專利名稱：發(fā)動機(jī)排氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)置有催化劑的發(fā)動機(jī)排氣凈化裝置。
為了將三元催化劑的NOx(氧化氮)、CO和HC(碳?xì)浠衔?的轉(zhuǎn)化效率保持于最高，催化劑氣氛必須保持于化學(xué)計(jì)量的空燃比。如果催化劑的氧氣貯存量保持恒定，排氣中的氧氣貯存在催化劑中，即使流入催化劑中的排氣的空燃比暫時(shí)變貧。相反，貯存在催化劑中的氧氣釋放，即使流入催化劑中的排氣的空燃比暫時(shí)變富，這樣，催化劑氣氛能保持于化學(xué)計(jì)量的空燃比。
在實(shí)現(xiàn)此種控制的排氣凈化裝置中，催化劑的轉(zhuǎn)化效率依賴于催化劑的氧氣貯存量。因此，氧氣貯存量必須精確地計(jì)算，以便將氧氣貯存量控制成為恒定，并將催化劑的轉(zhuǎn)化效率保持于高水平。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提出一種發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，該裝置包括催化劑，它設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通道中；前部傳感器，它檢測流入催化劑中的排出氣體中的氧氣濃度；以及微處理器，它被加以編程，用以分別計(jì)算催化劑的氧氣貯存量中的高速分量和低速分量，高速分量具有快速的氧貯存速率；低速分量所具的貯存速率慢于高速分量的貯存速率，計(jì)算的基礎(chǔ)是排出氣體的氧氣濃度，并假定，當(dāng)氧氣被釋放時(shí)，氧氣優(yōu)先地從高速分量而不是從低速分量釋放，如果低速分量與高低分量之比小于一個(gè)預(yù)定值；以及根據(jù)計(jì)算的氧氣貯存量控制發(fā)動機(jī)的空燃比，以便使催化劑的氧氣貯存量是一個(gè)預(yù)定量。
根據(jù)另一實(shí)施例，提出一種計(jì)算方法，用以計(jì)算位于連接至發(fā)動機(jī)的催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的催化劑中的氧氣貯存量。此方法包括計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣第一量，此第一量表示氧氣貯存量的一個(gè)部分，計(jì)算的第一量在第一速率下進(jìn)行變化；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量，此第二量表示氧氣貯存量的另一部分；而其中，第一速率根據(jù)第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算。
根據(jù)又另一實(shí)施例，提出一種計(jì)算方法，用以計(jì)算位于連接至發(fā)動機(jī)的催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的催化劑中的氧氣貯存量。此方法包括計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，此第一量表示氧氣貯存量的一個(gè)部分，計(jì)算的第一量在第一速率下被貯存；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量，此第二量表示氧氣貯存量的另一部分；而其中，第一速率根據(jù)第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算。
根據(jù)又另一實(shí)施例，提出一種計(jì)算方法，用以計(jì)算位于連接至發(fā)動機(jī)的催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的催化劑中的氧氣貯存量。此方法包括計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，此第一量表示氧氣貯存量的一個(gè)部分，計(jì)算的第一量在第一速率下被釋放；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量，此第二量表示氧氣貯存量的另一部分；而其中，第一速率根據(jù)第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算。
根據(jù)又另一實(shí)施例，提出一種控制方法，用以控制位于連接至發(fā)動機(jī)的催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的催化劑中的氧氣貯存量。此方法包括計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，此第一量表示氧氣貯存量的一個(gè)部分，計(jì)算的第一量在第一速率下進(jìn)行變化；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量，此第二量表示氧氣貯存量的另一部分；其中，第一速率根據(jù)第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算；以及根據(jù)計(jì)算的第一量，控制發(fā)動機(jī)的空氣/燃料比。
根據(jù)又另一實(shí)施例，提出一種控制方法，用以控制位于連接至發(fā)動機(jī)的催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的催化劑中的氧氣貯存量。此方法包括計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，此第一量表示氧氣貯存量的一個(gè)部分，計(jì)算的第一量在第一速率下被貯存；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量，此第二量表示氧氣貯存量的另一部分；以及其中，第一速率根據(jù)第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算；和根據(jù)計(jì)算的第一量，控制發(fā)動機(jī)的空氣/燃料比。
根據(jù)又另一實(shí)施例，提出一種控制方法，用以控制位于連接至發(fā)動機(jī)的催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的催化劑中的氧氣貯存量。此方法包括計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，此第一量表示氧氣貯存量的一個(gè)部分，計(jì)算的第一量在第一速率下被釋放；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量，此第二量表示氧氣貯存量的另一部分；其中，第一速率根據(jù)第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算；以及根據(jù)計(jì)算的第一量，控制發(fā)動機(jī)的空氣/燃料比。
根據(jù)又另一實(shí)施例，提出了一種發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置。此裝置包括催化劑，它設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通道中；前部傳感器，它檢測流入催化劑中的氧氣的氧氣濃度；和微處理器，它被加以編程，用以計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，計(jì)算的第一量在第一速率下進(jìn)行變化；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量；其中，第一速率根據(jù)氧氣濃度以及第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算；和根據(jù)計(jì)算的第一量，控制發(fā)動機(jī)的空氣/燃料比。
根據(jù)又另一實(shí)施例，提出了一種發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置。此裝置包括催化劑，它設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通道中；前部傳感器，它檢測流入催化劑中的氧氣的過度氧氣濃度；和微處理器，它被加以編程，用以計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，計(jì)算的第一量在第一速率下被貯存；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量；其中，第一速率根據(jù)過度氧氣濃度和第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算；以及根據(jù)計(jì)算的第一量，控制發(fā)動機(jī)的空氣/燃料比。
根據(jù)又另一實(shí)施例，提出了一種發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置。此裝置包括催化劑，它設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通道中；前部傳感器，它檢測流入催化器中的氧氣的缺乏氧氣濃度；和微處理器，它被加以編程，用以計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，計(jì)算的第一量在第一速率下釋放；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量；其中，根據(jù)缺乏氧氣濃度以及第一量與第二量之間的關(guān)系，計(jì)算第一量；和根據(jù)計(jì)算的第一量，控制發(fā)動機(jī)的空氣/燃料比。
本發(fā)明的細(xì)節(jié)以及其它特點(diǎn)和優(yōu)越性提出于說明書的其余部分，并被示于附圖中。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出的排氣凈化裝置的示意框圖。
圖3是一圖表，它表示一種催化劑的氧氣釋放特征。
圖4是一流程圖，它表示計(jì)算催化劑的氧氣貯存量用的程序。
圖5是一流程圖，它表示計(jì)算流入催化劑中的排氣中氧氣的過度/缺乏量用的子程序。
圖6是一流程圖，它表示計(jì)算高速分量的氧氣釋放速率用的子程序。
圖7是一流程圖，它表示計(jì)算氧氣貯存量的高速分量用的子程序。
圖8是一流程圖，它表示計(jì)算氧氣貯存量的低速分量用的子程序。
圖9是一流程圖，它表示確定重置條件用的程序。


圖10是一流程圖，它表示對計(jì)算的氧氣貯存量進(jìn)行重置用的程序。
圖11是一流程圖，它表示根據(jù)氧氣貯存量，計(jì)算目標(biāo)空燃比用的程序。
圖12是一圖表，它表示，當(dāng)氧氣貯存量被調(diào)節(jié)成恒定時(shí)，后部氧氣傳感器的輸出及高速分量是如何變化的。
圖13是一流程圖，它表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的氧氣貯存量的計(jì)算，以及根據(jù)氧氣貯存量的燃料校正控制。
圖14是一特征圖表，它表示一臺寬量程空燃比傳感器的輸出，以及過度/缺乏氧氣濃度。
圖15是過度/缺乏氧氣濃度的查找表。
圖16是一流程圖，用于說明系數(shù)A2的設(shè)定。
圖17A是一圖表，它表示催化劑前、后的空燃比的變化。圖17B和17C是表示氧氣貯存量的圖表，當(dāng)排氣空燃比從貧變化至富。
這是因?yàn)椋m然氧氣貯存量事實(shí)上依賴于兩種不同的特征，其中氧氣被催化劑中的貴金屬在高速下貯存和釋放，和氧氣被催化劑中的氧氣貯存材料，諸如氧化鈰，在低速下貯存和釋放，但在現(xiàn)有技術(shù)中氧氣貯存量由一個(gè)參量加以估計(jì)和計(jì)算，而不考慮這兩種速率機(jī)制。
圖1表示了，當(dāng)流入催化劑的排氣中的空燃比從13改變至16時(shí)，在催化劑前、后的排氣的空燃比的測量結(jié)果。
在區(qū)間A，氧氣迅速貯存在催化劑中，所有流入至催化劑中的氧氣被貯存于其中，即使流入催化劑中的排氣的空燃比(F-A/F)是貧的；催化劑氣氛(R-A/F)是化學(xué)計(jì)量的空燃比。
在稍后的區(qū)間B中，不是所有流入催化劑中的氧氣貯存于催化劑中，催化劑氣氛(R-A/F)是貧的。但是，即使在此區(qū)間B中，氧氣也貯存在催化劑中，雖然貯存進(jìn)行得緩慢。
貯存以此種方式在兩個(gè)階段中發(fā)生的原因是，除諸如鉑或銠的貴金屬外，催化劑還包括氧氣貯存材料，諸如氧化鈰或鋇以及基材金屬。而貴金屬吸附分子狀態(tài)的氧氣，諸如氧化鈰的氧氣貯存材料則吸收通過化學(xué)結(jié)合成化合物的氧氣。換言之，由于貴金屬和氧氣貯存材料貯存氧氣的方法不同，產(chǎn)生了氧氣貯存速率的差異。當(dāng)釋放氧氣時(shí)，發(fā)生反向作用。
嚴(yán)格講，如上所述，確信貴金屬吸附分子狀態(tài)的氧氣，而氧氣貯存材料吸收作為化合物的氧氣，但是，在以下說明中，吸附和吸收將統(tǒng)稱貯存。
此外，在此申請中，詞句“排氣的空燃比是富的”意味著，排氣中的氧氣濃度低于發(fā)動機(jī)在化學(xué)計(jì)量空燃比下運(yùn)行時(shí)的排氣中的氧氣濃度。詞句“排氣的空燃比是貧的”意味著，排氣中的氧氣濃度高于發(fā)動機(jī)在化學(xué)計(jì)量空燃比下運(yùn)行時(shí)的排氣中的氧氣濃度。詞句“排氣的空燃比是化學(xué)計(jì)量的”意味著，排氣中的氧氣濃度等于發(fā)動機(jī)在化學(xué)計(jì)量空燃比下運(yùn)行時(shí)的排氣中的氧氣濃度。
請參看附圖中的圖2，燃料噴射閥13設(shè)置于發(fā)動機(jī)1的空氣吸入通道7中節(jié)流閥8的下游。燃料噴射閥13將燃料噴射至吸入的空氣中，以獲得根據(jù)運(yùn)行條件及來自控制器6的噴射信號的預(yù)定的空燃比。
由曲柄轉(zhuǎn)角傳感器12發(fā)出的轉(zhuǎn)速信號、由空氣流量9發(fā)出的吸入空氣量信號、由水溫傳感器10發(fā)出的冷卻水溫度信號，以及由節(jié)流閥開度傳感器14發(fā)出的節(jié)流閥開度信號被輸入控制器6中。控制器6根據(jù)這些信號確定運(yùn)行條件；確定燃料噴射量Tp，它實(shí)現(xiàn)基本空燃比；通過對Tp進(jìn)行各種修正，計(jì)算燃料噴射量Ti；以及通過將Ti轉(zhuǎn)換成噴射信號，進(jìn)行燃料噴射控制。
催化劑3設(shè)置在排氣通道2中。當(dāng)催化劑氣氛處于化學(xué)計(jì)量空燃比時(shí)，催化劑3以最大的轉(zhuǎn)化效率實(shí)現(xiàn)排氣中NOx的降低以及HC和CO的氧化。這時(shí)，在催化劑3中，通過對由于排氣的空燃比的臨時(shí)脈動產(chǎn)生的任何多余或缺乏的氧氣的校正，使催化劑氣氛保持于化學(xué)計(jì)量的空燃比。
這里，催化劑3的氧氣貯存量可劃分為高速分量(量)HO2，深信它被催化劑中的貴金屬(Pt、Rh、Pd)所貯存和釋放；以及低速分量(量)LO2，深信它被催化劑3中的氧氣貯存材料所貯存和釋放。低速分量LO2提供的氧氣貯存和釋放的量大于高速分量HO2，但其貯存/釋放速率低于高速分量HO2的貯存/釋放速率。
此外，此高速分量HO2和低速分量LO2所具的特征可按下述建立模型貯存氧氣時(shí)，氧氣優(yōu)先地作為高速分量HO2加以貯存，并只有當(dāng)高速分量HO2已達(dá)到最高容量HO2MAX時(shí)，氧氣才開始作為低速分量LO2加以貯存，氧氣不再作為高速分量HO2加以貯存。
-釋放氧氣時(shí)，當(dāng)?shù)退俜至縇O2與高速分量HO2之比(LO2/HO2)小于預(yù)定值時(shí)，即當(dāng)高速分量較大時(shí)，氧氣優(yōu)先從高速分量HO2釋放。當(dāng)?shù)退俜至縇O2與高速分量HO2之比大于預(yù)定值時(shí)，氧氣從高速分量HO2和低速分量LO2兩者都釋放，這樣，低速分量LO2與高速分量HO2之比不改變。
圖3表示催化劑的氧氣貯存/釋放特征。豎直軸線表示高速分量HO2(貯存在貴金屬中的氧氣量)，而水平軸線表示低速分量LO2(貯存在氧氣貯存材料中的氧氣量)。
正常運(yùn)行條件期間，低速分量LO2幾乎為零，只有高速分量HO2按照流入催化劑中的排氣的空燃比，如圖3中箭頭A1所示地改變。高速分量HO2被控制為，例如，其最高容量的一半。
但是，當(dāng)發(fā)動機(jī)燃料切斷或當(dāng)發(fā)動機(jī)從加熱狀態(tài)再起動(熱起動)時(shí)，高速分量HO2達(dá)到其最大容量，氧氣作為低速分量LO2如圖3中箭頭A2所示地加以貯存。這時(shí)，氧氣貯存量從點(diǎn)X1改變至點(diǎn)X2。
當(dāng)氧氣在點(diǎn)X2處釋放時(shí)，氧氣優(yōu)先地從高速分量HO2釋放。當(dāng)?shù)退俜至縇O2與高速分量HO2之比達(dá)到圖3中X3處的預(yù)定值時(shí)，氧氣從高速分量HO2和低速分量LO2兩者都釋放，這樣，低速分量LO2與高速分量HO2之比不改變，即，氧氣釋放，同時(shí)如圖3所示地沿直線L移動。此處，在直線L上，低速分量與高速分量的恒定比為5至15，但最好為約10，相對高速分量1。
回至圖2，前部寬量程空燃比傳感器4(此后稱為前部A/F傳感器)設(shè)置在催化劑3的上游，它根據(jù)流入催化劑3的排氣中的空燃比輸出電壓。后部氧氣傳感器5設(shè)置在催化劑3的下游，它檢測催化劑3的下游的排氣的空燃比按化學(xué)計(jì)量空燃比作為閾值是富或是貧的。這里，在催化劑3的下游曾設(shè)置了經(jīng)濟(jì)型氧氣傳感器，但是，能設(shè)置A/F傳感器以替代氧氣傳感器，A/F傳感器能連續(xù)地檢測空燃比。
冷卻水溫度傳感器10檢測冷卻水的溫度，它裝配至發(fā)動機(jī)1上。檢測到的冷卻水溫度用于確定發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)，也用于估算催化劑3的催化劑溫度。
控制器6包括微處理器，諸如RAM、ROM以及I/O接口。控制器6根據(jù)空氣流量計(jì)9、前部A/F傳感器4以及冷卻水溫度傳感器10的輸出，計(jì)算催化劑3的氧氣貯存量(高速分量HO2和低速分量LO2)。
當(dāng)所計(jì)算的氧氣貯存量的高速分量HO2大于一個(gè)預(yù)定量，例如，高速分量的最大容量HO2MAX的一半時(shí)，控制器6使發(fā)動機(jī)1的空燃比變富，從而使流入催化劑3中的排氣的空燃比變富，并減少高速分量HO2。相反，當(dāng)高速分量HO2小于預(yù)定量時(shí)，控制器6使發(fā)動機(jī)1的空燃比變貧，從而使流入催化劑3中的排氣的空燃比變貧，并增加高速分量HO2。
在所計(jì)算的氧氣貯存量與真實(shí)的氧氣貯存量之間由于計(jì)算誤差可能產(chǎn)生差異。這時(shí)，控制器6根據(jù)催化劑3的下游的排氣的空燃比按預(yù)定的定時(shí)，重置氧氣貯存量的計(jì)算值，并校正與真實(shí)的氧氣貯存量的差異。
具體說來，當(dāng)根據(jù)后部氧氣傳感器5的輸出，確定催化劑3的下游的空燃比是貧的時(shí)，可確定，至少高速分量HO2已達(dá)到最大。這時(shí)，高速分量HO2被重置為最大容量。當(dāng)根據(jù)后部氧氣傳感器5確定催化劑3的下游的空燃比是富的時(shí)，氧氣從高速分量HO2和低速分量LO2都不再釋放。這時(shí)，高速分量HO2和低速分量LO2被重置為最小容量。
接著將說明由控制器6進(jìn)行的控制。
首先將說明氧氣貯存量的估計(jì)和計(jì)算，隨后是氧氣貯存量的計(jì)算值的重置，最后是根據(jù)氧氣貯存量對發(fā)動機(jī)1的空燃比的控制。
圖4表示計(jì)算或估計(jì)催化劑3的氧氣貯存量的主程序。此計(jì)算在預(yù)定間隔內(nèi)由控制器6進(jìn)行。
根據(jù)此程序，首先在步驟S1中，冷卻水溫度傳感器10、曲柄角傳感器12和空氣流量計(jì)9的輸出被作為發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行參數(shù)而讀入。在步驟S2，根據(jù)這些參數(shù)估算催化劑3的溫度TCAT。在步驟S3。通過比較估算的催化劑溫度TCAT和催化劑激活溫度TACTo，例如諸如300℃，確定催化劑3是否已被激活。
當(dāng)確定，催化劑激活溫度TACTo已達(dá)到時(shí)，程序進(jìn)行至步驟S4，以計(jì)算催化劑3的氧氣貯存量。當(dāng)確定，催化劑激活溫度TACTo尚未達(dá)到時(shí)，過程中斷，因?yàn)樵诖饲闆r，假定催化劑3不貯存或釋放氧氣。
在步驟S4，進(jìn)行計(jì)算氧氣的過度/缺乏量O21N的子程序(圖5)，計(jì)算流入催化劑3中的排氣的氧氣過度/缺乏量。在步驟S5，進(jìn)行計(jì)算氧氣貯存量的高速分量的氧氣釋放速率A的子程序(圖6)，計(jì)算高速分量的氧氣釋放速率A。
進(jìn)而，在步驟S6，進(jìn)行計(jì)算氧氣貯存量的高速分量HO2的子程序(圖7)。在此步驟中，根據(jù)氧氣的過度/缺乏量O21N以及高速分量的氧氣釋放速率A，計(jì)算高速分量HO2以及過流進(jìn)入低速分量LO2，而不是作為高速分量HO2貯存的氧氣量OVERFLOW。
在步驟S7，根據(jù)過流氧氣量OVERFLOW，確定是否全部流入催化劑3的氧氣的過度/缺乏量O21N已作為高速分量HO2加以貯存。當(dāng)氧氣的過度/缺乏量O21N全部已作為高速分量加以貯存時(shí)(即OVERFLOW＝O)，過程中止。不然的話，程序進(jìn)行至步驟S8，進(jìn)行子程序(圖8)，以便計(jì)算低速分量LO2，并根據(jù)從高速分量HO2過流出的過流氧氣量OVERFLOW計(jì)算低速分量LO2。
此處，催化劑溫度TCAT根據(jù)發(fā)動機(jī)1的冷卻水溫度、發(fā)動機(jī)負(fù)載和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速加以估算。或替而代之，也可將溫度傳感器11如圖2所示地安裝至催化劑3上，從而催化劑3的溫度可直接測量。
當(dāng)催化劑溫度TCAT低于激活溫度TACTo時(shí)，氧氣貯存量在圖4中不計(jì)算。或替而代之，步驟S3可取消，而催化劑溫度TCAT的影響可反映在高速分量的氧氣釋放速率A，或下文說明的低速分量的氧氣貯存/釋放速率B中。
接著，將說明進(jìn)行步驟S4至S6以及步驟S8的子程序。
圖5表示計(jì)算流入催化劑3中的排氣的氧氣過度/缺乏量O21N的子程序。在此子程序中，流入催化劑3中的排氣的氧氣過度/缺乏量O21N根據(jù)催化劑3的上游的排氣的空燃比以及發(fā)動機(jī)1的吸入空氣量加以計(jì)算。
首先，在步驟S11中，讀入前部A/F傳感器4的輸出和空氣流量計(jì)9的輸出。
接著，在步驟S12中，前部A/F傳感器4的輸出應(yīng)用預(yù)定的轉(zhuǎn)換表轉(zhuǎn)換成流入催化劑3的排氣的過度/缺乏氧氣濃度FO2。此處，過度/缺乏氧氣濃度是相對化學(xué)計(jì)量空燃比下的氧氣濃度的相對濃度。如果排氣的空燃比等于化學(xué)計(jì)量空燃比，它為零，如果排氣的空燃比富于化學(xué)計(jì)量空燃化，它為負(fù)，而如果排氣的空燃比貧于化學(xué)計(jì)量空燃比，它為正。
在步驟S13中，空氣流量計(jì)9的輸出應(yīng)用預(yù)定的轉(zhuǎn)換表轉(zhuǎn)換成吸入空氣量(Q×t)，其中，Q＝以空氣流量率表示的排氣流量率，而t＝循環(huán)時(shí)間。在步驟S14中，吸入空氣量(Q×t)用過度/缺乏氧氣濃度FO2相乘，用以計(jì)算流入催化劑3的排氣的過度/缺乏氧氣量O21N。
由于過度/缺乏氧氣濃度FO2具有上述特征，當(dāng)流入催化劑3的排氣處于化學(xué)計(jì)量空燃比時(shí)，過度/缺乏氧氣量O21N為零，當(dāng)它處于富空燃比時(shí)，則為負(fù)值，而當(dāng)它處于貧空燃比時(shí)，則為正值。
圖6表示計(jì)算氧氣貯存量的高速分量的氧氣釋放速率A的子程序。在此子程序中，高速分量HO2的氧氣釋放速率假定受低速分量LO2的影響，計(jì)算高速分量的氧氣釋放速率A時(shí)考慮低速分量LO2。
首先，在步驟S21中，確定低速分量相對高速分量的比例LO2/HO2是否小于一個(gè)預(yù)定的閾值A(chǔ)R，例如如AR＝10。當(dāng)確定比例LO2/HO2小于預(yù)定值A(chǔ)R時(shí)，也即，當(dāng)高速分量HO2與低速分量LO2相比，較大時(shí)，程序進(jìn)行至步驟S22，設(shè)定高速分量的氧氣釋放速率A為1.0，表示這一事實(shí)，即氧氣只從高速分量HO2釋放出。
另一方面，當(dāng)確定比例LO2/HO2不小于預(yù)定閾值A(chǔ)R時(shí)，氧氣從高速分量HO2和低速分量LO2釋放出，從而低速分量LO2與高速分量HO2之比不會改變。于是，程序進(jìn)行至步驟S23，計(jì)算高速分量的氧氣釋放速率A的值，它不會引起比例LO2/HO2改變。
圖7表示計(jì)算氧氣貯存量的高速分量HO2的子程序。在此子程序中，高速分量HO2根據(jù)流入催化劑3的排氣的氧氣過度/缺乏量O21N和高速分量的氧氣釋放速率A加以計(jì)算。
首先，在步驟S31中，根據(jù)氧氣過度/缺乏量O21N，確定高速分量HO2是被貯存，或是被釋放。
當(dāng)流入催化劑3的排氣的空燃比為貧的，從而氧氣過度/缺乏量大于零時(shí)，確定高速分量HO2被貯存。于是程序進(jìn)行至步驟S32，而高速分量HO2由以下方程(1)加以計(jì)算或估價(jià)HO2＝HO2z+O21N (1)其中O21N＝FO2×Q×t，HO2z＝高速分量HO2在最接近的前一時(shí)刻的值。這樣，在此情況，高速分量HO2增加了氧氣過度/缺乏量O21N。
另一方面，當(dāng)確定，氧氣過度/缺之量O21N小于零，高速分量被釋放時(shí)，程序進(jìn)行至步驟S33，高速分量HO2由以下方程(2)加以計(jì)算HO2＝HO2z+O21N×A(2)其中A＝高速分量HO2的氧氣釋放速率。
在步驟S34、S35中確定，所計(jì)算的HO2是否超過高速分量的最大容量HO2MAX，或者它是否小于最小容量HO2MIN，例如如HO2MIN＝0。
當(dāng)高速分量HO2大于最大容量HO2MAX時(shí)，程序進(jìn)行至步驟S36，流入催化劑，但不作為高速分量HO2貯存的過流氧氣量(過度量)OVERFLOW由以下方程(3)加以計(jì)算OVERFLOW＝HO2-HO2MAX (3)這時(shí)，高速分量HO2被限制于最大容量HO2MAX。
當(dāng)高速分量HO2小于最小容量HO2MIN時(shí)，程序進(jìn)行至步驟S37，不作為部分高速分量HO2貯存的過流氧氣量(缺乏量)OVERFLOW由以下方程(4)加以計(jì)算OVERFLOW＝HO2-HO2MIN (4)在此情況，高速分量HO2被限制于最小容量HO2MIN。此處，給定零作為最小容量HO2MIN，因此，當(dāng)所有高速分量HO2已被釋放，缺乏的氧氣量作為負(fù)的過流氧氣量而計(jì)算。
當(dāng)高速分量HO2位于最大容量HO2MAX與最小容量HO2MIN之間時(shí)，流入催化劑3的排氣的氧氣過度/缺乏量O21N全部作為高速分量HO2而被貯存，則設(shè)定過流氧氣量OVERFLOW為零。
當(dāng)高速分量HO2大于最大容量HO2MAX或小于最小容量HO2MIN時(shí)，已從高速分量HO2過流出的過流氧氣量OVERFLOW作為低速為量LO2而貯存。
圖8表示計(jì)算氧氣貯存量的低速分量LO2用的子程序。在此子程序中，低速分量LO2根據(jù)已從高速分量HO2過流出的過流氧氣量OVERFLOW而加以計(jì)算。
根據(jù)此子程序，在步驟41中，低速分量LO2由以下方程(5)加以計(jì)算LO2＝LO2z+OVERFLOW×B(5)其中LO2z＝低速分量LO2的最接近的前一值，而B＝低速分量的氧氣貯存/釋放速率。
此處，低速分量的氧氣貯存/釋放速率B被設(shè)定為小于1的正值，但事實(shí)上對貯存和釋放具有不同的特征。此外，實(shí)際的貯存/釋放速率受催化劑溫度TCAT和低速分量LO2的影響，因此，貯存速率和釋放速率可設(shè)定為獨(dú)立地改變。在此情況，當(dāng)過流氧氣量OVERFLOW為正的時(shí)，氧氣處于過度，這時(shí)，氧氣貯存速率被設(shè)定為，例如一個(gè)值，此值對較高的催化劑溫度TCAT和較小的低速分量LO2，則較大。此外，當(dāng)過流氧氣量OVERFLOW為負(fù)的時(shí)，氧氣缺乏，這時(shí)氧氣釋放速率可設(shè)定為，例如一個(gè)值，該值對較高的催化劑溫度TCAT和較大的低速分量LO2，則較大。
在步驟S42、S43中，按計(jì)算高速分量HO2時(shí)的相同方法確定，所計(jì)速的低速分量LO2是否已超過最大容量LO2MAX，或是否小于最小容量LO2MIN，例如如零。
當(dāng)最大容量LO2MAX被超過時(shí)，程序進(jìn)行至步驟S44，已從低速分量LO2過流出的氧氣過度/缺乏量O20UT由以下方程(6)加以計(jì)算O20UT＝LO2-LO2MAX(6)而低速分量LO2被限制于最大容量LO2MAX。氧氣過度/缺乏量O20UT從催化劑3的下游流出。
當(dāng)?shù)退俜至縇O2小于最小容量LO2MIN時(shí)，程序進(jìn)行至步驟S45，而低速分量LO2被限制于最小容量LO2MIN。
接著，將說明由控制器6進(jìn)行的氧氣貯存量的計(jì)算值的重置。通過重新設(shè)置在預(yù)定條件下的氧氣貯存量的計(jì)算或估計(jì)值，迄今為至所累積的計(jì)算誤差被消除，從而，氧氣貯存量的計(jì)算精度能提高。
圖9表示用于確定重置條件的程序的細(xì)節(jié)。此程序確定，用于重置氧氣貯存量(高速分量HO2和低速分量LO2)的條件按照催化劑3的下游確定的排氣空燃比是否成立，并相應(yīng)設(shè)定標(biāo)記Frich和標(biāo)記Flean。
首先，在步驟S51中，讀入后部氧氣傳感器5的輸出，后部氧氣傳感器5檢測催化劑3的下游的排氣空燃比。隨后，在步驟S52中，將后部氧氣傳感器的輸出RO2與貧氧確定閾值LDT進(jìn)行比較，而在步驟S53中，將后部氧氣傳感器的輸出RO2與富氧確定閾值RDT進(jìn)行比較。
作為這些比較的結(jié)果，當(dāng)后部氧氣傳感器的輸出RO2小于貧氧確定閾值LDT時(shí)，程序進(jìn)行至步驟S54，并將標(biāo)記Flean設(shè)定為“1”，表示，對于氧氣貯存量的貧重置條件成立。另一方面，當(dāng)后部氧氣傳感器的輸出超過富氧確定閾值RDT時(shí)，程序進(jìn)行至步驟S55，并將標(biāo)記Frich設(shè)定為“1”，表示，對于氧氣貯存量的富重置條件成立。
當(dāng)后部氧氣傳感器的輸出RO2位于貧氧確定閾值LDT與富氧確定閾值RDT之間時(shí)，程序進(jìn)行至步驟S56，并將標(biāo)記Flean和Frich設(shè)定為“0”，表示，貧重置條件和富重置條件不成立。
圖10表示用于重置氧氣貯存量的程序。
按圖10，在步驟S61、S62中確定，根據(jù)標(biāo)記Flean和Frich值的改變，貧重置條件或富重置條件是否成立。
當(dāng)標(biāo)記Flean從“0”改變至“1”，并確定貧重置條件成立時(shí)，于是程序進(jìn)行至步驟S63，將氧氣貯存量的高速分量HO2重置為最大容量HO2MAX。這時(shí)，低速分量LO2的重置不進(jìn)行。另一方面，當(dāng)標(biāo)記Frich從“0”改變至“1”，并確定富重置條件成立時(shí)，于是程序進(jìn)行至步驟S64，將氧氣貯存量的高速分量HO2和低速分量LO2分別重置為最小容量HO2MIN、LO2MIN。
為何對貧重置條件要進(jìn)行如上述的重置，其理由是，低速分量LO2的氧氣貯存速率緩慢，因而，即使低速分量LO2還未達(dá)到最大容量，如果高速分量HO2已達(dá)到最大容量，催化劑下游的氧氣過流。這時(shí)，催化劑下游的排氣空燃比變貧，并假定，至少高速分量HO2已達(dá)到最大容量。
當(dāng)催化劑下游的排氣空燃比變富時(shí)，氧氣不從低速分量LO2向外釋放。因此，在此情況，假定，高速分量HO2和低速分量LO2均位于最小容量，因?yàn)闆]有氧氣釋放。
接著，將說明由控制器6進(jìn)行的空燃比控制(氧氣貯存量恒定控制)。
圖11表示用于根據(jù)估計(jì)的或計(jì)算的氧氣貯存量，計(jì)算目標(biāo)空燃比的程序。
據(jù)此，在步驟S71中，讀入了現(xiàn)有氧氣貯存量的高速分量HO2。在步驟S72中，計(jì)算了目前高速分量HO2與高速分量的目標(biāo)值TGHO2之間的偏離DHO2(＝催化劑3要求的氧氣過度/缺乏量)。高速分量的目標(biāo)值TGHO2設(shè)定為，例如高速分量的最大容量HO2MAX的一半。
在步驟S73中，計(jì)算的偏離DHO2被轉(zhuǎn)換成空燃比等效值，并設(shè)定了發(fā)動機(jī)1的目標(biāo)空燃比T-A/F。
因此，根據(jù)此程序，當(dāng)氧氣貯存量的高速分量HO2低于目標(biāo)量時(shí)，發(fā)動機(jī)1的目標(biāo)空燃比被設(shè)定為貧，氧氣貯存量的高速分量HO2就增加。另一方面，當(dāng)高速分量HO2超過目標(biāo)量時(shí)，發(fā)動機(jī)1的目標(biāo)空燃比被設(shè)定為富，氧氣貯存量的高速分量HO2就減少。用此方法，通過控制目標(biāo)空燃比以控制高速分量。
接著，將說明由以上控制進(jìn)行的總體作用。
在根據(jù)本發(fā)明提出的排氣凈化裝置中，催化劑3的氧氣貯存量的計(jì)算在發(fā)動機(jī)1起動時(shí)就開始，且發(fā)動機(jī)1的空燃比被控制成，使催化劑3的氧氣貯存量保持恒定，目的是維持催化劑的最大轉(zhuǎn)化效率。
催化劑3的氧氣貯存量的估算是以測量的流入催化劑3的排氣氣體的空燃比及吸入空氣量為基礎(chǔ)的，氧氣貯存量的計(jì)算則根據(jù)高速和低速分量的特征劃分為高速分量HO2和低速分量LO2的計(jì)算。
計(jì)算按照高速分量和低速分量的特征的特定模型而進(jìn)行。具體講，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，假定，當(dāng)氧氣被貯存時(shí)，高速分量HO2被優(yōu)先貯存，而低速分量LO2只有當(dāng)氧氣不再作為高速分量HO2被貯存時(shí)，才開始貯存。計(jì)算還假定，當(dāng)氧氣被釋放，且低速分量LO2與高速分量HO2的比例(LO2/HO2)小于預(yù)定閾值A(chǔ)R時(shí)，氧氣優(yōu)先從高速分量HO2釋放出。當(dāng)比例LO2/HO2達(dá)到預(yù)定值A(chǔ)R時(shí)，假定氧氣從低速分量LO2和高速分量HO2兩者均釋放出，以保持此比例LO2/HO2為恒定。
當(dāng)計(jì)算的氧氣貯存量的高速分量HO2大于目標(biāo)值時(shí)，控制器6通過將發(fā)動機(jī)1的空燃比調(diào)節(jié)成富的，減少高速分量，而當(dāng)它小于目標(biāo)值時(shí)，通過將空燃比調(diào)節(jié)成貧的，增加高速分量HO2。
結(jié)果，氧氣貯存量的高速分量HO2被調(diào)節(jié)成處于目標(biāo)值。這樣，即使流入催化劑3的排氣的空燃比從化學(xué)計(jì)量空燃比移開，氧氣立即作為部分高速分量HO2而被貯存，或立即從高速分量HO2釋放出，高速分量HO2具有高靈敏度。這樣，催化劑氣氛被修正至化學(xué)計(jì)量空燃比，而催化劑3的轉(zhuǎn)化效率被保持于最高。
如果計(jì)算誤差累積，計(jì)算的氧氣貯存量從真實(shí)的氧氣貯存量移開。但是，氧氣貯存量(高速分量HO2和低速分量LO2)能在催化劑3的下游的排氣變富或變貧時(shí)加以重置，從而計(jì)算或估計(jì)值與真實(shí)的氧氣貯存量之間的任何差異能被校正。
圖12表示高速分量HO2是如何在進(jìn)行上述氧氣貯存量恒定控制時(shí)改變的。
在此情況，在時(shí)刻t1，后部氧氣傳感器5的輸出變得小于貧氧確定閾值，貧重置條件成立，所以高速分量HO2被重置成最大容量HO2MAX。但是，低速分量LO2在此時(shí)不必須是最大的，所以低速分量的重置不進(jìn)行。低速分量LO2未表示于圖12中。
在時(shí)刻t2、t3，后部氧氣傳感器5的輸出變得大于富氧確定閾值，富重置條件成立，所以氧氣貯存量的高速分量HO2被重置成最小容量，即0。低速分量LO2在此時(shí)也被重置成最小容量。
這樣，氧氣貯存量的計(jì)算或估計(jì)值的重置在催化劑3下游的排氣的空燃比變富或貧時(shí)重置。因?yàn)榕c真實(shí)氧氣貯存量的差異被校正，催化劑的氧氣貯存量的計(jì)算精度進(jìn)一步提高，用于保持氧氣貯存量恒定的空燃比控制的精度增加，催化劑的轉(zhuǎn)化效率被保持于高水平。
接著，將說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。
根據(jù)第二實(shí)施例的排氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)等同于圖2所示的結(jié)構(gòu)，但由控制器6進(jìn)行的處理卻不同。特別是，關(guān)于氧氣貯存量的計(jì)算或估計(jì)存在差別。在此第二實(shí)施例中，催化劑3中的氧氣貯存速率根據(jù)氧氣貯存量的高速分量與低速分量之比加以確定。而在前一實(shí)施例中，具體講，高速分量的貯存速率是一個(gè)固定值，在第二實(shí)施例中，高速分量的貯存速率則根據(jù)高速分量與低速分量之比加以確定。
由控制器6進(jìn)行的控制將參照圖1 3的方框圖加以說明。
當(dāng)控制條件(預(yù)定的空燃比控制條件)是基于由催化劑3的上游的前部A/F傳感器4發(fā)出的信號時(shí)，控制器6進(jìn)行λ(lambda)控制。λ控制意指，計(jì)算出一個(gè)空燃比反饋校正系數(shù)α，以便催化劑3的上游的排氣空燃比的平均值變成化學(xué)計(jì)量空燃比，而基礎(chǔ)噴射量Tp由此校正系數(shù)α加以校正。
這里，由于催化劑3上游的傳感器4是A/F傳感器，比例部分和積分部分按以下公式進(jìn)行計(jì)算比例部分＝比例增益×Δ(A/F)，和積分部分＝積分增益×∑Δ(A/F)，其中Δ(A/F)＝空燃比偏離(＝真空的排氣空燃比-化學(xué)計(jì)量空燃比)，而比例加積分控制則取這些的和作為α(＝比例部分+積分部分)而加以進(jìn)行。
圖13中的過程在預(yù)定的間隔(如10msec)下進(jìn)行，而與λ控制無關(guān)。
首先，在步驟S101中確定，催化劑3是否從諸如冷卻水溫度的條件下被激活。如果催化劑3未被激活，催化劑3的氧氣貯存容量無效。所以處理終止。
如催化劑3被激活，程序進(jìn)行至步驟S102，排氣的過度/缺乏氧氣濃度FO2從圖15所示的檢查表，根據(jù)前部A/F傳感器4的輸出而讀入。
這里，排氣的過度/缺乏氧氣濃度FO2，如圖14所示，是與空燃比為化學(xué)計(jì)量時(shí)的氧氣濃度相比較的相對氧氣濃度。這樣，當(dāng)空燃比為化學(xué)計(jì)量的時(shí)，F(xiàn)O2為零。當(dāng)排氣空燃比為貧的時(shí)，氧氣濃度高于化學(xué)計(jì)量空燃比時(shí)的氧氣濃度，所以FO2為正。相反，當(dāng)排氣空燃比為富的時(shí)，氧氣濃度低于化學(xué)計(jì)量空燃比時(shí)的氧氣濃度，所以FO2為負(fù)。
此處，前部A/F傳感器能進(jìn)行測量的量程，如圖14所示，是有限的。因此，燃料切斷期間，空燃比是如此的貧，以致它位于測量范圍之外。這樣，燃料切斷期間的空燃比，因此也即燃料切斷期間的過度/缺乏氧氣濃度不能根據(jù)前部A/F傳感器輸出加以計(jì)算。
但是，當(dāng)空氣燃料混合物燃燒時(shí)，要求的空燃比就位于預(yù)定范圍內(nèi)，如果應(yīng)用的A/F傳感器覆蓋要求的空燃比范圍，則位于測量范圍以外的貧空燃比只在燃料切斷期間產(chǎn)生。因此，如果設(shè)置的A/F傳感器，它至少是以覆蓋要求的空燃比，則當(dāng)空燃比是如此之貧，以致它位于測量范圍之外時(shí)，如圖14所示，一個(gè)對應(yīng)大氣壓的值(＝20.9％)可用作過度/缺乏氧氣濃度FO2。這樣，過度/缺乏氧氣濃度即使在燃料切斷期間也能計(jì)算。
現(xiàn)返回至圖13，在步驟S103中，催化劑下游的后部氧氣傳感器5的輸出(RO2)與富氧確定閾值RDT相比較。當(dāng)確定，后部氧氣傳感器的輸出RO2大于富氧確定閾值RDT時(shí)，也即當(dāng)排氣空燃比是富的時(shí)，假定催化劑3的氧氣貯存量為零。這時(shí)，催化劑3不再將催化劑下游的空燃比保持為化學(xué)計(jì)量空燃比，所以程序轉(zhuǎn)向步驟S104。在步驟104中，高速分量HO2和低速分量LO2均被重置為零。
另一方面，當(dāng)后部氧氣傳感器輸出RO2不大于富氧確定閾值RDT時(shí)，程序進(jìn)行至步驟S105，確定，后部氧氣傳感器輸出RO2是否小于貧氧確定閾值LDT，也即排氣空燃比是否為貧的。當(dāng)它不是貧的，且催化劑3下游的排氣空燃比等于化學(xué)計(jì)量空燃比，就假定，由于催化劑3上游的排氣空燃比的脈動產(chǎn)生的氧氣被催化劑3所吸收，而程序進(jìn)行至步驟S106、S107。
此外，程序進(jìn)行至步驟S106、S107與λ控制是否進(jìn)行無關(guān)，但在這兩種情況，催化劑3下游的排氣空燃比均為化學(xué)計(jì)量空燃比。
在步驟S106中，高速分量HO2按以下方程(7)加以計(jì)算HO2＝HO2z+A2×FO2×Q×t(7)此處HO2z＝高速分量在最接近的前一時(shí)刻的計(jì)算值，A2＝表示高速分量的氧氣貯存速率或釋放速率的系數(shù)，
FO2＝過度/缺乏氧氣濃度，Q＝排氣氣體流量率(由吸入空氣流量率表示)，和t＝循環(huán)時(shí)間(10msec)方程(7)右側(cè)的第二項(xiàng)中的FO2×Q×t是單位循環(huán)時(shí)間內(nèi)的過度/缺乏氧氣量(即O21N)。作為單位循環(huán)時(shí)間內(nèi)高速分量貯存或釋放的氧氣量是通過乘以系數(shù)A2而計(jì)算的，A2表示氧氣貯存或釋放速率。然后，通過將此項(xiàng)加入至高速分量的最接近的前一時(shí)刻的值HO2z而計(jì)算氧氣貯存量的高速分量。
方程(7)右手側(cè)的第二項(xiàng)包含單位循環(huán)時(shí)間內(nèi)的過度/缺乏氧氣量，F(xiàn)O2×Q×t。氧氣的過度/缺乏量以化學(xué)計(jì)量空燃比下的氧氣量為中心。換言之，當(dāng)氧氣過度時(shí)，方程(7)右手側(cè)的第二項(xiàng)代表作為高速分量于單位循環(huán)時(shí)間內(nèi)貯存的氧氣量，而當(dāng)氧氣缺乏時(shí)，方程(7)右手側(cè)的第二項(xiàng)代表以高速分量于單位循環(huán)時(shí)間內(nèi)釋放的氧氣量。在此第二項(xiàng)中的系數(shù)A2當(dāng)氧氣過度時(shí)確定氧氣貯存速率，或當(dāng)氧氣缺乏時(shí)確定氧氣釋放速率。
在步驟S107中，氧氣貯存量的低速分量LO2根據(jù)氧氣貯存反應(yīng)速率而加以計(jì)算。
此處，如果氧氣貯存在氧氣貯存材料中的反應(yīng)是，此處R＝物質(zhì)(如氧化鈰)，它通過化學(xué)結(jié)合吸收氧氣，反應(yīng)速率k是k＝[R]×[O2]/[RO2]其中[R]＝物質(zhì)R的量，[O2]＝過度氧氣濃度，和[RO2]＝氧氣貯存量的低速分量。
氧氣貯存反應(yīng)速率正比于過度氧氣濃度([O2])。此速率也正比于貯存氧氣的物質(zhì)的量([R])，即低速分量的最大容量LO2MAX與氧氣貯存量的低速分量LO2z之間的差異。速率反比于當(dāng)前氧氣貯存量的低速分量([RO2])。因此，反應(yīng)速率可表示成以下方程(8)
k＝d×FO2×(LO2MAX-LO2z)/LO2z (8)此處d＝所應(yīng)速率系數(shù)。
應(yīng)用此反應(yīng)速率k(k≤1)，氧氣貯存量的低速分量LO2由以下方程(9)加以計(jì)算LO2＝LO2z+c×k×(FO2×Q×t-A2×FOz×Q×t) (9)此處LO2z＝在最接近的前一時(shí)刻計(jì)算的低速分量值，c＝常數(shù)，Q＝排氣氣體流量率(由吸入空氣流量率表示)，和t＝循環(huán)時(shí)間(10msec)。以上的反應(yīng)系數(shù)k可簡單地為一常數(shù)值。
此處，方程(9)的右手側(cè)的第二項(xiàng)中的FO2×Q×t-A2×FOz×Q×t是單位循環(huán)時(shí)間內(nèi)的過度/缺乏氧氣量，它過流至低速分量中。這樣，方程(9)中的項(xiàng)FO2×Q×t-A2×FOz×Q×t相似于方程(7)右手側(cè)的第二項(xiàng)中的FO2×Q×t。通過將此乘以常數(shù)c×k，該常數(shù)c×k確定氧氣貯存或氧氣釋放速率，得以計(jì)算單位循環(huán)時(shí)間內(nèi)被氧氣貯存材料貯存的氧氣量，或從氧氣貯存材料中釋放的氧氣量。通過將第二項(xiàng)加入至最接近的前一值LO2z，就找到氧氣貯存量的低速分量。
A2×FOz×Q×t是單位循環(huán)時(shí)間內(nèi)從高速分量釋放的氧氣量。FOz×Q×t是單位循環(huán)時(shí)間內(nèi)的過度/缺乏氧氣量。為何單位循環(huán)時(shí)間內(nèi)作為低速分量被貯存/釋放的氧氣量要根據(jù)方程(9)中A2×FOz×Q×t與FOz×Q×t之間的差加以計(jì)算，其理由是，雖然相信貴金屬貯存氧氣和氧氣貯存材料貯存氧氣是獨(dú)立發(fā)生的，但仍相信，與氧氣貯存材料進(jìn)行的氧氣貯存相比，貴金屬進(jìn)行的氧氣貯存仍優(yōu)先發(fā)生。
當(dāng)步驟S105中催化劑下游的排氣氣體是貧的，則步驟S106、S107被跳過，程序轉(zhuǎn)向步驟S108。
在步驟S108中確定，λ(lambda)控制是否進(jìn)行。如已知的，lambda控制開始于當(dāng)催化劑上游的前部A/F傳感器4被激活之時(shí)。Lambda控制也停止于燃料切斷期間，或當(dāng)發(fā)動機(jī)具有高負(fù)載之時(shí)。
如果lambda控制被進(jìn)行，則程序進(jìn)行至步驟109中的PID控制及其后的步驟，當(dāng)lambda控制不進(jìn)行時(shí)，則步驟S109及其后的步驟不予執(zhí)行。高速分量HO2的計(jì)算總是在催化劑一旦被激活就執(zhí)行。但是，控制高速分量HO2以便與目標(biāo)值相符，即將空燃比控制成以便高速分量與預(yù)定目標(biāo)值相符的反饋控制只限于lambda控制區(qū)被進(jìn)行的情況。
在步驟S109中，根據(jù)方程(10)計(jì)算了氧氣貯存量的高速分量HO2與其目標(biāo)值，例如高速分量的最大容量HO2MAX的1/2，之間的差異(偏離DHO2)DHO2＝HO2-HO2MAX/2(10)在步驟S110、S111和S112中，反饋量H的比例部分Hp、積分部Hi和微分部分Hd分別從以下方程算得Hp＝比例增益×DHO2，Hi＝積分增益×∑DHO2，Hd＝微分增益×(DHO2-DHO2z)/t，其中t＝循環(huán)時(shí)間(10msec)。
通過相加Hp、Hi和Hd而獲得的值被設(shè)定為步驟S113中的燃料校正量H(反饋量)，于是圖13的過程終止。
高速分量的前述最大容量HO2MAX是一個(gè)固定值，它能通過實(shí)驗(yàn)加以確定。
應(yīng)用如此獲得的燃料校正量H，連續(xù)噴射期間的燃料噴射脈沖寬度Ti按例如方程(11)加以計(jì)算Ti＝Tp×TFBYA×α×2+Ts(11)其中Tp＝基礎(chǔ)噴射脈沖寬度，TFBYA＝目標(biāo)等效比，α＝空燃比反饋校正系數(shù)，和Ts＝噴射脈沖寬度校正。
圖2中的燃料噴射閥13按預(yù)定噴射定時(shí)，每兩次發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動為每一汽缸打開一次，打開時(shí)間為Ti，燃料被噴射進(jìn)入空氣吸入通道7。
此處，方程(11)右手側(cè)的Tp、TFBYA、α和Ts與現(xiàn)有技術(shù)的等同，例如，燃料切斷期間α為1.0，lambda控制期間TFBYA為1.0。Ts是按照電池電壓的噴射脈沖寬度校正。
接著，前述系數(shù)A2的設(shè)定將參考圖16的流程加以說明。此流程在預(yù)定間隔，例如10msec，加以執(zhí)行。
在圖16的步驟S121中，催化劑3上游的過度/缺乏氧氣濃度FO2、高速分量的最接近的前一值HO2z以及低速分量的最接近的前一值LO2z被讀入。圖13的過程被進(jìn)行過一次后，HO2、LO2的值被分別設(shè)定給HO2z、LO2z，作為為第二次過程步驟的準(zhǔn)備。因此，圖16的步驟S123或S124在圖13的過程進(jìn)行第一次之前不能進(jìn)行。當(dāng)圖13的過程進(jìn)行第一次，預(yù)定的初始值代替HO2z和LO2z。
在步驟S122中，過度/缺乏氧氣濃度FO2與零相比較。當(dāng)FO2大于零時(shí)，確定為氧氣E1被釋放，于是程序進(jìn)行至步驟S123。在步驟S123中，氧氣貯存量的低速分量與高速分量之比，LO2z/HO2z與預(yù)定值(閾值)AR相比較。當(dāng)比例HO2z/LO2z超過預(yù)定值A(chǔ)R時(shí)，程序進(jìn)行至步驟S124、HO2z/LO2z替代常數(shù)A2，作為從高速分量釋放出的氧氣釋放速率。
這里，為何將HO2z/LO2z用作從高速分量釋放出的氧氣釋放速率，其理由如下。
當(dāng)貴金屬或氧氣貯存材料單獨(dú)被使用時(shí)，氧氣釋放速率依賴過度/缺乏氧氣濃度FO2，以及貯存在貴金屬或氧氣貯存材料中氧氣的分壓。當(dāng)貴金屬和氧氣貯存材料均存在時(shí)，氧氣貯存量，以及每一成分(貴金屬和氧氣貯存材料)的最終氧氣釋放速率則確定于兩種成分的比例。換言之，從高速分量釋放出的氧氣釋放速率正比于HO2z/LO2z。
低速分量的最大容量約比高速分量的最大容量大10倍，因此，步驟S124中的HO22/LO22是一個(gè)約等于1/10的數(shù)(值＜1.0＝。
在步驟S123中為何用LO2z/HO2z替代HO2z/LO2z以便與預(yù)定值進(jìn)行比較，理由是因?yàn)榇酥递^大，因而易于比較。當(dāng)然很清楚，HO2z/LO2z也可應(yīng)用。
當(dāng)LO2z/HO2z小于預(yù)定值A(chǔ)R時(shí)，程序從步驟S123轉(zhuǎn)向步驟S125，系數(shù)A2被設(shè)定為1.0。這里，如果LO2z/HO2z小于預(yù)定值A(chǔ)R，這意味，在單位循環(huán)時(shí)間內(nèi)從貴金屬和氧氣貯存材料釋放的氧氣釋放量的和(計(jì)算值)大于真正從催化劑釋放的氧氣量，并不表示真實(shí)狀態(tài)。在此情況，HO2z/LO2z不再被用作從高速分量釋放的氧氣釋放速率。代之以，考慮到氧氣只作為高速分量釋放，因而高速分量的氧氣釋放速率在這時(shí)(即1.0)被替代在系數(shù)A2中。高速分量的氧氣釋放速率在這時(shí)是最大。
圖17A表示，當(dāng)流入催化劑3的排氣的空燃比從貧改變至富時(shí)，催化劑3前、后的排氣空燃比是如何變化的。圖17A和17C表示，當(dāng)流入催化劑3的排氣的空燃比從富改變至貧時(shí)，氧氣貯存量是如何改變的。
這時(shí)，在控制器6中，計(jì)算是在以下假設(shè)下進(jìn)行的，即在單位循環(huán)時(shí)間內(nèi)從高速分量釋放的氧氣量A2×FO2×Q×t如圖17B所示地釋放，而在單位循環(huán)時(shí)間內(nèi)從低速分量釋放的氧氣量C×K×(FO2×Q×t-A2×FO2×Q×t)如圖17C所示地釋放。這兩個(gè)計(jì)算值的和可能大于從根據(jù)圖17A所示的空燃比差C計(jì)算的，催化劑真正釋放的氧氣量，諸如當(dāng)由于燃料切斷產(chǎn)生去氧。這時(shí)，從高速分量釋放的氧氣釋放速率被設(shè)定為忽略從低速分量釋放的氧氣量。
返回至圖16，當(dāng)FO2小于零時(shí)，確定氧氣正被貯存，于是程序轉(zhuǎn)向步驟S126。在步驟S126中，如在步驟S124中一樣，HO2z/LO2z代入系數(shù)A2中，作為高速分量的氧氣貯存速率。
在第一實(shí)施例中，曾假定，貯存期間，所有氧氣作為高速分量而貯存，直至高速分量達(dá)到最大容量。但是在實(shí)際中，并非所有流入摧入劑的氧氣作為高速分量而貯存，即使高速分量尚未達(dá)到最大容量。
這樣，如果氧氣釋放速率如在此實(shí)施例中似地，不僅在氧氣釋放時(shí)，而且在它貯存時(shí)都根據(jù)高速分量與低速分量之比加以計(jì)算，則高速分量能以更高的精度加以計(jì)算。沒有作為高速分量貯存的那部分氧氣就作為低速分量加以貯存，其余部分則在催化劑下游釋放。
這樣，在此實(shí)施例中，通過分別計(jì)算催化劑的氧氣貯存量的高速分量HO2，它快速貯存/釋放；和催化劑的氧氣貯存量的低速分量LO2，它緩慢貯存/釋放，高速分量的氧氣釋放速率能根據(jù)高速分量與低速分量之比HO2z/LO2z精確地加以計(jì)算。氧氣貯存量的高速分量的計(jì)算精度因而能提高。
當(dāng)氧氣從催化劑釋放，而氧氣貯存量的低速分量與高速分量之比LO2z/HO2z小于預(yù)定值(閾值)時(shí)，可能發(fā)生，通過計(jì)算算得的兩種分量的氧氣釋放量的和大于真正從催化劑釋放的氧氣量。這時(shí)，不能代表真實(shí)狀態(tài)。在此情況，高速分量的氧氣釋放速率設(shè)定成忽略低速分量，則能較好地近似真實(shí)狀態(tài)。
當(dāng)氧氣正被貯存時(shí)，雖然氧氣被分別貯存在貴金屬和氧氣貯存材料中，但計(jì)算假定，氧氣首先被貴金屬從排氣氣體中取走，然后余下的氧氣被氧氣貯存材料去除，并相信這符合實(shí)際情況。這對氧氣的釋放也同樣正確。因此，按照此實(shí)施例，在預(yù)定時(shí)間t內(nèi)的氧氣貯存量或氧氣釋放量(A2×FO2×Q×t)對于貴金屬是根據(jù)預(yù)定時(shí)間t內(nèi)的過度/缺乏氧氣量(FO2×Q×t)估算的。然后，根據(jù)余下值(FO2×Q×t-A2×FO2×Q×t)計(jì)算或估算對氧氣貯存材料的在預(yù)定時(shí)間內(nèi)的氧氣貯存量或氧氣釋放量。余下值的獲取是，從預(yù)定時(shí)間內(nèi)的過度/缺乏氧氣量中減去此算得的高速分量在預(yù)定時(shí)間內(nèi)的氧氣貯存/釋放量。應(yīng)用此方法，對每一分量均能進(jìn)行精確的估算。
高速分量HO2是計(jì)算的，而空燃比被調(diào)節(jié)成，以便HO2成為預(yù)定目標(biāo)值，例如HO2MAX的1/2。用此方法，向著目標(biāo)值的收斂很快。而對排氣性能在短時(shí)間內(nèi)不產(chǎn)生影響的低速分量的作用因此能忽略。
預(yù)定時(shí)間內(nèi)的氧氣貯存量或氧氣釋放量對于低速分量是根據(jù)(FO2×Q×t-A2×FO2×Q×t))的值計(jì)算或估算的，此值則從預(yù)定時(shí)間內(nèi)的過度/缺乏氧氣量減去預(yù)定時(shí)間內(nèi)高速分量的氧氣貯存/釋放量而獲得。但是，預(yù)定時(shí)間內(nèi)的低速分量的氧氣貯存量或氧氣釋放量也可替而代之根據(jù)預(yù)定時(shí)間內(nèi)的過度/缺乏氧氣量加以計(jì)算。
日本專利申請P2000-34046(遞交于2000年2月10日)和P2000-26284(遞交于2000年2月3日)的全部內(nèi)容作為參考而包含于本申請中，本申請基于以上兩個(gè)日本專利申請要求優(yōu)先權(quán)。
雖然以上通過參考本發(fā)明的特定實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例。根據(jù)以上思想本技術(shù)的技術(shù)人員可對上述實(shí)施例進(jìn)行修正和改變。因而本發(fā)明的范圍將根據(jù)權(quán)利要求書加以限定。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，本發(fā)明的排氣凈化裝置可用作發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，此種發(fā)動機(jī)設(shè)置有催化劑，它貯存排氣通道中的氧氣。催化劑的氧氣貯存量能精確計(jì)算，因此控制精度能提高，從而將氧氣貯存量保持于恒定，并使排氣催化劑的凈化性能能保持于高水平。
權(quán)利要求
1.一種催化劑的氧氣貯存量的計(jì)算方法，所述催化劑位于連接至發(fā)動機(jī)的催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)，該計(jì)算方法包括計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，此第一量表示氧氣貯存量的一個(gè)部分，計(jì)算的第一量在第一速率下進(jìn)行變化；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量，此第二量表示氧氣貯存量的另一部分；以及其中，第一速率根據(jù)第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，計(jì)算的第二量在第二速率下改變，其中第一速率大于第二速率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，根據(jù)進(jìn)入催化劑的氧氣的氧氣濃度對第一速率進(jìn)一步加以計(jì)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括當(dāng)計(jì)算的氧氣第一量大于第一量最大容量時(shí)，將氧氣的第一量設(shè)定為第一量最大容量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括當(dāng)計(jì)算的氧氣第二量大于第二量最大容量時(shí)，將氧氣的第二量設(shè)定為第二量最大容量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，還包括當(dāng)計(jì)算的氧氣的第一量大于第一量最大容量時(shí)，計(jì)算流入第二量的氧氣過流量；以及其中第二量是根據(jù)氧氣過流量加以計(jì)算的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括確定催化劑下游的排氣的空燃比；和當(dāng)確定的空燃比已超過富氧確定閾值時(shí)，將第一量和第二量重置為相應(yīng)的最小容量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，相應(yīng)的最小容量是零。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括確定催化劑下游的排氣的空燃比；和當(dāng)被確定的空燃比低于貧氧確定閾值時(shí)，將第一量重置為第一量最大容量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，第一量被貴金屬所貯存。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，第二量被氧氣貯存材料所貯存。
12.一種催化劑的氧氣貯存量的計(jì)算方法，所述催化劑位于連接至發(fā)動機(jī)的催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)，該計(jì)算方法包括計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，此第一量表示氧氣貯存量的一個(gè)部分，計(jì)算的第一量在第一速率下被貯存；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量，此第二量表示氧氣貯存量的另一個(gè)部分；以及其中，第一速率根據(jù)第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于，計(jì)算的第二量在第二速率下被貯存，其中第一速率大于第二速率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于，第二速率正比于第二量最大容量和第二量在前計(jì)算量之間的差與第二量在前計(jì)算量的比。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于，根據(jù)進(jìn)入催化劑的氧氣的過度氧氣濃度對第一速率進(jìn)一步加以計(jì)算。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于，第一速率根據(jù)第一量與第二量的一個(gè)比例加以計(jì)算。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其特征在于，第一速率正比于所述比例。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于，還包括當(dāng)計(jì)算的氧氣第一量大于第一量最大容量時(shí)，將氧氣的第一量設(shè)定為第一量最大容量。
19.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于，還包括計(jì)算在第二速率下被貯存的氧氣第二量，其中，當(dāng)計(jì)算的氧氣第一量小于第一量最大容量時(shí)，第二速率被計(jì)算為零，而其中，當(dāng)計(jì)算的氧氣第一量大于第一量最大容量時(shí)，第二速率不被計(jì)算為零。
20.一種催化劑的氧氣貯存量的計(jì)算方法，所述催化劑位于連接至發(fā)動機(jī)的催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)，該計(jì)算方法包括計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，此第一量表示氧氣貯存量的一個(gè)部分，計(jì)算的第一量在第一速率下被釋放；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量，此第二量表示氧氣貯存量的另一部分；以及其中，第一速率根據(jù)第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其特征在于，計(jì)算的第二量在第二速率下被釋放，其中第一速率大于第二速率。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其特征在于，根據(jù)進(jìn)入催化劑的氧氣的缺乏氧氣濃度對第一速率進(jìn)一步加以計(jì)算。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其特征在于，第一速率具有一個(gè)值，以致第二量與第一量的比在高于一個(gè)閾值時(shí)，此比保持恒定。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其特征在于，所述比位于5至15的范圍內(nèi)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其特征在于，所述比大約為10。
26.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其特征在于，當(dāng)所述比低于閾值時(shí)，第一速率正比于流入催化劑的一個(gè)缺乏氧氣濃度而加以計(jì)算。
27.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其特征在于，第一速率根據(jù)第一量與第二量的比而加以計(jì)算。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其特征在于，當(dāng)數(shù)1被該比除后高于閾值時(shí)，第一速率正比于該比而加以計(jì)算。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其特征在于，當(dāng)數(shù)1被該比除后低于閾值時(shí)，第一速率正比于流入催化劑的缺乏氧氣濃度而加以計(jì)算。
30.一種催化劑的氧氣貯存量的控制方法，所述催化劑位于連接至發(fā)動機(jī)的催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)，該控制方法包括計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，此第一量表示氧氣貯存量的一個(gè)部分，計(jì)算的第一量在第一速率下進(jìn)行變化；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量，此第二量表示氧氣貯存量的另一部分；其中，第一速率根據(jù)第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算；以及根據(jù)計(jì)算的第一量，控制發(fā)動機(jī)的空氣/燃料比。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其特征在于，空氣/燃料比被控制，以便第一量被控制成處于目標(biāo)第一量。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其特征在于，所述目標(biāo)第一量約等于第一量最大容量的一半。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其特征在于，計(jì)算的第二量在第二速率下改變，其中第一速率大于第二速率。
34.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其特征在于，根據(jù)進(jìn)入催化劑的氧氣的氧氣濃度對第一速率進(jìn)一步加以計(jì)算。
35.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其特征在于，還包括當(dāng)計(jì)算的氧氣的第一量大于第一量最大容量時(shí)，將氧氣第一量設(shè)定為第一量最大容量。
36.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其特征在于，還包括當(dāng)計(jì)算的氧氣的第二量大于第二量最大容量時(shí)，將氧氣第二量設(shè)定為第二量最大容量。
37.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其特征在于，還包括當(dāng)計(jì)算的氧氣的第一量大于第一量最大容量時(shí)，計(jì)算流入第二量的氧氣過流量；和其中，第二量根據(jù)氧氣過流量加以計(jì)算。
38.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其特征在于，還包括確定催化劑下游的排氣的空燃比；和當(dāng)確定的空燃比超過富氧確定閾值時(shí)，將第一量和第二量重置為相應(yīng)的最小容量。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其特征在于，相應(yīng)的最小容量為零。
40.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其特征在于，還包括確定催化劑下游的排氣的空燃比；和當(dāng)確定的空燃比低于貧氧確定閾值時(shí)，將第一量重置為第一量最大容量。
41.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其特征在于，第一量被貴金屬所貯存。
42.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其特征在于，第二量被氧氣貯存材料所貯存。
43.一種催化劑的氧氣貯存量的控制方法，所述催化劑位于連接至發(fā)動機(jī)的催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)，該控制方法包括計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，此第一量表示氧氣貯存量的一個(gè)部分，計(jì)算的第一量在第一速率下被貯存；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量，此第二量表示氧氣貯存量的另一部分；以及其中，第一速率根據(jù)第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算；和根據(jù)計(jì)算的第一量，控制發(fā)動機(jī)的空氣/燃料比。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其特征在于，空氣/燃料比被控制成，以便第一量被控制成處于目標(biāo)第一量。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其特征在于，所述目標(biāo)第一量約等于第一量最大容量的一半。
46.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其特征在于，計(jì)算的第二量在第二速率下被貯存，其中第一速率大于第二速率。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其特征在于，第二速率正比于第二量最大容量和第二量在前計(jì)算量之間的差與第二量在前計(jì)算量的比。
48.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其特征在于，根據(jù)進(jìn)入催化劑的氧氣的過度氧氣濃度對第一速率進(jìn)一步加以計(jì)算。
49.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其特征在于，第一速率根據(jù)第一量與第二量的一個(gè)比例加以計(jì)算。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的方法，其特征在于，所述第一速率正比于所述比例。
51.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其特征在于，還包括當(dāng)計(jì)算的氧氣第一量大于第一量最大容量時(shí)，將氧氣的第一量設(shè)定為第一量最大容量。
52.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其特征在于，還包括計(jì)算在第二速率下被貯存的氧氣第二量，其中，當(dāng)計(jì)算的氧氣第一量小于第一量最大容量時(shí)，第二速率被計(jì)算為零，而其中，當(dāng)計(jì)算的氧氣第一量大于第一量最大容量時(shí)，第二速率不被計(jì)算為零。
53.一種催化劑的氧氣貯存量的控制方法，所述催化劑位于連接至發(fā)動機(jī)的催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)，該控制方法包括計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，此第一量表示氧氣貯存量的一個(gè)部分，計(jì)算的第一量在第一速率下被釋放；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量，此第二量表示氧氣貯存量的另一部分；其中，第一速率根據(jù)第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算；以及根據(jù)計(jì)算的第一量，控制發(fā)動機(jī)的空氣/燃料比。
54.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其特征在于，空氣/燃料比被控制成，以便第一量被控制成處于目標(biāo)第一量。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，其特征在于，目標(biāo)第一量約等于第一量最大容量的一半。
56.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其特征在于，計(jì)算的第二量在第二速率下被釋放，其中第一速率大于第二速率。
57.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其特征在于，根據(jù)進(jìn)入催化劑的氧氣的缺乏氧氣濃度對第一速率進(jìn)一步加以計(jì)算。
58.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其特征在于，第一速率具有一個(gè)值，以致第二量與第一量的比在高于一個(gè)閾值時(shí)，此比保持恒定。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，其特征在于，所述比在5至15的范圍內(nèi)。
60.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其特征在于，所述比約為10。
61.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，其特征在于，當(dāng)所述比低于閾值時(shí)，第二速率正比于流入催化劑的缺乏氧氣濃度而加以計(jì)算。
62.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其特征在于，第一速率根據(jù)第一量與第二量的比而加以計(jì)算。
63.根據(jù)權(quán)利要求62的方法，其特征在于，當(dāng)數(shù)1被該比除后高于一個(gè)閾值時(shí)，第一速率正比于該比而加以計(jì)算。
64.根據(jù)權(quán)利要求63的方法，其特征在于，當(dāng)數(shù)1被該比除后低于閾值時(shí)，第一速率正比于流入催化劑中的缺乏氧氣濃度而加以計(jì)算。
65.一種發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，該裝置包括催化劑，它設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通道中；前部傳感器，它檢測流入催化劑中的氧氣的氧氣濃度；和微處理器，它被加以編程，用以計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，計(jì)算的第一量在第一速率下進(jìn)行變化；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量；其中，第一速率根據(jù)氧氣濃度以及第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算；和根據(jù)計(jì)算的第一量，控制發(fā)動機(jī)的空氣/燃料比。
66.根據(jù)權(quán)利要求65的排氣凈化裝置，其特征在于，微處理器按第二量在第二速率下發(fā)生改變對第二量進(jìn)行計(jì)算，其中第一速率大于第二速率。
67.根據(jù)權(quán)利要求65的排氣凈化裝置，其特征在于，當(dāng)計(jì)算的氧氣第一量大于第一量最大容量時(shí)，微處理器將氧氣的第一量設(shè)定為第一量最大容量。
68.根據(jù)權(quán)利要求65的排氣凈化裝置，其特征在于，當(dāng)計(jì)算的氧氣第二量大于第二量最大容量時(shí)，微處理器將氧氣的第二量設(shè)定為第二量最大容量。
69.根據(jù)權(quán)利要求67的排氣凈化裝置，其特征在于，當(dāng)計(jì)算的氧氣的第一量大于第一量最大容量時(shí)，微處理器計(jì)算流入第二量中的氧氣過流量；以及其中，第二量根據(jù)氧氣過流量加以計(jì)算。
70.根據(jù)權(quán)利要求65的排氣凈化裝置，其特征在于，還包括后部傳感器，它檢測流出催化劑的排氣的氧氣濃度；以及其中，當(dāng)催化劑下游的排氣的空燃比超過富氧確定閾值時(shí)，微處理器將第一量和第二量重置為相應(yīng)的最小容量。
71.根據(jù)權(quán)利要求70的排氣凈化裝置，其特征在于，相應(yīng)的最小容量為零。
72.根據(jù)權(quán)利要求65的排氣凈化裝置，其特征在于，還包括后部傳感器，它檢測流出催化劑的排氣的氧氣濃度；以及其中，當(dāng)催化劑下游的排氣的空燃比低于貧氧確定閾值時(shí)，微處理器將第一量重置為第一量最大容量。
73.根據(jù)權(quán)利要求65的排氣凈化裝置，其特征在于，第一量被貴金屬所貯存。
74.根據(jù)權(quán)利要求65的排氣凈化裝置，其特征在于，第二量被氧氣貯存材料所貯存。
75.一種發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，該裝置包括催化劑，它設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通道中；前部傳感器，它檢測流入催化劑中的氧氣的過度氧氣濃度；和微處理器，它被加以編程，用以；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，計(jì)算的第一量在第一速率下被貯存；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量；其中，第一速率根據(jù)過度氧氣濃度和第一量與第二量之間的關(guān)系加以計(jì)算；以及根據(jù)計(jì)算的第一量，控制發(fā)動機(jī)的空氣/燃料比。
76.根據(jù)權(quán)利要求75的排氣凈化裝置，其特征在于微處理器按第二量在第二速率下被貯存而對第二量進(jìn)行計(jì)算，其中第一速率大于第二速率。
77.根據(jù)權(quán)利要求76的排氣凈化裝置，其特征在于，微處理器按第二速率正比于第二量最大容量和第二量在前計(jì)算量之間的差與第二量在前計(jì)算量之比，計(jì)算第二速率。
78.根據(jù)權(quán)利要求75的排氣凈化裝置，其特征在于，微處理器根據(jù)第一量與第二量之比計(jì)算第一速率。
79.根據(jù)權(quán)利要求78的排氣凈化裝置，其特征在于，微處理器按第一速率正比于所述比而計(jì)算第一速率。
80.根據(jù)權(quán)利要求76的排氣凈化裝置，其特征在于，當(dāng)計(jì)算的氧氣的第一量大于第一量最大容量時(shí)，微處理器將氧氣第一量設(shè)定為第一量最大容量。
81.根據(jù)權(quán)利要求76的排氣凈化裝置，其特征在于，微處理器按氧氣的第二量在第二速率下被貯存而計(jì)算氧氣第二量，其中，當(dāng)計(jì)算的氧氣第一量小于第一量最大容量時(shí)，第二速率被計(jì)為零，以及其中，當(dāng)計(jì)算的氧氣第一量大于第一量最大容量時(shí)，第二速率不為零。
82.一種發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，該裝置包括催化劑，它設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通道中；前部傳感器，它檢測流入催化劑中的氧氣的缺乏氧氣濃度；和微處理器，它被加以編程，用以計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第一量，計(jì)算的第一量在第一速率下釋放；計(jì)算貯存在催化劑中的氧氣的第二量；其中，根據(jù)缺乏氧氣濃度以及第一量與第二量之間的關(guān)系，計(jì)算第一量；和根據(jù)計(jì)算的第一量，控制發(fā)動機(jī)的空氣/燃料比。
83.根據(jù)權(quán)利要求82的排氣凈化裝置，其特征在于，微處理器按第二量在第二速率下被釋放而對第二量進(jìn)行計(jì)算，其中第一速率大于第二速率。
84.根據(jù)權(quán)利要求82的排氣凈化裝置，其特征在于，第一速率具有一個(gè)值，以致當(dāng)?shù)谝涣颗c第一量的比高于一個(gè)閾值時(shí)，該比保持恒定。
85.根據(jù)權(quán)利要求84的排氣凈化裝置，其特征在于，所述比在5至15的范圍內(nèi)。
86.根據(jù)權(quán)利要求85的排氣凈化裝置，其特征在于，所述比約為10。
87.根據(jù)權(quán)利要求84的排氣凈化裝置，其特征在于，當(dāng)所述比低于閾值時(shí)，微處理器按第一速率正比于缺乏氧氣濃度而對第一速率進(jìn)行計(jì)算。
88.根據(jù)權(quán)利要求82的排氣凈化裝置，其特征在于，微處理器根據(jù)第一量與第二量之比計(jì)算第一速率。
89.根據(jù)權(quán)利要求88的排氣凈化裝置，其特征在于，當(dāng)數(shù)1被所述比除后高于閾值時(shí)，微處理器按第一速率正比于所述比而計(jì)算第一速率。
90.根據(jù)權(quán)利要求89的排氣凈化裝置，其特征在于，當(dāng)數(shù)1被所述比除后低于此閾值時(shí)，微處理器按第一速率正比于缺乏氧氣濃度而計(jì)算第一速率。
全文摘要
控制器(6)控制發(fā)動機(jī)(1)的空燃比，以便使設(shè)置在排氣通道(2)中的催化劑(3)的氧氣貯存量保持恒定。這時(shí)，控制器(6)分別計(jì)算氧氣貯存量的第一量和第二量，其中，第一量是根據(jù)第一與第二量之間的關(guān)系而加以計(jì)算的。控制器(6)根據(jù)計(jì)算的第一量控制空氣/燃料比。
文檔編號F02D41/14GK1457388SQ01800428
公開日2003年11月19日 申請日期2001年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月3日
發(fā)明者中村健, 佐藤立男, 柿崎成章, 角山雅智, 松野修 申請人:日立自動車株式會社