内燃机的控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及内燃机的控制装置。
【背景技术】
[0002]在从燃烧室排出的排气中，包含未燃气体、NOx等，为了净化排气的成分而在内燃机排气通路上配置排气净化催化剂。作为能够同时净化未燃气体、NOx等成分的排气净化催化剂，已知有三元催化剂。三元催化剂在排气的空燃比为理论空燃比的附近的情况下，能够以高的净化率净化未燃气体、NOx等。为此，以往以来已知有如下控制装置，在内燃机的排气通路设置空燃比传感器，基于该空燃比传感器的输出值来控制向内燃机供给的燃料的量。
[0003]作为排气净化催化剂，可以使用具有氧吸藏能力的催化剂。具有氧吸藏能力的排气净化催化剂在氧吸藏量为上限吸藏量与下限吸藏量之间的适当的量时，即使流入排气净化催化剂的排气的空燃比为浓，也能够净化未燃气体(HC、C0等)、Ν0χ等。若比理论空燃比靠浓侧的空燃比(以下，也称作“浓空燃比”)的排气流入排气净化催化剂，则通过吸藏于排气净化催化剂的氧而将排气中的未燃气体氧化并净化。
[0004]相反，若比理论空燃比靠稀侧的空燃比(以下，也称作“稀空燃比”)的排气流入排气净化催化剂，则排气中的氧被吸藏于排气净化催化剂。由此，在排气净化催化剂表面上成为氧不足状态，与此相伴，排气中的NOx被还原净化。这样，排气净化催化剂只要氧吸藏量是适当的量，就能够与流入排气净化催化剂的排气的空燃比无关地净化排气。
[0005]于是，在该控制装置中，为了将排气净化催化剂中的氧吸藏量维持为适当的量，设置成:在排气净化催化剂的排气流动方向上游侧设置空燃比传感器，在排气流动方向下游侧设置氧传感器。使用这些传感器，控制装置基于上游侧的空燃比传感器的输出，以使得该空燃比传感器的输出成为与目标空燃比相当的目标值的方式进行反馈控制。除此之外，基于下游侧的氧传感器的输出来修正上游侧的空燃比传感器的目标值。
[0006]例如，在日本特开2011-069337号公报所记载的控制装置中，在下游侧的氧传感器的输出电压为高侧阈值以上，排气净化催化剂的状态为氧不足状态时，使流入排气净化催化剂的排气的目标空燃比为稀空燃比。相反，在下游侧的氧传感器的输出电压为低侧阈值以下，排气净化催化剂的状态为氧过剩状态时，使目标空燃比为浓空燃比。通过该控制，在处于氧不足状态或氧过剩状态时，能够使排气净化催化剂的状态快速地恢复为这两状态的中间的状态，即排气净化催化剂吸藏有适当的量的氧的状态。
[0007]另外，在日本特开2001-234787号公报所记载的控制装置中，基于空气流量计以及排气净化催化剂的上游侧的空燃比传感器等的输出，算出排气净化催化剂的氧吸藏量。在此基础上，在所算出的氧吸藏量比目标氧吸藏量多时使流入排气净化催化剂的排气的目标空燃比为浓空燃比，在所算出的氧吸藏量比目标氧吸藏量少时，使目标空燃比为稀空燃比。通过该控制，能够将排气净化催化剂的氧吸藏量恒定地维持为目标氧吸藏量。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开2011-069337号公报
[0011 ]专利文献2:日本特开2001-234787号公报
[0012]专利文献3:日本特开平8-232723号公报
[0013]专利文献4:日本特开2009-162139号公报
【发明内容】
[0014]发明要解决的问题
[0015]具有氧吸藏能力的排气净化催化剂，在流入排气净化催化剂的排气的空燃比为稀空燃比的情况下，若氧吸藏量在最大氧吸藏量附近，则会变得难以吸藏排气中的氧。在排气净化催化剂的内部成为氧过剩的状态，变得难以还原净化排气所包含的NOx。因此，若氧吸藏量在最大氧吸藏量附近，则从排气净化催化剂流出的排气的NOx浓度急剧上升。
[0016]因此，如上述的日本特开2011-069337号公报所公开那样，存在如下问题:在进行了在下游侧的氧传感器的输出电压成为了低侧阈值以下时将目标空燃比设定为浓空燃比的控制的情况下，会从排气净化催化剂流出某种程度的NOx。
[0017]在图16中示出对流入排气净化催化剂的排气的空燃比和从排气净化催化剂流出的NOx浓度的关系进行说明的时间图。图16是排气净化催化剂的氧吸藏量、由下游侧的氧传感器检测到的排气的空燃比、流入排气净化催化剂的排气的目标空燃比、由上游侧的空燃比传感器检测到的排气的空燃比以及从排气净化催化剂流出的排气中的NOx浓度的时间图。
[0018]在时刻tl以前的状态下，流入排气净化催化剂的排气的目标空燃比被设为稀空燃比。因此，排气净化催化剂的氧吸藏量逐渐增加。另一方面，流入排气净化催化剂的排气中的氧全部在排气净化催化剂中被吸藏，所以在从排气净化催化剂流出的排气中几乎不含氧。因此，由下游侧的氧传感器检测到的排气的空燃比大致成为理论空燃比。同样，流入排气净化催化剂的排气中的NOx全部在排气净化催化剂中被还原净化，所以在从排气净化催化剂流出的排气中也几乎不包含NOx。
[0019]若排气净化催化剂的氧吸藏量逐渐增加而接近最大氧吸藏量Cmax，则流入排气净化催化剂的排气中的氧的一部分不再被排气净化催化剂吸藏，其结果，从时刻^起，变得在从排气净化催化剂流出的排气中包含氧。因此，由下游侧氧传感器检测到的排气的空燃比成为稀空燃比。其后，若排气净化催化剂的氧吸藏量进一步增加，则从排气净化催化剂流出的排气的空燃比达到预先设定的上限空燃比AFhighref (相当于低侧阈值)，目标空燃比被切换为浓空燃比。
[0020]若目标空燃比被切换为浓空燃比，则与切换后的目标空燃比相应地使内燃机中的燃料喷射量增大。即使这样地增大燃料喷射量，由于从内燃机主体到排气净化催化剂为止存在某种程度的距离，因此流入排气净化催化剂的排气的空燃比也不会立即变更为浓空燃比而产生延迟。因此，即使目标空燃比在时刻t2被切换为浓空燃比，在时刻t3之前，流入排气净化催化剂的排气的空燃比也会保持稀空燃比。因此，在从时刻t2到时刻t3的期间，排气净化催化剂的氧吸藏量达到最大氧吸藏量Cmax或成为最大氧吸藏量Cmax附近的值，其结果，会从排气净化催化剂流出氧以及NOx。其后，在时刻t3，流入排气净化催化剂的排气的空燃比成为浓空燃比，从排气净化催化剂流出的排气的空燃比向理论空燃比逐渐收敛。
[0021]这样，在将目标空燃比从稀空燃比切换成浓空燃比之后到流入排气净化催化剂的排气的空燃比成为浓空燃比为止会产生延迟。其结果，在从时刻到时刻t4为止的期间，会从排气净化催化剂流出NOx。
[0022]本发明的目的在于，提供在具备具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的内燃机中，抑制NOx的流出的内燃机的控制装置。
[0023]用于解决问题的手段
[0024]本发明的内燃机的控制装置是在内燃机排气通路中具备具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的内燃机的控制装置，具备:上游侧空燃比传感器，其配置于排气净化催化剂的上游，检测流入排气净化催化剂的排气的空燃比；和下游侧空燃比传感器，其配置于排气净化催化剂的下游，检测从排气净化催化剂流出的排气的空燃比。控制装置实施稀控制和浓控制，稀控制是断续地或连续地使流入排气净化催化剂的排气的空燃比成为比理论空燃比稀的稀设定空燃比，直到排气净化催化剂的氧吸藏量成为判定基准吸藏量以上的控制，判定基准吸藏量是最大氧吸藏量以下的吸藏量，浓控制是连续地或断续地使流入排气净化催化剂的排气的空燃比成为比理论空燃比浓的浓设定空燃比，直到下游侧空燃比传感器的输出成为浓判定空燃比以下的控制，浓判定空燃比是比理论空燃比浓的空燃比，控制装置实施在稀控制的期间中在氧吸藏量成为了判定基准吸藏量以上的情况下切换为浓控制、在浓控制的期间中在下游侧空燃比传感器的输出成为了浓判定空燃比以下的情况下切换为稀控制的控制。控制装置还实施在比较了第I吸入空气量下的稀设定空燃比和比第I吸入空气量小的第2吸入空气量下的稀设定空燃比时，将第I吸入空气量下的稀设定空燃比设定在第2吸入空气量下的稀设定空燃比的浓侧的控制。
[0025]在上述发明中，可以是，控制装置实施吸入空气量越增大则将稀设定空燃比设定为越靠浓侧的空燃比的控制。
[0026]在上述发明中，可以是，预先设定有高吸入空气量的区域，在高吸入空气量的区域中，吸入空气量越增大则将稀设定空燃比设定为越靠浓侧的空燃比，在与高吸入空气量的区域相比吸入空气量小的区域中，将稀设定空燃比维持为一定。
[0027]发明的效果
[0028]根据本发明，能够提供抑制NOx的流出的内燃机的控制装置。
【附图说明】
[0029]图1是实施方式的内燃机的概略图。
[0030]图2A是示出排气净化催化剂的氧吸藏量和从排气净化催化剂流出的排气中的NOx的关系的图。
[0031]图2B是排气净化催化剂的氧吸藏量和从排气净化催化剂流出的排气中的未燃气体的浓度的关系的图。
[0032]图3是空燃比传感器的概略性的剖视图。
[0033]图4A是概略性地示出空燃比传感器的动作的第I图。
[0034]图4B是概略性地示出空燃比传感器的动作的第2图。
[0035]图4C是概略性地示出空燃比传感器的动作的第3图。
[0036]图5是示出空燃比传感器的排气空燃比和输出电流的关系的图。
[0037]图6是示出构成电压施加装置以及电流检测装置的具体的电路的一例的图。
[0038]图7是实施方式的第I通常运转控制下的上游侧的排气净化催化剂的氧吸藏量等的时间图。
[0039]图8是实施方式的第I通常运转控制下的下游侧的排气净化催化剂的氧吸藏量等的时间图。
[0040]图9是控制装置的功能框图。
[0041]图10是实施方式的第I通常运转控制中的算出空燃比修正量的控制例程的流程图。
[0042]图11是实施方式的第2通常运转控制的时间图。
[0043]图12是实施方式的第2通常运转控制下的算出空燃比修正量的控制例程的流程图。
[0044]图13是示出实施方式的吸入空气量和稀设定修正量的关系的图表。
[0045]图14是示出实施方式的吸入空气量和稀设定修正量另一关系的图表。
[0046]图15是实施方式的第3通常运转控制的时间图。
[0047]图16是现有的技术的控制的时间图。
【具体实施方式】
[0048]参照图1至图15，对实施方式的内燃机的控制装置进行说明。本实施方式的内燃机具备输出转矩的内燃机主体和对从燃烧室流出的排气进行净化的排气处理装置。
[0049]〈内燃机整体的说明〉
[0050]图1是概略性地示出本实施方式的内燃机的图。内燃机具备内燃机主体I，内燃机主体I包括汽缸体2和固定于汽缸体2的汽缸盖4。在汽缸体2形成有孔部，并配置有在该孔部的内部往复移动的活塞3。燃烧室5由汽缸体2的孔部、活塞3以及汽缸盖4围成的空间构成。在汽缸盖4，形成有进气口 7以及排气口 9。进气门6形成为对进气口 7进行开闭，排气门8形成为对排气口 9进行开闭。
[0051 ]在汽缸盖4的内壁面中，在燃烧室5的中央部配置有火花塞10，在汽缸盖4的内壁面的周边部配置有燃料喷射阀11。火花塞10构成为根据点火信号而产生火花。另外，燃料喷射阀11根据喷射信号而将预定量的燃料向燃烧室5内喷射。此外，燃料喷射阀11也可以被配置成向进气口7内喷射燃料。另外，在本实施方式中，作为燃料，使用理论空燃比为14.6的汽油。然而，本发明的内燃机也可以使用其他的燃料。
[0052]各汽缸的进气口7分别经由对应的进气支管13而与缓冲罐14连结，缓冲罐14经由进气管15与空气滤清器16连结。进气口 7、进气支管13、缓冲罐14、进气管15形成内燃机进气通路。另外，在进气管15内配置有由节气门驱动致动器17驱动的节气门