CN112796859B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及内燃机的控制装置，其构成为，执行以在从燃料切断的恢复时混合气的空燃比比理论空燃比浓的方式设定目标当量比来进行燃料喷射的浓控制。控制装置构成为执行目标当量比设定处理，在该目标当量比设定处理中，以根据开始浓控制时的第2空燃比传感器的输出值而算出的空气过剩率越大则在浓控制的执行中保持的目标当量比为越大的值的方式设定目标当量比。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明公开涉及内燃机的控制装置。
背景技术
在内燃机中执行燃料切断时，设置于排气通路的催化剂的氧吸藏量增加。在这样的氧吸藏量超过适当值而变得过多时，在燃料切断的恢复后混合气的燃烧开始时，难以进展催化剂中的NOx还原。
例如日本特开2005-201112号公报所记载的控制装置在燃料切断的执行中催化剂的氧吸藏量超过规定值的情况下进行浓控制。浓控制是指以在从燃料切断的恢复时混合气的空燃比比理论空燃比浓的方式进行燃料喷射的控制。
在实施该浓控制时，催化剂暴露于浓气氛，所以，会促进吸藏了的氧的放出，从而催化剂的NOx还原作用恢复。
在此，在浓控制的执行中，通过了催化剂的气体的空气过剩率从稀向理论配比(化学计量比)变化。在追随于这样的实际的空气过剩率的变化来算出浓控制中的混合气的目标当量比的情况下，与浓控制的实施所带来的空气过剩率的降低相应地，目标当量比的值也变小。因此，难以逐渐进展从催化剂的氧放出，从而存在无法尽早地恢复催化剂的净化性能之虞。
发明内容
本公开的一个方式的内燃机的控制装置构成为对内燃机进行控制，该内燃机具有设置于排气通路的催化剂和输出与通过了所述催化剂的气体的氧浓度成正比的信号的空燃比传感器。控制装置构成为执行如下的浓控制，在该浓控制中，以在从燃料切断的恢复时混合气的空燃比比理论空燃比浓的方式设定目标当量比来进行燃料喷射。该控制装置构成为执行目标当量比设定处理，在该目标当量比设定处理中，以根据开始所述浓控制时的所述空燃比传感器的输出值而算出的空气过剩率越大则在所述浓控制的执行中保持的所述目标当量比为越大的值的方式设定该目标当量比。
浓控制开始时的上述空气过剩率为在燃料切断的执行中催化剂吸藏的氧的量越多则越大的值。于是，在该构成中，与这样的浓控制开始时的上述空气过剩率相应地设定目标当量比并保持该设定的目标当量比的值。因此，在浓控制的执行中，目标当量比维持为浓侧大的值。结果，易于进展从催化剂的氧放出，所以，能够尽早地恢复催化剂的净化性能。
本公开的第2方式的内燃机的控制装置适用于内燃机，该内燃机具有设置于排气通路的催化剂和输出与通过了所述催化剂的气体的氧浓度成正比的信号的空燃比传感器，该控制装置执行如下的浓控制，在该浓控制中，以在从燃料切断的恢复时混合气的空燃比比理论空燃比浓的方式设定目标当量比来进行燃料喷射。该控制装置执行：将根据开始所述浓控制时的所述空燃比传感器的输出值而算出的空气过剩率设定为过剩率存储值的初始值的设定处理；以使所述过剩率存储值为越大的值则在所述浓控制的执行中保持的所述目标当量比为越大的值的方式设定该目标当量比的目标当量比设定处理；以及每当在所述浓控制的执行中根据所述空燃比传感器的输出值而算出的空气过剩率超过所述过剩率存储值就将该算出的空气过剩率设定为所述过剩率存储值的更新处理。
在该构成中，将开始浓控制时的上述空气过剩率设定为过剩率存储值的初始值。并且，只要浓控制执行中的上述空气过剩率不超过上述过剩率存储值，就将该初始值维持为上述过剩率存储值，并基于该初始值来算出目标当量比。
在此，上述初始值、即浓控制开始时的上述空气过剩率为在燃料切断的执行中催化剂吸藏的氧的量越多则越大的值。关于这一点，在该构成中给，在浓控制执行中的上述空气过剩率不超过上述过剩率存储值的情况下，与这样的浓控制开始时的上述空气过剩率相应地设定目标当量比并保持该设定的目标当量比的值。因此，在浓控制的执行中，目标当量比维持为浓侧大的值。结果，易于进行从催化剂的氧放出，所以，能够尽早地恢复催化剂的净化性能。
而与之相对地，在浓控制执行中的上述空气过剩率超过上述过剩率存储值的情况下，通过将超过该过剩率存储值的空气过剩率设定为新的过剩率存储值来更新该过剩率存储值。该更新后的过剩率存储值为比更新前的过剩率存储值大的值，所以，基于更新后的过剩率存储值而算出的目标当量比的值为比基于更新前的过剩率存储值而算出的目标当量比大的值。因此，催化剂暴露于更浓的气氛，从而能够进一步促进吸藏了的氧的放出。因此，能够更加尽早地恢复催化剂的净化性能。
附图说明
图1涉及将内燃机的控制装置具体化了的第1实施方式，是表示该具有控制装置的内燃机及其周边结构的示意图。
图2是表示该实施方式的控制装置所执行的处理的顺序的流程图。
图3是表示该实施方式的作用的时序图。
图4是表示第2实施方式的控制装置所执行的处理的顺序的流程图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下，参照图1～图3，对将内燃机的控制装置具体化了的第1实施方式进行说明。
如图1所示，在内燃机10连接着进气通路11。在该进气通路11中设置有使通路面积可变的节气门15。通过节气门15的开度控制，来调整通过空气滤清器14而被吸入的空气的量。另外，作为吸入了的空气的量的吸入空气量GA由空气流量计16检测出来。吸入到进气通路11的空气在与从设置于节气门15的下游的喷射器17喷射的燃料混合后，被送往内燃机10的燃烧室而燃烧。
在供通过燃烧室中的燃烧而产生的排气送入的排气通路13中，设置有净化排气中的成分的排气净化用的催化剂18。该催化剂18具有在进行理论空燃比附近的燃烧的状态下对排气中的HC和CO进行氧化并对该排气中的NOx进行还原来净化排气的作用。另外，该催化剂18具有在暴露于稀气氛时吸藏氧而在暴露于浓气氛时放出吸藏了的氧的氧贮藏功能。
在催化剂18的上游设置有第1空燃比传感器19，在催化剂18的下游设置有第2空燃比传感器20。
这些第1空燃比传感器19和第2空燃比传感器20是周知的极限电流式氧传感器。该极限电流式氧传感器是如下的传感器：通过在浓差电池式氧传感器的检测部配备被称为扩散律速层的陶瓷层而得到与排气的氧浓度成正比的输出电流。在与排气中的氧浓度存在密切的关系的空燃比为理论空燃比的情况下，极限电流式氧传感器的输出电流为“0”。另外，随着空燃比变浓，极限电流式氧传感器的输出电流向负方向变大，随着空燃比变稀，极限电流式氧传感器的输出电流向正方向变大。
第1空燃比传感器19输出与通过催化剂18之前的气体即排气气体的氧浓度成正比的信号、即与在燃烧室中燃烧的混合气的空燃比成正比的信号。另外，第2空燃比传感器20输出与通过了催化剂18的气体的氧浓度成正比的信号。
内燃机10的各种控制由控制装置100来进行。控制装置100具有作为处理电路的中央处理装置(以下，称为CPU)110、存储控制用的程序和数据的存储器120等电子零部件。并且，控制装置100构成为，通过CPU110执行存储于存储器120的程序来执行与各种控制相关的处理。
向控制装置100输入上述空气流量计16、上述第1空燃比传感器19、上述第2空燃比传感器20、检测加速踏板的操作量的加速传感器、检测内燃机转速NE的曲轴角传感器21等各种传感器的检测信号。
然后，控制装置100基于上述各种传感器的检测信号来把握内燃机运转状态，并与该内燃机运转状态相应地实施喷射器17的燃料喷射控制、节气门15的开度控制这样的各种的内燃机控制。
控制装置100在减速时和下坡时等无需内燃机转矩的运转状态下执行中止喷射器17的燃料喷射的、所谓的燃料切断。在执行该燃料切断时，向排气通路13导入新气，所以，催化剂18暴露于稀气氛而吸藏氧。并且，在执行中止燃料切断而再次开始燃料喷射的、所谓的燃料切断的恢复时，将作为混合气的燃烧气体导入排气通路13。在催化剂18暴露于浓气氛时，放出吸藏了的氧。
控制装置100如以下那样算出催化剂18的氧吸藏量OSA。也就是说，通过下式(1)来算出每微小时间Δt的吸藏氧变化量ΔOSA，依次累计该吸藏氧变化量ΔOSA，由此算出催化剂18的氧吸藏量OSA。
ΔOSA＝0.23×ΔA/F×燃料喷射量Q…(1)
式(1)的“0.23”是空气中的氧的比例，“ΔA/F”是从由第1空燃比传感器19检测出来的空燃比减去理论空燃比而得到的值。另外，“燃料喷射量Q”是在微小时间Δt的期间从喷射器17喷射的燃料量。在上述式(1)中，在“ΔA/F”为正值的情况下，算出在微小时间Δt的期间吸藏于催化剂18的氧的量。另一方面，在“ΔA/F”为负值的情况下，算出在微小时间Δt的期间从催化剂18放出的氧的量。
另外，在燃料切断的执行中，由于新气通过催化剂18，所以，新气所含的氧吸藏于催化剂18。在该燃料切断的执行中，在微小时间Δt的期间吸藏于催化剂18的氧的量通过算出下式(2)所示的每个微小时间Δt的吸藏氧变化量ΔOSA来求出。
ΔOSA＝0.23×微小时间Δt的吸入空气量…(2)
此外，微小时间Δt的吸入空气量由空气流量计16检测出来。
在此，在执行燃料切断时，催化剂18的氧吸藏量OSA增加，但在这样的氧吸藏量OSA超过适当值C而变得过多时，在燃料切断的恢复后混合气的燃烧开始时，难以催化剂18中的NOx还原难以进展。
于是，控制装置100在燃料切断的执行中算出吸入空气量的累计值。在该吸入空气量的累计值超过规定值的情况下，控制装置100判断为氧吸藏量OSA超过适当值C而变得过多，在从燃料切断的恢复时进行浓控制。
该浓控制是以使混合气的空燃比比理论空燃比浓的方式将当量比的目标值即目标当量比φt设定为比“1”大的值来进行燃料喷射的控制。在实施该浓控制时，催化剂18暴露于浓气氛，所以，促进吸藏了的氧的放出。在根据第2空燃比传感器20的输出值而算出的空气过剩率为“1”附近的值、或者氧吸藏量OSA降低到适当值C时，控制装置100将目标当量比φt设定为“1”来结束浓控制，然后，实施例如理论配比燃烧。
此外，如周知那样，上述当量比是表示混合气中的燃料浓度的指标值，是成为理论空燃比的燃料量除以实际的燃料量而得到的值。该当量比在混合气的空燃比为理论空燃比的情况下为“1”，在混合气的空燃比比理论空燃比浓的情况下为比“1”大的值，在混合气的空燃比比理论空燃比稀的情况下为比“1”小的值。另外，如周知那样，上述空气过剩率是表示混合气中的空气的过剩率的指标值，是成为理论空燃比的空气量除以实际的空气量而得到的值。该空气过剩率在混合气的空燃比为理论空燃比的情况下为“1”，在混合气的空燃比比理论空燃比稀的情况下为比“1”大的值，在混合气的空燃比比理论空燃比浓的情况下为比“1”小的值。
以下，参照图2，对控制装置100为了设定上述目标当量比φt而执行的处理顺序进行说明。此外，该图所示的处理是通过CPU110执行存储于控制装置100的存储器120的程序而实现的处理，控制装置100在浓控制的执行中反复执行该处理。另外，以下，由在开头赋予“S”的数字表示步骤号码。
在开始了本处理时，控制装置100取得后空气过剩率λr(S100)。该后空气过剩率λr是根据第2空燃比传感器20的输出信号而算出的空气过剩率。
接着，控制装置100判定是否为浓控制的刚开始后(S110)。然后，在判定为浓控制的刚开始后的情况下(S110：是)，控制装置100将在步骤S100中取得的后空气过剩率λr设定为过剩率存储值λm(S120)。该步骤S120的处理是将开始浓控制时的空气过剩率设定为过剩率存储值λm的初始值的设定处理。
在执行了步骤S120的处理后、或者在上述S110中进行了否定判定的情况下，控制装置100执行步骤S130的处理作为接下来的处理。在该步骤S130的处理中，控制装置100判定在步骤S100中取得的后空气过剩率λr是否超过当前的过剩率存储值λm。此外，在控制装置100最初执行本处理的情况下，由于在步骤S100中取得的后空气过剩率λr为当前的过剩率存储值λm，所以，在步骤S130中进行否定判定。
在步骤S130的处理中，在判定为在步骤S100中取得的后空气过剩率λr超过当前的过剩率存储值λm的情况下(S130：是)，控制装置100通过将在步骤S100中取得的后空气过剩率λr设定为新的过剩率存储值λm来更新该过剩率存储值λm(S140)。每当在步骤S100中取得的后空气过剩率λr超过当前的过剩率存储值λm就实施这样的过剩率存储值λm的更新。此外，步骤S130和S140的处理是如下的更新处理：每当在浓控制的执行中根据空燃比传感器的输出值而算出的空气过剩率超过过剩率存储值，就将该算出的空气过剩率设定为过剩率存储值。
在执行了该步骤S140的处理后、或者在上述步骤S130中进行了否定判定而维持当前的过剩率存储值λm的情况下，控制装置100执行步骤S150的处理作为接下来的处理。在该步骤S150的处理中，控制装置100执行基于当前的过剩率存储值λm来算出浓控制执行中的上述目标当量比φt的目标当量比设定处理。在该目标当量比设定处理中，控制装置100以使混合气的空燃比比理论空燃比浓的方式将目标当量比φt设定为比“1”大的值。另外，控制装置100以使当前的过剩率存储值λm的值越大则目标当量比φt为越大的值的方式算出该目标当量比φt。
接下来，控制装置100基于在步骤S150中算出的目标当量比φt和当前的吸入空气量GA来算出喷射器17的燃料喷射量Q(S160)，一度结束本处理。然后，控制装置100以从喷射器17喷射在步骤S160中算出的燃料喷射量Q的方式控制该喷射器17。
参照图3，对本实施方式的作用和效果进行说明。
(1)在图3的时刻t1开始了燃料切断时，新气通过催化剂18，所以，后空气过剩率λr的值逐渐变化为比“1”大的值，在催化剂18的氧吸藏量OSA达到界限时，此后成为与新气的氧浓度相应的一定的值。在该燃料切断的执行中，在吸入空气量GA的累计值超过上述规定值时，在时刻t2从燃料切断恢复时开始浓控制。在开始了该浓控制时，比理论空燃比浓的混合气燃烧而使得催化剂18暴露于浓气氛，从而促进吸藏了的氧的放出。然后，放出了的氧的一部分与未燃燃料反应，从而后空气过剩率λr的值从稀的值向理论配比的值逐渐变小。然后，在后空气过剩率λr成为“1”附近的值、或者氧吸藏量OSA降低到适当值C时，结束浓控制(时刻t5)。
在此，在图3中，如双点划线L2所示，在假设追随于在浓控制中变化的实际的后空气过剩率λr来算出目标当量比φt的情况下，与浓控制的实施所带来的后空气过剩率λr的降低相应地，目标当量比φt的值也变小。因此，难以逐渐进展从催化剂18的氧放出。因此，浓控制的结束时期延后(时刻t6)，从而存在无法尽早地恢复催化剂18的净化性能之虞。
关于这一点，在本实施方式中，通过执行图2所示的处理，能够尽早地恢复催化剂18的净化性能。
也就是说，在时刻t2开始了浓控制时，将开始该浓控制时的后空气过剩率λra、即时刻t2的后空气过剩率λra设定为上述过剩率存储值λm的初始值。
并且，在时刻t2以后，只要浓控制执行中的后空气过剩率λr不超过过剩率存储值λm的初始值，就将时刻t2的后空气过剩率λra的值维持为过剩率存储值λm，并基于该后空气过剩率λra来算出目标当量比φta。
在此，时刻t2的后空气过剩率λra、即开始浓控制时的后空气过剩率λra为在燃料切断的执行中催化剂18吸藏的氧的量越多则越大的值。并且，基于该时刻t2的后空气过剩率λra来算出目标当量比φt且保持该算出的目标当量比φt的值。因此，在浓控制的执行中，目标当量比φt维持为浓侧大的值。结果，易于进展从催化剂18的氧放出，所以，能够尽早地恢复催化剂18的净化性能。
(2)另外，如图3中单点划线L1所示，在浓控制的执行中，在第2空燃比传感器20的输出信号变动、后空气过剩率λrb超过过剩率存储值λm(后空气过剩率λra)时(时刻t3)，通过将时刻t3的后空气过剩率λrb设定为新的过剩率存储值λm来更新该过剩率存储值λm。该更新后的过剩率存储值λm为比更新前的过剩率存储值λm大的值，所以，基于更新后的过剩率存储值λm而算出的目标当量比φtb的值为比基于更新前的过剩率存储值λm而算出的目标当量比φta大的值。因此，催化剂18暴露于更浓的气氛，从而能够进一步促进吸藏了的氧的放出。因此，浓控制的结束时期提早(时刻t4)，能够更加尽早地恢复催化剂18的净化性能。
(第2实施方式)
接下来，参照图4，对将内燃机的控制装置具体化了的第2实施方式进行说明。
在第1实施方式中，进行过剩率存储值λm的更新处理，但在本实施方式中省略这样的更新处理。以下，以这样的不同点为中心，对本实施方式进行说明。
图4表示控制装置100为了设定上述目标当量比φt而执行的处理顺序。此外，该图所示的处理是通过CPU110执行存储于控制装置100的存储器120的程序而实现的处理，控制装置100与浓控制的开始相应地执行该处理。另外，以下，由在开头赋予“S”的数字表示步骤号码。
在开始了本处理时，控制装置100取得后空气过剩率λr(S200)。该后空气过剩率λr是根据第2空燃比传感器20的输出信号而算出的空气过剩率。
接下来，控制装置100执行基于在步骤S200中取得的后空气过剩率λr来算出浓控制执行中的上述目标当量比φt的目标当量比设定处理(S210)。在该目标当量比设定处理中，控制装置100以使混合气的空燃比比理论空燃比浓的方式将目标当量比φt设定为比“1”大的值。另外，控制装置100以使在步骤S200中取得的后空气过剩率λr的值越大则目标当量比φt为越大的值的方式算出该目标当量比φt。
接下来，控制装置100基于在步骤S210中算出的目标当量比φt和当前的吸入空气量GA来算出喷射器17的燃料喷射量Q(S220)，结束本处理。然后，控制装置100以从喷射器17喷射在步骤S220中算出的燃料喷射量Q的方式控制该喷射器17。
在该实施方式中也同样地，基于浓控制开始时的后空气过剩率λr来算出目标当量比φt且保持该算出的目标当量比φt的值。因此，在浓控制的执行中，目标当量比φt维持为浓侧大的值。因此，在本实施方式中也同样地，能得到与上述效果(1)同样的效果，易于进展从催化剂18的氧放出，所以，能够尽早地恢复催化剂18的净化性能。
此外，各实施方式能够如以下那样改变地实施。各实施方式和以下的改变例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合地实施。
·浓控制的执行条件和/或结束条件能够适当地改变。
·控制装置100不限于具有CPU110和存储器120来执行软件处理的装置。例如也可以具有对在上述实施方式中进行了软件处理的至少一部分进行处理的专用的硬件电路(例如ASIC等)。也就是说，执行装置100只要是以下的(a)～(c)的任一个的构成即可。(a)具有按照程序来执行上述所有处理的处理装置和存储程序的ROM等程序保存装置。(b)具有按照程序来执行上述处理的一部分的处理装置和程序保存装置、以及执行其余的处理的专用的硬件电路。(c)具有执行上述所有处理的专用的硬件电路。在此，具有处理装置和程序保存装置的软件执行电路、专用的硬件电路可以是多个。也就是说，上述处理只要由具有1个或多个软件处理电路以及1个或多个专用的硬件电路的至少一方的处理电路来执行即可。

Claims (2)

1.一种内燃机的控制装置，构成为对内燃机进行控制，该内燃机具有设置于排气通路的催化剂和输出与通过了所述催化剂的气体的氧浓度成正比的信号的空燃比传感器，该控制装置构成为执行如下的浓控制，在该浓控制中，以在从燃料切断的恢复时混合气的空燃比比理论空燃比浓的方式设定目标当量比来进行燃料喷射；
所述控制装置构成为执行目标当量比设定处理，在该目标当量比设定处理中，以根据开始所述浓控制时的所述空燃比传感器的输出值而算出的空气过剩率越大则在所述浓控制的执行中保持的所述目标当量比为越大的值的方式设定该目标当量比。
2.一种内燃机的控制装置，构成为对内燃机进行控制，该内燃机具有设置于排气通路的催化剂和输出与通过了所述催化剂的气体的氧浓度成正比的信号的空燃比传感器，该控制装置构成为执行如下的浓控制，在该浓控制中，以在从燃料切断的恢复时混合气的空燃比比理论空燃比浓的方式设定目标当量比来进行燃料喷射；
所述控制装置构成为执行：
设定处理，将根据开始所述浓控制时的所述空燃比传感器的输出值而算出的空气过剩率设定为过剩率存储值的初始值；
目标当量比设定处理，以使所述过剩率存储值为越大的值则在所述浓控制的执行中保持的所述目标当量比为越大的值的方式设定该目标当量比；以及
更新处理，每当在所述浓控制的执行中根据所述空燃比传感器的输出值而算出的空气过剩率超过所述过剩率存储值，就将该算出的空气过剩率设定为所述过剩率存储值。
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