FR3036741B1 - Moteur a combustion interne - Google Patents

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Abstract

Le moteur à combustion interne comporte un dispositif de suralimentation, un mécanisme de calage de soupape variable configuré pour changer une quantité de chevauchement de soupape, un catalyseur disposé dans un passage d'échappement, un capteur de rapport air-carburant du côté aval disposé sur un côté aval du catalyseur dans une direction d'écoulement d'échappement et configuré pour détecter un rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement en sortie, et un dispositif de commande de balayage configuré pour commander une quantité de balayage en commandant la quantité de chevauchement de soupape grâce au mécanisme de calage de soupape variable. Le dispositif de commande de balayage est configuré pour réduire la quantité de chevauchement de soupape quand un rapport air-carburant passe d'une valeur inférieure à un rapport air-carburant estimé pauvre plus pauvre qu'un rapport air-carburant stœchiométrique, à une valeur supérieure ou égale audit rapport air-carburant estimé pauvre pendant le balayage.

Description

Domaine technique [0001] La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne.
Art antérieur [0002] Dans un moteur à combustion interne, si un chevauchement de soupape se produit quand la pression à l'intérieur d'un orifice d'admission est plus élevée que la pression à l'intérieur d'un orifice d'échappement, de l'air est soufflé depuis le passage d'admission à travers le cylindre jusqu'au passage d'échappement dans ce que l'on connaît comme un « balayage ». Dans un moteur à combustion interne pourvu d'un dispositif de suralimentation tel qu'un turbocompresseur, un balayage est provoqué de manière intentionnelle si la quantité d'air d'admission est insuffisante pour le couple demandé. En provoquant le balayage, la quantité de gaz d'échappement augmente et la vitesse de la turbine du dispositif de suralimentation est augmentée. Il en résulte que la pression d'air d'admission est augmentée et la quantité d'air d'admission est augmentée.
[0003] On a connu dans le passé un moteur à combustion interne configuré pour prévoir un capteur de rapport air-carburant dans un passage d'échappement du moteur à combustion interne et commander la quantité de carburant délivrée à une chambre de combustion du moteur à combustion interne de telle sorte que la sortie de ce capteur de rapport air-carburant correspond à un rapport air-carburant de cible (par exemple rapport air-carburant stœchiométrique (14,6)) (document PLT 1 par exemple). Dans une telle commande, pendant le balayage, la quantité de carburant délivrée à une chambre de combustion est commandée de telle sorte que le rapport air-carburant moyen du gaz d'échappement comprenant l'air soufflé depuis le passage d'admission à travers le cylindre jusqu'au passage d'échappement devient le rapport air-carburant de cible.
Liste de citations Littérature de brevet
[0004] PLT 1 : Publication internationale WO 2014/118892 PLT 2 : Publication de brevet japonais JP 2006-322335A PLT 3 : Publication de brevet japonais JP 2014-25355A Résumé de l'invention Problème technique [0005] Toutefois, si un balayage se produit, l'air à l'intérieur du cylindre diminue du fait de l'air soufflé, de sorte que le rapport air-carburant de combustion dans le cylindre devient riche. Si la quantité de balayage est grande et le degré riche du rapport air-carburant de combustion devient plus grand, la concentration en hydrogène dans le gaz d'échappement devient plus grande. L'hydrogène a une vitesse de diffusion plus rapide comparée à d'autres composants dans le gaz d'échappement dans la couche de régulation de diffusion du capteur de rapport air-carburant, et atteint ainsi la surface d'électrode du capteur de rapport air-carburant plus rapidement que ces autres composants. Il en résulte que la surface d'électrode du capteur de rapport air-carburant devient une atmosphère riche et la sortie du capteur de rapport air-carburant dévie vers le côté riche. S'il y a une commande du rapport air-carburant sur la base d'un rapport air-carburant dévié vers le côté riche, le rapport air-carburant d'échappement réel devient plus pauvre que le rapport air-carburant de cible. Il en résulte que le rendement d'évacuation du gaz non brûlé etc. au niveau du catalyseur de purification d'échappement chute et l'émission d'échappement est susceptible de se détériorer.
[0006] De plus, au lieu de commander la quantité de carburant délivrée à la chambre de combustion sur la base de la sortie du capteur de rapport air-carburant par rétroaction, la quantité de carburant délivrée à la chambre de combustion est parfois commandée de telle sorte qu'un rapport du carburant et de l'air délivrés à la chambre de combustion correspond à un rapport air-carburant de cible (par exemple rapport air-carburant stoechiométrique (14,6)). Cependant, même si une telle commande était réalisée, pendant le balayage, l'air soufflé à travers le passage d'échappement et le carburant non brûlé atteindrait de manière alternée le catalyseur de purification d'échappement. De ce fait, le gaz d'échappement ne pourrait pas être efficacement purifié dans le catalyseur de purification d'échappement et l'émission d'échappement serait susceptible de se détériorer.
[0007] De plus, plus la quantité de balayage est grande, plus la possibilité que l'émission d'échappement se détériore est grande, de sorte que l'on peut considérer devoir établir une limite supérieure de la quantité de balayage de façon à supprimer une détérioration de l'émission d'échappement accompagnant le balayage. Cependant, un catalyseur de purification d'échappement se détériore avec le temps qui passe. Le rendement de purification d'un catalyseur de purification d'échappement tend à diminuer progressivement avec une détérioration du catalyseur de purification d'échappement. Pour cette raison, si l'on établit la limite supérieure de la quantité de balayage en considérant le rendement de purification d'un catalyseur de purification d'échappement détérioré, la limite supérieure devient une quantité extrêmement petite. Il en résulte que, même pendant la durée avant que le catalyseur de purification d'échappement ait été détérioré, il n'est pas possible de provoquer une quantité de balayage suffisante correspondant au couple demandé.
[0008] Par conséquent, compte tenu du problème ci-dessus, un but de la présente invention est de procurer un moteur à combustion interne qui peut supprimer une détérioration de l'émission d'échappement accompagnant un balayage sans limiter excessivement la quantité de balayage.
Solution au problème [0009] Afin de résoudre le problème ci-dessus, dans un premier aspect de l'invention, on prévoit un moteur à combustion interne comportant : un dispositif de suralimentation capable de changer une pression d'air délivré à une chambre de combustion, un mécanisme de calage de soupape de variable capable de changer une quantité de chevauchement de soupape d'une soupape d'admission et d'une soupape d'échappement, un catalyseur disposé dans un passage d'échappement et capable de stocker de l'oxygène, un capteur de rapport air-carburant du côté aval disposé sur un côté aval du catalyseur dans une direction d'écoulement d'échappement et capable de détecter un rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement en sortie qui s'écoule hors du catalyseur, et un dispositif de commande de balayage capable de commander une quantité de balayage en commandant la quantité de chevauchement de soupape grâce au mécanisme de calage de soupape variable, le dispositif de commande de balayage réduisant la quantité de chevauchement de soupape quand un rapport air-carburant détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval passe d'une valeur inférieure à un rapport air-carburant estimé pauvre plus pauvre qu'un rapport air-carburant stœchiométrique, à une valeur supérieure ou égale audit rapport air-carburant estimé pauvre pendant le balayage.
[0010] Dans un deuxième aspect de l'invention, le moteur à combustion interne comporte en outre un capteur de rapport air-carburant du côté amont disposé sur un côté amont du catalyseur dans la direction d'écoulement d'échappement et capable de détecter un rapport air-carburant de gaz d'échappement d'écoulement d'entrée s'écoulant dans le catalyseur, et un dispositif de commande de rapport air-carburant qui commande une quantité de carburant délivrée à la chambre de combustion par une commande de rétroaction de telle sorte qu'un rapport air-carburant détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté amont correspond à un rapport air-carburant de cible, dans le premier aspect de 1'invention.
[0011] Dans un troisième aspect de l'invention, le rapport air-carburant de cible est établi de manière alternée à un rapport air-carburant de consigne riche plus riche que le rapport air-carburant stoechiométrique et à un rapport air-carburant de consigne pauvre plus pauvre que le rapport air-carburant stoechiométrique, et le dispositif de commande de rapport air-carburant commute le rapport air-carburant de cible au rapport air-carburant de consigne pauvre quand un rapport air-carburant détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval devient un rapport air-carburant estimé riche plus riche que le rapport air-carburant stœchiométrique ou devient inférieur dans une commande riche où le rapport air-carburant de cible est établi au rapport air-carburant de consigne riche, et commute le rapport air-carburant de cible au rapport air-carburant de consigne riche lorsque l'on estime que la quantité de stockage d'oxygène du catalyseur devient une quantité de stockage de référence de commutation plus petite qu'une quantité d'oxygène maximale pouvant être stockée ou devient supérieure dans une commande pauvre où le rapport air-carburant de cible est établi au rapport air-carburant de consigne pauvre, dans le deuxième aspect de l'invention. [0012] Dans un quatrième aspect de l'invention, le dispositif de commande de balayage commande la quantité de chevauchement de soupape de telle sorte que la quantité de balayage devient une limite supérieure ou moins, diminue la limite supérieure quand un rapport air-carburant supérieur ou égal au rapport air-carburant estimé pauvre est détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval pendant le balayage, et maintient ou augmente la limite supérieure quand un rapport air-carburant supérieur ou égale au rapport air-carburant estimé pauvre n'a pas été détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval pendant le balayage, dans l'un quelconque des premier à troisième aspects de l'invention.
[0013] Dans un cinquième aspect de l'invention, le dispositif de commande de balayage augmente la limite supérieure quand un rapport air-carburant supérieur ou égal au rapport air-carburant estimé pauvre n'a pas été détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval indépendamment du fait d'avoir commandé la quantité de chevauchement de soupape de telle sorte que la quantité de balayage devient la limite supérieure, dans le quatrième aspect de l'invention.
Effets avantageux de l'invention [0014] Selon la présente invention, on prévoit un moteur à combustion interne qui peut supprimer une détérioration de l'émission d'échappement accompagnant un balayage sans limiter de manière excessive la quantité de balayage.
Brève description des dessins [0015] La figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne dans une forme de réalisation de la présente invention.
La figure 2 est une vue montrant une relation entre une quantité de stockage d'oxygène d'un catalyseur de purification d'échappement et une concentration en NOX ou une concentration en HC et CO dans le gaz d'échappement s'écoulant hors du catalyseur de purification d'échappement.
La figure 3 est une vue en coupe schématique d'un capteur de rapport air-carburant.
La figure 4 est une vue montrant une relation entre une tension appliquée et un courant de sortie de capteur à différents rapports air-carburant d'échappement.
La figure 5 est une vue montrant une relation entre un rapport air-carburant d'échappement et un courant de sortie lorsque l'on rend constante une tension appliquée de capteur.
La figure 6 est un diagramme de temps d'une quantité de correction de rapport air-carburant concernant un rapport air-carburant de cible etc.
La figure 7 est une vue montrant schématiquement un exemple de durées d'ouverture d'une soupape d'échappement et d'une soupape d'admission.
La figure 8 est un diagramme de temps d'une quantité de correction de rapport air-carburant etc. pendant le balayage.
La figure 9 est un diagramme de temps d'une quantité de balayage demandée etc. dans le cas de la réalisation d'une commande de la quantité de balayage dans la présente forme de réalisation.
La figure 10 est un organigramme montrant un sous-programme de commande de la quantité de balayage dans une forme de réalisation de la présente invention.
Description des formes de réalisation [0016] Des formes de réalisation de la présente invention vont être expliquées en détail ci-dessous en se référant aux dessins. Il est à noter que, dans l'explication suivante, des éléments constitutifs similaires portent les mêmes références.
[0017] <Explication du moteur à combustion interne dans son ensemble >
La figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne 100 dans une forme de réalisation de la présente invention. Le moteur à combustion interne 100 est pourvu d'un corps de moteur 1 qui contient un bloc de cylindres 2 et une culasse 4. A l'intérieur du bloc de cylindres 2 sont disposés des pistons 3 qui se déplacent en va-et-vient à l'intérieur du bloc de cylindres 2. Le moteur à combustion interne 100 a une pluralité de cylindres.
[0018] Une chambre de combustion 5 est formée pour chaque cylindre entre le piston 3 et la culasse 4. La culasse 4 est formée avec des orifices d'admission 7 et des orifices d'échappement 9. Les orifices d'admission 7 et les orifices d'échappement 9 sont reliés aux chambres de combustion 5. Une soupape d'admission 6 est disposée au niveau d'une partie d'extrémité de chaque orifice d'admission 7 et est formée pour être capable d'ouvrir et de fermer l'orifice d'admission 7. Une soupape d'échappement 8 est disposée au niveau d'une partie d'extrémité de chaque orifice d'échappement 9 et est formée pour être capable d'ouvrir et de fermer l'orifice d'échappement 9. De plus, le moteur à combustion interne 100 est pourvu d'un mécanisme de calage de soupape variable B qui peut commander le calage d'ouverture et le calage de fermeture de chaque soupape d'admission 6 et d'un mécanisme de calage de soupape variable C qui peut commander le calage d'ouverture et le calage de fermeture de chaque soupape d'échappement 8.
[0019] Le moteur à combustion interne 100 est composé d'injecteurs de carburant 11 destinés à délivrer du carburant aux chambres de combustion 5 et de bougies d'allumage 10 destinées à allumer le mélange air-carburant dans les chambres de combustion 5. Les bougies d'allumage 10 sont fixées sur la culasse 4. Les injecteurs de carburant 11 sont disposés au niveau des parties circonférentielles des surfaces de paroi intérieure dans la culasse 4 de façon à injecter directement le carburant dans les chambres de combustion 5. C'est-à-dire que le moteur à combustion interne 100 est un type de moteur à combustion interne à injection dans le cylindre. De plus, le moteur à combustion interne 100 utilise du carburant constitué par de l'essence qui a un rapport air-carburant stœchiométrique de 14,6. Cependant, dans le moteur à combustion interne 100, un autre carburant peut également être utilisé.
[0020] Le moteur à combustion interne 100 est pourvu d'un dispositif de suralimentation constitué par un turbocompresseur 101. Le turbocompresseur 101 comprend une turbine 102 qui est disposée dans le passage d'échappement, un compresseur 103 qui est disposé dans le passage d'admission, et un arbre qui relie la turbine 102 et le compresseur 103. Si l'écoulement d'échappement fait tourner la turbine 102, le compresseur 103 tourne également et augmente la pression d'air d'admission. Par conséquent, le turbocompresseur 101 utilise l'énergie du gaz d'échappement pour comprimer l'air d'admission pour augmenter la quantité d'air d'admission.
[0021] L'orifice d'admission 7 de chaque cylindre est relié par l'intermédiaire d'un conduit d'admission correspondant 13 à une chambre de tranquillisation 14. La chambre de tranquillisation 14 est reliée par l'intermédiaire d'un tuyau d'admission 15 à une partie de sortie du compresseur 103 du turbocompresseur 101. A l'intérieur du tuyau d'admission 15 qui relie la chambre de tranquillisation 14 et le compresseur 103 est disposé un papillon des gaz 18 qui est entraîné par un dispositif d'entraînement de papillon des gaz 17. Le papillon des gaz 18 peut changer la section d'ouverture du passage d'admission en étant tourné par le dispositif d'entraînement de papillon des gaz 17. De plus, un dispositif de refroidissement (dispositif de refroidissement intermédiaire) 106 qui refroidit l'air d'admission qui est comprimé par le turbocompresseur 101 est disposé dans le tuyau d'admission 15 entre le compresseur 103 et le papillon des gaz 18.
[0022] Une partie d'entrée du compresseur 103 est reliée par l'intermédiaire du tuyau d'admission 15 à un filtre à air 48. A l'intérieur du tuyau d'admission 15 entre le filtre à air 48 et le compresseur 103 est disposé un débitmètre d'air 16 qui détecte la quantité d'air d'admission. Un orifice d'admission 7, un conduit d'admission 13, un tuyau d'admission 15, etc. définissent un passage d'admission qui guide de l'air jusqu'à la chambre de combustion 5.
[0023] D'autre part, l'orifice d'échappement 9 de chaque cylindre est relié à un collecteur d'échappement 19. Le collecteur d'échappement 19 a une pluralité de conduits qui sont reliés aux orifices d'échappement 9 et à une chambre au niveau de laquelle ces conduits sont rassemblés. La chambre du collecteur d'échappement 19 est reliée à la partie d'entrée de la turbine 102 du turbocompresseur 101. La partie de sortie de la turbine 102 est reliée par un tuyau d'échappement 22 à un boîtier du côté amont 21. Le boîtier du côté amont 21 a un catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 intégré dedans. Le boîtier du côté amont 21 est relié par l'intermédiaire du tuyau d'échappement 22 à un boîtier du côté aval 23. Le boîtier du côté aval 23 a un catalyseur de purification d'échappement du côté aval 24 intégré dedans. Un orifice d'échappement 9, un collecteur d'échappement 19, un tuyau d'échappement 22, etc. définissent un passage d'échappement qui évacue d'une chambre de combustion 5 le gaz d'échappement qui est produit du fait de la combustion du mélange air-carburant.
[0024] De plus, à l'intérieur du tuyau d'échappement 22 entre la turbine 102 et le boîtier du côté amont 21 est disposé un capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 qui détecte le rapport air-carburant du gaz d'échappement qui s'écoule à travers l'intérieur du tuyau d'échappement 22 (c'est-à-dire le gaz d'échappement qui s'écoule dans le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20). En outre, à l'intérieur du tuyau d'échappement 22 entre le boîtier du côté amont 21 et le boîtier du côté aval 23 est disposé un capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 qui détecte le rapport air-carburant du gaz d'échappement qui s'écoule à travers l'intérieur du tuyau d'échappement 22 (c'est-à-dire, le gaz d'échappement qui s'écoule hors du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 et s'écoule dans le catalyseur de purification d'échappement du côté aval 24).
[0025] Entre le collecteur d'échappement 19 en amont de la turbine 102 et le tuyau d'échappement 22 en aval de la turbine 102 est disposé un passage de dérivation 104 qui contourne la turbine 102. Au niveau du passage de dérivation 104 est disposé un clapet de dérivation qui ouvre et ferme le passage de dérivation 104 constitué par une soupape de décharge 105. En ajustant le degré d'ouverture de la soupape de décharge 105, la quantité de gaz d'échappement qui passe à travers la turbine 102 peut être ajustée. Par conséquent, en commandant la soupape de décharge 105, la pression d'air d'admission (pression de suralimentation) peut être commandée. Il est à noter que les' moyens de commande de pression de suralimentation qui sont utilisés pour commander la pression de suralimentation peuvent être n'importe quel mécanisme en dehors d'une soupape de décharge 105.
[0026] Le moteur à combustion interne 100 est pourvu de moyens d'acquisition de pression pour acquérir la pression de suralimentation. Les moyens d'acquisition de pression sont par exemple un capteur de pression de suralimentation 50. Le capteur de pression de suralimentation 50 est disposé dans le passage d'admission sur le côté aval du papillon des gaz 18. Il est à noter que la pression de suralimentation est estimée à partir de l'état de fonctionnement etc. du moteur à combustion interne 100. [0027] Le moteur à combustion interne 100 est pourvu d'une unité de commande électronique (ECU) 31 qui est composée d'un calculateur numérique. L'unité de commande électronique 31 comprend des composants qui sont reliés les uns aux autres par l'intermédiaire de bus bidirectionnels 32, tels qu'une mémoire vive 33, une mémoire morte 34, une unité centrale de traitement (microprocesseur) 35, un port d'entrée 36, et un port de sortie 37.
[0028] Le signal de sortie du débitmètre d'air 16 est entré par l'intermédiaire d'un convertisseur A/N correspondant 38 dans le port d'entrée 36. Le moteur à combustion interne 100 est pourvu d'une pédale d'accélérateur 42. La pédale d'accélérateur 42 a un capteur de charge 43 qui y est relié. Le capteur de charge 43 génère une tension de sortie qui est proportionnelle à la quantité d'enfoncement de la pédale d'accélérateur 42. La tension de sortie du capteur de charge 43 est entrée par l'intermédiaire d'un convertisseur A/N correspondant 38 dans le port d'entrée 36.
[0029] Le moteur à combustion interne 100 est pourvu d'un capteur d'angle de vilebrequin 44. Le capteur d'angle de vilebrequin 44 génère par exemple une impulsion de sortie chaque fois que le vilebrequin tourne d'un angle prédéterminé. Cette impulsion de sortie est entrée dans le port d'entrée 36. Dans l'unité centrale de traitement 35, la vitesse de moteur est calculée à partir de l'impulsion de sortie de ce capteur d'angle de vilebrequin 44. De plus, la sortie du capteur d'angle de vilebrequin 44 peut être utilisée pour détecter l'angle de vilebrequin. Les sorties du capteur de pression de suralimentation 50 et des capteurs de rapport air-carburant 40 et 41 sont respectivement entrées par l'intermédiaire des convertisseurs A/N correspondants 38 dans le port d'entrée 36.
[0030] Le port de sortie 37 de l'unité de commande électronique 31 est relié par l'intermédiaire de circuits de commande correspondants 45 aux bougies d'allumage 10, aux injecteurs de carburant 11, au dispositif d'entraînement de papillon des gaz 17, à la soupape de décharge 105, et aux mécanismes de calage de soupape variable B et C. L'unité de commande électronique 31 peut commander les calages d'allumage des bougies d'allumage 10, les calages d'injection de carburant et les quantités d'injection de carburant des injecteurs de carburant 11, le degré d'ouverture du papillon des gaz 18, le degré d'ouverture de la soupape de décharge 105, les calages d'ouverture et les calages de fermeture des soupapes d'admission 6, et les calages d'ouverture et les calages de fermeture des soupapes d'échappement 8.
[0031] <Explication du catalyseur de purification d'échappement>
Le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 et le catalyseur de purification d'échappement du côté aval 24 ont des configurations similaires. Les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 sont des catalyseurs à trois voies qui ont des capacités de stockage d'oxygène. Plus spécialement, les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 sont composés de supports qui sont composés de céramique sur laquelle un métal précieux qui a une action catalytique (par exemple du platine (Pt)) et une substance qui a une capacité de stockage d'oxygène (par exemple de l'oxyde de cérium (Ce02)) sont supportés. Les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 présentent une action catalytique d'élimination simultanée du gaz non brûlé (HC, CO, etc.) et des oxydes d'azote (NOX) en atteignant une température d'activation prédéterminée et, en outre, une capacité de stockage d'oxygène.
[0032] Selon la capacité de stockage d'oxygène des catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24, les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 stockent l'oxygène dans le gaz d'échappement quand le rapport air-carburant du gaz d'échappement qui s'écoule dans les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 est plus pauvre que le rapport air-carburant stœchiométrique (rapport air-carburant pauvre). D'autre part, les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 libèrent l'oxygène qui est stocké dans les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 quand le gaz d'échappement d'écoulement d'entrée a un rapport air-carburant qui est plus riche que le rapport air-carburant stœchiométrique (rapport air-carburant riche).
[0033] Les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 ont une capacité d'action catalytique et de stockage d'oxygène et ont ainsi l'action d'élimination du N0x et du gaz non brûlé en fonction de la quantité d'oxygène stockée. C'est-à-dire que, comme cela est représenté dans la figure 2A, si le rapport air-carburant du gaz d'échappement qui s'écoule dans les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 est un rapport air-carburant pauvre, quand la quantité d'oxygène stockée est faible, les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 stockent l'oxygène dans le gaz d'échappement. De plus, avec ceci, le NOX dans le gaz d'échappement est éliminé par réduction. De plus, si la quantité d'oxygène stockée devient plus grande, le gaz d'échappement qui s'écoule hors des catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 s'élève rapidement en concentration en oxygène et en NOX à une certaine quantité stockée proche de la quantité maximum d'oxygène pouvant être stockée Cmax (dans la figure Cuplim).
[0034] D'autre part, comme cela est représenté dans la figure 2B, si le rapport air-carburant du gaz d'échappement qui s'écoule dans les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 est un rapport air-carburant riche, quand la quantité d'oxygène stockée est grande, l'oxygène qui est stocké dans les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 est libéré, et le gaz non brûlé dans le gaz d'échappement est éliminé par oxydation. De plus, si la quantité d'oxygène stockée devient petite, le gaz d'échappement qui s'écoule hors des catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 s'élève rapidement en concentration en gaz non brûlé à une certaine quantité stockée proche de zéro (dans la figure Clowlim).
[0035] De la manière ci-dessus, selon les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 qui sont utilisés dans la présente forme de réalisation, les caractéristiques d'élimination du NOX et du gaz non brûlé dans le gaz d'échappement changent en fonction du rapport air-carburant du gaz d'échappement qui s'écoule dans les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 et de la quantité d'oxygène stockée. Il est à noter que, si l'on a une capacité d'action catalytique et de stockage d'oxygène, les catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 peuvent également être des catalyseurs différents du catalyseur à trois voies.
[0036] <Configuration du capteur de rapport air-carburant> Ensuite, les configurations des capteurs de rapport air-carburant 40 et 41 dans la présente forme de réalisation vont être expliquées en se référant à la figure 3. La figure 3 est une vue en coupe schématique des capteurs de rapport air-carburant 40 et 41. Comme cela sera compris d'après la figure 3, les capteurs de rapport air-carburant 40 et 41 dans la présente forme de réalisation sont des capteurs de rapport air-carburant du type à cellule unique composés chacun d'une couche d'électrolyte solide et d'une paire d'électrodes formant une unique cellule.
[0037] Comme cela est représenté dans la figure 3, chacun des capteurs de rapport air-carburant 40 et 41 est pourvu d'une couche d'électrolyte solide 51, d'une électrode du côté échappement (première électrode) 52 qui est disposée sur une surface latérale de la couche d'électrolyte solide 51, d'une électrode du côté atmosphérique (deuxième électrode) 53 qui est disposée sur l'autre surface latérale de la couche d'électrolyte solide 51, d'une couche de régulation de diffusion 54 qui régule la diffusion du gaz d'échappement qui passe, d'une couche de protection 55 qui protège la couche de régulation de diffusion 54, et d'une partie de chauffage 56 qui chauffe le capteur de rapport air-carburant 40 ou 41.
[0038] La couche de régulation de diffusion 54 est prévue sur une surface latérale de la couche d'électrolyte solide 51. Une couche de protection 55 est prévue sur la surface latérale de la couche de régulation de diffusion 54 sur le côté opposé à la surface latérale du côté de couche solide d'électrolyte 51. Dans la présente forme de réalisation, une chambre à gaz mesuré 57 est formée entre la couche d'électrolyte solide 51 et la couche de régulation de diffusion 54. Dans cette chambre à gaz mesuré 57, le gaz devant être détecté par les capteurs de rapport air-carburant 40 et 41, c'est-à-dire le gaz d'échappement, est introduit à travers la couche de régulation de diffusion 54. De plus, l'électrode du côté échappement 52 est disposé à l'intérieur la chambre à gaz mesuré 57, l'électrode du côté échappement 52 est par conséquent exposée au gaz d'échappement à travers la couche de régulation de diffusion 54. Il est à noter que la chambre à gaz mesuré 57 ne doit pas nécessairement être prévue. La couche de régulation de diffusion 54 peut directement être en contact avec la surface de l'électrode du côté échappement 52.
[0039] La partie de chauffage 56 est prévue sur l'autre surface latérale de la couche d'électrolyte solide 51. Une chambre à gaz de référence 58 est formée entre la couche d'électrolyte solide 51 et la partie de chauffage 56. Un gaz de référence est introduit à l'intérieur de cette chambre à gaz de référence 58. Dans la présente forme de réalisation, la chambre à gaz de référence 58 est ouverte sur l'atmosphère. Par conséquent, à l'intérieur de la chambre à gaz de référence 58, l'atmosphère est introduite comme gaz de référence. L'électrode du côté atmosphère 53 est disposée à l'intérieur de la chambre à gaz de référence 58, l'électrode du côté atmosphère 53 est par conséquent exposée au gaz de référence (atmosphère de référence).
[0040] La partie de chauffage 56 est pourvue d'une pluralité de dispositifs de chauffage 59. Ces dispositifs de chauffage 59 peuvent être utilisés pour commander la température du capteur de rapport air-carburant 40 ou 41, en particulier la température des couches d'électrolyte solide 51. La partie de chauffage 56 a une capacité de génération de chaleur suffisante pour chauffer la couche d'électrolyte solide 51 jusqu'à l'activer.
[0041] La couche d'électrolyte solide 51 est formée par un corps fritté de ZrO2 (zircone), de HfO2, de ThO2, de Bi2C>3, ou d'un autre oxyde de conduction d'ion oxygène dans lequel CaO, MgO, Y2O3, Yb2O3, etc. est mélangé comme stabilisateur. De plus, la couche de régulation de diffusion 54 est formée par un corps fritté poreux d'alumine, de magnésie, de silice, de spinelle, de mullite, ou d'une autre substance minérale résistant à la chaleur. Par ailleurs, l'électrode du côté échappement 52 et l'électrode du côté atmosphère 53 sont formées par du platine ou un autre métal précieux avec une activité catalytique élevée.
[0042] De plus, entre l'électrode du côté échappement 52 et l'électrode du côté atmosphère 53, une tension de capteur Vr est délivrée par le dispositif d'alimentation en tension 60 qui est monté sur l'unité de commande électronique 31. En outre, l'unité de commande électronique 31 est pourvue d'un dispositif de détection de courant 61 qui détecte le courant qui circule entre ces électrodes 52 et 53 à travers la couche d'électrolyte solide 51 quand le dispositif d'alimentation en tension 60 délivre la tension de capteur Vr. Le courant qui est détecté par ce dispositif de détection de courant 61 est le courant de sortie des capteurs de rapport air-carburant 40 et 41.
[0043] Les capteurs de rapport air-carburant 40 et 41 ainsi configurés ont la caractéristique tension-courant (V-I) telle que représentée dans la figure 4. Comme cela sera compris d'après la figure 4, le courant de sortie I devient plus grand plus le rapport air-carburant d'échappement est grand (plus il est pauvre) . De plus, au niveau de la ligne V-I de chaque rapport air-carburant d'échappement, il y a une zone parallèle à l'axe V, c'est-à-dire une zone où le courant de sortie ne change pratiquement pas même si la tension de capteur change. Cette zone de tension est appelée la « zone de limite de courant ». Le courant à ce moment-là est appelé le « courant de limite ». Dans la figure 4, la zone de limite de courant et le courant de limite quand le rapport air-carburant d'échappement est de 18 sont représentés par Wi8 et IX8.
[0044] La figure 5 est une vue qui montre la relation entre le rapport air-carburant d'échappement et le courant de sortie I lorsque l'on rend constante la tension délivrée à environ 0,45 V. Comme cela sera compris d'après la figure 5, dans les capteurs de rapport air-carburant 40 et 41, plus le rapport air-carburant d'échappement est grand (c'est-à-dire plus il est pauvre), plus le courant de sortie I des capteurs de rapport air-carburant 40 et 41 est grand. En outre, les capteurs de rapport air-carburant 40 et 41 sont configurés de telle sorte que le courant de sortie I devient nul quand le rapport air-carburant d'échappement est le rapport air-carburant stœchiométrique. Par conséquent, les capteurs de rapport air-carburant 40 et 41 peuvent détecter le rapport air-carburant d'échappement de manière continue (de manière linéaire). De plus, quand le rapport air-carburant d'échappement devient plus grand d'au moins une certaine mesure ou quand il devient plus petit d'au moins une certaine mesure, le rapport de changement du courant de sortie sur le changement du rapport air-carburant d'échappement devient plus petit. [0045] Dans l'exemple ci-dessus, comme capteurs de rapport air-carburant 40 et 41, des capteurs de rapport air-carburant du type à courant de limite de la structure qui est représentée dans la figure 3 sont utilisés. Cependant, comme capteurs de rapport air-carburant 40 et 41, par exemple, il est également possible d'utiliser un capteur de rapport air-carburant du type à courant de limite du type à coupelle ou une autre structure de capteur de rapport air-carburant du type à courant de limite ou de capteur de rapport air-carburant qui n'est pas du type à courant de limite ou n'importe quel autre capteur de rapport air-carburant .
[0046] CCommande de rapport air-carburant de base>
Un contour de la commande de rapport air-carburant de base dans un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne de la présente invention va ensuite être expliqué.
Le moteur à combustion interne comporte en outre un dispositif de commande de rapport air-carburant. Le dispositif de commande de rapport air-carburant commande la quantité de carburant délivrée à la chambre de combustion 5, c'est-à-dire la quantité d'injection de carburant de l'injecteur de carburant 11 grâce à une rétroaction basée sur le rapport air-carburant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 de telle sorte que le rapport air-carburant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 devient le rapport air-carburant de cible. Il est à noter que le « rapport air-carburant de sortie » signifie le rapport air-carburant qui correspond à la valeur de sortie du capteur de rapport air-carburant .
[0047] D'autre part, dans la présente forme de réalisation, une commande d'établissement du rapport air-carburant de cible est réalisée sur la base du courant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 etc.. Dans la commande d'établissement du rapport air-carburant de cible, quand le courant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 devient un rapport air-carburant riche, le rapport air-carburant de cible est amené à être un rapport air-carburant de consigne pauvre. Après cela, il est maintenu à ce rapport air-carburant. A cet égard, le « rapport air-carburant de consigne pauvre » est un rapport air-carburant prédéterminé qui est plus pauvre que le rapport air-carburant stœchiométrique (rapport air-carburant servant de centre de commande) dans une certaine mesure, et, par exemple, est compris entre 14,65 et 20, de préférence compris entre 14,65 et 18, de préférence encore compris entre 14,65 et 16 ou aux alentours. De plus, le rapport air-carburant de consigne pauvre peut être exprimé comme un rapport air-carburant du rapport air-carburant formant le centre de commande (dans la présente forme de réalisation, le rapport air-carburant stœchiométrique) plus une quantité de correction pauvre. De plus, dans la présente forme de réalisation, quand le rapport air-carburant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 devient un rapport air-carburant estimé riche (par exemple, 14,55), qui est légèrement plus riche que le rapport air-carburant stœchiométrique, ou de manière moindre, on estime que le rapport air-carburant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 est devenu le rapport air-carburant riche.
[0048] Si le rapport air-carburant de cible est changé en rapport air-carburant de consigne pauvre, 1'excès/défaut d'oxygène du gaz d'échappement qui s'écoule dans le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 (appelé simplement ci-dessous « gaz d'échappement d'écoulement d'entrée ») est ajouté de manière cumulative. L'expression « excès/défaut d'oxygène » signifie l'oxygène qui devient excessif ou l'oxygène qui devient déficient (quantité de gaz non brûlé excédentaire etc.) lorsque l'on essaye d'amener le rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée à être le rapport air-carburant stœchiométrique. En particulier, quand le rapport air-carburant de cible est le rapport air-carburant de consigne pauvre, le gaz d'échappement d'écoulement d'entrée devient en excès d'oxygène. Cet oxygène en excès est stocké dans le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20. Par conséquent, la valeur cumulée de l'excès/défaut d'oxygène (appelé ci-dessous « excès/défaut d'oxygène cumulé ») peut être pour exprimer la valeur estimée de la quantité d'oxygène stockée du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20.
[0049] L'excès/défaut d'oxygène OED est, par exemple, calculé par la formule suivante (1) : OED = 0,23 x (AFup - AFR) x Qi ... (1) où 0,23 indique la concentration en oxygène dans l'air, Qi indique la quantité d'injection de carburant, AFup indique le rapport air-carburant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40, et AFR indique le rapport air-carburant formant le centre de commande (dans la présente forme de réalisation, le rapport air-carburant stœchiométrique (14,6)).
[0050] Si 1'excès/défaut d'oxygène cumulé qui a été obtenu en ajoutant de manière cumulative 1'excès/défaut d'oxygène qui a été calculé de cette manière atteint ou dépasse une valeur de référence de commutation prédéterminée (correspondant à une quantité de stockage de référence de commutation prédéterminée Cref), le rapport air-carburant de cible qui avait été jusqu'alors le rapport air-carburant de consigne pauvre est amené à être le rapport air-carburant de consigne riche et après cela est maintenu à ce rapport air-carburant. Le rapport air-carburant de consigne riche est un rapport air-carburant prédéterminé qui est plus riche que le rapport air-carburant stœchiométrique (rapport air-carburant formant le centre de commande) dans une certaine mesure. Par exemple, il est amené entre 12 et 14,58, de préférence entre 13 et 14,57, de préférence encore entre 14 et 14,55 ou aux alentours. De plus, le rapport air-carburant de consigne riche peut être exprimé comme un rapport air-carburant du rapport air-carburant formant le centre de commande (dans la présente forme de réalisation, le rapport air-carburant stœchiométrique) moins une quantité de correction riche. Il est à noter que, dans la présente forme de réalisation, la différence du rapport air-carburant de consigne riche par rapport au rapport air-carburant stœchiométrique (degré riche) est amenée à être la différence du rapport air-carburant de consigne pauvre par rapport au rapport air-carburant stœchiométrique (degré pauvre) ou moins.
[0051] Après cela, quand le rapport air-carburant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 devient de nouveau un rapport air-carburant estimé riche ou moins, le rapport air-carburant de cible est de nouveau amené à être le rapport air-carburant de consigne pauvre, puis une opération similaire est répétée. De cette manière, dans la présente forme de réalisation, le rapport air-carburant de cible du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée est établi de manière alternée au rapport air-carburant de consigne pauvre et au rapport air-carburant de consigne riche. Plus spécialement, le dispositif de commande de rapport air-carburant commute le rapport air-carburant de cible au rapport air-carburant de consigne pauvre quand le rapport air-carburant détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 devient un rapport air-carburant estimé riche plus riche que le rapport air-carburant stœchiométrique ou devient inférieur dans une commande riche où le rapport air-carburant de cible est établi au rapport air-carburant de consigne riche et commute le rapport air-carburant de cible au rapport air-carburant de consigne riche lorsque l'on estime que la quantité de stockage d'oxygène du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 est devenue une quantité de stockage de référence de commutation plus petite que la quantité maximale d'oxygène pouvant être stockée ou est devenue supérieure dans une commande pauvre où le rapport air-carburant de cible est établi au rapport air-carburant de consigne pauvre.
[0052] <Explication de la commande de rapport air-carburant en utilisant le diagramme de temps> L'opération mentionnée ci-dessus va être expliquée en détail en se référant à la figure 6. La figure 6 est un diagramme de temps de la quantité de correction de rapport air-carburant AFC, du rapport air-carburant de sortie AFup du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40, de la quantité de stockage d'oxygène OSA du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20, de 1'excès/défaut d'oxygène cumulé ΣΟΕΟ, du rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41, et de la concentration en NOX dans le gaz d'échappement qui s'écoule hors du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 (appelé simplement ci-dessous « gaz d'échappement d'écoulement en sortie ») lors de la réalisation de la commande de rapport air-carburant de la présente forme de réalisation.
[0053] L'excès/défaut d'oxygène cumulé ΣΟΕϋ qui est représenté dans la figure 6 montre la valeur cumulée de 1'excès/défaut d'oxygène OED qui est calculé par la formule (1) ci-dessus. L'excès/défaut d'oxygène cumulé ΣΟΕΟ est réinitialisé et amené à zéro quand le rapport air-carburant de cible est commuté entre le rapport air-carburant de consigne riche TAFrich et le rapport air-carburant de consigne pauvre TAFlean.
[0054] Il est à noter que la quantité de correction de rapport air-carburant AFC est une quantité de correction concernant le rapport air-carburant de cible du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée. Quand la quantité de correction de rapport air-carburant AFC est 0, le rapport air-carburant de cible est établi à un rapport air-carburant qui est égal au rapport air-carburant servant de centre de commande (appelé ci-dessous « rapport air-carburant de centre de commande ») (dans la présente forme de réalisation, le rapport air-carburant stœchiométrique). Quand la quantité de correction de rapport air-carburant AFC est une valeur positive, le rapport air-carburant de cible devient un rapport air-carburant plus pauvre que le rapport air-carburant de centre de commande (dans la présente forme de réalisation, un rapport air-carburant pauvre), alors que quand la quantité de correction de rapport air-carburant AFC est une valeur négative, le rapport air-carburant de cible devient un rapport air-carburant plus riche que le rapport air-carburant de centre de commande (dans la présente forme de réalisation, un rapport air-carburant riche). De plus, le « rapport air-carburant de centre de commande » signifie le rapport air-carburant auquel une quantité de correction de rapport air-carburant AFC est ajoutée en fonction de l'état de fonctionnement de moteur, c'est-à-dire le rapport air-carburant qui est la référence lors du changement du rapport air-carburant de cible en fonction de la quantité de correction de rapport air-carburant AFC.
[0055] Dans l'exemple illustré, dans l'état avant le temps ti, la quantité de correction de rapport air-carburant AFC est amenée à être la quantité de correction de consigne riche AFCrich (correspondant au rapport air-carburant de consigne riche). C'est-à-dire que le rapport air-carburant de cible est amené à être le rapport air-carburant riche. Avec cela, le rapport air-carburant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 devient un rapport air-carburant riche. Le gaz non brûlé contenu dans le gaz d'échappement d'écoulement d'entrée est purifié dans le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20. De plus, avec cela, la quantité de stockage d'oxygène OSA du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 est progressivement diminuée. Par conséquent, 1'excès/défaut d'oxygène cumulé EOED est également progressivement diminué. De plus, le gaz non brûlé n'est pas contenu dans le gaz d'échappement d'écoulement en sortie du fait de la purification au niveau du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20, de sorte que le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 devient sensiblement le rapport air-carburant stœchiométrique. A ce moment-là, le rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée devient le rapport air-carburant riche, de sorte que la quantité de N0x qui est évacuée du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 devient essentiellement zéro.
[0056] Si le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 diminue progressivement dans la quantité d'oxygène stockée OSA, la quantité d'oxygène stockée OSA s'approche de zéro au temps ti. Avec cela, une partie du gaz non brûlé qui s'écoule dans le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 commence à sortir sans être purifiée par le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20. De ce fait, à partir du temps ti, le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 chute progressivement. Il en résulte que, au temps t2, le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 atteint le rapport air-carburant de consigne riche AFrich.
[0057] Dans la présente forme de réalisation, quand le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 devient le rapport air-carburant estimé riche ou moins, pour amener la quantité d'oxygène stockée OSA à augmenter, la quantité de correction de rapport air-carburant AFC est commutée à la quantité de correction de consigne pauvre AFClean (correspondant au rapport air-carburant de consigne pauvre). Par conséquent, le rapport air-carburant de cible est commuté du rapport air-carburant riche au rapport air-carburant pauvre. De plus, à ce moment-là, 1'excès/défaut d'oxygène cumulé EOED est réinitialisé à 0.
[0058] Il est à noter que, dans la présente forme de réalisation, la quantité de correction de rapport air- carburant AFC est commutée une fois que le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 atteint le rapport air-carburant de consigne riche AFrich. Ceci est dû au fait que, même si la quantité d'oxygène stockée du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 est suffisante, le rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement en sortie finit parfois par être légèrement décalé par rapport au rapport air-carburant stœchiométrique. Exposé autrement, le rapport air-carburant estimé riche est amené à être un rapport air-carburant que le rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement en sortie n'atteindra jamais quand la quantité d'oxygène stockée du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 est suffisante. [0059] Au temps t2, quand le rapport air-carburant de cible est commuté au rapport air-carburant pauvre, le rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée change du rapport air-carburant riche au rapport air-carburant pauvre. De plus, avec cela, le rapport air-carburant de sortie AFup du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 devient un rapport air-carburant pauvre (en réalité, un délai se produit depuis le moment où le rapport air-carburant de cible est commuté jusqu'au moment où le rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée change, mais dans l'exemple illustré, on considère par souci pratique que le changement est simultané) . Si au temps t2 le rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée change en rapport air-carburant pauvre, le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 augmente dans la quantité d'oxygène stockée OSA. De plus, avec cela, 1'excès/défaut d'oxygène cumulé EOED augmente également progressivement. [0060] De ce fait, le rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement en sortie change en rapport air- carburant stœchiométrique, et le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 converge vers le rapport air-carburant stœchiométrique. A ce moment-là, le rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée qui devient le rapport air-carburant pauvre, mais il y a une marge de sécurité suffisante dans la capacité de stockage d'oxygène du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20, de sorte que l'oxygène dans le gaz d'échappement d'écoulement d'entrée est stocké dans le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 et le NOX est éliminé par réduction. Pour cette raison, l'échappement du NOX du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 devient sensiblement zéro.
[0061] Après cela, si le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 augmente dans la quantité d'oxygène stockée OSA, au temps t3, la quantité d'oxygène stockée OSA du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 atteint la quantité de stockage de référence de commutation Cref. Pour cette raison, 1'excès/défaut d'oxygène cumulé ΣΟΕϋ atteint la valeur de référence de commutation OEDref qui correspond à la quantité de stockage de référence de commutation Cref. Dans la présente forme de réalisation, si 1'excès/défaut d'oxygène cumulé ΣΟΕΟ devient la valeur de référence de commutation OEDref ou plus, le stockage d'oxygène dans le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 est suspendu en commutant la quantité de correction de rapport air-carburant AFC à la quantité de correction de consigne riche AFCrich. Par conséquent, le rapport air-carburant de cible est amené à être le rapport air-carburant riche. De plus, à ce moment-là, 1'excès/défaut d'oxygène cumulé ΣΟΕΟ est réinitialisé à 0.
[0062] Ici, dans l'exemple qui est représenté dans la figure 6, au temps t3, le rapport air-carburant de cible est commuté et la quantité de stockage d'oxygène OSA chute simultanément, mais en réalité, un délai se produit depuis le moment de la commutation du rapport air-carburant de cible jusqu'au moment où la quantité de stockage d'oxygène OSA chute. De plus, quand une accélération du véhicule pourvu du moteur à combustion interne amène la charge de moteur à devenir plus élevée et la quantité d'air d'admission dévie fortement pendant un instant etc., le rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée s'écarte parfois fortement de manière involontaire du rapport air-carburant de cible pendant un instant.
[0063] A l'opposé, la quantité de stockage de référence de commutation Cref est établie suffisamment plus faible que la quantité maximum d'oxygène pouvant être stockée Cmax quand le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 est neuf. Pour cette raison, même si le délai mentionné ci-dessus se produit ou bien le rapport air-carburant du gaz d'échappement réel s'écarte fortement de manière involontaire du rapport air-carburant de cible pendant un instant, la quantité d'oxygène stockée OSA n'atteint pas la quantité maximum d'oxygène pouvant être stockée Cmax. Réciproquement, la quantité de stockage de référence de commutation Cref est amenée à être une quantité suffisamment faible de telle sorte que la quantité d'oxygène stockée OSA n'atteint pas la quantité maximum d'oxygène pouvant être stockée Cmax même si le délai mentionné ci-dessus ou une déviation involontaire de rapport air-carburant se produit. Par exemple, la quantité de stockage de référence de commutation Cref est amenée à être 3/4 ou moins de la quantité maximum d'oxygène pouvant être stockée Cmax quand le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 est neuf, de préférence 1/2 ou moins, de préférence encore 1/5 ou moins.
[0064] Au temps t3, si le rapport air-carburant de cible est commuté au rapport air-carburant riche, le rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée change du rapport air-carburant pauvre au rapport air-carburant riche. Avec cela, le rapport air-carburant de sortie AFup du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 devient un rapport air-carburant riche (en réalité, un délai se produit depuis le moment où le rapport air-carburant de cible est commuté jusqu'au moment où le gaz d'échappement d'écoulement d'entrée change de rapport air-carburant, mais dans l'exemple illustré, on considère par souci pratique que le changement est simultané) . Le gaz d'échappement d'écoulement d'entrée contient du gaz non brûlé, de sorte que le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 diminue progressivement dans la quantité d'oxygène stockée OSA. Au temps t4, de la même manière que le temps ti, le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 commence à chuter. A ce moment-là également, le rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée est le rapport air-carburant riche, de sorte qu'il y a sensiblement zéro NOX qui s'échappe du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20.
[0065] Ensuite, au temps t5, de la même manière que le temps t2, le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 atteint le rapport air-carburant de consigne riche AFrich. De ce fait, la quantité de correction de rapport air-carburant AFC est commutée à la valeur AFClean qui correspond au rapport air-carburant de consigne pauvre. Après cela, le cycle des temps t]. à ts mentionnés ci-dessus est répété.
[0066] De plus, dans la présente forme de réalisation, alors que le cycle mentionné ci-dessus des temps ti à t5 est répété, la quantité de carburant qui est délivrée à la chambre de combustion 5 est commandée par rétroaction de telle sorte que le rapport air-carburant de sortie AFup du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 devient le rapport air-carburant de cible. Par exemple, quand le rapport air-carburant de sortie AFup du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 est plus faible (plus riche) que le rapport air-carburant de cible, la quantité de carburant qui est délivrée à la chambre de combustion 5 est rendue plus petite. D'autre part, quand le rapport air-carburant de sortie AFup du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 est plus grand (plus pauvre) que la valeur correspondant au rapport air-carburant de cible, la quantité de carburant qui est délivrée à la chambre de combustion 5 devient plus grande.
[0067] Comme cela sera compris d'après l'explication ci-dessus, selon la présente forme de réalisation, il est possible de supprimer de manière constante la quantité de libération de NOX du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20. C'est-à-dire que, tant que l'on réalise la commande mentionnée ci-dessus, fondamentalement, la quantité de libération de NOX du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 peut être rendue sensiblement de zéro. De plus, le temps cumulé lors du calcul de 1'excès/défaut d'oxygène cumulé ZOED est court, de sorte qu'il y a moins de risque d'erreur de calcul comparé à lorsque l'on calcule la quantité cumulée sur une longue période. Pour cette raison, l'erreur dans le calcul de 1'excès/défaut d'oxygène cumulé ΣΟΕϋ peut être empêchée d'amener du NOX à arrêter d'être libéré.
[0068] De plus, en général, si la quantité d'oxygène stockée du catalyseur de purification d'échappement est maintenue constante, le catalyseur de purification d'échappement chute en capacité de stockage d'oxygène. C'est-à-dire que, pour maintenir le catalyseur de purification d'échappement à une capacité de stockage d'oxygène élevée, la quantité d'oxygène stockée du catalyseur de purification d'échappement doit fluctuer. A l'opposé, selon la présente forme de réalisation, comme cela est représenté dans la figure 6, la quantité d'oxygène stockée OSA du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 fluctue constamment vers le haut et vers le bas, de sorte que la capacité de stockage d'oxygène est empêchée de chuter.
[0069] Il est à noter que, dans la forme de réalisation ci-dessus, au temps t2 à t3, la quantité de correction de rapport air-carburant AFC est maintenue à la quantité de correction de consigne pauvre AFClean. Cependant, dans cette période, la quantité de correction de rapport air-carburant AFC ne doit pas nécessairement être maintenue constante. Elle peut être prévue pour diminuer progressivement ou fluctuer d'une autre manière. En variante, pendant la période des temps t2 à t3, il est également possible d'amener temporairement la quantité de correction de rapport air-carburant AFC à être une valeur plus petite que 0 (par exemple, la quantité de correction de consigne riche etc.). C'est-à-dire que, pendant la période des temps t2 à t3, le rapport air-carburant de cible peut également temporairement être amené au rapport air-carburant riche.
[0070] D'une manière similaire, dans la forme de réalisation ci-dessus, au temps t3 à ts, la quantité de correction de rapport air-carburant AFC est maintenue à la quantité de correction de consigne riche AFCrich. Cependant, dans cette période, la quantité de correction de rapport air-carburant AFC ne doit pas forcément être maintenue constante. Elle peut être prévue pour augmenter progressivement ou fluctuer d'une autre manière. En variante, pendant la période des temps t3 à t5, il est également possible d'amener temporairement la quantité de correction de rapport air-carburant AFC à une valeur plus grande que 0 (par exemple la quantité de correction de consigne pauvre etc.). C'est-à-dire que, pendant la période des temps t3 à t5, le rapport air-carburant de cible peut également être amené temporairement à être le rapport air-carburant pauvre.
[0071] Cependant, dans ce cas également, la quantité de correction de rapport air-carburant AFC au temps t2 à t3 est établie de telle sorte que la différence entre la valeur moyenne du rapport air-carburant de cible et du rapport air-carburant stœchiométrique au temps t2 à t3 devient plus grande que la différence entre la valeur moyenne du rapport air-carburant de cible et du rapport air-carburant stœchiométrique au temps t3 à ts.
[0072] De plus, dans la forme de réalisation ci-dessus, 1'excès/défaut d'oxygène cumulé EOED est calculé sur la base du rapport air-carburant de sortie AFup etc. Cependant, la quantité d'oxygène stockée OSA peut également être calculée sur la base d'autres paramètres en plus de ces paramètres et peut être estimée sur la base de paramètres qui sont différents de ces paramètres. De plus, dans la forme de réalisation ci-dessus, si 1'excès/défaut d'oxygène cumulé EOED devient la valeur de référence de commutation OEDref ou plus, le rapport air-carburant de cible est commuté du rapport air-carburant de consigne pauvre au rapport air-carburant de consigne riche. Cependant, le calage de commutation du rapport air-carburant de cible du rapport air-carburant de consigne pauvre au rapport air-carburant de consigne riche peut, par exemple, également être basé sur le temps de fonctionnement de moteur ou la quantité cumulée d'air d'admission depuis le moment de la commutation du rapport air-carburant de cible du rapport air-carburant de consigne riche au rapport air-carburant de consigne pauvre ou un autre paramètre. Cependant, dans ce cas également, le rapport air-carburant de cible doit être commuté du rapport air-carburant de consigne pauvre au rapport air-carburant de consigne riche alors que la quantité d'oxygène stockée OSA du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 est estimée être plus petite que la quantité d'oxygène pouvant être stockée maximum.
[0073] <Balayage>
De ce point de vue, si un chevauchement de soupape se produit quand la pression à l'intérieur de l'orifice d'admission 7 (pression d'admission) est plus élevée que la pression à l'intérieur de l'orifice d'échappement 9 (pression d'échappement), de l'air est soufflé depuis le passage d'admission à travers le cylindre jusqu'au passage d'échappement comme balayage. Il est à noter que « chevauchement de soupape » signifie le chevauchement partiel de la durée d'ouverture de la soupape d'admission 6 et de la durée d'ouverture de la soupape d'échappement 8. L'unité de commande électronique 31 peut commander le mécanisme de calage de soupape variable B de la soupape d'admission 6 et/ou le mécanisme de calage de soupape variable C de la soupape d'échappement 8 de façon à provoquer un chevauchement de soupape et peut changer la quantité de chevauchement de soupape (c'est-à-dire la durée pendant laquelle la soupape d'admission 6 et la soupape d'échappement 8 sont toutes les deux ouvertes). Plus spécialement, la quantité de chevauchement de soupape est changée par le changement du calage d'ouverture de la soupape d'admission 6 et/ou le changement du calage de fermeture de la soupape d'échappement 8.
[0074] Les figures 7A et 7B sont des vues montrant schématiquement des exemples des durées d'ouverture de la soupape d'échappement 8 et de la soupape d'admission 6. Dans l'exemple représenté dans la figure 7A, le calage de fermeture de la soupape d'échappement 8 et le calage d'ouverture de la soupape d'admission 6 correspondent au point mort haut d'échappement de sorte qu'un chevauchement de soupape ne se produit pas. Dans l'exemple représenté dans la figure 7B, la durée d'ouverture de la soupape d'échappement 8 et la durée d'ouverture de la soupape d'admission 6 se chevauchent et un chevauchement de soupape se produit.
[0075] Si la quantité d'air d'admission est insuffisante pour le couple demandé, le balayage est utilisé. En provoquant le balayage, la quantité de gaz d'échappement augmente et la vitesse de la turbine 102 du turbocompresseur 101 est augmentée. Il en résulte que la pression d'air d'admission (pression de suralimentation) est augmentée et la quantité d'air d'admission est amenée à augmenter.
[0076] <Problème de commande du rapport air-carburant pendant le balayage>
Comme cela a été mentionné ci-dessus, dans la présente forme de réalisation, la quantité de carburant délivrée à la chambre de combustion 5 est commandée par rétroaction de telle sorte que le rapport air-carburant de sortie AFup du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 devient le rapport air-carburant de cible. De plus, 1'excès/défaut d'oxygène cumulé EOED est calculé sur la base du rapport air-carburant de sortie AFup du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40, alors que le rapport air-carburant de cible est établi sur la base de 1'excès/défaut d'oxygène cumulé EOED. Il est à noter que, pendant le balayage, la quantité de carburant délivrée à la chambre de combustion 5 est commandée par rétroaction de telle sorte que le rapport air-carburant moyen du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée, y compris l'air soufflé depuis le passage d'admission à travers le cylindre jusqu'au passage d'échappement, devient le rapport air-carburant de cible. [0077] Toutefois, si un balayage se produit, l'air dans le cylindre diminue du fait de l'air soufflé, de sorte que le rapport air-carburant de combustion dans le cylindre devient riche. Si la quantité de balayage est grande et le degré riche du rapport air-carburant de combustion devient élevé, la concentration en hydrogène dans le gaz d'échappement devient plus élevée. L'hydrogène est plus rapide en vitesse de diffusion dans la couche de régulation de diffusion du capteur de rapport air-carburant comparé à d'autres composants dans le gaz d'échappement, de sorte qu'il atteint la surface d'électrode du capteur de rapport air-carburant plus rapidement que ces autres composants. Il en résulte que la surface d'électrode du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 devient une atmosphère riche et la sortie du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 s'écarte vers le côté riche. Si l'on commande le rapport air-carburant sur la base d'un rapport air-carburant qui s'est écarté vers le côté riche détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté amont 40, le rapport air-carburant d'échappement réel devient plus pauvre que le rapport air-carburant de cible. Il en résulte que le rendement d'élimination du gaz non brûlé etc. au niveau des catalyseurs de purification d'échappement 20 et 24 chute et l'émission d'échappement est susceptible de se détériorer. Ce phénomène va être expliqué ci-dessous en se référant à la figure 8.
[0078] La figure 8 est un diagramme de temps, semblable à la figure 6, de la quantité de stockage d'oxygène OSA du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 etc. pendant le balayage. Dans l'exemple de la figure 8, du fait du balayage, la sortie du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 dévie vers le côté riche. Dans la figure, le trait plein au niveau du rapport air-carburant de sortie AFup du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 montre le rapport air-carburant de sortie. D'autre part, le trait en pointillés montre le rapport air-carburant réel du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée.
[0079] Dans l'exemple représenté dans la figure 8 également, dans l'état avant le temps ti, la quantité de correction de rapport air-carburant AFC est amenée à être la quantité de correction de consigne riche AFCrich. Par conséquent, le rapport air-carburant de cible est amené à être le rapport air-carburant de consigne riche. Avec cela, le rapport air-carburant de sortie AFup du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 devient un rapport air-carburant égal au rapport air-carburant de consigne riche. Cependant, comme cela a été expliqué ci-dessus, le rapport air-carburant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 dévie vers le côté riche, de sorte que le rapport air-carburant réel du gaz d'échappement devient un rapport air-carburant sur le côté pauvre du rapport air-carburant de consigne riche. C'est-à-dire que le rapport air-carburant de sortie AFup du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 devient plus faible que le rapport air-carburant réel (trait en pointillés dans la figure) (vers le côté riche). Pour cette raison, la vitesse de diminution de la quantité de stockage d'oxygène OSA du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 devient lente.
[0080] De plus, dans l'exemple représenté dans la figure 8, au temps t2, le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 atteint le rapport air-carburant jugé estimé riche AFrich. Pour cette raison, comme cela a été expliqué ci-dessus, au temps t2, la quantité de correction de rapport air-carburant AFC est commutée vers la quantité de correction de consigne pauvre AFClean. C'est-à-dire que le rapport air-carburant de cible est commuté vers le rapport air-carburant de consigne pauvre.
[0081] Avec cela, le rapport air-carburant, de sortie AFup du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 devient un rapport air-carburant égal au rapport air-carburant de consigne pauvre. Cependant, comme cela a été expliqué ci-dessus, le rapport air-carburant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 dévie vers le côté riche, de sorte que le rapport air-carburant réel du gaz d'échappement devient un rapport air-carburant plus pauvre que le rapport air-carburant de consigne pauvre. C'est-à-dire que le rapport air-carburant de sortie AFup du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 devient plus faible que le rapport air-carburant réel (trait en pointillés dans la figure) (vers le côté riche) . Pour cette raison, la vitesse d'augmentation de la quantité de stockage d'oxygène OSA du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 devient rapide.
[0082] En outre, si la déviation du rapport air-carburant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 est grande, la vitesse d'augmentation de la quantité de stockage d'oxygène OSA du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 devient extrêmement rapide. Par conséquent, dans ce cas, comme cela est représenté dans la figure 8, avant que 1'excès/défaut d'oxygène cumulé EOED calculé sur la base du rapport air-carburant de sortie AFup du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 atteigne la valeur de référence de commutation OEDref, la quantité de stockage d'oxygène réelle OSA atteint la quantité maximum d'oxygène pouvant être stockée Cmax. Il en résulte que du N0x et de l'oxygène s'écoulent hors du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 et le rapport air-carburant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 devient plus grand (plus pauvre) que le rapport air-carburant stœchiométrique.
[0083] <Commande de quantité de balayage>
Dans la présente forme de réalisation, la quantité de balayage est commandée pendant le balayage pour supprimer une détérioration de l'émission d'échappement accompagnant le balayage. La commande de la quantité de balayage dans la présente forme de réalisation est tout d'abord brièvement expliquée.
[0084] Le moteur à combustion interne 100 comporte en outre un dispositif de commande de balayage. Le dispositif de commande de balayage réduit la quantité de chevauchement de soupape de telle sorte que la quantité de balayage devient plus petite quand le rapport air-carburant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 passe d'une valeur inférieure au rapport air-carburant estimé pauvre (par exemple, 14,65) plus pauvre que le rapport air-carburant stœchiométrique, à une valeur supérieure ou égale audit rapport air-carburant estimé pauvre pendant le balayage. La raison est considérée comme étant que si le rapport air-carburant de sortie du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 atteint ou dépasse le rapport air-carburant estimé pauvre pendant le balayage, du NOX s'écoule hors du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 du fait de la grande quantité de balayage. Il est à noter que la quantité de chevauchement de soupape est rendue plus petite par au moins l'avance du calage de fermeture de la soupape d'échappement 8 par le mécanisme de calage de soupape variable C et/ou le retard du calage d'ouverture de la soupape d'admission 6 par le mécanisme de calage de soupape variable B. Par exemple, la quantité de chevauchement de soupape est rendue plus petite en avançant l'angle de phase de la soupape d'échappement 8 grâce au mécanisme de calage de soupape variable C et en retardant l'angle de phase de la soupape d'admission 6 grâce au mécanisme de calage de soupape variable B. Il est à noter que, dans cette description, « l'angle de phase » signifie l'angle central de l'angle de fonctionnement.
[0085] Si l'on réduit la quantité de balayage, le degré riche du rapport air-carburant de combustion devient plus faible et la concentration en hydrogène dans le gaz d'échappement devient plus basse. Il en résulte que la quantité de déviation de la sortie du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 vers le côté riche est rendue plus petite et le rapport air-carburant d'échappement réel s'approche du rapport air-carburant de cible. Par conséquent, une détérioration du rendement d'élimination du gaz non brûlé etc. au niveau du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 est supprimée et une détérioration de l'émission d'échappement est à son tour supprimée.
[0086] De ce point de vue, le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 se détériore avec le temps. Avec la détérioration du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20, la quantité maximum d'oxygène pouvant être stockée Cmax du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 devient progressivement plus petite. Dans ce cas, la quantité de balayage possible devient également plus petite. Par conséquent, pour empêcher de façon fiable l'écoulement de sortie de NOX du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20, si l'on établit la limite supérieure de la quantité de balayage en considérant la quantité maximum d'oxygène pouvant être stockée Cmax du catalyseur de purification d'échappement du côté amont détérioré 20, la limite supérieure devient une quantité extrêmement faible. Il en résulte que, même pendant la durée avant que le catalyseur de purification d'échappement se détériore, il n'est pas possible de provoquer une quantité suffisante de balayage correspondant au couple demandé.
[0087] Cependant, dans la présente forme de réalisation, le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 peut être utilisé pour détecter avec précision l'écoulement de sortie d'oxygène du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 et ensuite pour estimer rapidement l'écoulement de sortie de NOX du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20. La raison est que la grande quantité d'hydrogène générée dans le gaz d'échappement pendant le balayage est éliminée par oxydation au niveau du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20, de sorte que le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 n'est pas très affecté par l'hydrogène. Par conséquent, dans la présente forme de réalisation, il est possible de provoquer une quantité appropriée de balayage correspondant à l'état de détérioration du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20.
[0088] De plus, le dispositif de commande de balayage commande la quantité de chevauchement de soupape de telle sorte que la quantité de balayage devient la limite supérieure ou moins, diminue la limite supérieure quand un rapport air-carburant du rapport air-carburant estimé pauvre ou plus est détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 pendant le balayage, et maintient ou augmente la limite supérieure quand un rapport air-carburant du rapport air-carburant estimé pauvre ou davantage n'est pas détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 pendant le balayage. La valeur initiale de la limite supérieure est amenée à être une valeur où du N0x ne s'écoule pas hors du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 du fait du balayage quand le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 est inutilisé. Il est à noter que la quantité de chevauchement de soupape, comme cela a été expliqué ci-dessus, peut être commandée par l'unité de commande électronique 31 en commandant au moins un des mécanismes variables de calage de soupape B et C.
[0089] En réduisant la limite supérieure quand un rapport air-carburant du rapport air-carburant estimé pauvre ou plus est détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 pendant le balayage, dans la dernière commande de rapport air-carburant, l'écoulement de sortie du NOX du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 peut être supprimé. De plus, il est possible d'établir la limite supérieure correspondant à l'état de détérioration du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20.
[0090] De plus, la limite supérieure de la quantité de balayage est susceptible d'être établie excessivement basse en raison d'une certaine sorte d'erreur de commande. Dans ce cas, dans le dernier fonctionnement du moteur à combustion interne, il n'est pas possible de provoquer une quantité suffisante de balayage correspondant au couple demandé. Par conséquent, le dispositif de commande de balayage augmente la limite supérieure quand un rapport air-carburant du rapport air-carburant estimé pauvre ou plus n'a pas été détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 indépendamment de la commande de la quantité de chevauchement de soupape de telle sorte que la quantité de balayage devient la limite supérieure. De ce fait, même si la limite supérieure a été établie excessivement basse, la limite supérieure peut être corrigée à une valeur appropriée. Il est à noter que le dispositif de commande de balayage maintient la limite supérieure même si un rapport air-carburant du rapport air-carburant estimé pauvre ou plus n'a pas été détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 en commandant la quantité de chevauchement de soupape de telle sorte que la quantité de balayage devient inférieure à la limite supérieure.
[0091] <Explication de la commande de la quantité de balayage en utilisant le diagramme de temps>
La commande mentionnée ci-dessus va être spécifiquement expliquée en se référant à la figure 9. La figure 9 est un diagramme de temps de la quantité de balayage demandée RSBA, de la quantité de balayage de consigne SSBA, et du rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 dans le cas de la commande de la quantité de balayage dans la présente forme de réalisation. Dans la figure, les traits en pointillés dans le diagramme de temps de la quantité de balayage demandée RSBA et de la quantité de balayage de consigne SSBA montrent la limite supérieure L de la quantité de balayage. La quantité de balayage demandée RSBA est calculée sur la base du couple demandé, alors que la quantité de balayage de consigne SSBA est établie sur la base de la quantité de balayage demandée RSBA et de la limite supérieure L. Pendant le balayage, la quantité de chevauchement de soupape est commandée de telle sorte que la quantité de balayage devient la quantité de balayage de consigne SSBA. Dans l'exemple représenté dans la figure 9, un balayage est provoqué du temps ti au temps t2, du temps t3 au temps t4, du temps t5 au temps t6, au temps t7 au temps t9, du temps tio au temps t12, et du temps ti3 au temps ti4. Il est à noter que, dans le diagramme de temps de la quantité de balayage demandée RSBA et de la quantité de balayage de consigne SSBA de la figure 9, les parties représentées seulement par des traits pleins ont des traits pleins et des traits en pointillés qui se chevauchent.
[0092] Au temps t2, la quantité de balayage demandée RSBA est plus petite que la limite supérieure L. Pour cette raison, au temps ti, la quantité de balayage de consigne SSBA est établie à la quantité de balayage demandée RSBA. De plus, dans le temps de balayage des temps ti à t2, le rapport air-carburant estimé pauvre AFlean (par exemple 14,65) n'a pas été détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41, mais la quantité de balayage de consigne SSBA était plus petite que la limite supérieure L, de sorte que la limite supérieure L est maintenue.
[0093] Au temps t3, la quantité de balayage demandée RSBA est plus grande que la limite supérieure L. Pour cette raison, au temps t3, la quantité de balayage de consigne SSBA est établie à la limite supérieure L. De plus, au temps de balayage des temps t3 à t4, indépendamment du fait d'avoir commandé la quantité de chevauchement de soupape de telle sorte que la quantité de balayage devient la limite supérieure L, le rapport air-carburant estimé pauvre AFlean n'a pas été détecté par le capteur de rapport air-carburant du cote aval 41, de sorte que, au temps t4 apres la fin du balayage, la limite supérieure L est augmentée.
[0094] Au temps t5, la quantité de balayage demandée RSBA est plus petite que la limite supérieure accrue L. Pour cette raison, au temps ts, la quantité de balayage de consigne SSBA est établie à la quantité de balayage demandée RSBA. De plus, dans le temps de balayage des temps t5 à t6, le rapport air-carburant estimé pauvre AFlean n'a pas été détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 pendant le balayage, mais la quantité de balayage de consigne SSBA était plus petite que la limite supérieure L, de sorte que la limite supérieure L est maintenue.
[0095] Au temps t7, la quantité de balayage demandée RSBA est plus grande que la limite supérieure L. Pour cette raison, au temps t7, la quantité de balayage de consigne SSBA est établie à la limite supérieure L. Dans l'exemple représenté dans la figure 9, au temps t8 pendant le balayage, le rapport air-carburant de sortie de capteur du côté aval AFdwn change pour le rapport air-carburant estimé pauvre AFlean ou plus. Pour cette raison, au temps t8, le chevauchement de soupape est commandé de façon à diminuer fortement la quantité de balayage de consigne SSBA avec laquelle la quantité de balayage devient plus petite. De plus, au temps t8, la limite supérieure L est diminuée. Il est à noter que, tant que la limite supérieure L est diminuée avant le balayage suivant, la limite supérieure L peut être diminuée après la fin du balayage, c'est-à-dire à partir du temps t9.
[0096] Il est à noter que, dans la présente forme de réalisation, une fois que le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 change pour le rapport air-carburant estimé pauvre AFlean ou plus, la quantité de balayage de consigne SSBA est diminuée. Ceci est dû au fait que parfois, même si du NOX ne s'écoule pas hors du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20, le rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement en sortie finit par s'écarter très légèrement du rapport air-carburant stœchiométrique. Exposé autrement, le rapport air-carburant estimé pauvre AFlean est amené à être le rapport air-carburant que le rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement en sortie n'atteindra pas quand le NOX ne s'écoule pas hors du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20.
[0097] Au temps ti0, la quantité de balayage demandée RSBA est plus grande que la limite supérieure diminuée L. Pour cette raison, au temps tio, la quantité de balayage de consigne SSBA est établie à la limite supérieure L. Dans l'exemple représenté dans la figure 9, au temps tu pendant le balayage, le rapport air-carburant de sortie de capteur de rapport air-carburant du côté aval AFdwn change pour le rapport air-carburant estimé pauvre AFlean ou plus. Pour cette raison, au temps tu, le chevauchement de soupape est commandé pour diminuer fortement la quantité de balayage de consigne SSBA avec laquelle la quantité de balayage devient plus petite. De plus, au temps tu, la limite supérieure L est diminuée.
[0098] Au temps ti3, la quantité de balayage demandée RSBA est plus grande que la limite supérieure L. Pour cette raison, au temps ti3, la quantité de balayage de consigne SSBA est établie à la limite supérieure L. De plus, dans le temps de balayage des temps ti3 à t14, indépendamment de la commande de la quantité de chevauchement de soupape de telle sorte que la quantité de balayage devient la limite supérieure L, le rapport air-carburant estimé pauvre AFlean n'a pas été détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41, de sorte que la limite supérieure L est accrue au temps ti4 après la fin du balayage. Après cela également, une commande similaire au temps tx au temps ti4 est réalisée.
[0099] De plus, dans la présente forme de réalisation, même pendant le balayage, la commande de rapport air-carburant de base mentionnée ci-dessus est réalisée. Pendant le balayage, la quantité de carburant délivrée à la chambre de combustion est commandée de telle sorte que le rapport air-carburant moyen du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée comprenant la quantité de balayage devient le rapport air-carburant de cible. Dans ce cas, quand le rapport air-carburant de cible est commuté du rapport air-carburant de consigne riche au rapport air-carburant de consigne pauvre, le rapport air-carburant riche est détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41. Cependant, dans la figure 9, pour faciliter la compréhension, il est à noter que, dans le diagramme de temps du rapport air-carburant de sortie du côté aval AFdwn, un rapport air-carburant plus riche que le rapport air-carburant stœchiométrique n'est pas représenté.
[0100] <Sous-programme de commande de quantité de balayage> La commande de la quantité de balayage va ensuite être expliquée en détail en se référant à l'organigramme de la figure 10. La figure 10 est un organigramme montrant un sous-programme de commande de la quantité de balayage dans une forme de réalisation de la présente invention. Le sous-programme de commande illustré est exécuté lorsque l'on provoque le balayage.
[0101] Tout d'abord, à l'étape SI, on estime si la quantité de balayage demandée RSBA est la limite supérieure L de la quantité de balayage ou plus. La valeur initiale de la limite supérieure L est amenée à être une valeur telle que du NOX ne s'écoule pas hors du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 du fait du balayage quand le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 n'est pas encore utilisé.
[0102] La quantité de balayage demandée RSBA, par exemple, est calculée sur la base d'une carte représentée comme une fonction de la vitesse de moteur et du couple demandé. Plus spécialement, dans la carte ci-dessus, la quantité de balayage demandée RSBA est représentée comme devenant plus grande, plus la vitesse de moteur est faible, et est représentée comme devenant plus grande, plus le couple demandé est élevé. Il est à noter que la vitesse de moteur est calculée sur la base de la sortie du capteur d'angle de vilebrequin 44. De plus, le couple demandé est calculé sur la base de la sortie du capteur de charge 43 relié à la pédale d'accélérateur 42.
[0103] Lorsque, à l'étape SI, on estime que la quantité de balayage demandée RSBA est plus petite que la limite supérieure L, le sous-programme passe à l'étape S2. A l'étape S2, la quantité de balayage de consigne SSBA est établie à la quantité de balayage demandée RSBA. Après l'étape S2, le sous-programme passe à l'étape S4. D'autre part, quand, à l'étape SI, on estime que la quantité de balayage demandée RSBA est la limite supérieure L ou plus, le sous-programme passe à l'étape S3. A l'étape S3, la quantité de balayage de consigne SSBA est établie à la limite supérieure L. Après l'étape S3, le sous-programme passe à l'étape S4.
[0104] A l'étape S4, le balayage est provoqué et la quantité de chevauchement de soupape est commandée de telle sorte que la quantité de balayage devient la quantité de balayage de consigne SSBA établie à l'étape S2 ou à l'étape S3 .
[0105] Ensuite, à l'étape S5, on estime si le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 est supérieur ou égal au rapport air-carburant estimé pauvre AFlean. Le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 est acquis à partir du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41. De plus, le rapport air-carburant estimé pauvre AFlean est un rapport air-carburant prédéterminé légèrement plus pauvre que le rapport air-carburant stœchiométrique (par exemple, 14,65). [0106] Quand, à l'étape S5, on estime que le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 est supérieur ou égal au rapport air-carburant estimé pauvre AFlean, c'est-à-dire si, pendant le balayage, le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 change pour un rapport supérieur ou égal au rapport air-carburant estimé pauvre AFlean, le sous-programme passe à l'étape S6.
[0107] A l'étape S6, la quantité de balayage de consigne SSBA est diminuée fortement de façon à supprimer l'écoulement de sortie de NOX du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20. Par conséquent, la quantité de chevauchement de soupape est rendue plus petite de telle sorte que la quantité de balayage devient plus petite sur la base de la quantité de balayage de consigne diminuée SSBA. Par exemple, à l'étape S6, la quantité de balayage de consigne SSBA établie à l'étape S2 ou à l'étape S3 moins une valeur prédéterminée « a » est amenée à être la nouvelle quantité de balayage de consigne SSBA. La valeur prédéterminée « a » est un nombre positif prédéterminé. De plus, à l'étape S6, la quantité de balayage de consigne SSBA établie à l'étape S2 ou à l'étape S3 multipliée par un coefficient « b » peut être amenée à être la nouvelle quantité de balayage de consigne SSBA. Le coefficient « b » est un nombre positif prédéterminé inférieur à 1. La quantité de balayage de consigne diminuée SSBA est amenée à être 3/4 ou moins de la limite supérieure L, de préférence 1/2 ou moins, de préférence encore 1/5 ou moins, pour supprimer rapidement l'écoulement de sortie de NOX.
[0108] Ensuite, à l'étape S7, la limite supérieure L est diminuée de façon à supprimer l'écoulement de sortie de NOX du catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20 au balayage suivant et ainsi de suite. Par exemple, à l'étape S7, la limite supérieure courante L moins une valeur prédéterminée « c » est amenée à être la nouvelle limite supérieure L. La valeur prédéterminée « c » est un nombre positif prédéterminé. De plus, à l'étape S7, la limite supérieure courante L multipliée par le coefficient « d » peut être amenée à être la nouvelle limite supérieure L. Le coefficient « d » est un nombre positif prédéterminé inférieur à 1 (par exemple 0,9). Une fois que la limite supérieure L est mise à jour à l'étape S7, le présent sous-programme de commande est terminé.
[0109] D'autre part, quand, à l'étape S5, on estime que le rapport air-carburant de sortie AFdwn du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 est plus petit que le rapport air-carburant estimé pauvre AFlean, le sous-programme passe à l'étape S8. A l'étape S8, on estime si le balayage est terminé.
[0110] Quand on estime à l'étape S8 que le balayage n'est pas terminé, le sous-programme revient à l'étape S5 et l'étape S5 est répétée. Il est à noter que, en réalité, un délai se produit depuis le balayage jusqu'au moment où l'air soufflé atteint le capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 et le catalyseur de purification d'échappement du côté amont 20. Pour cette raison, l'étape S5 peut être répétée jusqu' au temps de fin du balayage plus un temps de retard.
[0111] D'autre part, si à l'étape S8 on estime que le balayage est terminé, c'est-à-dire si le rapport air-carburant estimé pauvre AFlean n'a pas été détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 du fait du balayage, le sous-programme passe à l'étape S9. A l'étape S9, on estime si la quantité de balayage de consigne SSBA pendant le balayage était la limite supérieure L. Lorsque l'on estime que la quantité de balayage de consigne SSBA pendant le balayage n'était pas la limite supérieure L, le sous-programme passe à l'étape S10. A l'étape S10, la limite supérieure L est maintenue à la valeur courante. Après l'étape S10, le présent sous-programme de commande est terminé.
[0112] D'autre part, si, à l'étape S9, on estime que la quantité de balayage de consigne SSBA pendant le balayage était la limite supérieure L, le sous-programme passe à l'étape SU.
[0113] A l'étape SU, indépendamment de la commande de la quantité de chevauchement de soupape de telle sorte que la quantité de balayage devient la limite supérieure L, le rapport air-carburant estimé pauvre AFlean n' a pas été détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41, de sorte que la limite supérieure L est augmentée. Par exemple, à l'étape SU, la limite supérieure courante L plus une valeur prédéterminée « e » est amenée à être la nouvelle limite supérieure L. La valeur prédéterminée « e » est un nombre positif prédéterminé. De plus, à l'étape SU, la limite supérieure courante L multipliée par un coefficient « f » peut être amenée à être la nouvelle limite supérieure L. Le coefficient « f » est un nombre positif prédéterminé plus grand que 1 (par exemple 1,1). Il est à noter que la limite supérieure L peut être maintenue quand le rapport air-carburant de cible pendant le balayage a été établi seulement au rapport air-carburant de consigne seulement quand le rapport air-carburant de cible pendant le balayage a été établi au rapport air-carburant de consigne pauvre. C'est-à-dire que le dispositif de commande de balayage peut augmenter la limite supérieure quand le rapport air-carburant estimé pauvre AFlean n'a pas été détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval 41 indépendamment de la commande de la quantité de chevauchement de soupape de telle sorte que la quantité de balayage devient la limite supérieure L alors que le rapport air-carburant de cible est établi au rapport air-carburant de consigne pauvre. Une fois que la limite supérieure L est mise à jour à l'étape SU, le présent sous-programme de commande est terminé.
[0114] Il est à noter que tous les sous-programmes de commande mentionnés ci-dessus sont commandés par l'unité de commande électronique 31 du moteur à combustion interne 100.
[0115] Des formes de réalisation préférées selon la présente invention ont été expliquées ci-dessus, mais la présente invention n'est pas limitée à ces formes de réalisation et peut être modifiée et changée de différentes manières.
[0116] Par exemple, il est également possible de ne pas utiliser le capteur de rapport air-carburant du côté amont 40, mais de commander le rapport air-carburant sur la base seulement de la sortie du capteur de rapport air-carburant du côté aval 41. Dans ce cas, au lieu d'une commande de rétroaction de la quantité de carburant délivrée à la chambre de combustion 5 sur la base de la sortie du capteur de rapport air-carburant du côté amont 40, la quantité de carburant délivrée à la chambre de combustion 5 est commandée de telle sorte que le rapport du carburant et de l'air délivrés à la chambre de combustion 5 correspond au rapport air-carburant de cible. Plus spécialement, la quantité du carburant calculée à partir de la quantité d'air d'admission et du rapport air-carburant de cible est délivrée à la chambre de combustion 5. Il est à noter que, quand le capteur de rapport air-carburant du côté amont 40 n'est pas utilisé, 1'excès/défaut d'oxygène OED utilisé pour établir le rapport air-carburant de cible, par exemple, est calculé par la formule suivante (2). OED = 0,23 x (TAF - AFR) x Qi ... (2)
Ici, 0,23 indique la concentration en oxygène dans l'air, Qi indique la quantité d'injection de carburant, TAF indique le rapport air-carburant de cible, et AFR indique le rapport air-carburant formant le centre de commande (dans la présente forme de réalisation, le rapport air-carburant stœchiométrique (14,6)).
[0117] Pendant le balayage, la quantité de carburant délivrée à la chambre de combustion 5 est commandée de telle sorte que le rapport air-carburant moyen du gaz d'échappement d'écoulement d'entrée, y compris la quantité de balayage, devient le rapport air-carburant de cible. Cependant, même si une telle commande a été réalisée, pendant le balayage, l'air soufflé à travers le passage d'échappement et le carburant non brûlé atteignent de manière alternée le catalyseur de purification d'échappement de sorte que le catalyseur de purification d'échappement ne peut pas purifier efficacement le gaz d'échappement et l'émission d'échappement est susceptible de se détériorer. Cependant, dans ce cas également, en réalisant une commande de la quantité de balayage dans la présente forme de réalisation, il est possible de supprimer une détérioration de l'émission d'échappement accompagnant un balayage sans limiter de manière excessive la quantité de balayage.
[0118] De plus, dans la commande mentionnée ci-dessus du rapport air-carburant, le rapport air-carburant de cible est établi de manière alternée au rapport air-carburant de consigne riche et au rapport air-carburant de consigne pauvre, mais, par exemple, il peut également être maintenu au rapport air-carburant stœchiométrique.
Liste des références [0119] 1. corps de moteur 5. chambre de combustion 6. soupape d'admission 8. soupape d'échappement 18. papillon des gaz 20. catalyseur de purification d'échappement du côté amont 24. catalyseur de purification d'échappement du côté aval 31. unité de commande électronique 40. capteur de rapport air-carburant du côté amont 41. capteur de rapport air-carburant du côté aval 100. moteur à combustion interne 101. turbocompresseur (dispositif de suralimentation) B, C. mécanisme de calage de soupape variable

Claims (5)

  1. REVENDICATIONS
    1. Moteur à combustion interne (100) caractérisé en ce qu'il comporte : un dispositif de suralimentation (101) configuré pour changer une pression d'air délivré à une chambre de combustion (5), un mécanisme de calage de soupape de variable (B, C) configuré pour changer une quantité de chevauchement de soupape d'une soupape d'admission (6) et d'une soupape d'échappement (8), un catalyseur (20) disposé dans un passage d'échappement et configuré pour stocker de l'oxygène, un capteur de rapport air-carburant du côté aval (41) disposé sur un côté aval du catalyseur (20) dans une direction d'écoulement d'échappement et configuré pour détecter un rapport air-carburant du gaz d'échappement d'écoulement en sortie qui s'écoule hors du catalyseur (20), et un dispositif de commande de balayage configuré pour commander une quantité de balayage en commandant la quantité de chevauchement de soupape grâce au mécanisme de calage de soupape variable (B, C), le dispositif de commande de balayage étant configuré pour réduire la quantité de chevauchement de soupape quand un rapport air-carburant détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval (41) passe d'une valeur inférieure à un rapport air-carburant estimé pauvre plus pauvre qu'un rapport air-carburant stoechiométrique, à une valeur supérieure ou égale audit rapport air-carburant estimé pauvre pendant le balayage.
  2. 2. Moteur à combustion interne (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un capteur de rapport air-carburant du côté amont (40) disposé sur un côté amont du catalyseur (20) dans la direction d'écoulement d'échappement et configuré pour détecter un rapport air-carburant de gaz d'échappement d'écoulement d'entrée s'écoulant dans le catalyseur, et un dispositif de commande de rapport air-carburant configuré pour commander une quantité de carburant délivrée à la chambre de combustion (5) par une commande de rétroaction de telle sorte qu'un rapport air-carburant détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté amont (40) correspond à un rapport air-carburant de cible.
  3. 3. Moteur à combustion interne (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport air-carburant de cible est établi de manière alternée à un rapport air-carburant de consigne riche plus riche que le rapport air-carburant stoechiométrique et à un rapport air-carburant de consigne pauvre plus pauvre que le rapport air-carburant stœchiométrique, et le dispositif de commande de rapport air-carburant est configuré pour commuter le rapport air-carburant de cible au rapport air-carburant de consigne pauvre quand un rapport air-carburant détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval (41) devient un rapport air-carburant estimé riche plus riche que le rapport air-carburant stœchiométrique ou devient inférieur dans une commande riche où le rapport air-carburant de cible est établi au rapport air-carburant de consigne riche, et pour commuter le rapport air-carburant de cible au rapport air-carburant de consigne riche lorsque l'on estime que la quantité de stockage d'oxygène du catalyseur (20) devient une quantité de stockage de référence de commutation plus petite qu'une quantité maximale d'oxygène pouvant être stockée ou devient supérieure dans une commande pauvre où le rapport air-carburant de cible est établi au rapport air-carburant de consigne pauvre.
  4. 4. Moteur à combustion interne (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de commande de balayage est configuré pour commander la quantité de chevauchement de soupape de telle sorte que la quantité de balayage devient une limite supérieure ou moins, pour diminuer la limite supérieure quand un rapport air-carburant supérieur ou égal au rapport air-carburant estimé pauvre est détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval (41) pendant le balayage, et pour maintenir ou augmenter la limite supérieure quand un rapport air-carburant supérieur ou égal au rapport air-carburant estimé pauvre n'a pas été détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval (41) pendant le balayage.
  5. 5. Moteur à combustion interne (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de commande de balayage est configuré pour augmenter la limite supérieure quand un rapport air-carburant supérieur ou égal au rapport air-carburant estimé pauvre n'a pas été détecté par le capteur de rapport air-carburant du côté aval (41) indépendamment du fait d'avoir commandé la quantité de chevauchement de soupape de telle sorte que la quantité de balayage devient la limite supérieure.
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