化劑20流出的排氣的空燃比變化為理論空燃比，下游側空燃比傳感器41的輸出電流Irdwn也變小。因而，下游側空燃比傳感器41的輸出電流Irdwn在時刻t7以后變?yōu)榱阋韵?。此期間，目標空燃比的空燃比修正量AFC也被維持為濃設定修正量AFCgrich，上游側空燃比傳感器40的輸出電流Irup也被維持為負值。
[0217]若上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSAsc減少繼續(xù)，則在時刻t8下達到濃程度變更基準吸藏量Crich。在本實施方式中，若上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSAsc變?yōu)闈獬潭茸兏鶞饰亓緾rich以下，則為了減慢上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSAsc的減少速度，空燃比修正量AFC被切換為弱濃設定修正量AFCsrich。弱濃設定修正量AFCsrich是與弱濃設定空燃比相應的值，為大于AFCgrich且小于O的值。
[0218]在時刻&下，若將目標空燃比切換為弱濃設定空燃比，則向上游側排氣凈化催化劑20流入的排氣的空燃比相對于理論空燃比的差也變小。與之相伴，上游側空燃比傳感器40的輸出電流Irup的值變大，并且上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSAsc的減少速度降低。再者，向上游側排氣凈化催化劑20流入的排氣中的未燃氣體在上游側排氣凈化催化劑20中被氧化、凈化。因而，不僅從上游側排氣凈化催化劑20排出的氧以及NOx排出量被抑制，而且未燃氣體排出量也被抑制。
[0219]在時刻t8以后，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSAsc，盡管其減少速度慢，但逐漸地減少下去，其結果，從上游側排氣凈化催化劑20開始流出未燃氣體，其結果，與時刻1:2同樣地，下游側空燃比傳感器41的輸出電流Irdwn達到濃判定基準值Irrich。其后，反復進行與時刻18的操作同樣的操作。
[0220]<本實施方式的控制的作用效果>
[0221]根據(jù)所述的本實施方式的空燃比控制，在時刻t2下目標空燃比剛剛從濃空燃比變更為稀空燃比之后、以及在時刻〖6下目標空燃比剛剛從稀空燃比變更為濃空燃比之后，與理論空燃比的差較大(即，被設為濃程度或稀程度大的目標空燃比)。因而，能夠使在時刻t2下從上游側排氣凈化催化劑20流出的未燃氣體以及在時刻16下從上游側排氣凈化催化劑20流出的NOx迅速地減少。因此，能夠抑制從上游側排氣凈化催化劑20流出未燃氣體以及NOx。
[0222]另外，根據(jù)本實施方式的空燃比控制，在時刻〖2下將目標空燃比設定為稀設定空燃比后，未燃氣體從上游側排氣凈化催化劑20的流出停止且上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSAsc某種程度地恢復后，在時刻t4下目標空燃比被切換為弱稀設定空燃比。通過這樣減小目標空燃比與理論空燃比的差，能夠在時刻t4至時刻15減慢上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSAsc的增加速度。由此，能夠延長從時刻t4到時刻16的時間間隔。其結果，能夠使每單位時間的從上游側排氣凈化催化劑20流出的NOx、未燃氣體的流出量減少。而且，根據(jù)所述空燃比控制，在時刻丨5下，在NOx從上游側排氣凈化催化劑20流出時也能夠將其流出量抑制為很少。因此，能夠抑制NOx從上游側排氣凈化催化劑20的流出。
[0223]而且，根據(jù)本實施方式的空燃比控制，在時刻t6下將目標空燃比設定為濃設定空燃比后，NOx(氧)從上游側排氣凈化催化劑20的流出停止且上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSAsc某種程度地減少后，在時刻t8下目標空燃比被切換為弱濃設定空燃比。通過這樣減小目標空燃比與理論空燃比的差，能夠在時刻t8至時刻t ^咸慢上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSAsc的減少速度。由此，能夠延長從時刻t8到時刻t i的時間間隔。其結果，能夠使每單位時間的從上游側排氣凈化催化劑20流出的NOx、未燃氣體的流出量減少。而且，根據(jù)所述空燃比控制，在時刻^下，在未燃氣體從上游側排氣凈化催化劑20流出時也能夠將其流出量抑制為很少。因此，能夠抑制未燃氣體從上游側排氣凈化催化劑20流出。
[0224]而且，在本實施方式中，也如上述那樣，能夠利用下游側空燃比傳感器41正確地檢測稀判定空燃比的絕對值。因而，能夠抑制:空燃比修正量AFC向弱濃設定修正量AFCrich的切換正時產生延遲、NOx從上游側排氣凈化催化劑20流出。而且，能夠抑制在不需要切換的正時下的切換。
[0225]再者，在所述實施方式中，在上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSAsc變?yōu)橄〕潭茸兏鶞饰亓緾lean以上時，使目標空燃比變化以使得其與理論空燃比之差變小。但是，使目標空燃比變化以使得其與理論空燃比之差變小的時刻可以是時刻〖2?％的期間的任何時候。例如，可以如圖18所示那樣，在下游側空燃比傳感器41的輸出電流Irdwn變?yōu)闈馀卸ɑ鶞手礗rrich以上時使目標空燃比變化以使得其與理論空燃比之差變小。
[0226]同樣地，在所述實施方式中，在上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSAsc變?yōu)闈獬潭茸兏鶞饰亓緾rich以下時，使目標空燃比變化以使得其與理論空燃比之差變小。但是，使目標空燃比變化以使得其與理論空燃比之差變小的時刻，可以是時刻t6?t2的期間的任何時候。例如，可以如圖18所示那樣，在下游側空燃比傳感器41的輸出電流Irdwn變?yōu)榱阋韵聲r使目標空燃比變化以使得其與理論空燃比之差變小。
[0227]而且，在所述實施方式中，在時刻t4?16的期間、以及時刻18?12的期間，目標空燃比被固定為弱稀設定空燃比或弱濃設定空燃比。但是，在這些期間，目標空燃比既可以以其差階段性地變小的方式來設定，也可以以其差連續(xù)地變小的方式來設定。
[0228]當將以上所述歸納地表達時，根據(jù)本發(fā)明，可以說E⑶31具備:空燃比稀切換單元，該單元在下游側空燃比傳感器41的輸出電流變?yōu)榕c比理論空燃比濃的濃判定空燃比相應的值以下時，使向上游側排氣凈化催化劑20流入的排氣的目標空燃比變化到稀設定空燃比；稀程度降低單元，該單元在利用空燃比稀切換單元使目標空燃比變化之后且下游側空燃比傳感器41的輸出電流變?yōu)榱阋陨现埃鼓繕丝杖急茸兓癁榕c理論空燃比之差小于稀設定空燃比與理論空燃比之差的稀空燃比；空燃比濃切換單元，該單元在下游側空燃比傳感器41的輸出電流變?yōu)榱阋陨蠒r，使目標空燃比變化到濃設定空燃比；濃程度降低單元，該單元在利用空燃比濃切換單元使空燃比變化之后且下游側空燃比傳感器41的輸出電流變?yōu)榕c所述濃判定空燃比相應的值以下之前，使目標空燃比變化為與理論空燃比之差小于濃設定空燃比與理論空燃比之差的濃空燃比。
[0229]再者，在本說明書中，排氣凈化催化劑的氧吸藏量作為在最大氧吸藏量與零之間變化的吸藏量來進行了說明。這意味著能夠由排氣凈化催化劑進一步吸藏的氧的量在零(氧吸藏量為最大氧吸藏量的情況下)與最大值(氧吸藏量為零的情況下)之間變化。
[0230]附圖標記說明
[0231]5:燃燒室
[0232]6:吸氣閥
[0233]8:排氣閥
[0234]10:火花塞
[0235]11:燃料噴射閥
[0236]13:吸氣支管
[0237]15:吸氣管
[0238]18:節(jié)流閥
[0239]19:排氣歧管
[0240]20:上游側排氣凈化催化劑
[0241]21:上游側殼體
[0242]22:排氣管
[0243]23:下游側殼體
[0244]24:下游側排氣凈化催化劑
[0245]31:ECU
[0246]39:空氣流量計
[0247]40:上游側空燃比傳感器
[0248]41:下游側空燃比傳感器
【主權項】
1.一種內燃機的控制裝置，具備: 設置于內燃機的排氣通路中的能吸藏氧的排氣凈化催化劑； 在該排氣凈化催化劑的排氣流動方向下游側設置于所述排氣通路中的下游側空燃比傳感器；和 根據(jù)該下游側空燃比傳感器的輸出來控制內燃機的內燃機控制單元， 所述下游側空燃比傳感器被構成為:輸出電流變?yōu)榱銜r的施加電壓根據(jù)排氣空燃比而變化，并且在排氣空燃比為理論空燃比時當使該下游側空燃比傳感器中的施加電壓增大時輸出電流隨之增大， 在由所述下游側空燃比傳感器檢測排氣的空燃比時，該下游側空燃比傳感器中的施加電壓被固定為恒定電壓，該恒定電壓是在排氣空燃比為比理論空燃比稀的預先確定的空燃比時輸出電流變?yōu)榱銜r的電壓。2.根據(jù)權利要求1所述的內燃機的控制裝置， 所述內燃機控制單元將所述下游側空燃比傳感器的輸出電流變?yōu)榱銜r的排氣空燃比判斷為所述預先確定的空燃比。3.根據(jù)權利要求1或2所述的內燃機的控制裝置， 還具備:在所述排氣凈化催化劑的排氣流動方向上游側設置于所述排氣通路中的上游側空燃比傳感器， 所述內燃機控制單元控制向所述排氣凈化催化劑流入的排氣的空燃比，使得由所述上游側空燃比傳感器檢測出的空燃比變?yōu)槟繕丝杖急取?.根據(jù)權利要求3所述的內燃機的控制裝置， 所述上游側空燃比傳感器被構成為:輸出電流變?yōu)榱銜r的施加電壓根據(jù)排氣空燃比而變化，并且在排氣空燃比為理論空燃比時當使該上游側空燃比傳感器中的施加電壓增大時輸出電流隨之增大， 在由所述上游側空燃比傳感器檢測排氣的空燃比時，所述上游側空燃比傳感器中的施加電壓被固定為恒定電壓，該恒定電壓是在排氣空燃比為理論空燃比時輸出電流變?yōu)榱銜r的電壓。5.根據(jù)權利要求3或4所述的內燃機的控制裝置， 所述上游側空燃比傳感器被構成為:輸出電流變?yōu)榱銜r的施加電壓根據(jù)排氣空燃比而變化，并且在排氣空燃比為理論空燃比時當使該上游側空燃比傳感器中的施加電壓增大時輸出電流隨之增大， 所述下游側空燃比傳感器中的施加電壓低于所述上游側空燃比傳感器中的施加電壓。6.根據(jù)權利要求3?5的任一項所述的內燃機的控制裝置， 所述內燃機控制單元在所述上游側空燃比傳感器的輸出電流變?yōu)榱阋陨蠒r使向所述排氣凈化催化劑流入的排氣的目標空燃比比理論空燃比濃。7.根據(jù)權利要求6所述的內燃機的控制裝置， 所述內燃機控制單元具備: 氧吸藏量增加單元，該單元在所述下游側空燃比傳感器的輸出電流變?yōu)榕c比理論空燃比濃的濃判定空燃比相應的值以下時，使向所述排氣凈化催化劑流入的排氣的目標空燃比連續(xù)或斷續(xù)地比理論空燃比稀，直到所述排氣凈化催化劑的氧吸藏量變?yōu)楸茸畲笱跷亓可俚囊?guī)定的吸藏量為止；和 氧吸藏量減少單元，該單元在所述排氣凈化催化劑的氧吸藏量變?yōu)樗鲆?guī)定的吸藏量以上時，使所述目標空燃比連續(xù)或斷續(xù)地比理論空燃比濃，以使得該氧吸藏量并不達到最大氧吸藏量而是朝向零減少。8.根據(jù)權利要求6所述的內燃機的控制裝置， 所述內燃機控制單元具備: 空燃比稀切換單元，該單元在所述下游側空燃比傳感器的輸出電流變?yōu)榕c比理論空燃比濃的濃判定空燃比相應的值以下時，使向所述排氣凈化催化劑流入的排氣的目標空燃比變化到比理論空燃比稀的稀設定空燃比； 稀程度降低單元，該單元在利用該空燃比稀切換單元使所述目標空燃比變化之后且所述下游側空燃比傳感器的輸出電流變?yōu)榱阋陨现?，使所述目標空燃比變化為與理論空燃比之間的差比所述稀設定空燃比與理論空燃比之間的差小的稀空燃比； 空燃比濃切換單元，該單元在所述下游側空燃比傳感器的輸出電流變?yōu)榱阋陨蠒r，使所述目標空燃比變化到比理論空燃比濃的濃設定空燃比；和 濃程度降低單元，該單元在利用該空燃比濃切換單元使所述目標空燃比變化之后且所述下游側空燃比傳感器的輸出電流變?yōu)榕c所述濃判定空燃比相應的值以下之前，使所述目標空燃比變化為與理論空燃比之間的差比所述濃設定空燃比與理論空燃比之間的差小的濃空燃比。9.根據(jù)權利要求1?8的任一項所述的內燃機的控制裝置， 所述下游側空燃比傳感器具備: 第一電極，其經由擴散律速層暴露于作為空燃比檢測對象的排氣中； 第二電極，其暴露于基準氣氛中； 固體電解質層，其配置在所述第一電極與所述第二電極之間；和電壓施加裝置，其在所述第一電極與所述第二電極之間施加電壓，所述施加電壓是由電壓施加裝置施加的電壓， 所述下游側空燃比傳感器被構成為在各排氣空燃比下具有: 電流增大區(qū)域，其是輸出電流隨著施加電壓的增大而增大的電壓區(qū)域；和電流微增區(qū)域，其是通過設置所述擴散律速層，與所述電流增大區(qū)域相比，相對于施加電壓增加量的輸出電流增加量變小的電壓區(qū)域， 所述下游側空燃比傳感器中的恒定電壓是排氣空燃比為理論空燃比時的所述電流微增區(qū)域內的電壓。10.根據(jù)權利要求1?8的任一項所述的內燃機的控制裝置， 所述下游側空燃比傳感器被構成為在各排氣空燃比下具有臨界電流區(qū)域，該臨界電流區(qū)域是所述輸出電流變?yōu)榕R界電流時的電壓區(qū)域， 所述下游側空燃比傳感器中的恒定電壓是排氣空燃比為理論空燃比時的所述臨界電流區(qū)域內的電壓。11.根據(jù)權利要求1?8的任一項所述的內燃機的控制裝置， 所述下游側空燃比傳感器被構成為在各排氣空燃比下具有: 比例區(qū)域，其是所述施加電壓和輸出電流的關系為輸出電流與施加電壓的增大成比例地增大的電壓區(qū)域； 水分解區(qū)域，其是通過發(fā)生水的分解，輸出電流根據(jù)施加電壓的變化而變化的電壓區(qū)域-M 中間區(qū)域，其是所述比例區(qū)域和水分解區(qū)域之間的電壓區(qū)域， 所述下游側空燃比傳感器中的恒定電壓是排氣空燃比為理論空燃比時的所述中間區(qū)域內的電壓。12.根據(jù)權利要求1?8的任一項所述的內燃機的控制裝置， 所述下游側空燃比傳感器中的恒定電壓被設為在排氣空燃比比理論空燃比高1%時輸出電流變?yōu)榱銜r的電壓以上、且比在排氣空燃比為理論空燃比時輸出電流變?yōu)榱銜r的電壓低的電壓。13.根據(jù)權利要求1?8的任一項所述的內燃機的控制裝置， 所述下游側空燃比傳感器被構成為:在各排氣空燃比下所述施加電壓和輸出電流的關系為輸出電流隨著施加電壓增大而增大到第一彎曲點，從第一彎曲點開始，輸出電流隨著施加電壓增大而增大到第二彎曲點，從第二彎曲點開始，輸出電流隨著施加電壓增大而增大，并且在第一彎曲點與第二彎曲點之間的電壓區(qū)域中，與其他電壓區(qū)域相比，相對于施加電壓增加量的輸出電流增加量變小， 所述下游側空燃比傳感器中的恒定電壓被設為排氣空燃比為理論空燃比時的所述第一彎曲點和第二彎曲點之間的電壓。14.根據(jù)權利要求1?8的任一項所述的內燃機的控制裝置， 所述下游側空燃比傳感器具備: 第一電極，其經由擴散律速層暴露于作為空燃比檢測對象的排氣中； 第二電極，其暴露于基準氣氛中； 固體電解質層，其配置在所述第一電極與所述第二電極之間；和 電壓施加裝置，其在所述第一電極與所述第二電極之間施加電壓， 所述擴散律速層由氧化鋁形成，所述施加電壓是由電壓施加裝置施加的電壓， 所述下游側空燃比傳感器中的恒定電壓被設為0.1V以上且低于0.45V的電壓。15.根據(jù)權利要求3?8的任一項所述的內燃機的控制裝置， 所述上游側空燃比傳感器具備: 第一電極，其經由擴散律速層暴露于作為空燃比檢測對象的排氣中； 第二電極，其暴露于基準氣氛中； 固體電解質層，其配置在所述第一電極與所述第二電極之間；和 電壓施加裝置，其在所述第一電極與所述第二電極之間施加電壓， 所述擴散律速層由氧化鋁形成，所述施加電壓是由電壓施加裝置施加的電壓， 所述上游側空燃比傳感器中的恒定電壓被設為0.4V以上0.45V以下。16.根據(jù)權利要求1?15的任一項所述的內燃機的控制裝置， 所述下游側空燃比傳感器具備: 第一電極，其經由擴散律速層暴露于作為空燃比檢測對象的排氣中； 第二電極，其暴露于基準氣氛中； 固體電解質層，其配置在所述第一電極與所述第二電極之間； 電壓施加裝置，其在所述第一電極與所述第二電極之間施加電壓；和 電流檢測裝置，其檢測在所述第一電極與所述第二電極之間流動的電流， 所述施加電壓是由電壓施加裝置施加的電壓，所述輸出電流是由所述電流檢測裝置檢測出的電流。
【專利摘要】一種內燃機的控制裝置，具備：設置于內燃機的排氣通路中的能吸藏氧的排氣凈化催化劑(20)；設置在排氣凈化催化劑的排氣流動方向下游側的下游側空燃比傳感器(41)；和根據(jù)下游側空燃比傳感器的輸出來控制內燃機的內燃機控制單元。下游側空燃比傳感器被構成為：輸出電流變?yōu)榱銜r的施加電壓根據(jù)排氣空燃比而變化，并且在排氣空燃比為理論空燃比時當使該下游側空燃比傳感器中的施加電壓增大時輸出電流隨之增大。在由下游側空燃比傳感器檢測排氣的空燃比時，下游側空燃比傳感器中的施加電壓被固定為恒定電壓，該恒定電壓是在排氣空燃比為比理論空燃比稀的預先確定的空燃比時輸出電流變?yōu)榱銜r的電壓。
【IPC分類】F02D41/14, F02D45/00, G01N27/00, G01N27/02
【公開號】CN104995388
【申請?zhí)枴緾N201380071658
【發(fā)明人】敬規(guī) 佐佐木, 林下剛, 三好悠司
【申請人】豐田自動車株式會社
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2013年1月29日
【公告號】EP2952714A1, US20150354487, WO2014118891A1