于检测吸入到内燃机10内的空气流量（即吸入空气量）的吸入空气量检测单元的空气流量计42。排气管道18具备：检测排出气体的温度的排出气体温度传感器44、以及作为用于检测排出气体中的氧浓度的氧浓度检测单元的A/F传感器46。

这种情况下，A/F传感器46相对于排出气体的流动方向设置在排出气体控制催化剂22的上游。并且，从A/F传感器46输出的检测信号根据氧浓度而连续变化。另外，内燃机10具备：输出表示发动机转速的信号的发动机转速传感器48、以及输出表示未示出的加速器踏板的操作量（下压量）的信号的加速器操作量传感器50。

并且，本实施方式的系统具备控制内燃机10的运转状态的ECU（电子控制单元）52。包括上述的空气流量计42和各个传感器44、46、48、50的传感器系统与该ECU 52的输入侧连接。包括各汽缸的燃料喷射阀24、燃料泵28、燃料添加阀32、切断阀34和EGR阀38等在内的各个致动器与ECU 52的输出侧连接。ECU 52在通过上述的传感器系统检测内燃机10的运转状态的同时控制这些致动器。

并且，ECU 52具有测量各种时间的计时器功能和由ROM、RAM等构成的存储电路52a。这里，RAM包括其中存储了后述的通过大气学习等而被更新的学习值的非易失性的可更新的存储元件。并且，在ROM中预先存储了用于执行各种控制的程序以及常数等。

如上构成的ECU 52执行用于通常燃料喷射控制、空燃比控制、燃料切断控制、EGR控制、还原燃料添加控制和大气学习等的控制例程。这种情况下，在通常燃料喷射控制中，ECU 52利用来自传感器44、46、48和50的检测结果等，计算要喷射到汽缸内的燃料的适当量，并且将燃料从燃料喷射阀42喷射到汽缸内。

在通常燃料喷射控制期间，由A/F传感器46检测排出气体中的氧浓度。然后，ECU 52执行空燃比控制，在该控制中，对燃料喷射量进行反馈控制，使得根据氧浓度的检测结果所得到的实际空燃比与目标空燃比一致。并且，在燃料切断控制期间，例如当内燃机10从高转速或高负荷运转减速时，ECU 52从由发动机转速传感器48和加速器操作量传感器50等输出的检测信号检测出该减速，并且暂时中断燃料喷射。

在EGR控制期间，ECU 52通过根据内燃机10的运转状态调整EGR阀38的打开量，使排出气体以适当的流量回流到吸入空气中。这种情况下，根据内燃机10的转速、负荷和吸入空气量等，按照已知方法来设定排出气体的回流量。

另外，还原燃料添加控制执行排出气体控制催化剂22的还原处理。该还原处理在必要的定时执行。在该还原燃料添加控制中，从燃料添加阀32向排出气体中添加要用于还原处理的燃料（以下将该燃料称为“还原燃料”），从而减少排出气体中的NOx等成分，使排出气体控制催化剂22恢复其排出气体净化能力。

同时，在大气学习期间，当排气通道18中的大气由于进行了燃料切断而变成空气大气时，将从A/F传感器46输出的检测信号作为学习值存储。在ECU 52的存储电路52a中预先存储了针对传感器信号的参考信号值。该参考信号值是通过例如使用作为消除了传感器固有误差的标准的A/F传感器，检测大气中的氧浓度而得到的检测信号值。

A/F传感器46在空气大气中的检测信号（即学习值）与参考信号值之差对应于传感器的固有误差。因此，当执行空燃比控制时，使用参考信号值和通过大气学习而存储的学习值来修正来自A/F传感器46的检测信号。

大气学习在执行了燃料切断之后经过了预定时间段后执行，从而排气通道18内的大气在执行大气学习时是稳定的空气大气。但是，如果紧接燃料切断之前添加了还原燃料，则由于排出气体中剩余的还原燃料的影响，大气成为空气大气所需的时间变长。

图5是作为试验数据示出该现象的图。在该图中，实线示出在燃料切断开始前5秒添加了还原燃料时来自A/F传感器46的检测信号的情况，虚线示出在紧接燃料切断开始之前添加了还原燃料时来自A/F传感器46的检测信号的情况，长短交替点划线示出在紧接燃料切断开始之后添加了还原燃料时来自A/F传感器46的检测信号的情况。

如图5所示，当添加还原燃料的时刻与执行燃料切断的时刻之间经过了5秒等足够量的时间时，传感器的检测信号较快地达到大气氧浓度水平，然后保持稳定。

相反，当在紧接燃料切断开始之前或之后添加了还原燃料时，来自传感器的检测信号降低到大气氧浓度水平所需的时间逐渐变长。即，添加还原燃料的定时越接近执行燃料切断的定时，排出气体中的还原燃料越多，从而可以认为，来自该还原燃料的影响使传感器周围的大气成为空气大气所需的时间变长。

另一方面，在执行燃料切断的同时，空气流过排气管道18，因此排出气体中的还原燃料量随着时间逐渐减少。此时，还原燃料通过在排气管道18中燃烧而逐渐被消耗。但是，该燃烧反应根据流过排气管道18的空气中的氧的量而进行。因此，可以认为，排气管道18中存在的还原燃料量根据流过排气管道18的氧的量而减少。

这样，在本实施方式中，从开始添加还原燃料的时间点开始，以固定的时间间隔累计添加到排出气体中的还原燃料量和流过排气管道18的空气中的氧的量。然后，通过得到还原燃料量与氧的量之差（或者更准确地说，得到作为通过平衡还原燃料减少率与氧的流量而修正还原燃料量与氧的量之差的结果的值），估计排气管道18中剩余的还原燃料的量（以下将该量称为“剩余量”）。当剩余量的估计值降低到不会影响排气管道18中的氧浓度的水平时，ECU 52执行大气学习。

图2～图4是示出为了实现本实施方式的系统操作而由ECU 52执行的例程的流程图。图2～图4所示的3个例程在内燃机10启动时开始，并且以固定的时间间隔彼此独立地执行。

首先说明图2所示的主例程。首先，在该例程的步骤100中，ECU 52确定是否满足燃料切断条件。燃料切断条件的一个例子例如是内燃机10根据来自发动机转速传感器48和加速器操作量传感器50的检测信号而从高转速减速。

如果步骤100中的确定结果为否，则在步骤102中执行通常燃料喷射控制，然后处理返回到开始。当执行通常燃料喷射控制时，EGR控制也根据需要执行。并且，如果步骤100中的确定结果为是，则在步骤104中执行燃料切断控制，从而暂时中断来自燃料喷射阀24的燃料喷射。

接着，在步骤106中，ECU 52确定是否满足用于执行大气学习的学习前提条件。这些前提条件的具体例子包括：1）内燃机10已经开始从发动机转速等于或大于预定值的运转状态减速；2）在内燃机10开始减速之后（即加速器操作结束之后）经过了预定的时间段；和3）在燃料切断期间的节流控制结束之后（即，用于促进排气管道18的清扫的节流阀16的打开和关闭控制之后）经过了固定的时间段等。如果步骤106中的确定结果为否，则该例程的本次循环结束，处理返回到开始。

另一方面，如果步骤106中的确定结果为是，则ECU 52在步骤108中读取排气管道18中的还原燃料的剩余量C。该剩余量C是由燃料添加阀32添加到排出气体中的全部还原燃料量中、被估计当前剩余的还原燃料量，并且按照后述的剩余量估计例程（参见图4）计算。当预先在足够的时间量之前执行了还原燃料添加控制时，即，当执行还原燃料添加控制之后经过了足够时间量时，以及当完全没有执行还原燃料添加控制时，剩余量C被复位为0。

然后，在步骤110中，ECU 52确定还原燃料的剩余量C是否等于或小于预先存储在ECU 52中的允许值F。这种情况下，允许值F被设定为如下的还原燃料剩余量：即使在排出气体中剩余该剩余量的还原燃料，也不会影响大气学习。因此，如果步骤110中的确定结果为是，则处理前进到步骤112并执行大气学习。另一方面，如果步骤110中的确定结果为否，则推定为条件不适合大气学习，从而不执行大气学习，处理返回到开始。

以下说明图3所示的还原燃料添加例程。首先，在该例程的步骤120中，ECU 52确定是否满足添加还原燃料的必要条件。这些条件的具体例子包括：1）从还原燃料的最后一次添加开始经过了足够的时间量，从而能够推定存储在排出气体控制催化剂22中的NOx量达到一定水平；和2）即使添加还原燃料也不会影响内燃机10的运转状态等。

如果步骤120中的确定结果为是，则ECU 52在步骤122中计算要添加的还原燃料量（以下简单地称为“添加量”）。该添加量由ECU 52根据内燃机10的运转状态和排出气体控制催化剂22的状态等而可变地设定。接着，在步骤124中，操作燃料添加阀32，从而将所计算的还原燃料添加量添加到排出气体中，然后，处理返回到开始。另一方面，如果步骤120中的确定结果为否，则不添加还原燃料，处理返回到开始。

以下说明图4所示的剩余量估计例程。首先，在该例程的步骤130中，ECU 52确定是否正在按照上述的还原燃料添加例程添加还原燃料。如果步骤130中的确定结果为是，则处理前进到后述的步骤132。另一方面，如果步骤130中的确定结果为否，则处理前进到步骤140。

在步骤132中，ECU 52确定该例程是否是从还原燃料开始添加起第一次执行。如果步骤132中的确定结果为是，则ECU 52在步骤134中将还原燃料的总量A和氧的总量B复位为0。另一方面，如果步骤132中的确定结果为否，则处理不执行步骤134而跳到后述的步骤136。

这里，还原燃料的总量A表示从还原燃料开始添加到停止添加期间添加的还原燃料的添加量。当正在添加还原燃料时，每当执行剩余量估计例程时，还原燃料的总量A都逐渐增加。剩余量估计例程以固定的预定时间间隔重复执行。当还原燃料停止添加时，总量A成为固定值。

氧的总量B表示从还原燃料添加完成到在该例程的本次循环中估计剩余量为止，流过排气管道18的排出气体的总量内的氧的量。这种情况下，排出气体还包含在燃料切断期间流动的空气。因此，每当在还原燃料完成添加后执行剩余量估计例程时，氧的总量B都逐渐增加，并且当还原燃料下次开始添加时被复位为0。

接着，在步骤136中，ECU 52计算每单位时间的还原燃料的添加量，作为还原燃料添加量Δa。这种情况下，例如在执行还原燃料添加例程时由ECU 52设定的还原燃料添加量被用于计算还原燃料添加量Δa。然后，在步骤138中，为了计算还原燃料的总量A，如以下方程1所示，ECU 52将在剩余量估计例程的本次循环中计算的还原燃料添加量Δa与在该例程的上次循环中计算的还原燃料的总量A相加。

（方程1）A=A+Δa

另一方面，如果没有正在添加还原燃料，则处理从步骤130前进到步骤140，ECU 52根据来自空气流量计42的检测信号检测吸入空气量G。并且，在步骤142中，如果正在执行EGR控制，则ECU 52读取回流到吸入管道12的排出气体的每单位时间的回流量R。

接着，在步骤144中，ECU 52如以下方程2所示，使用吸入空气量G和排出气体的回流量R来计算排出气体的流量E（即，排出气体流量）。

（方程2）E=G+R

在步骤146中，ECU 52读取由A/F传感器46检测的氧浓度D。在步骤148中，ECU 52使用排出气体流量E和氧浓度D计算每单位时间的氧流量Δb。

（方程3）Δb=E×D

然后，在步骤150中，为了计算氧的总量B，如以下方程4所示，ECU 52将在剩余量估计例程的本次循环中计算的氧流量Δb与在该例程的上次循环中计算的氧的总量B相加。

（方程4）B=B+Δb

最后，在步骤152中，如以下方程5所示，使用还原燃料的总量A、氧的总量B和预定的系数K，计算（即估计）排气管道18中的还原燃料的剩余量C。在该方程中，系数K是用于平衡还原燃料减少率和氧流量的系数。

（方程5）C=A-K×B

这样，在本实施方式中，ECU 52计算与还原燃料的总量A和氧的总量B之差相对应的量，据此可以估计排气管道18中剩余的还原燃料的剩余量C。结果，ECU 52可以在图2所示的主例程的步骤110中确定是否使用该剩余量C执行大气学习。

如上所述，根据本实施方式，ECU 52可以在添加了还原燃料后根据排出气体中的还原燃料的总量A和氧的总量B来估计还原燃料的剩余量C。然后，ECU 52可以使用该剩余量C容易地确定是否能够执行正常的大气学习。

因此，即使内燃机10的运转状态或添加还原燃料的定时等改变，ECU 52也仅需在不执行大气学习的情况下等待根据这些条件估计的还原燃料的剩余量C超过允许值F的时间段。然后，当剩余量C降低到允许值F时，可以快速地开始正常学习，从而将学习开始之前的等待时间（即，待机时间）保持在最小限度。因而，在保持高的学习精度的同时，学习机会增加，从而效率提高。

在计算还原燃料的总量A时，ECU 52计算每单位时间的还原燃料添加量Δa，并以固定的时间间隔累计该还原燃料添加量Δa。结果，在添加还原燃料时，在每次累计还原燃料添加量Δa时，都可以精确地得到还原燃料的最新总量A。

并且，在计算氧的总量B时，ECU 52计算每单位时间的氧流量Δb，并且每隔固定的时间段累计该氧流量Δb。从而，即使吸入空气量G和氧浓度D在添加还原燃料之后持续改变，在每次累计氧流量Δb时，都可以精确地得到排出气体中的氧的最新总量B。

而且，用于计算氧的总量B的排出气体流量E作为吸入空气量G和排出气体回流量R之和得到。因此，当排出气体的一部分经由EGR管道36回流到吸入系统时，来自该回流的影响可以反映在氧的总量B的计算结果中。从而，即使在具备EGR管道36的内燃机10中也可以正确地计算氧的总量B。

在上述的第一实施方式中，图2中的步骤104代表燃料切断单元的具体例子，步骤112代表学习单元的具体例子。并且，图2中的步骤110和图4中的步骤152代表剩余量确定单元的具体例子。图4中的步骤140～150代表氧总量检测单元的具体例子，步骤136和138代表还原燃料总量计算单元的具体例子。

以下参照图6～图9说明本发明的第二实施方式。本实施方式中的系统与上述第一实施方式中的系统同样如图1所示构成。但是，第二实施方式与上述第一实施方式的不同在于，通过使用图7～图9所示的例程代替图2～图4所示的例程来实现。

图6A、6B、6C是示出本第二实施方式的控制详情的图。在本实施方式中，当燃料切断开始执行的时刻与执行大气学习的时刻之间的时间段被指定为学习待机时间t0时，根据添加还原燃料的定时来改变该学习待机时间t0。

即，ECU 52测量在还原燃料添加后到燃料切断开始执行所经过的时间，作为还原燃料添加后经过的时间t2（以下简单称为“添加后时间t2”），并且根据该测量的结果设定学习待机时间t0。以下说明在3个不同定时添加还原燃料时的具体例子。在以下说明中，添加后时间t2’和t2”代表作为变量的添加后时间t2的具体例子。

首先，图6A示出在没有来自所添加的还原燃料的影响时执行燃料切断和大气学习的情况。这种情况下，将学习待机时间t0设定成与预先存储在ECU 52中的参考时间t1相等。即，ECU 52在从燃料切断开始经过了预定的参考时间t1后执行大气学习。

这里，参考时间t1被设定为在燃料切断开始后能够执行正常的大气学习前必须经过的时间。即，在燃料切断开始执行的时刻与A/F传感器46周围的大气成为稳定的空气大气的时刻之间存在一定程度的时间延迟。在该时间延迟期间，来自传感器的检测信号由于氧浓度水平不同于大气氧浓度水平而倾向于不稳定。参考时间t1是用于避免在来自传感器的检测信号处于该不稳定状态时执行大气学习的等待或待机时间。

接着，图6B示出在添加还原燃料后经过了较长的时间段（即添加后时间t2’）后执行燃料切断的情况。这种情况下，ECU 52例如根据内燃机10的吸入空气量、发动机转速和参考时间t1的长度计算确定时间tx，并且将该确定时间tx与添加后时间t2’进行比较。

这里，确定时间tx被定义为即使在燃料切断之前添加了还原燃料、学习待机时间t0也能够被设定为等于参考时间t1的最短添加后时间。即，在图6B中，当在燃料切断的实际开始定时之前存在确定时间tx的时间点被指定为参考时间点P，并且在该参考时间点P之前添加了还原燃料时，在参考时间t1内还原燃料将停止影响大气学习。

因此，如图6B所示，当确定添加后时间t2’等于或大于确定时间tx时，ECU 52将学习待机时间t0设定为等于参考时间t1（下述方程6）。

（方程6）t0＝t1

这样，只要是在较早执行的还原燃料添加之后，则一旦经过参考时间t1，就可以执行正常的大气学习。用于计算确定时间tx的曲面数据和计算过程等预先存储在ECU 52中。

接着，图6C示出在添加还原燃料后经过了较短的时间段（即添加后时间t2”）后执行燃料切断的情况。这种情况下，添加后时间t2”比确定时间tx短，因此，ECU 52计算两者之间的时间差Δt（即，Δt＝tx－t2”），然后根据该时间差Δt计算延长时间f（Δt）。

这里，在图6C所示的情况下，在紧接燃料切断之前添加还原燃料，因此即使在经过了参考时间t1之后仍然有来自还原燃料的一些影响。因此，将延长时间f（Δt）定义为在参考时间t1经过后直到再没有来自还原燃料的影响所需的时间。

延长时间f（Δt）例如被设定为时间差Δt（或添加后时间t2）的函数。该函数的数据被预先存储在ECU 52中。尽管在本实施方式中未示出，但延长时间f（Δt）可以是根据时间差Δt和其它参数（例如还原燃料的添加量、氧浓度或排出气体流量等）改变的多变量函数。

然后，在图6C所示的情况下，ECU 52将参考时间t1与延长时间f（Δt）之和设定为学习待机时间t0（下述方程7）。结果，即使在较近的时刻添加了还原燃料，一旦在燃料切断后经过了学习待机时间t0，就可以执行正常的大气学习。

（方程7）t0＝t1＋f（Δt）

图7～图9是示出为了实现本实施方式的系统操作而由ECU 52执行的例程的流程图。图7和图8所示的2个例程在内燃机10启动时开始，并且以固定的时间间隔彼此独立地执行。图9的例程在图7的例程的中途执行。

首先说明图7所示的主例程。首先，在该例程中，执行与第一实施方式的步骤100、102、104（参见图2）相同的步骤160、162、164。这里，当执行了燃料切断时，ECU 52在步骤166中确定该例程是否是从燃料切断开始起第一次执行。

如果步骤166中的确定结果为是，则ECU 52在步骤168中执行后述的待机时间设定例程（参见图9），并且设定针对内燃机10的当前运转状态的学习待机时间t0。然后，在步骤170中，ECU 52启动用于测量学习待机时间t0的计时器。

另一方面，如果步骤166中的确定结果为否，则ECU 52在步骤172中根据该计时器确定是否经过了学习待机时间t0。如果步骤172中的确定结果为是，则ECU 52在步骤174中确定是否满足学习前提条件。这些学习前提条件与第一实施方式中的步骤106中的学习前提条件相同。

如果步骤174中的确定结果为是，则经过了学习待机时间t0并且满足学习前提条件，因此ECU 52在步骤176中执行大气学习。另一方面，如果步骤172或步骤174中的确定结果为否，则不执行大气学习，处理返回到开始。

以下说明图8所示的还原燃料添加例程。首先，在该例程中，执行与第一实施方式的步骤120、122、124（参见图3）相同的步骤200、202、204。这里，当添加了还原燃料时，ECU 52在步骤206中启动计时器以测量添加后时间t2，然后处理返回到开始。

接着，参照图9说明待机时间设定例程。在该例程中，ECU 52首先在步骤180中确定当前是否正在测量添加后时间t2。该待机时间设定例程在燃料切断开始后第一次执行主例程时仅执行一次。

因此，当步骤180的确定结果为是时，意味着当前正在测量添加后时间t2，因此可以确定该添加后时间t2。从而，在步骤182中，ECU52读取计时器的值，停止测量添加后时间t2。

接着，在步骤184中，ECU 52通过读取预先存储在ECU 52中的数据来设定参考时间t1。这种情况下，参考时间t1例如可以根据内燃机10的发动机转速、吸入空气量等可变地设定。然后，在步骤186中，ECU 52例如根据内燃机10的参考时间t1的长度、发动机转速和吸入空气量等计算确定时间tx。

然后，在步骤188中，ECU 52确定添加后时间t2是否比确定时间tx短。如果这里的确定结果为是，则意味着如上述图6C所示在紧接还原燃料添加之后执行了燃料切断。因此，在步骤190中，ECU 52计算添加后时间t2与确定时间tx之间的时间差Δt。然后，在步骤192中，ECU 52利用该时间差Δt计算延长时间f（Δt），并且在步骤194中，ECU 52通过将该延长时间f（Δt）与参考时间t1相加来设定学习待机时间t0，然后处理返回到开始。

另一方面，如果步骤180中的确定结果为否，则意味着没有正在测量添加后时间t2。这种状态如图6A所示在燃料切断之前没有添加还原燃料时发生。因此，在步骤196中，ECU 52将学习待机时间t0设定成等于参考时间t1，然后处理返回到开始。

如果步骤188中的确定结果为否，则意味着添加后时间t2等于或长于确定时间tx。这种状态如图6B所示在燃料切断之前足够的时间量添加了还原燃料时发生。因此，在这种情况下，ECU 52也将学习待机时间t0设定成等于参考时间t1，然后处理返回到开始。

这样，根据本实施方式，ECU 52能够根据所测量的添加后时间t2，适当地设定在燃料切断开始后可以正常执行学习之前的学习待机时间t0。即，例如当紧接燃料切断开始之前添加了还原燃料时，通过将学习待机时间t0设定得较长，ECU 52等待执行大气学习，直到不再有来自还原燃料的影响。

并且，当还原燃料添加后经过了足够的时间量时，通过将学习待机时间t0设定得较短，ECU 52可以在燃料切断开始之后快速地执行大气学习。结果，即使内燃机10的运转状态或还原燃料添加的定时等改变，也可以将学习待机时间t0保持在最低限度。这样，可以在提高大气学习的精度的同时增加学习机会，从而可以提高学习效率。

这种情况下，ECU 52可以将即使没有添加还原燃料也必需的学习待机时间t0设定为参考时间t1。并且，ECU 52可以将即使在紧接燃料切断之前添加了还原燃料也无需延长参考时间t1的最短添加后时间t2设定为确定时间tx。

结果，当实际添加后时间t2比确定时间tx短时，由于还原燃料添加与燃料切断之间的时间太短，因此，ECU 52可以确定，排出气体中的还原燃料将会影响大气学习。这种情况下，ECU 52可以适当地修正学习待机时间t0，从而将其延长延长时间f（Δt）。因此，ECU52可以根据添加还原燃料的定时等，将学习待机时间t0设定成使其必要且足够长。

在上述第二实施方式中，图7中的步骤164是燃料切断单元的具体例子。步骤168是待机时间设定单元的具体例子，步骤176是学习单元的具体例子。并且，图8中的步骤206和图9中的步骤182都是时间测量单元的具体例子。图9中的步骤184是参考时间设定单元的具体例子，步骤186是确定时间估计单元的具体例子。

在第一和第二实施方式中，将内燃机10说明为柴油发动机，但本发明不限于此。即，本发明还可以应用于汽油发动机或使用其它类型的燃料的内燃机。

而且，在第一和第二实施方式中，将来自A/F传感器46的检测信号作为大气学习的学习值存储。但本发明不限于此。例如，还可以将来自传感器的检测信号值与参考信号值之差或之比作为学习值存储。

而且，在第一和第二实施方式中，通过由燃料添加阀32将燃料（即还原燃料）添加到排出气体中来执行排出气体控制催化剂22的还原处理。但本发明的还原燃料添加单元不限于第一和第二实施方式中说明的单元。例如，可以通过在常规的燃料喷射定时以外的定时使用通常的燃料喷射阀24喷射还原燃料，来执行排出气体控制催化剂22的还原处理。即，本发明还可以应用于被称为所谓的后喷射（postinjection）控制、燃料过量供给（rich spike）控制等的燃料喷射控制。

尽管参照优选实施方式对本发明进行了说明，但应当理解，本发明不限于上述公开的实施方式或构成。相反，本发明意在覆盖各种修改和等同设置。另外，尽管以示例性的各种组合和结构示出了所公开的发明的各种要素，但包括更多、更少或单一要素的其它组合和结构也在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种内燃机控制装置，其特征在于，包括：

还原燃料添加单元（32），用于向内燃机的排出气体中添加还原燃料；

氧浓度检测单元（46），用于检测排出气体中的氧浓度并且输出表示所检测的氧浓度的检测信号；和

控制器（52），控制内燃机的运转状态，

其中，控制器（52）包括：

燃料切断单元，用于在向内燃机的吸入空气中进行了燃料喷射时，根据内燃机的运转状态中断燃料喷射；

时间测量单元，用于测量在还原燃料添加单元（32）添加还原燃料之后、直到燃料切断单元中断燃料喷射为止经过的时间，作为添加后时间；

待机时间设定单元，用于根据由时间测量单元测量的添加后时间，可变地设定学习待机时间；和

学习单元，用于当燃料切断单元中断燃料喷射后经过了学习待机时间时，利用来自氧浓度检测单元（46）的检测结果，进行大气学习。

2.根据权利要求1所述的内燃机控制装置，其中，控制器（52）包括：i）参考时间设定单元，用于设定即使没有来自还原燃料添加单元（32）添加的还原燃料的影响、在燃料切断单元中断燃料喷射之后学习单元能够正常进行大气学习所需的时间，作为参考时间；和ii）确定时间计算单元，用于计算即使还原燃料添加单元（32）在燃料切断单元中断燃料喷射之前添加还原燃料、也能够将学习待机时间设定为等于所述参考时间的最短添加后时间，作为确定时间，

其中，当由时间测量单元测量的实际添加后时间短于所述确定时间时，待机时间设定单元根据由时间测量单元测量的实际添加后时间和所述确定时间之间的时间差修正学习待机时间，并且当所述实际添加后时间等于或长于所述确定时间时，待机时间设定单元将学习待机时间设定为等于所述参考时间。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机控制装置，其中，学习单元根据i）燃料切断单元中断燃料喷射后经过了学习待机时间时的氧浓度检测单元（46）的检测结果与ii）预定的氧浓度之差，修正氧浓度检测单元（46）的检测结果。

4.根据权利要求1或2所述的内燃机控制装置，其中，所述内燃机是柴油机。

5.根据权利要求1或2所述的内燃机控制装置，还包括：

排气管道（18），设置在内燃机的排气侧；

排出气体控制催化剂（22），设置在排气管道（18）中，净化排出气体中的NOx并且捕获排出气体中的颗粒，

其中，氧浓度检测单元（46）在排出气体流动的方向上设置在排出气体控制催化剂（22）的上游。

6.根据权利要求1或2所述的内燃机控制装置，其中，控制器（52）对燃料喷射量进行反馈控制，使得实际空燃比接近根据由氧浓度检测单元（46）检测的氧浓度设定的目标空燃比。

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