CN1259501C - 催化剂的氧气贮存量计算方法及发动机排气净化装置 - Google Patents

Abstract

控制器(6)控制发动机(1)的空燃比，以便使设置在排气通道(2)中的催化剂(3)的氧气贮存量保持恒定。这时，控制器(6)分别计算氧气贮存量的第一量和第二量，其中，第一量是根据第一与第二量之间的关系而加以计算的。控制器(6)根据计算的第一量控制空气/燃料比。

Description

催化剂的氧气贮存量计算方法及发动机排气净化装置

技术领域

本发明涉及设置有催化剂的发动机排气净化装置。

背景技术

由日本专利局于1997年公布的JP-A-H9-228873披露了一项技术，其中，贮存在三元催化剂中的氧气量(下文中为“氧气贮存量”)根据发动机吸入的空气量和流入催化剂中的排气的空燃比而加以估算，发动机的空燃比则控制成，使催化剂的氧气贮存量保持恒定。

为了将三元催化剂的NOx(氧化氮)、CO和HC(碳氢化合物)的转化效率保持于最高，催化剂气氛必须保持于化学计量的空燃比。如果催化剂的氧气贮存量保持恒定，排气中的氧气贮存在催化剂中，即使流入催化剂中的排气的空燃比暂时变贫。相反，贮存在催化剂中的氧气释放，即使流入催化剂中的排气的空燃比暂时变富，这样，催化剂气氛能保持于化学计量的空燃比。

在实现此种控制的排气净化装置中，催化剂的转化效率依赖于催化剂的氧气贮存量。因此，氧气贮存量必须精确地计算，以便将氧气贮存量控制成为恒定，并将催化剂的转化效率保持于高水平。

发明内容

精确计算排气净化装置中的氧气贮存量，对于控制设置有三元催化剂的发动机的空燃比，从而将氧气量保持于恒定，以及将催化剂的转化效率保持于高水平是有利的。

根据一个实施例，提出一种发动机的排气净化装置，该装置包括催化剂，它设置在发动机的排气通道中；前部传感器，它检测流入催化剂中的排出气体中的氧气浓度；以及微处理器，它被加以编程，用以分别计算催化剂的氧气贮存量中的高速分量和低速分量，高速分量具有快速的氧贮存速率；低速分量所具的贮存速率慢于高速分量的贮存速率，计算的基础是排出气体的氧气浓度，并假定，当氧气被释放时，氧气优先地从高速分量而不是从低速分量释放，如果低速分量与高低分量之比小于一个预定值；以及根据计算的氧气贮存量控制发动机的空燃比，以便使催化剂的氧气贮存量是一个预定量。

根据另一实施例，提出一种计算方法，用以计算位于连接至发动机的催化转化器内的催化剂中的氧气贮存量。此方法包括：计算贮存在催化剂中的氧气高速分量，此高速分量表示氧气贮存量的一个部分，计算的高速分量在第一速率下进行变化；计算贮存在催化剂中的氧气的低速分量，此低速分量表示氧气贮存量的另一部分；而其中，第一速率根据高速分量与低速分量之间的关系加以计算。

根据又另一实施例，提出一种计算方法，用以计算位于连接至发动机的催化转化器内的催化剂中的氧气贮存量。此方法包括：计算贮存在催化剂中的氧气的高速分量，此高速分量表示氧气贮存量的一个部分，计算的高速分量在第一速率下被贮存；计算贮存在催化剂中的氧气的低速分量，此低速分量表示氧气贮存量的另一部分；而其中，第一速率根据高速分量与低速分量之间的关系加以计算。

根据又另一实施例，提出一种计算方法，用以计算位于连接至发动机的催化转化器内的催化剂中的氧气贮存量。此方法包括：计算贮存在催化剂中的氧气的高速分量，此高速分量表示氧气贮存量的一个部分，计算的高速分量在第一速率下被释放；计算贮存在催化剂中的氧气的低速分量，此低速分量表示氧气贮存量的另一部分；而其中，第一速率根据高速分量与低速分量之间的关系加以计算。

根据又另一实施例，提出一种控制方法，用以控制位于连接至发动机的催化转化器内的催化剂中的氧气贮存量。此方法包括：计算贮存在催化剂中的氧气的高速分量，此高速分量表示氧气贮存量的一个部分，计算的高速分量在第一速率下进行变化；计算贮存在催化剂中的氧气的低速分量，此低速分量表示氧气贮存量的另一部分；其中，第一速率根据高速分量与低速分量之间的关系加以计算；以及根据计算的高速分量，控制发动机的空气/燃料比。

根据又另一实施例，提出一种控制方法，用以控制位于连接至发动机的催化转化器内的催化剂中的氧气贮存量。此方法包括：计算贮存在催化剂中的氧气的高速分量，此高速分量表示氧气贮存量的一个部分，计算的高速分量在第一速率下被贮存；计算贮存在催化剂中的氧气的低速分量，此低速分量表示氧气贮存量的另一部分；以及其中，第一速率根据高速分量与低速分量之间的关系加以计算；和根据计算的高速分量，控制发动机的空气/燃料比。

根据又另一实施例，提出一种控制方法，用以控制位于连接至发动机的催化转化器内的催化剂中的氧气贮存量。此方法包括：计算贮存在催化剂中的氧气的高速分量，此高速分量表示氧气贮存量的一个部分，计算的高速分量在第一速率下被释放；计算贮存在催化剂中的氧气的低速分量，此低速分量表示氧气贮存量的另一部分；其中，第一速率根据高速分量与低速分量之间的关系加以计算；以及根据计算的高速分量，控制发动机的空气/燃料比。

根据又另一实施例，提出了一种发动机的排气净化装置。此装置包括：催化剂，它设置在发动机的排气通道中；前部传感器，它检测流入催化剂中的氧气的氧气浓度；和微处理器，它被加以编程，用以：计算贮存在催化剂中的氧气的高速分量，计算的高速分量在第一速率下进行变化；计算贮存在催化剂中的氧气的低速分量；其中，第一速率根据氧气浓度以及高速分量与低速分量之间的关系加以计算；和根据计算的高速分量，控制发动机的空气/燃料比。

根据又另一实施例，提出了一种发动机的排气净化装置。此装置包括：催化剂，它设置在发动机的排气通道中；前部传感器，它检测流入催化剂中的氧气的过度氧气浓度；和微处理器，它被加以编程，用以：计算贮存在催化剂中的氧气的高速分量，计算的高速分量在第一速率下被贮存；计算贮存在催化剂中的氧气的低速分量；其中，第一速率根据过度氧气浓度和高速分量与低速分量之间的关系加以计算；以及根据计算的高速分量，控制发动机的空气/燃料比。

根据又另一实施例，提出了一种发动机的排气净化装置。此装置包括：催化剂，它设置在发动机的排气通道中；前部传感器，它检测流入催化器中的氧气的缺乏氧气浓度；和微处理器，它被加以编程，用以：计算贮存在催化剂中的氧气的高速分量，计算的高速分量在第一速率下释放；计算贮存在催化剂中的氧气的低速分量；其中，根据缺乏氧气浓度以及高速分量与低速分量之间的关系，计算高速分量；和根据计算的高速分量，控制发动机的空气/燃料比。

本发明的细节以及其它特点和优越性提出于说明书的其余部分，并被示于附图中。

附图说明

图1表示当排气的空燃比从富改变至贫时，催化剂前、后的排气的空燃比的测量结果。

图2是根据本发明的实施例提出的排气净化装置的示意框图。

图3是一图表，它表示一种催化剂的氧气释放特征。

图4是一流程图，它表示计算催化剂的氧气贮存量用的程序。

图5是一流程图，它表示计算流入催化剂中的排气中氧气的过度/缺乏量用的子程序。

图6是一流程图，它表示计算高速分量的氧气释放速率用的子程序。

图7是一流程图，它表示计算氧气贮存量的高速分量用的子程序。

图8是一流程图，它表示计算氧气贮存量的低速分量用的子程序。

图9是一流程图，它表示确定重置条件用的程序。

图10是一流程图，它表示对计算的氧气贮存量进行重置用的程序。

图11是一流程图，它表示根据氧气贮存量，计算目标空燃比用的程序。

图12是一图表，它表示，当氧气贮存量被调节成恒定时，后部氧气传感器的输出及高速分量是如何变化的。

图13是一流程图，它表示本发明的第二实施例的氧气贮存量的计算，以及根据氧气贮存量的燃料校正控制。

图14是一特征图表，它表示一台宽量程空燃比传感器的输出，以及过度/缺乏氧气浓度。

图15是过度/缺乏氧气浓度的查找表。

图16是一流程图，用于说明系数A2的设定。

图17A是一图表，它表示催化剂前、后的空燃比的变化。图17B和17C是表示氧气贮存量的图表，当排气空燃比从贫变化至富。

具体实施方式

应用现有的计算方法难以精确计算催化剂的氧气贮存量。

这是因为，虽然氧气贮存量事实上依赖于两种不同的特征，其中氧气被催化剂中的贵金属在高速下贮存和释放，和氧气被催化剂中的氧气贮存材料，诸如氧化铈，在低速下贮存和释放，但在现有技术中氧气贮存量由一个参量加以估计和计算，而不考虑这两种速率机制。

图1表示了，当流入催化剂的排气中的空燃比从13改变至16时，在催化剂前、后的排气的空燃比的测量结果。

在区间A，氧气迅速贮存在催化剂中，所有流入至催化剂中的氧气被贮存于其中，即使流入催化剂中的排气的空燃比(F-A/F)是贫的；催化剂气氛(R-A/F)是化学计量的空燃比。

在稍后的区间B中，不是所有流入催化剂中的氧气贮存于催化剂中，催化剂气氛(R-A/F)是贫的。但是，即使在此区间B中，氧气也贮存在催化剂中，虽然贮存进行得缓慢。

贮存以此种方式在两个阶段中发生的原因是，除诸如铂或铑的贵金属外，催化剂还包括氧气贮存材料，诸如氧化铈或钡以及基材金属。而贵金属吸附分子状态的氧气，诸如氧化铈的氧气贮存材料则吸收通过化学结合成化合物的氧气。换言之，由于贵金属和氧气贮存材料贮存氧气的方法不同，产生了氧气贮存速率的差异。当释放氧气时，发生反向作用。

严格讲，如上所述，确信贵金属吸附分子状态的氧气，而氧气贮存材料吸收作为化合物的氧气，但是，在以下说明中，吸附和吸收将统称贮存。

此外，在此申请中，词句“排气的空燃比是富的”意味着，排气中的氧气浓度低于发动机在化学计量空燃比下运行时的排气中的氧气浓度。词句“排气的空燃比是贫的”意味着，排气中的氧气浓度高于发动机在化学计量空燃比下运行时的排气中的氧气浓度。词句“排气的空燃比是化学计量的”意味着，排气中的氧气浓度等于发动机在化学计量空燃比下运行时的排气中的氧气浓度。

请参看附图中的图2，燃料喷射阀13设置于发动机1的空气吸入通道7中节流阀8的下游。燃料喷射阀13将燃料喷射至吸入的空气中，以获得根据运行条件及来自控制器6的喷射信号的预定的空燃比。

由曲柄转角传感器12发出的转速信号、由空气流量9发出的吸入空气量信号、由水温传感器10发出的冷却水温度信号，以及由节流阀开度传感器14发出的节流阀开度信号被输入控制器6中。控制器6根据这些信号确定运行条件；确定燃料喷射量Tp，它实现基本空燃比；通过对Tp进行各种修正，计算燃料喷射量Ti；以及通过将Ti转换成喷射信号，进行燃料喷射控制。

催化剂3设置在排气通道2中。当催化剂气氛处于化学计量空燃比时，催化剂3以最大的转化效率实现排气中NOx的降低以及HC和CO的氧化。这时，在催化剂3中，通过对由于排气的空燃比的临时脉动产生的任何多余或缺乏的氧气的校正，使催化剂气氛保持于化学计量的空燃比。

这里，催化剂3的氧气贮存量可划分为高速分量(量)HO2，深信它被催化剂中的贵金属(Pt、Rh、Pd)所贮存和释放；以及低速分量(量)LO2，深信它被催化剂3中的氧气贮存材料所贮存和释放。低速分量LO2提供的氧气贮存和释放的量大于高速分量HO2，但其贮存/释放速率低于高速分量HO2的贮存/释放速率。

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：

贮存氧气时，氧气优先地作为高速分量HO2加以贮存，并只有当高速分量HO2已达到最高容量HO2MAX时，氧气才开始作为低速分量LO2加以贮存，氧气不再作为高速分量HO2加以贮存。

-释放氧气时，当低速分量LO2与高速分量HO2之比(LO2/HO2)小于预定值时，即当高速分量较大时，氧气优先从高速分量HO2释放。当低速分量LO2与高速分量HO2之比大于预定值时，氧气从高速分量HO2和低速分量LO2两者都释放，这样，低速分量LO2与高速分量HO2之比不改变。

图3表示催化剂的氧气贮存/释放特征。竖直轴线表示高速分量HO2(贮存在贵金属中的氧气量)，而水平轴线表示低速分量LO2(贮存在氧气贮存材料中的氧气量)。

正常运行条件期间，低速分量LO2几乎为零，只有高速分量HO2按照流入催化剂中的排气的空燃比，如图3中箭头A₁所示地改变。高速分量HO2被控制为，例如，其最高容量的一半。

但是，当发动机燃料切断或当发动机从加热状态再起动(热起动)时，高速分量HO2达到其最大容量，氧气作为低速分量LO2如图3中箭头A₂所示地加以贮存。这时，氧气贮存量从点X₁改变至点X₂。

当氧气在点X₂处释放时，氧气优先地从高速分量HO2释放。当低速分量LO2与高速分量HO2之比达到图3中X₃处的预定值时，氧气从高速分量HO2和低速分量LO2两者都释放，这样，低速分量LO2与高速分量HO2之比不改变，即，氧气释放，同时如图3所示地沿直线L移动。此处，在直线L上，低速分量与高速分量的恒定比为5至15，但最好为约10，相对高速分量1。

回至图2，前部宽量程空燃比传感器4(此后称为前部A/F传感器)设置在催化剂3的上游，它根据流入催化剂3的排气中的空燃比输出电压。后部氧气传感器5设置在催化剂3的下游，它检测催化剂3的下游的排气的空燃比按化学计量空燃比作为阈值是富或是贫的。这里，在催化剂3的下游曾设置了经济型氧气传感器，但是，能设置A/F传感器以替代氧气传感器，A/F传感器能连续地检测空燃比。

冷却水温度传感器10检测冷却水的温度，它装配至发动机1上。检测到的冷却水温度用于确定发动机1的运行状态，也用于估算催化剂3的催化剂温度。

控制器6包括微处理器，诸如RAM、ROM以及I/O接口。控制器6根据空气流量计9、前部A/F传感器4以及冷却水温度传感器10的输出，计算催化剂3的氧气贮存量(高速分量HO2和低速分量LO2)。

当所计算的氧气贮存量的高速分量HO2大于一个预定量，例如，高速分量的最大容量HO2MAX的一半时，控制器6使发动机1的空燃比变富，从而使流入催化剂3中的排气的空燃比变富，并减少高速分量HO2。相反，当高速分量HO2小于预定量时，控制器6使发动机1的空燃比变贫，从而使流入催化剂3中的排气的空燃比变贫，并增加高速分量HO2。

在所计算的氧气贮存量与真实的氧气贮存量之间由于计算误差可能产生差异。这时，控制器6根据催化剂3的下游的排气的空燃比按预定的定时，重置氧气贮存量的计算值，并校正与真实的氧气贮存量的差异。

具体说来，当根据后部氧气传感器5的输出，确定催化剂3的下游的空燃比是贫的时，可确定，至少高速分量HO2已达到最大。这时，高速分量HO2被重置为最大容量。当根据后部氧气传感器5确定催化剂3的下游的空燃比是富的时，氧气从高速分量HO2和低速分量LO2都不再释放。这时，高速分量HO2和低速分量LO2被重置为最小容量。

接着将说明由控制器6进行的控制。

首先将说明氧气贮存量的估计和计算，随后是氧气贮存量的计算值的重置，最后是根据氧气贮存量对发动机1的空燃比的控制。

图4表示计算或估计催化剂3的氧气贮存量的主程序。此计算在预定间隔内由控制器6进行。

根据此程序，首先在步骤S1中，冷却水温度传感器10、曲柄角传感器12和空气流量计9的输出被作为发动机1的运行参数而读入。在步骤S2，根据这些参数估算催化剂3的温度TCAT。在步骤S3。通过比较估算的催化剂温度TCAT和催化剂激活温度TACTo，例如诸如300℃，确定催化剂3是否已被激活。

当确定，催化剂激活温度TACTo已达到时，程序进行至步骤S4，以计算催化剂3的氧气贮存量。当确定，催化剂激活温度TACTo尚未达到时，过程中断，因为在此情况，假定催化剂3不贮存或释放氧气。

在步骤S4，进行计算氧气的过度/缺乏量O21N的子程序(图5)，计算流入催化剂3中的排气的氧气过度/缺乏量。在步骤S5，进行计算氧气贮存量的高速分量的氧气释放速率A的子程序(图6)，计算高速分量的氧气释放速率A。

进而，在步骤S6，进行计算氧气贮存量的高速分量HO2的子程序(图7)。在此步骤中，根据氧气的过度/缺乏量O21N以及高速分量的氧气释放速率A，计算高速分量HO2以及过流进入低速分量LO2，而不是作为高速分量HO2贮存的氧气量OVERFLOW。

在步骤S7，根据过流氧气量OVERFLOW，确定是否全部流入催化剂3的氧气的过度/缺乏量O21N已作为高速分量HO2加以贮存。当氧气的过度/缺乏量O21N全部已作为高速分量加以贮存时(即OVERFLOW＝O)，过程中止。不然的话，程序进行至步骤S8，进行子程序(图8)，以便计算低速分量LO2，并根据从高速分量HO2过流出的过流氧气量OVERFLOW计算低速分量LO2。

此处，催化剂温度TCAT根据发动机1的冷却水温度、发动机负载和发动机转速加以估算。或替而代之，也可将温度传感器11如图2所示地安装至催化剂3上，从而催化剂3的温度可直接测量。

当催化剂温度TCAT低于激活温度TACTo时，氧气贮存量在图4中不计算。或替而代之，步骤S3可取消，而催化剂温度TCAT的影响可反映在高速分量的氧气释放速率A，或下文说明的低速分量的氧气贮存/释放速率B中。

接着，将说明进行步骤S4至S6以及步骤S8的子程序。

图5表示计算流入催化剂3中的排气的氧气过度/缺乏量O21N的子程序。在此子程序中，流入催化剂3中的排气的氧气过度/缺乏量O21N根据催化剂3的上游的排气的空燃比以及发动机1的吸入空气量加以计算。

首先，在步骤S11中，读入前部A/F传感器4的输出和空气流量计9的输出。

接着，在步骤S12中，前部A/F传感器4的输出应用预定的转换表转换成流入催化剂3的排气的过度/缺乏氧气浓度FO2。此处，过度/缺乏氧气浓度是相对化学计量空燃比下的氧气浓度的相对浓度。如果排气的空燃比等于化学计量空燃比，它为零，如果排气的空燃比富于化学计量空燃化，它为负，而如果排气的空燃比贫于化学计量空燃比，它为正。

在步骤S13中，空气流量计9的输出应用预定的转换表转换成吸入空气量(Q×t)，其中，Q＝以空气流量率表示的排气流量率，而t＝循环时间。在步骤S14中，吸入空气量(Q×t)用过度/缺乏氧气浓度FO2相乘，用以计算流入催化剂3的排气的过度/缺乏氧气量O21N。

由于过度/缺乏氧气浓度FO2具有上述特征，当流入催化剂3的排气处于化学计量空燃比时，过度/缺乏氧气量O21N为零，当它处于富空燃比时，则为负值，而当它处于贫空燃比时，则为正值。

图6表示计算氧气贮存量的高速分量的氧气释放速率A的子程序。在此子程序中，高速分量HO2的氧气释放速率假定受低速分量LO2的影响，计算高速分量的氧气释放速率A时考虑低速分量LO2。

首先，在步骤S21中，确定低速分量相对高速分量的比例LO2/HO2是否小于一个预定的阈值AR，例如如AR＝10。当确定比例LO2/HO2小于预定值AR时，也即，当高速分量HO2与低速分量LO2相比，较大时，程序进行至步骤S22，设定高速分量的氧气释放速率A为1.0，表示这一事实，即氧气只从高速分量HO2释放出。

另一方面，当确定比例LO2/HO2不小于预定阈值AR时，氧气从高速分量HO2和低速分量LO2释放出，从而低速分量LO2与高速分量HO2之比不会改变。于是，程序进行至步骤S23，计算高速分量的氧气释放速率A的值，它不会引起比例LO2/HO2改变。

图7表示计算氧气贮存量的高速分量HO2的子程序。在此子程序中，高速分量HO2根据流入催化剂3的排气的氧气过度/缺乏量O21N和高速分量的氧气释放速率A加以计算。

首先，在步骤S31中，根据氧气过度/缺乏量O21N，确定高速分量HO2是被贮存，或是被释放。

当流入催化剂3的排气的空燃比为贫的，从而氧气过度/缺乏量大于零时，确定高速分量HO2被贮存。于是程序进行至步骤S32，而高速分量HO2由以下方程(1)加以计算或估价：

HO2＝HO2z+O21N                              (1)

其中：O21N＝FO2×Q×t，HO2z＝高速分量HO2在最接近的前一时刻的值。这样，在此情况，高速分量HO2增加了氧气过度/缺乏量O21N。

另一方面，当确定，氧气过度/缺之量O21N小于零，高速分量被释放时，程序进行至步骤S33，高速分量HO2由以下方程(2)加以计算：

HO2＝HO2z+O21N×A                            (2)

其中：A＝高速分量HO2的氧气释放速率。

在步骤S34、S35中确定，所计算的HO2是否超过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。

当高速分量HO2大于最大容量HO2MAX时，程序进行至步骤S36，流入催化剂，但不作为高速分量HO2贮存的过流氧气量(过度量)OVERFLOW由以下方程(3)加以计算：

OVERFLOW＝HO2-HO2MAX                          (3)

这时，高速分量HO2被限制于最大容量HO2MAX。

当高速分量HO2小于最小容量HO2MIN时，程序进行至步骤S37，不作为部分高速分量HO2贮存的过流氧气量(缺乏量)OVERFLOW由以下方程(4)加以计算：

OVERFLOW＝HO2-HO2MIN                           (4)

在此情况，高速分量HO2被限制于最小容量HO2MIN。此处，给定零作为最小容量HO2MIN，因此，当所有高速分量HO2已被释放，缺乏的氧气量作为负的过流氧气量而计算。

当高速分量HO2位于最大容量HO2MAX与最小容量HO2MIN之间时，流入催化剂3的排气的氧气过度/缺乏量O21N全部作为高速分量HO2而被贮存，则设定过流氧气量OVERFLOW为零。

当高速分量HO2大于最大容量HO2MAX或小于最小容量HO2MIN时，已从高速分量HO2过流出的过流氧气量OVERFLOW作为低速为量LO2而贮存。

图8表示计算氧气贮存量的低速分量LO2用的子程序。在此子程序中，低速分量LO2根据已从高速分量HO2过流出的过流氧气量OVERFLOW而加以计算。

根据此子程序，在步骤41中，低速分量LO2由以下方程(5)加以计算：

LO2＝LO2z+OVERFLOW×B                         (5)

其中：LO2z＝低速分量LO2的最接近的前一值，而

B＝低速分量的氧气贮存/释放速率。

此处，低速分量的氧气贮存/释放速率B被设定为小于1的正值，但事实上对贮存和释放具有不同的特征。此外，实际的贮存/释放速率受催化剂温度TCAT和低速分量LO2的影响，因此，贮存速率和释放速率可设定为独立地改变。在此情况，当过流氧气量OVERFLOW为正的时，氧气处于过度，这时，氧气贮存速率被设定为，例如一个值，此值对较高的催化剂温度TCAT和较小的低速分量LO2，则较大。此外，当过流氧气量OVERFLOW为负的时，氧气缺乏，这时氧气释放速率可设定为，例如一个值，该值对较高的催化剂温度TCAT和较大的低速分量LO2，则较大。

在步骤S42、S43中，按计算高速分量HO2时的相同方法确定，所计速的低速分量LO2是否已超过最大容量LO2MAX，或是否小于最小容量LO2MIN，例如如零。

当最大容量LO2MAX被超过时，程序进行至步骤S44，已从低速分量LO2过流出的氧气过度/缺乏量O20UT由以下方程(6)加以计算：

O20UT＝LO2-LO2MAX                       (6)

而低速分量LO2被限制于最大容量LO2MAX。氧气过度/缺乏量O20UT从催化剂3的下游流出。

当低速分量LO2小于最小容量LO2MIN时，程序进行至步骤S45，而低速分量LO2被限制于最小容量LO2MIN。

接着，将说明由控制器6进行的氧气贮存量的计算值的重置。通过重新设置在预定条件下的氧气贮存量的计算或估计值，迄今为至所累积的计算误差被消除，从而，氧气贮存量的计算精度能提高。

图9表示用于确定重置条件的程序的细节。此程序确定，用于重置氧气贮存量(高速分量HO2和低速分量LO2)的条件按照催化剂3的下游确定的排气空燃比是否成立，并相应设定标记Frich和标记Flean。

首先，在步骤S51中，读入后部氧气传感器5的输出，后部氧气传感器5检测催化剂3的下游的排气空燃比。随后，在步骤S52中，将后部氧气传感器的输出RO2与贫氧确定阈值LDT进行比较，而在步骤S53中，将后部氧气传感器的输出RO2与富氧确定阈值RDT进行比较。

作为这些比较的结果，当后部氧气传感器的输出RO2小于贫氧确定阈值LDT时，程序进行至步骤S54，并将标记Flean设定为“1”，表示，对于氧气贮存量的贫重置条件成立。另一方面，当后部氧气传感器的输出超过富氧确定阈值RDT时，程序进行至步骤S55，并将标记Frich设定为“1”，表示，对于氧气贮存量的富重置条件成立。

当后部氧气传感器的输出RO2位于贫氧确定阈值LDT与富氧确定阈值RDT之间时，程序进行至步骤S56，并将标记Flean和Frich设定为“0”，表示，贫重置条件和富重置条件不成立。

图10表示用于重置氧气贮存量的程序。

按图10，在步骤S61、S62中确定，根据标记Flean和Frich值的改变，贫重置条件或富重置条件是否成立。

当标记Flean从“0”改变至“1”，并确定贫重置条件成立时，于是程序进行至步骤S63，将氧气贮存量的高速分量HO2重置为最大容量HO2MAX。这时，低速分量LO2的重置不进行。另一方面，当标记Frich从“0”改变至“1”，并确定富重置条件成立时，于是程序进行至步骤S64，将氧气贮存量的高速分量HO2和低速分量LO2分别重置为最小容量HO2MIN、LO2MIN。

为何对贫重置条件要进行如上述的重置，其理由是，低速分量LO2的氧气贮存速率缓慢，因而，即使低速分量LO2还未达到最大容量，如果高速分量HO2已达到最大容量，催化剂下游的氧气过流。这时，催化剂下游的排气空燃比变贫，并假定，至少高速分量HO2已达到最大容量。

当催化剂下游的排气空燃比变富时，氧气不从低速分量LO2向外释放。因此，在此情况，假定，高速分量HO2和低速分量LO2均位于最小容量，因为没有氧气释放。

接着，将说明由控制器6进行的空燃比控制(氧气贮存量恒定控制)。

图11表示用于根据估计的或计算的氧气贮存量，计算目标空燃比的程序。

据此，在步骤S71中，读入了现有氧气贮存量的高速分量HO2。在步骤S72中，计算了目前高速分量HO2与高速分量的目标值TGHO2之间的偏离DHO2(＝催化剂3要求的氧气过度/缺乏量)。高速分量的目标值TGHO2设定为，例如高速分量的最大容量HO2MAX的一半。

在步骤S73中，计算的偏离DHO2被转换成空燃比等效值，并设定了发动机1的目标空燃比T-A/F。

因此，根据此程序，当氧气贮存量的高速分量HO2低于目标量时，发动机1的目标空燃比被设定为贫，氧气贮存量的高速分量HO2就增加。另一方面，当高速分量HO2超过目标量时，发动机1的目标空燃比被设定为富，氧气贮存量的高速分量HO2就减少。用此方法，通过控制目标空燃比以控制高速分量。

接着，将说明由以上控制进行的总体作用。

在根据本发明提出的排气净化装置中，催化剂3的氧气贮存量的计算在发动机1起动时就开始，且发动机1的空燃比被控制成，使催化剂3的氧气贮存量保持恒定，目的是维持催化剂的最大转化效率。

催化剂3的氧气贮存量的估算是以测量的流入催化剂3的排气气体的空燃比及吸入空气量为基础的，氧气贮存量的计算则根据高速和低速分量的特征划分为高速分量HO2和低速分量LO2的计算。

计算按照高速分量和低速分量的特征的特定模型而进行。具体讲，在进行计算时，假定，当氧气被贮存时，高速分量HO2被优先贮存，而低速分量LO2只有当氧气不再作为高速分量HO2被贮存时，才开始贮存。计算还假定，当氧气被释放，且低速分量LO2与高速分量HO2的比例(LO2/HO2)小于预定阈值AR时，氧气优先从高速分量HO2释放出。当比例LO2/HO2达到预定值AR时，假定氧气从低速分量LO2和高速分量HO2两者均释放出，以保持此比例LO2/HO2为恒定。

当计算的氧气贮存量的高速分量HO2大于目标值时，控制器6通过将发动机1的空燃比调节成富的，减少高速分量，而当它小于目标值时，通过将空燃比调节成贫的，增加高速分量HO2。

结果，氧气贮存量的高速分量HO2被调节成处于目标值。这样，即使流入催化剂3的排气的空燃比从化学计量空燃比移开，氧气立即作为部分高速分量HO2而被贮存，或立即从高速分量HO2释放出，高速分量HO2具有高灵敏度。这样，催化剂气氛被修正至化学计量空燃比，而催化剂3的转化效率被保持于最高。

如果计算误差累积，计算的氧气贮存量从真实的氧气贮存量移开。但是，氧气贮存量(高速分量HO2和低速分量LO2)能在催化剂3的下游的排气变富或变贫时加以重置，从而计算或估计值与真实的氧气贮存量之间的任何差异能被校正。

图12表示高速分量HO2是如何在进行上述氧气贮存量恒定控制时改变的。

在此情况，在时刻t1，后部氧气传感器5的输出变得小于贫氧确定阈值，贫重置条件成立，所以高速分量HO2被重置成最大容量HO2MAX。但是，低速分量LO2在此时不必须是最大的，所以低速分量的重置不进行。低速分量LO2未表示于图12中。

在时刻t2、t3，后部氧气传感器5的输出变得大于富氧确定阈值，富重置条件成立，所以氧气贮存量的高速分量HO2被重置成最小容量，即0。低速分量LO2在此时也被重置成最小容量。

这样，氧气贮存量的计算或估计值的重置在催化剂3下游的排气的空燃比变富或贫时重置。因为与真实氧气贮存量的差异被校正，催化剂的氧气贮存量的计算精度进一步提高，用于保持氧气贮存量恒定的空燃比控制的精度增加，催化剂的转化效率被保持于高水平。

接着，将说明本发明的第二实施例。

根据第二实施例的排气净化装置的结构等同于图2所示的结构，但由控制器6进行的处理却不同。特别是，关于氧气贮存量的计算或估计存在差别。在此第二实施例中，催化剂3中的氧气贮存速率根据氧气贮存量的高速分量与低速分量之比加以确定。而在前一实施例中，具体讲，高速分量的贮存速率是一个固定值，在第二实施例中，高速分量的贮存速率则根据高速分量与低速分量之比加以确定。

由控制器6进行的控制将参照图13的方框图加以说明。

当控制条件(预定的空燃比控制条件)是基于由催化剂3的上游的前部A/F传感器4发出的信号时，控制器6进行λ(lambda)控制。λ控制意指，计算出一个空燃比反馈校正系数α，以便催化剂3的上游的排气空燃比的平均值变成化学计量空燃比，而基础喷射量Tp由此校正系数α加以校正。

这里，由于催化剂3上游的传感器4是A/F传感器，比例部分和积分部分按以下公式进行计算：

比例部分＝比例增益×Δ(A/F)，和

积分部分＝积分增益×∑Δ(A/F)，

其中：Δ(A/F)＝空燃比偏离(＝真空的排气空燃比-化学计量空燃比)，

而比例加积分控制则取这些的和作为α(＝比例部分+积分部分)而加以进行。

图13中的过程在预定的间隔(如10msec)下进行，而与λ控制无关。

首先，在步骤S101中确定，催化剂3是否从诸如冷却水温度的条件下被激活。如果催化剂3未被激活，催化剂3的氧气贮存容量无效。所以处理终止。

如催化剂3被激活，程序进行至步骤S102，排气的过度/缺乏氧气浓度FO2从图15所示的检查表，根据前部A/F传感器4的输出而读入。

这里，排气的过度/缺乏氧气浓度FO2，如图14所示，是与空燃比为化学计量时的氧气浓度相比较的相对氧气浓度。这样，当空燃比为化学计量的时，FO2为零。当排气空燃比为贫的时，氧气浓度高于化学计量空燃比时的氧气浓度，所以FO2为正。相反，当排气空燃比为富的时，氧气浓度低于化学计量空燃比时的氧气浓度，所以FO2为负。

此处，前部A/F传感器能进行测量的量程，如图14所示，是有限的。因此，燃料切断期间，空燃比是如此的贫，以致它位于测量范围之外。这样，燃料切断期间的空燃比，因此也即燃料切断期间的过度/缺乏氧气浓度不能根据前部A/F传感器输出加以计算。

但是，当空气燃料混合物燃烧时，要求的空燃比就位于预定范围内，如果应用的A/F传感器覆盖要求的空燃比范围，则位于测量范围以外的贫空燃比只在燃料切断期间产生。因此，如果设置的A/F传感器，它至少是以覆盖要求的空燃比，则当空燃比是如此之贫，以致它位于测量范围之外时，如图14所示，一个对应大气压的值(＝20.9％)可用作过度/缺乏氧气浓度FO2。这样，过度/缺乏氧气浓度即使在燃料切断期间也能计算。

现返回至图13，在步骤S103中，催化剂下游的后部氧气传感器5的输出(RO2)与富氧确定阈值RDT相比较。当确定，后部氧气传感器的输出RO2大于富氧确定阈值RDT时，也即当排气空燃比是富的时，假定催化剂3的氧气贮存量为零。这时，催化剂3不再将催化剂下游的空燃比保持为化学计量空燃比，所以程序转向步骤S104。在步骤104中，高速分量HO2和低速分量LO2均被重置为零。

另一方面，当后部氧气传感器输出RO2不大于富氧确定阈值RDT时，程序进行至步骤S105，确定，后部氧气传感器输出RO2是否小于贫氧确定阈值LDT，也即排气空燃比是否为贫的。当它不是贫的，且催化剂3下游的排气空燃比等于化学计量空燃比，就假定，由于催化剂3上游的排气空燃比的脉动产生的氧气被催化剂3所吸收，而程序进行至步骤S106、S107。

此外，程序进行至步骤S106、S107与λ控制是否进行无关，但在这两种情况，催化剂3下游的排气空燃比均为化学计量空燃比。

在步骤S106中，高速分量HO2按以下方程(7)加以计算：

HO2＝HO2z+A2×FO2×Q×t                   (7)

此处：HO2z＝高速分量在最接近的前一时刻的计算值，

A2＝表示高速分量的氧气贮存速率或释放速率的系数，

FO2＝过度/缺乏氧气浓度，

Q＝排气气体流量率(由吸入空气流量率表示)，和

t＝循环时间(10msec)

方程(7)右侧的第二项中的FO2×Q×t是单位循环时间内的过度/缺乏氧气量(即O21N)。作为单位循环时间内高速分量贮存或释放的氧气量是通过乘以系数A2而计算的，A2表示氧气贮存或释放速率。然后，通过将此项加入至高速分量的最接近的前一时刻的值HO2z而计算氧气贮存量的高速分量。

方程(7)右手侧的第二项包含单位循环时间内的过度/缺乏氧气量，FO2×Q×t。氧气的过度/缺乏量以化学计量空燃比下的氧气量为中心。换言之，当氧气过度时，方程(7)右手侧的第二项代表作为高速分量于单位循环时间内贮存的氧气量，而当氧气缺乏时，方程(7)右手侧的第二项代表以高速分量于单位循环时间内释放的氧气量。在此第二项中的系数A2当氧气过度时确定氧气贮存速率，或当氧气缺乏时确定氧气释放速率。

在步骤S107中，氧气贮存量的低速分量LO2根据氧气贮存反应速率而加以计算。

此处，如果氧气贮存在氧气贮存材料中的反应是

，

此处：R＝物质(如氧化铈)，它通过化学结合吸收氧气，反应速率k是

k＝[R]×[O₂]/[RO₂]

其中：[R]＝物质R的量，

      [O₂]＝过度氧气浓度，和

      [RO₂]＝氧气贮存量的低速分量。

氧气贮存反应速率正比于过度氧气浓度([O₂])。此速率也正比于贮存氧气的物质的量([R])，即低速分量的最大容量LO2MAX与氧气贮存量的低速分量LO2z之间的差异。速率反比于当前氧气贮存量的低速分量([RO₂])。因此，反应速率可表示成以下方程(8)：

k＝d×FO2×(LO2MAX-LO2z)/LO2z               (8)

此处d＝所应速率系数。

应用此反应速率k(k≤1)，氧气贮存量的低速分量LO2由以下方程(9)加以计算：

LO2＝LO2z+c×k×(FO2×Q×t-A2×FOz×Q×t)   (9)

此处LO2z＝在最接近的前一时刻计算的低速分量值，

c＝常数，

Q＝排气气体流量率(由吸入空气流量率表示)，和

t＝循环时间(10msec)。

以上的反应系数k可简单地为一常数值。

此处，方程(9)的右手侧的第二项中的FO2×Q×t-A2×FOz×Q×t是单位循环时间内的过度/缺乏氧气量，它过流至低速分量中。这样，方程(9)中的项FO2×Q×t-A2×FOz×Q×t相似于方程(7)右手侧的第二项中的FO2×Q×t。通过将此乘以常数c×k，该常数c×k确定氧气贮存或氧气释放速率，得以计算单位循环时间内被氧气贮存材料贮存的氧气量，或从氧气贮存材料中释放的氧气量。通过将第二项加入至最接近的前一值LO2z，就找到氧气贮存量的低速分量。

A2×FOz×Q×t是单位循环时间内从高速分量释放的氧气量。FOz×Q×t是单位循环时间内的过度/缺乏氧气量。为何单位循环时间内作为低速分量被贮存/释放的氧气量要根据方程(9)中A2×FOz×Q×t与FOz×Q×t之间的差加以计算，其理由是，虽然相信贵金属贮存氧气和氧气贮存材料贮存氧气是独立发生的，但仍相信，与氧气贮存材料进行的氧气贮存相比，贵金属进行的氧气贮存仍优先发生。

当步骤S105中催化剂下游的排气气体是贫的，则步骤S106、S107被跳过，程序转向步骤S108。

在步骤S108中确定，λ(lambda)控制是否进行。如已知的，lambda控制开始于当催化剂上游的前部A/F传感器4被激活之时。Lambda控制也停止于燃料切断期间，或当发动机具有高负载之时。

如果lambda控制被进行，则程序进行至步骤109中的PID控制及其后的步骤，当lambda控制不进行时，则步骤S109及其后的步骤不予执行。高速分量HO2的计算总是在催化剂一旦被激活就执行。但是，控制高速分量HO2以便与目标值相符，即将空燃比控制成以便高速分量与预定目标值相符的反馈控制只限于lambda控制区被进行的情况。

在步骤S109中，根据方程(10)计算了氧气贮存量的高速分量HO2与其目标值，例如高速分量的最大容量HO2MAX的1/2，之间的差异(偏离DHO2)：

DHO2＝HO2-HO2MAX/2                 (10)

在步骤S110、S111和S112中，反馈量H的比例部分Hp、积分部Hi和微分部分Hd分别从以下方程算得：

Hp＝比例增益×DHO2，

Hi＝积分增益×∑DHO2，

Hd＝微分增益×(DHO2-DHO2z)/t，

其中：t＝循环时间(10msec)。

通过相Hp、Hi和Hd而获得的值被设定为步骤S113中的燃料校正量H(反馈量)，于是图13的过程终止。

高速分量的前述最大容量HO2MAX是一个固定值，它能通过实验加以确定。

应用如此获得的燃料校正量H，连续喷射期间的燃料喷射脉冲宽度Ti按例如方程(11)加以计算：

Ti＝Tp×TFBYA×α×H×2+Ts               (11)

其中：Tp＝基础喷射脉冲宽度，

TFBYA＝目标等效比，

α＝空燃比反馈校正系数，和

Ts＝喷射脉冲宽度校正。

图2中的燃料喷射阀13按预定喷射定时，每两次发动机转动为每一汽缸打开一次，打开时间为Ti，燃料被喷射进入空气吸入通道7。

此处，方程(11)右手侧的Tp、TFBYA、α和Ts与现有技术的等同，例如，燃料切断期间α为1.0，lambda控制期间TFBYA为1.0。Ts是按照电池电压的喷射脉冲宽度校正。

接着，前述系数A2的设定将参考图16的流程加以说明。此流程在预定间隔，例如10msec，加以执行。

在图16的步骤S121中，催化剂3上游的过度/缺乏氧气浓度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被读入。图13的过程被进行过一次后，HO2、LO2的值被分别设定给HO2z、LO2z，作为为第二次过程步骤的准备。因此，图16的步骤S123或S124在图13的过程进行第一次之前不能进行。当图13的过程进行第一次，预定的初始值代替HO2z和LO2z。

在步骤S122中，过度/缺乏氧气浓度FO2与零相比较。当FO2大于零时，确定为氧气E₁被释放，于是程序进行至步骤S123。在步骤S123中，氧气贮存量的低速分量与高速分量之比，LO2z/HO2z与预定值(阈值)AR相比较。当比例HO2z/LO2z超过预定值AR时，程序进行至步骤S124、HO2z/LO2z替代常数A2，作为从高速分量释放出的氧气释放速率。

这里，为何将HO2z/LO2z用作从高速分量释放出的氧气释放速率，其理由如下。

当贵金属或氧气贮存材料单独被使用时，氧气释放速率依赖过度/缺乏氧气浓度FO2，以及贮存在贵金属或氧气贮存材料中氧气的分压。当贵金属和氧气贮存材料均存在时，氧气贮存量，以及每一成分(贵金属和氧气贮存材料)的最终氧气释放速率则确定于两种成分的比例。换言之，从高速分量释放出的氧气释放速率正比于HO2z/LO2z。

低速分量的最大容量约比高速分量的最大容量大10倍，因此，步骤S124中的HO2₂/LO2₂是一个约等于1/10的数(值＜1.0＝。

在步骤S123中为何用LO2z/HO2z替代HO2z/LO2z以便与预定值进行比较，理由是因为此值较大，因而易于比较。当然很清楚，HO2z/LO2z也可应用。

当LO2z/HO2z小于预定值AR时，程序从步骤S123转向步骤S125，系数A2被设定为1.0。这里，如果LO2z/HO2z小于预定值AR，这意味，在单位循环时间内从贵金属和氧气贮存材料释放的氧气释放量的和(计算值)大于真正从催化剂释放的氧气量，并不表示真实状态。在此情况，HO2z/LO2z不再被用作从高速分量释放的氧气释放速率。代之以，考虑到氧气只作为高速分量释放，因而高速分量的氧气释放速率在这时(即1.0)被替代在系数A2中。高速分量的氧气释放速率在这时是最大。

图17A表示，当流入催化剂3的排气的空燃比从贫改变至富时，催化剂3前、后的排气空燃比是如何变化的。图17A和17C表示，当流入催化剂3的排气的空燃比从富改变至贫时，氧气贮存量是如何改变的。

这时，在控制器6中，计算是在以下假设下进行的，即在单位循环时间内从高速分量释放的氧气量A2×FO2×Q×t如图17B所示地释放，而在单位循环时间内从低速分量释放的氧气量C×K×(FO2×Q×t-A2×FO2×Q×t)如图17C所示地释放。这两个计算值的和可能大于从根据图17A所示的空燃比差C计算的，催化剂真正释放的氧气量，诸如当由于燃料切断产生去氧。这时，从高速分量释放的氧气释放速率被设定为忽略从低速分量释放的氧气量。

返回至图16，当FO2小于零时，确定氧气正被贮存，于是程序转向步骤S126。在步骤S126中，如在步骤S124中一样，HO2z/LO2z代入系数A2中，作为高速分量的氧气贮存速率。

在第一实施例中，曾假定，贮存期间，所有氧气作为高速分量而贮存，直至高速分量达到最大容量。但是在实际中，并非所有流入摧入剂的氧气作为高速分量而贮存，即使高速分量尚未达到最大容量。

这样，如果氧气释放速率如在此实施例中似地，不仅在氧气释放时，而且在它贮存时都根据高速分量与低速分量之比加以计算，则高速分量能以更高的精度加以计算。没有作为高速分量贮存的那部分氧气就作为低速分量加以贮存，其余部分则在催化剂下游释放。

这样，在此实施例中，通过分别计算催化剂的氧气贮存量的高速分量HO2，它快速贮存/释放；和催化剂的氧气贮存量的低速分量LO2，它缓慢贮存/释放，高速分量的氧气释放速率能根据高速分量与低速分量之比HO2z/LO2z精确地加以计算。氧气贮存量的高速分量的计算精度因而能提高。

当氧气从催化剂释放，而氧气贮存量的低速分量与高速分量之比LO2z/HO2z小于预定值(阈值)时，可能发生，通过计算算得的两种分量的氧气释放量的和大于真正从催化剂释放的氧气量。这时，不能代表真实状态。在此情况，高速分量的氧气释放速率设定成忽略低速分量，则能较好地近似真实状态。

当氧气正被贮存时，虽然氧气被分别贮存在贵金属和氧气贮存材料中，但计算假定，氧气首先被贵金属从排气气体中取走，然后余下的氧气被氧气贮存材料去除，并相信这符合实际情况。这对氧气的释放也同样正确。因此，按照此实施例，在预定时间t内的氧气贮存量或氧气释放量(A2×FO2×Q×t)对于贵金属是根据预定时间t内的过度/缺乏氧气量(FO2×Q×t)估算的。然后，根据余下值(FO2×Q×t-A2×FO2×Q×t)计算或估算对氧气贮存材料的在预定时间内的氧气贮存量或氧气释放量。余下值的获取是，从预定时间内的过度/缺乏氧气量中减去此算得的高速分量在预定时间内的氧气贮存/释放量。应用此方法，对每一分量均能进行精确的估算。

高速分量HO2是计算的，而空燃比被调节成，以便HO2成为预定目标值，例如HO2MAX的1/2。用此方法，向着目标值的收敛很快。而对排气性能在短时间内不产生影响的低速分量的作用因此能忽略。

预定时间内的氧气贮存量或氧气释放量对于低速分量是根据(FO2×Q×t-A2×FO2×Q×t))的值计算或估算的，此值则从预定时间内的过度/缺乏氧气量减去预定时间内高速分量的氧气贮存/释放量而获得。但是，预定时间内的低速分量的氧气贮存量或氧气释放量也可替而代之根据预定时间内的过度/缺乏氧气量加以计算。

日本专利申请P2000-34046(递交于2000年2月10日)和P2000-26284(递交于2000年2月3日)的全部内容作为参考而包含于本申请中，本申请基于以上两个日本专利申请要求优先权。

虽然以上通过参考本发明的特定实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述实施例。根据以上思想本技术的技术人员可对上述实施例进行修正和改变。因而本发明的范围将根据权利要求书加以限定。

工业应用性

如上所述，本发明的排气净化装置可用作发动机的排气净化装置，此种发动机设置有催化剂，它贮存排气通道中的氧气。催化剂的氧气贮存量能精确计算，因此控制精度能提高，从而将氧气贮存量保持于恒定，并使排气催化剂的净化性能能保持于高水平。

Claims (89)

1.一种催化剂的氧气贮存量的计算方法，所述催化剂位于连接至发动机的催化转化器内，该计算方法包括：

计算贮存在催化剂中的氧气的高速分量，此高速分量表示氧气贮存量的一个部分，计算的高速分量在第一速率下进行变化；

计算贮存在催化剂中的氧气的低速分量，此低速分量表示氧气贮存量的另一部分；以及

其中，第一速率根据高速分量与低速分量之间的关系加以计算，

计算的低速分量在第二速率下改变，其中第一速率大于第二速率。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，根据进入催化剂的氧气的氧气浓度对第一速率进一步加以计算。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，还包括：

当计算的氧气高速分量大于高速分量最大容量时，将氧气的高速分量设定为高速分量最大容量。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，还包括：

当计算的氧气低速分量大于低速分量最大容量时，将氧气的低速分量设定为低速分量最大容量。

5.根据权利要求3的方法，其特征在于，还包括：

当计算的氧气的高速分量大于高速分量最大容量时，计算流入低速分量的氧气过流量；以及

其中低速分量是根据氧气过流量加以计算的。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，还包括：

确定催化剂下游的排气的空燃比；和

当确定的空燃比已超过富氧确定阈值时，将高速分量和低速分量重置为相应的最小容量。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，相应的最小容量是零。

8.根据权利要求1的方法，其特征在于，还包括：

确定催化剂下游的排气的空燃比；和

当被确定的空燃比低于贫氧确定阈值时，将高速分量重置为高速分量最大容量。

9.根据权利要求1的方法，其特征在于，高速分量被贵金属所贮存。

10.根据权利要求1的方法，其特征在于，低速分量被氧气贮存材料所贮存。

11.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述计算的高速分量在第一速率下进行变化是指计算的高速分量在第一速率下被贮存。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于，计算的低速分量在第二速率下被贮存，其中第一速率大于第二速率。

13.根据权利要求12的方法，其特征在于，第二速率正比于低速分量最大容量和低速分量在前计算量之间的差与低速分量在前计算量的比。

14.根据权利要求11的方法，其特征在于，根据进入催化剂的氧气的过度氧气浓度对第一速率进一步加以计算。

15.根据权利要求11的方法，其特征在于，第一速率根据高速分量与低速分量的一个比例加以计算。

16.根据权利要求15的方法，其特征在于，第一速率正比于所述比例。

17.根据权利要求11的方法，其特征在于，还包括：

当计算的氧气高速分量大于高速分量最大容量时，将氧气的高速分量设定为高速分量最大容量。

18.根据权利要求11的方法，其特征在于，还包括：

计算在第二速率下被贮存的氧气低速分量，其中，当计算的氧气高速分量小于高速分量最大容量时，第二速率被计算为零，而其中，当计算的氧气高速分量大于高速分量最大容量时，第二速率不被计算为零。

19.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述计算的高速分量在第一速率下进行变化是指计算的高速分量在第一速率下被释放。

20.根据权利要求19的方法，其特征在于，计算的低速分量在第二速率下被释放，其中第一速率大于第二速率。

21.根据权利要求19的方法，其特征在于，根据进入催化剂的氧气的缺乏氧气浓度对第一速率进一步加以计算。

22.根据权利要求19的方法，其特征在于，第一速率具有一个值，以致低速分量与高速分量的比在高于一个阈值时，此比保持恒定。

23.根据权利要求22的方法，其特征在于，所述比位于5至15的范围内。

24.根据权利要求23的方法，其特征在于，所述比大约为10。

25.根据权利要求22的方法，其特征在于，当所述比低于阈值时，第一速率正比于流入催化剂的一个缺乏氧气浓度而加以计算。

26.根据权利要求19的方法，其特征在于，第一速率根据高速分量与低速分量的比而加以计算。

27.根据权利要求26的方法，其特征在于，当数1被该比除后高于阈值时，第一速率正比于该比而加以计算。

28.根据权利要求27的方法，其特征在于，当数1被该比除后低于阈值时，第一速率正比于流入催化剂的缺乏氧气浓度而加以计算。

29.一种催化剂的氧气贮存量的控制方法，所述催化剂位于连接至发动机的催化转化器内，该控制方法包括：

执行权利要求1所述的计算方法；

根据计算的高速分量，控制发动机的空气/燃料比。

30.根据权利要求29的方法，其特征在于，空气/燃料比被控制，以便高速分量被控制成处于目标高速分量。

31.根据权利要求30的方法，其特征在于，所述目标高速分量约等于高速分量最大容量的一半。

32.根据权利要求29的方法，其特征在于，计算的低速分量在第二速率下改变，其中第一速率大于第二速率。

33.根据权利要求29的方法，其特征在于，根据进入催化剂的氧气的氧气浓度对第一速率进一步加以计算。

34.根据权利要求29的方法，其特征在于，还包括：

当计算的氧气的高速分量大于高速分量最大容量时，将氧气高速分量设定为高速分量最大容量。

35.根据权利要求29的方法，其特征在于，还包括：

当计算的氧气的低速分量大于低速分量最大容量时，将氧气低速分量设定为低速分量最大容量。

36.根据权利要求34的方法，其特征在于，还包括：

当计算的氧气的高速分量大于高速分量最大容量时，计算流入低速分量的氧气过流量；和

其中，低速分量根据氧气过流量加以计算。

37.根据权利要求29的方法，其特征在于，还包括：

确定催化剂下游的排气的空燃比；和

当确定的空燃比超过富氧确定阈值时，将高速分量和低速分量重置为相应的最小容量。

38.根据权利要求37的方法，其特征在于，相应的最小容量为零。

39.根据权利要求29的方法，其特征在于，还包括：

确定催化剂下游的排气的空燃比；和

当确定的空燃比低于贫氧确定阈值时，将高速分量重置为高速分量最大容量。

40.根据权利要求29的方法，其特征在于，高速分量被贵金属所贮存。

41.根据权利要求29的方法，其特征在于，低速分量被氧气贮存材料所贮存。

42.一种催化剂的氧气贮存量的控制方法，所述催化剂位于连接至发动机的催化转化器内，该控制方法包括：

执行权利要求11所述的计算方法；

根据计算的高速分量，控制发动机的空气/燃料比。

43.根据权利要求42的方法，其特征在于，空气/燃料比被控制成，以便高速分量被控制成处于目标高速分量。

44.根据权利要求43的方法，其特征在于，所述目标高速分量约等于高速分量最大容量的一半。

45.根据权利要求42的方法，其特征在于，计算的低速分量在第二速率下被贮存，其中第一速率大于第二速率。

46.根据权利要求45的方法，其特征在于，第二速率正比于低速分量最大容量和低速分量在前计算量之间的差与低速分量在前计算量的比。

47.根据权利要求42的方法，其特征在于，根据进入催化剂的氧气的过度氧气浓度对第一速率进一步加以计算。

48.根据权利要求42的方法，其特征在于，第一速率根据高速分量与低速分量的一个比例加以计算。

49.根据权利要求48的方法，其特征在于，所述第一速率正比于所述比例。

50.根据权利要求42的方法，其特征在于，还包括：

当计算的氧气高速分量大于高速分量最大容量时，将氧气的高速分量设定为高速分量最大容量。

51.根据权利要求42的方法，其特征在于，还包括：

计算在第二速率下被贮存的氧气低速分量，其中，当计算的氧气高速分量小于高速分量最大容量时，第二速率被计算为零，而其中，当计算的氧气高速分量大于高速分量最大容量时，第二速率不被计算为零。

52.一种催化剂的氧气贮存量的控制方法，所述催化剂位于连接至发动机的催化转化器内，该控制方法包括：

执行权利要求19所述的计算方法；

根据计算的高速分量，控制发动机的空气/燃料比。

53.根据权利要求52的方法，其特征在于，空气/燃料比被控制成，以便高速分量被控制成处于目标高速分量。

54.根据权利要求53的方法，其特征在于，目标高速分量约等于高速分量最大容量的一半。

55.根据权利要求52的方法，其特征在于，计算的低速分量在第二速率下被释放，其中第一速率大于第二速率。

56.根据权利要求52的方法，其特征在于，根据进入催化剂的氧气的缺乏氧气浓度对第一速率进一步加以计算。

57.根据权利要求52的方法，其特征在于，第一速率具有一个值，以致低速分量与高速分量的比在高于一个阈值时，此比保持恒定。

58.根据权利要求57的方法，其特征在于，所述比在5至15的范围内。

59.根据权利要求58的方法，其特征在于，所述比约为10。

60.根据权利要求57的方法，其特征在于，当所述比低于阈值时，第二速率正比于流入催化剂的缺乏氧气浓度而加以计算。

61.根据权利要求52的方法，其特征在于，第一速率根据高速分量与低速分量的比而加以计算。

62.根据权利要求61的方法，其特征在于，当数1被该比除后高于一个阈值时，第一速率正比于该比而加以计算。

63.根据权利要求62的方法，其特征在于，当数1被该比除后低于阈值时，第一速率正比于流入催化剂中的缺乏氧气浓度而加以计算。

64.一种发动机的排气净化装置，该装置包括：

催化剂，它设置在发动机的排气通道中；

前部传感器，它检测流入催化剂中的氧气的氧气浓度；和

微处理器，它被加以编程，用以：

计算贮存在催化剂中的氧气的高速分量，

计算的高速分量在第一速率下进行变化；

计算贮存在催化剂中的氧气的低速分量；

其中，第一速率根据氧气浓度以及高速分量与低速分量之间的关系加以计算；和

根据计算的高速分量，控制发动机的空气/燃料比。

65.根据权利要求64的排气净化装置，其特征在于，微处理器按低速分量在第二速率下发生改变对低速分量进行计算，其中第一速率大于第二速率。

66.根据权利要求64的排气净化装置，其特征在于，当计算的氧气高速分量大于高速分量最大容量时，微处理器将氧气的高速分量设定为高速分量最大容量。

67.根据权利要求64的排气净化装置，其特征在于，当计算的氧气低速分量大于低速分量最大容量时，微处理器将氧气的低速分量设定为低速分量最大容量。

68.根据权利要求66的排气净化装置，其特征在于，当计算的氧气的高速分量大于高速分量最大容量时，微处理器计算流入低速分量中的氧气过流量；以及

其中，低速分量根据氧气过流量加以计算。

69.根据权利要求64的排气净化装置，其特征在于，还包括：

后部传感器，它检测流出催化剂的排气的氧气浓度；以及

其中，当催化剂下游的排气的空燃比超过富氧确定阈值时，微处理器将高速分量和低速分量重置为相应的最小容量。

70.根据权利要求69的排气净化装置，其特征在于，相应的最小容量为零。

71.根据权利要求64的排气净化装置，其特征在于，还包括：

后部传感器，它检测流出催化剂的排气的氧气浓度；以及

其中，当催化剂下游的排气的空燃比低于贫氧确定阈值时，微处理器将高速分量重置为高速分量最大容量。

72.根据权利要求64的排气净化装置，其特征在于，高速分量被贵金属所贮存。

73.根据权利要求64的排气净化装置，其特征在于，低速分量被氧气贮存材料所贮存。

74.根据权利要求64的排气净化装置，其特征在于，由前部传感器所检测的流入催化剂中的氧气的氧气浓度为过度氧气浓度，并且，所述计算的高速分量在第一速率下进行变化是指计算的高速分量在第一速率下被贮存。

75.根据权利要求74的排气净化装置，其特征在于：微处理器按低速分量在第二速率下被贮存而对低速分量进行计算，其中第一速率大于第二速率。

76.根据权利要求75的排气净化装置，其特征在于，微处理器按第二速率正比于：低速分量最大容量和低速分量在前计算量之间的差与低速分量在前计算量之比，计算第二速率。

77.根据权利要求74的排气净化装置，其特征在于，微处理器根据高速分量与低速分量之比计算第一速率。

78.根据权利要求77的排气净化装置，其特征在于，微处理器按第一速率正比于所述比而计算第一速率。

79.根据权利要求75的排气净化装置，其特征在于，当计算的氧气的高速分量大于高速分量最大容量时，微处理器将氧气高速分量设定为高速分量最大容量。

80.根据权利要求75的排气净化装置，其特征在于，微处理器按氧气的低速分量在第二速率下被贮存而计算氧气低速分量，其中，当计算的氧气高速分量小于高速分量最大容量时，第二速率被计为零，以及其中，当计算的氧气高速分量大于高速分量最大容量时，第二速率不为零。

81.根据权利要求64的排气净化装置，其特征在于，由前部传感器所检测的流入催化剂中的氧气的氧化浓度为缺乏氧化浓度，并且，所述计算的高速分量在第一速率下进行变化是指计算的高速分量在第一速率下释放。

82.根据权利要求81的排气净化装置，其特征在于，微处理器按低速分量在第二速率下被释放而对低速分量进行计算，其中第一速率大于第二速率。

83.根据权利要求81的排气净化装置，其特征在于，第一速率具有一个值，以致当高速分量与高速分量的比高于一个阈值时，该比保持恒定。

84.根据权利要求83的排气净化装置，其特征在于，所述比在5至15的范围内。

85.根据权利要求84的排气净化装置，其特征在于，所述比约为10。

86.根据权利要求83的排气净化装置，其特征在于，当所述比低于阈值时，微处理器按第一速率正比于缺乏氧气浓度而对第一速率进行计算。

87.根据权利要求81的排气净化装置，其特征在于，微处理器根据高速分量与低速分量之比计算第一速率。

88.根据权利要求87的排气净化装置，其特征在于，当数1被所述比除后高于阈值时，微处理器按第一速率正比于所述比而计算第一速率。

89.根据权利要求88的排气净化装置，其特征在于，当数1被所述比除后低于此阈值时，微处理器按第一速率正比于缺乏氧气浓度而计算第一速率。

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