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在能燃燒濃氣混合氣的弱燃發(fā)動機的情況下，大都在發(fā)動機的排氣 通道中設(shè)置吸附和氧化型NOX催化劑(NOX捕集催化劑)以便凈化(脫氧) 廢氣中的氧化氮(NOX)，當(dāng)廢氣中的空氣-燃料比高(稀薄(lean))時這 種NOX捕集催化劑吸附廢氣中的NOX，當(dāng)空氣-燃料比低(濃(rich))時其 解吸附并且脫氧所捕集的NOX。由于NOX捕集催化劑吸附能力的限制，必 須在吸附能力飽和之前的適當(dāng)定時對捕集到的NOX解吸附和脫氧。從而， 如日本公布的7-279?718號專利申請中公開那樣，設(shè)置一種已知的廢氣 后處理設(shè)備以便進行短暫降低廢氣的空氣/燃料比的濃強化控制(rich spike?control)。
另一方面，為了保持高廢氣凈化效率，需要準(zhǔn)確地檢測NOX捕集催化 劑的異常。為了滿足這個需要，日本公開的2002-38929和2001-73747 號專利申請公開一種測量在濃強化控制期間的廢氣空氣/燃料比并且根 據(jù)其中被測的廢氣的空氣/燃料比保持在理想配比的空氣/燃料比附近的 時間間隔來診斷NOX捕集催化劑退化的診斷方法。
另外，日本公開的10-121943專利申請公開一種根據(jù)設(shè)置在催化劑 下游的O2傳感器的輸出測量對提供到發(fā)動機的混合氣的空氣/燃料比進 行反饋控制期間的該O2傳感器的反轉(zhuǎn)周期(inversion?cycle)，并且從該 測得的反轉(zhuǎn)周期診斷該催化劑的退化的診斷方法。

但是，這些診斷方法在準(zhǔn)確性上存在問題。例如，前一個方法配置 成通過測量其中下游側(cè)空氣/燃料比(出口λ)保持在接近理想配比空氣 /燃料比的時間間隔ΔT和通過將該時間間隔ΔT和一閾值的比較來診斷 該催化劑的退化，如圖22A和22B中所示，存在著如果在濃強化控制期 間對空氣/燃料比的控制出現(xiàn)波動，因為保持在理想配比空氣/燃料比附 近的時間間隔ΔT變化而做出錯誤診斷的可能性。
盡管改進濃強化控制期間的空氣/燃料比控制精度是重要的，但由于 濃強化控制的周期短，例如僅數(shù)秒，所述該改進受到限制。因此，必須 在假定該診斷總是包含預(yù)定的空氣/燃料比控制誤差的情況下進行診斷。
另一方面，在諸如柴油發(fā)動機的壓縮點火發(fā)動機中采用利用反轉(zhuǎn)周 期診斷催化劑的退化的后一種方法的情況下，由于在理想配比空氣/燃料 比附近的空氣/燃料比下發(fā)動機不正常工作并且在稀薄燃燒條件下進行， 由于進行該在理想配比空氣/燃料比附近的退化診斷，燃料燃燒惡化。因 此，在壓縮點火發(fā)動機運行在理想配比空氣/燃料比附近的空氣/燃料比 的情況下，由于空氣-燃料混合氣的不等價狀態(tài)，難以遏制廢氣顆粒雜質(zhì) 的產(chǎn)生。這縮短廢氣顆粒過濾器(DPF)的恢復(fù)間隔并且從而也惡化燃料 燃燒。
從而本發(fā)明的一個目的是提供一種能準(zhǔn)確診斷廢氣后處理設(shè)備的退 化同時遏制燃料燃燒惡化的診斷系統(tǒng)。
本發(fā)明的一個方面提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的廢氣后處理設(shè)備診斷 系統(tǒng)，包括：一個改變發(fā)動機廢氣中氧化劑和還原劑之間比率的廢氣環(huán) 境改變部分；一個設(shè)置在發(fā)動機的排氣通道中的廢氣后處理設(shè)備，根據(jù) 該比率該廢氣后處理設(shè)備選擇性地執(zhí)行對廢氣的吸附操作和還原操作； 設(shè)置在該廢氣后處理設(shè)備上游處的第一廢氣環(huán)境檢測器，該第一廢氣環(huán) 境檢測器檢測該廢氣后處理設(shè)備上游廢氣的氧化劑和還原劑之間的第一 比率；設(shè)置在該廢氣后處理設(shè)備下游處的第二廢氣環(huán)境檢測器，該第二 廢氣環(huán)境檢測器檢測該廢氣后處理設(shè)備下游廢氣的氧化劑和還原劑之間 的第二比率；根據(jù)在廢氣環(huán)境發(fā)生改變的第一發(fā)動機運行條件下得到的 該第一和第二比率診斷該廢氣后處理設(shè)備的退化的第一退化診斷部分； 以及，當(dāng)該第一退化診斷部分診斷出該廢氣后處理部分退化時，根據(jù)在 第二發(fā)動機運行條件下得到的該第一和第二比率診斷該廢氣后處理設(shè)備 的退化的第二退化診斷部分。
本發(fā)明的另一個方面提供一種診斷內(nèi)燃發(fā)動機的廢氣后處理設(shè)備的 方法，該廢氣后處理設(shè)備設(shè)置在發(fā)動機的排氣通道中，并且根據(jù)廢氣中 由一個廢氣環(huán)境改變部分改變的氧化劑和還原劑之間的比率來凈化發(fā)動 機的廢氣，該方法包括：檢測該廢氣后處理設(shè)備上游廢氣的氧化劑和還 原劑之間的第一比率；檢測該廢氣后處理設(shè)備下游處廢氣的氧化劑和還 原劑的第二比率；根據(jù)在廢氣環(huán)境發(fā)生改變的第一發(fā)動機運行條件下得 到的該第一和第二比率執(zhí)行第一診斷操作以診斷該廢氣后處理設(shè)備的退 化；以及，當(dāng)該第一退化診斷部分診斷出該廢氣后處理部分退化時，根 據(jù)在第二發(fā)動機運行條件下得到的該第一和第二比率執(zhí)行第二診斷操作 以診斷該廢氣后處理設(shè)備的退化。
附圖說明
參照各附圖從下面的說明會理解本發(fā)明的其它目的和特征。
圖1是系統(tǒng)圖，示出依據(jù)本發(fā)明的一實施例的診斷系統(tǒng)。
圖2是結(jié)構(gòu)圖，示出該實施例中采用的一種廢氣后處理設(shè)備。
圖3是結(jié)構(gòu)圖，示出該實施例中采用的另一種廢氣后處理設(shè)備。
圖4是結(jié)構(gòu)圖，示出該實施例中采用的另一種廢氣后處理設(shè)備。
圖5A和5B是分別解釋由該實施例的診斷系統(tǒng)進行的第一和第二退 化診斷的曲線。
圖6是示出該實施例中執(zhí)行的催化劑退化診斷的流程圖。
圖7解釋廢氣后處理要求。
圖8是示出在圖6中的步驟S1執(zhí)行的第一退化診斷的流程圖。
圖9A、9B和9C是解釋圖8的第一退化診斷的曲線。
圖10是示出在圖6中的步驟S5執(zhí)行的第二退化診斷的流程圖。
圖11是解釋圖10的第二退化診斷的曲線。
圖12是示出實際空氣/燃料比計算進程的流程圖。
圖13是示出泵電流和空氣/燃料比之間的關(guān)系的表。
圖14是示出燃料噴射量計算進程的流程圖。
圖15示出燃料噴射特性曲線。
圖16是示出進氣系統(tǒng)響應(yīng)時間常數(shù)計算進程的流程圖。
圖17示出容積效率。
圖18是示出容積效率修正值的表。
圖19是示出汽缸新鮮空氣進入量計算進程的流程圖。
圖20是示出AFM電壓和氣流速率之間的關(guān)系的表。
圖21是示出廢氣HC量計算進程的流程圖。
圖22A和22B是解釋利用時間測量的退化診斷的曲線。
圖23A和23B是解釋利用積分量的退化診斷的圖。

參照各附圖，其中討論一個依據(jù)本發(fā)明的廢氣后處理設(shè)備診斷系統(tǒng) 的實施例。圖1是一個示意圖，示出一個依據(jù)本發(fā)明的適宜于內(nèi)燃發(fā)動 機(柴油發(fā)動機)的用于廢氣后處理設(shè)備的診斷系統(tǒng)的實施例。
從發(fā)動機1的上游側(cè)在柴油發(fā)動機1的進氣通道2中依次設(shè)置空氣 濾清器3、氣流計4、渦輪增壓器5的進氣壓縮機5a、中間冷卻器6、進 氣節(jié)流閥7以及收集器8。從而，經(jīng)空氣濾清器3進入的進氣由氣流計4 測量、由渦輪增壓器5的進氣壓縮機5a壓縮、由中間冷卻器6冷卻以及 由進氣節(jié)流閥7控制其量。進而，經(jīng)收集器8空氣流入每個汽缸的燃燒 室9。
燃料由公用軌條型燃料噴射系統(tǒng)，即高壓燃料泵10壓縮并提供到公 用軌條11，而且接著通過用于各個汽缸的燃料噴射器直接噴射到每個燃 料室9。提供給每個燃燒室9的空氣和燃料由熱線點火塞13適當(dāng)加熱并 且通過壓縮點火燃燒。另外，把廢氣排入到排氣通道14中。
流入到排氣通道14中的一部分廢氣通過EGR通道15和EGR閥16作 為EGR(廢氣再循環(huán))氣返回到發(fā)動機1的進氣側(cè)。其余的廢氣流過渦輪 增壓器5的排氣渦輪5b以便驅(qū)動排氣渦輪5b。
發(fā)動機1的廢氣后處理設(shè)備設(shè)置在排氣通道14中的排氣渦輪5b的 下游。該廢氣后處理設(shè)備具有通過根據(jù)廢氣中的氧化劑和還原劑之間的 比率對氧化氮(NOX)的吸附和脫氧來凈化廢氣的功能，該比率至少通過 一個廢氣環(huán)境改變裝置改變。更具體地，當(dāng)廢氣空氣/燃料比稀薄時，把 廢氣中的NOX捕集到該廢氣后處理設(shè)備的NOX捕集催化劑元件17中，以及 當(dāng)廢氣空氣/燃料比濃時，在該NOX捕集催化劑元件17上對該NOX捕集催 化劑元件17中捕集到的NOX進行解吸附和脫氧。
在NOX捕集催化劑元件17的上游側(cè)和下游側(cè)，設(shè)置分別檢測廢氣中 的空氣/燃料比λ(代表過量空氣比)的空氣/燃料比傳感器21和22。這 些上游和下游空氣/燃料比傳感器21和22充當(dāng)用來檢測廢氣中的氧化劑 和還原劑比率的第一和第二廢氣的環(huán)境檢測裝置。
如圖2中所示，可以把該廢氣后處理設(shè)備設(shè)置成使得在其上支承氧 化催化劑的NOX捕集催化劑元件17是獨立地安裝在排氣通道中的，以便 氧化流過NOX捕集催化劑元件17的廢氣混合物(HC，CO)。另外，如圖3 中所示，可以把該廢氣后處理設(shè)備設(shè)置成采用NOX捕集催化劑元件17以 及安裝在NOX捕集催化劑元件下游的用來捕獲廢氣顆粒雜質(zhì)(積碳)的柴 油顆粒過濾器(DPF)18。而且，如圖4中所示，還可以把該廢氣后處理 設(shè)備設(shè)置成分別在NOX捕集催化劑元件17的上游獨立地安裝氧化催化劑 19，和在NOX捕集催元件17的下游安裝DPF?18。
在圖2或圖3的情況下，空氣/燃料比傳感器21和22分別安裝在NOX 捕集催化劑元件17的上游側(cè)和下游側(cè)。在圖4的情況下，分別在氧化催 化劑19的上游側(cè)和NOX捕集催化劑元件17的下游側(cè)安裝O2傳感器21和 22。此外，如圖3和4中所示，設(shè)置用于檢測DPF?18的上游側(cè)壓力和下 游側(cè)壓力之間的壓差的壓差傳感器23，以及用于檢測DPF?18的入口處和 出口處的廢氣溫度的廢氣溫度傳感器24和25。
盡管把依據(jù)本發(fā)明的該實施例示成并且描述成把大范圍型空氣/燃 料比傳感器21和22用作為第一和第二廢氣環(huán)境檢測裝置，應(yīng)理解，可 以采用常規(guī)O2傳感器或NOX傳感器來替代空氣/燃料比傳感器21和22。
依據(jù)本發(fā)明的該實施例被示成并且描述成在不直接把空氣/燃料比 傳感器輸出(空氣/燃料比)用作為和廢氣中的氧化劑和還原劑間的比率 相關(guān)的參數(shù)的情況下，根據(jù)該空氣/燃料比傳感器輸出(空氣/燃料比) 計算廢氣中的還原劑量。因此，該第一和第二廢氣環(huán)境檢測裝置構(gòu)建成 除這些空氣/燃料比傳感器外還分別包括HC量計算部分。
回到圖1，為了控制發(fā)動機1，控制單元30接收以下信號：來自氣 流計4的信號、來自空氣/燃料比傳感器21和22的信號、來自檢測發(fā)動 機速度Ne的發(fā)動機速度傳感器31的信號、來自檢測加速器踏板開度APO 的加速器踏板開度傳感器32的信號、來自檢測發(fā)動機水溫Tw的水溫傳 感器33的信號、以及來自檢測進氣壓力Pint的進氣壓力傳感器34的信 號。
控制單元30根據(jù)這些接收到的輸入信號向燃料噴射器12輸出燃料 噴射命令信號、向進氣節(jié)流閥7輸出節(jié)流閥開度命令信號，并且向EGR 閥16輸出EGR閥開度命令信號。該燃料噴射命令信號確定燃料噴射器12 的主噴射，以及在主噴射之后執(zhí)行的，即在膨脹沖程或排氣沖程期間執(zhí) 行的后噴射(post?injection)的燃料噴射量及噴射定時。
NOX捕集催化劑元件17基本上儲存稀薄燃燒運行條件期間的NOX。然 而，由于NOX捕集催化劑元件17的NOX捕集能力的限制，必須在NOX捕集 能力飽和之前的適當(dāng)定時解吸附NOX捕集催化劑元件17中集存的NOX并且 對NOX脫氧。
從而控制單元30根據(jù)發(fā)動機運行歷史確定NOX捕集催化劑元件17的 恢復(fù)定時。當(dāng)控制單元30判定應(yīng)恢復(fù)NOX捕集催化劑元件17時，通過暫 時減小進氣節(jié)流閥7的開度或者通過暫時提高燃料噴射來進行濃燃燒操 作(濃強化控制)。作為濃強化控制的方法，可以采用日本公開7-279718 號專利申請中示出的方法，但應(yīng)理解濃強化控制的方法不受此方法的限 制。
但是，如果NOX捕集催化劑17退化，則廢氣凈化性能會削弱。從而， 必須進行NOX捕集催化劑元件17的退化診斷。因此把控制單元30設(shè)置成 通過利用NOX捕集催化劑元件17的O2儲存功能來進行NOX捕集催化劑元 件的退化診斷。以下將詳細討論退化診斷。
本發(fā)明的該實施例中采用的退化診斷包括容易在正常發(fā)動機運行條 件下執(zhí)行的第一退化診斷，以及當(dāng)?shù)谝煌嘶\斷結(jié)果為退化可能性高時 執(zhí)行的、能得到高精確診斷結(jié)果的第二退化診斷。
第一退化診斷是在正常運行條件下，并且當(dāng)廢氣環(huán)境改變成濃端或 稀薄端時，即當(dāng)發(fā)動機運行狀態(tài)從稀薄燃燒運行改變到濃燃燒運行或者 從濃燃燒運行改變到稀薄燃燒運行時執(zhí)行的。更具體地說，當(dāng)執(zhí)行濃強 化控制時執(zhí)行第一退化診斷。
第一退化診斷的技術(shù)安排配置成參照圖5A的曲線測量從催化劑17 上游側(cè)的空氣/燃料比λ或HC量改變到某預(yù)定值的第一時刻到催化劑17 下游側(cè)的空氣/燃料比λ或HC量達到該預(yù)定值的第二時刻之間的時間間 隔ΔTime(圖22中示出)，或者計算在該時間間隔ΔTime期間上、下游 之間空氣/燃料比λ或HC量的差的積分量(∑(HC))。進而，根據(jù)所得 到的時間間隔ΔTime或該積分量，診斷NOX捕集催化劑元件的退化。
一旦從發(fā)動機運行模式改變到診斷運行模行，即改變到理想配比空 氣/燃料比運行條件，當(dāng)?shù)谝煌嘶\斷結(jié)果指示NOX捕集催化劑元件17處 于退化狀態(tài)時執(zhí)行第二退化診斷。
第二退化診斷的技術(shù)設(shè)置成在根據(jù)下游側(cè)空氣/燃料比傳感器22的 輸出把廢氣的空氣/燃料比反饋控制在接近理想配比空氣/燃料比的值上 的反饋控制期間測量反饋量(λ)的反轉(zhuǎn)周期TCHK。根據(jù)該得到的反轉(zhuǎn) 周期TCHK，進一步診斷NOX捕集催化劑元件17的退化。在空氣/燃料比 反饋控制期間測量該反饋量的反轉(zhuǎn)周期TCHK的方法是周知的，并且尤其 在日本公布的10-121943號專利申請中公開。從而本文省略對其的解釋。
如上面討論那樣，濃強化控制期間的催化劑退化診斷是簡單的。但 是，由于該退化診斷是在過渡運行狀態(tài)期間執(zhí)行的，故難以得到高精確 的診斷結(jié)果。另一方面，盡管出于精度考慮最好采用基于對下游側(cè)空氣/ 燃料比的空氣/燃料比反饋控制的反轉(zhuǎn)周期的退化診斷方法，但該后一方 法必須在理想配比空氣/燃料比條件下進行。從而，從燃料燃燒的角度考 慮，后一種診斷不是優(yōu)選的。
因此，在本發(fā)明中，作為第一退化診斷，采用在濃強化控制期間進 行的簡單催化劑退化診斷。另外，當(dāng)在按相對嚴格的值設(shè)定診斷閾值的 條件下進行的第一退化診斷的結(jié)果指示存在催化劑退化趨勢時，進行第 二診斷，該第二診斷是基于在理想配比空氣/燃料比附近某值的空氣/燃 料比反饋控制的反轉(zhuǎn)周期的高精度退化診斷。通過這種第一和第二退化 診斷的組合，可最大地遏制燃料燃燒的退化并且實現(xiàn)高精準(zhǔn)的退化診斷。
接著，參照一個流程圖解釋由控制單元30執(zhí)行的催化劑退化診斷的 細節(jié)。圖6是該催化劑退化診斷的主流程圖。
在步驟S1，控制單元30通過檢查指示用來恢復(fù)NOX捕集催化劑元件 17的濃強化控制的執(zhí)行狀態(tài)的標(biāo)志Frich來判定現(xiàn)在是否正在進行濃強 化控制。當(dāng)步驟S1的判定為肯定時，即當(dāng)標(biāo)志Frich為指示正在執(zhí)行濃 強化控制的“真”時，該程序轉(zhuǎn)到步驟S2。當(dāng)步驟S1的判定為否定時， 即當(dāng)標(biāo)志Frich為指示不在執(zhí)行濃強化控制的“假”時，終止本例程。
在步驟S2，控制單元30執(zhí)行由圖8的流程圖示出的第一退化診斷(第 一診斷)以得到第一退化診斷結(jié)果F_ATS_NG1。
在步驟S3，控制單元30判定第一診斷結(jié)果F_ATS_NG1是否為“真”。 當(dāng)步驟S3的判定為肯定時，即當(dāng)?shù)谝辉\斷結(jié)果F_ATS_NG1為指示NOX捕 集催化劑元件處于退化狀態(tài)的“真”時，該程序轉(zhuǎn)到步驟S4。當(dāng)步驟S3 的判定為否定時，即當(dāng)?shù)谝辉\斷結(jié)果F_ATS_NG1為“假”時，終止本例 程。
在步驟S4，控制單元30把廢氣后處理要求標(biāo)志ATSstate設(shè)為3， 以便出于執(zhí)行第二退化診斷的目的把當(dāng)前的發(fā)動機運行過渡到理想配比 空氣/燃料比控制。對廢氣后處理要求標(biāo)志ATSstate的解釋在后面討論。
在步驟S5，控制單元30通過執(zhí)行由圖10的流程圖示出第二退化診 斷(第二診斷)得到第二退化診斷結(jié)果F_ATS_NG2。
在步驟S6，控制單元30判定第二診斷結(jié)果F_ATS_NG2是否為“真”。 當(dāng)步驟S6的判定為肯定時，即當(dāng)?shù)诙\斷結(jié)果F_ATS_NG2為指示NOX捕 集催化劑元件處于退化狀態(tài)的“真”時，該程序轉(zhuǎn)到步驟S7，在其中控 制單元30把廢氣后處理異常指示標(biāo)志F_ATS_NGF設(shè)定為“真” (F_ATS_NGF＝真)，然后終止本例程。當(dāng)步驟S6的料定為否定時，即當(dāng) 第二診斷結(jié)果F_ATS_NG2為“假”時，該程序轉(zhuǎn)到在其中控制單元30把 廢氣后處理異常指示標(biāo)志F_ATS_NGF設(shè)定為“假”(F_ATS_NGF＝假)的步 驟S8。接著，該程序從步驟S8進入在其中控制單元30把第一退化診斷 結(jié)果標(biāo)志F_ATS_NG1設(shè)定為“假”(F_ATS_NG1＝假)的步驟S9。然后終止 本例程。
圖7是用于解釋廢氣后處理要求標(biāo)志ATSstate的注釋圖。在從發(fā)動 機啟動到結(jié)束發(fā)動機加熱的間隔期間，把標(biāo)志ATSstate設(shè)為0 (ATSstate＝0)，從而把空氣/燃料比(空氣倍率(air?multiple?rate)) 大致保持在1。該設(shè)定導(dǎo)致溫度升高發(fā)動機操作。
在結(jié)束發(fā)動機1的加熱操作之后，控制單元30把標(biāo)志ATSstate設(shè) 定在指示常規(guī)柴油運行模式的1上，從而把空氣/燃料比λ設(shè)成大于或等 于1.4(λ≥1.4)以執(zhí)行稀薄燃燒運行，當(dāng)NOX捕集催化劑17的NOX捕 集量變成大于一預(yù)定量時，把標(biāo)志ATSstate設(shè)為2(ATSstate＝2)，從而 把空氣/燃料比λ設(shè)置為約0.9，以執(zhí)行濃強化控制。在該控制階段期間， 進行第一退化診斷。
在NOX捕集催化劑元件17的催化劑性能因吸附硫(S)而退化之前， 周期性地執(zhí)行硫(S)毒化消除操作，該操作是把空氣/燃料比保持在理 想配比空氣/燃料比上并把催化劑溫度提高到高于700℃的操作。從而， 當(dāng)產(chǎn)生S毒化消除要求時，控制單元30把標(biāo)志ATSstate置成3 (ATSstate＝3)，從而通過執(zhí)行理想配比空氣/燃料比操作提高催化劑17 的溫度。隨后，當(dāng)該催化劑的溫度變成足夠高時，控制單元30把標(biāo)志 ATSstate置成4(ATSstate＝4)，從而把空氣/燃料比λ設(shè)置成大約為0.99 (稍濃狀態(tài))，以執(zhí)行S毒化消除操作。
當(dāng)燃燒沉積在DPF?18上的廢氣顆粒雜質(zhì)時(通過把空氣/燃料比λ 設(shè)置為大于1.0的值并且把催化劑的溫度增加到高于600℃)，控制單元 30首先把標(biāo)志ATSstate置為3(ATSstate＝3)，從而通過執(zhí)行理想配比 空氣/燃料比控制提高DPF?18的溫度。隨后當(dāng)DPF?18的溫度變成足夠高 時，控制單元30把標(biāo)志ATSstate置成5(ATSstate＝5)，從而通過把空 氣/燃料比λ大致保持為1.2(λ1.2)來執(zhí)行DPF恢復(fù)操作。
另外，當(dāng)催化劑17以及DPF的溫度變成高于預(yù)定的高溫并且擔(dān)心被 火損害時，控制單元30把ATSstate置成6，以按預(yù)定的時間執(zhí)行避免這 種由火引起的損害的操作。然后，運行返回到正常運行。
因此，在圖6中的流程圖的步驟S4處，控制單元30把標(biāo)志ATSstate 置成3(ATSstate＝3)，以便在理想配比空氣/燃料比的條件下執(zhí)行第二退 化診斷。
圖8示出在圖6流程圖的步驟S2處執(zhí)行的第一退化診斷的流程圖， 而圖9示出第一退化診斷的情況。
在圖8的步驟S11，控制單元30判定NOX捕集催化劑元件17上游側(cè) 的HC量HC_F是否小于預(yù)定值SL_HC_SF#，以便檢查是否正在執(zhí)行濃燃燒 控制。
在步驟S12，控制單元30判定NOX捕集催化劑元件17下游側(cè)的HC量HC_R是否小于預(yù)定值SL_HC_SR1#，以便檢查是否正在執(zhí)行濃燃燒控 制。根據(jù)空氣/燃料比傳感器的輸出進行HC量(碳氫化合物量)的計算， 其詳細解釋在后面討論。
當(dāng)步驟S11和S12的判定都是肯定的(真)時，該程序轉(zhuǎn)到其中控 制單元30把廢氣后處理診斷執(zhí)行標(biāo)志F_OBD_ATS置成“真”(F_OBD_ATS＝ 真)的步驟S13。然后，該程序轉(zhuǎn)到步驟S14。當(dāng)步驟S11的判定或步驟 S12的判定中之一為否定的(假)時，該程序進入其中控制單元30把標(biāo) 志F_OBD_ATS置成“假”(F_OBD_ATS＝假)的步驟S23。接著，結(jié)束該例 程。
在步驟S14，控制單元30利用下面的式(1)計算作為上游側(cè)HC量 HC_F和下游側(cè)HC量HC_R之間的差的HC積分量KOBDHC。
KOBDHC＝KOBDHCn-1+(HC_F-HC_R)????????????????????(1)
在步驟S15，控制單元30判定下游側(cè)HC量HC_R是否小于預(yù)定量 SL_HC_SR2#，以便判定是否終止理想配比空氣/燃料比保持階段。
在步驟S16，控制單元30判定差|HC_F-HC_R|是否小于預(yù)定值KDHC#， 以便判定是否在正常條件下進行診斷。
當(dāng)步驟S15和S16的判定都是肯定的(真)時，該程序進入步驟S17。 當(dāng)步驟S15的判定或步驟S16的判定之一是否定的(假)時，該程序進 入其中控制單元30把第一退化診斷結(jié)果F_ATS_NG1帶入前一個診斷結(jié)果 F_ATS_NG1n-1(F_ATS_NG1＝F_ATS_NG1n-1)的步驟S22。接著結(jié)束該例程。
在步驟S17，控制單元30確定最終HC積分量KOBDF (KOBDF＝KOBDHCn-1)。在步驟S18，控制單元30清除到目前為止的HC積 分量KOBDHC(KOBDHC＝0)。
在步驟S19，控制單元30判定最終HC積分量KOBDF是否大于預(yù)定的 診斷閾值KOBDFSL#。當(dāng)步驟S19的判定為肯定時，該程序轉(zhuǎn)到步驟S20， 在其中控制單元30確定催化劑17是正常的并且把第一退化診斷結(jié)果標(biāo) 志F_ATS_NG1置成“假”(F_ATS_NG1＝假)。然后終止該例程。當(dāng)步驟20 的判定是否定的(假)時，該程序轉(zhuǎn)到步驟S21，在其中控制單元30確 定催化劑17異常并且把第一退化診斷結(jié)果標(biāo)志F_ATS_NG1置成“真” (F_ATS_NG1＝真)。然后終止該例程。
圖10是在圖6中示出的流程圖里的步驟S5處執(zhí)行的第二退化診斷 的流程圖，而圖11示出該第二退化診斷的具體操作。
在步驟S31，控制單元30判定廢氣后處理要求標(biāo)志ATSstate是否為 3或為4，以判定發(fā)動機運行條件是否在理想配比空氣/燃料比附近。
在步驟S32，控制單元30通過檢查絕對值|Rlambr-1|是否小于 KLAMCM#判定空氣/燃料比Rlambr是否收斂到目標(biāo)空氣/燃料比。
當(dāng)步驟S31和S32的判定都是肯定的(真)時，該程序轉(zhuǎn)到步驟S33。 當(dāng)步驟S31的判定或步驟S32中之一是否定的(假)，終止該例程。
在步驟S33，控制單元30讀空氣/燃料比反饋控制的反轉(zhuǎn)周期TCHK 并且判定該反轉(zhuǎn)周期TCHK是否小于診斷閾值SL_TCHK#。當(dāng)步驟S33的判 定是肯定的(真)時，該程序轉(zhuǎn)到其中控制單元30確定該催化劑異常的 步驟S34。然后結(jié)束該例程。當(dāng)步驟S33的判定是否定的(假)時，該程 序轉(zhuǎn)到步驟S35，在其中控制單元30把第二退化診斷結(jié)果標(biāo)志F_ATS_NG2 置成“假”(F_ATS_NG2＝假)。然后結(jié)束該例程。
圖12示出從寬范圍型空氣/燃料比傳感器的輸出計算實際空氣/燃料 比(實際λ)的流程圖。用于NOX捕集催化劑元件17的上游側(cè)和下游側(cè) 傳感器的輸出類似地用于計算其各自的實際空氣/燃料比。
在步驟S41，控制單元30讀每個空氣/燃料比傳感器的泵電流。在步 驟S42，控制單元30利用圖13中所示的表把泵電流轉(zhuǎn)換成實際空氣/燃 料比Rlamb0。在步驟S43，控制單元30通過進行加權(quán)平均處理得到最終 空氣/燃料比(上游側(cè)空氣/燃料比Rlambf和下游側(cè)空氣/燃料比 Rlambr)。
圖14示出為了計算目標(biāo)加速要求燃料噴射量Qfdrv所使用的流程 圖。
在步驟S51，控制單元30讀發(fā)動機速度Ne和加速器踏板開度APO。 在步驟S52，控制單元30根據(jù)發(fā)動機速度Ne和加速器踏板開度APO從圖 15中示出的圖中檢索基本燃料噴射量Mqdrv。
在步驟S53，控制單元30計算用于空轉(zhuǎn)速度控制的空轉(zhuǎn)校正量 Qfisc。在步驟S54，控制單元30通過對基本燃料噴射量Mqdrv加上空轉(zhuǎn) 校正量Qfisc得到目標(biāo)加速要求燃料噴射量Qfdrv。然后結(jié)束該例程。
圖16是得到進氣系統(tǒng)的響應(yīng)時間常數(shù)等效值Kkin的流程圖。
在步驟S61，控制單元30讀發(fā)動機速度Ne、目標(biāo)加速要求燃料噴射 量Qfdrv、進氣壓力Pint和EGR比Megrd。
在步驟S62，控制單元30利用圖17中的圖從發(fā)動機速度Ne和目標(biāo) ?加速要求燃料噴射量Qfdrv計算容積效率基本值Kinb，并且利用圖18 中示出的表從進氣壓力Pint計算容積效率進氣壓力校正值kinh。
在步驟S63，控制單元30利用下面的式(2)，從容積效率基本值Kinb、 容積效率進氣壓力校正值Kinh以及EGR比Megrd計算容積效率等效值 Kin。
Kin＝Kinb×Kinh×1/(1Megrd/100)??????????(2)
在步驟S64，控制單元30通過使容積效率等效值Kin乘以體積比KVOL 來計算進氣系統(tǒng)的響應(yīng)時間常數(shù)等效值Kkin。然后，結(jié)束該例程。這里， 體積比KVOL是進氣系統(tǒng)體積Vm和汽缸沖程容積Vc之間的比(Vc/Vm)。
圖19是計算汽缸進氣新鮮空氣(fresh?air)量Qac的流程圖。
在步驟S71，控制單元30讀氣流計(AFM)的輸出電壓。在步驟S72， 控制單元30利用圖20中示出的表把該輸出電壓轉(zhuǎn)換成進氣量Qas。在步 驟S73，控制單元30對進氣量Qas進行加權(quán)平均處理以得到值Qas0。
在步驟S74，控制單元30讀發(fā)動機速度Ne。在步驟S75，控制單元 30利用下面的式(3)從進氣量Qas0、發(fā)動機速度Ne以及常數(shù)KCON#計 算每個汽缸的進氣量Qac0。
Qac0＝Qas0/Ne×KCON#????????????????(3)
在步驟S76，控制單元30對每個汽缸進氣量Qac0的k次計算進行延 遲處理以得到入口新鮮空氣量Qacn＝Qac0n-k。
在步驟S77，控制單元30利用下面的公式(4)，通過從響應(yīng)時間常 數(shù)等效值Kin和收集器入口新鮮空氣量Qacn進行延遲處理來計算汽缸進 氣新鮮空氣量Qac。
Qac＝Qacn-1×(1-Kkin)+Qacn×Kkin????(4)
圖21是用來計算排氣系統(tǒng)HC量(還原劑量)的流程圖。類似地利 用NOX捕集催化劑元件17的上游側(cè)以及下游側(cè)傳感器的輸出以計算它們 各自的排氣系統(tǒng)HC量。
在步驟S81，控制單元30讀汽缸進氣新鮮空氣量Qac和空氣/燃料比 Rlamb(Rlambf和Rlambr)。
在步驟S82，控制單元30利用下面的式(5)計算HC量。
HC＝Qac/(Blmab#×Ralmb)?????????????(5)
其中Blmab#是一個常數(shù)。
在步驟S83，控制單元30對步驟S82得到的HC量進行加權(quán)平均處理 以得到最終HC量，并且分別設(shè)定NOX捕集催化劑元件的上游側(cè)和下游側(cè) HC量為HC_F和HC_R。
借助本發(fā)明的如此配置的實施例，在廢氣環(huán)境向濃端或者向稀薄端 改變的正常發(fā)動機運行條件下執(zhí)行第一退化診斷，并且從分別設(shè)置在廢 氣后處理設(shè)備上游側(cè)和下游側(cè)的第一和第二廢氣環(huán)境檢測裝置之間的檢 測結(jié)果變化診斷該廢氣后處理設(shè)備的退化。當(dāng)?shù)谝煌嘶\斷的結(jié)果指示 正在發(fā)生該廢氣后處理設(shè)備的退化時，執(zhí)行第二退化診斷。為了執(zhí)行該 第二退化診斷，把發(fā)動機運行條件改變到診斷運行條件。該第二退化診 斷安排成從第二廢氣環(huán)境檢測裝置的檢測結(jié)果變化診斷該廢氣后處理設(shè) 備。利用該第一和第二退化診斷的組合，該依據(jù)本發(fā)明的診斷系統(tǒng)能改 進診斷精度并且同時遏制燃料消耗的退化。
利用這種按照本發(fā)明配置的實施例，由于在從稀薄燃燒運行向濃燃 燒運行(濃強化控制)過渡期間或者在從濃燃燒運行向稀薄燃燒運行過 渡期間進行第一退化診斷，容易在不惡化發(fā)動機性能的情況下進行廢氣 后處理設(shè)備的診斷。
另外，該第一退化診斷安排成計算從第一廢氣環(huán)境檢測裝置的輸出 改變成一預(yù)定值的第一時刻到第二廢氣環(huán)境檢測裝置的輸出也改變到該 預(yù)定值的第二時刻的時間間隔之間的該第一廢氣環(huán)境檢測裝置的輸出與 該第二廢氣環(huán)境檢測裝置的輸出之間的差的積分，并且安排成根據(jù)該得 到的積分量診斷該廢氣后處理設(shè)備的退化。這種方案大大改進診斷精度。
即，在通過測量下游側(cè)空氣/燃料比(出口λ)保持在理想配比空氣 /燃料比附近的時間間隔ΔT并且使該時間間隔和閾值比較來診斷催化劑 的退化的情形中，如圖22A和22B所示，如果濃強化控制期間對空氣/燃 料比的控制發(fā)生波動，存在著由于保持在理想配比空氣/燃料比附近的比 率的時間間隔ΔT變化而做出錯誤診斷的可能性。
與此相反，如圖23A和23B中所示那樣，即使在濃強化控制期間對 空氣/燃料比的控制發(fā)生波動，該計算積分量∑(ΔHC)并且基于該積分 量診斷廢氣后處理設(shè)備的退化的診斷方法由于波動小而改進了診斷精 度。
另外，由于依據(jù)本發(fā)明的該實施例的第二退化診斷安排成通過使發(fā) 動機操作過渡到理想配比空氣/燃料比控制來執(zhí)行退化診斷，因此精確地 診斷廢氣后處理設(shè)備的退化變成可能。
而且，依據(jù)本發(fā)明的該實施例的第二退化診斷安排成通過基于第二 廢氣環(huán)境檢測裝置的輸出把廢氣的空氣/燃料比反饋控制在理想配比空 氣/燃料比附近、測量該反饋控制期間的反饋量的反轉(zhuǎn)周期、并且基于該 反轉(zhuǎn)周期診斷該廢氣后處理設(shè)備的退化來進行退化診斷。這種方案能實 現(xiàn)高精度診斷。
通過把依據(jù)本發(fā)明的診斷系統(tǒng)成應(yīng)用于對附著在壓縮點火發(fā)動機， 例如柴油發(fā)動機上的廢氣后處理設(shè)備進行退化診斷，由于診斷分成二個 階段，提高了該診斷系統(tǒng)的優(yōu)點。即，在汽油發(fā)動機的情況下，至少在 高負載運行區(qū)中發(fā)動機在理想配比空氣/燃料比鄰域工作，從而可能首先 根據(jù)反饋控制期間反饋量的反轉(zhuǎn)周期進行診斷。
本申請基于2003年4月2日在日本申請的日本2003-99656號專利 申請。該日本專利申請的整個內(nèi)容收錄作為參考。
盡管上面通過參照本發(fā)明的一個實施例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不 受上面說明的實施例的限制。鑒于上面的描述的領(lǐng)導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可想到對上面說明的該實施例的各種修改和變型。本發(fā)明的范圍是參照 下述權(quán)利要求書定義的。