[发明专利]用于内燃机的空燃比控制设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制内燃机空燃比的设备，尤其涉及具有用于基于传感器的输出值来检测空燃比状态的传感器异常的功能以及具有确定气缸之间空燃比失衡的功能的设备。

背景技术

为了让催化剂有效地去除排出气体中的有毒成分以纯化，具有使用催化剂的排气排放控制系统的内燃机一般控制在内燃机中燃烧的空燃混合物中的空气与燃料的混合物比，也即空燃比。空燃比通常由设置在内燃机中的排气管道里的空燃比传感器检测，且通过控制燃料注射量来进行反馈控制，以使得空燃比等于预定的目标空燃比。

适于检测空燃比的典型配置包括安装在排气排放控制催化剂的上游侧的A/F传感器(以提供与空燃比通常成比例的输出)和安装在排放排气催化剂的下游侧的O₂传感器(以当空燃比改变穿过化学计量值时提供快速改变的输出)。这种配置通常执行主反馈控制和子反馈控制，主反馈控制基于来自A/F传感器的输出值来控制燃料供给量，以使得排气空燃比等于目标空燃比，子反馈控制允许使用基于来自O₂传感器的输出值而设置的校正量来校正燃料供给量。执行这两种类型反馈控制的目的是使用来自O₂传感器的输出来校正来自A/F传感器的输出，来自A/F传感器的输出由于排出的气体的混合物不足或检测元件的劣化热劣化而有可能是错误的。

另外，为了减少使用来自O₂传感器的输出的子反馈控制所需的时间，已提出一种称作学习控制的控制方法，该控制方法包含计算和保存与来自O₂传感器的输出值和实际排气空燃比之间的恒定偏差对应的学习值，以及基于学习值校正燃气供给量(例如，见专利文献1)。计算学习控制的学习值，例如，以使得并入子反馈控制的至少一部分校正量。当来自A/F传感器的输出在子反馈控制下没有被充分校正时，这样的配置允许来自A/F传感器的输出使用学习值而被快速校正，例如，甚至在内燃机重新启动后立即校正。

在O₂传感器中诸如元件开裂的可能故障阻止合适的检测继续进行，且想要在板上被检测到。O₂传感器在稀气氛(lean atmosphere)中通常显示低输出。然而，可能的元件开裂导致暴露于外部空气的元件内部区域和暴露于排出气体的元件外部区域之间的气体浓度不同。因而，O₂传感器的输出电压下降以提供明显指示为稀状态的输出。因此，当来自O₂传感器的所述输出值稀于预定值的持续的时间大于预定时间时，尽管增加燃料注射量，可确定所述传感器发生元件开裂(例如，见专利文献2)。为了在传感器被确定为发生元件开裂之前以及在该确定之后的回退运行期间抑制排放的劣化，专利文献2进一步实现校正量防护控制，所述校正量防护控制允许根据来自O₂传感器的输出值的分布，通过对空燃比控制的校正量设置限制来调整用于子反馈控制的空燃比控制的校正量。

另一方面，例如，当在用于某些气缸的燃料注射系统中发生故障而显著改变气缸间的空燃比时，排气排放被不利地劣化。像使排气排放劣化的对空燃比的这种显著改变被期望检测为异常。特别是对于自动内燃机来说，为了防止带有已劣化的排气排放的汽车行驶，要求对气缸间空燃比失衡进行车载检测。近年来，已尝试在法律上规范气缸间空燃比失衡的车载检测。

为了达到这个目的，已提出各种不同配置基于来自设置在催化剂的上游侧的A/F传感器的输出来检测气缸间空燃比失衡。例如，当一些气缸中的空燃比偏移到稠(rich)侧时，焦点放在观测到排气中的氢的量急剧增加以及使用催化剂从排气中移除氢进行净化，在专利文献3中描述的设备基于来自设置在催化剂的上游侧的A/F传感器的检测值和设置在催化剂的下游侧的O₂传感器的检测值之间的偏差的状态来检测气缸间空燃比失衡。当来自O₂传感器的检测值显著朝着关于来自A/F传感器的检测值的稀侧偏离时，所述配置确定出现气缸间空燃比失衡。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开号2012-017694

专利文献2：日本专利特开号2005-036742

专利文献3：日本专利特开号2009-203881

发明内容

技术问题