專(zhuān)利名稱(chēng):內(nèi)燃機(jī)空燃比檢測(cè)裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一個(gè)內(nèi)燃機(jī)空燃比檢測(cè)裝置，此裝置能修正供給發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣空燃比的測(cè)量誤差，此誤差是由使用周期長(zhǎng)而引起老化磨損造成的。
眾所周知，老化磨損件連接著空燃比檢測(cè)儀，能引起供給內(nèi)燃機(jī)的混合氣空燃比的測(cè)量誤差。為了對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)，例如，如日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)NO58-57050所公布的，提出了一個(gè)校正方法，根據(jù)此方法，由老化磨損引起的誤差由連接到排氣管上的空燃比檢測(cè)裝置在排氣管充滿新鮮空氣的狀態(tài)下產(chǎn)生的輸出信號(hào)得到修正。然而，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生這種狀態(tài)是非常困難的。在先有技術(shù)的方法中，若新鮮空氣不完全充滿排氣管，檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)作為校正檢測(cè)裝置的參考值就變得不適當(dāng)了。此外，確認(rèn)排氣管是否已經(jīng)完全充滿空氣也是不容易的。
本發(fā)明的目的是要提供一個(gè)空燃比檢測(cè)裝置，能夠容易地修正由老化磨損引起的誤差，并精確地確定發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣的空燃比。
本發(fā)明的特點(diǎn)在于，在檢測(cè)混合氣空燃比的裝置中有一檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)排放氣體中殘余氧氣濃度的裝置，并通過(guò)濃度檢測(cè)裝置的輸出與事先制備的過(guò)量空氣系數(shù)表相比較確定空燃比，在發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的某一時(shí)間間隔內(nèi)，向發(fā)動(dòng)機(jī)引入附加空氣，除了最初通過(guò)氣流表和節(jié)氣門(mén)吸入發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣不算外，在附加空氣引入之前后，從濃度檢測(cè)裝置獲得的輸出信號(hào)被處理，根據(jù)處理結(jié)果可確定空燃比。
本發(fā)明另外的目的和特點(diǎn)，通過(guò)閱讀說(shuō)明書(shū)和附圖就會(huì)明白，且將在權(quán)項(xiàng)要求中指出。附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明。
圖1是表明本發(fā)明使用的殘余氧氣濃度檢測(cè)器結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖;
圖2表示圖1所示的氧氣濃度檢測(cè)器傳感部分的局部結(jié)構(gòu)詳圖;
圖3a至3c是圖1所示的氧氣濃度檢測(cè)器工作的說(shuō)明圖;
圖4a至4b是表明相對(duì)有過(guò)量空氣系數(shù)時(shí)的氧氣濃度檢測(cè)器輸出特性的實(shí)例的圖形;
圖5是表明另一種殘余氧氣濃度檢測(cè)器結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖;該檢測(cè)器也能用于本發(fā)明中;
圖6根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案用圖示法表明了空燃比檢測(cè)裝置的布局;
圖7和圖8是用于解釋圖6所示的實(shí)施方案的工作原理圖;
圖9是表明圖6所示的實(shí)施方案的工作部分的流程圖，其中，工作部分的說(shuō)明直到獲得修正因子KG時(shí)為止;
圖10是表明圖6所示的實(shí)施方案的另一工作部分的流程圖，其中，有使用修正因子KG修正氧氣濃度檢測(cè)器輸出的工作說(shuō)明;
圖11是解釋過(guò)量空氣系數(shù)表的實(shí)例的圖;
圖12是表明修正工作改進(jìn)的流程圖，其中，過(guò)量空氣系數(shù)的內(nèi)容根據(jù)修正因子KG被重寫(xiě);
圖13a至13c和圖14是解釋本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的工作原理圖;
圖15是根據(jù)圖13a至13c和圖14解釋的工作原理表明另一實(shí)施方案工作的流程圖;
圖16是解釋本發(fā)明又一實(shí)施方案的工作原理圖;
圖17和圖18是又一個(gè)實(shí)施方案的工作的說(shuō)明圖;
圖19是根據(jù)圖16解釋的工作原理表明的又一實(shí)施方案的工作流程圖;
圖20和圖21表示本發(fā)明實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)例。
在解釋本發(fā)明的實(shí)施方案以前，將對(duì)應(yīng)用于空燃比檢測(cè)裝置的本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。但是必須注意，適用于本發(fā)明的裝置不僅限于下面所描述的內(nèi)容。
參照?qǐng)D1，圖1表明空燃比檢測(cè)裝置中使用的殘余氧氣濃度檢測(cè)器(下文簡(jiǎn)稱(chēng)空燃比A/F傳感器)的布局。眾所周知，濃度檢測(cè)器檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)排氣體中保存的殘余氧氣濃度。此時(shí)供給發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣空燃比是從濃度檢測(cè)器的輸出值確定的。
圖中參考序號(hào)2表示濃度檢測(cè)器的傳感部分，它用簡(jiǎn)單的形式表示以便容易了解工作原理。詳細(xì)過(guò)程將在后面參考圖2解釋。傳感部分2由具有氧離子導(dǎo)電性和多孔的固體電解質(zhì)件4和擴(kuò)散阻力層6組成，擴(kuò)散阻力層6與件4接觸。初電極8連接于件4的一個(gè)表面上，此表面暴露于大氣中。在件4的另一表面上連接有次電極10，此表面與擴(kuò)散阻力層6一起，形成一個(gè)界面。在下面會(huì)詳細(xì)闡明，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)的排放氣體穿過(guò)多孔層6，所以件4的另一表面與排放氣體接觸。
一對(duì)開(kāi)關(guān)12和14連接到初電極8上，形成匹配，類(lèi)似地另一對(duì)開(kāi)關(guān)16和18連接到次電極10上形成匹配。自保電路20通過(guò)開(kāi)關(guān)12與初電極8連接，當(dāng)開(kāi)關(guān)12接通時(shí)，它接收出現(xiàn)在初電極8上的電勢(shì)E′，即使在開(kāi)關(guān)12斷開(kāi)期間也將其自保。電勢(shì)E′引向微分集成電路22，在微分集成電路中與參考值E比較。電路22根據(jù)E和E′的差別產(chǎn)生一輸出電壓，并通向緩沖電路24。根據(jù)電路22的輸出，當(dāng)開(kāi)關(guān)12斷開(kāi)且開(kāi)關(guān)14閉合時(shí)，緩沖電路24便向電極8施加電壓。緩沖電路24的輸出電壓也由自保電路26自保，此輸出電壓就變成濃度檢測(cè)器的輸出信號(hào)VT。當(dāng)開(kāi)關(guān)16閉合時(shí)，次電極10的電位保持在地線電位，當(dāng)開(kāi)關(guān)18閉合時(shí)，次電極10的電位通過(guò)緩沖電路28保持為常數(shù)VPG。
參考序號(hào)30表示一個(gè)控制著開(kāi)關(guān)12至18的開(kāi)關(guān)過(guò)程和后面將詳述的用于檢測(cè)空燃比的算術(shù)邏輯過(guò)程的處理部件。處理部件30由通常的微處理機(jī)構(gòu)成，它為內(nèi)燃機(jī)其它各種控制提供用途，例如，燃油噴射控制，點(diǎn)火正時(shí)控制等等。上述的開(kāi)關(guān)過(guò)程的控制只是微處理機(jī)功能所實(shí)行的一部分。在處理部件30的控制下，開(kāi)關(guān)12、16是同時(shí)打開(kāi)或閉合的，開(kāi)關(guān)14、18也是同時(shí)工作，但與開(kāi)關(guān)12、16恰恰相反。
傳感部分2的主要部件的詳細(xì)構(gòu)造如圖2所示，其中，與圖1相同的參考序號(hào)均表示相同的部件。固體電解質(zhì)件4制成空心的，在其頂部有筒形部分32，筒形部分32的一端是封閉的。初電極8連接到封閉頂部區(qū)域的內(nèi)表面，新鮮空氣是從大氣中引入到件4的空心區(qū)域的。電極8與外部電路用導(dǎo)線連接，為使圖形簡(jiǎn)單，省略未畫(huà)。擴(kuò)散阻力層6處于筒形部分32的外部表面上并在初電極8的位置附近。次電極10被連接到筒形部分32的外部表面上，以便由層6覆蓋住。導(dǎo)線還將電極10與外部電路連在一起，圖中未畫(huà)出。
固體電解質(zhì)件4，除了其上的筒形部分32外，總體上是由一個(gè)適當(dāng)?shù)闹渭?4支撐和覆蓋的。筒形部分32由保護(hù)件36圍繞，在保護(hù)件36的部分中備有孔38。因而構(gòu)成的傳感部分2被連接到內(nèi)燃機(jī)的排氣管上，以這種方式，由保護(hù)件36圍繞的筒形部分32通過(guò)位于排氣管內(nèi)的排氣管壁40。用這種結(jié)構(gòu)，排氣管內(nèi)的廢氣通過(guò)孔38進(jìn)入由件36圍繞的室內(nèi)，以便使擴(kuò)散阻力層6易受排放氣體的影響。此外，在工作期間，由加熱器43將電極8和10的附近加熱至大約750℃。
參考下圖3a至3c，將對(duì)上面提到的殘留氧氣濃度檢測(cè)器的工作過(guò)程進(jìn)行解釋。首先，響應(yīng)于來(lái)自處理部件30的信號(hào)，開(kāi)關(guān)12、16閉合，開(kāi)關(guān)14、18斷開(kāi)。圖3a表示出此時(shí)的電路情況。在這種情況下，由于電極10接地，只在電極8處出現(xiàn)電勢(shì)E′，它與大氣和排放氣體之間氧氣的局部壓力的差值成正比。電勢(shì)E′由自保電路20自保，并與微分集成電路22中的參考值E比較。電路22根據(jù)E和E′之間的差值產(chǎn)生輸出電壓。為方便起見(jiàn)，在下文將這種情況稱(chēng)為第一種工作狀態(tài)。
接下來(lái)，響應(yīng)于來(lái)自處理部件30的信號(hào)，開(kāi)關(guān)12、16打開(kāi)，開(kāi)關(guān)14、18閉合。圖3b表示了此時(shí)的電路情況。在這種情況下，電極10維持常電壓VPG，而與電路22的輸出成比例的電壓VT′施加于電極8上。所以，如果電壓VT′高于電壓VPG，電流便以圖中所示的右向箭頭的方向流過(guò)固體電解質(zhì)4，借此，排放氣體中的氧氣被引出到大氣中。如果電壓VT′低于電壓VPG，電流便以圖中所示的左向箭頭的方向流過(guò)件4，由此氧氣從大氣中被引入到排放氣體中。這種情況稱(chēng)為第二種工作狀態(tài)。
順便說(shuō)一下，電壓VT′是由第一種工作狀態(tài)中參考值E和電勢(shì)E′之間測(cè)量的差值確定的。所以，電壓VT′被控制到以便電勢(shì)E′與參考值E相等。這樣的事實(shí)意味著電極10附近氧氣的分壓保持在與參考值E相符合的數(shù)值上。特別地，參考值E調(diào)整為大約0.4伏。這樣電勢(shì)的選擇意味著電極10附近氧氣的分壓保持為10-12標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，在這種狀況下，排放氣體中氧分子的濃度幾乎為零。所以，電壓VT′與排放氣體中包含的滲入到多孔層6中的氧氣濃度成正比。此電壓VT′由自保電路26自保，且以其中的輸出作為濃度信號(hào)VT。
圖3c是一個(gè)曲線圖，表示出與前面所講的和時(shí)間相對(duì)應(yīng)的工作過(guò)程。即，相應(yīng)于時(shí)間T1，第一種工作狀態(tài)導(dǎo)通，此后，相應(yīng)于時(shí)間T2，實(shí)行第二種工作狀態(tài)。如果內(nèi)燃機(jī)中燃燒的混合氣較稀，則排氣中的殘留氧氣濃度較高，那么在大氣和排放氣體之間氧氣的分壓差值就變得較小。因此，在第一種工作狀態(tài)下測(cè)得的電勢(shì)E′較低，所以E和E′之間的差值變大，較高的電壓VL施加到電極8上作為第二種工作狀態(tài)的VT′。相反地，當(dāng)混合氣濃時(shí)，排放氣體中氧氣的濃度低，電勢(shì)E′變高，所以，E和E′間的差值變小，較低的電壓VR施加到電極8上，作為第二種工作狀態(tài)的VT′。
圖4a是一個(gè)曲線圖，表示上面描述的殘留氧氣濃度檢測(cè)器的輸出特性，其中，縱座標(biāo)表示檢測(cè)器的輸出電壓VT，橫座標(biāo)表示過(guò)量空氣系數(shù)入。眾所周知，過(guò)量空氣系數(shù)入表示燃燒1公斤燃料的實(shí)際空氣量與理論空氣量之比，而燃料完全燃燒時(shí)的理論空燃比為14.7因此，λ＝1.0即意味著實(shí)際空燃比與理論空燃比相等。在理想空燃比條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)的排放氣體不包含任何殘留氧氣，這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的混合氣被完全燃燒。結(jié)果，電極10附近氧氣的分壓變得等于10-2大氣壓，電勢(shì)E′與參考值E(0.4伏)相等，所以，輸出電壓VT也與常電壓VPG相等。
在λ＞1.0的區(qū)域(稀混合氣)，氧氣的分壓變得很高，因?yàn)?，在排放氣體中存有過(guò)量的殘留氧氣，所以，輸出電壓VT隨著殘留氧氣的濃度而增加。在λ＜1.0的區(qū)域(濃混合氣)，氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓由排放氣體中保存的可燃成分控制?？扇汲煞种饕梢谎趸?、氫氣和碳?xì)浠衔锝M成。由于在擴(kuò)散阻力層6中這些成分的擴(kuò)散程度不同于氧氣在擴(kuò)散阻力層中的擴(kuò)散程度，所以，在這一區(qū)域的濃度檢測(cè)器的增益系數(shù)βK不同于在λ＞1.0的區(qū)域的增益系數(shù)K。
在圖4a中，所示的輸出特性在各自的區(qū)域中好象呈線性變化，然而，實(shí)際的特性是如圖4b中所示的曲線為非線性的，這是由于電阻率在很大程度上取決于在擴(kuò)散阻力層6內(nèi)的位置。此外，在多層6的氣孔率由于長(zhǎng)時(shí)間的使用已經(jīng)被阻塞的情況下，輸出特性發(fā)生變化，如圖中的曲線b所示(虛線表示)。另一方面，在一部分多孔層6已被清凈的情況下，輸出特性的變化如曲線c所示(點(diǎn)劃線表示)。
由此可見(jiàn)，輸出特性由于傳感部分2的老化損耗而變化。然而，從圖4b將會(huì)明白，輸出電壓VPG的末端，在此端λ＝1.0，所以從不會(huì)變化，即使傳感部分2已遭到上面提到的老化損耗。這是因?yàn)殡姌O10附近氧氣的分壓得到控制，以便能夠與理想空燃比A/F的情況下的氧氣的分壓相等。換句話說(shuō)，在大氣和排放氣體之間的氧氣在λ＝1.0時(shí)不會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)，因此，無(wú)電流流過(guò)固體電解質(zhì)件4，所以VT′保持在VPG的水平上。
在圖1所示的殘留氧氣濃度檢測(cè)器中，單一的傳感部件2被使用，被接通，并可在第一種工作狀態(tài)和第二種工作狀態(tài)中共同使用。如果傳感部件由兩套固體電解質(zhì)件組成，每一套均有一對(duì)電極，各自用于各自的工作狀態(tài)，那么，與傳感部件相連的電路結(jié)構(gòu)將變得更簡(jiǎn)單。
圖5示出了這樣一種型式的殘留氧氣濃度檢測(cè)器，與圖1中相同的數(shù)字表示相同的部件。在此檢測(cè)器中，兩對(duì)電極81、101和82、102分別與兩個(gè)固體電解質(zhì)件41和42連接。兩套這種機(jī)構(gòu)的傳感部件確定一個(gè)小室，小室有小孔48，通過(guò)孔48排放氣體引入到小室中。于是，連接有電極101、102的件41、42的表面暴露在排放氣體中。件41、42的相反表面暴露于大氣中。用這種結(jié)構(gòu)引入到小室的排放氣體中的氧氣分壓P?？梢詮膱D1所示的檢測(cè)器的相同方式得到檢測(cè)。輸出特性與圖4a或4b所示的輸出特性相同。所以，本發(fā)明的空燃比A/F傳感器通過(guò)利用這種型式的殘留氧氣濃度檢測(cè)器也能實(shí)現(xiàn)。
上述兩種型式的檢測(cè)器均是可以測(cè)量空氣系數(shù)λ＜1.0和λ＞1.0的兩個(gè)區(qū)域的氧氣濃度的檢測(cè)器。然而，本發(fā)明對(duì)所謂的稀混合氣傳感器也適用，稀混合氣傳感器也是經(jīng)常使用的并只能測(cè)量λ＝1.0或λ＞1.0的區(qū)域的氧氣濃度。
現(xiàn)在參考圖6，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，對(duì)空燃比傳感器進(jìn)行說(shuō)明。
在圖6中，參考號(hào)50表示空氣濾清器，它由進(jìn)氣管54與發(fā)動(dòng)機(jī)52連接。進(jìn)氣管54安有空氣流量計(jì)56，節(jié)氣門(mén)58和燃油噴射器60，次序如圖所示。設(shè)有旁通道62，使空氣流量表56和節(jié)氣門(mén)58分流，附加空氣通過(guò)旁通道被引入到發(fā)動(dòng)機(jī)52中。通道62在其出口端有一個(gè)螺線噴口64，由螺線線圈66驅(qū)動(dòng)，它控制著附加空氣從其中流過(guò)的信號(hào)。
空氣流量表56測(cè)量最初從中流過(guò)的空氣量，并向處理部件30產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)Sa。在此實(shí)施方案中，采用熱電阻線式的空氣流量傳感器，當(dāng)然，其它型式的空氣流量計(jì)，例如，葉片式或進(jìn)氣岐管壓力式的也可以使用。節(jié)氣門(mén)58上連接有喉口開(kāi)關(guān)(未示出)，當(dāng)節(jié)氣門(mén)58關(guān)閉時(shí)，喉口開(kāi)關(guān)向處理部件30產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)St處理部件30接收到信號(hào)Sa、St和其它的后面將說(shuō)明的信號(hào)時(shí)，執(zhí)行預(yù)定的處理程序，并向燃油噴射器60產(chǎn)生一個(gè)燃油噴射信號(hào)Sf，向螺線線圈66產(chǎn)生一個(gè)噴口控制信號(hào)Sv。當(dāng)噴口64打開(kāi)時(shí)，相應(yīng)于預(yù)定的時(shí)間把用于后面將說(shuō)明的校正運(yùn)轉(zhuǎn)的附加空氣引入到發(fā)動(dòng)機(jī)52中。也可以用其它方法將附加空氣引入，例如，相應(yīng)于預(yù)定的時(shí)間把節(jié)氣門(mén)58打開(kāi)某一角度。燃油噴射控制信號(hào)Sf是閥開(kāi)啟時(shí)間Tf(噴射時(shí)間)的信號(hào)，在此期間，噴油器60的噴油閥打開(kāi)，燃油被噴向吸入的空氣。
參考號(hào)68表示排氣管，氧氣濃度檢測(cè)器的傳感部件2以已經(jīng)敘述過(guò)的方法連接到排氣管上。參考號(hào)70表示檢測(cè)器的激勵(lì)電路，它除不包括傳感部件2外包括了圖1或圖5的結(jié)構(gòu)的所有部件，也就是說(shuō)，傳感部件2和激勵(lì)電路70形成這些圖中所示的氧氣濃度檢測(cè)器。因此，用于確定空燃比的濃度信號(hào)VT是從激勵(lì)電路70輸出的。此信號(hào)VT被輸送到處理部件30中。從中間開(kāi)關(guān)72的信號(hào)也被施加到處理部件30中，中間開(kāi)關(guān)裝備在傳動(dòng)裝置上(未示出)。此信號(hào)意味著傳動(dòng)裝置處于中間位置。另一個(gè)送到處理部件30的信號(hào)是表示發(fā)動(dòng)機(jī)52轉(zhuǎn)速n的信號(hào)。
下面將對(duì)此實(shí)施方案進(jìn)行解釋。在圖中所示的結(jié)構(gòu)中，所謂的基本噴射時(shí)間是根據(jù)來(lái)自氣流表56和發(fā)動(dòng)機(jī)52轉(zhuǎn)速n的信號(hào)Sa計(jì)算的?；緡娚鋾r(shí)間可由多種信號(hào)修正，例如，空燃比信號(hào)VT，發(fā)動(dòng)機(jī)52的溫度和其它需要所需控制性能的信號(hào)，盡管圖中未將它們標(biāo)出。噴射時(shí)Tf就是由這樣的修正工作過(guò)程獲得的。根據(jù)各種已知的算法，處理部件30可執(zhí)行這些運(yùn)算工作過(guò)程。此外，由于獲得噴射時(shí)間Tf的方法和本發(fā)明完全無(wú)關(guān)，所以反過(guò)來(lái)說(shuō)，本發(fā)明并不局限于確定噴射時(shí)間Tf的任一方法，在此，有關(guān)獲得噴射時(shí)間Tf的方式的進(jìn)一步說(shuō)明則省略不述。
以本實(shí)施方案為特征的第一階段的工作是在發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)節(jié)氣門(mén)58的初級(jí)氣流的流速等于聲速的工作條件下才實(shí)行。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)52處于怠速和節(jié)氣門(mén)58處于怠速供油角度時(shí)，就產(chǎn)生這樣的條件。此外，在這種條件下，Pn＞＞Pm的關(guān)系被確定，其中Pn是節(jié)氣門(mén)58進(jìn)氣側(cè)面一側(cè)的進(jìn)氣管54內(nèi)的壓力，Pm是節(jié)氣門(mén)58出氣一側(cè)的進(jìn)氣管54內(nèi)的壓力。噴口64的出口直徑是這樣選擇的以至前述的壓力關(guān)系既使當(dāng)附加空氣通過(guò)噴口64引入到節(jié)氣門(mén)58的出口一側(cè)時(shí)，仍保持不變。如果上面提到的壓力關(guān)系總能滿足的話，通過(guò)空氣流量表56的最初空氣流量即使附加空氣通過(guò)噴口64引入也不會(huì)發(fā)生變化，所以，信號(hào)Sa也不變化。
如此，若附加空氣流過(guò)噴口64的速度與聲速相等，則通過(guò)旁通道62引入的空氣量△Qa由如下公式表示ΔQa=ar(2r+1)r+1r-1P·P(1)]]>其中a表示噴口64的開(kāi)口面積，r表示特定的比熱系數(shù)，p表示空氣密度(取決于溫度)。如公式(1)顯而易見(jiàn)的，如果壓力Pn和溫度(因此也是密度)幾乎不變的話，空氣量△Qa僅作為噴口64的開(kāi)口面積的函數(shù)，可以精確地獲得。此外如果由壓力Pn和溫度進(jìn)行修正的話，即使它們已經(jīng)發(fā)生變化，更精確的空氣量△Qa可以被確定。
現(xiàn)在假定在噴口64閉合期間，由空氣流量表56測(cè)量的最初空氣量是QaO。那么，相應(yīng)于時(shí)間Tfo進(jìn)行燃油噴射，燃油噴射量為Qfo(＝QaO/n)。此外假定噴口64在時(shí)間t1打開(kāi)，附加空氣量△Qa被引入節(jié)氣門(mén)58的出氣一側(cè)，噴口64在時(shí)間t2關(guān)閉。在此情況假若象已經(jīng)描述的這樣，則通過(guò)空氣流量表56的最初空氣量不變并等于QaO。所以，根據(jù)QaO計(jì)算的要噴射的燃油量Qfo不變，結(jié)果，供給發(fā)動(dòng)機(jī)52的混合氣的空燃比發(fā)生變化。由打開(kāi)噴口64產(chǎn)生的空燃比的變化表示如下
(打開(kāi)前) (打開(kāi)后)QaO/Qfo (QaO+△Qa)/QfO在本發(fā)明中，殘留氧氣濃度檢測(cè)器的老化損耗是由噴口64打開(kāi)前后空燃比的差值得到的。下面參考圖7，將說(shuō)明檢測(cè)老化損耗方法的原理。此檢測(cè)工作是在發(fā)動(dòng)機(jī)52在λ＝1.0的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行的。發(fā)動(dòng)機(jī)52的這種運(yùn)轉(zhuǎn)條件可以由反饋控制產(chǎn)生，由它將濃度檢測(cè)器的輸出電壓VT調(diào)整為與電壓VPG相等。這是為了利用濃度檢測(cè)器的輸出電壓盡管老化損耗在λ＝1.0的點(diǎn)上從不發(fā)生變化的事實(shí)。由固定此點(diǎn)，就能夠知道在檢測(cè)工作期間噴射的燃油量Qf。
在這種條件下，殘留氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓Vo在噴口64關(guān)閉期間用下式表示Vo＝K QaO/QfO (2)其中K是氧氣濃度檢測(cè)器的增益系數(shù)。此外，氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓V1在噴口64打開(kāi)時(shí)用下列公式表示。
V1＝K(Qao+△Qa)/Qfo (3)輸出電壓V0和V1之間的差值如下V1-V0＝K△Qa/QfO (4)即，打開(kāi)噴口64引起的入的變化是△Qa/QfO，響應(yīng)該變化化，氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓的變化為V1-V0。這在圖7中已表明。進(jìn)而，上述的公式(4)變形如下。
K＝(V1-V0)Qfo/△Qa (5)由于△Qa可以從公式(1)獲得，如已經(jīng)提到過(guò)Qfo是已知的，增益系數(shù)K從上式(5)中可以確定。因而，獲得的增益系數(shù)K是氧氣濃度檢測(cè)器在目前時(shí)間的增益系數(shù)，由于老化損耗在檢測(cè)器增益系數(shù)中以變化的形式出現(xiàn)，所以，為了知道檢測(cè)器的老化損耗，被檢測(cè)的目前增益系數(shù)K與原增益系數(shù)比較。
圖8是一時(shí)間曲線圖，表示各部分的信號(hào)或變量的變化和將其數(shù)據(jù)傳送給處理部件30的計(jì)時(shí)。首先，在噴口64關(guān)閉期間(參看圖8(e)，氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓V0被讀入處理部件30。在時(shí)間t1點(diǎn)，噴口64被打開(kāi)(參看圖8(a)。雖然即使當(dāng)噴口64打開(kāi)時(shí)，空氣流量表56的輸出信號(hào)Sa和供給發(fā)動(dòng)機(jī)52的燃油量Qf不變化(參看圖8(b)和(d)，但是吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)52中的吸入量Qa從QaO增加△Qa(參看圖8(c))。在噴口64打開(kāi)后的時(shí)間tw，檢測(cè)器的輸出電壓V1讀入到處理部件30(參看圖8(e))。時(shí)間tw選為延續(xù)的，直至噴口64打開(kāi)后足夠使氣流變?yōu)榉€(wěn)定時(shí)為止。在已經(jīng)讀入了電壓V1后，噴口64在時(shí)間t2點(diǎn)再次關(guān)閉(參看圖8(a)。
上面描述的用于知道氧氣濃度檢測(cè)器的損耗情況的噴孔64的控制和算術(shù)邏輯運(yùn)算，是由處理部件30執(zhí)行的。處理部件30的工作過(guò)程將參照?qǐng)D9所示的流程圖進(jìn)行說(shuō)明。還有，因?yàn)樵诖斯ぷ鬟^(guò)程中氧氣濃度檢測(cè)器的損耗和其程度得到檢測(cè)并獲得修正因子，所以以下圖9所示的工作過(guò)程被稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程。
起動(dòng)后在第100步要區(qū)別發(fā)動(dòng)機(jī)52是否處在怠速狀態(tài)。此判別根據(jù)來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和中間開(kāi)關(guān)72的信號(hào)而進(jìn)行。若發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)，則進(jìn)行到第102步，否則便結(jié)速。在第102步驟，要尋找用于校準(zhǔn)過(guò)程的標(biāo)記CAFLAG是否為O。這是當(dāng)用于校準(zhǔn)過(guò)程的所有必要的數(shù)據(jù)已被讀入時(shí)所用的標(biāo)記。當(dāng)標(biāo)記CAFLAG為O時(shí)，程序繼續(xù)執(zhí)行至第104步，否則，由于校準(zhǔn)過(guò)程已完成，程序便結(jié)束。
由重復(fù)第104和106步驟，發(fā)動(dòng)機(jī)52進(jìn)入λ＝1.0的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)52在這樣的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，在那時(shí)供給的燃油量Qfo發(fā)動(dòng)機(jī)52的轉(zhuǎn)速No和氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓Vo被依次讀出(108、110、112步)。在114步驟，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速再次讀出，并在116步，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N的變化是否保持在預(yù)定的范圍內(nèi)得到檢驗(yàn)。此步是為了進(jìn)一步確定發(fā)動(dòng)機(jī)52的工作狀態(tài)沒(méi)有從前一步的時(shí)間的工作狀態(tài)變化，在前一步，用于校準(zhǔn)過(guò)程的必要的數(shù)據(jù)已被取出。如果工作狀態(tài)變化的話，各步讀出的數(shù)據(jù)就成為無(wú)效的，所以，進(jìn)一步的過(guò)程便停止。若工作狀態(tài)沒(méi)有變化，則進(jìn)行到118步。
在118步，待噴射的燃油量Qf固定在108步讀出的數(shù)值Qfo。之后，噴孔64在120步被打開(kāi)。程序122和124步是一計(jì)時(shí)器操作。所以，在從噴孔64打開(kāi)的時(shí)間tw以后，依次執(zhí)行126和128步。由此，氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓V1和轉(zhuǎn)速N被讀出。在130步，發(fā)動(dòng)機(jī)52的轉(zhuǎn)速N再次得到檢驗(yàn)。此步與116步的目的相同。如果轉(zhuǎn)速N變化，程序便結(jié)束。假定轉(zhuǎn)速N的變化保持在預(yù)定的范圍內(nèi)，在132步的標(biāo)記CAFLAG便被置值1，這意味著用于校準(zhǔn)過(guò)程的必要的數(shù)據(jù)讀入已完成。
在已經(jīng)把必要的數(shù)據(jù)輸送給處理部件30后，已經(jīng)獲得的和儲(chǔ)存在上一校準(zhǔn)過(guò)程的原增益系數(shù)Ko從134步的存儲(chǔ)中讀出。在136步，新的增益系數(shù)Kn在前步讀出的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)公式(5)而被計(jì)算。下一步Ko和Kn間的比值KG在138步得到計(jì)算。比值KG在下文被稱(chēng)為修正因子。這樣，如果獲得的修正因子KG不等于1，即，新的增益系數(shù)KN與原增益系數(shù)Ko不等，這樣的事實(shí)意味著氧氣濃度檢測(cè)器損耗了。如果損耗的話，例如，多孔層6的堵塞嚴(yán)重的話，根據(jù)損耗程度，新增益系數(shù)Kn小于原增益系數(shù)Ko。所以，因子KG相應(yīng)于其比值成為不同于1的數(shù)值。換句話說(shuō)，因子KG可以說(shuō)是表示檢測(cè)器損耗的程度的。因此，因子KG可以用來(lái)修正根據(jù)由損耗的檢測(cè)器測(cè)量的數(shù)值確定的空燃比。
參考圖10，將對(duì)修正錯(cuò)誤測(cè)量值和對(duì)確定修正空燃比的工作過(guò)程進(jìn)行描述。
順便提一下，取多孔層6的孔隙已經(jīng)被堵塞的情況(參看圖4b中的虛線)作為例子，在λ＞1.0的范圍內(nèi)實(shí)際測(cè)量的電壓值表明低于正常值(圖4b中的實(shí)線)，而在λ＜1.0的范圍內(nèi)，實(shí)際測(cè)量的電壓值表明高于正常值。此外，如果層6的一部分已脫落，那么，上面提到的檢測(cè)器輸出電壓與λ的關(guān)系曲線就變?yōu)橄喾吹牧?。所以，修正工作過(guò)程必須相應(yīng)于λ＜1.0和λ＞1.0的各自范圍內(nèi)分別進(jìn)行。
首先，氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓VT在150步驟時(shí)讀出，而在第152步驟輸出電壓VT與當(dāng)λ＝1.0時(shí)的輸出電壓VPG相比較。當(dāng)VT小于VPG時(shí)，即，在λ＜1.0的范圍，程序執(zhí)行到154步驟，在這一步，由VPG減去VT得到差值VD。在156步驟，由圖9的工作過(guò)程獲得的修正因子KG與差值VD相乘而獲得修正值VG。此外，在158步驟由VPG減去VG得到修正的VTC。回到152步驟當(dāng)VT大于VPG時(shí)，即，在λ＞1.0的范圍，程序執(zhí)行154′步。在154′步驟的過(guò)程中，所進(jìn)行的工作與154至158步驟的過(guò)程相似，然而，差值VD是由VT減去VPG得到的，修正的VTC是由VG和VPG相加得到的。所以，根據(jù)修正的VTC，在160步驟檢查過(guò)量空氣系數(shù)表(λ一表)這在下面將詳細(xì)描述。由此，鑒定了正確的空燃比并用于準(zhǔn)確的燃油噴射控制。
圖11是表示λ一表的一個(gè)實(shí)例，此表配置于處理部件的儲(chǔ)存器中，并相應(yīng)氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓VT有地址。在所示的例子中，地址N，N+1，……N+n分配給λ＜1.0范圍的輸出電壓VT，而地址M，……M+n-1，M+n分配給λ＞1.0范圍的輸出電壓VT。此外，相應(yīng)于電壓VPG(λ＝1.0)的地址是No。在各自地址的儲(chǔ)存位置，儲(chǔ)存了相應(yīng)λ。如果儲(chǔ)存的λ是根據(jù)非損耗的氧氣濃度檢測(cè)器的正常輸出電壓預(yù)先確定的正確數(shù)值的話，相應(yīng)于修正的VTC讀出的λ值表示正確的數(shù)值。
在上面描述的實(shí)施方案中，圖10的修正程序在每次氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓輸給處理部件30時(shí)執(zhí)行。然而，本發(fā)明的效果或予想目的在修正因子KG一旦已經(jīng)由圖9的校準(zhǔn)程序獲得后，由圖11所示重寫(xiě)λ一表的內(nèi)容也能完成。下面將描述重寫(xiě)λ一表的內(nèi)容的方法，參考圖12。
首先，在162步驟，計(jì)算修正因子KG的倒數(shù)值KG′。接著，在164步驟，儲(chǔ)存在λ一表的地址N的λ值被讀出。在從166至170步驟的過(guò)程中，以與圖10的流程圖相應(yīng)過(guò)程相似的方法獲得修正的VTC。在172步驟，已經(jīng)在164步驟讀出的λ值相應(yīng)于修正的VTC被儲(chǔ)存到λ一表的地址中。換句話說(shuō)，相應(yīng)于修正的VTC的地址內(nèi)容由已經(jīng)在164步驟讀出的λ值重寫(xiě)。此后，地址值N在174步驟加上1，并在176步驟鑒別地址N是否已經(jīng)到N+n。若沒(méi)有，則程序返回到164步驟，反復(fù)執(zhí)行上述的過(guò)程直到地址值N變成N+n時(shí)止。當(dāng)?shù)刂分礜達(dá)到N+n時(shí)，程序執(zhí)行178步驟。上述的164至176步驟的過(guò)程是重寫(xiě)儲(chǔ)存在λ一表的地址N至N+n的內(nèi)容的過(guò)程。即，此過(guò)程重寫(xiě)了λ一表的λ＜1.0的范圍。
完成176步驟后，開(kāi)始執(zhí)行178步驟，在這一步，儲(chǔ)存在λ一表的地址M中的λ值被讀出。在從180至184步驟的過(guò)程中，以與圖10的流程圖的相應(yīng)過(guò)程相似的方法獲得修正的VTC。在186步驟，已經(jīng)在178步驟讀出的λ值相應(yīng)于在184步驟得到修正的VTC被儲(chǔ)存到λ一表的地址中。也就是，相應(yīng)于修正的VTC的地址內(nèi)容由已經(jīng)在178步驟讀出的λ值重寫(xiě)。此后，地址值M在188步驟加1，在190步驟判別地址值M是否已經(jīng)達(dá)到M+n。若沒(méi)有，則程序返回到178步驟，反復(fù)執(zhí)行178至188步驟的過(guò)程，直到地址值M變成M+n時(shí)止。當(dāng)?shù)刂分礛達(dá)到M+n時(shí)程序結(jié)束。由178步驟開(kāi)始的程序重寫(xiě)了儲(chǔ)存在λ一表的地址M至M+n的內(nèi)容。換句話說(shuō)，可以重寫(xiě)λ一表的λ＞1.0的范圍。
由此可見(jiàn)，根據(jù)氧氣濃度檢測(cè)器的損耗程度一旦λ一表被修正，從λ一表讀出的λ值能夠馬上用于隨后的燃油噴射控制。
在前面描述的實(shí)施方案中，氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓的修正是使用修正因子KG或其倒數(shù)KG′進(jìn)行的，此修正因子是根據(jù)檢測(cè)器的原增益系數(shù)Ko和新增益系數(shù)Kn獲得的，用于燃油噴射控制的λ值是根據(jù)修正的電壓VTC確定的。另一個(gè)實(shí)施方案將在下面進(jìn)行描述，此實(shí)施方案中的氧氣濃度檢測(cè)器的自身增益是根據(jù)檢測(cè)損耗程度得到修正的。
首先，參考圖13和圖14，將解釋另一實(shí)施方案的工作原理。此實(shí)施方案利用這樣的事實(shí)，相對(duì)于同一λ值的輸出電壓VT′可以由改變?nèi)鐖D1所示的通向開(kāi)關(guān)12至18的信號(hào)的開(kāi)關(guān)時(shí)間，即，改變VT′施加于電極8的持續(xù)時(shí)間而得到變化。換句話說(shuō)，氧氣濃度檢測(cè)器的增益根據(jù)通向開(kāi)關(guān)12至18的信號(hào)的開(kāi)關(guān)時(shí)間而變化。圖13a示出了時(shí)間周期T1和T2之間的標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系。以圖3c的同樣方式，相應(yīng)于時(shí)間T1開(kāi)關(guān)12、16閉合，開(kāi)關(guān)14、18打開(kāi)(第一種工作狀態(tài))，相反，相應(yīng)于時(shí)間T2，開(kāi)關(guān)12，16打開(kāi)，而14、18閉合(第二種工作狀態(tài))。
象圖13b所示的，如果相應(yīng)于第二種工作狀態(tài)的時(shí)間周期T2變?yōu)楸萒2延長(zhǎng)的T2′，則氧氣濃度檢測(cè)器的增益變小，如圖14中的虛線所示。這是因?yàn)?，如果第二種工作狀態(tài)的時(shí)間周期延長(zhǎng)，則有足夠數(shù)量的氧氣，即使帶有很少量的電流流過(guò)件4，可以通過(guò)大氣和排放的氣體之間的固體電解質(zhì)件4傳遞。相反，如果第二種工作狀態(tài)的時(shí)間周期縮短如圖13c所示的Ta″，則檢測(cè)器的增益變大，如圖14中的雙點(diǎn)劃線所示。其原因如下，當(dāng)?shù)诙N工作狀態(tài)的時(shí)間周期縮短時(shí)，流過(guò)件4的電流增加，為了把電極8的電勢(shì)保持在0.4伏，就必須保證有足夠數(shù)量的氧氣傳遞。而且，從圖13a到13c將會(huì)明白，第一種工作狀態(tài)的時(shí)間周期T1不變化。
此外，還要說(shuō)明，當(dāng)λ＝1.0時(shí)，在上面描述的任何情況下，氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓保持為VPG。
接下來(lái)將解釋本實(shí)施方案的工作過(guò)程，此實(shí)施方案利用上面提到的工作原理，參考圖15，它示出的是一個(gè)工作流程圖。
因?yàn)椋瑥拈_(kāi)始到讀出氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓V1與在圖9中的100至126步相同，所以，在此圖省略這些詳細(xì)步驟。而且，此時(shí)讀出的輸出電壓V1被表示為V1(新)，另一方面，以前時(shí)間讀出的輸出電壓V1被表示為V1(原)。在已經(jīng)讀出V1(新)后，便在192步與V1(原)比較。如果V1(原)大于V1(新)，則第二種工作狀態(tài)的時(shí)間周期T2減小，直到V1(原)與V1(新)相等時(shí)為止(194步和196步)。當(dāng)V1(新)變?yōu)榕cV1(原)相等時(shí)的時(shí)間周期T2就是用于隨后第二種工作狀態(tài)使用的時(shí)間周期。相反，當(dāng)V1(原)小于V2(新)時(shí)，第二種工作狀態(tài)的時(shí)間周期T2增加，直到V2(原)與V1(新)相等時(shí)為止(194′和196′步)。象上面提到的一樣，當(dāng)V1(新)變?yōu)榕cV1(原)相等時(shí)的時(shí)間周期T2就是隨后第二種工作狀態(tài)所使用的時(shí)間周期。
在第二種工作狀態(tài)的時(shí)間周期已經(jīng)確定后，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速N在第198步讀出，轉(zhuǎn)速的變化在200步得到檢驗(yàn)。當(dāng)轉(zhuǎn)速的變化在預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，標(biāo)記CAFLAG形成數(shù)值1，程序結(jié)束，如果轉(zhuǎn)速的變化超過(guò)預(yù)定范圍，則程序結(jié)束而不形成標(biāo)記CAFLAG。
根據(jù)此實(shí)施方案，不需要重寫(xiě)λ一表的操作，因此，隨后的過(guò)程變得較簡(jiǎn)單。
在圖10和圖12所示的實(shí)施方案中，為了確定正確的λ值，使用了從原來(lái)的和新的增益系數(shù)Ko和Kn計(jì)算的修正因子KG或它的倒數(shù)KG8。從上面提到用于計(jì)算增益系數(shù)K的公式(5)中明顯地看出了通過(guò)旁通道62引入的附加空氣量△Qa和噴射燃油量Qfo包含在公式中作為變量。例如，在公式(5)的變量中，附加空氣量△Qa在使用很長(zhǎng)時(shí)間周期后由于這樣或那樣的原因可以變化。而且，噴射的燃油量Qfo不真能總是足夠精確的，因此，如果可能的話，總是希望Qfo不作為變量以計(jì)算增益系數(shù)K。下面還將解釋一個(gè)實(shí)施方案，其中，修正因子KG不使用附加空氣量△Qa和噴射的燃油量Qfo便可得到。
首先對(duì)這個(gè)實(shí)施方案的工作原理進(jìn)行解釋?zhuān)瑓⒄請(qǐng)D16，它表示該實(shí)施方案的工作過(guò)程的時(shí)間圖。
首先，將發(fā)動(dòng)機(jī)52置于怠速狀態(tài)，噴孔64關(guān)閉(參看圖16(a))。這時(shí)，吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣量Qa為Qao(參看圖16(b))。在這種狀態(tài)下，λ值調(diào)整為λ。(＝1.0)(參看圖16(d))。這是由反饋控制完成的，由此，氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓被控制而變?yōu)閂o(＝VPG)(參看圖16(c))。結(jié)果，供給發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油量是Qfo(參看圖16(c))。此時(shí)的工作狀態(tài)稱(chēng)為狀態(tài)1(S1)。
下面，當(dāng)油量Qf保持為Qfo(參看圖16(c))，噴孔64打開(kāi)時(shí)(參看圖16(a))，附加空氣量△Qa被引入發(fā)動(dòng)機(jī)52中(參看圖16(b))。此時(shí)吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)中的總空氣量Qaa用下式表示。
Qaa＝Qao+△Qa (6)正象已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的，雖然噴孔64是打開(kāi)的，但是，因?yàn)橥ㄟ^(guò)節(jié)氣門(mén)58的最初的氣流速度與聲速相等，所以，由空氣流量計(jì)56測(cè)量的數(shù)值未發(fā)生變化并與Qao一致。因此，根據(jù)空氣流量表56的信號(hào)(參看圖16(c))。計(jì)算的燃油量Qfo也不發(fā)生變化。相應(yīng)地，吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)52中的混合氣變稀，λ值變?yōu)榇笥讦恕?＝1.0)的λ1(參照?qǐng)D16(d))。這時(shí)氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓變?yōu)榇笥赩0(＝VPG)的V1(參看圖16(e))。此工作狀態(tài)表示為圖中的狀態(tài)2(S2)。
此后，在噴孔64打開(kāi)的狀態(tài)下，λ值再次調(diào)整為λ0(＝1.0)(參看圖16(d))。結(jié)果，因?yàn)槲氲桨l(fā)動(dòng)機(jī)52中的空氣量Qa保持在Qaa(參看圖16(b))，所以，燃油量增加△Qf(參看圖16(c))。所供給的燃油總量Qfa用如午公式表示Qfa＝Qfo+△Qf (7)在這個(gè)時(shí)候，氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓變?yōu)閂0(＝VPG)(參看圖16(e))。此時(shí)的工作狀態(tài)稱(chēng)為狀態(tài)3(S3)。
此后，當(dāng)燃油量Qf保持在Qfa時(shí)(參看圖16(c))，噴孔64再次關(guān)閉(圖16(a))。由此，發(fā)動(dòng)機(jī)52吸入的空氣量Qa恢復(fù)為Qao(圖16(b))。供給發(fā)動(dòng)機(jī)52的混合物變濃，λ值變?yōu)楸圈?(＝1.0)小的λ2(圖16(d))。氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓V2變成比V0(＝VPG)小的V2(參看圖16(d))。這個(gè)最后的工作狀態(tài)在圖中表示為狀態(tài)4(S4)。
圖17是表示上面提到的工作狀態(tài)變化的圖。圖中橫座標(biāo)表示供給發(fā)動(dòng)機(jī)52的燃油量Qf，縱座標(biāo)表示發(fā)動(dòng)機(jī)52吸入的空氣量Qa。圖中虛線表示發(fā)動(dòng)機(jī)52吸入混合氣的理想配比的空燃比的線(Qa/Qf＝14.7)因此，λ＝1.0的工作狀態(tài)處于這條虛線上。虛線上面的范圍表示混合氣稀，虛線下面的范圍表示混合氣濃。上面講的工作過(guò)程從虛線上的點(diǎn)S1(Qfo、Qao)開(kāi)始。由打開(kāi)噴孔64，燃油量Qf保持在Qfo，工作狀態(tài)就移向點(diǎn)S2。然后，燃油量Qf增加△Qf，空氣量Qa保持在Qaa，所以，λ值變?yōu)棣?(＝1.0)。由此，工作狀態(tài)達(dá)到虛線上的點(diǎn)S3(Qfa、Qaa)。此后，噴孔64再次關(guān)閉?？諝饬縌a，由于噴孔64的閉合空氣量Qa減少為△Qa。所以，工作狀態(tài)為點(diǎn)S4(Qfa，Qao)。
圖18表示上面提到的氧氣濃度檢測(cè)器輸出特性的工作過(guò)程。圖中，實(shí)線a表示檢測(cè)器損耗前的最初特性，虛線b表示檢測(cè)器在其損耗后的特性。這里取多孔層6被堵塞的情況作為損耗的實(shí)例。從圖中能明顯看出，在S1和S3的狀態(tài)下，氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓在兩種特性的情況下均相同，并等于V0(＝VPG)。在S2和S4的狀態(tài)下，檢測(cè)器的輸出電壓在特性a和b之間存在著差別。
當(dāng)λ大于1.0為λ
時(shí)，即稀混合氣區(qū)域，氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓在特性a中是V1，而在特性b中低于V1變成V1′。另一方面，當(dāng)λ小于1.0為λ2時(shí)，即濃混合氣區(qū)域，檢測(cè)器的輸出電壓在特性a中是V2，而在特性b中高于V2變成V2′。檢測(cè)器的輸出電壓的變化表示老化損耗的程度，所以，校準(zhǔn)工作可以根據(jù)此變化實(shí)施。使用上面提到的工作原理的校準(zhǔn)方法如下所述。
就特性a而論，在S1的狀態(tài)下，空氣量Qa和燃油量Qf之間存在如下關(guān)系QaO/Qfo＝c (8)其中，因?yàn)棣耍?.0，所以，相應(yīng)于理想配比空燃比，C＝14.7。
在S2的狀態(tài)下，由于增加空氣量△Qa，所以確定了如下關(guān)系K(Qao+△Qa)/Qfo＝V1-V0(9)其中，K表示氧氣濃度檢測(cè)器在λ＞1.0范圍的增益系數(shù)。
在狀態(tài)S3，因?yàn)棣耍?.0，噴孔64打開(kāi)，所以確立如下關(guān)系(QaO+Qa)/Qfa＝C (10)其中，Qfo＝Qfo+△Qf。
在狀態(tài)S4，噴孔64關(guān)閉，燃油量Qf保持為Qfa。所以，確定如下的關(guān)系βKQaO/Qfa＝V0-V2(11)其中，βK表示氧氣濃度檢測(cè)器在λ＜1.0范圍內(nèi)的增益系數(shù)。
從上面的公式(8)至(11)，獲得的增益系數(shù)K由下面的公式表示K =1Cβ·( V1- VO) ( VO- V2)( 12 )]]>
同樣，相應(yīng)于已經(jīng)損耗的氧氣濃度檢測(cè)器的輸出特性b，也能獲得增益系數(shù)K′。由下面公式表示K ′=1Cβ·( V1′- VO) ( VO- V2′)( 13 )]]>相應(yīng)地，作為原增益系數(shù)和新增益系數(shù)的比值得到的修正因子KG如下K G=K′K·( V1- VO) ( VO- V2′)( V1- VO) ( VO- V2)( 14 )]]>獲得的修正因子KG當(dāng)然能使用于圖10和圖12所示的校正工作過(guò)程。從公式(14)能看出，此公式只包括測(cè)量值作為變量，所以，修正因子KG的獲得并不受QaO和QfO的作用及噴孔64的開(kāi)口面積的影響。
接下來(lái)，將說(shuō)明根據(jù)前面提到的工作原理，處理部件30的工作過(guò)程。參照?qǐng)D19，它表示此工作過(guò)程的流程圖。
在204步，判別發(fā)動(dòng)機(jī)52是否處于怠速狀態(tài)，在206步，檢查標(biāo)記CAFLAG的數(shù)值。如果發(fā)動(dòng)機(jī)未處于怠速狀態(tài)或者CAFLAG數(shù)值為1時(shí)，則不執(zhí)行下一步程序。若發(fā)動(dòng)機(jī)52處于怠速狀態(tài)和CAFLAG的數(shù)值為0，則執(zhí)行隨后的程序。也就是，由執(zhí)行208和210步，λ值變?yōu)?.0，以產(chǎn)生S1的狀態(tài)。在212和214步，讀出氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓V0和燃油量Qfo，在216步，將燃油量Qf固定在QfO。
在218步，打開(kāi)噴孔64以產(chǎn)生S2狀態(tài)。220步在進(jìn)一步確確定發(fā)動(dòng)機(jī)52還處于怠速狀態(tài)以后，檢測(cè)器的輸出電壓V1在222步讀出。這時(shí)，若發(fā)動(dòng)機(jī)52沒(méi)有處于怠速狀態(tài)，則不執(zhí)行下一步程序。在已經(jīng)讀出輸出電壓V1后，執(zhí)行224和226步，λ值再次成為1.0。由此產(chǎn)生S3狀態(tài)。228步讀出S3狀態(tài)下的燃油量Qfa，并在230步再次確定發(fā)動(dòng)機(jī)52處于怠速狀態(tài)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)52未處于怠速狀態(tài)時(shí)，程序結(jié)束。如果，發(fā)動(dòng)機(jī)52處于怠速狀態(tài)，則在232步讀出檢測(cè)器的輸出電壓V0。
此后，在228步讀出的燃油量Qf，在234步固定為Qfo，在236步，噴孔64關(guān)閉。結(jié)果，產(chǎn)生S4的狀態(tài)。在238步再次檢驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)52是否處于怠速狀態(tài)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)52沒(méi)有處于怠速狀態(tài)時(shí)，不執(zhí)行下一步的程序。若發(fā)動(dòng)機(jī)仍處于怠速狀態(tài)，則在240步讀出檢測(cè)器的輸出電壓V2。由執(zhí)行隨后的242和244步，工作狀態(tài)又恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)S1。所以，在246步，目前的增益系數(shù)K′首先根據(jù)在214、222、232和240步讀出的V0、V1和V2按公式(12)計(jì)算。另外，以前計(jì)算的增益系數(shù)或存于儲(chǔ)存器的最初增益系數(shù)K被讀出，由K與K′之比就可計(jì)算修正因子KG。在計(jì)算修正因子KG以后，在248步，標(biāo)記CAFLAG形成值1，程序結(jié)束。
本發(fā)明應(yīng)用于實(shí)際內(nèi)燃機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖20所示。從圖中就會(huì)明白，過(guò)量空氣系數(shù)λ和氧氣濃度檢測(cè)器的輸出電壓VT根據(jù)工作狀態(tài)而變化，然而，象上面描述的空氣流量計(jì)56的輸出信號(hào)一點(diǎn)兒不變化，因?yàn)?，通過(guò)其中的空氣流速等于聲速。圖21表示氧氣濃度檢測(cè)器在其損耗前(即，最初的輸出特性)的輸出特性和其損耗后的輸出特性以及校準(zhǔn)后的輸出特性之間的比較。校準(zhǔn)的輸出特性是由修正損耗后的特性得到的，修正損耗的特性是由圖20所示的工作過(guò)程中的氧氣濃度檢測(cè)器的實(shí)際輸出值計(jì)算的修正系數(shù)進(jìn)行的。從這個(gè)比較中就會(huì)看出，校準(zhǔn)的特性與損耗前的，也就是最初的輸出特性能很快地重合。根據(jù)空燃比兩特性之間的差別只有1%至2%。
通過(guò)對(duì)上面實(shí)施方案的描述，校準(zhǔn)工作在發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速狀態(tài)中就已進(jìn)行。而校準(zhǔn)工作的計(jì)時(shí)并不受發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)間的限制。每當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)處于穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，校準(zhǔn)工作便可以進(jìn)行。
象上面描述的，根據(jù)本發(fā)明的空燃比傳感器，由氧氣濃度檢測(cè)器老化損耗產(chǎn)生的空燃比測(cè)量誤差，可以容易并準(zhǔn)確地得到修正，所以使發(fā)動(dòng)機(jī)得到準(zhǔn)確的控制是可能的。
不脫離本發(fā)明所包含的范圍，可以對(duì)上述的裝置和過(guò)程進(jìn)行某些改進(jìn)，其意圖是上面描述的或相應(yīng)附圖所表明的內(nèi)容應(yīng)理解成為說(shuō)明性的，而不是限定的理解。
權(quán)利要求
1.檢測(cè)供給內(nèi)燃機(jī)混合氣空燃比的裝置，備有用于檢測(cè)在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)排放氣體中保存的殘留氧氣濃度的裝置，由修補(bǔ)預(yù)先準(zhǔn)備的具有濃度檢測(cè)裝置輸出值的過(guò)量空氣系數(shù)表來(lái)確定空燃比，其特征在于除了最初通過(guò)空氣流量表和節(jié)氣門(mén)吸入發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣外，將預(yù)先確定的附加空氣量引入發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置；和用于控制上述的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定狀態(tài)期間的預(yù)定時(shí)間，將附加空氣引入發(fā)動(dòng)機(jī)的引入裝置的處理部件，并處理附加空氣引入前和引入后產(chǎn)生的輸出信號(hào)，以便根據(jù)處理結(jié)果確定空燃比。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，附加空氣是在最初的空氣流速基本上等于聲速的條件下引入發(fā)動(dòng)機(jī)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，上述的引入裝置，包括橋接空氣流量表和節(jié)氣門(mén)的旁通道和一個(gè)噴孔，它相應(yīng)于于來(lái)自處理部件的信號(hào)，控制空氣從旁通道流過(guò)的信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，附加空氣引入發(fā)動(dòng)機(jī)是由相應(yīng)某一時(shí)間把節(jié)氣門(mén)的開(kāi)啟角度由現(xiàn)在的角度進(jìn)一步加大一點(diǎn)進(jìn)行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，由濃度檢測(cè)裝置在其通常的工作過(guò)程中產(chǎn)生的輸出值根據(jù)處理結(jié)果得到修正，用此修正的輸出值可以修補(bǔ)過(guò)量空氣系數(shù)表。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，過(guò)量空氣系數(shù)表的內(nèi)容是根據(jù)處理過(guò)程每次執(zhí)行的處理結(jié)果重寫(xiě)的，過(guò)量空氣系數(shù)表是用濃度檢測(cè)裝置在其通常工作過(guò)程中的輸出值直接修補(bǔ)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，處理部件的處理過(guò)程包括如下步驟第一步，調(diào)整供給發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣體的空燃比大體上為理想配比值;第二步，讀出供給發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油量和濃度檢測(cè)裝置的輸出值;第三步，將燃油量固定在第二步讀出的數(shù)值，并將附加空氣引入到發(fā)動(dòng)機(jī)中;第四步，讀出濃度檢測(cè)裝置的輸出值;和第五步，根據(jù)第二步和第四步讀出的輸出值計(jì)算濃度檢測(cè)裝置的增益系數(shù)，將計(jì)算的增益系數(shù)與先前計(jì)算的增益系數(shù)比較得到修正系數(shù)，用它來(lái)確定空燃比。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，在第五步前面，還有一步要確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化是否保持在預(yù)定范圍內(nèi)，如果轉(zhuǎn)速的變化超過(guò)預(yù)定的范圍，則停止執(zhí)行下面的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，第四步是在引入附加空氣的某一時(shí)間間隔后執(zhí)行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求
7確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，濃度檢測(cè)裝置在其通常工作期間產(chǎn)生的輸出值根據(jù)修正因子而被修正，用此修正的輸出值修補(bǔ)過(guò)量空氣系數(shù)表。
11.根據(jù)權(quán)利要求
7確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，過(guò)量空氣系數(shù)表的內(nèi)容是根據(jù)每次執(zhí)行處理過(guò)程的修正因子重寫(xiě)的，過(guò)量空氣系數(shù)表是用濃度檢測(cè)裝置在其通常工作期間的輸出值直接修補(bǔ)的。
12.根據(jù)權(quán)利要求
1確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，上述處理部件的處理過(guò)程包括下列步驟第一步，調(diào)整供給發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣的空燃比大體上為理想配比值;第二步，讀出供給發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油量和濃度檢測(cè)裝置的輸出值;第三步，將燃油量固定在第二步讀出的數(shù)值，此后，將附加空氣引引入到發(fā)動(dòng)機(jī)中;第四步，讀出濃度檢測(cè)裝置的輸出值;第五步，把供給發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的空燃比大體上調(diào)整為理想配比值;第六步，讀出燃油量和濃度檢測(cè)裝置的輸出值;第七步，將燃油量固定在第六步讀出的數(shù)值，此后，停止引入附加空氣;第八步，讀出濃度檢測(cè)裝置的輸出值;第九步，根據(jù)在第二、第四、第六和第八步讀出的輸出值，計(jì)算濃度檢測(cè)裝置的增益系數(shù)，并用此增益系數(shù)與先前的以同樣方式計(jì)算的增益系數(shù)相比較，并存儲(chǔ)以獲得修正因子，用它來(lái)確定空燃比。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，在讀出濃度檢測(cè)裝置的輸出值步驟之前;還有一步要確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化是否保持在預(yù)定范圍內(nèi)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化超過(guò)預(yù)定的范圍，則停止執(zhí)行隨后的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求
12確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，濃度檢測(cè)裝置在其通常工作期產(chǎn)生的輸出值根據(jù)修正因子而被修正，用此修正的輸出值修補(bǔ)過(guò)量空氣系數(shù)表。
15.根據(jù)權(quán)利要求
12確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，過(guò)量空氣系數(shù)表的內(nèi)容是根據(jù)每次執(zhí)行處理過(guò)程的修正系數(shù)重寫(xiě)的，過(guò)量空氣系數(shù)表由濃度檢測(cè)裝置在其通常工作期間的輸出值直接修補(bǔ)的。
16.根據(jù)權(quán)利要求
1確定的空燃比檢測(cè)裝置，其中，濃度檢測(cè)裝置的增益系數(shù)是這樣調(diào)整的，在引入附加空氣的時(shí)候，濃度檢測(cè)裝置的輸出值變成與先前引入附加空氣時(shí)已經(jīng)讀出的和儲(chǔ)存的濃度檢測(cè)裝置的輸出值相等。
專(zhuān)利摘要
在供給內(nèi)燃機(jī)混合氣的空燃比傳感器中有一個(gè)用于在排放氣體中檢測(cè)殘留氧氣濃度的檢測(cè)器，并用檢測(cè)器的輸出由修補(bǔ)過(guò)量空氣系數(shù)表確定空燃比。還備有附加空氣引入裝置，它在通過(guò)節(jié)氣門(mén)的氣流速度等于聲速的條件下，可以相應(yīng)某一時(shí)間間隔將預(yù)定量的空氣引入發(fā)動(dòng)機(jī)中。氧氣濃度檢測(cè)器由比較其引入附加空氣前和引入附加空氣后的輸出而得到校準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明，不受氧氣濃度檢測(cè)器老化損耗的影響，可準(zhǔn)確地測(cè)定混合氣空燃比。
文檔編號(hào)F02D35/00GK86106698SQ86106698
公開(kāi)日1987年4月22日 申請(qǐng)日期1986年9月27日
發(fā)明者山本忠弘, 大西英一, 太田忠樹(shù), 大金宏明, 大須賀稔, 大山宜茂 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan