用于内燃机的二次空气供应系统的制作方法
【专利摘要】二次空气供应系统包括：电动空气泵(9)，所述电动空气泵向布置在排气通道中的排气净化催化剂上游的位置供应二次空气；控制阀，所述控制阀打开/关闭二次空气供应通道；压力检测器(33)，所述压力检测器检测在泵(9)和控制阀之间的压力；和控制单元(40)，所述控制单元使用压力检测器(33)检测在其中控制阀关闭的第一运行状态中的第一压力并且检测其中控制阀打开的第二运行状态中的第二压力。所述控制单元(40)基于在第一运行状态中用于泵(9)的第一驱动电压和在第二运行状态中的第二驱动电压校正第一和第二压力中的至少一个压力，并且基于在校正之后的第一和第二压力估算二次空气流量。
【专利说明】用于内燃机的二次空气供应系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于内燃机的二次空气供应系统。
【背景技术】
[0002]已知一种排气控制系统，其中排气净化催化剂布置在内燃机的发动机排气通道中，然后排气中的一氧化碳(在下文中，被称作“CO”)、碳氢化合物(在下文中，被称作“HC”)或者氮氧化物(在下文中，被称作“NOx”)成分被净化。
[0003]已知一种二次空气供应系统，其中通过从空气泵向在这种排气净化催化剂上游的部分处连接到发动机排气通道的二次空气供应通道在压力下进给空气，二次空气被供应到排气管道中以增加氧浓度，并且由此排气中的HC和CO被氧化，并且相应地排气的净化得到促进。在相关技术中，提出了一种二次空气供应系统，其能够估算供应到发动机排气通道的二次空气的流量。
[0004]日本专利申请公报N0.2005-163709 (JP2005-163709A)描述了一种包括控制阀和
压力传感器的二次空气供应系统。控制阀能够打开和关闭设置在供应空气的泵下游的二次空气供应通道。压力传感器布置在泵和控制阀之间。JP2005-163709A描述了当控制阀打开时和当控制阀关闭时二次空气供应通道中的压力得到测量然后使用这些测量压力计算当控制阀打开时流过二次空气供应通道的空气的流量。
[0005]关于用于驱动预定驱动目标装置的致动器的驱动控制装置，日本专利申请公报N0.2010-209785 (JP2010-209785A)描述了一种用于致动器的驱动控制装置。该驱动控制装置包括:输出基准电压的基准电压输出单元；供应电压输出单元，其放大电压或者电流并且基于基准电压输出供应电压；传感器，其被供应有供应电压并且基于运行目标的运行量输出检测信号；和控制装置，其用于通过将检测信号乘以一个通过将基准电压除以供应电压获得的值而计算校正信号然后基于校正信号在致动器上执行驱动控制。JP2010-209785A描述了即使当对于传感器的供应电压由于高温而波动时该驱动控制装置仍然能够在不受到供应电压波动的影响时在致动器上执行驱动控制。
[0006]日本专利申请公报N0.2008-215129 (JP2008-215129A)描述了一种用于内燃机的控制系统。该控制系统包括:从直流电源接收供电电压的空气流量计；检测供电电压的电压传感器；和控制单元，其控制引起进气流量的改变的参数并且基于示意由空气流量计检测的进气流量的信号控制供应到发动机的燃料喷射量。当由电压传感器检测的供电电压变得低于第一电压时该控制单元控制节气门开度从而响应于供电电压的降低限制进气流量。JP2008-215129A描述了即使当供电电压降低时用于内燃机的控制系统仍然能够通过抑制空气流量计的误差而维持发动机运行接近通常状态。
[0007]当用于内燃机的二次空气供应系统被用于延长的时期时，在从内燃机的进气系统吸入的进气中包含的细小颗粒和从空气泵的被润滑部分和驱动部分产生的细小颗粒附着到二次空气供应通道的内壁等并且作为沉积物积聚。排气中的细小颗粒也附着到二次空气供应通道的内壁等并且作为沉积物积聚。在此情形中，因为二次空气供应通道的管道阻力增加，所以二次空气供应通道中的压力增加。当从二次空气供应通道中的压力估算二次空气流量时，可能由于沉积物的积聚而错误地确定二次空气流量已经增加，但是实际上二次空气流量已经降低。
[0008]通过致动空气泵，二次空气经由二次空气供应通道供应到内燃机的排气系统。当空气泵被用于延长的时期时，随着时效劣化，泵排量逐渐地降低。因此，当二次空气供应系统被连续地使用时，能够供应到发动机排气通道的空气的流量逐渐地降低。
[0009]在JP2005-163709A中描述的二次空气供应系统能够考虑到附着到二次空气供应管道的内壁的沉积物的影响和由于时效劣化引起的空气泵的排出压力的降低这两者地估算二次空气流量。
[0010]在这个二次空气供应系统中，在阀门闭合运行期间即当布置在空气泵下游的控制阀关闭时二次空气供应通道中的压力得到检测从而估算二次空气流量。在阀门闭合运行开始时，即，在当控制阀关闭时，二次空气供应通道中的压力增加，然后在预定的时期逝去之后基本变成恒定的值。
[0011]存在如下的情形:二次空气供应系统理想地早早地打开控制阀以向发动机排气通道供应二次空气。在此情形中，在二次空气供应通道中的压力变得基本恒定之前，控制阀打开，并且二次空气被供应到发动机排气通道。例如，在内燃机冷起动时，尽可能早地开始供应二次空气从而早早地增加排气净化催化剂的温度是理想的。在空气泵启动之后在其中二次空气供应通道中的压力是基本恒定的稳态状态之前的过渡状态时打开控制阀是理想的。然而，因为在其中控制阀关闭的阀门闭合运行期间在过渡状态中检测压力，所以当使用检测压力估算二次空气流量时，估算的二次空气流量可能具有误差。
[0012]当内燃机布置在车辆等中时，是电力负荷的电力负荷装置连接到电池。在二次空气供应系统中供应空气的空气泵是一种电力负荷装置，并且利用从电池供应的电力致动。除了空气泵之外的其他电力负荷装置可以连接到电池。当由其他电力负荷装置消耗的电力的数量是大的时，在该其他电力负荷装置运行时电池的输出电压可以降低。当在其中电池的输出电压已经降低并且相应地用于空气泵的驱动电压已经降低的情形中检测二次空气流量时，检测的二次空气流量可能具有误差。
[0013]在于JP2005-163709A中描述的二次空气供应系统中，在当执行这种阀门闭合运行时的过渡状态、其他电力负荷装置的运行状态等未被加以考虑，从而存在改进的空间。
【发明内容】
[0014]本发明提供一种用于内燃机的二次空气供应系统，其中二次空气流量被准确地估
笪
[0015]本发明的一个方面涉及一种用于内燃机的二次空气供应系统。该二次空气供应系统包括:二次空气供应通道，二次空气通过二次空气供应通道供应到布置在内燃机的排气通道中的排气净化催化剂上游的位置；电动空气泵，其将二次空气供应到二次空气供应通道中；控制阀，其设置在电动空气泵的下游以打开和关闭二次空气供应通道；压力检测器，其在电动空气泵和控制阀之间的位置处测量二次空气供应通道中的压力；电压检测器，其检测供应到电动空气泵的驱动电压；和控制单元。该控制单元构造为在其中控制阀关闭并且电动空气泵运行的第一运行状态中使用压力检测器检测二次空气供应通道中的第一压力，并且在其中控制阀打开并且电动空气泵运行的第二运行状态中使用压力检测器检测二次空气供应通道中的第二压力。该控制单元构造为基于第一压力和第二压力执行流量估算控制，其用于估算在第二运行状态中二次空气流过二次空气供应通道的二次空气流量。在流量估算控制中，控制单元基于在第一运行状态中用于电动空气泵的第一驱动电压和在第二运行状态中用于电动空气泵的第二驱动电压校正第一压力和第二压力中的至少一个压力，并且基于其中的至少一个压力已经被校正的第一压力和第二压力估算二次空气流量。该控制单元使用电压检测器检测第一驱动电压和第二驱动电压或者使用电压检测器检测第一驱动电压并且使用预设基准驱动电压作为第二驱动电压。
[0016]在上述方面中，控制单元可以使用电压检测器检测第一驱动电压和第二驱动电压。
[0017]在上述方面中，控制单元可以使用电压检测器检测第一驱动电压并且使用预设基准驱动电压作为第二驱动电压。
[0018]在上述方面中，当在第一运行状态中供应到电动空气泵的第一驱动电压低于预设判定值时，控制单元可以禁止流量估算控制。
[0019]在上述方面中，二次空气供应系统可以布置在包括向电动空气泵供应电力的蓄电池和连接到蓄电池的电力负荷装置的车辆中；电力负荷装置的特性可以在于当电力负荷装置运行时用于电动空气泵的驱动电压降低；并且控制单元可以在电力负荷装置运行的时间段中检测在第一运行状态中的第一驱动电压，并且当第一驱动电压低于预设判定值时，控制单元可以在电力负荷装置运行的时间段中禁止第一压力的检测。
[0020]在上述方面中，二次空气供应系统可以布置在包括向电动空气泵供应电力的蓄电池和连接到蓄电池的电力负荷装置的车辆中；电力负荷装置可以具有当电力负荷装置运行时用于电动空气泵的驱动电压降低的特性；并且控制单元可以检测电力负荷装置的运行状态，并且当电力负荷装置运行时，控制单元可以禁止第一压力的检测。
[0021 ] 在上述方面中，二次空气供应系统可以布置在包括向电动空气泵供应电力的蓄电池和连接到蓄电池的电力负荷装置的车辆中；电力负荷装置可以具有当电力负荷装置运行时用于电动空气泵的驱动电压降低的特性；并且控制单元可以当第一压力应该得到检测时检测电力负荷装置的运行状态，并且当电力负荷装置停止时，控制单元可以禁止电力负荷装置的运行直至第一压力的检测结束。
[0022]根据本发明的方面，可以提供一种其中二次空气流量被准确地估算的用于内燃机的二次空气供应系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中类似的数字表示类似的元件，并且其中:
[0024]图1是根据本发明的第一实施例的内燃机的概略视图；
[0025]图2是示意在根据第一实施例的二次空气供应系统的二次空气供应管道中的压力和二次空气流量之间的关系的曲线图；
[0026]图3是根据第一实施例作为第一压力Pjam和第二压力Pon的函数的二次空气流量Qjam的映射；[0027]图4是根据第一实施例连接到车辆中的电池的电力负荷装置的概略视图；
[0028]图5是根据第一实施例在当二次空气供应系统启动时的时间图；
[0029]图6A和图6B示出根据第一实施例用于估算二次空气流量的流量估算控制的流程图；
[0030]图7是示意根据第一实施例在用于电动空气泵的驱动电压和二次空气供应管道中的压力之间的关系的曲线图；
[0031]图8是示意在根据第一实施例的二次空气供应系统的二次空气供应管道中的压力和二次空气流量之间的关系的曲线图；
[0032]图9是根据第一实施例的另一个内燃机的概略视图；
[0033]图10是根据第二实施例当二次空气供应系统启动时的时间图；
[0034]图1lA和图1lB示出在根据第二实施例的二次空气供应系统中执行的流量估算控制的流程图；并且
[0035]图12示出在根据第二实施例的二次空气供应系统中执行的流量估算控制的流程图。
【具体实施方式】
[0036](第一实施例)将参考图1到图9描述根据第一实施例的、用于内燃机的二次空气供应系统。在本实施例中内燃机布置在车辆中。
[0037]图1是根据本实施例的内燃机的概略视图。在本实施例中内燃机是多缸V型汽油发动机。在本实施例中内燃机包括发动机本体1、净化排气的排气控制系统70，和二次空气供应系统30。发动机本体I的左右两排气缸分别地经由相互独立的排气歧管4a和4b耦接到排气管道7a和7b。在本实施例中排气控制系统70包括催化转换器5a和5b，在其每一个之中支撑具有氧化功能的催化剂。催化转换器5a和5b分别地设置在排气管道7a和7b中。进而，二次空气供应端口 8a和Sb分别地在催化转换器5a和5b上游的位置处设置在排气管道7a和7b处。这些二次空气供应端口 8a和8b分别地连接到(在以后描述的)二次空气供应系统30的两个分支管道23a和23b。
[0038]在排气管道7a和7b中，O2传感器6a和6b分别地设置在催化转换器5a和5b的上游，并且O2传感器16a和16b分别地设置在催化转换器5a和5b的下游。通过测量催化转换器5a和5b上游和下游的氧浓度，计算在催化转换器5a和5b中消耗的氧的数量是可能的。
[0039]在另一方面，节气门3a设置在进气管道3中，进气通过进气管道3供应到发动机本体I的左右两排气缸。进气管道3连接到空气净化器2。空气流量计3设置在空气净化器2和节气门3a之间。空气流量计3b测量空气流量(主空气流量)。进而，温度传感器3c布置在进气管道3中。温度传感器3c测量进气温度。
[0040]二次空气供应系统30包括二次空气通过其流动的二次空气供应通道。二次空气供应通道具有进气管道21，其在节气门3a和空气净化器2之间从进气管道3中的位置延伸。二次空气供应系统30包括将二次空气供应到二次空气供应通道中的电动空气泵(AP)9。进气管道21连接到电动空气泵9。二次空气供应通道包括从电动空气泵9延伸的二次空气供应管道22。二次空气供应管道22分支成两个分支管道23a和23b。这些分支管道23a和23b分别地连接到排气管道7a和7b的二次空气供应端口 8a和8b。
[0041]如在图1中所示，控制阀Vl设置在分支管道23a中，并且控制阀V2设置在分支管道23b中。控制阀VO设置在二次空气供应管道22中。在本实施例中，控制阀VO布置成打开和关闭二次空气供应通道的阀门。可以采用任何控制阀作为打开和关闭二次空气供应通道的控制阀。例如，可以通过打开和关闭控制阀Vl和V2而打开和关闭二次空气供应通道。
[0042]控制阀VO、Vl和V2每一个可以例如由空气开关阀(ASV)构成。控制阀VO、Vl和V2在电子控制单元40的控制下控制二次空气以此流过分支管道23a和23b与二次空气供应管道22的二次空气流量。在本实施例中二次空气供应系统30包括压力传感器33。压力传感器33用作测量二次空气供应通道中的压力的压力检测器。在本实施例中压力传感器33在控制阀VO和电动空气泵9之间的部分处设置在二次空气供应管道22中。S卩，如在图中所示，压力传感器33布置在控制阀VO的上游。压力检测器不限于压力传感器。可以采用能够检测在电动空气泵和控制阀之间的实际压力的任何装置作为压力检测器。
[0043]在本实施例中的电子控制单元40由数字计算机构成。电子控制单元40包括被双向总线41连接到彼此的只读存储器(ROM)42、随机访问存储器(RAM)43、微处理器(CPU)44、输入端口 45和输出端口 46。
[0044]如在图1中所示，分别地设置在催化转换器5a和5b的上游的O2传感器6a和6b的输出信号和分别地设置在催化转换器5a和5b的下游的O2传感器16a和16b的输出信号经由相应的AD转换器47输入到输入端口 45。空气流量计3b的输出信号也经由相应的AD转换器47输入到输入端口 45。另外，设置在二次空气供应管道22中的压力传感器33的输出信号也经由相应的AD转换器47输入到输入端口 45。进而，设置在进气通道中的温度传感器3c的输出信号和用于发动机冷却剂的温度传感器(未不出)的输出信号也经由相应的AD转换器47输入到输入端口 45。
[0045]负荷传感器51连接到加速器踏板50。负荷传感器51产生与加速器踏板50的压下量L成正比的输出电压。负荷传感器51的输出电压经由相应的AD转换器47输入到输入端口 45。另外，曲柄角传感器52连接到输入端口 45。每次曲轴旋转例如30°时曲柄角传感器52产生输出脉冲。进而，指示车速的输出脉冲从车速传感器53输入到输入端口 45。
[0046]在另一方面，输出端口 46经由相应的驱动电路48连接到发动机本体I的燃料喷射阀(未示出)、用于控制节气门3a的步进马达(未示出)、控制阀W、Vl和V2和二次空气供应系统30的电动空气泵9。
[0047]在本实施例中具有氧化功能的排气净化催化剂分别地布置在排气控制系统70的催化转换器5a和5b中。氧化催化剂、三元催化剂或者NOx储存还原催化剂可以用作具有氧化功能的排气净化催化剂中的每一种。NOx储存还原催化剂释放储存的NOx并且还原(净化)NOx。注意NOx储存还原催化剂具有当燃烧室中的平均空燃比变得浓时释放NOx的功能。例如，如下地形成NOx储存还原催化剂。氧化铝被用作载体，并且贵重金属诸如钼Pt和选自由碱金属诸如钾K、锂Li和铯Cs、碱土诸如钡Ba和钙Ca和稀土诸如镧La和钇Y组成的组的至少一种支撑在该载体上。
[0048]主要地在例如其中燃料浓度是高的、空燃比是小的并且排气控制系统70的催化转换器5a和5b的温度未被充分地增加并且因此其功能未被充分地展示的冷起动时的情况中使用本实施例中的二次空气供应系统30。通过向催化转换器5a和5b供应二次空气，催化转换器5a和5b中的氧浓度增加，从而通过氧化反应催化转换器5a和5b的温度增加。因此，改进净化(转换)排气中的CO、HC、NOx等的能力是可能的。
[0049]图2是示出在根据本实施例的二次空气供应系统的二次空气供应管道中在二次空气的压力和二次空气的流量之间的关系的曲线图。在本实施例中，在二次空气供应系统中，执行二次空气供应控制(在以下说明和附图中，被称作“Al”)以将二次空气供应到发动机排气通道中。更加具体地，在二次空气供应系统中包括的电子控制单元40构造为执行Al。这里，当Al正被执行时，下游侧控制阀Vl和V2这两者打开并且上游侧控制阀VO也打开，并且电动空气泵9被运行，从而二次空气被供应到催化转换器5a和5b。在另一方面，当Al停止时，电动空气泵9停止，并且所有的上游侧控制阀VO和下游侧控制阀Vl和V2关闭，从而二次空气的供应停止。
[0050]在本实施例中，其中控制阀关闭并且电动空气泵运行的状态被称作第一运行状态。例如，其中控制阀VO关闭并且电动空气泵9运行的状态对应于第一运行状态。S卩，其中执行阀门闭合运行的状态是第一运行状态。已经在第一运行状态中检测的、在控制阀和电动空气泵之间的部分处在二次空气供应通道中的压力被称作第一压力P jam。
[0051]在另一方面，其中控制阀打开并且电动空气泵运行的状态被称作第二运行状态。例如，其中控制阀VO、Vl和V2打开并且电动空气泵9运行的状态是第二运行状态。即，其中执行Al并且二次空气被供应到发动机排气通道中的状态是第二运行状态。另外，已经在第二运行状态中检测的、在控制阀和电动空气泵之间的部分处在二次空气供应通道中的压力被称作第二压力Pon。
[0052]在图2中，纵轴代表二次空气供应管道中的二次空气流量Q，并且横轴代表二次空气供应管道中的二次空气的压力P。在本实施例中的二次空气供应系统中，执行流量估算控制以估算在执行Al期间二次空气以此流过二次空气供应通道的二次空气流量Qjam。更加具体地，在二次空气供应系统中包括的电子控制单元40构造为执行流量估算控制。在下文中，将参考图2描述在执行Al期间二次空气的实际流量Qjam的估算。
[0053]如由图2中的实线XO示意地基本以指数方式绘制了在二次空气供应通道中的二次空气的压力P和流量Q之间的关系。即，随着压力P增加，流量Q指数地增加。然而，当沉积物在二次空气供应管道22的内壁等上积聚并且管道阻力增加时，即使在相同的压力P下，流量Q仍然减小，从而在压力P和流量Q之间的关系沿着由虚线箭头Zl示意的方向移位。例如，当假设实线XO示意其中无任何沉积物在二次空气供应管道22的内壁等上积聚的状态时，二次空气供应管道22等的管道阻力随着沉积物积聚而增加。因此，实线XO沿着由虚线箭头Zl示意的方向移位到例如虚线XI。
[0054]在另一方面，当考虑在电动空气泵9运行时二次空气供应管道22的关闭程度被控制阀VO改变时的流量Q时，当控制阀VO完全关闭时压力P最大，并且流量Q变成零。当控制阀VO完全打开时，流量Q最大，并且压力P接近零。当控制阀VO半关闭时，流量Q和压力P每一项处于在控制阀VO完全打开时的值和在当控制阀VO完全关闭时的值之间的中点。
[0055]因此，当在电动空气泵9运行时控制阀VO从其中控制阀VO完全打开的状态逐渐地改变到其中控制阀VO完全关闭的状态时，获得了由图2所示P-Q特性曲线YO示意的、在压力P和流量Q之间的关系。这里，在P-Q特性曲线YO和X轴线之间的交点是阀门闭合运行时的压力PjamO，并且在P-Q特性曲线YO和Y轴线之间的交点是流量QonO。当假设P-Q特性曲线YO是在当电动空气泵9不存在任何时效劣化时获得的P-Q特性曲线时，在P-Q特性曲线YO和X轴线之间的交点PjamO是在当控制阀VO关闭时电动空气泵9运行时获得的、在阀门闭合运行时的压力Pjam的最大值。在P-Q特性曲线YO和Y轴线之间的交点处的流量QonO是在当在控制阀VO完全打开时电动空气泵9运行时获得的流量Qon的理论最大值。
[0056]在控制阀VO打开时的理论流量Q是图2所示流量QonO ;然而，实际上存在管线的压力损失等。因此，即使当二次空气供应管道22等的管道阻力不存在任何增加时，仍然获得了由实线XO示意的、在压力P和流量Q之间的关系。
[0057]电动空气泵9的排量随着时效劣化逐渐地降低。随着电动空气泵9的排量降低，在控制阀VO关闭时在阀门闭合运行时的压力Pjam和在控制阀VO打开时的流量Qon这两者分别地小于在阀门闭合运行时的压力PjamO和流量QonO，如图2所示。即，如在图2中所示，随着电动空气泵9的排量降低，P-Q特性曲线YO逐渐地沿着由实线箭头Z2示意的方向移位到例如由虚线示意的另一条P-Q特性曲线Yl。
[0058]这里，将考虑其中二次空气供应管道22等的管道阻力既不增加电动空气泵9的排量又不降低的情形，即，例如其中从开始使用二次空气供应系统30起几乎无任何时期已经逝去的情形。在此情形中，假设通过在控制阀VO打开时运行电动空气泵9获得在执行Al时的压力PonO并且通过在控制阀VO关闭时运行电动空气泵9获得在阀门闭合运行时的压力PjamO。当获得在阀门闭合运行时的压力PjamO时，在其中二次空气供应管道22等的管道阻力既不增加电动空气泵9的排量又不降低的情形中穿过在阀门闭合运行时的压力PjamO的P-Q特性曲线YO得以确定。
[0059]随后，如根据图2清楚地，从在穿过在执行Al时的压力PonO的垂线和P-Q特性曲线YO之间的交点WOO的Y坐标确定在执行Al时的实际流量QjamOO。流量QjamOO是在其中二次空气供应管道22等的管道阻力既不增加电动空气泵9的排量又不降低的情形中在执行Al时的流量Q，从而流量QjamOO是能够在执行Al时实际上获得的最大流量。
[0060]接着，将考虑其中二次空气供应管道22等的管道阻力不存在任何增加但是电动空气泵9的排量由于时效劣化而降低的情形。在此情形中，二次空气供应管道22等的管道阻力不增加，从而在执行Al时的压力Pon保持为图2所示压力PonO。然而，因为电动空气泵9的排量降低，所以当在电动空气泵9运行而控制阀VO关闭时的阀门闭合运行时的压力Pjam低于在阀门闭合运行时的最大压力PjamO，并且例如在阀门闭合运行时的压力Pjam是在阀门闭合运行时的压力Pjaml，如在图2中所示。获得了在阀门闭合运行时新的压力Pjaml，从而穿过在阀门闭合运行时的压力Pjaml的P-Q特性曲线Yl得以确定。P-Q特性曲线Yl选自预先通过试验等获得的多条P-Q特性曲线Y。
[0061]随后，从在穿过在执行Al时的压力PonO的垂线和P-Q特性曲线Yl之间的交点WlO的Y坐标获得在执行Al时的实际流量QjamlO。当然，在电动空气泵9的排量降低时的实际流量QjamlO小于流量QjamOO。
[0062]进而，考虑其中电动空气泵9的排量不被改变但是沉积物在二次空气供应管道22等的内壁上积聚并且管道阻力增加的情形。因为电动空气泵9的排量不被改变，所以在阀门闭合运行时的压力Pjam保持为在阀门闭合运行时的最大压力PjamO。因此，采用穿过在阀门闭合运行时的压力PjamO的P-Q特性曲线Y0。随后，当控制阀VO打开并且电动空气泵9运行时，S卩，在执行Al时，因为管道阻力增加，所以获得了高于压力PonO的压力，例如压力Pon。注意压力Ponl当然低于在阀门闭合运行时的最大压力PjamO。从在当电动空气泵9的排量不降低时的P-Q特性曲线YO和穿过压力Ponl的垂线之间的交点WOl的Y坐标获得在执行Al时的实际流量QjamOl。当然，流量QjamOl小于流量QjamOO。
[0063]接着，将考虑其中二次空气供应管道22等的管道阻力增加并且电动空气泵9的排量降低的情形。由于类似于上述的原因，在执行Al时的压力Pon是高于压力PonO的压力例如压力Ponl，并且在阀门闭合运行时的压力Pjam是低于在阀门闭合运行时的最大压力PjamO的压力，例如在阀门闭合运行时的压力Pjaml。如在上述情形中，从在穿过在阀门闭合运行时的压力Pjaml的P-Q特性曲线Yl和穿过压力Ponl的垂线之间的交点Wll的Y坐标计算在执行Al时的实际流量Qjamll。当然，在其中二次空气供应管道22等的管道阻力增加并且电动空气泵9的排量降低的情形中的流量Qjamll小于图2所示流量QjamOO、流量QjamOl 和流量 QjamlO。
[0064]在根据本实施例的二次空气供应系统中，因为电动空气泵9的排量的降低和二次空气供应管道22等的管道阻力的增加被加以考虑，所以获得准确的流量Qjamll是可能的。
[0065]对于其中由于泵的排量降低在阀门闭合运行时的压力Pjam降低到在阀门闭合运行时的压力Pjaml的情形和/或其中由于二次空气供应管道22的管道阻力的增加在执行Al时的压力Pon增加到压力Ponl的情形给出说明。明显的是，压力Pon和在阀门闭合运行时的压力Pjam根据电动空气泵9的排量的降低程度和/或二次空气供应管道22的管道阻力的增加程度改变，然后每次使用不同的P-Q特性曲线Y。因此，在图2中，流量按照流量QjamOl、流量QjamlO和流量Qjamll的次序减小；然而，在幅度方面这些流量的次序可以根据电动空气泵9的排量的降低程度和/或管道阻力的增加程度改变。
[0066]在根据本实施例的二次空气供应系统中，在基于当控制阀VO打开并且电动空气泵9运行时，即，在执行Al时获得的压力Pon和在阀门闭合运行时的压力Pjam确定二次空气供应管道22的管道阻力的增加程度和电动空气泵9的排量的降低程度之后计算在执行Al时的实际流量Qjam是可能的。因此，如与当这两个元素未被加以考虑时相比，更加准确地计算在执行Al时的实际流量Qjam是可能的。注意在根据本实施例的二次空气供应系统中，基于当控制阀VO关闭并且电动空气泵9运行时获得的、在阀门闭合运行时的压力Pjam确定电动空气泵9的排量的降低程度是可能的。例如，当在阀门闭合运行时的压力Pjam低于预设判定值时，可以确定电动空气泵9劣化。
[0067]如在图2中所示，可以基于预先获得的P-Q特性曲线Y例如P-Q特性曲线Yl计算流量Qjam。替代地，例如，如在图3中所示，在执行Al时的实际流量Qjam可以以作为在执行Al时的压力Pon和在阀门闭合运行时的压力Pjam的函数的映射的形式存储在ROM中。在此情形中，在不执行上述计算的情况下直接地获得在执行Al时的实际流量Qjam是可能的。
[0068]因此，在根据本实施例的二次空气供应系统中，在其中控制阀关闭并且电动空气泵运行的第一运行状态中使用压力检测器检测二次空气供应通道中的第一压力P jam，并且在其中控制阀打开并且电动空气泵运行的第二运行状态中使用压力检测器检测二次空气供应通道中的第二压力Pon。使用第一压力和第二压力执行流量估算控制是可能的，该流量估算控制用于估算当控制阀打开并且电动空气泵运行时二次空气流过二次空气供应通道的二次空气流量Qjam。
[0069]图4示出概略视图，其示意在本实施例中连接到车辆的电池的电力负荷。在本实施例中车辆包括用作蓄电池的电池61。可以采用能够存储电力的任何装置作为蓄电池。
[0070]交流发电机62连接到电池61。在本实施例中交流发电机62连接到发动机本体
I。发动机本体I的曲轴的扭矩传递到交流发电机62。由交流发电机62产生电力，并且电池61被充电。
[0071]在本实施例中电动空气泵9电连接到电池61。不同于电动空气泵9的其它电力负荷装置64和65等连接到电池61。电力还被从电池I供应到电力负荷装置64和65等。在本实施例中，电池61的输出电压等价于供应到电力负荷装置64和65等每一个的驱动电压。电池61的输出电压由用作电压检测器的电压传感器63检测。在本实施例中电压传感器63检测用于电动空气泵9的驱动电压。电压传感器63的输出被输入到电子控制单元40。电力负荷装置64和65中的每一个由电子控制单元40控制。
[0072]图5示出在本实施例中在执行用于估算二次空气的流量的流量估算控制的时间图。图5是在本实施例中在启动二次空气供应系统时的时间图。在本实施例中二次空气供应系统在发动机本体I起动之后即刻地被启动。
[0073]在时间tl，传输了用于二次空气供应系统的运行信号，并且二次空气供应系统启动。在时间tl，电动空气泵9启动。控制阀VO关闭，并且在电动空气泵9和控制阀VO之间的二次空气供应管道22处于闭合状态中。二次空气供应系统置于其中执行阀门闭合运行的第一运行状态中。
[0074]在第一运行状态中，二次空气供应管道22内部的压力开始增加。因为在本实施例中电动空气泵9具有大的电力负荷，所以当电动空气泵9启动时电池61的输出电压降低。因此，供应到电动空气泵9的驱动电压降低。电动空气泵9的电流值在电动空气泵9起动时立刻地增加并且在这之后逐渐地降低。在预定时期逝去之后，电动空气泵9的电流值基本变成恒定的电流值。用于电动空气泵9的驱动电压当电动空气泵9启动时即刻地降低，并且在这之后逐渐地增加。在预定时期逝去之后，用于电动空气泵9的驱动电压基本变成恒定的驱动电压。
[0075]在时间t2，控制阀VO打开，并且二次空气供应到发动机排气通道中。二次空气供应管道22中的压力在时间t2即刻地降低，并且在这之后在预定压力下变得基本恒定。二次空气供应系统置于其中Al正被执行的第二运行状态中。
[0076]参考二次空气供应管道中的压力，由于电动空气泵启动，压力增加，并且在压力变得基本恒定之前控制阀VO打开。在二次空气供应系统中，理想的是在传输运行信号之后直至将二次空气实际地供应到发动机排气通道中的时期是短的。例如，当在内燃机的冷起动时二次空气供应系统运行时，通过提前开始供应二次空气的时间，在短时期中将每一种排气净化催化剂的温度增加到高于或者等于活化温度的期望温度是可能的。因此，在短时期中改进排气控制系统的排气净化能力是可能的。
[0077]在本实施例中的二次空气供应系统中，在其中控制阀VO关闭的第一运行状态中检测第一压力Pjam从而估算二次空气流量。在本实施例中,在时间tx检测第一压力P jam。时间tx在控制阀VO打开的时间t2之前。在二次空气供应管道中的压力增加的时间段中检测第一压力Pjam。换言之，在供应到电动空气泵9的驱动电压增加的时间段中检测第一压力Pjam。即，在检测第一压力Pjam时，二次空气供应系统处于过渡状态中。
[0078]为了估算二次空气流量，在其中控制阀V0、V1和V2打开的第二运行状态中在时间ty检测第二压力Pon。在时间ty，在其中二次空气供应管道中的压力和供应到电动空气泵的电流和驱动电压基本恒定的状态中检测第二压力Pon。在检测第二压力Pon时，二次空气供应系统处于稳态状态中。
[0079]在图5所示运行实例中，在检测第一压力Pjam的时间tx用于电动空气泵9的驱动电压和检测第二压力Pon的时间ty用于电动空气泵9的驱动电压之间存在电压差Λ V。另外，在在时间tx供应到电动空气泵9的电流和在时间ty供应到电动空气泵9的电流之间存在电流差Λ I。
[0080]当在驱动电压增加时检测第一压力Pjam时，检测的第一压力Pjam低于在二次空气供应系统的稳态状态中的第一压力Pjam。例如，当在其中用于电动空气泵9的驱动电压如在时间tref的情形中那样基本恒定的稳态状态中检测第一压力Pjam时，在当检测第一压力Pjam时用于电动空气泵9的驱动电压基本等于在当检测第二压力Pon时用于电动空气泵9的驱动电压。然而，在本实施例中，因为在当在时间tx检测压力时的驱动电压和当在时间ty检测压力时的驱动电压之间存在电压差AV，所以在时间tx检测的压力以压力差Λ F低于在时间tref的稳态状态中检测的压力。因此，在本实施例中的二次空气供应系统中，执行流量估算控制以校正由于用于电动空气泵的驱动电压的差异而出现的压力的误差，然后估算二次空气流量。
[0081]图6A和图6B示出根据本实施例的流量估算控制的流程图。图6A和图6B所示流量估算控制可以例如以预设时间间隔执行。
[0082]在步骤100，确定用于执行Al的条件是否得以满足。即，确定用于将二次空气供应到发动机排气通道中的条件是否得以满足。可以基于内燃机的状态诸如发动机冷却剂温度、进气温度、在发动机本体起动之后的逝去时间、电池的输出电压、发动机旋转速度和发动机负载确定用于供应二次空气的条件。例如，当在发动机本体起动之后已经逝去充分的时期并且排气净化催化剂保持处于或者高于活化温度时，运行二次空气供应系统是不必要的。在此情形中，确定用于供应二次空气的条件不被满足。另外，存在其中电池的供电能力由于例如电池的劣化而不足的情形。例如，当输出电压降低到一定程度从而在图2所示二次空气的压力和流量之间的关系不被维持时，以期望的准确度供应二次空气可能是不可能的。因此，当电池的输出电压低于预设判定值时，可以确定用于供应二次空气的条件不被满足。
[0083]进而，可以采用任何条件诸如在其中Al已经得到执行的情形中供应二次空气的持续时间、供应到发动机排气通道中的空气的累积数量和二次空气供应系统是否正常作为用于执行Al的条件。例如，当供应二次空气的持续时间比预设的确定时期更长时，为了停止二次空气供应系统，可以确定用于执行Al的条件不被满足。
[0084]在步骤100，当用于执行Al的条件不被满足时，该过程前进到步骤117。在此情形中，执行用于禁止流量估算控制的控制。在步骤117，控制阀VO关闭。当控制阀VO已经关闭时，关闭状态得到保持。
[0085]随后，在步骤118中，确定从当控制阀VO关闭时起预定时期是否已经逝去。该预定时期可以是在控制阀关闭之后使得电动空气泵稳定地运行而要求的时期。在步骤118中，确定在控制阀VO关闭之后电动空气泵是否处于稳定运行状态中。当在步骤118中从当控制阀VO关闭时起预定时期已经逝去时，该过程前进到步骤119。在步骤119中，电动空气泵停止。在步骤118中，当从当控制阀VO关闭时起预定时期没有逝去时，当前控制结束。
[0086]在步骤100中，当用于执行Al的条件得以满足时，该过程前进到步骤101。在步骤101中，控制阀VO关闭。当控制阀VO已经关闭时，关闭状态得以保持。
[0087]在步骤102中，电动空气泵运行。当电动空气泵停止时，启动电动空气泵。当电动空气泵已经运行时，电动空气泵的运行继续。
[0088]在步骤103中，确定从电动空气泵启动起预设时期是否已经逝去。在步骤103中，例如，在图5所示时间图中,确定是否已经到达应该检测第一压力Pjam的时间tx。在本实施例中，检测第一压力Pjam的定时被设定为即刻地在控制阀VO打开之前的定时。通过在控制阀VO打开之前即刻地检测第一压力P jam，使得第一压力P jam接近在稳态状态中的值。因此，减小以此校正第一压力Pjam的校正量是可能的。因此，减小最终出现的误差是可能的。
[0089]在步骤103中，当从电动空气泵启动起预设时期没有逝去时，当前控制结束。在步骤103中，当从电动空气泵启动起预设时期已经逝去时，该过程前进到步骤104。在步骤104中，检测是在阀门闭合运行时的压力的第一压力Pjam。如在图1中所示，通过使用压力传感器33检测第一压力Pjam是可能的。在步骤105中，与第一压力Pjam的检测基本同时地,供应到电动空气泵的驱动电压得到检测。如在图4中所示，在本实施例中，电池61的电压V(Pjam)由电压传感器63检测。在本实施例中，在检测第一压力时供应到电动空气泵的驱动电压被称作第一驱动电压。
[0090]随后，在步骤106中，控制阀VO打开。另外，控制阀Vl和V2打开。通过打开控制阀V0、V1和V2，将二次空气供应到发动机排气通道中是可能的。在本实施例中，控制阀V0、Vl和V2完全打开；然而，本发明不限于此构造。替代地，控制阀V0、V1和V2可以以预设开度打开。
[0091]随后，在步骤107中，确定从当控制阀VO打开时起预设时期是否已经逝去。如在图5中所示，在步骤107中，确定是否已经到达此时应该检测第二压力Pon的时间ty。该预设时期可以是在控制阀VO打开之后直至二次空气供应系统置于其中二次空气供应管道中的压力基本恒定的稳态状态中的时期。
[0092]在本实施例中在步骤107中，确定在控制阀VO打开之后预设时期是否已经逝去；然而，本发明不限于此构造。替代地，在步骤107中，可以确定二次空气供应管道中的压力是否基本恒定。例如，可以确定二次空气供应系统是否处于其中供应到电动空气泵的驱动电压基本恒定的稳态状态中。
[0093]在步骤107中，当从当控制阀VO打开时起预设时期已经逝去时，该过程前进到步骤108。当在步骤107中从当控制阀VO打开时起预设时期没有逝去时，当前控制结束。
[0094]在步骤108中，检测第二压力Pon。如在图1中所示，通过使用压力传感器33检测第二压力Pon是可能的。在步骤109中，与第二压力Pon的检测基本同时地，供应到电动空气泵的驱动电压得到检测。如在图4中所示，在本实施例中，电池61的输出电压V(Pon)由电压传感器63检测。在本实施例中，在当检测第二压力时供应到电动空气泵的驱动电压被称作第二驱动电压。[0095]随后，在步骤110中，在步骤104中检测的第一压力Pjam被校正，并且经校正的第一压力Pjam得到计算。
[0096]图7示出曲线图，其示意根据本实施例在用于电动空气泵的驱动电压和二次空气供应系统中的二次空气供应管道中的压力之间的关系。随着用于电动空气泵的驱动电压增力口，二次空气供应管道内部的压力增加。在本实施例中，在用于电动空气泵的驱动电压和二次空气供应管道内部的压力相互成正比的假设下计算经校正的第一压力Pjam。基于在检测第一压力Pjam时的驱动电压和检测第二压力Pon时的驱动电压之间的比率校正第一压力Pjam。利用以下数学表达式(I)在本实施例中计算经校正的第一压力Pjam是可能的。
[0097](经校正的第一压力Pjam)=(未经校正的第一压力Pjam)X (第二驱动电压)/(第一驱动电压)(I)
[0098]以此方式，基于在当检测第一压力时用于电动空气泵的第一驱动电压和在当检测第二压力时用于电动空气泵的第二驱动电压校正第一压力是可能的。当同样在过渡状态中检测第一压力时，估算在稳态状态中的第一压力是可能的。
[0099]在本实施例中，在用于电动空气泵的驱动电压和二次空气供应管道中的压力相互成正比的假设下校正第一压力Pjam;然而，本发明不限于此构造。可以利用选择的方法校正第一压力Pjam。例如，图7所示曲线图示出穿过原点的直线的关系；然而，本发明不限于此构造。替代地，可以采用曲线的关系。可替代地，第一压力的校正不限于通过计算的估算方法。例如，作为未经校正的第一压力、在当检测第一压力时的驱动电压和在当检测第二压力时的驱动电压的函数的经校正的第一压力的映射可以预先存储在电子控制单元中。以此方式，可以通过使用预设映射校正第一压力。
[0100]如在图6B中所示，随后，在步骤111中，基于经校正的第一压力Pjam和检测的第二压力Pon估算实际的二次空气流量Qjam。
[0101]图8示出了曲线图，其示意在二次空气供应管道中的压力和二次空气流量之间的关系。图8是通过将图2所示曲线图应用于根据本实施例的流量估算控制而获得的。通过使用经校正的第一压力Pjam设定特性曲线Y2是可能的。通过将检测的第二压力Pon应用于特性曲线Y2,估算经校正的二次空气流量Qjam是可能的。
[0102]图8示出对应于未经校正的第一压力Pjam的特性曲线Y2a。当使用未经校正的第一压力Pjam时，未经校正的二次空气流量Qjam小于实际流量。即，估算二次空气流量变得更小。通过使用经校正的第一压力Pjam，进一步准确地估算二次空气流量是可能的。注意可以例如通过使用图3所示映射估算二次空气流量。
[0103]如在图6B中所示，随后，在根据本实施例的流量估算控制中，在估算二次空气流量之后，确定二次空气流量是否正常。
[0104]在步骤112中，确定估算的二次空气流量Qjam是否大于预设的确定流量Q0。当估算的二次空气流量Qjam大于预设的确定流量QO时,该过程前进到步骤113。在步骤113中，确定以期望流量将空气供应到发动机排气通道中。即，确定二次空气流量是正常的。
[0105]当在步骤112中估算的二次空气流量Qjam小于或者等于预设的确定流量QO时，该过程前进到步骤114。在步骤114中，确定二次空气流量降低。当确定二次空气流量降低时，例如延长供应二次空气的时期、停止二次空气的供应或者通过报警灯通知驾驶员二次空气供应系统异常等是可能的。[0106]以此方式，在根据本实施例的流量估算控制中，基于在第一运行状态即阀门闭合运行状态中用于电动空气泵的第一驱动电压和在第二运行状态即其中二次空气供应到发动机排气通道中的运行状态中用于电动空气泵的第二驱动电压校正第一压力。基于经校正的第一压力估算二次空气流量。通过这个控制，减小依赖于用于电动空气泵的驱动电压的二次空气流量的误差是可能的。进一步准确地估算二次空气流量是可能的。
[0107]在本实施例中，描述了在二次空气供应系统启动之后即刻进行的流量估算控制；然而，本发明不限于此构造。替代地，本发明能够应用于以其中在当检测第一压力时供应到电动空气泵的驱动电压不同于在当检测第二压力时供应到电动空气泵的驱动电压的方式运行的任何二次空气供应系统。
[0108]在本实施例中，因为在当检测第一压力Pjam时的运行状态是过渡状态，所以第一压力Pjam得到校正；然而，本发明不限于此构造。替代地，可以基于用于电动空气泵的第一驱动电压和第二驱动电压校正第二压力Pon。例如，当在当检测第二压力Pon时用于电动空气泵的驱动电压不同于额定电压时，第二压力Pon可以被校正。可替代地，第一压力Pjam和第二压力Pon这两者均可以基于用于电动空气泵的第一驱动电压和第二驱动电压得到校正。
[0109]在本实施例中，在当检测第一压力时由电压传感器检测第一驱动电压，并且在当检测第二压力时由电压传感器检测第二驱动电压。即，当测量每一个压力时，供应到电动空气泵的实际驱动电压得到检测。通过实际上测量分别的驱动电压，准确地估算二次空气流量是可能的。
[0110]关于在当检测分别的压力时电动空气泵的驱动电压，本发明不限于此构造。第一驱动电压或者第二驱动电压可以被预先设定。例如，可以在当检测第一压力时由电压传感器检测第一驱动电压，并且在当检测第二压力时的第二驱动电压可以被设定为预设基准驱动电压。
[0111]如在图5中所示，例如，在此时在第二运行状态中检测第二压力Pon的时间ty，用于电动空气泵的驱动电压是基本恒定的。因此，当预先估算用于电动空气泵的驱动电压是可能的时，可以预先将基准驱动电压设定为在当检测压力时用于电动空气泵的驱动电压。基准驱动电压可以存储在电子控制单元中。在流量估算控制中，可以加载存储在电子控制单元中的基准驱动电压。
[0112]基准驱动电压不限于固定值。例如，可以采用作为内燃机的状态诸如行驶距离的函数的可变值作为基准驱动电压。例如，由于车辆行驶距离的增加或者电动空气泵的时效劣化，基准驱动电压可以逐渐地降低。在考虑到内燃机的这些状态的情况下，例如作为车辆行驶距离的函数的基准驱动电压的值可以预先存储在电子控制单元中。可以基于车辆的行驶距离设定基准驱动电压。
[0113]如将在第二实施例中描述地，例如当是除了电动空气泵之外的大电力负荷的电力负荷装置连接到向电动空气泵供应电力的电池时，可以基于电力负荷装置的运行状态设定基准驱动电压。
[0114]根据本实施例的内燃机是被划分成左排和右排的多缸V型汽油发动机；然而，本发明不限于此构造。根据本发明的二次空气供应系统能够应用于任何内燃机。
[0115]图9是另一个内燃机的概略视图，对于该另一个内燃机能够安装根据本发明的二次空气供应系统。该内燃机是其中气缸布置成行的直列式发动机。从进气管道3延伸的进气歧管3d连接到发动机本体I的一侧并且排气歧管4连接到发动机本体I的另一侧。
[0116]二次空气供应系统30包括进气管道21、电动空气泵9和二次空气供应管道22。压力传感器33和控制阀VO按照所述次序从上游侧设置在二次空气供应管道22中。控制阀V3在控制阀VO下游的部分处设置在二次空气供应管道22中。二次空气供应管道22连接到排气管道7。催化转换器5布置在排气管道7中。在催化转换器5中支撑具有氧化功能的催化剂。O2传感器6和16分别地设置在催化转换器5的上游和下游。在图9中，为了易于示意起见，省略了电子控制单元40。
[0117]同样对于如在图9中所示构造的内燃机，通过在其中下游侧控制阀V3打开而上游侧控制阀VO关闭的状态中运行电动空气泵9，检测是在阀门闭合运行时的压力的第一压力Pjam是可能的。另外，通过在其中下游侧控制阀V3和上游侧控制阀VO打开的状态中运行电动空气泵9，检测是在执行Al时的压力的第二压力Pon是可能的。同样在以上构造的内燃机的情形中，通过执行在本实施例中的流量估算控制而准确地估算在执行Al时的实际流量Qjam是可能的。
[0118]在本实施例中，对于在内燃机起动时的实例给出了说明；然而，本发明不限于此构造。替代地，本发明还能够应用于内燃机连续地运行的时间段。在本实施例中，在检测在执行Al时的第二压力之前检测在阀门闭合运行时的第一压力；然而，本发明不限于此构造。可以首先检测第二压力。
[0119](第二实施例)将参考图10到图12描述用于根据第二实施例的用于内燃机的二次空气供应系统。根据本实施例的内燃机的构造与根据第一实施例的内燃机的构造(见图1)相同。
[0120]在本实施例中，将描述其中连接到用作蓄电池的电池的电力负荷装置即刻地在执行用于估算二次空气流量的流量估算控制之前或者在其中流量估算控制正被执行的时间段期间启动或者停止的情形。
[0121]如在图1和图4中所示，多个电力负荷装置64和65布置在根据本实施例的车辆中。在该多个电力负荷装置中，电力负荷装置64具有大的功耗并且具有当电力负荷装置64运行时电池61的输出电压降低的特性。当电力负荷装置64停止时，电池61的输出电压增力口。在本实施例中，具有大的负载并且其运行引起电池61的输出电压波动的装置被称作特殊电力负荷装置。在本实施例中，电力负荷装置64可以被视为特殊电力负荷装置。
[0122]具有大的电力负荷的电力负荷装置可以例如是向支撑轮子的悬挂装置(悬架)供应具有预定压力的空气、液压流体等的液压流体压力泵。另外，电力负荷装置可以是向制动装置(制动器)供应具有预定压力的液压流体的压力泵。进而，电力负荷装置可以是布置在排气控制系统中的电加热催化剂。在内燃机起动时，通过对于电加热催化剂通电，在短时期中将排气净化催化剂的温度增加到活化温度或者更高的温度是可能的。
[0123]当电力负荷装置64运行并且电池61的输出电压降低时，供应到二次空气供应系统的电动空气泵9的驱动电压也降低。电动空气泵9的排量降低，并且二次空气供应管道22中的压力也降低。在本实施例中，将描述对包括影响电池61的输出电压的电力负荷装置的车辆中的二次空气供应系统的流量估算控制。
[0124]同样在根据本实施例的流量估算控制中，检测第一压力Pjam作为在阀门闭合运行时的压力，并且检测第二压力Pon作为在当二次空气被供应到发动机排气通道中时的压力。存在其中电池61的输出电压由于电力负荷装置64的运行状态而改变然后在当检测第一压力Pjam时用于电动空气泵9的驱动电压和在当检测第二压力Pon时用于电动空气泵9的驱动电压彼此不同的情形。由于用于电动空气泵9的驱动电压的改变，二次空气供应管道中的压力改变。
[0125]图10示出在本实施例中内燃机的运行实例的时间图。如在第一实施例的图1所示运行实例的情形中，二次空气供应系统在时间tl启动，并且控制阀V0、V1和V2在时间t2打开。进而，在即刻地在控制阀V0、V1和V2打开之前的时间tx检测第一压力Pjam。如在第一实施例的情形中，在此时二次空气供应系统处于稳态状态中的时间ty检测第二压力Pon0
[0126]在根据本实施例的运行实例中，影响电池的输出电压的电力负荷装置64的运行状态即刻地在二次空气供应系统启动之前并且在其中二次空气供应系统运行的时间段期间改变。电力负荷装置64在时间tl之前的时间tO启动，并且在时间t2和时间ty之间的时间t3停止。
[0127]由于电力负荷装置64的运行，用于电动空气泵9的驱动电压波动。在时间tO，因为电力负荷装置64启动,所以电池61的输出电压急剧地降低。在这之后，电池61的输出电压逐渐地增加。然而，在时间tl，电动空气泵9启动，从而驱动电压再次降低。在这之后，用于电动空气泵的驱动电压逐渐地增加。通过在时间t2打开控制阀，二次空气供应管道内部的压力降低。在这之后，在时间t3，电力负荷装置64停止，从而用于电动空气泵9的驱动电压增加。以此方式，在电力负荷装置64启动时，用于电动空气泵9的驱动电压降低；而在电力负荷装置64停止时，用于电动空气泵9的驱动电压增加。
[0128]在此时检测第一压力的时间tx，二次空气供应系统处于其中用于电动空气泵9的驱动电压由于电力负荷装置64的启动和电动空气泵9的启动的影响而增加的过渡状态中。在此时检测第二压力的时间ty，电力负荷装置64停止。因此，在检测第一压力的时间tx用于电动空气泵9的驱动电压和检测第二压力的时间ty用于电动空气泵9的驱动电压之间存在电压差AV。在时间tx，二次空气供应管道中的压力增加，并且它处于过渡状态中。在第一运行状态中在时间tx 二次空气供应管道中的压力和在当二次空气供应管道中的压力处于稳态状态中时的压力之间存在压力差Λ F。
[0129]同样在根据本实施例二次空气供应系统中，执行类似于根据第一实施例的图6Α和6Β所示流量估算控制的控制是可能的。即，基于在当检测第一压力时用于电动空气泵的第一驱动电压和在当检测第二压力时用于电动空气泵的第二驱动电压校正第一压力是可能的。使用经校正的第一压力估算二次空气流量是可能的。进而，在本实施例中，基于电力负荷装置的运行状态的控制被添加到根据第一实施例的流量估算控制。
[0130]图1lA和图1lB与图12示出根据本实施例的流量估算控制的实例的流程图。步骤100到步骤103和步骤117到步骤119与根据第一实施例的图6Α和图6Β所示流量估算控制的那些相同。
[0131]如在图1lA和图1lB与图12中所示，在本实施例中，当在步骤103中确定从电动空气泵启动起预设时期已经逝去时，该过程前进到步骤121。此时，二次空气供应系统处于其中控制阀VO关闭的第一运行状态中。[0132]在步骤121中，检测电池的电压V(ini)。即，检测用于电动空气泵的驱动电压。在步骤122中，确定电池的电压V (ini)是否高于或者等于预设判定值。在步骤122中，确定在第一运行状态中的电池的供电能力。因为在第一运行状态中检测电压V (ini)，所以电压V (ini)可以被视为根据本发明的第一驱动电压。
[0133]当在步骤122中电池的电压低于判定值时，当前控制结束。这个情形包括其中电池自身劣化的情形和其中具有大负载的特殊电力负荷装置正在运行的情形。当特殊电力负荷装置运行时，在接着的或者以后的流量估算控制中在特殊电力负荷装置停止之后估算二次空气流量是可能的。当电池自身劣化时，流量估算控制不被执行。即，执行用于禁止流量估算控制的控制。当在步骤122中电池的电压高于或者等于判定值时，该过程前进到步骤123。
[0134]在步骤123中，判定特殊电力负荷装置是否停止。可以预先选择具有大的负载并且其运行引起电池的输出电压降低的电力负荷装置作为用于在步骤123中作出判定的特殊电力负荷装置。用于在步骤123中作出判定的特殊电力负荷装置可以是一个或者可以是多个。
[0135]当在步骤123中特殊电力负荷装置正在运行时，当前控制结束。在此情形中，例如，因为具有大负载的电力负荷装置正在运行，所以由于电池的输出电压降低，以此校正二次空气供应管道中的压力的校正量增加。存在其中在估算的二次空气流量中包括的误差相对大的情形。因此，在本实施例中，执行用于禁止用于估算二次空气的流量估算控制的控制。注意，即使当特殊电力负荷装置正在运行时，仍然可以执行流量估算控制。在此情形中，如在第一实施例的情形中，检测第一压力和第一驱动电压是可能的。
[0136]当在步骤123中特殊电力负荷装置停止时，该过程前进到步骤124。在步骤124中，执行用于禁止影响电池的输出电压的特殊电力负荷装置的运行的控制。即，执行用于维持特殊电力负荷装置处于停止状态中的控制。
[0137]随后，在步骤104和步骤105中，检测第一压力Pjam，并且检测电池的电压V(Pjam)。以此方式，在其中影响电池的输出电压的电力负荷装置停止的状态中检测第一压力和用于电动空气泵的第一驱动电压是可能的。
[0138]在这之后，在步骤125中，允许特殊电力负荷装置的运行。当要求特殊电力负荷装置的运行时，特殊电力负荷装置启动。在这之后，步骤106到步骤114与根据第一实施例的图6A和6B所示流量估算控制的那些相同。
[0139]在本实施例中，在其中特殊电力负荷装置正在运行的情形中，检测在第一运行状态中的第一驱动电压，并且，当第一驱动电压低于预设判定值时，执行控制以禁止在其中特殊电力负荷装置正在运行的时间段期间检测第一压力。通过这个控制，在其中特殊电力负荷装置停止的状态中检测第一压力是可能的。因此，抑制二次空气供应管道中的压力由于电池的供应电压的降低而降低是可能的。因此，减小以此校正二次空气供应管道中的检测压力的校正量是可能的。结果，更加准确地估算二次空气流量是可能的。
[0140]在根据本实施例的流量估算控制中，检测影响用于电动空气泵的驱动电压的特殊电力负荷装置的运行状态，并且当特殊电力负荷装置正在运行时，执行用于禁止第一压力的检测的控制。通过这个控制，在避开特殊电力负荷装置正在运行的时间段时检测第一压力和第一驱动电压是可能的。例如，在特殊电力负荷装置停止之后检测第一压力是可能的。另外，抑制由于以此校正第一压力的校正量的增加引起的估算二次空气流量的误差的增加是可能的。
[0141]在根据本实施例的流量估算控制中，在第一运行状态中应该检测第一压力时检测特殊电力负荷装置的运行状态，并且当特殊电力负荷装置停止时，执行用于禁止特殊电力负荷装置的运行直至第一压力的检测结束的控制。通过这个控制，在其中特殊电力负荷装置停止的状态中检测第一压力是可能的。例如，避免特殊电力负荷装置在检测第一压力之前即刻地启动然后用于电动空气泵的驱动电压降低的情况是可能的。避免在二次空气供应管道中的压力由于用于电动空气泵的驱动电压的降低而降低是可能的，从而改进估算二次空气流量的准确度是可能的。
[0142]在根据本实施例的运行实例中，特殊电力负荷装置在供应二次空气之前启动然后特殊电力负荷装置在控制阀打开之后停止；然而，本发明不限于此构造。本发明还能够应用于其中特殊电力负荷装置在选择的定时启动或者停止的情形。例如，在此时特殊电力负荷装置停止的定时可以晚于在此时检测第二压力Pon的时间ty。另外，在此时特殊电力负荷装置启动的定时可以是从时间tl到时间tx的时间段，在该时间段期间二次空气供应系统启动并且二次空气供应管道中的压力增加。在任何情形中，通过根据本实施例的流量估算控制估算二次空气流量都是可能的。
[0143]根据本实施例的内燃机是V型发动机(见图1)，并且发动机排气通道被划分成两条线路。二次空气供应系统可以分开地布置在发动机排气通道的每一条线路中。例如，控制阀和电动空气泵可以布置在一条线路中，并且其他控制阀和其他电动空气泵可以布置在另一条线路中。例如，该构造可以使得在一条线路中执行根据本实施例的流量估算控制，并且另外，独立于该一条线路地，在另一条线路中执行根据本实施例的流量估算控制。
[0144]该两个电动空气泵分别地设置在用于内燃机的以上二次空气供应系统中。当该两个电动空气泵同时地启动时，电池的输出电压显著地降低，并且结果电子控制单元可以自动地停止。为了避免电子控制单元的自动停止，当在二次空气供应系统中启动该多个电动空气泵时，执行控制以使得启动电动空气泵的定时是相互不同的。
[0145]然而，当在将二次空气供应到发动机排气通道中的定时延迟时，排气性质劣化的时期延长。因此，在电动空气泵启动的定时之间的时期被设定为并不引起电子控制单元的自动停止的最小时期。因此，该多个电动空气泵在短的时期中间歇地启动。例如，一个电动空气泵启动，并且即刻地另一个电动空气泵启动。当该另一个电动空气泵启动时，出现了对于用于该一个电动空气泵的驱动电压的影响。根据本实施例的、用于估算二次空气的流量估算控制还可以应用于具有这种多条线路的二次空气供应系统。
[0146]注意，当预设基准驱动电压被用作在当检测二次空气供应管道内部的压力时用于电动空气泵的驱动电压时，可以确定特殊电力负荷装置是否正在运行，然后可以执行用于改变基准驱动电压的控制。当特殊电力负荷装置正在运行时的用于电动空气泵的驱动电压可以预先设定为基准驱动电压。例如，在影响电池的输出电压的特殊电力负荷装置正在运行的时间段中的基准驱动电压可以被设定为低于在特殊电力负荷装置停止的时间段中的基准驱动电压。
[0147]其它构件、运行和有利的效果类似于第一实施例的那些，从而不在这里重复说明。
[0148]上述实施例可以根据需要组合到一起。在每一个上述控制中，可以在能够实现运行和功能的范围内根据需要改变步骤的序列。在每一幅上述图中，类似的附图标记表示相同或者相应的部分。注意，上述实施例仅仅是示意性的，而非旨在限制本发明。另外，在所述实施例中，包括了在所附权利要求中描述的变型。
【权利要求】
1.一种用于内燃机的二次空气供应系统，包括: 二次空气供应通道，二次空气通过所述二次空气供应通道被供应到排气净化催化剂的上游的位置，所述排气净化催化剂被布置在所述内燃机的排气通道中； 电动空气泵，所述电动空气泵将二次空气供应到所述二次空气供应通道中； 控制阀，所述控制阀被设置在所述电动空气泵的下游，以打开和关闭所述二次空气供应通道； 压力检测器，所述压力检测器在所述电动空气泵和所述控制阀之间的位置处测量所述二次空气供应通道中的压力； 电压检测器，所述电压检测器检测被供应到所述电动空气泵的驱动电压；和 控制单元，所述控制单元被构造成在所述控制阀关闭并且所述电动空气泵正在运行的第一运行状态中使用所述压力检测器检测所述二次空气供应通道中的第一压力，在所述控制阀打开并且所述电动空气泵正在运行的第二运行状态中使用所述压力检测器检测所述二次空气供应通道中的第二压力，并且基于所述第一压力和所述第二压力执行流量估算控制，所述流量估算控制用于估算在所述第二运行状态中二次空气流过所述二次空气供应通道的二次空气流量，其中，在所述流量估算控制中，所述控制单元基于在所述第一运行状态中的用于所述电动空 气泵的第一驱动电压和在所述第二运行状态中的用于所述电动空气泵的第二驱动电压来校正所述第一压力和所述第二压力中的至少一个压力，并且基于其中的至少一个压力已经被校正的所述第一压力和所述第二压力来估算所述二次空气流量，并且其中，所述控制单元使用所述电压检测器检测所述第一驱动电压和所述第二驱动电压，或者使用所述电压检测器检测所述第一驱动电压并将预设基准驱动电压用作所述第二驱动电压。
2.根据权利要求1所述的二次空气供应系统，其中，所述控制单元使用所述电压检测器检测所述第一驱动电压和所述第二驱动电压。
3.根据权利要求1所述的二次空气供应系统，其中，所述控制单元使用所述电压检测器检测所述第一驱动电压并将所述预设基准驱动电压用作所述第二驱动电压。
4.根据权利要求1所述的二次空气供应系统，其中，当在所述第一运行状态中被供应到所述电动空气泵的所述第一驱动电压低于预设判定值时，所述控制单元禁止所述流量估算控制。
5.根据权利要求1所述的二次空气供应系统，其中: 所述二次空气供应系统被布置在车辆中，所述车辆包括向所述电动空气泵供应电力的蓄电池和被连接到所述蓄电池的电力负荷装置； 所述电力负荷装置具有当所述电力负荷装置运行时用于所述电动空气泵的驱动电压降低的特性；并且 所述控制单元在所述电力负荷装置正在运行的时间段中检测在所述第一运行状态中的所述第一驱动电压，并且当所述第一驱动电压低于预设判定值时，所述控制单元在所述电力负荷装置正在运行的时间段中禁止所述第一压力的检测。
6.根据权利要求1所述的二次空气供应系统，其中: 所述二次空气供应系统被布置在车辆中，所述车辆包括向所述电动空气泵供应电力的蓄电池和被连接到所述蓄电池的电力负荷装置；所述电力负荷装置具有当所述电力负荷装置运行时用于所述电动空气泵的驱动电压降低的特性；并且 所述控制单元检测所述电力负荷装置的运行状态，并且当所述电力负荷装置正在运行时，所述控制单元禁止所述第一压力的检测。
7.根据权利要求1所述的二次空气供应系统，其中: 所述二次空气供应系统被布置在车辆中，所述车辆包括向所述电动空气泵供应电力的蓄电池和被连接到所述蓄电池的电力负荷装置； 所述电力负荷装置具有当所述电力负荷装置运行时用于所述电动空气泵的驱动电压降低的特性；并且 当所述第一压力应该被检测时，所述控制单元检测所述电力负荷装置的运行状态，并且当所述电力负荷装置停止时，所述控制单元禁止所述电力负荷装置的运行直至所述第一压力的检测结束。
8.根据权利要求1所述的二次空气供应系统，其中，在所述第一压力被检测时，所述控制单元使用所述电压检测器检测所述第一驱动电压，并且在所述第二压力被检测时，所述控制单元使用所述电压检测器检测所述第二驱动电压。
9.根据权利要求8所述的二次空气供应系统，其中，所述控制单元基于在当所述第一压力被检测时检测到的所述第一驱动电压和当所述第二压力被检测时检测到的所述第二驱动电压之间的比率来校 正所述第一压力。
【文档编号】F01N3/22GK104040129SQ201380004944
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年1月2日 优先权日:2012年1月4日
【发明者】近藤真也, 川村有辅, 梅泽幸司 申请人:丰田自动车株式会社