ES2350883T3 - Aparato de control de la relación aire combustible para un motor de combustión interna. - Google Patents
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Abstract
Un aparato de control de la relación aire-combustible para un motor de combustión interna (1), comprendiendo: medios de estimación para estimar, en la base de una relación aire combustible de escape del gas de escape fluyente dentro de la unidad catalizador purificador del escape (19) dispuesta en el pasaje de escape (7) del motor (1), por lo menos un valor de la estimación referente a un componente del gas de escape fluyente fuera de la unidad del catalizador purificador de escape (19) cuya emisión se incrementa cuando la relación aire-combustible está en el lado rico, y por lo menos un valor de estimación referente a un componente del gas de escape fluyente fuera de la unidad del catalizador purificador de la emisión (19) cuya emisión se incrementa cuando la relación del aire-combustible está en el lado pobre; y medios de ajuste de meta para determinar un estado de meta para cada valor de estimación; y medios de control de la relación aire-combustible para controlar la relación del aire-combustible del motor (1) de tal manera que los valores de estimación estimados por medios de estimación alcance estados de meta fijados por los medios de fijación de meta.
Description
Aparato de control de la relación aire
combustible para un motor de combustión interna.
La presente invención relata un aparato de
control de la relación del aire-combustible para un
motor de combustión interna.
Convencionalmente, para purificar el gas de
escape de un motor de combustión interna, una unidad catalizadora
purificadora de la emisión (unidad catalizadora de tres vías) está
dispuesta en un paso de escape, y el control de retroalimentación
se realiza en base de una relación del
aire-combustible detectada por medio de un sensor
de la relación del aire-combustible provisto en el
paso de escape de tal manera que la relación del
aire-combustible de una mezcla del
aire-combustible suministrada a un motor alcanza a
una relación estoicométrica aire-combustible (valor
teórico). Así, óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono (CO),
y los hidrocarburos (HC) son reducidos concurrentemente. La
prestación exacta del control de retroalimentación antes dicho es
eficaz para mejorar el nivel de purificación del gas de escape de
un motor de combustión interna.
Por otra parte, en un esfuerzo para ademas
mejorar la prestación purificadora de escape de una unidad
catalizadora purificadora de emisión, los estudios se han conducido
en un método para eficazmente utilizando un función de almacenaje
de oxígeno (acción) de una unidad catalizadora purificadora de la
emisión. En este método, cuando una sustancia
a-ser-eliminada contenida en el gas
de escape se oxida o se reduce, el oxígeno almacenado en una unidad
catalizadora purificadora de la emisión o la función de almacenaje
de oxígeno de una unidad catalizadora purificadora de la emisión es
utilizado.
Un aparato de control divulgado en la solicitud
de Patente Japonesa publicada (kokai). H5-195842 es
un aparato diseñado para utilizar tal función de almacenaje de
oxígeno. Específicamente, el aparato es diseñado para así estimar
la cantidad de oxígeno almacenado en la totalidad de una unidad
catalizadora purificadora de emisión (cantidad del almacenamiento
del oxígeno, nivel real de la carga de oxígeno) en base de un
producto de la relación de flujo de aire de admisión, un contenido
de oxígeno del aire, y una desviación desde el lambda valor 1
(relación estoicométrica de aire-combustible), y
para control de la relación de aire-combustible de
tal manera que la cantidad del almacenamiento del oxígeno alcance un
valor objetivo fijo.
Sin embargo, el control descrito antes se adapta
para mantener la cantidad del almacenamiento del oxígeno en un
nivel en la proximidad del valor objetivo, y así, tiene un problema
de ser incapaz de realizar el control de la relación del
aire-combustible para reducir la emisión de uno o
más componentes específicos del gas de escape a un nivel deseado o
más pequeño, o control de la relación del
aire-combustible para mantenimiento, a un nivel
próximo al nivel deseado, la cantidad del almacenamiento del oxígeno
almacenada en una parte de la corriente ascendente de una unidad
del catalizador, más bien que la cantidad de almacenamiento de
oxígeno almacenada en la unidad completa del catalizador.
Debido a lo anterior, el autor de la presente
invención ha desarrollado un método para estimar la emisión de un
componente específico del gas de escape (o un valor representativo
que representa a un estado del gas de escape) que fluye fuera de
una unidad catalizadora purificadora de emisión (y ésa es purificado
por una unidad catalizadora purificadora de la emisión); y ha
encontrado que la prestación purificadora de expulsión de la unidad
catalizadora purificadora de emisión puede ser mejorado con la
prestación del control de la relación del
aire-combustible de manera que el valor de la
estimación alcance a un estado meta.
US-A-5924281 y
EP-A-1091110 ambas divulgan un
aparato de control de la relación
aire-combustible.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un aparato de control de la relación de
aire-combustible para un motor de combustión
interna, dicho aparato puede mejorar la eficiencia de purificación
del gas de escape de una unidad del catalizadora purificadora de
emisión por estimación de la emisión de un componente específico
del gas de escape (o un valor representativo que representa a un
estado del gas de escape) que fluye fuera de una unidad
catalizadora purificadora de la emisión, y realiza el control de la
relación del aire-combustible en base del valor
estimado.
Un motor cuya relación
aire-combustible es controlada por un aparato de
control de la relación del aire-combustible de la
presente invención incluye una unidad catalizadora purificadora de
la expulsión y un aparato de control de la relación
aire-combustible de acuerdo a la reivindicación
1.
En virtud de la configuración descrita antes, la
relación aire-combustible es controlada de tal
manera que el valor de la estimación que es una emisión de un
componente específico contenido en el gas de escape fluyente fuera
unidad catalizadora purificadora de expulsión o por lo menos un
valor representativo que indica el estado del gas de escape
fluyente hacia fuera alcanza el estado meta. Por lo tanto, la
prestación de purificación del escape se puede mejorar.
Además, en una forma de representación de la
presente invención, el valor de la estimación estimado por el medio
de la estimación es un valor de estimación después de que un periodo
de tiempo predeterminado que indique un valor predicho que la
emisión o el valor representativo asuma después transcurrido un
periodo de tiempo predeterminado (es decir, en un periodo de tiempo
que es más tarde que la actualidad por el periodo de tiempo
predeterminado). En virtud de esta configuración, un control más
rápido de la relación aire-combustible llega a ser
posible, por el que la prestación de purificación del escape puede
ser mejorado.
En otra forma de representación de la presente
invención, el aparato de control de la relación
aire-combustible además comprende el medio del
control de temporización del encendido para la temporización del
encendido del control del motor, y el medio de control de la
relación del aire-combustible tiene una función
arbitrariamente del control la abertura de la válvula
estranguladora para ajustar una cantidad del aire de admisión del
motor. En esta representación, cuando la relación
aire-combustible es controlada por el uso del medio
de control de la relación aire-combustible de tal
manera que el valor de la estimación después del periodo de tiempo
predeterminado estimado por el medio de la estimación alcance al
estado predeterminado meta, el control para la abertura de la
válvula estranguladora es retardada por el medio de control de la
relación aire-combustible, y la temporización del
encendido es avanzada por el medio del control de temporización del
encendido.
Esta configuración posibilita la mejora de la
prestación purificadora de expulsión por el control de la relación
aire-combustible, mientras que suprime la caída en
el par motor.
Además, en el aparato de control de la relación
aire-combustible, el estado meta determinado por
medios de determinación puede ser un estado en el cual el valor de
estimación caiga en un rango predeterminado.
Además, los medios de determinación de la meta
pueden ser determinado, como un estado meta, un estado meta en el
cual los valores de estimación llegan a ser igual uno a otro.
Además, los medios de estimación pueden reflejar
un valor predecible de una abertura del estrangulador en la
estimación de valores de estimación.
Además, los medios de estimación pueden reflejar
un modelo de comportamiento del combustible en la estimación de los
valores estimados.
En otra representación de la presente invención,
los medios de estimación estiman un valor de estimación para una
región especifica de una pluralidad de regiones definidas por
división de la unidad catalizadora purificadora de expulsión en la
dirección fluyente del gas de expulsión; los medios de determinación
de la meta determinan un estado meta de acuerdo a los valores de
estimación para la región especifica; y los medios de control de la
relación aire-combustible controlan la relación
aire-combustible en tal modo que el valor de
estimación para una región especifica alcance el estado meta
determinado para la región especifica.
En virtud de esta configuración, el estado del
gas de escape en la región específica puede ser causado a la
aproximación el estado deseado.
Además, el medio de la estimación se puede
configurar para determinada región específica en el lado localizado
en la corriente ascendente de (en el lado de la corriente ascendente
de) la región mas alejada de la corriente descendente entre la
pluralidad de regiones.
En virtud de esta configuración, una región
específica situada en el lado de la corriente ascendente de la
región de la corriente descendente más alejada es utilizada para el
control de la relación del aire-combustible. Por lo
tanto, el control rápido de la relación
aire-combustible se convierte en posible, e incluso
cuando el resultado del control en la región específica difiere del
estado meta, el gas de escape puede ser purificado por la acción
catalítica de una región(es)
de la corriente descendente, por el que la prestación de purificación del escape puede ser mejorado.
de la corriente descendente, por el que la prestación de purificación del escape puede ser mejorado.
En este caso, el medio de la estimación se puede
configurar al cambio de la región específica de acuerdo con la
condición operativa del motor. Este además mejora prestación de
purificación del escape.
Por otra parte, el aparato de control de la
relación aire-combustible puede ser configurado de
tal manera que el medio de la estimación seleccione dos regiones
como la región específica y los valores de estimación estimados
para estas regiones específicas; los medio de ajuste de la meta
determinan un estado meta con respecto a cada uno de los valores de
la estimación para las regiones específicas; y los medios de control
de la relación del aire-combustible controlan la
relación del aire-combustible de tal manera que los
valores estimación para las regiones específicas alcancen al estado
correspondiente meta. Puesto que esta configuración posibilita un
control mas exacto de la relación aire-combustible,
la prestación purificadora de expulsión puede ser además
mejorada.
Además, en el caso donde una pluralidad de las
regiones específicas son seleccionadas como se describe
anteriormente, para realizar un control mas exacto de la relación
del aire-combustible, el medio de control de la
relación aire-combustible se puede configurar para
fijarse individualmente, para cada región específica, a un nivel de
influencia en el control de la relación
aire-combustible.
Además, el medio de control de la relación del
aire-combustible se puede configurar para cambiar el
nivel de influencia de cada región específica de acuerdo con una
condición operativa del motor.
En otra representación de la presente
representación, el medio de control de la relación
aire-combustible comprende un sensor en la
corriente descendente de la relación del
aire-combustible para detectar la relación
aire-combustible del escape del gas de escape
fluyente fuera de la unidad del catalizador purificadora del
escape; y medio de corrección del modelo de la estimación para
corregir el modelo de la estimación en base del valor de la
estimación estimado por el medio de la estimación y un resultado de
la detección por el sensor de la corriente descendente de la
relación del aire-combustible. Esta configuración
mejora la precisión de la estimación del valor de la estimación por
el modelo de la estimación.
En otra representación de la presente
representación, el medio de control de la relación
aire-combustible comprende un sensor en la
corriente descendente de la relación
aire-combustible para detectar la relación
aire-combustible del escape del gas de escape
fluyente fuera de la unidad del catalizador purificadora del
escape; y el medio de diagnóstico del sensor para diagnosticar al
sensor de la corriente descendente de la relación
aire-combustible en base del valor de la estimación
estimado por el medio de la estimación y un resultado de la
detección por el sensor de la corriente descendente de la relación
aire-combustible. Esta configuración posibilita el
diagnóstico del
sensor.
sensor.
En otra representación de la presente
representación, en el caso donde una unidad del catalizador
purificador del escape de la corriente ascendente y una unidad del
catalizador purificador de la corriente descendente están provistos
en el paso de escape como la unidad del catalizador purificadora del
escape, los medios de estimación estiman el valor de la estimación
para ambos unidades del catalizador purificador del escape de la
corriente ascendente y la corriente descendente.
En este caso, en el caso donde el aparato de
control de la relación aire-combustible además
comprende un sensor intermedio de la relación
aire-combustible para detectar una relación
aire-combustible del escape de gas de escape
fluyente fuera de la unidad del catalizador purificadora del escape
de la corriente ascendente y fluyente en la unidad del catalizador
purificador del escape de la corriente descendente, el medio de
control de la relación aire-combustible es
configurado preferiblemente para controlar la relación
aire-combustible del escape del gas de escape
fluyente fuera de la unidad del catalizador purificadora del escape
de la corriente ascendente y fluyente en el unidad del catalizador
purificador del escape de la corriente descendente en base del valor
de la estimación con respecto a la unidad del catalizador
purificador del escape de la corriente ascendente y a un resultado
de la detección por el sensor intermedio de la relación del
aire-combustible.
Por otra parte, preferiblemente, el valor de la
estimación con respecto a la unidad del catalizador purificador del
escape de la corriente ascendente relaciona a una cantidad de
oxígeno exceso-deficiente en el gas de escape; y
los medios de ajuste meta determinan el estado de la meta con
respecto al valor de la estimación de manera que un valor
acumulativo de la cantidad de oxígeno
exceso-deficiente en el gas de escape fluyente en el
unidad del catalizador purificador del escape de la corriente
descendente se convierta en cero.
La presente invención también proporciona un
aparato de control de la relación aire-combustible
para un motor de combustión interna en el cual una unidad del
catalizador purificadora del escape esté dispuesta en un paso de
escape, la unidad del catalizador que incluye un espacio a través de
el cual los gases del flujo de entrada pasan, y una capa de
revestimiento expuesta al espacio y transportadora de una sustancia
para proporcionar una función catalítica y una sustancia para
proporcionar una función de
almacenamiento-liberación del oxígeno. El aparato
de control de la relación aire-combustible
comprende: medios de estimación para estimar, como valores de la
estimación, los valores correspondientes a las emisiones de los
componentes específicos contenidos en el gas de escape del motor
que han pasado a través de la totalidad o de una porción de la
unidad del catalizador purificadora del escape; y medio de control
de la relación aire-combustible para el control la
relación aire-combustible del gas de escape
fluyente en el la unidad del catalizador purificadora del escape de
manera que por lo menos uno de los valores de la estimación
estimados por el medio de la estimación alcance a un estado
predeterminado de
meta.
meta.
En virtud de la configuración descrita antes, la
relación aire-combustible es controlada de acuerdo
con la emisión estimada (concentración o los similares) del
componente específico del gas de escape, por el que la prestación
de purificación de escape es mejorada.
En este caso, el componente específico es por lo
menos un componente seleccionado del grupo consistente en los
componentes de la reducción el cual son contenidos en el gas de
escape del motor fluyente en la unidad del catalizador purificador
de escape y que tenia una función de reducción, y de los componentes
del almacenamiento que son contenidos en el gas de escape y capaces
de proveer oxígeno a los componentes de la reducción; y los medios
de estimación estiman el valor de la estimación en base de un modelo
de la estimación que es formado en la consideración de los restos
de la masa del componente específico.
Por otra parte, el modelo de los medios de
estimación pueden ser formados como sigue. La atención es prestada
a una región específica entre una pluralidad de regiones obtenidas
dividiendo la unidad del catalizador purificadora del escape en la
dirección de flujo del gas de escape; y el modelo de la estimación
es formado en base de una cantidad del componente específico
fluyente en el espacio de la región específica, de una cantidad del
componente específico fluyente fuera del espacio de la región
específica, y de una cantidad del componente específico difundido
del espacio de la región específica a la capa de revestimiento en la
región específica.
Por otra parte, el modelo de estimación de los
medios de estimación esta formado en base de una cantidad del
componente específico difundido del espacio de la región específica
a la capa del revestimiento en la región específica, y de una
cantidad del componente específico consumido en la capa de
revestimiento.
En el caso donde las emisiones de un componente
específico son estimada por uso de tal modelo, el componente
específico es preferiblemente oxígeno, o oxígeno y monóxido de
carbono, debido a la facilidad del cálculo.
Figura 1 es una vista seccionada
transversalmente que muestra a un motor de combustión interna el
cuál incluye una representación de un aparato de control de la
presente invención.
Figura 2 es una vista externa de la unidad
catalizadora purificadora de emisión mostrada en la Figura 1.
Figura 3 es una vista parcial seccionada
transversalmente de la unidad catalizadora purificadora de emisión
mostrada en la Figura 2.
Figura 4 es un diagrama esquemático para
explicar un modelo de la estimación (modelo del catalizador)
utilizado en la presente invención.
Figura 5 es un diagrama esquemático para
explicar el modelo de la estimación utilizado en la presente
invención.
Figura 6 es un diagrama esquemático para
explicar un esquema "upwind" utilizado en el modelo de la
estimación de la presente invención.
Figura 7 es un diagrama de flujo que muestra un
programa para obtener la concentración de oxígeno en gas de escape
de acuerdo con el modelo de la estimación de la presente
invención.
Figura 8 es un diagrama de flujo que muestra un
programa para obtener la concentración de monóxido de carbono en
gas de escape de acuerdo con el modelo de la estimación de la
presente invención.
Figura 9 es un diagrama de flujo que muestra un
programa para obtener la concentración de hidrocarburo en gas de
escape de acuerdo con el modelo de la estimación de la presente
invención.
Figura 10 es un diagrama de flujo que muestra un
programa para obtener la concentración de óxido de nitrógeno
(monóxido de nitrógeno) en gas de escape de acuerdo con el modelo de
la estimación de la presente invención.
Figura 11 es un diagrama de flujo que muestra un
programa para obtener densidad del almacenamiento del oxígeno de
acuerdo con el modelo de la estimación de la presente invención.
Figura 12 es un mapa para obtener los
coeficientes Kstor, i y Krel, i del nivel de la degradación del
catalizador (deterioro) y de la temperatura del catalizador.
Figura 13 es un mapa (tabla) que define la
relación entre la relación aire-combustible del
escape y la concentración del monóxido de carbono y que es
utilizado determinar la concentración de monóxido de carbono
fluyente en una unidad catalizadora purificadora de la emisión.
Figura 14 es un gráfico que muestra la relación
entre la relación del aire-combustible del escape y
la concentración de hidrocarburo fluyentes en una unidad
catalizadora purificadora de la emisión.
Figura 15 es un gráfico que muestra la relación
entre la temperatura del escape y la concentración de hidrocarburo
fluyentes dentro de una unidad catalizadora purificadora de la
emisión.
Figura 16 es un gráfico que muestra la relación
entre la relación del aire-combustible del escape y
la concentración de monóxido de nitrógeno fluyendo dentro de una
unidad catalizadora purificadora de la emisión.
Figura 17 es un gráfico que define la relación
entre la cantidad del aire de admisión en-cilindro y
la concentración de monóxido de nitrógeno fluyendo dentro de una
unidad catalizadora purificadora de la emisión.
Figura 18 es un diagrama de flujo que muestra el
control de la relación aire-combustible en una
primera representación del aparato de control de la presente
invención.
Figura 19 es un mapa que muestra la relación
entre CgoutO2 y la cantidad de la corrección de la
retroalimentación.
Figura 20 es un diagrama de flujo que muestra el
control de la relación aire-combustible en una
segunda representación del aparato de control de la presente
invención.
Figura 21 es un diagrama de flujo que muestra el
control de la relación aire-combustible en una
tercera representación del aparato de control de la presente
invención.
Figura 22 es un diagrama de flujo que muestra el
control de la relación aire-combustible en una
cuarta representación del aparato de control de la presente
invención.
Figura 23 es un diagrama de flujo que muestra el
control de la relación aire-combustible en una
quinta representación del aparato de control de la presente
invención.
Figura 24 es un diagrama de flujo que muestra el
control de la relación aire-combustible en una sexta
representación del aparato de control de la presente invención.
Figura 25 es un diagrama de flujo que muestra el control de la
relación aire-combustible en una séptima
representación del aparato de control de la presente invención.
Figura 26 es un mapa que muestra la relación
entre la condición operativa y la posición de una región específica
para el caso donde la condición operativa es la cantidad del aire de
admisión.
Figura 27 es un mapa que muestra la relación
entre la condición operativa y la posición de una región específica
para el caso donde la condición operativa es cambiada en abertura
del acelerador (\Delta abertura del acelerador).
Figura 28 es un mapa que muestra la relación
entre la condición operativa y la posición de una región específica
para el caso donde la condición operativa es la actividad del
catalizador.
Figura 29 es un mapa que muestra la relación
entre la condición operativa y la posición de una región específica
para el caso donde la condición operativa es un cambio en la
relación del aire-combustible (\Delta A/F).
Figura 30 es un diagrama de flujo que muestra el
control de la relación del aire-combustible en una
octava representación del aparato de control de la presente
invención.
Figura 31 es un diagrama de flujo que muestra el
control de la relación del aire-combustible en una
novena representación del aparato de control de la presente
invención.
Figura 32 es un mapa que muestra la relación
entre la posición de una región específica y las ganancias G1 y G2
del control.
Figura 33 es un diagrama de flujo que muestra el
control de la relación aire-combustible en la
undécima representación del aparato de control de la presente
invención.
Figura 34 es un diagrama de flujo que muestra el
control de la relación aire-combustible en una
undécima representación del aparato de control de la presente
invención.
Figura 35 es un motor de combustión interna para
una duodécima y decimotercera representación de la presente
invención.
Figura 36 es un diagrama de flujo que muestra el
control de la relación aire-combustible en la
duodécima representación del aparato de control de la presente
invención.
Figura 37 es un diagrama de flujo que muestra el
control de la relación aire-combustible en la
decimotercera representación del aparato de control de la presente
invención.
Las representaciones de un aparato de control de
la relación aire-combustible de la presente
invención serán descritas ahora con referencia a los dibujos. La
Figura 1 muestra la configuración de un motor de combustión interna
que incorpora el aparato de control de la relación
aire-combustible. El aparato de control de la
relación aire-combustible controla un motor 1 de un
tipo de combustión interna.
El motor 1 es un motor con varios cilindros, y
la Figura 1. muestra solamente un cilindro del motor en la sección
transversal. El motor 1 genera un par del accionamiento encendiendo
una mezcla del aire-combustible dentro de cada
cilindro 3 por medio de una bujía de encendido 2. El motor 1 admite
el cilindro 3 una mezcla del aire-combustible que
sea formada con mezcla del aire tomado de la parte exterior vía un
paso de admisión 4 y del combustible inyectado desde un inyector 5.
Una válvula de admisión 6 esta provista para establecer y romper la
comunicación entre el interior del cilindro 3 y el paso de admisión
4. Un paso de escape 7 esta provisto para descarga, como gas de
escape, la mezcla del aire-combustible que es
quemada en el cilindro 3. Una válvula de escape 8 esta provista
para establecer y romper la comunicación entre el interior del
cilindro 3 y el paso de escape 7.
Una válvula de estrangulación 9 esta provista en
el paso de admisión 4 para ajustar la cantidad de aire de admisión
tomado en el cilindro 3. Un sensor de posición 10 de la
estrangulación se conecta a la válvula estranguladora 9 para
detectar la abertura de eso. Además, la válvula estranguladora 9 se
conecta a un motor estrangulador 11, que abre y cierra la válvula
estranguladora 9. Un sensor de posición del acelerador 12 está
dispuesto en la proximidad de la válvula estranguladora 9 para
detectar una cantidad de operación de un pedal del acelerador
(abertura del acelerador). En virtud de la configuración antes
dicha, la abertura de la válvula estranguladora 9 es
electrónicamente controlada. Es decir el motor 1 emplea un control
electrónico del sistema de estrangulación.
Por otra parte, el motor 1 incluye un contador
del flujo de aire 13 para detectar la cantidad de aire de admisión
(caudal del aire de admisión); un sensor de posición del cigüeñal 1
detectar la posición de un cigüeñal y generar una señal, de la cual
la posición de un pistón 15 dentro del cilindro 3 y la velocidad de
rotación del motor NE es determinada; un sensor del golpeo 16 para
detectar el golpeteo del motor 1; y un sensor de la temperatura del
agua 17 para detectar la temperatura de la agua de refrigeración.
Una unidad catalizadora purificadora de la emisión (convertidor del
catalizador; de aquí en adelante puede ser referido simplemente
como la "unidad catalizadora") 19 está dispuesta en el paso de
escape 7. En algunos casos, una pluralidad de tales unidades
catalizadoras están provistas en el paso de escape. Por ejemplo, una
pluralidad de unidades catalizadoras puede ser provistas en serie
con respecto al flujo de gas de escape. En un motor que tiene
divididos los pasos de escape, una sola unidad catalizadora puede
ser provista en cada uno de los pasos de escape de la división (más
específicamente, en el caso de un motor de cuatro cilindros, una
unidad catalizadora está dispuesta en una posición donde los tubos
de escape de dos cilindros se unen, y otra unidad catalizadora está
dispuesta en una posición donde los tubos de escape de los dos
cilindros restantes se unen). En la presente representación, la
sola unidad catalizadora 19 esta dispuesta en la corriente
descendente de una posición donde los tubos de escape de los
cilindros individuales 3 se unen.
Además, el motor 1 incluye un sensor de
temperatura del catalizador 21 para la medición de la temperatura
de la unidad catalizador 19; un recipiente 23 del carbón vegetal;
una válvula de control de la purga 24 para purgar hacia el paso de
admisión 4 el vapor del combustible fluyendo desde un depósito de
combustible y recogido por medio del recipiente 23 del carbón
vegetal; un sensor de la relación aire-combustible
en la corriente ascendente 25 unido en el lado de la corriente
ascendente a la unidad catalizadora 19; y un sensor de la relación
aire-combustible de la corriente descendente unido
al lado de la corriente descendente de la unidad catalizadora
19.
Cada uno de los sensores de la relación del
aire-combustible 25 y 26 detecta la relación
aire-combustible de gas de escape (relación
aire-combustible del escape del gas de escape,
relación del aire-combustible del escape) de la
concentración de oxígeno del gas de escape en la posición
correspondiente de la fijación. El sensor de la relación del
aire-combustible 25 es un sensor de la relación del
aire-combustible lineal que detecta la relación
aire-combustible lineal, mientras que el sensor de
la relación aire-combustible 26 es un sensor del
tipo concentración celular que determina si la relación
aire-combustible está en el lado rico o en el lado
pobre.
La bujía de encendido 2 descrita antes, el
inyector 5, el sensor de posición de la estrangulación 10, el motor
estrangulador 11, el sensor de posición del acelerador 12, el
contador del flujo de aire 13, el sensor de posición de la manivela
14, el sensor del golpeteo 16, el sensor de la temperatura del agua
17, el sensor de la temperatura del catalizador 21, la válvula de
control de la purga 24, el sensor de la relación
aire-combustible de la corriente ascendente 25, y
el sensor de la relación aire-combustible en la
corriente descendente 26 son conectados a una unidad de control
electrónico (ECU) 18, que controla el motor 1. Estos componentes son
controlados en base a las señales del ECU 18, o transmite
resultados de la detección al ECU 18.
El ECU 18 incluye una CPU para realizar el
cálculo, una RAM para almacenar diferentes datos tales como
resultados del cálculo, una RAM de la reserva cuyos datos del
almacenamiento son mantenidos por medio de una batería, y el ROM
para almacenar un programa del control y otros datos. El ECU 18
realiza diferentes tipos de computo y de cálculo para llevar a cabo
el control de la cantidad de combustible inyectada desde el inyector
5, el control de la temporización del encendido, el cálculo de la
cantidad del almacenamiento del oxígeno, la corrección del modelo,
el cual sera descrito mas tarde, y el diagnóstico de los sensores
arriba mencionados.
Siguiente, la configuración y el la función de
almacenaje de oxígeno de la unidad del catalizador 19 sera
des-
crito.
crito.
Como se muestra en la Figura 2, que muestra la
vista externa de la unidad del catalizador19, la unidad del
catalizador 19 un catalizador de tres vías en columna (llamado un
convertidor del catalizador monolito) que tiene una sección
transversal elíptica (dA seccionado transversalmente del área:
constante). Como se muestra en la Figura 3, que es una vista
seccionada transversalmente ampliada de la unidad del catalizador 19
tomada a lo largo de un plano perpendicular al eje, el interior de
la unidad del catalizador 19 se divide en los espacios axiales que
extienden a lo largo del sentido axial por medio de un vehículo 19a
hecho de cordierita, que es un tipo de cerámico. Cada espacio axial
tiene generalmente una forma cuadrada cuando corta a lo largo de un
plano perpendicular al eje, y es también llamado una célula. El
vehículo 19a es revestido con una capa de revestimiento 19b, que se
hace de la alúmina y lleva a un componente activo (componente
catalítico) formado de un metal noble tal como platino (Pt), y
ceria (CeO2) o similares.
Cuando la relación del
aire-combustible de gas fluyente en la unidad del
catalizador 19 es la relación estoicométrica del
aire-combustible, la unidad del catalizador 19
exhibe una función de oxidar los componentes no quemados (HC, CO) y
simultáneamente de reducir los óxidos del nitrato (NOx) (de aquí en
adelante esta sera referida como una "función catalítica" o
"función de oxidación y de reducción"). Puesto que la unidad
del catalizador 19 lleva ceria o los similares descritos antes, la
unidad del catalizador 19 tiene características para almacenar (el
adsorber) y liberar (separar) las moléculas del oxígeno contenidas
en el gas de escape fluyente en la unidad del catalizador 19 (de
aquí en adelante esta sera referida como "la función de almacenaje
de oxígeno"). En virtud de esta función de almacenaje de
oxígeno, la unidad del catalizador 19 puede eliminar HC, el CO, y
NOx incluso cuando la relación del aire-combustible
del gas se desvía de la relación estoicométrica del
aire-combustible a un cierto
nivel.
nivel.
Específicamente, cuando la relación del
aire-combustible de una mezcla del
aire-combustible tenida en el motor (de aquí en
adelante, la relación del aire-combustible se puede
referir simplemente como "relación del
aire-combustible del motor"; esta relación del
aire-combustible del motor es igual "a la relación
del aire-combustible del escape", que es la
relación del aire-combustible de gas fluyente dentro
la unidad del catalizador 19) se ha desplazado al lado pobre con el
resultado que el gas fluyente en la unidad del catalizador 19
contiene una cantidad de exceso de oxígeno y una gran cantidad de
óxidos del nitrato NOx, la unidad del catalizador 19 almacena la
porción del exceso de oxígeno, y elimina el oxígeno de los óxidos de
nitrato NOx (reduciendo NOx) y almacena el oxígeno eliminado, de
tal modo para eliminar NOx. Cuando la relación del
aire-combustible del motor se ha desplazado al lado
rico con el resultado que el gas fluyente en la unidad del
catalizador 19 contiene una gran cantidad de componentes no
quemados tales como hidrocarburos HC y monóxido de carbono CO, la
unidad del catalizador 19 imparte las moléculas almacenadas del
oxígeno a estos componentes no quemados para oxidarlos, de tal modo
eliminar HC y el
CO.
CO.
Por consiguiente, si la unidad del catalizador
19 ha almacenado ya el oxígeno a un límite del almacenamiento del
oxígeno (es decir, cuando la cantidad del almacenamiento del oxígeno
OSA ha alcanzado la cantidad máxima de oxígeno almacenado OSAmax (=
Cmax)), la unidad del catalizador 19 no puede almacenar el oxígeno
cuando la relación del aire-combustible del escape
del gas fluyente dentro de la unidad del catalizador 19 cambia al
lado pobre, y así la unidad del catalizador 19 falla para eliminar
suficientemente NOx. En cambio, si la unidad del catalizador 19
tiene oxígeno totalmente liberado y no almacena el oxígeno (es
decir, cuando la cantidad del almacenamiento del oxígeno OSA ha
llegado a cero), la unidad del catalizador 19 no puede liberar
oxígeno cuando la relación del aire-combustible del
escape del gas fluyente dentro de la unidad del catalizador 19
cambia al lado rico, y así la unidad del catalizador 19 falla para
eliminar suficientemente HC o el CO. Por lo tanto, es deseable
exactamente la estimación de la cantidad del almacenamiento del
oxígeno OSA de la unidad del catalizador 19 y el control de la
relación del aire-combustible del gas fluyente
dentro de la unidad del catalizador 19 para así mantener la
cantidad del almacenamiento del oxígeno OSA en un nivel
predeterminado, de tal modo para posibilitar la unidad del
catalizador 19 para eliminar suficientemente los componentes
perjudiciales del gas fluyente dentro de la unidad del catalizador
19 incluso cuando la relación del aire-combustible
del gas transitoriamente cambia al lado pobre o al lado rico para
un considerable
nivel.
nivel.
Cuando el gas fluyente en la unidad del
catalizador 19 tiene una relación del
aire-combustible en el lado pobre, una cantidad de
oxígeno más grande se almacena en una porción de la corriente
ascendente de la unidad del catalizador 19. Cuando el gas fluyente
dentro de la unidad del catalizador 19 tiene una relación del
aire-combustible del lado rico, el consumo
almacenado del oxígeno empieza desde la porción de la corriente
ascendente de la unidad del catalizador 19. Por lo tanto, si el
total de cantidades del almacenamiento del oxígeno OSA en las
posiciones respectivas, situado de la posición de la corriente
ascendente mas alejada de una posición arbitraria de la unidad del
catalizador 19, es estimado, y el control de la relación del
aire-combustible se realiza en base del valor de la
estimación, llega a ser más fácil evitar que la cantidad global del
almacenamiento del oxígeno de la unidad del catalizador 19 llegue a
ser cero o alcance la cantidad máxima de almacenamiento de oxígeno
Cmax. Así, la emisión puede ser reduzca con eficacia, con
independencia del retardo del control que ocurre inevitablemente en
el control de la relación del aire-combustible.
Además, si la concentración de un componente gaseoso específico del
gas fluyente fuera de la unidad del catalizador 19 (o del gas
purificado por una porción o la totalidad de la unidad del
catalizador 19) puede ser estimada, la emisión del componente
especifico gaseoso puede ser suprimido exactamente con la prestación
del control de la relación del aire-combustible en
base del componente gaseoso específico.
Debido a los requisitos descritos antes, el
aparato de control de la relación del
aire-combustible estima la concentración (emisión)
de un componente gaseoso específico y la cantidad del almacenamiento
del oxígeno por medio de un modelo de la estimación (modelo del
catalizador). Estos valores de la estimación corresponden a la
emisión por lo menos de un componente específico contenido en el gas
de escape fluyente de la totalidad de catalizador purificador de
emisión o una región predeterminada (porción) del interior del
catalizador purificador de emisión, o por lo menos a un valor
representativo que represente un estado del gas de escape
fluyente-hacia fuera.
Siguiente, el modelo del catalizador sera
descrito. Como esquemáticamente mostrado en la Figura 4, la unidad
del catalizador 19 esta primero dividida en una pluralidad de
regiones (también llamados "bloques") por medio de planos
perpendiculares a un eje que extiende desde una entrada de gas (lado
del flujo de entrada) Fr a una salida de gas (lado del flujo de
salida) Rr. Es decir, la unidad del catalizador 19 se divide en una
pluralidad de regiones a lo largo de la dirección de flujo del gas
de escape. La longitud de cada región según lo medido a lo largo
del sentido axial es representada por L (puesto que la longitud es
muy pequeña, es también representada por el dx). Como se describe
anteriormente, el área de sección transversal dA de la unidad del
catalizador 19 es
constante.
constante.
Aunque este modelo del catalizador se constituye
a través de la división de la unidad del catalizador en una
pluralidad de regiones, un similar modelo del catalizador puede ser
constituido mientras que la unidad completa del catalizador se
considera como una sola región para ser descrita aquí abajo; es
decir, sin la división de la unidad del catalizador en una
pluralidad de regiones.
Siguiente, una región específica arbitraria se
selecciona de la pluralidad de regiones, y los restos de la masa de
un paso específico de las especies químicas (componente específico)
a través de la región específica se consideran. El término
"especies químicas" se refiere a un componente del gas de
escape, tal como el oxígeno O2, monóxido de carbono CO,
hidrocarburos HC, y óxidos de nitrógeno NOx. Notablemente, el
término "especies químicas" también refiere a un grupo de
componentes (componentes ricos) las cuales son contenidas en el gas
de escape fluyente en la unidad del catalizador cuando la relación
del aire-combustible del gas de escape está en el
lado rico, o un grupo de componentes (componentes pobres) los cuales
están contenidos en el gas de escape fluyente en la unidad del
catalizador cuando la relación del aire-combustible
del gas de escape está en el lado pobre.
Aquí, diferentes valores utilizados en el
presente modelo del catalizador son definidos como sigue.
Ahora, los restos del las especies químicas en
la región específica durante un período dado de t a t+\Deltat se
consideran. Como muestra la Figura 5, un cambio \DeltaM de las
especies químicas en la fase del gas de escape (también llamado
simplemente "fase gaseosa") de la región específica es igual al
resultado de la sustracción del total de una cantidad Mout de las
especies químicas fluyentes fuera de la región específica y de una
cantidad de Mcoat de las especies químicas tenidas por la capa de
revestimiento desde una cantidad Min de la especie química fluyente
en de la región específica, como se muestra en la siguiente
expresión (1). Como descrito en este modo, el modelo del
catalizador se construye en base de los restos de la masa de un
componente específico en la región específi-
ca.
ca.
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
De aquí en adelante, los términos respectivos de
la expresión (1) serán discutidos individualmente. Primero, el
cambio \DeltaM de las especies químicas en el lado izquierdo de la
expresión (1) puede ser obtenido por la siguiente expresión (2). En
la expresión (2), el producto de un cambio de la concentración de
las especies químicas en el período dado antedicho (un valor
obtenido a través de la integración de los cambios del tiempo en
curso en la concentración Cg de las especies químicas durante un
período dado) y un volumen infinitesimal \sigma\cdotdA\cdotdx
se integra a través de la región específica (a lo largo del sentido
axial).
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Min, que es el primer término del lado derecho
de la expresión (1), es un valor obtenido con la integración del
Cgin\cdotVgin\cdotdA durante un período dado, donde
Cgin\cdotVgin\cdotdA es el producto de la concentración Cgin de
la especie química contenida en el gas fluyente en la región
específica y el "producto (Vgin\cdotdA) de la velocidad de
flujo vgin del gas fluyente en la región específica y el área
seccionado transversalmente dA de la región específica (en la
realidad, el producto de la velocidad de flujo real Vgin/\sigma y
la área seccionada transversalmente efectiva \sigma\cdotdA,
porque el gas de los flujos de la velocidad Vgin fluya en una
unidad del catalizador que seccionado transversalmente es el dA y
que la relación de apertura es \sigma), "que el producto es un
valor correspondiente al volumen de un gas fluyente en la región
específica durante una unidad de tiempo. Además, Mout, que es el
segundo término del lado derecho de la expresión (1), es un valor
obtenido con la integración Cgin\cdotVgin\cdotdA sobre el
período dado, donde Cgin\cdotVgin\cdotdA es el producto de la
concentración Cgout de la especie química contenida en el gas
fluyente fuera de la región específica y el producto el
(vgout\cdotdA) de la velocidad de flujo vgout del gas fluyente
fuera de la región específica y del seccionado transversalmente de
el área dA de la región específica (en la realidad, el producto de
la velocidad de flujo real Vgout/\sigma y la área seccionada
transversalmente efectiva \sigma- dA). Es decir, los primeros y
segundos términos del lado derecho de la expresión (1) pueden ser
expresados por la siguiente expresión
(3).
(3).
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
Incidentemente, puesto que no gran diferencia
existe entre la velocidad de flujo vgin del gas fluyente en la
región específica y la velocidad de flujo vgout del gas fluyente
fuera de la región específica, se asume la relación vg = vgin =
vgout. Así, la expresión (3) puede ser modificada a la siguiente
expresión (4).
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Siguiente, Mcoat, que es el tercer término del
lado derecho de la expresión (1) y representa la cantidad de las
especies químicas que se transmite (mueve) a la capa de
revestimiento, sera discutida. Puesto que la área superficial
geométrica Sgeo es una área superficial por el volumen unitario de
la unidad del catalizador, el cual el área superficial contribuye a
la reacción de las especies químicas, la área superficial que
contribuye a la reacción de la especie química en la área
específico es representada por Sgeo\cdotdA\cdotdx, y la área
superficial por la unidad de longitud del área específico que
contribuye a la reacción es representada por Sgeo\cdotdA. De la
ley de Fick, la cantidad de las especies químicas transmitidas a la
capa de revestimiento pueden ser consideradas proporcionales a la
diferencia entre la concentración Cg de las especies químicas en la
fase gaseosa y la concentración Cwa de la especie química en la capa
de revestimiento. De éstos, se obtiene la siguiente expresión (5).
Aunque el hD es un constante proporcional, es un valor llamado
"coeficiente de transferencia de masa" como indicado en la
tabla ante-
dicha.
dicha.
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Por consiguiente, la siguiente expresión (6) se
obtiene de las expresiones descritas antes (1), (2), (4), y
(5).
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Cuando una aproximación al estado casi firme se
aplica a la expresión (6), el lado izquierdo de la expresión (6)
puede ser considerado para ser el "cero" (\deltaCG/\delta t
= 0) (es decir, la concentración el Cg puede ser considerado para
alcanzar instantáneamente a un valor del estado estacionario), por
el que la siguiente expresión (7) es obtenida.
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Aquí, cuando la velocidad de difusión evidente
(velocidad de difusión eficaz) RD es definida como se muestra en la
expresión (8), la expresión (7) puede ser escrito como expresión
(9).
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Siguientes, los restos del las especies químicas
(los restos de la masa de un componente específico) en la capa de
revestimiento en la región específica sera considerada de manera
semejante como se describe anteriormente. Como se muestra en la
siguiente expresión (10), el cambio del curso del tiempo (cambio por
unidad de tiempo) \DeltaMc de las especies químicas dentro de la
capa de revestimiento es un valor obtenido restando una cantidad de
Mr de la especie química que sea consumido con una reacción por la
capa de revestimiento durante la unidad de tiempo desde una
cantidad de Md de las especies químicas que se transmita a partir de
la fase del gas de escape a la capa de revestimiento durante la
unidad de tiempo.
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Como se muestra en la siguiente expresión (11),
el lado izquierdo de la expresión (10) (el cambio del curso del
tiempo de las especies químicas dentro de la capa de revestimiento)
El \DeltaMc puede ser obtenido multiplicando un cambio en la
concentración de las especies químicas (\deltacw/\deltat) por el
volumen ((1 - \sigma)\cdotdA\cdotdx); y el primer
término en el lado derecho (la cantidad de Md de la especie química
transmitida a partir de la fase del gas de escape a la capa de
revestimiento durante el unidad de tiempo) puede ser descrito como
se muestra en la siguiente expresión (12), para la misma razón que
descrito en lo referente a la expresión (5); es decir, en la
consideración de la ley de Fick.
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Por otra parte, el segundo término en el lado
derecho de la expresión (10) (la cantidad de Mr de las especies
químicas consumidas con una reacción por la capa de revestimiento
durante el unidad de tiempo) puede ser obtenido por la siguiente
expresión (13), que usa la velocidad R del consumo de la especie
química en la capa de revestimiento.
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Por consiguiente, la siguiente
expresión(14) se obtiene desde las expresiones (10) a
(13).
Cuando una aproximación al estado cuasi -fijo se
aplica a la expresión (14) (\delta CW/\deltat = 0), la
siguiente expresión (15) es obtenida.
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Con la aplicación de la expresión (8) a la
expresión (15), se obtiene la siguiente expresión (16).
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En breve, las expresiones (9) y (16) son
expresiones básicas del modelo del catalizador. La expresión (9)
muestra que los restos están establecidos entre (la cantidad de
determinada especie química fluyente en la región específica) y (la
cantidad de la especie química que se difunde a partir de la fase
del gas de escape en la capa de revestimiento + la cantidad de la
determinada especie química fluyente fuera de la región específica),
mientras que la expresión (16) muestra que los restos están
establecidos entre (la cantidad de las especies químicas que
difunden a partir de la fase del gas de escape a la capa de
revestimiento) y (la cantidad de las especies químicas consumidas
en la capa de revestimiento).
Siguiente, aquí sera descrita un método para
realmente calcular la concentración Cgout de especie química
específica i fluyente desde la región específica por medio del
modelo descrito antes del catalizador. Primero, cuando la expresión
(9) está individualizada, se obtiene la siguiente expresión (17).
Notablemente, en la siguiente expresión, el dx antes dicho es
representado por el L.
Como conceptualmente mostrado en la Figura 6, la
concentración Cgout de la especie química fluyente fuera de una
región específica I es considerado para ser fuertemente
influenciados por la concentración Cg (I) de las especies químicas
en la región específica I. Por lo tanto, la concentración de Cgout
puede ser determinado como se muestra en la siguiente expresión
(18). Esta aproximación es llamada el "esquema del upwind". Es
decir el esquema "upwind" esta basado en el concepto que
"las especies químicas que están presentes en una región
corriente ascendente (I-1) adyacente a la región
específica I y tiene una concentración un Cg (I-1)
fluye en la región específica I", y así pueden ser descritas
como se muestra en la siguiente expresión (19).
Incidentemente, bajo la teoría de la velocidad
de reacción, la velocidad R del consumo de determinadas especies
químicas es una función fcw de la concentración media Cw de las
especies químicas en la capa de revestimiento (es decir, igual a Cw
a la n-th potencia). Por lo tanto, cuando esta
función fxc es definido como fcw (x) = x, que es la forma más
simple, la velocidad del consumo R puede ser expresada por la
siguiente expresión (20). Notablemente, por conveniencia, en la
siguiente descripción R* en la expresión (20) sera el llamado
"constante de velocidad del consumo".
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Cuando la expresión (20) se aplica a la
expresión descrita antes (16) (R = RD (Cg-Cw) (16)),
se obtiene la siguiente expresión (21). Cuando la expresión (21) es
modificado, se obtiene la siguiente expresión (22).
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Por otra parte, desde que Cg = Cgout en el
esquema antedicho del upwind, la expresión (22) puede ser reescrita
como la siguiente expresión (23).
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Cuando la relación Cg = Cgout se aplica a la
expresión descrita antes (17) de tal modo para eliminar el Cg, y Cw
se elimina de la expresión (17) y de la expresión descrita antes
(23), se obtiene la siguiente expresión (24).
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Cuando un valor SP es definido como se muestra
de la siguiente expresión (25), la expresión (24) puede ser
reescrita como se muestra por expresión (26). Puesto que el valor SP
es fuertemente influenciado por la velocidad de difusión evidente
RD o la constante de velocidad del consumo R*, cualquiera es más
pequeño, el valor SP representa si la transmisión de la masa (RD) o
la reacción química (R*) determina la velocidad de un cambio en
Cgout. Por lo tanto, el valor sp también es llamado "factor
determinante de la velocidad de reacción".
Como es evidente del antes dicho, una vez la
constante de velocidad del consumo R* y la velocidad de difusión
evidente RD son determinados, la concentración Cgout de las especies
químicas fluyentes fuera de la región específica pueden ser
obtenidas en base de las expresiones (25) y (26) si la concentración
Cgin de las especies químicas fluyentes en la región específica se
da. La descripción antedicha ilustra el concepto básico del método
de calcular la concentración Cgout de las especies químicas.
Siguiente, aquí se describirá un ejemplo
específico de un método de determinar el constante de velocidad del
consumo R* antes mencionado y la velocidad de difusión evidente RD y
de obtener la concentración Cgout de las especies químicas
fluyentes fuera de la región específica. En este ejemplo (modelo del
catalizador), una reacción de tres vías, que es una reacción del
redox en la unidad del catalizador, se asume al extremo
instantáneamente y totalmente; y la atención es prestada a un
almacenamiento de oxígeno o una reacción de liberación que ocurre
dependiendo del exceso resultante o de la deficiencia del oxígeno.
Notablemente, esta suposición (modelo del catalizador) es realista,
y rendimientos de precisión excelente.
En este caso, las especies químicas i a las
cuales atención son prestadas son las especies químicas
seleccionadas desde la especie química (agentes del almacenamiento)
que generan (llevan) el oxígeno, tal como oxígeno O2 y del monóxido
de nitrógeno NO, que es un tipo de óxido de nitrógeno, y las
especies químicas (agentes de la reducción) que consumen el
oxígeno, tal como monóxido de carbono CO y hidrocarburos HC.
Por otra parte, en la siguiente descripción,
Cgout de especies químicas i que sirve como agente del
almacenamiento es representado por Cgout, stor, i; Cw de las
especies químicas i es representado Cw, stor, i; Cgin de las
especies químicas i es representado por Cgin, stor, i; la velocidad
de difusión evidente RD de las especies químicas i es representada
por RD, i; la velocidad del consumo de las especies químicas i es
representada por Rstor, i; el constante de velocidad del consumo de
las especies químicas i es representado por R*stor, i; y el factor
determinante de la velocidad de reacción de las especies químicas i
es representado por SPstor, i (en este caso, la especie química i
es O2 o NO).
Semejantemente, Cgout de especies químicas i que
sirve como agente reductor es representado por Cgout, reduc, i; Cw
de las especies químicas i es representado por Cw, reduc, i; Cgin de
las especies químicas i es representado por Cgin, reduc, i; la
velocidad de difusión evidente RD de las especies químicas i es
representada por RD, i; la velocidad del consumo de las especies
químicas i es representada por Rreduc, i; la constante de velocidad
del consumo de las especies químicas i es representado por R*reduc,
i; y el factor determinante de la velocidad de reacción de las
especies químicas i es representado por SPreduc, i (en este caso,
las especies químicas i son CO, HC, o similares). Cuando los
valores respectivos son representados en las maneras descrita antes,
las siguientes expresiones (27) a (34) son obtenidas de las
expresiones descritas antes (20), (23), (25), y (26).
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\global\parskip0.890000\baselineskip
Para obtener Cgout, sotr, i (específicamente,
Cgout, O2, la concentración de oxígeno fluyente fuera de la región
específica y del Cgout, NO, la concentración de monóxido de
nitrógeno fluyente fuera de la región específica) y Cgout, reduc, i
(específicamente, Cgout, CO, la concentración de monóxido de carbono
fluyente fuera de la región específica y Cgout, HC, la
concentración de hidrocarburos fluyentes fuera de la región
específica) en base de las expresiones (27) a (34), los constantes
de velocidad del consumo R*stor, i y R*reduc, son primero
obtenido.
Incidentemente, según la teoría de la velocidad
de reacción, la velocidad (velocidad del almacenamiento del
oxígeno) Rstor, i en el cual el oxígeno sea almacenado por la capa
de revestimiento en la región específica se considera para ser
proporcional al valor de una función f1 (Cw, stor, i) de la
concentración Cw, stor, i de un agente del almacenamiento (O2, NOx,
etc.) en la capa de revestimiento (es decir., Cw, O2 o Cw, NO) y
también proporcional al valor de una función f2
(Ostmax-Ost) de la diferencia
(Ostmax-Ost) entre la densidad máxima del
almacenamiento del oxígeno de la capa de revestimiento en la región
específica y un real densidad del almacenamiento del oxígeno (en
ese momento). La diferencia (Ostmax-Ost) entre la
densidad máxima del almacenamiento del oxígeno y la densidad real
del almacenamiento del oxígeno
\hbox{representa el margen del almacenamiento del oxígeno en la región específica bajo consideración.}
Cuando la relación f1 (x) = f2 (x) = x se asume
para la simplificación, se obtiene la siguiente expresión (35).
kstor, i en la expresión (35) es un coeficiente de la velocidad del
almacenamiento del oxígeno (coeficiente de la velocidad de reacción
del lado de almacenamiento, coeficiente de la velocidad del consumo
de un agente del almacenamiento), que es un coeficiente
representado por la ecuación bien conocida de Arrhenius y variando
dependiendo de temperatura y que pueda ser obtenido en base de la
temperatura del catalizador Temp detectada por separado o estimado
y una función predeterminada (o un mapa que define la relación entre
el coeficiente de la velocidad del almacenamiento del oxígeno
kstor, i y la temperatura del catalizador Temp). Notablemente,
desde el coeficiente de la velocidad del almacenamiento del oxígeno
kstor,i cambia dependiendo del nivel de degradación del
catalizador, el coeficiente de la velocidad del
\hbox{almacenamiento del oxígeno kstor,i puedo ser determinado en base del nivel de degradación del catalizador.}
Por consiguiente, la siguiente expresión (36) se
obtiene de las expresiones (27) y (35), y el constante de velocidad
del consumo R*stor, i puede ser obtenida por medio de la expresión
(36).
En este modelo, en el cual la atención es
prestada solamente al almacenamiento (absorción) y a la liberación
del oxígeno, puesto que el agente reductor es utilizado solamente
para la liberación del oxígeno almacenada en la capa de
revestimiento, la velocidad del consumo Rredcu, i del agente
reductor es igual a la velocidad (velocidad de liberación del
oxígeno) Rrel, i en la cual oxígeno almacenado en la capa de
revestimiento es liberado.
Por lo tanto, la velocidad de liberación del
oxígeno Rel,i sera discutida. Como en el caso de la velocidad del
almacenamiento del oxígeno Rstor, i, bajo la teoría de la velocidad
de reacción, la velocidad de liberación del oxígeno Rrel, i se
considera para ser proporcional al valor de una función g1 (Cw,
reduc, i) de una concentración Cw, reduc, i (es decir., Cw, CO o
Cw, HC) de la especie química (es decir., CO o HC) que consume el
oxígeno en la capa de revestimiento y también para ser
\hbox{proporcional al valor de una función g2 (Ost) de la densidad Ost del almacenamiento del oxígeno.}
Cuando la relación g1 (x) = g2 (x) = x se asume
por simplicidad, se obtiene la siguiente expresión(37). krel,
i en la expresión (37) es un coeficiente de la velocidad de
liberación del oxígeno (coeficiente de la velocidad de reacción del
lado de liberación). Como en el caso del coeficiente de la velocidad
del almacenamiento del oxígeno kstor, i, krel, i es un coeficiente
que es representado por la ecuación del Arrhenius y varía
dependiendo de temperatura, y puede ser obtenida en base de la
temperatura del catalizador Temp detectada por separado o estimada
y una función predeterminada (o un mapa que define la relación entre
el coeficiente de la velocidad de liberación del oxígeno krel, i y
la temperatura del catalizador Temp). Notablemente, desde el
coeficiente de la velocidad de liberación del oxígeno krel,i cambia
dependiendo del nivel de degradación del catalizador, el
coeficiente de la velocidad de liberación del oxígeno krel,i puedo
ser determinado en base del nivel de degradación del
catalizador.
Desde la velocidad del consumo Rreduc, i el
agente reductor es igual a la velocidad de liberación Rrel, i del
oxígeno de la capa de revestimiento como se describe anteriormente,
la constante de velocidad del consumo R*reduc,i puede ser obtenida
en base de la siguiente expresión (38), que se obtiene con
comparación entre las expresiones (31) y (37).
Como es aparente de lo dicho anteriormente, una
vez que se obtenga la densidad del almacenamiento del oxígeno Ost
(el método para obtener la densidad del almacenamiento del oxígeno
Osr sera más tarde descrito), la constante de velocidad del consumo
R*stor, i (es decir, R*O2) puede ser obtenida desde la expresión
(36). Mientras tanto, la velocidad de difusión evidente RD,i (es
decir, RD, O2) puede ser experimental obtenida en función de
temperatura y del caudal (una función de la temperatura de la
unidad del catalizador y del caudal del paso del gas a través de la
unidad del catalizador), porque la velocidad de difusión evidente
RD, i es igual que Sgeo,hD, i como se muestra en la expresión (8).
Desde SPstor, i (es decir., SPstor, O2) se determina desde la
expresión (29), cuando Cgin, stor, i (es decir, Cgin, O2) se da
como condición de la frontera, Cgout, stor, i (es decir, Cout, O2)
se obtiene desde la expresión (30). Además, un nuevo Cw, stor, i (es
decir, Cw, O2) se obtiene desde la expresión (28).
Semejantemente, una vez que se obtenga la
densidad Ost del almacenamiento del oxígeno, la constante de
velocidad del consumo R*reduc, i (es decir, R*reduc, CO) puede ser
obtenida de la expresión (38). Mientras tanto, la velocidad de
difusión evidente RD, i (es decir., RD, CO) puede ser obtenida
experimental en función de temperatura y del caudal (una función de
la temperatura de la unidad del catalizador y del caudal del paso
del gas a través de la unidad del catalizador), porque la velocidad
de difusión evidente RD, i es igual a Sgeo-hD, i
como se muestra en la expresión (8). Desde SPreduc, i (es decir,
SPreduc, CO) se determina de la expresión (33), cuando Cgin, reduc,
i (es decir., Cgin, CO) se da como condición de la frontera, Cgout,
reduc, i (es decir, Cgout, CO) se obtiene desde la expresión (34).
Además, un nuevo Cw, reudc, i (es decir, Cw, CO) se obtiene desde
la expresión (32).
Siguiente, el método para obtener la densidad
Ost del almacenamiento del oxígeno requerido para obtener Cgout,
stor, i y Cgout, reduc, i sera descrito.
Primero, los restos del oxígeno (especies
químicas) en la capa de revestimiento son considerados. Puesto que
los restos son la diferencia entre una cantidad de oxígeno
almacenada en la capa de revestimiento y una cantidad de oxígeno
liberada de la capa de revestimiento, los restos son expresados por
la siguiente expresión (39). dA.L en la expresión (39) representa
el dV del volumen de la región específica.
\newpage
\global\parskip1.000000\baselineskip
Cuando se modifica la expresión (39), se obtiene
la siguiente expresión (40).
Cuando la expresión (40) es individualizada por
medio de las expresiones (35) y (37), se obtiene la siguiente
expresión (41).
Cuando se modifica la expresión (41), las
siguientes expresiones (42) a (44) son obtenidas, y la densidad
del almacenamiento del oxígeno Ost puede ser obtenida (puede ser
actualizada) por medio de estas expresiones.
Como se describe anteriormente, puesto que la
densidad Ost del almacenamiento del oxígeno se obtiene de las
expresiones (42) a (44), Cgout, el stor, i y Cgout, reduc, i pueden
ser obtenidas en la manera como se describe anteriormente. Además,
puesto que se obtiene la densidad Ost del almacenamiento del
oxígeno, la cantidad del almacenamiento del oxígeno OSA en la
región específica puede ser obtenido en base de la siguiente
expresión (45).
Por consiguiente, cuando la concentración Cgin,
i del las especies químicas fluyentes en la unidad del catalizador
se da como condición de la frontera, la cantidad del almacenamiento
del oxígeno OSA de cada bloque (región específica) puede ser
obtenida secuencialmente por medio de la expresión (45), desde un
bloque (región específica) en el extremo de la corriente ascendente
de la unidad del catalizador, por el que la distribución de la
cantidad del almacenamiento del oxígeno dentro de la unidad del
catalizador puede ser exactamente estimada. Además, cuando las
cantidades del almacenamiento del oxígeno OSA de los bloques
respectivos son sumadas a través de la unidad completa del
catalizador, la cantidad del almacenamiento del oxígeno de la
unidad del catalizador completa puede ser exactamente estimada
también.
Siguiente, un ejemplo específico de un método
para obtener las concentraciones Cgout, O2, Cgout, CO, Cgout, HC, y
Cgout, NO de oxígeno O2, el monóxido de carbono CO, los
hidrocarburos HC, y los óxidos de nitrógeno (aquí, monóxido de
nitrógeno) NO en una unidad del catalizador real serán descritos por
medio de diagrama de flujo. En este ejemplo también, una reacción
de tres vías, que es una reacción del redox en la unidad del
catalizador, se asume al extremo instantáneamente y totalmente; y la
atención es prestada a un oxígeno que almacena o que libera de la
reacción que ocurre, dependiendo del exceso o de la deficiencia
resultante del oxígeno.
Cada vez que transcurre un tiempo predeterminado
del período, la CPU del ECU 18 ejecuta los programas representados
por una serie de diagrama de flujo de Figuras. 7 a 11, del programa
mostrado en la Figura 7. Estos programas son dedicados para un
bloque I entre un numero de bloques (regiones específicas) de la
unidad del catalizador 19; y la CPU ejecuta concurrentemente los
programas totalmente idénticos para los distintos bloques en
paralelo.
Cuando se alcanza una temporización
predeterminada, la CPU empieza un procedimiento desde la etapa 700
de la Figura 7, y procede a la etapa 705 para almacenar una
concentración de oxígeno Cw, O2 (k+1) de la capa de revestimiento
calculada en la etapa 745 (para ser más tarde descrito) durante la
ejecución previa del programa presente, como Cw, O2 (k), que es un
valor presente (valor por este tiempo) de la concentración de
oxígeno Cw, O2 de la capa de revestimiento. En la etapa
subsiguiente 710, la CPU almacena una densidad Ost (k+1) del
almacenamiento del oxígeno calculada en la etapa 1125 de la Figura
11 (para ser mas tarde descrito) durante la ejecución previa del
presente programa, como Ost (k), que es
\hbox{un valor presente (valor por este tiempo) de la densidad Ost del almacenamiento del oxígeno.}
Posteriormente, en la etapa 715, la CPU
determina un coeficiente de la velocidad del almacenamiento del
oxígeno kstor, O2 (k) en base de la temperatura Temp de la unidad
del catalizador 19 y un valor de índice REKKA de la degradación que
indica el nivel de degradación de la unidad del catalizador 19,
referente a un mapa (tabla de consulta) MapkstorO2 mostrado en
Figura 12.
La temperatura Temp del catalizador se puede
detectar por medio del sensor de temperatura 21, o puede ser
estimada en base de las condiciones operativas del motor 1 (es
decir, de la cantidad de aire de admisión Ga y la velocidad de
rotación del motor NE).
El valor de índice REKKA de la degradación es un
valor obtenido desde la máxima cantidad de almacenamiento de
oxígeno Cmax de la unidad del catalizador19 (es decir, una función
de aumento monotonamente de la cantidad máxima de almacenamiento de
oxígeno Cmax). De la cantidad máxima de almacenamiento de oxígeno
Cmax se obtiene como sigue. Es decir, en el caso donde el motor 1
funciona en un estado estacionario predeterminado, cuando el sensor
de la corriente descendente 26 detecta una relación del
aire-combustible del lado pobre con respecto a la
relación estoicométrica del aire-combustible, la CPU
mantiene la relación del aire-combustible de gas
fluyente en la unidad del catalizador 19 en una relación
predeterminada del aire-combustible del lado rico
para consumir totalmente el oxígeno almacenado en la unidad del
catalizador 19.
Consecuentemente, el sensor de la corriente
descendente 26 saca un valor correspondiente a una relación del
aire-combustible del lado rico con respecto a la
relación estoicométrica del aire-combustible, en vez
de un valor correspondiente a una relación del
aire-combustible del lado pobre con respecto a la
relación estoicométrica del aire-combustible. En
ese tiempo, el t1, la CPU fija la relación del
aire-combustible del gas fluyente en la unidad del
catalizador 19 a una relación predeterminada del
aire-combustible del lado pobre, y obtiene la
cantidad de oxígeno contenido en el gas fluyente en la unidad del
catalizador 19 en base de las siguientes expresiones (46) y (47)
por el tiempo t2 en el cual el sensor de la corriente descendente 26
saca un valor correspondiente a una relación del
aire-combustible del lado pobre con respecto a la
relación estoicométrica del aire-combustible, en
vez de un valor correspondiente a una relación del
aire-combustible del lado rico con respecto a la
relación estoicométrica del aire-combustible. El
valor acumulado O2storage (= Cmax1) obtenido desde la expresión
(47) se emplea como la cantidad máxima de almacenamiento de oxígeno
Cmax.
0.23: la relación en peso de
oxígeno en el
aire.
AF: la relación del
aire-combustible de gas de escape fluyente en la
unidad del catalizador 19 (la relación del
aire-combustible detectada por el sensor de la
relación del aire-combustible 25).
AFstoich: la relación teórica del
aire-combustible (relación ideal del
aire-combustible, relación estoicométrica del
aire-combustible).
Gf: la masa del combustible suministrado por
unidad de tiempo.
\newpage
\global\parskip0.950000\baselineskip
Notablemente, la CPU puede obtener cantidad
máxima de almacenamiento del oxígeno Cmax en la siguiente manera.
Después del tiempo t2, la CPU mantiene la relación del
aire-combustible de gas fluyente en la unidad del
catalizador 19 en una relación predeterminada del
aire-combustible del lado rico. Posteriormente, por
el tiempo t3 en los cuales el sensor de la corriente descendente
saca un valor correspondiente a una relación del
aire-combustible del lado rico con respecto a la
relación estoicométrica del aire-combustible en
lugar de un valor correspondiente a una relación del
aire-combustible del lado pobre con respecto a la
relación estoicométrica del aire-combustible, la
CPU obtienen una cantidad deficiente por la unidad de tiempo del
oxígeno contenido en el gas fluyente en la unidad del catalizador
19 por medio de una expresión similar a la expresión antedicha (46),
acumula la cantidad deficiente del oxígeno por unidad de tiempo
sobre el período desde el t2 al t3 por medio de una expresión
similar a la expresión antedicha (47), y emplea el valor acumulativo
así-obtenido Cmax2 como cantidad máxima de almacenamiento del
oxígeno Cmax. Alternativamente, la CPU emplea el medio de la
cantidad máxima del almacenamiento Cmax1 del oxígeno y de la
cantidad máxima
\hbox{del almacenamiento Cmax2 del oxígeno como cantidad máxima de almacenamiento del oxígeno Cmax.}
Posteriormente, en la etapa 720, la CPU obtiene
un constante de velocidad R*stor, O2 (k) del consumo para el
oxígeno de acuerdo con la expresión descrita en el bloque de la
etapa 720 (véase la expresión descrita antes (36)). Notablemente,
aunque la densidad máxima Ostmax del almacenamiento del oxígeno
utilizada en la etapa 720 puede ser un valor constante, se
determina deseable de acuerdo con el valor de índice descrito antes
REKKA de la degradación del catalizador (o cantidad máxima de
almacenamiento del oxígeno Cmax) (esto se aplica a la siguiente
descripción). Posteriormente, en la etapa 725, la CPU determina una
velocidad de difusión evidente RD, O2 (k) de la temperatura Temp
del catalizador y el mapa MapRDO2.
En la etapa posterior 730, la CPU obtiene un
factor determinante SPstor, O2 de la velocidad de reacción para el
oxígeno de acuerdo con la expresión descrita en el bloque de la
etapa 730 (véase la expresión descrita antes (29)). En la etapa
735, la CPU trae una concentración Cgout, O2 (k) del oxígeno
fluyente fuera de un bloque I-1, que precede (se
localiza corriente ascendente desde) el bloque I que el programa
presente maneja, como concentración Cgin, O2 (k) del oxígeno
fluyente en el bloque I.
Cuando el bloque I actualmente manejado es
ademas el bloque de la corriente ascendente de la unidad del
catalizador 19, ningún bloque previo I-1 está
presente. Por lo tanto, Cgout, O2 (k) del bloque previo en la etapa
735 es una concentración de oxígeno Cgin, O2 del gas fluyente en la
unidad del catalizador 19. Esta concentración de oxígeno Cgin, O2
del gas fluyente en la unidad del catalizador 19 puede ser obtenida
por medio de una función fO2 basada en la relación A/F del
aire-combustible del gas fluyente en la unidad del
catalizador 19 y el caudal del gas. El lado derecho de la siguiente
expresión(48) es un ejemplo específico de la función fO2.
donde símbolos y constante de la
expresión (48) son como
sigue.
kgmol: un coeficiente para convertir masa en un
numero de mol.
0.23: la relación en peso de oxígeno en el
aire.
AF: la relación del
aire-combustible de gas de escape fluyente en la
unidad del catalizador 19 (relación aire-combustible
detectada por el sensor 25 de la relación del
aire-combustible).
AFstoich: la relación teórica del
aire-combustible (relación ideal del
aire-combustible, relación estoicométrica del
aire-combustible).
Ga: la masa del aire tenida adentro por unidad
de tiempo.
(el caudal de flujo de aire de admisión medido
por el contador del flujo de aire 13).
Gf: la masa del combustible suministrado por
unidad de tiempo.
El procedimiento de derivar la expresión arriba
descrita (48) sera descrito brevemente. La relación AF del
aire-combustible del gas de escape fluyente en la
unidad del catalizador 19 es representada por Ga/Gf. Cuando la masa
del aire requerida para alcanzar a la relación estoicométrica del
aire-combustible para Gf es representada por
Gastoich, la relación estoicométrica AFstoich del
aire-combustible es representada por Gastoich/Gf.
Mientras tanto, en el caso donde la relación del
aire-combustible se convierte en AF cuando la masa
suministrada del combustible es Ga, la masa del aire excesivo con
respecto a la masa del aire requerida para alcanzar a la relación
estoicométrica AFstoich del aire-combustible es
representada por Ga - Gastoich. Por lo tanto, cuando la masa del
oxígeno es representada por MassO2, se obtiene la siguiente
expresión(49), y la expresión descrita antes (48) se obtiene
de la expresión (49).
Posteriormente, la CPU procede a la etapa 740
para obtener Cgout, O2 (k+1) de acuerdo con la expresión descrita
en el bloque de la etapa 740 (véase la expresión descrita antes
(30)). El valor Vg es un caudal de aire de admisión detectado por
el contador 13 del flujo de aire. Como se describe anteriormente, en
la etapa 740, la CPU calcula nuevamente la concentración Cgout, O2
del oxígeno fluyente fuera del bloque I actualmente siendo
manejado. Posteriormente, la CPU procede a la etapa 745 para obtener
así Cw, O2 (k+1) de acuerdo con la expresión descrita en el bloque
de la etapa 745 (véase la expresión descrita antes (28)). Es decir,
en la etapa 745, la CPU calcula nuevamente la concentración de
oxígeno Cw, O2 en la capa de revestimiento del bloque I actualmente
siendo manejado, y después procede a la etapa 800 mostrada en la
Figura 8 vía la etapa 795. De esta manera, el programa mostrado por
la Figura 7 constituye el medio para estimar la concentración de
oxígeno de la fase del gas de escape en la región específica I y
significa para estimar la concentración de oxígeno en la capa de
revestimiento.
Posteriormente, la CPU procede de la etapa 800 a
la etapa 805 en orden para almacenar una concentración del monóxido
de carbono Cw,CO (k+1) de la capa de revestimiento calculada en la
etapa 840 (para ser descrito mas tarde) durante la ejecución previa
del presente programa, como Cw, CO (k), que es un valor presente
(valor por este tiempo) de la concentración del monóxido de carbono
Cw,CO de la capa de revestimiento.
Posteriormente, en la etapa 810, la CPU
determina un coeficiente, Krel,CO (k) de la temperatura Temp de la
unidad del catalizador 19 y el valor de índice REKKA de la
degradación de la unidad del catalizador 19, con referencia a un
mapa MapkrelCO como se muestra en la Figura 12. Posteriormente, en
la etapa 815, la CPU obtiene un constante de velocidad R*reduc, CO
(k) del consumo de acuerdo con la expresión descrita en el bloque
de la etapa 815 (véase la expresión descrita antes (38)).
Posteriormente, en la etapa 820, la CPU determina una velocidad de
difusión evidente RD, CO (k) de la temperatura Temp del catalizador
y el mapa MapRDCO.
En la etapa posterior 825, la CPU obtiene un
factor determinante SPreduc, CO de la velocidad de reacción para el
monóxido de carbono de acuerdo con la expresión descrita en el
bloque de la etapa 825 (véase la expresión descrita antes (33)). En
la etapa 830, la CPU trae una concentración Cgout, CO (k) del
monóxido de carbono fluyente fuera del bloque I-1,
que precede (se localiza corriente ascendente desde) el bloque I que
el programa presente maneja, como concentración Cgin, CO (k) del
monóxido de carbono fluyente en el bloque I.
Cuando el bloque actualmente manejado I es
ademas el bloque de la corriente ascendente de la unidad del
catalizador 19, ningún bloque previo I-1 está
presente. Por lo tanto, Cgout, CO (k) del bloque previo en la etapa
830 es una concentración Cgin, CO del monóxido de carbono del gas
fluyente en la unidad del catalizador 19, que puede ser obtenida en
base de un mapa mostrado en la Figura 13 que definen la relación
entre la relación A/F del aire-combustible del gas
fluyente en la unidad del catalizador 19 y la concentración del
monóxido de carbono, Cgin,CO.
Aquí, la relación entre la relación A/F del
aire-combustible del gas fluyente en la unidad del
catalizador y la concentración Cgin, CO del monóxido de carbono se
obtiene previamente con un experimento, y la concentración descrita
antes Cgin, CO del monóxido de carbono se obtiene en base de esta
relación y de una relación real A/F del
aire-combustible del gas fluyente en la unidad del
catalizador. Sin embargo, la concentración Cgin,CO del monóxido de
carbono puede ser obtenido con mucha mas precisión por un método
alternativo en el cual además de la relación entre la concentración
Cgin, CO del monóxido de carbono y relación A/F del aire
combustible, la relación entre la concentración Cgin, CO del
monóxido de carbono, y por lo menos un parámetro relevante, tal
como temporización del encendido, temperatura de la agua de
refrigeración del motor 1, y caudal de gas fluyente en la unidad
del catalizador (velocidad igual al caudal de aire de admisión
detectado por el contador 13 del flujo de aire), se obtenga
previamente con un experimento, y la concentración descrita antes
Cgin, CO del monóxido de carbono se obtiene en base de esta
relación y de un valor real del parámetro.
\newpage
\global\parskip1.000000\baselineskip
Posteriormente, la CPU procede a la etapa 835
para obtener Cgout, CO (k+1) de acuerdo con la expresión descrita
en el bloque de la etapa 835 (véase la expresión descrita antes
(34)). Es decir, la CPU calcula nuevamente la concentración Cgout,
CO del monóxido de carbono fluyente fuera del bloque I actualmente
siendo manejado. Posteriormente, la CPU procede a la etapa 840 para
obtener Cw, CO (k+1) de acuerdo con la expresión descrita en el
bloque de la etapa 840 (véase la expresión descrita antes (32)). Es
decir, en la etapa 840, la CPU calcula nuevamente la concentración
del monóxido de carbono Cw, CO en la capa de revestimiento del
bloque I actualmente siendo manejado, y después procede a la etapa
900 mostrada en la Figura 9 vía la etapa 895. De esta manera, el
programa mostrado por la Figura 8 constituye el medio para estimar
la concentración del monóxido de carbono de la fase del gas de
escape en la región específica I y medios para estimar la
concentración del monóxido de carbono en la capa de revesti-
miento.
miento.
El programa mostrado en la Figura 9 es un
programa para realizar cálculos en lo referente a los hidrocarburos
HC, y es similar al programa previamente descrito de la Figura 8
para realizar cálculos en lo referente al monóxido de carbono
CO.
Brevemente, la CPU procede de la etapa 900 a la
etapa 905 para almacenar una concentración del monóxido de carbono
Cw, HC (k+1) de la capa de revestimiento calculada en la etapa 940
(para ser descrito mas tarde) durante la ejecución previa del
programa presente, como Cw, HC (k), que es un valor presente (valor
por este tiempo) de la concentración del monóxido de carbono Cw, HC
de la capa de revestimiento.
Posteriormente, en la etapa 910, la CPU
determina el coeficiente krel, HC (k) desde la temperatura Temp de
la unidad del catalizador 19 y el valor de índice REKKA de la
degradación de la unidad del catalizador 19, con referencia a un
mapa MapkrelHC como se muestra en la Figura 12. Posteriormente, en
la etapa 915, la CPU obtiene un constante de velocidad R*reduc, HC
(k) del consumo de acuerdo con la expresión descrita en el bloque
de la etapa 915 (véase la expresión descrita antes (38)).
Posteriormente, en la etapa 920, la CPU determina una velocidad de
difusión evidente RD, HC (k) de la temperatura Temp del catalizador
y el mapa MapRDHC.
En la etapa posterior 925, la CPU obtiene un
factor determinante SPreduc, HC de la velocidad de reacción para el
hidrocarburo de acuerdo con la expresión descrita en el bloque de la
etapa 925 (véase la expresión descrita antes (33)). En la etapa
930, la CPU trae una concentración Cgout, HC (k) del hidrocarburo
fluyente fuera del bloque I-1, que precede (se
localiza corriente ascendente desde) el bloque I que el programa
presente maneja, como concentración Cgin, HC (k) del hidrocarburo
fluyente en el bloque I.
Cuando el bloque actualmente manejado I es el
bloque además el bloque de la corriente ascendente de la unidad del
catalizador 19, ningún bloque previo I-1 está
presente. Por lo tanto, Cgout, HC (k) en la etapa 930 es una
concentración Cgin, HC del hidrocarburo del gas fluyente en la
unidad del catalizador 19. La relación A/F del
aire-combustible del gas fluyente en la unidad del
catalizador 19 y la concentración Cgin, HC del hidrocarburo tiene
una relación como se muestra en el gráfico de la Figura 14; y la
temperatura del escape del motor 1 y de la concentración Cgin, HC
del hidrocarburo tiene una relación como se muestra en el gráfico
de la Figura 15. Por lo tanto, la relación entre la relación A/F del
aire-combustible del gas fluyente en la unidad del
catalizador 19, la temperatura del escape del motor 1, y la
concentración Cgin, HC del hidrocarburo se obtiene previamente con
experimentos, y se almacena bajo la forma de mapa. La CPU obtiene la
concentración antes dicha Cgin, HC del hidrocarburo de una relación
real A/F del aire-combustible del gas, de una
temperatura real del escape del motor 1, y del mapa.
Notablemente, la concentración antes dicha
Cgin,HC del hidrocarburo puede ser obtenido mas exactamente por un
método alternativo en el cual además de la relación entre la
concentración Cgin, HC de hidrocarburos y relación A/F del
aire-combustible y temperatura del escape del motor
1, la relación entre la concentración Cgin HC del hidrocarburo, y
por lo menos un parámetro relevante, tal como la temporización del
encendido, temperatura de la agua de refrigeración del motor 1, y
caudal de gas fluyente en la unidad del catalizador (velocidad
igual al caudal de aire de admisión detectado por el contador 13 del
flujo de aire), es previamente obtenido con un experimento, y la
concentración descrita antes Cgin, HC del hidrocarburo se obtiene en
base de esta relación y de un valor real del parámetro.
Posteriormente, la CPU procede a la etapa 935
para obtener Cgout, HC (k+1) de acuerdo con la expresión descrita
en el bloque de la etapa 935 (véase la expresión descrita antes
(34)). Es decir, la CPU calcula nuevamente la concentración Cgout,
HC del hidrocarburo fluyente fuera del bloque I actualmente siendo
manejado. Posteriormente, la CPU procede a la etapa 940 para así
obtener Cw, HC (k+1) de acuerdo con la expresión descrita en el
bloque de la etapa 940 (véase la expresión descrita antes (32)). Es
decir, en la etapa 940, la CPU calcula nuevamente la concentración
del hidrocarburo Cw, HC en la capa de revestimiento del bloque
actualmente siendo manejado, y después procede a la etapa 1000
mostrada en la Figura 10 vía la etapa 995. De esta manera, el
programa mostrado por la Fig. 9 constituye el medio para estimar la
concentración del hidrocarburo de la fase del gas de escape en la
región específica I y medios para estimar la concentración del
hidrocarburo en la capa de revestimiento.
El programa mostrado en Figura 10 es un programa
para realizar cálculos en lo referente a los óxidos de nitrógeno
(aquí, monóxido de nitrógeno NO se selecciona como representativo de
óxido de nitrógeno), los cálculos siendo similares a ésos
realizados por los programas mostrados en las Figuras. 7 a 9.
Brevemente, la CPU procede desde la etapa 1000 a
la etapa 1005 para almacenar una concentración del monóxido de
nitrógeno Cw, NO (k+1) de la capa de revestimiento calculada en la
etapa 1040 (para ser descrito mas adelante) durante la ejecución
previa del programa presente, como Cw,NO (k+1), que es un valor
presente (valor por este tiempo) de la concentración del monóxido
de nitrógeno Cw, NO de la capa de revestimiento.
Posteriormente, en la etapa 1010, la CPU
determina un coeficiente de la velocidad del almacenamiento del
oxígeno kstor,NO (k) desde la temperatura Temp de la unidad del
catalizador 19 y el valor de índice REKKA de la degradación de la
unidad del catalizador 19, con referencia a un mapa MapkstorNO como
se muestra en la Figura 12. Posteriormente, en la etapa 1015, la
CPU obtiene una constante de velocidad R*stor, NO (k) del consumo de
acuerdo con la expresión descrita en el bloque de la etapa 1015
(véase la expresión descrita antes (36)). Posteriormente, en la
etapa 1020, la CPU determina una velocidad de difusión evidente
RD,NO (k) desde la temperatura Temp del catalizador y el mapa
MapRDNO.
En la etapa posterior 1025, la CPU obtiene un
factor determinante SPstor, NO de la velocidad de reacción para el
monóxido de nitrógeno de acuerdo con la expresión descrita en el
bloque de la etapa 1025 (véase la expresión descrita antes (29)).
En la etapa 1030, la CPU trae una concentración Cgout, NO (k) de
monóxido de nitrógeno fluyente fuera del bloque
I-1, que precede (se localiza corriente ascendente
desde) el bloque I que el programa presente maneja, como
concentración Cgin, NO (k) de monóxido de nitrógeno fluyente en el
bloque I.
Cuando el bloque actualmente manejado I es
ademas el bloque de la corriente ascendente de la unidad del
catalizador 19, ningún bloque previo está presente. Por lo tanto,
Cgout, NO (k) del bloque previo en la etapa 1030 es una
concentración monóxido de nitrógeno Cgin, NO del gas fluyente en la
unidad del catalizador 19. La relación A/F del
aire-combustible del gas fluyente en la unidad del
catalizador 19 y la concentración Cgin, NO del monóxido de
nitrógeno tiene una relación como se muestra en el gráfico de la
Figura 16; y el caudal Mc del aire de admisión por la carrera de la
admisión (cantidad del aire de admisión del
en-cilindro) de un solo cilindro del motor 1 y de
la concentración Cgin, NO del monóxido de nitrógeno tiene una
relación como se muestra por el gráfico de la Figura 17. Por lo
tanto, la relación entre la relación A/F del
aire-combustible del gas fluyente en la unidad del
catalizador 19, la cantidad del aire de admisión del
en-cilindro, y la concentración Cgin, NO del
monóxido de nitrógeno se obtiene previamente con experimentos, y se
almacena bajo la forma de mapa. La CPU obtiene la concentración
antedicha Cgin, NO del monóxido de nitrógeno de una relación real
A/F del aire-combustible del gas, de una cantidad
real del aire de admisión del en-cilindro, y del
mapa.
Notablemente, la concentración antedicha Cgin,NO
del monóxido de nitrógeno puede ser obtenido mas exactamente por un
método alternativo en el cual además de la relación entre la
concentración Cgin,NO del monóxido de nitrógeno, y la relación A/F
del aire-combustible y la cantidad del aire de
admisión del en-cilindro, la relación entre la
concentración Cgin,NO del monóxido de nitrógeno, y por lo menos un
parámetro relevante, tal como temporización del encendido,
temperatura de la agua de refrigeración del motor 1, y caudal de gas
fluyente en la unidad del catalizador (velocidad igual al caudal de
aire de admisión detectado por el contador 13 del flujo de aire),
se obtenga previamente con un experimento, y la concentración
descrita antes Cgin, NO del monóxido de nitrógeno se obtiene en
base de esta relación y valor real del parámetro.
Posteriormente, la CPU procede a la etapa 1035
para obtener Cgout, NO (k+1) de acuerdo con la expresión descrita
en el bloque de la etapa 1035 (véase la expresión descrita antes
(30)). Es decir, la CPU calcula nuevamente la concentración Cgout,
NO de monóxido de nitrógeno fluyente fuera del bloque I actualmente
manejado. Posteriormente, la CPU procede a la etapa 1040 para
obtener Cw, NO (k+1) de acuerdo con la expresión descrita en el
bloque de la etapa 1040 (véase la expresión descrita antes (28)).
Es decir, en la etapa 1040, la CPU calcula nuevamente la
concentración del monóxido de nitrógeno Cw,NO en la capa de
revestimiento del bloque I actualmente manejado, y después procede
a la etapa 1100 mostrada en Figura 11 vía la etapa 1095. De esta
manera, el programa mostrado por Fig. 10 constituye el medio para
estimar la concentración del monóxido de nitrógeno de la fase del
gas de escape en la región específica I y medios para estimar la
concentración del monóxido de nitrógeno en la capa de
revestimiento.
El programa mostrado en Figura 11 es utilizado
para calcular la densidad del almacenamiento del oxígeno
(concentración) del almacenamiento del oxígeno Ost.
Específicamente, en la etapa 1105, la CPU obtiene un coeficiente P
de acuerdo con la expresión descrita en el bloque de etapa 1105,
que es basada en la expresión descrita antes (43). En la etapa
posterior 1120, la CPU obtiene un coeficiente Q de acuerdo con la
expresión descrita en el bloque de etapa 1120, que es basada en la
expresión descrita antes (44). Posteriormente, en la etapa 1125, la
CPU obtiene una densidad Ost (k+1) del almacenamiento del oxígeno de
acuerdo con la expresión descrita en el bloque de etapa 1125, que
es basada en la expresión descrita antes (42). En la etapa posterior
1195, la CPU finaliza los programas mostrados en Figuras. 7 a 11.
Notablemente, el programa de la Figura 11 se pueden configurar de
manera que la CPU proceda de la etapa 1125 a la etapa 1195 después
de obtener la cantidad del almacenamiento OSA del oxígeno, I del
bloque presente I en base de la expresión descrita antes (45). De
esta manera, el programa de la Figura 11 constituye cantidad del
medio de cálculo de la densidad
\hbox{del almacenamiento del oxígeno y del medio de cálculo del almacenamiento del oxígeno.}
Como se describe anteriormente, la concentración
Cgout, i del especie química i en el bloque I manejado se obtiene
actualmente, y el esquema antedicho del upwind es utilizado para
sucesivamente obtener la concentración Cgout, i de la especie
química i en un bloque adyacente I. Semejantemente, la densidad Ost
del almacenamiento de oxígeno de cada bloque I se obtiene, y la
cantidad del almacenamiento OSA del oxígeno de cada bloque I se
obtiene por medio de la expresión descrita antes (45). Además, con
la acumulación de la cantidad del almacenamiento OSA, del oxígeno
de cada bloque I de la entrada de la unidad del catalizador a un
bloque arbitrario K, la cantidad acumulada del almacenamiento OSA,
K del oxígeno de la unidad del catalizador hasta el bloque K se
obtiene. Cuando el bloque K es el bloque en la salida de la unidad
del catalizador, del oxígeno de OSAall del almacenamiento se
obtiene la cantidad de la unidad del catalizador.
Siguientes, las representaciones del control que
utilizan el aparato de control de la relación del
aire-combustible antes descrito sera descritas
sucesivamente.
Primero, una primera representación sera
descrita con referencia a la Figura 18, que muestras un diagrama de
flujo del control por eso. En la presente representación, la
cantidad de oxígeno en gas de escape (en realidad, la concentración
de oxígeno descargada de la unidad del catalizador 19) y la cantidad
de monóxido de carbono en el gas de escape (en realidad, la
concentración de monóxido de carbono descargada de la unidad del
catalizador 19) obtenido como los valores estimados descritos
antes. Además, en control de la relación del
aire-combustible, la cantidad del oxígeno se maneja
como un exceso o un déficit de la cantidad de oxígeno. Es decir,
cuando el oxígeno está presente en una cantidad excesiva, la
cantidad del oxígeno asume un valor positivo, y cuando el oxígeno
es deficiente, la cantidad del oxígeno asume un valor negativo. Por
otra parte, en la presente representación, la totalidad de la
unidad del catalizador 19 se considera para ser una sola región
(región específica).
En la reacción de la purificación del gas de
escape en la unidad del catalizador 19, el oxígeno se consume para
oxidar un componente a-ser-eliminado
del gas de escape (es decir, oxidar los hidrocarburos HC y el
monóxido de carbono CO, que están no quemados en el combustible).
Por lo tanto, cuando el gas de escape fluyente fuera de la unidad
del catalizador 19 contiene estos componentes que se oxidarán, la
cantidad del oxígeno es considerada para ser deficiente. Es decir,
el valor de la estimación asume un valor negativo. Notablemente,
aquí, el monóxido de carbono CO representa los componentes no
quemados.
En cambio, cuando oxígeno producido como
resultado de la reducción de un componente
a-ser-eliminado (óxido de nitrógeno
NOx) del gas de escape y oxígeno contenido en el gas de escape
fluyente en la unidad del catalizador 19 no puede ser almacenado
totalmente en la unidad del catalizador 19 por medio de la función
del almacenamiento del oxígeno (acción) de la unidad 19, los flujos
del catalizador del componente del oxígeno de la unidad del
catalizador 19. En tal caso, la cantidad del oxígeno es considerada
excesiva. Es decir, el valor de la estimación asume un valor
positivo. Notablemente, aquí, el oxígeno O2 representa los
componentes que relacionan a la función del almacenamiento del
oxígeno.
El aparato de control presente de la relación
del aire-combustible realiza el control de la
relación del aire-combustible mientras usando un
valor de la estimación con respecto al oxígeno. Específicamente,
como se muestra en el diagrama de flujo de la Figura 18, en la
etapa 10, la CPU del aparato de control de la relación del
aire-combustible obtiene la relación del
aire-combustible de gas de escape fluyente en la
unidad del catalizador19 (relación aire-combustible
del escape) detectada por medio del sensor de la relación del
aire-combustible de la corriente ascendente 25; y
en la siguiente etapa, la etapa 30, la CPU calcula Rosc (es decir,
R*stor, O2, R*reudc, CO) y RD (RD, O2, RD, los CO)) por medio de la
densidad previa Ost del almacenamiento del oxígeno (obtenido en la
etapa 55, que sera descrita mas adelante, durante la ejecución
previa del programa presente).
En este tiempo, cuando la relación del
aire-combustible del gas de escape fluyente en la
unidad del catalizador 19 está en el lado pobre con respecto a la
relación estoicométrica del aire-combustible, la
siguiente expresión(50) basada en la expresión ya descrita
(8) es utilizada para el cálculo del RD, y la siguiente
expresión(51) basada en la expresión ya descrita (36) es
utilizada para el cálculo de Rosc.
Cuando la relación del
aire-combustible del gas de escape fluyente en la
unidad del catalizador 19 está en el lado rico con respecto a la
relación estoicométrica del aire-combustible, la
siguiente expresión (52) basada en la expresión ya descrita (8) es
utilizada para el cálculo del RD, y la siguiente expresión (53)
basada en la expresión ya descrita (38) es utilizada para el
cálculo de Rosc.
Rosc es una función de, por ejemplo,
temperatura. Aquí, por ejemplo, el hD es una función de la
temperatura, y, como se muestra en la Figura 12, cada uno de ksotr,
O2 y el krel, CO es una función de la temperatura y un nivel de
degradación del catalizador. La temperatura se detecta por medio del
sensor de temperatura 21, y Rosc se calcula en base de la
temperatura detectada y por medio de un mapa o de la función formula
almacenada en el ROM del ECU 18.
En la etapa posterior 40, la CPU calcula Cgout,
O2 (= CgoutO2) por medio de la expresión descrita antes (30) cuando
la relación del aire-combustible del gas de escape
fluyente en la unidad del catalizador 19 está en el lado pobre con
respecto a la relación estoicométrica del
aire-combustible, y Cgout, CO por medio de la
expresión descrita antes (34) cuando la relación del
aire-combustible del gas de escape fluyente en la
unidad del catalizador 19 está en el lado rico con respecto a la
relación estoicométrica del aire-combustible. Cuando
se obtiene Cgout, CO, la relación Cgout, O2 = -2 Cgout, CO se
aplica para obtener finalmente Cgout, O2.
Además, Cgin, O2 y Cgin,CO son necesarias para
el cálculo de Cgout, O2 (Cgout, O2 antes del reemplazo con Cgout,
CO) y Cgout, CO en la etapa 40. En la etapa 40, Cgin, O2 se obtiene
de la expresión descrita antes (48). En este tiempo, cuando la
relación del aire-combustible del escape está en el
lado rico con respecto a la relación estoicométrica del
aire-combustible, y el Cgin, O2 calculado de acuerdo
con la expresión (48) asume un valor positivo, que el valor está
empleado como Cgin, O2 mientras que es; y cuando el Cgin, O2
calculado de acuerdo con la expresión (48) asume un valor negativo,
el 1/2 del valor absoluto de ese valor se emplea como Cgin, CO.
Posteriormente, en la etapa 50, la CPU obtiene
concentraciones respectivas de las especies químicas Cw (Cw, O2,
Cw, CO) de la capa de revestimiento en base de las expresiones (28)
y (32). En la etapa 55, la CPU calcula Ost (valor presente (el
valor por este tiempo)) por medio de las expresiones (42) a (44). En
la etapa 60, la CPU calcula una cantidad de la corrección de la
retroalimentación (cantidad de la corrección de F/B) para el
control de la relación del aire-combustible de, por
ejemplo, (Cgout, O2 - O2ref) G. Aquí, O2ref representa una meta del
control (estado de la meta), y G representa una ganancia del
control. Figura 19 es un gráfico que muestra la relación entre
Cgout,O2 y la cantidad de la corrección de F/B. En la presente
representación, la meta del control se determina bajo la forma de
intervalo predeterminado. La determinada cantidad de la corrección
de F/B se refleja en el control de la relación del
aire-combustible como uno de coeficientes de
corrección con respecto a la cantidad de la inyección de combustible
que determina la relación del aire-combustible.
Siguiente, una segunda representación sera
descrita con referencia a la Figura 20, que muestras un diagrama de
flujo del control de eso. En la presente representación, los
componentes ricos y pobres del gas de escape son utilizado como
los valores descritos antes de la estimación. Además, en la presente
representación, la totalidad de la unidad del catalizador 19 se
considera para ser una sola región (región específica).
El componente rico refiere colectivamente a los
componentes cuyo contenido en el gas de escape aumentan cuando la
relación del aire-combustible del escape está en el
lado rico, y es un valor representativo que muestra el estado del
gas de escape fluyente fuera de la unidad del catalizador 19.
Específicamente, es un valor representativo que sirve de índice
colectivo que representa las cantidades de CO y de HC contenidos en
el gas de escape. Mientras tanto, el componente pobre refiere
colectivamente a los componentes cuyo contenido en el gas de escape
aumenta cuando la relación del aire-combustible del
escape está en el lado pobre, y es un valor representativo que
muestra el estado del gas de escape fluyente fuera de la unidad del
catalizador 19. Específicamente, es un valor representativo que
sirve un índice colectivo que representa las cantidades de NOx y de
O2 contenidos en el gas de escape.
En la presente representación, el control de la
relación del aire-combustible se realiza por medio
de los dos valores descritos antes de la estimación, y por lo
tanto, Cgout del componente rico es representado por CgoutR como
sigue.
Específicamente, CgoutR = Cgout, reduc, CO +
Cgout, reduc, HC.
Además, Cgout del componente pobre es
representado por CgoutL como sigue.
Específicamente, CgoutL = Cgout, stor, O2 +
Cgout, stor, NO. En la presente representación, los siguientes
cálculos son realizados por medio de CgoutR y CgoutL determinado de
esta manera.
Como se muestra en el diagrama de flujo de la
Figura 20, en la primera etapa, la etapa 70, la CPU estima CginR y
CginL de los componentes ricos y pobres contenidos en el gas de
escape producido como resultado de la combustión en el motor 1 (gas
de escape fluyente en la unidad del catalizador 19). En la
estimación del componente rico CginR y el componente pobre CginL,
la reacción del redox (reacción de tres vías) y la reacción de la
almacenamiento-liberación del oxígeno en la unidad
del catalizador 19 son tenidos en la consideración. Fórmulas
químicas referentes a la reacción de tres vías son mostrado en la
expresión (54). Además, fórmulas químicas referentes a la reacción
de la almacenamiento-liberación del oxígeno son
mostrados en la expresión (55). Notablemente, coeficientes de la
velocidad de reacción de las reacciones respectivas en la reacción
de la almacenamiento-liberación del oxígeno son
representado por KO2 (= Kstor, O2), KNO (= Kstor, NO), KCO (= Krel,
CO), y KHC (= Krel, HC), respectivamente. En la expresión (55) para
la almacenamiento-liberación del oxígeno, el cerio
(Ce) es descrito como metal del vehículo para proporcionar la
función de la almacenamiento-liberación del
oxígeno.
Posteriormente, la CPU procede a la etapa 100, y
calcula Rosc (es decir, R*stor, O2, R*stor, NO, R*reduc, CO,
R*reudc, HC) y RD (es decir, RD, O2, RD, NO, RD, CO, RD, HC) de
manera semejante como en la primera representación. En la etapa
posterior 110, la CPU calcula CgoutR (= Cgout, reduc, CO + Cgout,
reduc, HC) por medio de la expresión descrita antes (34), y CgoutL
(= Cgout, stor, O2 + Cgout, stor, NO) por medio de la expresión
descrita antes (30).
Por otra parte, en la etapa 120, la CPU obtiene
concentraciones respectivas de las especies químicas Cw (Cw, O2,
Cw, NO,Cw, CO, Cw, HC) de la capa de revestimiento por medio de las
expresiones (28) y (32). En la etapa 125, la CPU calcula Ost (valor
presente (el valor por este tiempo)) por medio de las expresiones
(42) a (44). En la etapa 130, la CPU calcula una cantidad de la
corrección de la retroalimentación (cantidad de la corrección de
F/B) para el control de la relación del
aire-combustible desde
(CgoutR-Ref)xGR +
(CgoutL-Referencia) xGL. Aquí,
(CgoutR-Ref) xGR es una porción correspondiente al
componente rico, y (CgoutL-Ref) xGL es una porción
correspondiente al componente pobre. La referencia representa una
meta del control (estado de la meta), y GR y GL representa el
conjunto de las ganancias del control para los componentes
respectivos.
El control de la relación del
aire-combustible es realizado de tal manera que
CgoutR y de CgoutL llega a ser igual el uno al otro.
Específicamente, las cantidades de la corrección
(CgoutR-Ref)xGR de F/B y
(CgoutL-Ref) xGL correspondiente a los componentes
respectivos son determinados de tal manera que cada uno de CgoutR y
de CgoutL se convierta en el valor objetivo Ref. Además, en la
presente representación, la meta del control se determina bajo la
forma de intervalo predeterminado. La determinada cantidad de la
corrección de F/B se refleja en el control de la relación del
aire-combustible como uno de los coeficientes de
corrección con respecto a la cantidad de la inyección de
combustible, que determina la relación del
aire-combustible.
Notablemente, más específicamente, la cantidad
de la corrección de F/B es determinada por la siguiente expresión
(56).
Siguiente, una tercera representación sera
descrita con referencia a la Figura 21, que muestras un diagrama de
flujo del control de eso. En la presente representación, las
emisiones (en realidad, concentraciones) del oxígeno, el monóxido
de carbono, y el monóxido de nitrógeno contenidas en el gas de
escape son utilizados como los valores de estimación descritos
antes. Además, en la presente representación, la totalidad de la
unidad del catalizador 19 se considera para ser una sola región
(región específica). En la presente representación, puesto que el
control de la relación del aire-combustible se
realiza por medio de los tres valores antedichos de la estimación,
en la siguiente descripción, Cgout en lo referente a la emisión del
oxígeno es representado por CgoutO2 (Cgout, O2), Cgout en lo
referente a la emisión del monóxido de carbono es representado por
CgoutCO (Cgout, CO), y Cgout en lo referente a la emisión del
monóxido de nitrógeno es representado por CgoutNO (Cgout, NO).
Como se muestra en el diagrama de flujo de la
Figura 21, en la primera etapa, la etapa 140, la CPU estima CginR
(Cgin, CO) y CginL (Cgin, O2, Cgin, NO) de los componentes ricos y
pobres contenidos en el gas de escape producido como resultado de
la combustión en el motor 1 (gas de escape fluyente en la unidad del
catalizador 19) en la manera descrita antes. En la etapa posterior
170, la CPU calcula Rosc (es decir, R*stor, O2, R*stor, NO,
R*reduc, CO) y RD (es decir, RD, O2, RD, NO, RD, CO). En la etapa
posterior 180, la CPU calcula CgoutR (Cgout, reduc, CO) por medio
de la expresión descrita antes (34), y CgoutL (Cgout, stor, O2 =
CgoutO2 y Cgout, stor, NO = CgoutNO) por medio de la expresión
descrita antes (30).
Por otra parte, en la etapa 190, la CPU obtiene
concentraciones respectivas de las especies químicas Cw (Cw, O2,
Cw, NO, Cw, CO) de la capa de revestimiento por medio de las
expresiones (28) y (32). En la etapa 195, la CPU calcula Ost (valor
presente (el valor por este tiempo)) por medio de las expresiones
(42) a (44). En la etapa 200, la CPU calcula una cantidad de la
corrección de la retroalimentación (cantidad de la corrección de
F/B) que se retro actuará al control de la relación del
aire-combustible, de la expresión
(CgoutO2-O2ref) xGO2 +
(CgoutNO-NOref) xGNO +
(CgoutCO-COref) xGCO. Aquí,
(CgoutO2-O2ref) xGO2 es una porción correspondiente
al componente del oxígeno, el
(CgoutNO-NOref)xGCO es una porción
correspondiente al componente del monóxido de nitrógeno, y
(CgoutCO-COref) xGCO es una porción correspondiente
al componente del monóxido de carbono. O2ref, NOref, y COref
representan las metas del control de los componentes respectivos.
GO2, GNO, y GCO representan el conjunto de las ganancias del
control para los componentes respectivos. La determinada cantidad de
la corrección se refleja en el control de la relación del
aire-combustible como uno de los coeficientes de
corrección con respecto a la cantidad de la inyección de
combustible, que determina la relación del
aire-combustible. Notablemente, en la presente
representación, la meta del control se puede determinar bajo la
forma de intervalo predeterminado.
Siguiente, una cuarta representación sera
descrita. En la presente representación, como en la primera
representación, la cantidad de oxígeno contenida en el gas de
escape (concentración de oxígeno descargada de la unidad del
catalizador 19) es utilizada como el valor descrito antes de la
estimación. Sin embargo, el valor de la estimación es un valor de
la estimación después de un periodo de tiempo predeterminado (un
valor de la estimación en un momento que es más tardío que la
actualidad por el periodo de tiempo predeterminado). En palabras de
la orden, en la presente representación, se realiza el control del
"look ahead". Por lo tanto, el método de estimar el valor de
la estimación difiere de ése utilizado en la primera representación.
El valor de la estimación (cantidad del oxígeno) se agarra como
cantidad exceso-deficiente; y
\hbox{la totalidad de la unidad del catalizador 19 se considera para ser una sola región (región específica).}
Un modelo de la estimación (método de la
estimación) similar a ése utilizado en la primera representación es
utilizado a la estimación el valor de la estimación (cantidad
exceso-deficiente del oxígeno del escape). En la
presente representación, una cantidad del aire de admisión, una
cantidad del combustible que contribuye a la combustión, y
similares son estimados por medio de los modelos. Aquí, un modelo
con respecto a la cantidad del aire de admisión es llamado
"modelo del aire", y un modelo con respecto a la cantidad del
combustible es llamado "modelo del comportamiento del
combustible".
La Figura 22 muestra un diagrama de flujo del
control en la cuarta representación. Como se muestra en el diagrama
de flujo de la Figura 22, por uso el modelo descrito antes del aire
las estimaciones de la CPU primera a la cantidad del aire de
admisión después de un periodo de tiempo predeterminado (etapa 210).
Aunque la descripción detallada del modelo del aire se omite aquí,
en un método del ejemplo, una cantidad del aire de admisión del
en-cilindro después de que un periodo de tiempo
predeterminado sera estimado por medio de una salida del contador
13 del flujo de aire o de un sensor de la presión interna del tubo
de admisión para detectar la cantidad del aire de admisión, así
como un cambio del curso del tiempo en la abertura de la válvula de
estranguladora 9 o de un valor diferencial o integral de eso, un
cambio del curso del tiempo en la velocidad de motor o un valor
diferencial o integral de eso, y los similares.
Ahora, un método del ejemplo para estimar la
cantidad del aire de admisión por medio de la abertura de la
válvula estranguladora 9 sera brevemente descrito.
(1) La CPU detecta una abertura del acelerador
actualmente por medio del sensor de posición 12 del acelerador.
(2) La CPU determina una tentativa de abertura
meta de la válvula estranguladora en base de la abertura detectada
del acelerador actualmente.
(3) La CPU retarda la tentativa determinada
abertura meta de la válvula estranguladora por un predeterminado
periodo de tiempo para así usarlo como abertura real meta de la
válvula estranguladora. Es decir una tentativa de meta de la
válvula estranguladora en un momento que sea más temprano que la
actualidad por un periodo de tiempo predeterminado es fijado como
meta real de abertura de la válvula de estranguladora. La tentativa
de abertura meta de la válvula de estranguladora se almacena en una
RAM como datos de la serie del tiempo hasta que es utilizada como
abertura meta real de la válvula estranguladora.
(4) La CPU controla el motor 11 de la
estrangulación de manera que la fijación de abertura real meta de la
válvula estranguladora coincida con la abertura de la válvula
estranguladora 9.
(5) La CPU determina una longitud del tiempo
entre la actualidad y un tiempo (tiempo del cierre de la válvula de
admisión) en las cuales la válvula de admisión de un cilindro que
después entra en la carrera de la admisión cierra; calcula una
abertura de la válvula estranguladora de la meta en la tiempo del
cierre de la válvula de admisión del cilindro, en base de la
longitud estimada del tiempo y de la tentativa de meta de abertura
de la válvula estranguladora meta almacenadas en el RAM; y calcula
una abertura estimada de la válvula estranguladora en el tiempo del
cierre de la válvula de admisión de la abertura meta de la válvula
de estranguladora.
(6) La CPU estima la cantidad de aire de
admisión (cantidad del aire de admisión del
en-cilindro) Mc, en la tiempo del cierre de la
válvula de admisión, del cilindro que después entra la carrera de la
admisión, en base de la abertura estimada de la válvula
estranguladora, la velocidad de motor, y un mapa.
Posteriormente, la CPU calcula una cantidad base
de la inyección de combustible (es decir, una cantidad de la
inyección que se requiere para hacer la relación del
aire-combustible de una mezcla del
aire-combustible tenida en el motor 1 la relación
estoicométrica del aire-combustible) en la
consideración de los resultados de la estimación en la etapa 210
(etapa 220). Esta cantidad base de la inyección de combustible es
corregida por medio de los diferentes coeficientes de corrección
para determinar una cantidad final de la inyección de
combustible.
Por otra parte, la CPU estima la relación del
aire-combustible de gas de escape en base de la
cantidad de la inyección de combustible (alternativamente, una
cantidad de la inyección de combustible determinada corrigiendo la
cantidad base de la inyección de combustible) y del modelo del
comportamiento del combustible (etapa 230). Aunque la descripción
detallada del modelo del comportamiento del combustible se omite
aquí, en un método del ejemplo, una relación del
aire-combustible del escape es estimada en la
consideración no sólo de la cantidad de la inyección de combustible
de las bases en sí mismo, pero también una cantidad de combustible
que adhiera a miembros tales como una puerto de admisión y una
pared interior del cilindro, y a una cantidad de combustible que
separe de la pared interior.
Por ejemplo, de acuerdo con este modelo del
combustible, una cantidad adherida de combustible fw (k+1) después
de que el combustible se ha inyectado desde el inyector 5 en una
cantidad fi (k) puede ser obtenida por la siguiente expresión
(57).
En la expresión (57), el fw (k) representa la
cantidad de combustible que adhiere al puerto de admisión, al etc.
antes de la inyección del combustible en una cantidad del fi (k); P
representa una relación restante; es decir, una relación de la
cantidad de combustible que queda en el puerto de admisión, el etc.
después de una sola carrera de admisión a la cantidad de
combustible que adhiere ya al puerto de admisión, etc.; y R
representa una relación que se adhiere; es decir, una relación de la
cantidad de combustible que adhiere directamente al puerto de
admisión, etc. a la cantidad de combustible inyectado.
Mientras tanto, una cantidad de combustible
tomada en las cámaras de combustión (cilindro), la cantidad de la
inyección de combustible fi(k) actualmente, es representada
por (1-R) fi (k), mientras que una cantidad de
combustible tomada en las cámaras de combustión (cilindro), de la
cantidad de combustible ya adherida (cantidad adherida de
combustible) fw (k), es representada por (1-P) - fw
(k). Es decir, en virtud de la inyección de combustible en este
tiempo, el combustible es tomado en el cilindro en una cantidad del
fc (k) mostrado en la siguiente expresión (58).
Por consiguiente, en realidad, la cantidad de la
inyección base de inyección se inyecta desde el inyector 5; la
cantidad de la inyección base es sustituida por fi (k) de la
expresión (58) para obtener la cantidad del fc (k) del combustible
tomada realmente en el cilindro; y la relación del
aire-combustible del escape es estimada dividiendo
la cantidad de aire de admisión del en-cilindro
estimada Mc por la cantidad de combustible fc(k). Además,
para el cálculo en la próxima vez, la cantidad de combustible
adherido fw (k+1) es obtenida substituyendo la cantidad de la
inyección base para fi (k) de la expresión (57).
Posteriormente, la CPU procede a la etapa 235, y
a los sustitutos de la relación aire-combustible del
escape, estimada en la etapa antes dicha 230, para el AF en la
expresión descrita antes (48) para así estimar CginO2(= Cgin, O2)
desde la expresión (48). Además, la CPU estima la concentración del
monóxido de carbono CginCO en base de la relación del
aire-combustible del escape estimado en la etapa
antes dicha 230 y el mapa mostrado en Figura 13 y definiendo la
relación entre la relación A/F del aire-combustible
y la concentración CginCO del monóxido de carbono de gas fluyente
en la unidad del catalizador. En la etapa posterior 240, la CPU
estima CgoutO2 de manera semejante a como esta descrito en la
primera representación. Este CgoutO2 estimado es un valor de la
predicción que indica un valor de CgoutO2 en un momento que sea más
tardío que la actualidad por un periodo de tiempo predeterminado,
porque la relación descrita antes del
aire-combustible del escape es una relación
predicha del aire-combustible (mirar hacia delante)
en un momento que sea más tardío que la actualidad por el periodo
de tiempo predeterminado, y por lo tanto, ambos los valores del
CginO2 y de CginCO son valores de CginO2 y de CginCO en un momento
que sea más tardío que la actualidad por un periodo de tiempo
predeterminado.
En la etapa posterior 250, la CPU determina si
CgoutO2 es mayor que cero. Cuando el resultado de la determinación
en la etapa 250 es "sí", la CPU realiza el control rico (etapa
260). Cuando el resultado de la determinación en la etapa 250 es
"NO", la CPU realiza el control pobre (etapa 270). Es decir, el
estado meta (valor objetivo) de CgoutO2 en la presente
representación es 0 (cero), y se realiza el control de la relación
del aire-combustible de manera que CgoutO2 se
convierta en cero.
El control rico refiere al control de la
relación del aire-combustible para corregir la
relación del aire-combustible (relación del
aire-combustible del motor) al lado rico (control
para aumentar la cantidad de la inyección), mientras que el control
pobre refiere al control de la relación del
aire-combustible para corregir la relación del
aire-combustible al lado pobre (control para
disminuir la cantidad de la inyección). En la presente
representación, la cantidad de la corrección es constante para cada
control; es decir, cada uno del control rico y del control pobre.
Notablemente, la cantidad de la corrección puede ser cambiada de
acuerdo con el nivel de separación entre el CgoutO2 estimado y su
estado meta. Por otra parte, la corrección se puede realizar como
sigue. Un coeficiente de corrección para corregir la relación del
aire-combustible al lado rico se calcula en la etapa
260; un coeficiente de corrección para corregir la relación del
aire-combustible al lado pobre se calcula en la
etapa 270; y el tratamiento tal como multiplicar la cantidad de la
inyección base por estos coeficientes de corrección se realiza para
reflejar la corrección en el control de la inyección de
combustible.
Siguiente, una quinta representación sera
descrita. En la presente representación también, el control así
llamado "mirar hacia delante" se realiza como en el caso de la
cuarta representación. Además, en la presente representación, los
valores de la estimación son calculados para una pluralidad de
componentes de la emisión en gas de escape. Aquí, son estos valores
de estimación (específicamente, Cgout, O2, Cgout, CO, etc.) son
indicados como Cgout**. Semejantemente, valores de estimación con
respecto al Cgin son indicados como Cgin**. En la presente
representación también, la totalidad de la unidad del catalizador 19
se considera para ser una sola región (región específica).
La Figura 23 muestra un diagrama de flujo del
control en la quinto representación. Como se muestra del diagrama
de flujo de la Figura 23, por uso el modelo descrito antes del aire
la CPU primero estima una cantidad del aire de admisión después de
un periodo de tiempo predeterminado (etapa 280). Posteriormente, la
CPU estima una cantidad de combustible que sera realmente
suministrada en el cilindro 3, por medio del modelo descrito antes
del comportamiento del combustible (etapa 290), y calculan una
relación del aire-combustible en base de los
resultados de las etapas 280 y 290 (etapa 300).
Posteriormente, la CPU calcula el Cgin** de cada
componente fluyente en la unidad del catalizador 19 en base de la
relación calculada del aire-combustible (etapa 310).
Además, la CPU estima Cgot** de cada componente y la cantidad del
almacenamiento OSA del oxígeno de la unidad del catalizador 19 en la
consideración de las reacciones que ocurren en la unidad del
catalizador 19 (etapa 320). La estimación del Cgin** y del Cgout**
es realizada por el mismo método que utilizada en la representación
descrita antes. Además, OSA es estimado en base de las expresiones
descritas antes (42) (45).
Posteriormente, la CPU predice si una condición
que es desventajosa a la purificación del escape ocurre, en base de
condiciones operativas tales como una petición del accionamiento de
la estrangulación y un OSA en aquella época. La presencia/la
ausencia de la petición del accionamiento de la estrangulación es
determinada en base de un cambio del curso del tiempo en la
cantidad de operación del pedal del acelerador por un conductor
(abertura del acelerador) (valor diferencial de la abertura del
acelerador con respecto a tiempo). Además, una determinación si o
no la condición es desventajosa a la purificación del escape se hace
en base a, por ejemplo, si la actualidad baja dentro de un período
de transición en el cual los cambios de la abertura de la
estrangulación agudamente. Durante tal período de transición, el
estado del almacenamiento del oxígeno de la unidad del catalizador
19 tiende a ser inestable, y el control de la relación del
aire-combustible falla para proporcionar la
corrección oportuna, por el que la relación de la purificación del
escape sea absolutamente probable a la disminución. En tal caso, a
través del control electrónico, la CPU retarda la abertura/cierran
la operación de la válvula de estranguladora 9 (las disminuciones la
velocidad del abierto/cierran la operación) de tal modo para evitar
el componente a-ser-eliminado de
fluyente hacia fuera al lado corriente descendente de la unidad del
catalizador19, mientras que una insuficiencia con respecto a a pares
necesarias causadas por el retardo en la operación de la
estrangulación se compensa por medio del control de temporización
del encendido.
Específicamente, la CPU determina si o no una
petición del accionamiento de la estrangulación está presente
(etapa 330). Cuando tal petición del accionamiento de la
estrangulación es ausente, la CPU determina que una condición
desventajosa a la purificación del escape ocurre apenas, y los
extremos el control mostrado en el diagrama de flujo de la Figura
23. En cambio, cuando tal petición del accionamiento de la
estrangulación está presente, la CPU determina si la relación de la
purificación del escape está predicha a la disminución, en base de
condiciones operativas tales como OSA en ese momento, calculado
Cgout**, valor de la predicción de la abertura de la
estrangulación, y cambio del curso del tiempo en la abertura del
acelerador (etapa 340). Cuando la CPU determina eso en la relación
de la purificación del escape se predice no a la disminución, los
accionamientos de la CPU la válvula de estranguladora 9 de acuerdo
con la petición del accionamiento (etapa 360).
En cambio, cuando la relación de la purificación
del escape se predice a la disminución, la CPU determina una
cantidad de retardo en la operación del accionamiento de la
estrangulación y una cantidad de compensación de las pares por
medio de temporización del encendido; realiza el control de la
relación del aire-combustible de manera que el
valor de estimación antes dicho de Cgout** alcance al estado meta
(etapa 350); y realiza el accionamiento de la estrangulación (etapa
360). La cantidad del retardo de la operación del accionamiento de
la estrangulación es una cantidad que se requiere para suprimir
cambios agudos en abertura de la válvula de estranguladora.
Específicamente, la cantidad del retardo es utilizada obtener una
abertura con un retardo de primer orden con respecto a la abertura
real descrita antes de la válvula de estranguladora de la meta y al
uso él como abertura real de la válvula de estranguladora (reajuste
de la abertura real de la válvula de estranguladora). La cantidad
de la corrección de temporización del encendido es una cantidad de
la corrección (ángulo que avanza) para compensar una caída en los
pares del motor que provienen el reajuste de la abertura real de la
válvula estranguladora. El control de la relación del
aire-combustible para llevar el valor de la
\hbox{estimación Cgout** en el estado de meta es el mismo que en otras representaciones arriba descritas.}
En cada uno de las representaciones descritas
antes, los valores de la estimación respectivos son calculados,
mientras la totalidad de la unidad del catalizador 19 se considera
para ser una sola región. En cambio, en las siguientes
representaciones, la unidad del catalizador 19 se divide en una
pluralidad de regiones (bloques) a lo largo de la dirección de
flujo del gas de escape; un estado de la meta de cada valor de la
estimación es determinado para una región (región específica J)
entre la pluralidad de regiones; y se realiza el control de la
relación del aire-combustible de manera que cada
valor de la estimación alcance al estado meta.
Primero, entre las realizaciones en las cuales
la unidad del catalizador 19 se divide en una pluralidad de
regiones, una sexta representación sera descrita con referencias a
la Figura 24, que muestra un diagrama de flujo del control
realizado en la sexta representación. En la presente representación,
la unidad del catalizador 19 se divide en n regiones. Aquí, un
numero I = 1 a n se aplica secuencialmente a las regiones de la
unidad del catalizador 19, a partir de el lado ascendente de eso; y
un subíndice I = 1 a n se añade a los valores de la estimación,
etc. en lo referente a cada región I.
Además, en la presente representación, una
cantidad de oxígeno en el gas de escape (concentración de oxígeno
descargada de cada región de la unidad del catalizador 19) y una
cantidad de monóxido de carbono en el gas de escape (concentración
de monóxido de carbono descargada de cada región de la unidad del
catalizador 19) son obtenidos como los valores descritos antes de
estimación. Por otra parte, como en el caso de la primera
representación, en el control de la relación del
aire-combustible, la cantidad del oxígeno se maneja
como un exceso o cantidad de oxígeno deficiente. Notablemente, como
ya ha sido descrito, los valores numéricos respectivos
representados por las expresiones descritas antes (27) a (34), (36),
(38), etc. Pueden ser calculados para todas las regiones con una
operación secuencial de calcular los valores en base de estas
expresiones del lado ascendente de la unidad del catalizador
19.
Ahora, el método de control de la presente
representación sera descrito específicamente con referencia al
diagrama de flujo mostrado en la Figura 24. Primero, la CPU trae la
relación del aire-combustible de gas de escape
fluyente en la unidad del catalizador 19, que la relación del
aire-combustible es detectada por el sensor de la
corriente ascendente 25 (etapa 370) de la relación del
aire-combustible, y reposiciona el valor I que
representa la región específica descrita antes a "0" (etapa
380). Posteriormente, la CPU sustituye a I con I+1 en orden a
incrementar el valor de I por "1" (etapa 390). En esta etapa,
el valor de I se convierte en 1.
Siguiente, la CPU calcula RoscI (es decir,
R*stor, O2, I, R*reudc, CO, I) y RDl (RD, O2, I, Rp, CO, I)) para
la región I (etapa 410).
En este tiempo, cuando la relación del
aire-combustible del gas de escape fluyente en la
unidad del catalizador 19 está en el lado pobre con respecto a la
relación estoicométrica del aire-combustible, la
expresión ya descrita (50) es utilizada para el cálculo del RD,I, y
de la expresión ya descrita (51) es utilizada para el cálculo de
Rosc, I. Cuando la relación aire-combustible del gas
de escape fluyente en la unidad del catalizador 19 está en el lado
rico con respecto a la relación estoicométrica del
aire-combustible, la expresión ya descrita (52) es
utilizada para el cálculo del RD,I, y la expresión ya descrita (53)
es utilizada para el cálculo de Rosc, I.
Posteriormente, de manera semejante como en la
etapa 40 de la Figura 18 de la primera representación, la CPU
calcula CgoutI (Cgout, O2,I y Cgout, CO,I) por medio de las
expresiones (30) y (34) (etapa 420). En este tiempo, la CPU calcula
Cgin,O2,I, etc., que son necesarios para el procedimiento de la
etapa 420, en base de la expresión descrita antes (48) de manera
semejante como en la etapa 40. Notablemente, cuando Cgout, CO, I,
se obtiene -2 Cgout, CO,I es fijado a Cgout, O2,I.
Posteriormente, la CPU obtiene las
concentraciones respectivas de las especies químicas CwI(Cw,
O2, I,Cw, CO, I) de la capa de revestimiento en base de las
expresiones (28) y (32) (etapa 430); calcula OstI (valor presente
(el valor por este tiempo)) por medio de las expresiones (42) a (44)
(etapa 435); y determina si el valor presente de I es igual o mayor
que n (etapa 440). Cuando el valor de I es más pequeño que n, la CPU
retorna de nuevo a la etapa 390, y los incrementos del valor de I
por "1". Posteriormente, la CPU realiza los mismos cálculos
para la siguiente región del lado de la corriente descendente
(etapas 410 a 430, etapa 435). En cambio, cuando el valor de I se
convierte en igual a o en mayor que n, esto significa ese cálculo
del diferente son de los valores completado para todas las regiones.
En este caso, la CPU procede de la etapa 440 a la etapa 450.
En la etapa 450, la CPU calcula una cantidad de
la corrección de la retroalimentación de la relación del
aire-combustible (cantidad de la corrección de F/B)
de la expresión (CgoutO2, J- O2ref) XG, en base del valor CgoutO2, J
de la estimación para la región específica J (J es igual o más
pequeño que a n). Aquí, O2ref representa una meta del control
(estado de la meta), y G representa una ganancia del control. La
determinada cantidad de la corrección de la retroalimentación se
refleja en el control de la relación del
aire-combustible como uno de coeficientes de
corrección con respecto a la cantidad de la inyección de combustible
que determina la relación del aire-combustible.
Como se describe anteriormente, en la presente
representación, la unidad del catalizador 19 se divide en una
pluralidad de regiones, y los valores de estimación descritos antes
para la región específica J se obtienen. Por lo tanto, el estado de
la unidad del catalizador 19 puede ser agarrado más exactamente en
base de los valores de la estimación de la región específica J.
Además, la región específica J puede ser una región en el lado de
la corriente ascendente (en el lado localizado la corriente
ascendente desde) desde la región mas alejada de corriente
descendente, y consecuentemente, la prestación de purificar el gas
de escape puede ser mejorada adicionalmente. Es decir cuando el
estado de la región específica J (J < n) son controlados a la
aproximación del estado ideal, allí puede ser creciente la
posibilidad que incluso si una gran cantidad inesperada de flujo de
componentes no quemados o de los óxidos de nitrógeno fluyen en la
unidad del catalizador 19, estos componentes son eliminó en las
regiones J+1 a n subsiguiente a la región específica J. Es decir,
un efecto adversamente (aumento de la emisión) causado por un
retardo del control de la relación del
aire-combustible puede ser minimizada.
Siguiente, una séptima representación sera
descrita con referencias a la Figura 25, que muestra un diagrama de
flujo del control realizado en la séptima representación. Como
preocupaciones el cálculo de los diferentes valores numéricos para
cada región, la presente representación es idéntica con la sexta
representación. Por lo tanto, las mismas referencias numéricas son
impartidas a las mismas etapas del control, y sus descripciones
serán omitidas.
En la presente representación, cuando el
resultado de la determinación por la CPU en la etapa 440 es
"sí" (es decir, cuando el cálculo de diferentes valores
numéricos han sido completados para todas las regiones), la CPU
obtiene una condición operativa para ser utilizada para determinar
una región específica (una región a ser controlada; de aquí en
adelante, puede ser la llamada "región de control específica
J") (etapa 460), y determina la región de control específica J
en base de la condición operativa obtenida (etapa 470). Cualesquiera
de diferentes condiciones pueden ser utilizadas como la condición
operativa descrita antes. Además, la región de control específica J
se puede determinar en base de una pluralidad de condiciones más
bien que de una sola condición. Aquí, sera descrita los cuatro
ejemplos específicos en los cuales la región de control específica
J se determina en base de una sola condición. Figuras. 26 a 29
muestran mapas que son utilizado en los ejemplos respectivos.
La Figura 26 muestra un mapa que muestra la
"relación entre la cantidad de aire de admisión y la región
específica (región de control específica)" "J" y que es
utilizado en el caso donde una cantidad del aire de admisión es
utilizada como la condición operativa antes dicha. La cantidad del
aire de admisión se detecta por medio del contador 13 del flujo de
aire. Cuando este mapa es utilizado, la posición de los cambios de
la región específica (región de control específica) J cambia hacia
el lado de la corriente ascendente (etapa de la corriente
ascendente) como se incrementa la cantidad del aire de admisión.
La Figura 27 muestras un mapa el cual muestra la
"relación entre la abertura del acelerador \Delta y región
específica (región de control específica)" y que es utilizado en
el caso donde un cambio del curso del tiempo en la abertura del
acelerador (la abertura del acelerador \Delta) es utilizada como
la condición operativa antes dicha. La abertura del acelerador
\Delta puede ser obtenido con el procedimiento del resultado de
la detección por el sensor de posición 12 del acelerador. Cuando
este mapa es utilizado, la posición de los cambios de la región
específica (región de control específica) J hacia el lado de la
corriente ascendente como aumentos de la abertura del acelerador
\Delta.
En cuanto a la cantidad del aire de admisión y
la abertura del acelerador \Delta, la posición de la región
específica (región de control específica) J es desplazada hacia el
lado de la corriente ascendente como su aumento de los valores, y
la posición de la región específica (región de control específica) J
es desplazada hacia el lado corriente descendente como su
disminución de los valores. Esta operación es realizada para
cambiar la región específica (región de control específica) J hacia
el lado de la corriente ascendente cuando un así llamado"golpe
con fenómeno" es probable ocurrir, y cambio la región específica
(región de control específica) J utilizada para el control de la
relación del aire-combustible hacia el lado
corriente descendente cuando el "golpe con fenómeno" no es
probable ocurrir. El "golpe con fenómeno" refiere a un fenómeno
en el cual aunque la unidad del catalizador 19 en sí mismo ha
purificado suficientemente, los componentes
a-ser-eliminados del gas de escape
fluyen hacia fuera al lado de la corriente descendente sin ser
eliminaron suficientemente, porque velocidad de flujo excesivamente
alta y/o excesivamente altos caudales.
La Figura 28 muestra un mapa que muestra la
"relación entre la actividad del catalizador y la región
específica (región de control específica) J" y que es utilizado
en el caso donde está utilizada la unidad 19 de la actividad del
catalizador como la condición operativa antes dicha. La actividad de
la unidad del catalizador 19 puede ser determinada desde la
temperatura de la unidad del catalizador 19 detectada por medio del
sensor de temperatura 21 del catalizador. Cuando este mapa es
utilizado, la posición de los cambios de la región específica
(región de control específica) J hacia el lado de la corriente
ascendente como la actividad de la unidad del catalizador 19
disminuye (la unidad del catalizador todavía no ha sido activado
suficientemente). Esto posibilita las regiones en el lado corriente
descendente de la región específica (región de control específica) J
para ser utilizado un tapón (regiones separadas para la
purificación del escape), por el que los componentes
a-ser-eliminados del gas de escape
pueden ser eliminados suficientemente.
La Figura 29 muestra un mapa entre el cual
muestra la "relación entre la relación aire combustible \Delta
y la región específica (región de control específica) J" y es
utilizado en el caso donde un cambio del curso del tiempo en la
relación del aire-combustible (la relación del
aire-combustible del gas fluyente en la unidad del
catalizador 19; es decir, la relación del
aire-combustible de una mezcla del
aire-combustible suministrada al motor 1) (la
relación del aire-combustible \Delta) es utilizada
como la condición operativa antes dicha. La relación del
aire-combustible \Delta puede ser calculada por
medio del ECU 18, que realiza el control de la relación del
aire-combustible. Cuando este mapa es utilizado, la
posición de la región específica (región de control específica) J
cambia hacia el lado corriente descendente como la relación del
aire-combustible \Delta disminuye (cuando la
relación del aire-combustible no cambia
grandemente).
grandemente).
Después determinando la región específica
(región de control específica) J en la etapa 470 mostrada en Figura
25, la CPU procede a la etapa 480, y calcula una cantidad de la
corrección de la retroalimentación de la relación
aire-combustible (cantidad de la corrección de F/B)
por la expresión (Cgout, O2, J - O2ref) XG, en base del valor de la
estimación Cgout,O2, J para la determinada región específica J.
Aquí, O2ref representa una meta del control, y G representa una
ganancia del control. La determinada cantidad de la corrección de la
retroalimentación se refleja en el control de la relación del
aire-combustible como uno de coeficientes de
corrección con respecto a la cantidad de la inyección de
combustible que determina la relación del
aire-combustible. Como se describe anteriormente,
la prestación de purificación del gas de escape puede ser ademas
mejorado dividiendo la unidad del catalizador 19 en una pluralidad
de regiones y cambiando la región específica (región de control
específica) J de acuerdo con condiciones operativas.
En las sextas y séptimas representaciones
descritas antes, una sola región específica (región de control
específica) es determinada. Sin embargo, una pluralidad de regiones
específicas (regiones de control específicas) pueden ser
determinadas. Esto posibilita una purificación mas eficaz del gas de
escape en algunos casos. En una octava representación a ser
descrita de aquí en adelante, una pluralidad regiones específicas
(regiones de control específicas) son fijadas.
La Figura 30 muestra un diagrama de flujo del
control realizado en la octava representación. Como preocupaciones
el cálculo de los diferentes valores numéricos para cada región, la
presente representación es idéntico con las sextas y séptimas
representaciones. Por lo tanto, las mismas referencias numéricas son
impartidas a las mismas etapas del control, y sus descripciones
serán omitidas.
En la presente representación, cuando el
resultado de la determinación por la CPU en la etapa 440 es
"sí" (es decir, cuando el cálculo de diferentes valores
numéricos ha sido completado para todas las regiones), la CPU
procede a la etapa 490 para obtener una cantidad de la corrección de
retroalimentación de la relación aire-combustible
(cantidad de corrección de F/B) desde la expresión [(Cgout, O2, I1-
O2ref) XG1 + (Cgout, O2, I2- O2ref) XG2], en base de los valores de
estimación Cgout,O2, I1 y Cgout, O2, I2 para las dos regiones
específicas predeterminadas (regiones de control específicas)
(región I1 y región I2). Aquí, O2ref representa una meta del
control, y en la presente representación, la misma meta del control
es utilizada para ambas regiones específicas (región de control
específica) I1 y la región específica (región de control específica)
I2. La cantidad de la corrección de retroalimentación determinada
en la etapa 490 se refleja en el control de la relación del
aire-combustible como uno de coeficientes de
corrección con respecto a la cantidad de la inyección de
combustible que determina la relación del
aire-combustible. Notablemente, las metas del
control diferentes pueden ser fijadas para la región específica
(región de control específica) I1 y la región específica (región de
control específica) I2.
Las ganancias de control son G1 y G2 para la
región específica (región de control específica) I1 y la región
específica (región de control específica) I2. En la presente
representación, con el empleo de las diferentes ganancias G1 y G2,
el nivel de influencia en el control de la relación del
aire-combustible es cambiado entre los valores de
la estimación de las regiones específicas respectivas (regiones de
control específicas). En virtud de tal fijación, cuando una
pluralidad de las regiones específicas (regiones de control
específicas) son fijadas, los niveles de influencia de las
condiciones de estas regiones específicas (regiones de control
específicas) en el control de la relación del
aire-combustible puede ser fijado individualmente,
por el que de la prestación de la purificación del gas de escape
puede ser además mejorado en algunos casos. Como se describe
anteriormente, la prestación de la purificación del gas de escape
puede ser mejorado adicional dividiendo la unidad del catalizador
19 en una pluralidad de regiones y fijando una pluralidad de
regiones específicas (regiones de control específicas).
En la octava representación descrita antes, los
valores fijos de las ganancias G1 y G2 del control son
predeterminados. Sin embargo, las ganancias del control para la
pluralidad de las regiones específicas (regiones de control
específicas) no son necesariamente requeridos para ser fijadas a
los valores fijos, y pueden ser las variables que cambian de
acuerdo con condiciones operativas o distintos factores.
En una novena representación para ser descrita
de aquí en adelante, las ganancias del control correspondientes a
las regiones específicas respectivas (regiones de control
específicas) son variables.
La Figura 31 muestra un diagrama de flujo del
control realizado en la novena representación. Como concerniente al
cálculo de los diferentes valores numéricos para cada región, la
presente representación es idéntica desde las sextas a la octava
realización. Por lo tanto, las mismas referencias numéricas son
impartidas a las mismas etapas del control, y sus descripciones
serán omitidas.
En la presente representación, cuando el
resultado de la determinación por la CPU en la etapa 440 es
"sí" (es decir, cuando el cálculo de diferentes valores
numéricos ha sido completado para todas las regiones), la CPU
procede a la etapa 500 para obtener, forma el contador de flujo de
aire 13, un caudal Ga del flujo de aire del aire de admisión, que
es una condición operativa a ser utilizada para determinar las
ganancias del control correspondientes a las regiones específicas
respectivas. En la etapa 510, la CPU determina las ganancias del
control (G1, G2) para las regiones específicas respectivas (regiones
específicas I1 e I2) en base del caudal obtenido Ga del aire de
admisión y un mapa mostrado en Figura 32.
En el mapa mostrado en la Figura 32, el eje
horizontal representa la posición de una región específica, y el
eje vertical representa ganancia del control para ser fijada como G1
y G2. En este mapa, la región específica I1 se sitúa en el lado de
la corriente descendente de la región específica I2, y dos curvas
son fijadas para el caso donde de la cantidad del aire de admisión
Ga es grande y para el caso donde la cantidad del aire de admisión
Ga es pequeña. Cada curva es fijada de manera que la ganancia G1 del
control en la región específica I1 del lado de la corriente
descendente llegue a ser mayor que la ganancia G2 del control en la
región específica I2 del contra la corriente-lado.
Es decir, cuando la ganancia del control se determina por medio de
este mapa, el nivel de influencia, en el control de la relación del
aire-combustible, del valor de la estimación para
la región específica del lado de la corriente descendente llega a
ser más grande. Notablemente, estas curvas se pueden determinar
libremente. Por ejemplo, cuando estas curvas son fijadas para
incrementar la ganancia del control hacia el lado de la corriente
ascendente, el valor de la estimación de la región específica del
lado de la corriente ascendente proporciona una influencia más
grande.
Por otra parte, en el mapa mostrado en la Figura
32, la curva aplicada para el caso donde de Ga del aire de admisión
es grande se sitúa sobre la curva aplicada al caso donde de la
cantidad Ga del aire de admisión es pequeña. Por lo tanto, la
ganancia de control G1 y G2 son fijadas para aumento como la
cantidad Ga del aire de admisión.
Después determinando las ganancias del control
en la manera descrita antes, la CPU obtiene una cantidad de la
corrección de la retroalimentación de la relación
aire-combustible (cantidad de la corrección de F/B)
en base de la expresión [(Cgout, O2, I1- O2ref) XG1 + (Cgout, O2,
l2- O2ref) XG2] (etapa 520). O2ref representa una meta del
control.
Como se describe anteriormente, la prestación de
la purificación del gas de escape puede ser ademas mejorado
dividiendo la unidad del catalizador en una pluralidad de regiones
de tal modo determinando una pluralidad de regiones específicas, y
cambiando el nivel de influencia en el control de la relación del
aire-combustible de cada región específica de
acuerdo con la condición operativa del motor 1.
Notablemente, cualesquiera de las diferentes
condiciones operativas se pueden emplear como la condición operativa
descrita antes para determinar las ganancias del control. Además,
las ganancias del control para las regiones específicas respectivas
se pueden determinar en base de una pluralidad de condiciones
operativas más bien que de una sola condición. Además, aunque la
misma meta del control es utilizada para la región específica I1 y
la región específica I2 en la presente representación, las
diferentes metas del control pueden ser fijadas para la región
específica I1 y la región específica I2.
Siguiente, allí sera descrita una décima
representación en la cual el control descrito antes de la relación
del aire-combustible basado en valores de la
estimación se realice, y en cuál los modelos de la estimación son
corregidos por medio de la salida del sensor de la corriente
descendente 26 de la relación del aire-combustible.
Figura 33 muestras un diagrama de flujo del control realizado en la
presente representación. El diagrama de flujo de la Figura 33 no
muestra un programa para el control la relación del
aire-combustible, sino muestra un programa para
corregir los modelos de la estimación. Notablemente, en la presente
representación, como en la primera representación,os valores de la
estimación son calculado, mientras la unidad del catalizador 19 se
considera enteramente como sola región, y la cantidad de oxígeno en
el gas de escape (la concentración de oxígeno fluyente fuera de la
unidad del catalizador 19) se calcula como uno de los valores de la
estimación.
Específicamente, en la etapa 530, la CPU obtiene
la relación del aire-combustible de gas de escape
fluyente en la unidad 19 (relación del catalizador del
aire-combustible del escape) detectada por medio del
sensor de la relación del aire-combustible de la
corriente ascendente, y procede a la etapa 540 para calcular Cgout,
O2 (= CgoutO2) en base de la relación del
aire-combustible del escape obtenida. En realidad,
el tratamiento en base de estas etapas 530 y 540 es conseguido
ejecutando el procedimiento similar al procedimiento en base de las
etapas 10 a 50 y etapa 55 mostrados en la Figura 18.
Posteriormente, la CPU procede a la etapa 550
para así estimar (predecir) una salida que el sensor de la relación
aire combustible de la corriente descendente 26 sacara, en base de
CgoutO2 calculado en la etapa 540. En la etapa 560, la CPU resta el
valor de la estimación de la salida del sensor estimado en la etapa
550 de la salida real del sensor de la relación
aire-combustible de la corriente descendente 26
para obtener ErrorO2mdl.
En la etapa posterior 570, la CPU determina si
el valor absoluto de ErrorO2mdl es mayor que un error permisible
EmdI del modelo predeterminado. Cuando la diferencia entre la salida
real del sensor de la corriente descendente 26 de la relación del
aire-combustible y el valor de la estimación de la
salida estimado en la etapa 550 baja dentro de la margen
permisible, el resultado de la determinación en la etapa 570 se
convierte en "NO". En este caso, la CPU termina el control
mostrado por el diagrama de flujo de la Figura 33, porque el los
modelos de la estimación arriba descritos no requieren ser
corregido.
En cambio, cuando la diferencia ErrorO2mdl entre
el sensor de la salida real de la relación aire combustible de la
corriente descendente 26 y el valor de la estimación de la salida
estimado en la etapa 550 excede la margen permisible (error
permisible EmdI del modelo), el resultado de la determinación en la
etapa 570 se convierte en "sí". En este caso, la CPU procede a
la etapa 580 para corregir kstor(kstor, i) y el krel (krel,
i) utilizado en los modelos de la estimación (utilizados en las
expresiones descritas antes (36), (38), etc).
Como se describe anteriormente, la precisión de
la estimación de los modelos de la estimación puede ser ademas
mejorada realizando la relación descrita antes del
aire-combustible usando valores de la estimación, y
corrigiendo los modelos de la estimación por medio de los valores
de la estimación y de la salida del sensor de la corriente
descendente 26 de la relación del
aire-combustible.
Aunque en la décima representación antes
descrita los modelos de la estimación son corregidos en base de la
salida del sensor de la relación aire combustible de la corriente
descendente 26, en una undécima representación a ser descrita de
aquí en adelante, anormalmente el sensor de la corriente descendente
26 de la relación del aire-combustible es
determinado (diagnosticado) en base de los resultados de la
estimación por los modelos de la estimación. Figura 34 muestra un
diagrama de flujo del control realizado en la presente
representación. El diagrama de flujo de la Figura 34 no muestra un
programa para el control la relación del
aire-combustible, sino muestra un programa para
realizar el diagnóstico (determinación de la anomalía) por el
sensor. Notablemente, en la presente representación, como en la
primera representación, los valores de la estimación son calculados,
mientras la unidad del catalizador 19 se considera enteramente como
sola región, y la cantidad de oxígeno en el gas de escape (la
concentración de oxígeno fluyente fuera de la unidad del catalizador
19) se calcula como uno de los valores de la estimación.
Específicamente, en la etapa 530, la CPU obtiene
la relación del aire-combustible de gas de escape
fluyente en la unidad del catalizador 19 (relación del
aire-combustible de escape) detectada por medio del
sensor 25 de la relación del aire-combustible, y
procede a la etapa 540 para calcular CgoutO2 en base de la relación
obtenida del aire-combustible del escape. Además, en
la etapa 550, la CPU estima (predice) una salida que el sensor 26
de la relación aire combustible de la corriente descendente sacara,
en base del CgoutO2 calculado. Estas etapas 530 a 550 son idénticas
con las etapas 530 a 550 en la décima representación antes
descrita.
Posteriormente, la CPU procede a la etapa 590
para restar el valor de la estimación del sensor de salida estimado
en la etapa 550 desde el sensor de la salida real de la relación del
aire-combustible de la corriente descendente 26, de
tal modo para obtener ErrorO2sns.
En la etapa posterior 600, la CPU determina si
el valor absoluto de ErrorO2sns es mayor que un error permisible
Esns del sensor predeterminado. Cuando la diferencia ErrorO2sns
entre el sensor de la salida real de la relación aire combustible
de la corriente descendente 26 y el valor de la estimación de la
salida estimado en la etapa 550 baja dentro de la margen permisible
(error permisible Esns del sensor), el resultado de la determinación
en la etapa 600 se convierte en el "NO". En este caso, la CPU
finaliza el control mostrado por el diagrama de flujo de la Figura
34, porque el sensor de la relación aire combustible de la corriente
descendente 26 es normal.
En cambio, cuando la diferencia ErrorO2sns entre
el sensor de la salida real de la relación aire combustible de la
corriente descendente 26 y el valor de la estimación de la salida
del sensor estimado en la etapa 550 excede la margen permisible
(error permisible Esns del sensor), el resultado de la determinación
en la etapa 600 se convierte "sí". En este caso, la CPU
procede a la etapa 610, y determina que el sensor de la relación
aire combustible de la corriente descendente 26 está en un estado
anómalo.
En la presente representación, el control de la
relación del aire-combustible se realiza por medio
de los valores de la estimación descritos antes, y el diagnóstico
del sensor de la corriente descendente 26 de la relación del
aire-combustible se realiza en base de los valores
de la estimación y de la salida del sensor 26 de la relación del
aire-combustible.
En la representación de la décima, los modelos
de la estimación para obtener los valores de la estimación son
corregidos en base de la salida del sensor 26 de la relación del
aire-combustible. En cambio, en la undécima
representación, el diagnóstico del sensor de la relación aire
combustible de la corriente descendente 26 se realiza en base de
los valores de la estimación calculados por medio de los modelos de
la estimación. Aunque estas representaciones basadas en los
conceptos que se contradicen, estas representaciones puede ser
selectivamente utilizado dependiendo de cuáles de los valores de la
estimación y del sensor de salida 26 de la relación del
aire-combustible tiene una fiabilidad más alta.
Además, en el caso donde difieren de los valores de la estimación y
de la salida tiene una fiabilidad más alta dependiendo de la
condición operativa del motor 1, el control para corregir los
modelos de la estimación y el control para diagnosticar el sensor de
la relación aire combustible de la corriente descendente 26 se
pueden realizar selectivamente en base de la condición operativa del
motor 1. Además, allí se puede emplear una configuración que
determine si el sensor de la relación aire combustible de la
corriente descendente 26 está en un estado normal o un estado
anómalo como en la undécima representación, y corrija la salida del
sensor de la relación aire combustible de la corriente descendente
26 de acuerdo con ErrorO2sns.
Las realizaciones descritas arriba son aplicadas
al motor 1 que tiene una sola unidad del catalizador 19 en el paso
de escape 7 como se muestra en la Figura 1. En cambio, en una
representación duodécima a ser descrita de aquí en adelante, como
se muestra en la Figura 35, la cual muestra la configuración
completa de eso, el motor 1 tienen una pluralidad (dos en la
siguiente representación) de unidades del catalizador purificadoras
del escape 19a y 19b en el paso de escape 7. En la Figura 35, los
mismos elementos estructurales que ésos mostrados en Figura 1 son
indicado por los mismos números de referencia, y sus descripciones
serán omitidas. En la siguiente descripción, solamente porciones
que difieren de las del motor mostrado en Figura 1 serán
explicadas.
En el motor según la presente representación
mostrada en la Figura 35, las unidades del catalizador purificador
de escape 19a y 19b dispuestas en dos posiciones en el paso de
escape 7. La unidad del catalizador del lado de la corriente
ascendente sera llamada la unidad del catalizador purificador de
escape de la corriente ascendente 19a (de aquí en adelante, también
llamado la unidad del catalizador de la corriente ascendente 19a), y
la unidad del catalizador del lado de la corriente descendente sera
llamado la unidad del catalizador purificador de escape de la
corriente descendente 19b (de aquí en adelante, también llamado la
unidad del catalizador de la corriente descendente 19b).
En algunos casos, por ejemplo, en un motor de
cuatro cilindros, dos unidades catalizadoras de la corriente
ascendente 19a se pueden disponer en paralelo de manera que una
unidad esté dispuesta en una posición donde los tubos de escape de
dos cilindros se unen juntos, y la otra unidad está dispuesta en una
posición donde los tubos de escape de los dos cilindros que
permanecen unen juntos. Notablemente, en tal caso, la unidad del
catalizador de la corriente descendente 19b a menudo se proporciona
una porción del tubo de escape en el corriente descendente de una
posición donde todos los tubos de escape se unen juntos.
La unidad del catalizador de la corriente
ascendente 19a es también llamado "catalizador del arranque", y
está dispuesta a menudo para proporcionar la prestación de
purificación de escape rápidamente. La unidad del catalizador de la
corriente ascendente 19a tiene una capacidad pequeña, y está
dispuesta en una posición más cercana al cilindro 3, de modo que la
unidad 19a del catalizador sea rápidamente calentada a una
temperatura de activación después del comienzo frío por medio del
calor del gas de escape, y exhibe la prestación de purificación de
escape rápidamente.
En cambio, la unidad del catalizador de la
corriente descendente 19b es también llamado "catalizador debajo
del piso", y está dispuesta a menudo para eliminar confiablemente
los componentes a-ser-eliminados del
gas de escape. La unidad del catalizador de la corriente
descendente 19btiene suficientemente una gran capacidad, y está
dispuesta debajo del suelo del vehículo. Un sensor de la relación
aire combustible de la corriente ascendente 25 para detectar la
relación del aire-combustible del gas de escape
fluyente en la unidad del catalizador de la corriente ascendente
19a está dispuesto en el lado de la corriente ascendente de la
unidad del catalizador de la corriente ascendente 19a. Además, un
sensor de la relación aire combustible de la corriente descendente
26 para detectar la relación del aire-combustible
del gas de escape fluyente fuera de la unidad del catalizador de la
corriente descendente 19b está dispuesto en el lado corriente
descendente de la unidad del catalizador de la corriente
descendente 19b. Por otra parte, un sensor intermedio 27 de la
relación del aire-combustible está dispuesto entre
la unidad del catalizador de la corriente ascendente 19a y la unidad
del catalizador de la corriente descendente 19b para detectar la
relación del aire-combustible del gas de escape
fluyente fuera de la unidad del catalizador de la corriente
ascendente 19a y fluyente en la unidad corriente descendente 19b
del catalizador.
Estos sensores de la relación del
aire-combustible 25, 26, 27, están conectados al ECU
18 para enviar sus resultados de la detección al ECU 18. Cada uno
de los sensores 25, 26, y 27 de la relación del
aire-combustible incluye un calentador, y es
rápidamente calentado por medio de la electricidad suministrada del
ECU 18 al calentador. Por otra parte, sensores de temperatura 21 a
y 21b están unidos a la unidad del catalizador de la corriente
ascendente 19a y a la unidad del catalizador de la corriente
descendente 19b, respectivamente, para detectar las temperaturas de
estas unidades.
Siguiente, la operación de la presente
representación sera descrita. En la presente representación, el
cálculo descrito antes de los valores de la estimación por medio de
los modelos de la estimación se realiza para cada uno de la unidad
del catalizador de la corriente ascendente 19a y de la unidad del
catalizador de la corriente descendente 19b, y el control de la
relación del aire-combustible se realiza en base de
los valores así-calculados de la estimación. Además, la relación
del aire-combustible del gas de escape fluyente
fuera de la unidad del catalizador de la corriente ascendente 19a y
fluyente en la unidad del catalizador de la corriente descendente
19b es también controlada en base de estos valores de la estimación
y del resultado de la detección del sensor intermedio 27 de la
relación del aire-combustible. Notablemente, la
configuración básica de los modelos de la estimación aplicados a la
unidad del catalizador de la corriente ascendente 19a y la
configuración básica de los modelos de la estimación aplicaron a la
unidad del catalizador de la corriente descendente 19b son el
mismo, salvo que difieren en valores numéricos de los parámetros
utilizados en los modelos respectivos.
La Figura 36 muestra un diagrama de flujo del
control realizado en la presente representación. El diagrama de
flujo de la Figura 36 solamente muestra un programa para calcular
valores de la estimación. En la presente representación, se calcula
un valor de la estimación, mientras la unidad del catalizador de la
corriente ascendente 19a se considera enteramente como sola región,
y otro valor de la estimación se calcula, mientras la unidad del
catalizador de la corriente descendente 19b se considera enteramente
como sola región. Uno de los valores de la estimación utilizados en
la presente representación es la cantidad de oxígeno en el gas de
escape (la concentración de oxígeno fluyente fuera de las unidades
19a y 19b del catalizador).
En cuanto a el Cgin y el Cgout descritos antes,
las siguientes expresiones son utilizadas para cada unidad del
catalizador. Es decir, la concentración de especie química (aquí,
oxígeno) fluyente en la unidad del catalizador de la corriente
ascendente 19a se expresa como CginO2SC, y la concentración de la
especie química fluyente fuera de la unidad del catalizador de la
corriente ascendente 19a se expresa como CgoutO2SC. Semejantemente,
la concentración de las especies químicas (aquí, oxígeno) fluyentes
en la unidad del catalizador de la corriente descendente 19 b se
expresa como CginO2UF, y la concentración de las especies químicas
fluyentes fuera de la unidad del catalizador de la corriente
descendente 19bse expresa como CgoutO2UF. Desde las especies
químicas fluyentes fuera de la unidad del catalizador de la
corriente ascendente 19 a fluyendo en la unidad del catalizador de
la corriente descendente 19b, CgoutO2SC = CginO2UF.
La operación especifica sera descrita de acuerdo
con el programa mostrado por el diagrama de flujo de la Figura 36.
En la etapa 650, la CPU obtiene la relación del
aire-combustible de gas de escape fluyente en la
unidad del catalizador de la corriente ascendente 19a detectada por
medio del sensor de la relación aire combustible de la corriente
ascendente 25. Posteriormente, la CPU procede a la etapa 652, y
calcula CgoutO2SC con respecto a la unidad del catalizador de la
corriente ascendente 19aen base de la relación obtenida del
aire-combustible del escape. En realidad, el
procedimiento en base de estas etapas 650 y 652 es conseguido
ejecutando el procedimiento similar al procedimiento en las bases
de las etapas 10 a 50 y etapa 55 mostrados en la Figura 18. En la
etapa posterior 654, en base de CgoutO2SC calculado en la etapa
descrita antes 652, la CPU estima (predice) una salida que el
sensor intermedio de la relación aire-combustible
sacara.
Posteriormente, la CPU procede a la etapa 656, y
resta el valor de la estimación de la salida estimado en la etapa
654 de la salida real del sensor intermedio 27 de la relación del
aire-combustible para obtener ErrorO2mdl, en la
etapa posterior 658, la CPU determina si el valor absoluto de
ErrorO2mdl es mayor que un error permisible EmdI del modelo
predeterminado. Cuando la diferencia entre la salida real del sensor
intermedio 27 de la relación del aire-combustible y
el valor de la estimación de la salida estimado en la etapa 654
excede la margen permisible, el resultado de la determinación en la
etapa 658 se convierte "sí". En este caso, la CPU procede a la
etapa 660 para corregir CgoutO2SC, y después procede a la etapa
662.
La corrección de CgoutO2SC en la etapa 660 es
conseguida primero corrigiendo los modelos de la estimación, y
calculando CgoutO2SC otra vez por medio de los modelos corregidos de
la estimación. La corrección de los modelos de la estimación se
realiza de manera semejante como la corrección en la etapa 580 del
diagrama de flujo de la Figura 33.
En cambio, cuando la diferencia entre la salida
real del sensor intermedio 27 de la relación del
aire-combustible y el valor de la estimación de la
salida estimado en la etapa 654 baja dentro del margen permisible,
el resultado de la determinación en la etapa 658 se convierte en
"NO". En este caso, puesto que la corrección del modelo arriba
descrito de la estimación es innecesaria, la CPU procede
directamente a la etapa 662, y a los sustitutos CgoutO2SC para
CginO2UF. Notablemente, cuando la CPU alcanza a la etapa 662 vía la
etapa 660, el CgoutO2SC corregido en la etapa 660 es sustituido
para CginO2UF.
Posteriormente, en la etapa 664, la CPU calcula
CgoutO2UF en base del CginO2UF calculado con respecto a la unidad
del catalizador de la corriente descendente, de manera semejante
como en la etapa 652. Posteriormente, en etapas no ilustradas, la
CPU calcula una cantidad de la corrección de la retroalimentación de
la relación aire-combustible en base del CgoutO2SC
y del CgoutO2UF así-calculados, y la refleja en el control de la
relación del aire-combustible. Como se describe
anteriormente, la prestación de purificación del gas de escape puede
ademas ser mejorado calculando los valores de la estimación para la
pluralidad de las unidades 19a y 19b del catalizador en el paso de
escape 7 y realizando el control de la relación del
aire-combustible usando estos valores de la
estimación.
Siguiente, una decimotercera representación sera
descrita. Aunque la presente representación se asemeja a la
representación duodécima descrita antes, la corrección de CgoutO2SC
no se realiza en la presente representación. Notablemente, el
control de la decimotercera representación se puede combinar con el
control de la representación duodécima. En la decimotercera
representación, para mantener una relación alta de la purificación
de la unidad del catalizador de la corriente descendente 19b, la
relación del aire-combustible del gas de escape
fluyente en la unidad del catalizador de la corriente descendente
19b es controlada por medio del valor calculado de la estimación.
Específicamente, para mantener la relación alta de la purificación
de la unidad del catalizador de la corriente descendente 19b, se
realiza el control de la relación del
aire-combustible de manera que el valor acumulativo
de cantidades exceso-deficientes de oxígeno en el
gas de escape fluyente en la unidad del catalizador de la corriente
descendente 19b se convierta en cero.
El valor acumulativo de cantidades
exceso-deficientes de oxígeno en el gas de escape
fluyente en la unidad del catalizador de la corriente descendente
19bindica a un exceso o a estado deficiente durante la operación de
llevar al cero el balance (suma total o medio) de las cantidades de
oxígeno fluyentes en la unidad del catalizador de la corriente
descendente 19b para mantener la relación alta de la purificación de
la unidad del catalizador de la corriente descendente 19b. La
Figura 37 muestra el diagrama de flujo del control realizado en la
presente representación.
La operación del presente aparato sera descrita
de acuerdo con este diagrama de flujo. En la etapa 650, la CPU
obtiene la relación del aire-combustible de gas de
escape fluyente en la unidad del catalizador de la corriente
ascendente 19adetectada por medio del sensor de la relación aire
combustible de la corriente ascendente 25. Posteriormente, la CPU
procede a la etapa 652, y calcula CgoutO2SC con respecto a la unidad
del catalizador de la corriente ascendente 19a en base de la
relación obtenida del aire-combustible del escape.
En realidad, el procedimiento en base de estas etapas 650 y 652 es
conseguido ejecutando el procedimiento similar al tratamiento en
base de las etapas 10 a 50 y etapa 55 mostrados en Figura 18.
Posteriormente, la CPU procede a la etapa 662 para sustituir
CgoutO2SC, calculado en la etapa 652, para CginO2UF.
Posteriormente, la CPU procede a la etapa 670
para obtener un valor acumulativo de CginO2UF calculado en la etapa
662 (expresada como \SigmaCginO2UF). Es decir, la CPU almacena el
valor acumulativo previo \SigmaCginO2UF (k-1), y
la CPU calcula un valor acumulativo nuevo \SigmaCginO2UF (k)
añadiendo el CginO2UF (k) calculado en la etapa 662 al valor
acumulativo almacenado \SigmaCginO2UF (k-1).
En la etapa 672, la CPU determina si el valor
acumulativo \SigmaCginO2UF (k) es mayor que cero. Cuando el
resultado de la determinación en la etapa 672 es "sí", la CPU
procede a la etapa 674 para realizar el control (control rico) al
cambio la relación del aire-combustible del gas de
escape fluyente en la unidad del catalizador de la corriente
descendente 19bal lado rico. Mientras tanto, cuando el valor
acumulativo \SigmaCginO2UF (k) es igual o más pequeño que cero a
la hora de la ejecución de la etapa 672, el resultado de la
determinación en la etapa 672 se convierte en "NO", y la CPU
procede a la etapa 676 para realizar el control (control pobre) al
cambio la relación del aire-combustible del gas de
escape fluyente en la unidad del catalizador de la corriente
descendente 19bal lado pobre.
Como se describe anteriormente, la prestación de
purificación del gas de escape puede ser ademas mejorado calculando
los valores de la estimación para las unidades del catalizador de la
corriente ascendente y de la corriente descendente 19a y 19b y
realizando el control de la relación del
aire-combustible en base de estos valores de la
estimación para mantener la relación alta de la purificación de la
unidad del catalizador de la corriente descendente 19b.
Como se describe anteriormente, en las
receptivas representaciones de la presente invención respectivas, en
base de la relación del aire-combustible de gas de
escape fluyente en un la unidad del catalizador purificadora del
escape, la emisión de un componente específico descargado del la
unidad del catalizador purificadora del escape (descargada de una
región específica, que es la totalidad o una porción del la unidad
del catalizador purificadora del escape) es estimado por donde el
componente es un componente cuya emisión se incrementa cuando la
relación aire combustible esta en el lado rico, y también la emisión
del componente cuya emisión se incrementa cuando la relación de
aire combustible es en el lado pobre es estimado; un estado meta
para el valor estimado de la estimación es fijado; y se realiza el
control de la relación del aire-combustible de
manera que el valor de la estimación alcance al estado de meta. En
virtud de esta operación, de la emisión del componente específico
descargado del la unidad del catalizador purificadora del escape o
de una región específica (bloque específico) de la unidad del
catalizador en el caso donde se divide la unidad del catalizador
(incluyendo el estado de gas de escape descargado desde la unidad
del catalizador purificadora del escape o la región específica, y
el estado de la unidad del catalizador representada por, por
ejemplo, una cantidad del almacenamiento del oxígeno de la unidad
completa del catalizador o de una porción de la unidad del
catalizador, desde la posición de la corriente ascendente mas
lejana la región específica de la unidad del catalizador) puede ser
controlada a una condición deseada, por el que la prestación de
purificación del escape puede ser mejorado.
Claims (9)
1. Un aparato de control de la relación
aire-combustible para un motor de combustión interna
(1), comprendiendo:
medios de estimación para estimar, en la base de
una relación aire combustible de escape del gas de escape fluyente
dentro de la unidad catalizador purificador del escape (19)
dispuesta en el pasaje de escape (7) del motor (1), por lo menos
un valor de la estimación referente a un componente del gas de
escape fluyente fuera de la unidad del catalizador purificador de
escape (19) cuya emisión se incrementa cuando la relación
aire-combustible está en el lado rico, y por lo
menos un valor de estimación referente a un componente del gas de
escape fluyente fuera de la unidad del catalizador purificador de la
emisión (19) cuya emisión se incrementa cuando la relación del
aire-combustible está en el lado pobre; y medios de
ajuste de meta para determinar un estado de meta para cada valor de
estimación; y medios de control de la relación
aire-combustible para controlar la relación del
aire-combustible del motor (1) de tal manera que los
valores de estimación estimados por medios de estimación alcance
estados de meta fijados por los medios de fijación de meta.
2. Un aparato de control de la relación
aire-combustible para un motor de combustión interna
(1) según la reivindicación 1, en donde el estado de meta fijado
por el medio de fijación de meta es un estado en el cual los
valores de estimación caen dentro de un intervalo
predeterminado.
3. Un aparato de control de la relación
aire-combustible para un motor de combustión interna
(1) según la reivindicación 1, en donde los medios de fijación de
meta fijan, como el estado de meta, un estado en los cuales los
valores de estimación son iguales el uno al otro.
4. Un aparato de control de la relación
aire-combustible para un motor de combustión interna
(1) según cualquier de las reivindicaciones 1 a 3, en donde los
medios de estimación estiman valores de estimación para una región
específica de una pluralidad de regiones definidas dividiendo la
unidad del catalizador purificador de escape (19) en la dirección
de flujo del gas de escape; los medios de fijación de meta fijan un
estado de meta con respecto al valor de estimación para la región
específica; y los medios de control de la relación
aire-combustible controlan la relación
aire-combustible de manera que el valor de la
estimación para la región específica alcance al conjunto el estado
de meta fijado para la región específica.
5. Un aparato de control de la relación
aire-combustible para un motor de combustión interna
(1) según la reivindicación 4, en donde los medios de estimación
fijan la región específica en el lado de la corriente ascendente de
la región de la corriente descendente más alejada entre la
pluralidad de regiones.
6. Un aparato de control de la relación
aire-combustible para un motor de combustión interna
(1) según la reivindicación 4, en donde los medios de estimación
cambian la región específica de acuerdo con una condición operativa
del motor (1).
7. Un aparato de control de la relación
aire-combustible para un motor de combustión interna
(1) según la reivindicación 4, en donde los medios de estimación
seleccionan dos regiones como la región específica y los valores de
la estimación estimados para estas regiones específicas; los medios
de fijación de meta fijan un estado de meta con respecto a cada uno
de los valores de la estimación para las regiones específicas; y
los medios de control de la relación del
aire-combustible controlan la relación
aire-combustible de tal manera que los valores de
estimación para las regiones específicas lleguen a los estados de
meta correspondientes.
8. Un aparato de control de la relación
aire-combustible para un motor de combustión interna
(1) según la reivindicación 7, en donde los medios de control de la
relación aire-combustible individualmente fijan,
para cada región específica, un nivel de influencia en el control
de la relación del aire-combustible.
9. Un aparato de control de la relación
aire-combustible para un motor de combustión interna
(1) según la reivindicación 8, en donde los medios de control de la
relación aire-combustible cambian el nivel de
influencia de cada región específica de acuerdo con una condición
operativa del motor (1).
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