用于内燃机的催化剂保护装置和催化剂保护方法
阅读：1015发布：2021-01-31
专利汇可以提供用于内燃机的催化剂保护装置和催化剂保护方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且催化剂保护装置包括：催化剂，其设置在 内燃机 的排气系统中且 净化 排气；床温取得单元，其取得所述催化剂的当前床温； 基础 增量值计算单元，其当所述当前床温超过预先确定的判定值时，为了冷却所述催化剂，计算基础增量值，所述基础增量值是由包含在所述内燃机中的 燃料 喷射 阀 所喷射的燃料喷射量的增量值的基础值；补偿器，其通过使用减小系数修正所述基础增量值来取得修正的增量值，所述减小系数通过引入被设定成严格地低于所述判定值的目标床温的值而被计算出来；以及喷射量增加单元，其选择所述基础增量值和所述修正的增量值中的任一值。当催化剂保护为所需的时，燃料增量值因此被优 化成 合理的值，同时不会被减小得太多。，下面是用于内燃机的催化剂保护装置和催化剂保护方法专利的具体信息内容。
1.一种用于内燃机的催化剂保护装置，包括：
催化剂，其设置在所述内燃机的排气系统中且净化排气；
床温取得单元，其配置为取得所述催化剂的当前床温；以及
喷射量增加单元，其配置为当所述当前床温超过预先确定的判定值时，增加所述内燃机中喷射的燃料量，其中
所述喷射量增加单元配置为将所述喷射的燃料量增加第一增量值，所述第一增量值基于以下获得：(i)第一基础增量值，其基于所述内燃机的运转状态而获得，以及(ii)修正系数，其基于所述当前床温和低于所述预先确定的判定值的目标床温而获得。
2.根据权利要求1所述的催化剂保护装置，其中
当所述内燃机受到用于延迟燃料点火正时的延迟控制时，所述喷射量增加单元配置为将所述喷射的燃料量增加(i)所述第一增量值与(ii)第二增量值的总和，所述第二增量值基于所述修正系数和第二基础增量值获得，所述第二基础增量值基于所述延迟控制之中的延迟量获得。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂保护装置，其中
当所述喷射量增加单元将所述喷射的燃料量增加所述第一增量值与所述第二增量值的总和时，如果判定出所述催化剂的保护是需要的，则所述喷射量增加单元选择所述第二基础增量值作为所述第二增量值。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的催化剂保护装置，其中
所述目标床温为当所述喷射的燃料量继续增加所述第一基础增量值时所述床温收敛至的床温。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的催化剂保护装置，进一步包括：
稳定床温取得单元，其配置为取得稳定床温，所述稳定床温是在所述内燃机的运转状态为稳定状态的情况下所述催化剂的温度，
其中
所述修正系数为所述当前床温与所述目标床温之差对所述稳定床温与所述目标床温之差的比。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的催化剂保护装置，其中
所述喷射量增加单元配置为将所述喷射的燃料量增加对所述催化剂在排气流动方向上的多个区域中的每一区域计算出的所述第一增量值。
7.根据权利要求6所述的催化剂保护装置，其中
基于关于对所述多个区域之中的预定基准区域是否需要增加燃料喷射量的判定，和关于对所述基准区域的在所述排气流动方向上的上游区域是否需要增加燃料喷射量的判定，所述喷射量增加单元配置为：将对所述基准区域的增量值加到对所述基准区域的在所述排气流动方向上的所述上游区域的增量值中。
8.根据权利要求6所述的催化剂保护装置，其中
当判定出对所述多个区域之中的预定基准区域和所述基准区域的在所述排气流动方向上的邻近上游区域都需要增加燃料喷射量时，所述喷射量增加单元配置为：将对所述基准区域的增量值加到对所述基准区域的在所述排气流动方向上的所述邻近上游区域的增量值中。
9.根据权利要求6至8中任何一项所述的催化剂保护装置，其中
当所述床温取得单元对所述多个区域中的每一区域设定判定值，并且然后基于对所述区域分别设定的所述判定值来计算对所述多个区域之中的预定基准区域的增量值和对所述多个区域之中的所述基准区域的在所述排气流动方向上的上游区域的增量值时，所述床温取得单元基于对所述基准区域的在所述排气流动方向上的所述上游区域设定的所述判定值来取得在所述基准区域中的所述床温。
10.根据权利要求6至9中任何一项所述的催化剂保护装置，其中
所述喷射量增加单元将比对作为所述多个区域之一的预定基准区域的在所述排气流动方向上的上游区域所设定的判定值小的值设定为对所述基准区域的判定值，且通过将所述区域中的每一区域的当前床温与对所述区域中的每一区域所设定的所述判定值相比较，判定对每一区域是否需要增加燃料喷射量。
11.一种用于内燃机的催化剂保护方法，包括：
取得催化剂的当前床温；以及
当所述当前床温超过预先确定的判定值时，将喷射的燃料量增加增量值，所述增量值基于以下获得：(i)基础增量值，其基于所述内燃机的运转状态而获得，以及(ii)修正系数，其基于所述当前床温和低于所述预先确定的判定值的目标床温而获得。
用于内燃机的催化剂保护装置和催化剂保护方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于内燃机的催化剂保护装置和催化剂保护方法。
背景技术
[0002] 一些内燃机(发动机)包括净化排气用的排气净化催化剂(以下，在适当的位置简称为催化剂)。然而，当催化剂通过高温排气等被过度地加热时，催化剂的净化能力会降低。为了保持催化剂的良好的净化能力，可使用冷却催化剂的技术，该技术通过燃料喷射量的增加，利用燃料的汽化热来降低排气温度，以冷却催化剂。喷射的燃料量中的增量在该情况下称为超温保护(OT)增量。通过OT增量而增加的喷射的燃料量被称为OT增量值。
[0003] 公布号为2011-220214(JP 2011-220214 A)的日本专利申请描述一种用于在基于内燃机的运转状态而计算出的当前温度超过OT判定温度时，通过计算OT增量值来防止催化剂过热的技术。过大的OT增量会导致碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的排放的增加。另外，过大的OT增量就燃料经济性而言是不利的。因此，在JP 2011-220214A中，计算修正系数，且基于通过修正系数修正的OT增量值来喷射燃料。在计算修正系数时引入了OT判定温度。
[0004] 然而，在JP 2011-220214 A中，OT判定温度用于修正系数的计算，这样OT增量值过度地减小。结果，存在催化剂未被充分冷却的可能性。
发明内容
[0005] 本发明提供一种在能够避免催化剂过热的范围内适当地减小OT增量值的催化剂保护装置和催化剂保护方法。
[0006] 本发明的第一方案提供一种用于内燃机的催化剂保护装置。所述催化剂保护装置包括：催化剂，其设置在所述内燃机的排气系统中且净化排气；床温取得单元，其配置为：基于稳定床温来取得所述催化剂的当前床温，所述稳定床温是催化剂在内燃机运转状态为稳定状态的情况下的温度；以及喷射量增加单元，其配置为当所述当前床温超过预先确定的判定值时，增加所述内燃机中喷射的燃料量，其中，所述喷射量增加单元配置为将所述喷射的燃料量增加第一增量值，所述第一增量值基于以下获得：(i)第一基础增量值，其基于所述内燃机的运转状态而获得，以及(ii)修正系数，其基于所述当前床温和低于所述预先确定的判定值的目标床温而获得。
[0007] 当计算修正系数时，目标床温设定成比所用的预先确定的判定值更低的值。因此，通过避免燃料喷射量中的过度减少可适当地减小基础增量值。
[0008] 在依照本发明的第一方案的催化剂保护装置中，当所述内燃机受到用于延迟燃料点火正时的延迟控制时，所述喷射量增加单元可配置为将所述喷射的燃料量增加所述第一增量值与第二增量值的总和，所述第二增量值基于所述修正系数和第二基础增量值获得，所述第二基础增量值基于所述延迟控制之中的延迟量获得。
[0009] 在依照本发明的第一方案的催化剂保护装置中，当所述喷射量增加单元将所述喷射的燃料量增加所述第一增量值与所述第二增量值的总和时，如果判定出所述催化剂的保护是需要的，则所述喷射量增加单元可选择所述第二基础增量值作为所述第二增量值。
[0010] 对应于内燃机的运转状态的值可被用作基础增量值。例如，基于内燃机的转速和进气量(负荷)计算出的值可被用作基础增量值。当内燃机正受到点火正时延迟控制时，为了抑制催化剂温度由于点火正时延迟控制而增加，可执行用于增加喷射的燃料量的延迟增量。期望的是使用修正系数对延迟增量作出修正。然而，如果作出瞬时增量判定，即，如果判定出催化剂的保护是需要的，则为了对催化剂的给予优先保护，通过避免延迟增量的减少来确保足够的燃料喷射量。
[0011] 在依照本发明的第一方案的催化剂保护装置中，所述目标床温可为当所述喷射的燃料量继续增加所述第一基础增量值时所述床温收敛至的床温。
[0012] 在依照本发明的第一方案的催化剂保护装置中，可进一步包括稳定床温取得单元，所述稳定床温取得单元配置为取得稳定床温，所述稳定床温是在所述内燃机的运转状态为稳定状态的情况下所述催化剂的温度。催化剂保护装置，所述修正系数可以为所述当前床温与所述目标床温之差对所述稳定床温与所述目标床温之差的比。
[0013] 通过计算为将床温降低1℃而引入的增量值，可判定适当的增量值。
[0014] 在依照本发明的第一方案的催化剂保护装置中，喷射量增加单元可配置为将所述喷射的燃料量增加对所述催化剂在排气流动方向上的多个区域中的每一区域计算出的所述第一增量值。
[0015] 在依照本发明的第一方案的催化剂保护装置中，基于关于对所述多个区域之中的预定基准区域是否需要增加燃料喷射量的判定，和关于对所述基准区域的在所述排气流动方向上的上游区域是否需要增加燃料喷射量的判定，所述喷射量增加单元可配置为：将对所述基准区域的增量值加到对所述基准区域的在所述排气流动方向上的所述上游区域的增量值中。
[0016] 在依照本发明的第一方案的催化剂保护装置中，当判定出对所述多个区域之中的预定基准区域和所述基准区域的在所述排气流动方向上的邻近上游区域都需要增加燃料喷射量时，所述喷射量增加单元可配置为：将对所述基准区域的增量值加到对所述基准区域的在所述排气流动方向上的所述邻近上游区域的增量值中。
[0017] 在依照本发明的第一方案的催化剂保护装置中，当所述床温取得单元对所述多个区域中的每一区域设定判定值，并且然后基于对所述多个区域分别设定的所述判定值来计算对所述多个区域之中的预定基准区域的增量值和对所述多个区域之中的所述基准区域的在所述排气流动方向上的上游区域的增量值时，所述床温取得单元基于对所述基准区域的在所述排气流动方向上的所述上游区域设定的所述判定值可取得在所述基准区域中的所述床温。
[0018] 在依照本发明的第一方案的催化剂保护装置中，所述喷射量增加单元可以将比对作为所述多个区域之一的预定基准区域的在所述排气流动方向上的上游区域所设定的判定值小的值设定为对所述基准区域的判定值，且通过将所述多个区域中的每一区域的当前床温与对所述多个区域中的每一区域所设定的所述判定值相比较，可判定对每一区域是否需要增加燃料喷射量。
[0019] 本发明的第二方案提供一种用于内燃机的催化剂保护方法。所述催化剂保护方法包括：取得催化剂的当前床温；以及当所述当前床温超过预先确定的判定值时，将喷射的燃料量增加增量值，所述增量值基于以下获得：(i)基础增量值，其基于所述内燃机的运转状态而获得，以及(ii)修正系数，其基于所述当前床温和低于所述预先确定的判定值的目标床温而获得。
[0021] 参考附图，将在下文描述本发明的示范实施例的特征、优点以及技术和产业意义，其中同样的附图标记表示同样的元件，且其中：
[0022] 图1是图示出施加了依照一实施例的催化剂保护装置的发动机的示意图；
[0023] 图2是图示出依照该实施例的燃料喷射控制装置的功能框图；
[0024] 图3是图示出催化剂中的前端部和中央部的视图；
[0025] 图4A是示出对依照该实施例的催化剂保护装置的控制的实例的流程图；
[0026] 图4B是示出对依照该实施例的催化剂保护装置的控制的实例的流程图；
[0027] 图4C是示出对依照该实施例的催化剂保护装置的控制的实例的流程图；
[0028] 图5是示出基于发动机转速和发动机负荷而计算基础增量值的图的实例的视图；
[0029] 图6是示出依照该实施例的催化剂保护装置中各值的时间变化的实例的时间图；
[0030] 图7是图示出该实施例以及一比较实施例中的收敛温度和OT增量值之间关系的视图；
[0031] 图8是图示出实施例以及一比较实施例中的OT增量值和床温的变化之间关系的视图；
[0032] 图9是图示出OT增量值、前端部床温的变化以及中央部床温的变化之间关系的视图；
[0033] 图10是图示出对催化剂中央部的修正系数的计算的图；
[0034] 图11是用于计算延迟基础增量值的图的实例；以及
[0035] 图12是图示出各OT判定标志的状态和OT增量措施之间对应关系的表。
具体实施方式
[0036] 参考附图，将描述本发明的实施例。
[0037] 首先，将描述用于内燃机的催化剂保护装置(以下简称为催化剂保护装置)的构造。图1是图示出应用了依照一实施例的催化剂保护装置的内燃机的示意图。
[0038] 如图1所示，发动机包括发动机控制单元(ECU)2、发动机主体4、曲轴6、曲轴角度传感器7、燃料喷射阀8、进气传感器9、排气净化催化剂(以下，在适当的位置简称为催化剂)10、进气管12、排气管14以及火花塞16。
[0039] 对发动机主体4，设置了燃料喷射阀8、进气管12、排气管14和火花塞16。曲轴角度传感器7设置在发动机主体4的气缸处，且检测曲轴6的曲轴角度。燃料喷射阀8和进气传感器9设置在进气管12处。燃料喷射阀8喷射燃料。进气传感器9检测通过进气管12吸入发动机主体4内的进气量。催化剂10设置在排气系统内。具体地，催化剂10设置在排气管14处，且净化从发动机主体4排出的排气。ECU 2取得曲轴角度和进气量的数据。
曲轴角度通过曲轴角度传感器7检测。进气量通过进气传感器9检测。ECU 2控制由燃料喷射阀8所喷射的燃料，且通过火花塞16来执行点火。
曲轴角度通过曲轴角度传感器7检测。进气量通过进气传感器9检测。ECU 2控制由燃料喷射阀8所喷射的燃料，且通过火花塞16来执行点火。
[0040] 图2是图示出依照该实施例的燃料喷射控制装置的功能框图。如图2所示，ECU 2用作转速检测器18、床温取得单元20以及基础增量值计算单元22、比较器23、补偿器24以及喷射量增加单元26。床温取得单元20用作床温取得单元和稳定床温取得单元。具体地，床温取得单元20取得催化剂10的当前床温，且取得稳定床温。床温取得单元20基于内燃机的运转条件来取得稳定床温。稳定床温是在内燃机的运转状态是稳定状态情况下的催化剂10的温度。ECU 2持有预先确定的判定值(用于判定催化剂温度的临界值)，即，ECU 2持有OT判定温度。ECU 2将当前床温与OT判定温度比较，并判定是否需要OT增量。ECU 2也持有目标床温。稍后将详细描述目标床温。
[0041] 如图3所示，催化剂10沿排气流动方向分布。即，催化剂10分布到沿排气流动方向的多个区域内。具体地，催化剂10分布到前端部和中央部。前端部位于沿排气流动方向的上游侧。中央部邻近前端部且位于该前端部的下游。另外，前端部和中央部不需要被隔壁等严格地隔开。前端部和中央部仅需要被识别为分布的区域。喷射量增加单元26由于OT增量值而增加喷射量。对催化剂10沿排气流动方向分布的区域中的每一区域均计算OT增量值。
[0042] 转速检测器18取得曲轴角度，且基于该曲轴角度检测转速。曲轴角度通过曲轴角度传感器7检测。基于内燃机的进气量和转速，床温取得单元20取得催化剂10的稳定床温和催化剂10的当前床温。进气量通过进气传感器9检测。转速通过转速检测器18检测。稳定床温是一种在内燃机以某一进气量和某一转速而运转的情况下的催化剂10的床温收敛至的温度(收敛温度)。即，稳定床温是在运转状态为稳定状态的情况下的催化剂10的床温收敛至的温度。当前床温是例如通过基于收敛温度(稳定床温)的平滑化而获得的。
[0043] 基础增量值计算单元22基于进气量和转速计算基础增量值。基础增量值为应该由燃料喷射阀8喷射的基础燃料量。基础增量值是例如根据图5所示的图来取得的。即，基础增量值基于发动机的转速和负荷来取得。对图3所示的催化剂10的前端部和中央部中的每一部可取得基础增量值。而且，如图11所示，可取得与延迟控制对应的基础增量值(延迟基础增量值)。比较器23将稳定床温、当前床温和OT判定温度(判定值)彼此进行比较，并判定那些温度之间的大小关系。另外，在图4所示的流程图所包含的步骤中，比较器23判定大小关系。
[0044] 补偿器24基于稳定床温和当前床温来修正基础增量值。稳定床温和当前温度通过床温取得单元20取得。基础增量值通过基础增量值计算单元22计算。具体地，补偿器24使用修正系数来修正基础增量值，且取得修正的增量值。目标床温被设定成低于OT判定温度(判定值)的值。考虑到目标床温来计算修正系数。
[0045] 喷射量增加单元26选择基础增量值和修正的增量值中的任一值作为最终OT增量值。从燃料喷射阀中喷射由喷射量增加单元26判定的增加了OT增量值的燃料量。即，从燃料喷射阀中喷射OT增量值和在OT增量之前的喷射量的总量。该细节将稍后描述。
[0046] 接下来，参考图4A所示的流程图，将描述对依照实施例的催化剂保护装置进行控制的实例。对催化剂保护装置的控制主要通过ECU 2来执行。
[0047] 最初地，在步骤S1中，判定稳定床温是否高于OT判定温度。这是由于上述条件没有被满足的状态是不需要OT增量控制的状态。重复步骤S1的过程，直到作出肯定的判定。收敛温度(稳定床温)在如图6所示的时刻t1时响应于加速剂操作量的增加而上升。随时间滞后，当前床温接近稳定床温。
[0048] 当在步骤S1中作出肯定的判定时，过程进行到步骤S2。在步骤S2中，取得第一基础增量值。第一基础增量值从图5所图示的图中取得。即，第一基础增量值基于发动机的转速和发动机负荷来取得。这里，第一基础增量值为考虑到图3所示催化剂10的前端部的状态的基础增量值。
[0049] 在继步骤S2之后的步骤S3中，判定第一修正系数计算条件是否满足。这里，第一修正系数基于当前床温和目标床温来获得。具体地，第一修正系数通过以下数学公式1来计算，该公式1用于获得当前床温与目标床温之差对稳定床温与目标床温之差的比。第一修正系数为用于减少第一基础增量值的系数。
[0050] 公式1：第一修正系数＝((当前床温)-(目标床温))/((稳定床温)-(目标床温))
[0051] 目标床温被设定成低于OT判定温度的值，且该目标床温意味着床温在喷射的燃料量继续增加第一基础增量值时收敛至的床温。这样，第一修正系数是考虑到第一基础增量值所带来的影响而获得的系数。因此，抑制了基础增量值的过度减小，且避免温度过高状态。
[0052] 在步骤S3中，判定第一修正系数计算条件是否满足。具体地，判定((当前床温)-(目标床温))≥0和((稳定床温)-(目标床温))>0的计算允许条件是否满足。这是因为，当计算允许条件没有满足时，计算值不适于作为用于减小基础增量值的值。当在步骤S3中作出肯定判定时，过程进行到步骤S4。在步骤S4中，第一修正系数计算允许标志被设定成ON状态。然后，过程进行到步骤S5。另一方面，当在步骤S3中作出否定的判定时，过程跳过步骤S4而进行到步骤S5。
[0053] 在步骤S5中，判定前端部OT判定标志是否处于ON状态。即，判定图6所示的当前床温是否已经增加且已经超出OT判定温度。如图6所示，在时刻t2时，当前床温超出OT判定温度。因此，在时刻t2将OT判定标志设定成ON状态。当在步骤S5中作出肯定的判定时，过程进行到步骤S6。当在步骤S5中作出否定的判定时，过程进行到步骤S8。步骤S8将在稍后描述。
[0054] 在步骤S6中，判定第一修正系数计算允许标志是否处于ON状态。当过程已经经过步骤S4时，作出肯定的判定。当在步骤S6中作出肯定的判定时，过程进行到步骤S7。在步骤S7中，第一修正系数通过公式1来计算。
[0055] 另一方面，当在步骤S5或步骤S6中作出否定的判定时，过程进行到步骤S8。在步骤S8中，采用“1”作为第一修正系数。这是一种为对有效的增量值进行失效保护的目的所采用的措施。例如，当第一修正系数由于各种因素而大于1时，基础增量值被进一步增加，而执行了过大的增量。为了避免这种情况，采用“1”作为第一修正系数。当采用“1”作为第一修正系数时，直接输出基础增量值。因此，冷却了催化剂，并且保护了该催化剂。
[0056] 在继步骤S7和步骤S8之后的步骤S9中，判定条件(0≤第一修正系数≤1)是否满足。参考图4B所示的流程图，当在步骤S9中作出肯定的判定时，过程进行到步骤S10。在步骤S10中，第一OT增量值通过公式2来计算。第一OT增量值相当于修正的增量值。
[0057] 公式2：(第一OT增量值)＝(第一修正系数)×(第一基础增量值)
[0058] 另一方面，当第一修正系数落入范围(0≤第一修正系数≤1)之外且在步骤S9中作出否定的判定时，过程进行到步骤S11。在步骤S11中，将“1”设定为第一修正系数。结果，第一基础增量值作为第一OT增量值来计算。例如，甚至在由于装置的控制系统而没有计算出精确值时，也确保基础增量值的喷射量。因此，保护了催化剂。
[0059] 通过到步骤S11的过程，已经完成了用于催化剂10的前端部的OT增量值的计算。到步骤S11的过程可被视为对催化剂保护装置的控制。即，在本实施例中，随后执行催化剂
10的中央部的冷却过程和继延迟控制之后的冷却过程；然而，可对前端部典型地判定最终的OT增量值，然后可喷射燃料。
10的中央部的冷却过程和继延迟控制之后的冷却过程；然而，可对前端部典型地判定最终的OT增量值，然后可喷射燃料。
[0060] 这里，参考图6至图8，将连同比较的实施例一起描述在步骤S10中计算的使用第一OT增量值作为最终的OT增量值来喷射燃料的情况下的温度的运行情况。
[0061] 在图6中，在第一比较实施例中，通过恒定地使用基础增量值来喷射燃料。即，没有采取减小基础增量值的任何措施。在第二比较实施例中，使用公式3来计算修正系数。
[0062] 公式3：修正系数＝((当前床温)-(OT判定温度))/((稳定床温)-(OT判定温度))
[0063] 在第一比较实施例中，通过恒定地使用基础增量值来喷射燃料，因此喷射量会变得过大。结果，实际温度会比需要的降低得更多，且CO排放量会增加。
[0064] 在第二比较实施例中，对基础增量值的减小的量会变得过大，喷射量的增量会不足，且床温会上升超过OT温度。该现象将参考图7和图8来描述。在第二比较实施例中，使用通过公式3计算的修正系数。OT判定温度被引入到公式3中。因此，如图7所示，尤其是，在催化剂的温度低的增量控制的最初阶段，冷却是不足的。如图8所示，在实施例中，就在床温已达到OT判定温度之后，OT增量值基本上竖直地上升。相比于此，在第二比较实施例中，OT增量值逐渐增加，因此床温会上升超过OT判定温度。
[0065] 这样，在依照该实施例的催化剂保护装置中，低于OT判定温度的目标床温在计算修正系数时使用，因此可计算出适当的OT增量值。
[0066] 随后，将描述从步骤S12开始的过程。通过从步骤S12到步骤S20的过程，计算对催化剂10的中央部的OT增量值。当也计算对中央部的OT增量值时，如在计算对前端部的OT增量值的情况下一样使用第一基础增量值。如图9所示，对催化剂10的中央部的增量(第二OT增量值)最终加到第一OT增量值中(步骤S30)。第二OT增量值是例如对于在执行燃料切断(F/C)控制的情况下急剧的温度上升而被计算出来的值。
[0067] 在步骤S12中，判定第二修正系数计算条件是否满足。这里，第二修正系数通过以下公式4来计算。第二修正系数是用于减小第一基础增量值的系数。
[0068] 公式4：第二修正系数＝((中央部当前床温)-(中央部OT判定温度))/((稳定床温)-(目标床温))。
[0069] 目标床温是与在计算第一修正系数时的值相似的值，且被设定成低于OT判定温度的值。目标床温意味着在燃料喷射的增量继续增加第一基础增量值时床温收敛至的床温。这样，第二修正系数是考虑到第一基础增量值所带来的影响而获得的系数。因此，抑制了基础增量值过度的减小。因此，避免催化剂的温度过高的状态。
[0070] 为了获得中央部的当前床温，计算图10所示的中央部当前床温的计算基准值。即，计算基准值，该基准值用于计算中央部的当前床温。中央部当前床温计算基准值通过修改前端部的当前床温来获得。具体地，在前端部的当前床温已经达到前端部OT判定温度之后，中央部当前床温计算基准值通过将当前床温限制为前端部OT判定温度来获得。即，在前端部的当前床温已达到前端部OT判定温度之后，中央部当前床温计算基准值通过将当前床温保持在OT判定温度来获得。中央部当前床温通过对中央部当前床温计算基准值进行平滑来获得。以这种方式规定中央部当前床温的理由如下。即，当在前端部作出OT判定且然后执行对前端部的OT增量时，前端部的当前床温从OT判定温度朝向目标床温降低。然而，在执行OT增量之后，难以取得实际床温以多少速度向目标床温收敛。然后，在执行增加喷射量的期间，通过利用朝向OT判定温度平滑的值来规定中央部当前床温，该前端部OT判定温度是高温侧限制条件，且不允许被超过。
[0071] 中央部OT判定温度被设定成比目标床温低了催化剂材料的氧化热α℃的值。在催化剂10的中央部，例如，床温在执行F/C时增加。OT判定温度以期望到床温增加而被设定。
[0072] 在步骤S12中，判定上述第二修正系数计算条件是否满足。具体地，判定((中央部当前床温)-(中央部OT判定温度))≥0且((稳定床温)-(目标床温))＞0的计算允许条件是否满足。这是由于，当计算允许条件不被满足时，计算出的值不适于作为用于减小基础增量值的值。当在步骤S12中作出肯定判定时，过程进行到步骤S13，且在步骤S13中，第二修正系数计算允许标志设定成ON状态。然后，过程进行到步骤S14。另一方面，当在步骤S12中作出否定判定时，过程跳过步骤S13而进行到步骤S14。
[0073] 在步骤S14中，判定中央部OT判定标志是否处于ON状态。即，判定图10所示的中央部当前床温是否已超过OT判定温度。当在步骤S14中作出肯定判定时，过程进行到步骤S15。当在步骤S14中作出否定判定时，过程进行到步骤S17。步骤S17将在稍后描述。
[0074] 在步骤S15中，判定第二修正系数的计算允许标志是否处于ON状态。当过程已经经过步骤S13时，作出了肯定的判定。当在步骤S15中作出肯定判定时，过程进行到步骤S16。在步骤S16中，第二修正系数通过公式4来计算。
[0075] 另一方面，当在步骤S14或步骤S15中作出否定的判定时，过程进行到步骤S17。在步骤S17中，采用“1”作为第二修正系数。这是为对有效的增量值进行失效保护的目的所采用的措施。例如，当第二修正系数由于各种因素而大于1时，基础增量值进一步增加，而执行了过大的增加。为了避免这种过大的增加，采用“1”作为第二修正系数。当采用“1”作为第二修正系数时，直接输出基础增量值。因此，冷却了催化剂，并且保护了该催化剂。
[0076] 在继步骤S16和步骤S17之后的步骤S18中，判定条件(0≤第二修正系数≤1)是否满足。当在步骤S18中作出肯定的判定时，过程进行到步骤S19。在步骤S19中，第二OT增量值通过公式5来计算。第二OT增量值相当于修正的增量值。
[0077] 公式5：第二OT增量值＝(第二修正系数)×(第一基础增量值)
[0078] 另一方面，当第二修正系数落入范围(0≤第二修正系数≤1)之外且在步骤S18中作出否定的判定时，过程进行到步骤S20。在步骤S20中，将“1”设定成第二修正系数。结果，第一基础增量值作为第二OT增量值来计算。例如，甚至在由于装置的控制系统而没有计算出精确值时，也确保基础增量值的喷射量。因此，保护了催化剂。
[0079] 通过从步骤S12到步骤S20的过程，已经完成了用于催化剂10的中央部的OT的增量值的计算。
[0080] 接下来，参考图4C所示的流程图，将描述从步骤S21开始的过程。通过从步骤S21到步骤S28的过程，计算与延迟控制相容的OT增量值。
[0081] 首先，在步骤S21中，判定延迟OT增量请求是否存在。ECU 2能够取得关于对延迟发动机中燃料点火正时的控制(以下，称为点火正时延迟控制)是否正被执行的信息。而且，ECU 2能够取得关于延迟量的信息。当ECU 2基于这些信息来判定存在延迟OT增量请求时，过程进行到步骤S22。另一方面，当没有存在任何延迟OT增量请求时，过程进行到步骤S28。
[0082] 在步骤S22中，取得第二基础增量值。第二基础增量值是延迟基础增量值，且通过查阅图11所图示的图来取得。在继步骤S22之后的步骤S23中，计算延迟OT增量值。延迟OT增量值通过公式6来计算。第一修正系数被用作减小第二基础增量值的修正系数；代替地，可使用另一修正系数。
[0083] 公式6：延迟OT增量值＝(第一修正系数)×(第二基础增量值)
[0084] 在步骤S24中，判定延迟OT增量值是否大于第二基础增量值。当在步骤S24中作出肯定的判定时，过程进行到步骤S25。在步骤S25中，第二基础增量值被用作延迟OT增量值。即，对第二基础增量值设定允许的最大值，且延迟OT增量值通过第二基础增量值来限制。换句话说，允许的最大值作为第二基础增量值来获得，而无需修正第二基础增量值。然后，过程进行到步骤S26。当在步骤S24中作出否定的判定时，过程跳过步骤S25而进行到步骤S26。
[0085] 在步骤S26中，判定瞬时OT判定标志是否处于ON状态。即，因催化剂表面需要保护而判定是否作出瞬时增量判定。例如，这是延迟量为大的且应该避免催化剂表面的高温的情况。即，在步骤S26中，当延迟量通过延迟控制为大的时，判定出需要保护催化剂表面，而作出瞬时增量判定。当在步骤S26中作出肯定判定时，过程进行到步骤S27。在步骤S27中，第二基础增量值被用作延迟OT增量值。即，选择延迟基础增量值，且不作出任何修正。减少的措施导致燃料喷射量的减少，这样冷却效果降低。当作出瞬时增量判定且瞬时OT判定标志处于ON状态时，催化剂通过喷射足量的燃料而被冷却。因此，可抑制催化剂10的恶化。然后，过程进行到步骤S28。另一方面，当在步骤S26中作出否定的判定时，过程跳过步骤S27而进行到步骤S28。
[0086] 在步骤S28中，有效的OT增量值通过将延迟OT增量值加到在步骤S10计算出的第一OT增量值中来获得。即，当内燃机受到点火正时延迟控制时，喷射量增加单元26增加包含基于延迟基础增量值和修正系数而获得的延迟OT增量值的喷射量。
[0087] 在步骤S29中，判定中央部OT判定标志是否处于ON状态以及前端部OT判定标志是否处于ON状态。当在步骤S29中作出肯定判定时，过程进行到步骤S30。在步骤S30中，最终有效的OT增量值通过将在步骤S19算出的第二OT增量值加到在步骤S28算出的有效的OT增量值中来获得。另一方面，当在步骤S29中作出否定的判定时，过程返回。即，仅仅当用于中央部的OT判定标志和用于前端部的OT判定标志都处于ON状态时，才将对催化剂10的中央部的增量值加到有效的OT增量值中。
[0088] 催化剂10的中央部位于前端部的沿排气流动方向的下游。因此，当前端部的床温还没达到OT判定温度时，中央部的床温不会立即增加。在这种情况下的OT增量导致无效的燃料喷射，且会对例如在理论空燃比下的空气过剩率λ＝1的范围的偏离产生影响。于是，仅仅在中央部OT判定标志和前端部OT判定标志都被设定时加上增量值。
[0089] 这样，喷射量增加单元26将喷射量增加OT增量值，该OT增量值是对催化剂10在排气流动方向上分布到的区域中的每一区域而计算出来的。
[0090] 上文描述控制催化剂保护装置的实例。基于内燃机的运转状态和催化剂10的床温状态，催化剂保护装置能够采取各种措施。图12是图示出在各OT判定标志的状态与可由催化剂保护装置采取的OT增量措施之间的对应关系的表。
[0091] 在图12中，在(A)处，瞬时OT判定标志、前端部OT判定标志以及中央部OT判定标志全部处于ON状态。在这种状态下，采取延迟OT增量、前端部OT增量以及中央部OT增量的全部措施。这时，基础增量值被用于延迟OT增量。这是由于瞬时OT增量判定标志处于ON状态的原因而优先考虑对催化剂的冷却。另一方面，修正的增量值被用于前端部OT增量和中央部OT增量中的每一个。因此，抑制了HC和CO的排放，且抑制了燃料经济性的恶化。
[0092] 在图12中，在(B)处，瞬时OT判定标志处于OFF状态，且前端部OT判定标志和中央部OT判定标志处于ON状态。在这种状态下，采取延迟OT增量、前端部OT增量以及中央部OT增量的全部措施。这时，像用在前端部OT增量和中央部OT增量的情况下一样，修正的增量值被用于延迟OT增量。这是由于瞬时OT增量判定标志处于OFF状态的原因而优先考虑对燃料经济性恶化的抑制或HC和CO的排放的抑制。
[0093] 在图12中，在(C)处，瞬时OT判定标志和前端部OT判定标志处于ON状态，且中央部OT判定标志处于OFF状态。在该状态中，执行延迟OT增量和前端部OT增量，而不执行中央部OT增量。这时，基础增量值被用作延迟OT增量。这是由于瞬时OT增量判定标志处于ON状态而优先考虑对催化剂的冷却。另一方面，修正的增量值被用于前端部OT增量。因此，抑制了HC和CO的排放，且抑制了燃料经济性的恶化。不执行中央部OT增量的原因是中央部OT判定标志处于OFF状态。
[0094] 在图12中，在(D)处，瞬时OT判定标志和中央部OT判定标志处于OFF状态，且前端部OT判定标志处于ON状态。在该状态中，执行延迟OT增量和前端部OT增量，而不执行中央部OT增量。这时，像在前端部OT增量的情况下一样，修正的增量被用于延迟OT增量。这是由于瞬时OT增量判定标志处于OFF状态的原因而优先考虑对燃料经济性恶化的抑制或HC和CO的排放的抑制。不执行中央部OT增量的原因是中央部OT判定标志处于OFF状态。
[0095] 在图12中，在(E)处，瞬时OT判定标志和中央部OT判定标志处于ON状态，且前端部OT判定标志处于OFF状态。在该状态中，执行延迟OT增量和前端部OT增量，而不执行中央部OT增量。这时，基础增量值被用于延迟OT增量和前端部OT增量中的每一个。基础增量值被用于延迟OT增量的原因是，因瞬时OT增量判定标志处于ON状态而优先考虑对催化剂的冷却。基础增量值被用于前端部OT增量的原因是，由于在前端部OT判定标志处于OFF状态时不能计算出减小系数，考虑到安全性以便不会出现过热。尽管中央部OT判定标志处于ON状态而不执行中央部OT增量的原因如下。中央部OT判定温度被设定成低于前端部OT判定温度的值。因此，甚至当中央部的当前床温超过中央部OT判定温度且中央部OT判定标志处于ON状态时，可推测出中央部的床温在前端部OT判定标志处于OFF状态下立即增加的较少的可能性。于是，在这种情况下，不执行中央部OT增量。因此，抑制了在前端部的过剩燃料富余的状态以及对在理论空燃比下的空气过剩率λ＝1的范围的偏离。另外，抑制了在对于沿排气流动方向的上游侧区域的床温的过度降低。
[0096] 在图12中，在(F)处，瞬时OT判定标志处于ON状态，且前端部OT判定标志和中央部OT判定标志处于OFF状态。在该状态中，执行延迟OT增量和前端部OT增量，而不执行中央部OT增量。这时，基础增量值被用于延迟OT增量和前端部OT增量中的每一个。基础增量值被用于延迟OT增量的原因是，因瞬时OT增量判定标志处于ON状态的原因而优先考虑对催化剂的冷却。基础增量值被用于前端部OT增量的原因是，由于在前端部OT判定标志处于OFF状态时不能计算出减小系数，考虑到安全性以便不会出现过热。不执行中央部OT增量的原因是，中央部OT判定标志处于OFF状态。
[0097] 在图12中，在(G)处，瞬时OT判定标志和前端部OT判定标志处于OFF状态，且中央部OT判定标志处于ON状态。在该状态中，没有一个OT增量措施被采取。不执行延迟OT增量和前端部OT增量的原因是，相应的瞬时OT判定标志和前端部OT判定标志处于OFF状态。尽管中央部OT判定标志处于ON状态而不执行中央部OT增量的原因与在(E)中所述的相同。即，甚至当中央部的当前床温超过中央部OT判定温度且中央部OT判定标志处于ON状态时，可推测出中央部的床温在前端部OT判定标志处于OFF状态下立即增加的较少的可能性。因此，抑制了在前端部的过剩燃料富余的状态和对在理论空燃比下的空气过剩率λ＝1的范围的偏离。另外，抑制了在对于沿排气流动方向的上游侧区域的床温的过度降低。
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