DE10005623A1 - Gerät und Verfahren zum Ermitteln der Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile, die adsorbiert sind durch ein Adsorptionsmittel bei einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Gerät und Verfahren zum Ermitteln der Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile, die adsorbiert sind durch ein Adsorptionsmittel bei einer Brennkraftmaschine

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Abstract

Bei einer Brennkraftmaschine, die ausgestattet ist mit einem Adsorptionsmittel für die Adsorption unverbrannter Kraftstoffbestandteile, wird die Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile, die in dem Adsorptionsmittel (160) adsorbiert ist, mit einer hohen Genauigkeit ermittelt. Die Menge der Kraftstoffbestandteile, die in einem Kanal anhaften, der sich stromaufwärts des Adsorptionsmittels (160) befindet und der Kraftstoffbestandteile leitet, wird ermittelt. Durch Berücksichtigen der ermittelten Menge der anhaftenden Kraftstoffbestandteile wird die Menge der Kraftstoffbestandteile ermittelt, die in dem Adsorptionsmittel (160) adsorbiert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technologie für ein System, bei dem ein Adsorptionsmittel vorgesehen ist in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine für die Adsorption unverbrannter Kraftstoffbestandteile in dem Abgas, wobei die Technologie in der Lage ist, eine Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile zu ermitteln, die in dem Adsorptionsmittel adsorbiert ist.
Eine typische Brennkraftmaschine, die in einem Kraftfahrzeug oder dergleichen eingebaut ist, ist mit einer Emissionsregelkatalysatorvorrichtung ausgestattet, die vorgesehen ist in einem Zweig eines Abgaskanals zum im wesentlichen Beseitigten oder Abschwächen von schädlichen Gasbestandteilen, die in dem Abgas vorhanden sind. Ein Beispiel einer derartigen Emissionsregelkatalysatorvorrichtung ist eine Dreiwegekatalysatorvorrichtung, bei der eine Fläche einer keramischen Stützung mit Aluminium beschichtet ist und die Aluminiumfläche ist beladen mit einer katalytischen Edelmetallsubstanz auf der Grundlage von Platin und Rhodium. Diese Art einer Dreiwegekatalysatorvorrichtung veranlasst, dass in dem Abgas enthaltene Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) mit Sauerstoff (O2) reagieren, der in dem Abgas vorhanden ist, wodurch sie oxidiert werden zu Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2), wenn das Luft-Kraftstoff- Verhältnis des in die Katalysatorvorrichtung einströmenden Abgases bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder nahe bei diesem ist. Gleichzeitig veranlasst die Dreiwegekatalysatorvorrichtung, dass in dem Abgas vorhandene Stickoxide (NOx) mit Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO) reagieren, die in dem Abgas vorhanden sind, wodurch NOx reduziert wird zu Wasser (H2O), Kohlendioxid (CO2) und Stickstoff (N2).
Die vorstehend beschriebene Dreiwegekatalysatorvorrichtung ist in der Lage, im wesentlichen die unverbrannten Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide zu beseitigen oder abzuschwächen, die in dem Abgas enthalten sind, wodurch verhindert wird, dass diese schädlichen Gasbestandteile in die Atmosphäre freigegeben werden.
Normalerweise aktiviert die Dreiwegekatalysatorvorrichtung bei einer vorgegebenen Aktivierungstemperatur (beispielsweise 800°C bis 500°C) oder darüber, um schädliche Gasbestandteile in dem Abgas beträchtlich abzuschwächen. D. h., wenn die Temperatur der Katalysatorvorrichtung unterhalb der Aktivierungstemperatur liegt, ist die Katalysatorvorrichtung inaktiv und kann die schädlichen Gasbestandteile in dem Abgas nicht beträchtlich abschwächen.
Insbesondere bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine wird die Verbrennung in dem Motor instabil, weil die eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht wird von einer normalen Höhe, um den Start des Motors zu erleichtern und die Aufwärmphase zu beschleunigen. Deshalb erhöht sich manchmal die Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile (beispielsweise Kohlenwasserstoff), die in dem Abgas enthalten sind. Wenn die Dreiwegekatalysatorvorrichtung nicht aktiviert ist bei einem derartigen Fall, besteht eine Möglichkeit, dass unverbrannte Kohlenwasserstoffe nicht beträchtlich abgeschwächt werden, sondern in großen Mengen in die Atmosphäre freigegeben werden.
Um dieses Problem zu überwinden, wurde eine Technologie vorgeschlagen, dass ein Abgaskanal mit einem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel versehen ist, das gebildet ist aus einem porösen Zeolitmaterial oder dergleichen und das unverbrannte Kohlenwasserstoffe in dem Abgas adsorbiert, wenn eine vorgegebene Temperatur nicht erreicht ist und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (die vorher adsorbiert wurden) desorbiert, wenn die vorgegebene Temperatur erreicht oder überschritten wird. Wenn eine Dreiwegekatalysatorvorrichtung inaktiv ist, wird verursacht, dass unverbrannte Kohlenwasserstoffe in dem Abgas adsorbiert werden in dem HC-Adsorptionsmittel, um eine Freigabe der unverbrannten Kohlenwasserstoffe in die Atmosphäre zu verhindern.
Wenn eine Brennkraftmaschine mit einem HC- Adsorptionsmittel ausgestattet ist, wie vorstehend beschrieben ist, kann es absehbar sein, eine Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe zu schätzen, die in dem HC-Adsorptionsmittel adsorbiert ist und auf der Grundlage des geschätzten Werts zu ermitteln, ob sich das HC-Adsorptionsmittel verschlechtert hat. Um dieses Ziel zu verwirklichen, ist es wichtig, genau die Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe zu schätzen, die in dem HC-Adsorptionsmittel adsorbiert sind.
Als eine Technologie, die sich auf eine derartige Anforderung richtet, ist in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung NR. HEI 6-93846 ein Brennkraftmaschinenemissionsregelgerät beschrieben. Das Emissionsregelgerät erfasst die Menge der von dem Motor abgegebenen Kohlenwasserstoffe, die Durchflussrate des Abgases, das durch ein HC-Adsorptionsmittel hindurch tritt, und die Temperatur des HC-Adsorptionsmittels. Auf der Grundlage der erfassten Werte schätzt das Gerät eine gesamte Menge der Kohlenwasserstoffe, die in dem HC-Adsorptionsmittel adsorbiert ist.
Bei dem in der JP 6-93846 beschriebenen Gerät wird eine Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, berechnet auf der Grundlage der eingespritzten Kraftstoffmenge, dem Grad der Kraftstoffverdampfung (die geschätzt wird aus der Temperatur des Motorkühlwassers), dem Durchfluss des Abgases (der geschätzt wird aus der Motordrehzahl) und dergleichen. Anschließend wird eine Adsorptionsrate des HC- Adsorptionsmittels geschätzt aus der Durchflussrate eines Abgases, das durch das HC-Adsorptionsmittel hindurch tritt und der Temperatur des HC-Adsorptionsmittels. Auf der Grundlage der Adsorptionsrate des HC-Adsorptionsmittels und der Menge der von der Brennkraftmaschine abgegebenen unverbrannten Kohlenwasserstoffe wird eine Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe geschätzt, die schätzungsweise durch das HC- Adsorptionsmittel adsorbiert ist.
Bei einem Zustand, wobei veranlasst wird, dass unverbrannte Kohlenwasserstoffe aus dem Abgas in dem Adsorptionsmittel adsorbiert werden, haben Kanalabschnitte, die sich stromaufwärts des Adsorptionsmittels befinden und die Kraftstoffbestandteile leiten, wie beispielsweise ein Ansaugkanal, eine Brennkammer, ein Abgaskanal und dergleichen, relativ niedrige Temperaturen, so dass diese Kanalabschnitte wahrscheinlich Anhaftungen aus den Kraftstoffbestandteilen aufnehmen. Deshalb ändert sich die Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile, die tatsächlich in dem Adsorptionsmittel adsorbiert sind, in Übereinstimmung mit den Mengen der Kraftstoffbestandteile, die an Wandflächen oder dergleichen der Kanalabschnitte anhaften.
Insbesondere bei einem Kaltstart einer Brennkraftmaschine sind die Temperaturen des Ansaugkanals, der Brennkammer, des Abgaskanals und dergleichen relativ niedrig, so dass die Kraftstoffbestandteile nicht leicht verdampfen, aber wahrscheinlich an Wandflächen der Kanäle anhaften. Wenn die Menge derartiger unverbrannter Kohlenwasserstoffanhaftung nicht berücksichtigt wird, wird es schwierig, genau zu ermitteln eine Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die aus dem Motor abgegeben wird, so dass es schwierig wird, mit einer hohen Präzision zu ermitteln die Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die in dem HC-Adsorptionsmittel adsorbiert ist.
Wenn darüber hinaus die Emissionsregelkatalysatorvorrichtung bei einem Abschnitt eines Abgaskanalstroms aufwärts des HC-Adsorptionsmittels vorgesehen ist, werden Teile der in dem Abgas vorhandenen unverbrannten Kohlenwasserstoffe zeitweilig adsorbiert oder haften an der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung. Deshalb müssen die Mengen der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die zeitweilig adsorbiert sind oder anhaften, wie vorstehend beschrieben ist, auch berücksichtigt werden, um genau eine Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe zu schätzen, die in dem HC-Adsorptionsmittel adsorbiert ist.
Noch des Weiteren ändert sich die Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die adsorbiert sind in dem HC- Adsorptionsmittel, in Übereinstimmung mit den Graden der Leistungsverschlechterung der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung. Deshalb ist es notwendig, die Leistungsverschlechterung der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung auch in Betracht zu ziehen.
Demgemäss besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Technologie, die in der Lage ist, die Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile genau zu erfassen, die adsorbiert sind in dem Adsorptionsmittel einer Brennkraftmaschine, die mit dem Adsorptionsmittel ausgestattet ist, die unverbrannte Kraftstoffbestandteile adsorbiert.
Um die vorstehende und/oder andere Aufgaben zu lösen, ermittelt ein Gerät gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung eine Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile, die an einem Adsorptionsmittel einer Brennkraftmaschine anhaften. Das Gerät umfasst ein Adsorptionsmittel, das vorgesehen ist in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine und das unverbrannte Kraftstoffbestandteile des Abgases adsorbiert, und einen Regler. Der Regler ermittelt eine Menge von Kraftstoffbestandteilen, die in einem Kanal haften, der sich stromaufwärts des Adsorptionsmittels befindet und der Kraftstoffbestandteile leitet. Der Regler ermittelt die Menge der Kraftstoffbestandteile, die adsorbiert sind in dem Adsorptionsmittel, während die ermittelte Menge der anhaftenden Kraftstoffbestandteile in Betracht gezogen wird.
Die somit ermittelte Menge der Kraftstoffbestandteile, die adsorbiert ist, nimmt einen Wert an, der ermittelt wird ange­ sichts der Menge der Kraftstoffbestandteile, die an Wandflächen oder dergleichen der Kanäle anhaften, die sich erstrecken von einer Stelle, an der das Kraftstoffeinspritzventil angeordnet ist, zu einer Stelle, an der das Adsorptionsmittel angeordnet ist. Deshalb wird ein Fehler zwischen der ermittelten Menge der adsorbierten Kraftstoffbestandteile und der tatsächlichen Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile, die in dem Adsorptionsmittel adsorbiert ist, klein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ermittelt der Regler eine Menge der zugeführten Kraftstoffbestandteile, die verbraucht wird während einer Verbrennung durch Ermitteln der Differenz zwischen der Menge der zugeführten Kraftstoffbestandteile und der Menge der tatsächlich während der Verbrennung verbrauchten Kraftstoffbestandteile. Der Regler ermittelt dann eine Menge der Kraftstoffbestandteile, die stromaufwärts der Brennkammer anhaften, und subtrahiert diesen Wert von der ermittelten Menge der zugeführten Kraftstoffbestandteile, die nicht verbraucht wurden, um eine Menge der (unverbrannten) Kraftstoffbestandteile zu ermitteln, die von dem Motor abgegeben wird. Die Menge der in dem Adsorptionsmittel adsorbierten Kraftstoffbestandteile wird dann ermittelt auf der Grundlage der ermittelten Menge der abgegebenen Kraftstoffbestandteile, und wenn eine Katalysatorvorrichtung sich zwischen dem Motor und dem Adsorptionsmittel befindet, haftet eine Menge der abgegebenen Kraftstoffbestandteile an der Katalysatorvorrichtung (d. h. sie ist adsorbiert durch dieselbe).
Ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung beinhaltet das Verfahren des Ermittelns der Menge der durch das Adsorptionsmittel adsorbierten Kraftstoffbestandteile, das sich in dem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine befindet.
Die vorangegangene und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich aus der vorliegenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet sind für die Repräsentation gleicher Elemente, und wobei:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Bauweise einer Brennkraftmaschine zeigt, auf die das Adsorptionsmengenberechnungsgerät der Erfindung angewandt ist;
Fig. 2 einen Betrieb eines Auf/Zu-Ventils darstellt;
Fig. 3 einen anderen Betrieb des Auf/Zu-Ventils darstellt;
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer internen Bauweise einer ECU darstellt;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm einer Katalysatordurchtrittsratenermittlungsroutine darstellt;
Fig. 6 einen Katalysatorverschlechterungsermittlungsregelverlauf zeigt;
Fig. 7 einen Katalysatordurchtrittsratenermittlungsregelverlauf zeigt;
Fig. 8 eine Ablaufdiagramm einer Adsorptionskohlenwasserstoffmengeermittlungsroutine darstellt;
Fig. 9 einen Verlauf einer Beziehung zwischen einer Kraftstoffeigenschaft und dem Adsorptionsmengenkorrekturfaktor anzeigt;
Fig. 10 ein Diagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer Summe der Änderungen beim Öffnen einer Drosselklappe zu der Beschleunigungsseite hin während einem Betrieb der Adsorption von Kohlenwasserstoffen in einem HC-Adsorptionsmittel darstellt; und
Fig. 11 zeigt einen Verlauf einer Beziehung zwischen der Summe der Änderungen der Öffnung der Drosselklappe und dem Adsorptionsmengenkorrekturfaktor an.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Geräts der Erfindung zum Berechnen einer Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile, die adsorbiert ist in einem Adsorptionsmittel, das vorgesehen ist in einem Brennkraftmaschinensystem für die Adsorption derartiger unverbrannter Kraftstoffbestandteile wird nun beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bauweise einer Brennkraftmaschine, auf die das Adsorptionsmengenberechnungsgerät der Erfindung angewandt ist. Eine Brennkraftmaschine 1, die in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein wassergekühlter Viertaktbenzinmotor mit einer Vielzahl von Zylindern.
Ein Ansaugkrümmer 2 ist mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Zweigleitungen des Ansaugkrümmers 2 sind mit Brennkammern der entsprechenden Zylinder über (nicht gezeigte) Einlasskanäle verbunden. Der Ansaugkrümmer 2 ist mit einem Windkessel 3 verbunden. Der Windkessel 3 ist mit einer Luftreinigerbox 5 über eine Ansaugleitung 4 verbunden.
Die Ansaugleitung 4 ist mit einer Drosselklappe 6 versehen, die mit einem (nicht gezeigten) Gaspedal zusammenwirkt, um den Durchfluss der Ansaugluft einzustellen, die durch die Ansaugleitung 4 hindurchtritt. Die Drosselklappe 6 hat einen Drosselpositionssensor 7, der ein elektrisches Signal abgibt in Übereinstimmung mit der Öffnung der Drosselklappe 6.
Die Ansaugleitung 4 ist auch mit einem Luftdurchflussmessgerät 8 versehen, das ein elektrisches Signal abgibt in Übereinstimmung mit der Masse der Ansaugluft, die durch die Ansaugleitung 4 hindurchströmt. Der Windkessel 3 ist mit einem Unterdrucksensor 24 versehen, der ein elektrisches Signal abgibt in Übereinstimmung mit dem Druck innerhalb des Windkessels 3.
Die Zweigleitungen des Ansaugkrümmers 2 sind jeweils mit Kraftstoffeinspritzventilen 10a, 10b, 10c, 10d versehen (die nachfolgend zusammen als "Kraftstoffeinspritzventile 10" bezeichnet werden). Die Kraftstoffeinspritzventile 10 sind mit einer Kraftstoffverteilerleitung 9 verbunden. Die Kraftstoffverteilerleitung 9 verteilt Kraftstoff, der von einer (nicht gezeigten) Kraftstoffpumpe gepumpt wird, auf individuelle Kraftstoffeinspritzventile 10.
Die Kraftstoffeinspritzventile 10 sind jeweils mit Treiberschaltkreisen 11a, 11b, 11c, 11d versehen (die nachfolgend zusammen als "Treiberschaltkreise 11" bezeichnet werden). Wenn ein Treiberschaltkreis 11 einen Treiberstrom an ein entsprechendes Kraftstoffeinspritzventil 10 anlegt, öffnet das Kraftstoffeinspritzventil 10, um Kraftstoff einzuspritzen, der zugeführt wird von der Kraftstoffverteilerleitung 9, in den Einlasskanal eines entsprechenden Zylinders.
Ein Abgaskrümmer 12 ist mit der Brennkraftmaschine 11 verbunden. Zweigleitungen des Abgaskrümmers 12 sind mit den Brennkammern der Zylinder über (nicht gezeigte) Abgaskanäle verbunden. Eine erste Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 einer kleinen Kapazität ist mit dem Abgaskrümmer 12 verbunden, um die schnelle Aktivierungsleistung beim Kaltstart des Motors zu verbessern.
Die erste Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 ist mit einer Abgasleitung 14 verbunden. Die Abgasleitung 14 ist bei ihrem stromabwärtigen Ende mit einem (nicht gezeigten) Schalldämpfer verbunden. Eine zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 mit einer größeren Kapazität als die erste Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 ist in einem Zweig der Abgasleitung 14 vorgesehen.
Die erste Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 und die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 sind Dreiwegekatalysatorvorrichtungen, die jeweils eine keramische Stütze haben und gebildet sind beispielsweise aus Dichroit in einer Gitterkonfiguration mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen, die sich in der Durchflussrichtung des Abgases erstrecken, und einer Katalysatorschicht, die auf eine Fläche der keramischen Stütze beschichtet ist. Die Katalysatorschicht jeder Katalysatorvorrichtung ist gebildet beispielsweise durch Beladen einer Fläche eines porösen Aluminiummetalls (Al2O3) mit vielen Poren mit Edelmetallkatalysatoren auf der Grundlage von Platin-Rhodium (Pt-Rh).
Die erste und zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13, 15 werden jeweils aktiviert, wenn die Katalysatorbettemperatur davon gleich oder höher als eine vorgegebene Temperatur ist. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in eine Katalysatorvorrichtung einströmenden Abgases nahe dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, veranlasst die Katalysatorvorrichtung, dass Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO), die in dem Abgas enthalten sind, mit Sauerstoff (O2) reagieren, der in dem Abgas vorhanden ist, wodurch sie oxidiert werden zu Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2). Gleichzeitig verursacht der Dreiwegekatalysator, dass Stickoxide (NOx), die in dem Abgas vorhanden sind, mit Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO) reagieren, die in dem Abgas vorhanden sind, wodurch NOx reduziert wird zu Wasser (H2O), Kohlendioxid (CO2) und Stickstoff (N2).
Ein Umgehungskanal 16, der einen Abschnitt der Abgasleitung 14 umgeht, ist mit einem Abschnitt der Abgasleitung 14 verbunden, der sich stromaufwärts der zweiten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 befindet. In dem Zweig des Umgehungskanals 16 ist ein HC-Adsorptionsmittel 160 vorgesehen, das beispielsweise hauptsächlich aus Zeolit gebildet ist. Das HC-Adsorptionsmittel 160 adsorbiert unverbrannte Kohlenwasserstoffe, die in dem Abgas vorhanden sind, wenn die Temperatur des HC-Adsorptionsmittels 160 niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist. Wenn die vorgegebene Temperatur erreicht oder überschritten wird, gibt das HC-Adsorptionsmittel 160 unverbrannte Kohlenwasserstoffe ab (desorbiert dieselben), die vorher adsorbiert wurden.
Ein Auf/Zu-Ventil 17, das in der Lage ist, einen aus dem Umgehungskanal 16 und der Abgasleitung 14 vollständig zu schließen, ist vorgesehen bei einer Verbindungsstelle zwischen der Abgasleitung 14 und einem stromaufwärtigen Ende des Umgehungskanals 16. Das Auf/Zu-Ventil 17 ist mit einem Stellglied 18 versehen, das gebildet ist durch einen Schrittmotor oder dergleichen, um das Auf/Zu-Ventil 17 zu öffnen und zu schließen in Übereinstimmung mit dem Betrag eines daran angelegten Stroms.
Normalerweise treibt das Stellglied 18 das Auf/Zu-Ventil 17 an, um den Umgehungskanal 16 vollständig zu schließen und die Abgasleitung 14 vollständig zu öffnen, wie in Fig. 1 gezeigt ist. In dieser Situation tritt die gesamte Menge des Abgases aus der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 durch die Abgasleitung 14 hindurch vor dem Strömen in die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 hinein.
Wenn die Katalysatorbettemperatur der zweiten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 niedriger als eine vorgegebene Aktivierungstemperatur ist, beispielsweise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1, treibt das Stellglied 18 das Auf/Zu-Ventil 17 an, um die Abgasleitung 14 vollständig zu schließen und den Umgehungskanal 16 vollständig zu öffnen, wie in Fig. 2 gezeigt ist. In dieser Situation tritt die gesamte Menge des Abgases aus der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 durch den Umgehungskanal 16 hindurch und deshalb durch das HC- Adsorptionsmittel 116 vor dem Einströmen in die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15, so dass die unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die in dem Abgas vorhanden sind, in dem HC-Adsorptionsmittel 160 adsorbiert werden. Deshalb werden die unverbrannten Kohlenwasserstoffe aus dem Abgas nicht in die Atmosphäre freigegeben, selbst wenn die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 nicht aktiv ist.
Nachdem die Katalysatorbettemperatur der zweiten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 die Aktivierungstemperatur erreicht oder überschritten hat, treibt das Stellglied 18 das Auf/Zu-Ventil 17 an, so dass sowohl der Umgehungskanal 16 als auch die Abgasleitung 14 leitend werden, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Dabei ist das Auf/Zu-Ventil 17 bei einer derartigen Öffnung eingerichtet, dass das Verhältnis des Durchflusses durch den Umgehungskanal 16 zu dem Durchfluss durch den Abgaskanal 14 klein wird, d. h. eine derartige Öffnung, dass die Öffnung des Auf/Zu-Ventils 17 zu dem Umgehungskanal 16 kleiner wird als die Öffnung zu dem Abgaskanal 14.
In dieser Situation strömt ein Hauptteil des Abgases aus der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 in die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 hinein über die Abgasleitung 14, und der restliche Teil strömt in die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 hinein über den Umgehungskanal 16 und das HC-Adsorptionsmittel 160. Deshalb wird Wärme übertragen von dem Abgas, das durch den Umgehungskanal 16 hindurchströmt, auf das HC-Adsorptionsmittel 160, wodurch die Temperatur des HC-Adsorptionsmittels 160 erhöht wird.
Wenn aufgrund der Wärme des Abgases das HC- Adsorptionsmittel 160 erwärmt ist auf oder über eine vorgegebene Temperatur, werden vorher adsorbierte unverbrannte Kohlenwasserstoffe desorbiert aus dem HC-Adsorptionsmittel 116 und fließen in die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 hinein zusammen mit dem Abgas. Infolge dessen werden die unverbrannten Kohlenwasserstoffe oxidiert durch Reaktionen mit O2, der in dem Abgas enthalten ist, oder O2, der in der zweiten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 gespeichert ist aufgrund seiner Sauerstoffspeicherkapazität (OSC). Gleichzeitig werden die unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die aus dem HC- Adsorptionsmittel 160 desorbiert werden, verbraucht als Reduktionsmittel für die Reduktion von NOx, die in dem Abgas vorhanden sind.
Nachdem die unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die in dem HC-Adsorptionsmittel 160 adsorbiert sind, desorbiert sind, d. h. nachdem das HC-Adsorptionsmittel 160 erneuert ist, treibt das Stellglied 18 das Auf/Zu-Ventil 17 an, um den Umgehungskanal 16 vollständig zu schließen und die Abgasleitung 14 vollständig zu öffnen.
Ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 19, der ein elektrisches Signal abgibt in Übereinstimmung mit dem Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases, das in die ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 einströmt, ist in dem Abgaskrümmer 12 vorgesehen, vorzugsweise bei einem Abschnitt des Abgaskrümmers 12, der sich unmittelbar stromaufwärts der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 befindet.
Der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 19 ist im wesentlichen beispielsweise aus einem festen Elektrolyt- Abschnitt hergestellt, der gebildet ist aus Zirkon (ZrO2) in einer Rohrform durch Feuern einer äußeren Platinelektrode, die eine Außenfläche des festen Elektrolytabschnitts bedeckt, und einer inneren Platinelektrode, die eine Innenfläche des festen Elektrolyt-Abschnitts bedeckt. Der Luft/Kraftstoff-Verhältnis- Sensor 19 gibt einen Strom ab proportional zu der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas (der Konzentration der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, wenn das Luft/Kraftstoff- Verhältnis sich auf der fetten Seite des theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses befindet), wenn sich Sauerstoffionen beim Anlegen einer Spannung zwischen der äußeren Elektrode und der inneren Elektrode bewegen.
Ein Sauerstoffsensor (O2-Sensor 20) der ein elektrisches Signal abgibt in Übereinstimmung mit der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, das aus der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 ausströmt, ist vorgesehen bei einem Abschnitt der Abgasleitung 14, der sich stromaufwärts des Umgehungskanals 16 befindet, vorzugsweise ein Abschnitt der Abgasleitung 14, der sich unmittelbar stromabwärts der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 befindet.
Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einem Kurbelpositions- Sensor 21 versehen, der ein Impulssignal abgibt bei jedem vorgegebenen Drehwinkel (beispielsweise 30 Grad) einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle, und einem Wassertemperatursensor 22, der ein elektrisches Signal abgibt in Übereinstimmung mit der Temperatur des Kühlwassers, das in einem (nicht gezeigten) Wassermantel der Brennkraftmaschine 1 fließt.
Der Kurbelpositions-Sensor 21, der Wassertemperatursensor 22, der Drosselpositions-Sensor 7, das Luftdurchfluss-Messgerät 8, der Unterdruck-Sensor 24, der Luft/Kraft-Verhältnissensor 19 und der Sauerstoffsensor 22 sind mit einer Motorregel- Elektronikregeleinheit (ECU) 25 verbunden durch ihre jeweiligen Verdrahtungen, so dass das Signal von jedem Sensor in die ECU 25 eingeben wird, wie in Fig. 5 angedeutet ist.
Unter Verwendung der Abgabesignale der Sensoren ermittelt die ECU 25 einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1. In Übereinstimmung mit dem ermittelten Betriebszustand führt die ECU 25 verschiedene Regelungen durch, wie beispielsweise die Kraftstoffeinspritzregelung, die Zündregelung, die Auf-/Zu- Regelung des Auf-/Zu-Ventils 17 und dergleichen.
Wie in Fig. 4 angedeutet ist, hat die Ecu 25 eine CPU 27, einen ROM 28, einen RAM 29, einen Sicherungs-RAM 30, einen Eingangsanschluss 31 und einen Ausgangsanschluss 32, die zwischenverbunden sind durch einen bidirektionalen Bus 26. Die Ecu 25 hat des weiteren einen Analog-Digital-Umwandler 33, der mit dem Eingansanschluss 31 verbunden ist.
Der Eingangsanschluss 31 empfängt Abgabesignale des Kurbelpositions-Sensors 21 und dergleichen und sendet die Signale zu der CPU 27 und zu dem RAM 29. Der Eingangsanschluss 31 empfängt auch Abgabesignale des Drosselpositions-Sensors 7, des Luftdurchflussmessgeräts 8, des Luft/Kraftstoff- Verhältnissensors 19, des Sauerstoffsensors 20, des Wassertemperatursensors 22, des Unterdrucksensors 24 und dergleichen über den Analog-Digital-Umwandler 33 und sendet die Signale zu der CPU 27 und zu dem RAM 29.
Der Ausgangsanschluss 32 sendet Regelsignale von der CPU 27 zu dem Stellglied 18 und zu den Treiberschaltkreisen 11.
Der ROM 28 speichert Anwendungsprogramme beispielsweise eine Kraftstoffeinspritz-Mengenregelroutine zum Ermitteln einer Kraftstoffmenge, die einzuspritzen ist von jedem Kraftstoff- Einspritzventil 10, eine Luft/Kraftstoff- Verhältnisrückführregelroutine zum Ausführen der Luftkraftstoffverhältnis Rückführregelung der Kraftstoffeinspritzmenge, eine Kraftstoffeinspritz- Zeitgebungsregelroutine zum Ermitteln einer Kraftstoffeinspritz-Zeitgebung von jedem Kraftstoffeinspritz- Ventil 10, eine Kanalschaltregel-Routine zum Regeln des Auf- /Zu-Ventils 17 und dergleichen. Der ROM 28 speichert auch verschiedene Regelkennfelder.
Die Regelkennfelder umfassen beispielsweise ein Kraftstoffeinspritz-Mengenregelkennfeld, das eine Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 anzeigt, ein Kraftstoffeinspritzzeitgebungs-Regelkennfeld, das eine Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzzeitgebung und dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 anzeigt, ein Aktivierungs-Ermittlungs-Regelkennfeld, das eine Beziehung zwischen der Temperatur des Kühlwassers bei dem Start der Brennkraftmaschine und dem Zeitbetrag anzeigt, der notwendig ist zwischen dem Start des Motors und der Aktivierung der zweiten Drei-Wege-Katalysatorvorrichtung 15 (die nachfolgend als "Katalysatoraktivierungszeit" bezeichnet wird) und dergleichen.
Der RAM 29 speichert Abgabesignale von verschiedenen Sensoren, Ergebnisse der Vorgänge der CPU 27 und dergleichen. Die Ergebnisse der Vorgänge umfassen beispielsweise eine Motordrehzahl, die berechnet ist aus dem Abgabesignal des Kurbelpositionssensors 21 und dergleichen. Die Abgabesignale der verschiedenen Sensoren, die Ergebnisse der Vorgänge der CPU 27 und dergleichen werden neu geschrieben als die neuesten Daten jedesmal, wenn der Kurbelpositionssensor 21 ein Signal abgibt.
Der Sicherungs-RAM 30 ist ein nichtflüchtiger Speicher, der in der Lage ist, Daten zu halten, selbst nachdem die Brennkraftmaschine 1 angehalten ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel speichert der Sicherungs-RAM 30 Daten, die den Grad der Verschlechterung der ersten Emissionsregelkatalysator-Vorrichtung 13 anzeigen.
Die CPU 27 wird betrieben in Übereinstimmung mit Anwendungsprogrammen, die gespeichert sind in dem ROM 28, und ermittelt einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 auf der Grundlage der Ausgangssignale der Sensoren, die in dem RAM 29 gespeichert sind. Auf der Grundlage des ermittelten Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 und der verschiedenen Regelkennfelder berechnet die CPU 27 eine Kraftstoffeinspritzmenge, eine Kraftstoffeinspritzzeitgebung, eine Öffnungs- oder Schließzeitgebung des Auf-/Zu-Ventils 17 und dergleichen. Auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzmenge, der Kraftstoffeinspritzeitgebung, der Öffnungs- oder Schließzeitgebung des Auf-/Zu-Ventils 17 und dergleichen regelt die CPU 27 die Treiberschaltkreise 11 und das Stellglied 18.
Um beispielsweise die Kraftstoffeinspritzregelung durchzuführen, folgt die CPU 27 der Kraftstoffeinspritzmengen Regelroutine und ermittelt eine Kraftstoffeinspritzmenge (TAU) durch die folgende Gleichung:
TAU = TP × FWL × (FAF + FG) × [FASE + FAE + FOTP + FDE(D)] × FFC + TAUV
Wobei:
TP: Grundeinspritzmenge
FWL: Aufwärmerhöhung
FAF: Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückführkorrektur
FG: Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Lernfaktor
FASE: Nach-Start-Erhöhung
FAE: Beschleunigungserhöhung
FOTP: OTP-Erhöhung
FDE (D): Verzögerungserhöhung (Abnahme)
FFC: Korrekturfaktor bei einer Kraftstoffabsperr-Rückkehr
TAUV: Ungültige Kraftstoffeinspritzdauer
In der vorangegangenen Gleichung werden Faktoren TP, FWL, FASE, FAE, FOTP, FDE (D), FFC, TAUV und dergleichen berechnet auf der Grundlage des in dem ROM 28 gespeicherten Kraftstoffeinspritzmengen-Regelkennfelds.
Der Luft/Kraftstoff-Verhältnisrückführkorrektorfaktor FAF ist eingerichtet auf 1,0, wenn ein Luft/Kraftstoff- Verhältnissrückführregelzustand nicht erfüllt ist. Wenn der Luft/Kraftstoffverhältniskrückführregelzustand erfüllt ist, wird der Luft/Kraftstoff-Verhältnissrückführfaktor FAF auf einen derartigen Wert eingerichtet, dass das Luft/Kraftstoff- Verhältnis des in die erste Emissions-Regelkatalysator- Vorrichtung 13 einströmenden Abgases (d. h. der Wert des Ausgangssignals des Luft/Kraftsensors 19) und /oder das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in die zweite Emissionsregel- Katalysatorvorrichtung 15 einströmenden Abgases (d. h. der Wert des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 20) gleich ein Sollluftkraftstoffverhältnis wird, das eingerichtet ist in Übereinstimmung mit der Sauerstoffspeicher-Kapazität der ersten Emissions-Regelkatalysator Vorrichtung 13 oder der zweiten Emissions-Regelkatalysator Vorrichtung 15.
Beispiele des vorstehend erwähnten Luftkraftstoffverhältnis-Rückführregelzustands umfassen einen Zustand, wobei die Kühlwassertemperatur gleich oder höher als eine vorgegebene Temperatur ist, einen Zustand, wobei die Brennkraftmaschine 1 nicht startet, einen Zustand, wobei die Erhöhungskorrektur der Kraftstoffeinspritzmenge nach dem Start des Motors nicht durchgeführt wird, einen Zustand, wobei die Aufwärmerhöhungskorrektur der Kraftstoffeinspritzmenge nicht durchgeführt wird, einen Zustand, wobei die Beschleunigungs- Erhöhungskorrektur der Kraftstoffeinspritzmenge nicht durchgeführt wird, einen Zustand, wobei die OTP- Erhöhungskorrektur zum Verhindern des Überhitzens der Abgassystem Komponententeile, wie beispielsweise der ersten Emissions-Regelkatalysator-Vorrichtung 13, der zweiten Emissionsregelkatalysator-Vorrichtung 15, des Luft-/Kraftstoff- Verhältnissensors 19, des Sauerstoffsensors 20 und dergleichen nicht durchgeführt wird, einen Zustand, wobei die Kraftstoffabsperrregelung nicht durchgeführt wird und dergleichen.
Wenn der Luft/Kraftstoff-Verhältnisrückführ-Regelzustand, wie hervorstehend erwähnt ist, erfüllt ist, gibt die CPU 27 (d. h. empfängt) den Wert des Ausgangssignals des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 19 oder des Sauerstoffsensors 20 ein über den Analog-Digital-Umwandler 33. Auf der Grundlage des Eingangswerts des Signals und einer Ansprechverzögerungszeit des Luft-/Kraftstoff-Verhältnissensors 19 oder des Sauerstoffsensors 20 ermittelt die CPU 27, ob das Ist Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnis sich auf der mageren Seite oder der fetten Seite des Sollluft-Kraftstoff-Verhältnisses befindet.
Wenn die CPU 27 ermittelt, dass das Ist-Abgasluft- Kraftstoffverhältnis sich auf der fetten Seite des Soll-Luft- Kraftstoff-Verhältnisses befindet, ermittelt die CPU 27 einen Wert des Luft/Kraftstoffs-Verhältnisrückführkorrekturfaktors FAF, um die Kraftstoffeinspritzmenge TAU zu vermindern.
Wenn ermittelt wird, dass das Ist-Abgas-Luft/Kraftstoff- Verhältnis sich auf der mageren Seite des Soll- Luftkraftstoffverhältnisses befindet, ermittelt die CPU 27 einen Wert des Luft- /Kraftstoffverhältnisrückführkorrekturfaktors FAF, um die Kraftstoffeinspritzmenge TAU zu erhöhen.
Der Luft/Kraftstoff-Verhältnisrückführkorrekturfaktor FAF, der bei der vorstehend beschriebenen Prozedur ermittelt wird, wird einer oberen und unteren Überwachungsverarbeitung ausgesetzt und dann in die Gleichung (1) eingesetzt, d. h. die Kraftstoffeinspritzmengen-Ermittlungsgleichung.
Um anschließend das Auf-/Zu-Ventil 17 zu regeln, gibt die CPU 27 das Ausgangssignal des Wassertemperatursensors 22 bei einem Start der Brennkraftmaschine 1 ein und berechnet eine katalytische Aktivierungszeit der zweiten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 auf der Grundlage des Eingangssignalwerts und des in dem ROM 28 gespeicherten Aktivierungsermittlungsregelkennfelds.
Während einer Periode zwischen dem Start der Brennkraftmaschine 1 und dem Verstreichen der katalytischen Aktivierungszeit, d. h. einer Periode während der sich die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 bei einem nicht aktiven Zustand befindet, gibt die CPU 27 ein Regelsignal an das Stellglied 18 ab, um die Abgasleitung 14 vollständig geschlossen zu halten und den Umgehungskanal 16 vollständig offen zu halten. In dieser Situation fließt die gesamte Menge des von der Brennkraftmaschine 1 abgegebenen Abgases in die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 5 hinein nach dem Durchtreten durch den Umgehungskanal 16 und das HC-Adsorptionsmittel 160 und nicht durch die Abgasleitung 14. Deshalb werden unverbrannte Kohlenwasserstoffe, die in dem Abgas enthalten sind, nicht in die Atmosphäre freigegeben, sondern werden adsorbiert in dem HC-Adsorptionsmittel 160.
Wenn die katalytische Aktivierungszeit verstreicht, d. h., wenn die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 aktiviert ist, führt die CPU 27 den Erneuerungsprozess für das HC-Adsorptionsmittel 116 aus. Insbesondere sendet die CPU 27 ein Regelsignal zu dem Stellglied 18, so dass sowohl die Abgasleitung 14 als auch der Umgehungskanal 16 leitend werden, wie vorstehend beschrieben ist unter Bezugnahme auf Fig. 3. In dieser Situation ist die Öffnung des Auf-/Zu-Ventils 17 eingerichtet, um ein kleines Verhältnis des Durchflusses durch den Umgehungskanal 16 zu dem Durchfluss durch die Abgasleitung 14 zu erreichen. Deshalb fließt ein Hauptteil des Abgases aus der Brennkraftmaschine 1 in die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 hinein über die Abgasleitung 14 und der kleine restliche Teil fließt in die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 hinein über den Umgehungskanal 16 und das HC-Adsorptionsmittel 160.
Deshalb wird das HC-Adsorptionsmittel 60 erwärmt durch die Wärme, die von dem Abgas übertragen wird, das durch dieses hindurch strömt. Wenn die Temperatur des HC-Adsorptionsmittels 160 ansteigt auf einen Temperaturbereich der Desorption der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, werden vorher adsorbierte unverbrannte Kohlenwasserstoffe desorbiert aus dem HC- Adsorptionsmittel 160 und fließen in die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 hinein zusammen mit Abgas.
Wenn unverbrannte Kohlenwasserstoffe, die aus dem HC- Adsorptionsmittel 160 desorbiert werden, in die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung einströmen zusammen mit Abgas, wird das Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis bei der zweiten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 zu der fetten Seite verschoben. In dieser Situation korrigiert die CPU 27 das Luft- Kraftstoffverhältnis des von der Brennkraftmaschine 1 abgegebenen Abgases zu der mageren Seite hin über die Luft- Kraftstoffverhältnisrückführregelung, um mit dem Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases übereinzustimmen, das in die zweite Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15 einströmt, zu dem Soll-Luftkraftstoffverhältnis. Infolgedessen werden unverbrannte Kohlenwasserstoffe, die aus dem HC- Adsorptionsmittel 160 desorbiert werden zusammen mit schädlichen Bestandteilen aus dem Abgas der Brennkraftmaschine 1 abgeschwächt oder im wesentlichen entfernt in der zweiten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 15.
Die CPU 27 ermittelt eine Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die in dem HC-Adsorptionsmittel 160 adsorbiert werden. Auf der Grundlage der ermittelten Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe richtet die CPU 27 eine Erneuerungsprozesszeit für das HC-Adsorptionsmittel 160 ein.
Wenn die verstrichene Zeit von dem Start des Ausführens des Erneuerungsprozesses des HC-Adsorptionsmittels 160 die eingerichtete Erneuerungsprozesszeit erreicht, betrachtet die CPU 27 die Desorption der unverbrannten Kohlenwasserstoffe aus dem HC-Adsorptionsmittel 160 als abgeschlossen (der Erneuerungsprozess des HC-Adsorptionsmittels 160 ist abgeschlossen), und regelt dann das Stellglied 18, um den Umgehungskanal 16 vollständig zu schließen und die Abgasleitung 14 vollständig zu öffnen.
Ein Verfahren zum Ermitteln der Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die in dem HC-Adsorptionsmittel 160 adsorbiert werden, wird nun beschrieben.
Um eine Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die in dem HC-Adsorptionsmittel 160 adsorbiert werden, zu ermitteln, berechnet die CPU 27 zunächst eine Menge FOUT der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die aus der Brennkraftmaschine 1 abgegeben werden (Motorabgabekohlenwasserstoffmenge) während einer Periode zwischen einem Start der Brennkraftmaschine 1 und dem Ende des Vorgangs des Veranlassens der Adsorption der unverbrannten Kohlenwasserstoffe in dem HC-Adsorptionsmittel 160 (nach dem Verstreichen der katalytischen Aktivierungszeit).
Ein Beispiel des Verfahrens des Berechnens der Menge FOUT der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die aus dem Motor abgegeben werden, wird nun beschrieben.
Die CPU 27 berechnet zunächst eine Summe FSUM des von den Kraftstoffeinspritzventilen 10 eingespritzten Kraftstoffs während der Periode zwischen dem Start der Brennkraftmaschine 1 und dem Ende des Vorgangs des Veranlassens der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, um adsorbiert zu werden in dem HC- Adsorptionsmittel 160. Die CPU 27 berechnet auch eine Summe GASUM der Luft, die in die Brennkraftmaschine 1 eingesaugt wird, während derselben Periode (verwendet zum Berechnen von FSUM), und eine Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die Anhaften an Wandflächen der Kanäle, die sich erstrecken von den Kraftstoffeinspritzventilen 10 zu den Brennkammern während der Periode, d. h. eine Summe der Kraftstofffeuchte FWSUM während der Periode.
Anschließend berechnet die CPU 27 eine Kraftstoffmenge in Übereinstimmung mit der Summe der Ansaugluft GASUM der Vorannahme, dass die Brennkraftmaschine 1 eine Verbrennung durchgeführt hat bei dem theoretischen Luft- Kraftstoffverhältnis (beispielsweise 14,6), d. h. eine Kraftstoffmenge, die als verbraucht berechnet wird für die tatsächliche Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 (GASUM/14,6).
Die CPU 27 subtrahiert die Kraftstoffmenge, die verbraucht wird für die tatsächliche Verbrennung (GASUM/14,6) und die Summe der Kraftstofffeuchte FWSUM von der Summe des eingespritzten Kraftstoffs FSUM und betrachtet den resultierenden Wert als eine Motorabgabekohlenwasserstoffmenge FOUT (= FSUM - GASUM/14,6 - FWSUM).
Die Summe der Kraftstofffeuchte FWSUM kann berechnet werden unter Verwendung der Gleichung (2):
FWSUM = ΣMf = Σ(X × Finj - Y × Mf-1) (2)
wobei: Finf ist die Kraftstoffmenge, die eingespritzt wird aus einem Kraftstoffeinspritzventil 10 durch jeden Kraftstoffeinspritzvorgang; Mf ist die Kraftstoffmenge, die an den Wandflächen eines Kanals anhaftet, der sich erstreckt von dem Kraftstoffeinspritzventil 10 zu der Brennkammer während jedem Kraftstoffeinspritzvorgang; X ist die Rate des Kraftstoffanhaftens an den Wandflächen des Kanals, der sich erstreckt von dem Kraftstoffeinspritzventil 10 zu der Brennkammer (Kraftstoffanhafterate); und Y ist die Rate des Verdampfens oder der Freigabe des Kraftstoffs von den Wandflächen des Kanals, der sich erstreckt von dem Kraftstoffeinspritzventil 10 zu der Brennkammer (Kraftstoffverdampfungsrate) Die Kraftstoffanhafterate X und die Kraftstoffverdampfungsrate Y ändern sich in Abhängigkeit von den Flächentemperaturen des Ansaugkanals, der Einlassventile, der Brennkammern und dgl. und der Ansaugdurchflussrate und dgl. Deshalb ist es auch möglich, die Kühlwassertemperatur THW, die Motordrehzahl NE, den Druck innerhalb dem Windkessel 3 (Ansaugleitungsdruck) PM zu verwenden, die Korrelationen haben mit Flächentemperaturen und der Ansaugdurchflussrate, als Parameter für diese Berechnung. Für diese Weise der Berechnung ist es auch möglich, vorher ein Kraftstoffanhafteratenregelkennfeld vorzubereiten, das Beziehungen anzeigt zwischen der Kraftstoffanhafterate X und der Kühlwassertemperatur THW, der Motordrehzahl NE und dem Ansaugleitungsdruck PM, und ein Kraftstoffverdampfungsratenregelkennfeld, das Beziehungen anzeigt zwischen der Kraftstoffverdampfungsrate Y und der Kühlwassertemperatur THW, der Motordrehzahl NE und dem Ansaugleitungsdruck PM auf der Grundlage von Versuchen. Dabei verwendet die CPU 27 diese Kennfelder zum Ermitteln einer Kraftstoffanhafterate X und einer Kraftstoffverdampfungsrate Y, die spezifiziert sind durch den Wert eines Ausgangssignals des Wassertemperatursensors 22 (Kühlwassertemperatur THW), der Motordrehzahl NE, die berechnet wird aus dem Wert des Ausgangssignals des Kurbelpositionssensors 21 und dem Wert eines Ausgangssignals des Unterdrucksensors 24 (Ansaugleitungsdruck PM).
Anschließend berechnet die CPU 27 auf der Grundlage der unverbrannten Kohlenwasserstoffmenge FOUT, die von dem Motor abgegeben wird, eine Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die durch die erste Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 hindurchtreten, d. h. eine Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die das HC- Adsorptionsmittel 160 erreicht. Die CPU 27 berechnet eine Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die durch die erste Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 hindurchtritt durch Verwenden einer Katalysatordurchtrittsrate K der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13, die bestimmt ist in Übereinstimmung mit dem Grad der Verschlechterung der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13.
Die Katalysatordurchtrittsrate K ist bestimmt mit einer Zeitgebung, die unterschiedlich ist von einer Zeitgebung des Ermittelns der Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die adsorbiert sind in dem HC-Adsorptionsmittel 160. Die Katalysatordurchtrittsrate K ist gespeichert in einem vorgegebenen Bereich in dem RAM 29. Insbesondere ist die Katalysatordurchtrittsrate K bestimmt in einer Katalysatordurchtrittsratenermittlungsroutine, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Die Katalysatordurchtrittsratenermittlungsroutine wird vorgespeichert in dem ROM 28. Die Routine wird wiederholt durchgeführt bei jeder vorgegebenen Zeit (beispielsweise jedes Mal, wenn der Kurbelpositionssensor 21 ein Impulssignal abgibt) nachdem der Aufwärmvorgang der Brennkraftmaschine 1 abgeschlossen ist.
In der Katalysatordurchtrittsratenermittlungsroutine ermittelt die CPU 27 zunächst beim Schritt S501, ob die Ausführung der Kraftstoffabsperrregelung der Brennkraftmaschine 1 sich fortsetzt für zumindest eine vorgegebene Zeitlänge. Wenn die Ermittlung beim Schritt S501 negativ ist, endet das Ausführen dieser Routine zeitweilig. Wenn die Ermittlung beim Schritt 501 positiv ist, schreitet der Prozess zu Schritt S502 fort.
Beim Schritt S502 ermittelt die CPU 27, ob der Wert des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 20, der vorgesehen ist in einem Abschnitt der Abgasleitung 14 stromabwärts der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13, sich vermindert hat auf oder unterhalb eine vorgegebene Spannung V0 (beispielsweise 0,2 V), d. h. ob das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases stromabwärts der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 ein vorgegebenes mageres Luft-Kraftstoffverhältnis erreicht hat. Wenn die Ermittlung beim Schritt S502 negativ ist, wiederholt die CPU 27 die Verarbeitung des Schritts S502 bis der Wert des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 20 sich vermindert auf oder unterhalb der vorgegebenen Spannung V0. Wenn die Ermittlung beim Schritt S502 positiv ist, schreitet die CPU 27 zum Schritt S503 fort.
Beim Schritt S503 führt die CPU 27 eine im allgemeinen als Fettspitzenregelung bezeichnete Regelung aus (rich spike control), d. h. sie regelt die Kraftstoffeinspritzmenge, um ein fettes Luft-Kraftstoffverhältnis des von der Brennkraftmaschine 1 abgegebenen Abgases zu erreichen. Anschließend beim Schritt S504 setzt die CPU 27 den Zählwert eines Zählers zurück, der eine verstrichene Zeit misst nach dem Start des Ausführens der Fettspitzenregelung. Beim Schritt S505 zählt die CPU 27 den Zählwert des Zählers hoch. Anschließend beim Schritt S506 ermittelt die CPU 27, ob der Wert des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 20 gleich oder größer als eine vorgegebene Spannung V1 (beispielsweise 0,5 V) ist, d. h. ob das Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases stromabwärts der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 ein vorgegebenes fettes Luft-Kraftstoffverhältnis erreicht hat. Wenn die Ermittlung beim Schritt S506 negativ ist, wiederholt die CPU 27 die Verarbeitung von S505 und S506 bis der Wert des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 20 gleich oder größer als die vorgegebene Spannung V1 wird. Wenn die Ermittlung beim Schritt S506 positiv ist, schreitet der Prozess zu Schritt S507 fort, wobei die CPU 27 das Hochzählen des Zählwerts des Zählers anhält.
Anschließend beim Schritt S508 ermittelt die CPU 27 einen Grad der Leistungsverschlechterung der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 auf der Grundlage des Zählwerts des Zählers. Aufgrund der Sauerstoffspeicherkapazität (OSC) der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 speichert die erste Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 Sauerstoff aus dem Abgas, wenn Abgas, das in die erste Emissionsregelkatalysatorvorrichtung einströmt, zu einem sauerstoffreichen Zustand gebracht wird durch die Kraftstoffabsperrregelung. Anschließend beim Ausführen der Fettspitzenregelung wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des in die erste Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 einströmenden Abgases ein fettes Verhältnis. Das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases stromabwärts der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 (d. h. der Wert des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 20 wird jedoch nicht sofort eine fettes Verhältnis, da Sauerstoff, der in der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung gespeichert ist aufgrund der OSC, in das Abgas freigegeben wird).
Wenn die Leistung der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 3 sich verschlechtert hat, vermindert sich die OSC der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 entsprechend, so dass die Dauer zwischen dem Start des Ausführens der Fettspitze und dem Zeitpunkt, bei dem der Wert des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 20 einen Wert erreicht, der ein fettes Luft- Kraftstoffverhältnis anzeigt (nachfolgend bezeichnet als eine "Fettausgangszeit"), kürzer wird. Deshalb kann ein Grad der Verschlechterung der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 bestimmt werden unter Verwendung der Fettausgangszeit als ein Parameter.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist deshalb ein Kennfeld hergerichtet, das eine Beziehung anzeigt zwischen dem Grad der Verschlechterung der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 und der Fettabgabezeit (nachfolgend bezeichnet als ein "Katalysatorverschlechterungsermittlungsregelkennfeld"), wie in Fig. 6 angedeutet ist, vorher auf der Grundlage von Versuchen. Auf der Grundlage des Katalysatorverschlechterungsermittlungsregelkennfeld und dem Zählwert des vorstehend erwähnten Zählers ermittelt die CPU 27 einen Grad der Verschlechterung der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13.
Beim Schritt S509 in Fig. 5 berechnet die CPU 27 eine Katalysatordurchtrittsrate Kb der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 aus dem bei Schritt S508 ermittelten Katalysatorverschlechterungsgrad. Wenn der Flächenbereich der Katalysatorschicht der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 abnimmt aufgrund der Verschlechterung der Katalysatorvorrichtung 13, treten Abnahmen der Leistung der physikalischen Adsorption der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, der Niedrigtemperaturaktivierungsleistung und der Katalysatorwirkung der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 auf. Deshalb erhöht sich die Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die durch die erste Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 hindurchtritt. Somit ist es möglich, eine Katalysatordurchtrittsrate Kb zu spezifizieren unter Verwendung des Grads der Verschlechterung der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 als ein Parameter.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist deshalb ein Kennfeld, das eine Beziehung andeutet zwischen der Durchtrittsrate K der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 und dem Grad der Katalysatorverschlechterung (nachfolgend bezeichnet als ein "Katalysatordurchtrittsermittlungsregelkennfeld"), wie in Fig. 7 angedeutet ist, vorher hergerichtet auf der Grundlage von Versuchen. Auf der Grundlage des Katalysatordurchtrittsermittlungsregelkennfelds und dem Grad der Verschlechterung der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 berechnet die CPU 27 eine Durchtrittsrate der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13.
Beim Schritt S510 in Fig. 5 liest die CPU 27 aus einem vorgegebenen Bereich in dem Sicherungs-RAM 30 die Katalysatordurchtrittsrate Ka, die bei dem vorangegangenen Zyklus der Routine ermittelt wurde. Anschließend beim Schritt S511 ermittelt die CPU 27, ob die beim Schritt S509 ermittelte Katalysatordurchtrittsrate Kb gleich der vorher ermittelten Katalysatordurchtrittsrate Ka ist, die aus dem Sicherungs-RAM 30 beim Schritt S510 ausgelesen wird. Wenn die Ermittlung beim Schritt S511 positiv ist, betrachtet die CPU 27 die vorher ermittelte Katalysatordurchtrittsrate Ka als eine abschließende Katalysatordurchtrittsrate K und speichert sie in einem vorgegebenen Bereich in dem RAM 29 beim Schritt S512. Wenn die Ermittlung beim Schritt S511 negativ ist, betrachtet die CPU 27 die momentan ermittelte Katalysatordurchtrittsrate Kb als eine abschließende Katalysatordurchtrittsrate K und speichert sie in dem vorgegebenen Bereich in dem RAM 29 beim Schritt S513. Nach dem Ausführen von Schritt S512 oder S513 schreitet die CPU 27 zum Schritt S514 fort, wobei die CPU 27 die vorher ermittelte Katalysatordurchtrittsrate Ka überschreibt, die in dem vorgegebenen Bereich in dem Sicherungs-RAM 30 gespeichert ist, zu der abschließenden Katalysatordurchtrittsrate K, die beim Schritt S512 oder S513 ermittelt wird. Anschließend beendet die CPU 27 die Ausführung der Routine.
Anschließend berechnet die CPU 27 eine Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die in dem HC- Adsorptionsmittel 160 adsorbiert ist (adsorbierte Kohlenwasserstoffmenge) HCad durch Multiplikation der von dem Motor abgegebenen Kohlenwasserstoffmenge FOUT mit der Katalysatordurchtrittsrate K und dem kennzeichnenden Adsorptionsleistungsfaktor S des HC-Adsorptionsmittels 160 (HCad = FOUT × K × S).
Durch Ausführen eines Anwendungsprogramms, das in dem ROM 28 gespeichert ist, wie vorstehend beschrieben ist, berechnet die CPU 27 eine Menge der adsorbierten Kraftstoffbestandteile (HCad auf der Grundlage der berechneten Menge der unverbrauchten Kraftstoffbestandteile (FSUM - GASUM/14,6), der berechneten Menge der anhaftenden Kraftstoffbestandteile stromaufwärts der Brennkammer (FWSUM) und der berechneten Menge der anhaftenden Kraftstoffbestandteile zwischen der Brennkammer und dem Adsorptionsmittel 160 (unter Verwendung der Katalysatordurchtrittsrate K).
Der Betrieb und die Vorteile des Ausführungsbeispiels werden nachfolgend beschrieben.
Die CPU 27 führt eine Ermittlungsroutine der adsorbierten HC-Menge aus, wie in Fig. 8 dargestellt ist, wenn die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird. Die Ermittlungsroutine für die adsorbierte HC-Menge ist in dem ROM 28 vorgespeichert.
Bei der Ermittlungsroutine der adsorbierten HC-Menge führt die CPU 27 zunächst eine Startregelung der Brennkraftmaschine 1 beim Schritt S801 aus. Anschließend beim Schritt 802 ermittelt die CPU 27, ob das Stellglied 18 geregelt wird, um zu veranlassen, dass unverbrannte Kohlenwasserstoffe in dem HC- Adsorptionsmittel 160 adsorbiert werden, d. h. ob das Stellglied 18 geregelt wird, so dass das Auf/Zu-Ventil 17 den Umgehungskanal 16 vollständig öffnet und die Abgasleitung 14 vollständig schließt. Wenn beim Schritt S802 ermittelt wird, dass das Stellglied 18 geregelt wird, um zu veranlassen, dass unverbrannte Kohlenwasserstoffe in dem HC-Adsorptionsmittel 160 adsorbiert werden, führt die CPU 27 den Vorgang des Berechnens einer Summe aus aus dem eingespritzten Kraftstoff FSUM, einer Summe der Ansaugluft GASUM und einer Summe der Kraftstofffeuchte FWSUM beim Schritt S803.
Nach dem Ausführen der Verarbeitung beim Schritt S803 führt die CPU 27 die Verarbeitung des Schritts S802 wieder aus. Wenn beim Schritt S802 wieder ermittelt wird, dass das Stellglied 18 geregelt wird, führt die CPU 27 die Verarbeitung des Schritts 803 aus und erneuert die Summe des eingespritzten Kraftstoffs FSUM, die Summe der Ansaugluft GASUM und die Summe der Kraftstofffeuchte FWSUM. D. h., dass die CPU 27 wiederholt die Verarbeitung des Schritts 803 ausführt, während einer Periode zwischen dem Start der Brennkraftmaschine 1 und dem Ende des Betriebs der Adsorption der Kohlenwasserstoffe in dem HC-Adsorptionsmittel 160, wodurch berechnet wird die Summe des eingespritzten Kraftstoffs FSUM die Summe der Ansaugluft GASUM und die Summe der Kraftstofffeuchte FWSUM, die während dieser Periode auftreten.
Nachdem der Betrieb der Adsorption der Kohlenwasserstoff in dem HC-Adsorptionsmittel 160 endet, ermittelt die CPU 27 beim Schritt S802, dass das Stellglied 18 nicht geregelt wird, um unverbrannte Kohlenwasserstoff in dem HC-Adsorptionsmittel 160 zu adsorbieren (Nein beim Schritt S802) und schreitet zu Schritt S804 fort. Beim Schritt S804 beendet die CPU 27 die Berechnung der Summe des eingespritzten Kraftstoffs FSUM, der Summe der Ansaugluft GASUM und der Summe der Kraftstofffeuchte FWSUM.
Anschließend beim Schritt S805 berechnet die CPU 27 eine vom Motor abgegebene Kohlenwasserstoffmenge FOUT aus der Summe des eingespritzten Kraftstoffs FSUM, der Summe der Ansaugluft GASUM und der Summe der Kraftstofffeuchte FWSUM, die bei dem Ende der Berechnung beim Schritt S804 auftritt (FOUT = FSUM - GASUM/14,6 - FWSUM). Anschließend beim Schritt S806 liest die CPU 27 aus dem RAM 29 die Katalysatordurchtrittsrate K, die berechnet wird in der Katalysatordurchtrittsratenermittlungsroutine, wie unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben ist.
Beim Schritt S807 berechnet die CPU 27 eine Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die in dem HC- Adsorptionsmittel 160 adsorbiert ist (adsorbierte Kohlenwasserstoffmenge) HCad durch Multiplikation der vom Motor abgegebenen Kohlenwasserstoffmenge FOUT, die beim Schritt S805 berechnet wird, mit der Katalysatordurchtrittsrate K und dem kennzeichnenden Adsorptionsleistungsfaktor S des HC- Adsorptionsmittels 160 (HCad = FOUT × K × S). Die CPU 27 beendet dann die Ausführung der Routine.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, berechnet das Ausführungsbeispiel eine Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die in dem HC-Adsorptionsmittel 160 adsorbiert ist unter Berücksichtigung der Menge der Kraftstofffeuchte. Deshalb ermöglicht das Ausführungsbeispiel, die Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe präzise zu ermitteln, die tatsächlich adsorbiert ist in dem HC- Adsorptionsmittel 160. Infolgedessen kann die Verarbeitungszeit zum Erneuern des HC-Adsorptionsmittels 160 optimiert werden in Übereinstimmung mit der Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die in dem HC-Adsorptionsmittel 160 adsorbiert sind.
Bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel ist das Verfahren zum Ermitteln eines Grads der Verschlechterung der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13 ein Verfahren, wobei die Fettspitzenregelung durchgeführt wird nach der Kraftstoffabsperrregelung und die Zeit, die notwendig ist für den Wert des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 20, der angeordnet ist stromabwärts der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13, zum Verschieben von der mageren Seite zu der fetten Seite, verwendet wird als eine Grundlage für die Ermittlung. Das vorstehend beschriebene Verfahren ist jedoch nicht beabsichtigt, um einschränkend zu sein. Es ist beispielsweise auch möglich, die Frequenz oder Amplitude des Werts des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 20 zu verwenden als eine Grundlage zum Ermitteln eines Grads der Verschlechterung der ersten Emissionsregelkatalysatorvorrichtung 13.
Obwohl das Ausführungsbeispiel eine Menge HCad der Kohlenwasserstoffe berechnet, die adsorbiert sind in dem HC- Adsorptionsmittel 160 unter Berücksichtigung einer Menge der Kraftstofffeuchte, ist es auch möglich, eine adsorbierte Kohlenwasserstoffmenge HCad zu ermitteln unter Berücksichtigung einer Eigenschaft oder Charakteristik des Kraftstoffs, der Temperatur des Abgassystems (beispielsweise die HC- Adsorptionsmittelbetttemperatur), die auftritt bei dem Ende der Adsorptionsregelung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, der akkumulierten Luftmenge, die angesaugt wird bis zu dem Ende der Adsorptionsregelung der unverbrannten HC, oder die Summe der Änderungen der Motorlast, die auftritt während dem Ausführen der Adsorptionsregelung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe zusätzlich zu der Menge der Kraftstofffeuchte.
Eine Kraftstoffeigenschaft oder Charakteristik kann folgendermaßen in Betracht gezogen werden. Die Verwendung eines leichteren Kraftstoffs wird die Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe erhöhen, die durch das HC-Adsorptionsmittel hindurchtritt (und nicht adsorbiert wird), wodurch die Rate der Adsorption in dem HC-Adsorptionsmittel sich vermindert. Die Verwendung eines schwereren Kraftstoffs wird die Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe erhöhen, die an Wandflächen eines Kanals anhaftet, der sich erstreckt stromaufwärts des HC- Adsorptionsmittels, wodurch die Adsorptionsrate des HC- Adsorptionsmittels vermindert wird. Deshalb kann die CPU 27 auch einen Adsorptionsmengenkorrekturfaktor ermitteln auf der Grundlage eine Kennfelds, das eine Beziehung anzeigt zwischen dem Adsorptionsmengenkorrekturfaktor und der vorstehend erwähnten Kraftstoffeigenschaft, wie in Fig. 9 angedeutet ist. Die CPU 27 würde dann den somit ermittelten Adsorptionsmengenkorrekturfaktor verwenden, um die adsorbierte HC-Menge HCad zu korrigieren.
Eine Summe der Änderungen der Motorlast, die auftritt während dem Ausführen der Adsorptionsregelung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, kann folgendermaßen in Betracht gezogen werden. Wenn es eine große Änderung der Motorlast gibt, insbesondere von der Niedriglastseite zu der Hochlastseite, verursacht eine entsprechende Änderung der Abgasdurchflussrate ein Hindurchtreten unverbrannter Kohlenwasserstoffe durch das HC-Adsorptionsmittel 160 hindurch, so dass die Menge der in dem HC-Adsorptionsmittel 160 adsorbierten unverbrannten Kohlenwasserstoffe sich vermindert. Deshalb kann die CPU 27 die Öffnung der Drosselklappe 6 verwenden als ein Parameter zum Schätzen einer Motorlast, um eine Summe der Änderungen der Öffnung der Drosselklappe 6 zu ermitteln zu der Beschleunigungsseite hin während dem Vorgang der Adsorption der Kohlenwasserstoffe in dem HC-Adsorptionsmittel 160, wie in Fig. 10 angedeutet ist. Dabei ermittelt die CPU 27 einen Adsorptionsmengenkorrekturfaktor auf der Grundlage eines Kennfelds, das eine Beziehung anzeigt zwischen der Summe der Änderungen der Öffnung der Drosselklappe 6 und dem Adsorptionsmengenkorrekturfaktor, wie in Fig. 11 angedeutet ist. Unter Verwendung des somit ermittelten Adsorptionsmengenkorrekturfaktors korrigiert die CPU 27 die adsorbierte Kohlenwasserstoffmenge HCad.
Wenn zumindest eine aus der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle in der Brennkraftmaschine mit einem variablen Ventilsteuerzeitenmechanismus versehen ist zum Variieren der Öffnungs-Schließ-Zeitgebung der Einlass- oder Auslassventile, wird Abgas, das in die Auslasskanäle abgegeben wird, in die entsprechenden Brennkammern zurückgeleitet (Abgas wird zum Fließen von den Abgaskanälen zurück in die entsprechenden Brennkammern veranlasst) während Ventilüberschneidungen, während denen die Einlassventilöffnungsperiode und die Auslassventilöffnungsperiode sich überschneiden. Bei derartigen Umständen variiert deshalb die Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die von der Brennkraftmaschine abgegeben werden, in Übereinstimmung mit der Menge des Abgases, das aus den Abgaskanälen in die Brennkammer hinein zurückgeleitet wird. Dabei wird bevorzugt, dass die CPU 27 die vom Motor abgegebene Kohlenwasserstoffmenge korrigiert in Übereinstimmung mit der Menge des Abgases, das von den Abgaskanälen in die Brennkammern hinein zurückgeleitet wird.
Wenn die Brennkraftmaschine ein Hochexpansionsverhältniszyklusmotor ist, bei dem das Kompressionsverhältnis und das Expansionsverhältnis unabhängig voneinander eingerichtet werden können, ist die Einlassventilschließzeitgebung verzögert, um Teile des Luft- Kraftstoffgemisches aus Brennkammern zu dem Ansaugkrümmer zurückzuleiten über die entsprechenden Ansaugkanäle während frühen Perioden des Kompressionshubs, so dass die Kompressionsstartzeitgebung im wesentlichen verzögert ist und das Ist-Kompressionsverhältnis kleiner wird als das Expansionsverhältnis. Deshalb variiert die Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die aus der Brennkraftmaschine abgegeben werden, in Übereinstimmung mit der Menge des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das aus den Brennkammern zurückgeleitet wird zu dem Ansaugkrümmer (die Menge des Luft- Kraftstoffgemisches, das veranlasst wird zum Fliessen von den Brennkammern zu dem Ansaugkrümmer). Dabei wird bevorzugt, dass die CPU 27 die von dem Motor abgegebene Kohlenwasserstoffmenge korrigiert in Übereinstimmung mit der Menge des Luft- Kraftstoffgemisches, das aus den Brennkammern zu dem Ansaugkrümmer hin zurückgeleitet wird.
Wenn darüber hinaus ein Brennkraftmaschinenschmiermittel (Motoröl) an Ansaugventilen und dgl. anhaftet und Ablagerungen beim Empfangen von Wärme bildet, ändern sich die Oberflächenbereiche der Einlassventile und dgl. und die Menge der Kraftstofffeuchte ändert sich entsprechend. Deshalb kann die CPU 27 auch eine Menge der Kraftstofffeuchte ermitteln unter Berücksichtigung der Menge der gebildeten Ablagerungen.
Das Gerät der Erfindung zum Berechnen einer Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile, die adsorbiert sind in einem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel bei einer Brennkraftmaschine berechnet eine Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile, die adsorbiert sind in dem Adsorptionsmittel unter Berücksichtigung einer Menge der Kraftstoffbestandteile, die an Wandflächen anhaften und dgl. von Kraftstoffbestandteilleitungskanälen, die sich stromaufwärts des Adsorptionsmittels befinden, wie beispielsweise dem Ansaugkanal, den Brennkammern, dem Abgaskanal und dgl. Deshalb ist das Gerät in der Lage, eine genaue Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe zu berechnen, die in dem Adsorptionsmittel adsorbiert sind.
Wenn darüber hinaus eine Kraftstoffeigenschaft oder Charakteristik in Betracht gezogen wird, wird eine genauere Berechnung der Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe möglich, die in dem Adsorptionsmittel adsorbiert ist. Das kommt daher, weil leichterer Kraftstoff leichter verdampft und seine Bestandteile wahrscheinlicher durch das Adsorptionsmittel hindurch strömen zusammen mit dem Abgas und weil schwerer Kraftstoff weniger leicht verdampft und seine Bestandteile wahrscheinlicher an Wandflächen anhaften und dgl. der Kanäle, die sich stromaufwärts des Adsorptionsmittels befinden.
Wenn eine Emissionsregelkatalysatorvorrichtung vorgesehen ist in einem Abschnitt des Abgaskanals, der sich stromaufwärts des Adsorptionsmittels befindet, wird die Menge der Kraftstoffbestandteile, die an der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung anhaften, in Betracht gezogen beim Berechnen der Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile, die in dem Adsorptionsmittel adsorbiert sind. Deshalb wird es möglich, eine genaue Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile zu berechnen, die in dem Adsorptionsmittel adsorbiert sind, selbst wenn ein Teil der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung aktiviert ist und verbraucht wird, wenn ein Emissionsregelmittel oder ein Reduktionsmittel oder selbst wenn unverbrannte Kraftstoffbestandteile physikalisch adsorbiert werden an Flächen der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung. Dabei kann die Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile, die in dem Adsorptionsmittel adsorbiert sind, genauer berechnet werden durch Berechnen einer Menge der Kraftstoffbestandteile, die an der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung anhaften in Übereinstimmung mit dem Grad der Verschlechterung der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung.
Der Regler (ECU 25) kann implementiert werden als ein programmierter Mehrzweckcomputer. Durch den Fachmann wird anerkannt, dass der Regler implementiert werden kann unter Verwendung eines speziellen einzelzweckintegrierten Schaltkreises (beispielsweise ASIC) mit einem Haupt- oder Zentralverarbeitungsbereich für eine gesamte Systemhöhenregelung und separaten Bereichen, die bestimmt sind zum Durchführen verschiedener unterschiedlicher spezifischer Berechnungen, Funktionen und anderen Prozessen bei der Regelung des zentralen Verarbeitungsbereichs. Der Regler kann auch eine Vielzahl von separaten bestimmten oder programmierbaren integrierten oder anderen elektronischen Schaltkreisen oder Vorrichtungen sein (beispielsweise verdrahtete elektronische oder logische Schaltkreise, wie beispielsweise diskrete Elementschaltkreise oder programmierbare logische Vorrichtungen, wie beispielsweise PLDs, PLAs, PALs oder dgl.). Der Regler kann implementiert werden unter Verwendung eines geeigneten programmierten Mehrzweckcomputers, beispielsweise eines Mikroprozessors, Mikroreglers oder anderer Verarbeitungsvorrichtung (CPU oder MPU) entweder allein oder in Verbindung mit einer oder mehrerer Peripheriedaten und Signalverarbeitungsvorrichtungen (beispielsweise integrierter Schaltkreis). Im allgemeinen kann jegliche Vorrichtung oder Baugruppe von Vorrichtungen als der Regler verwendet werden, mit einer Finite-Zustand-Maschine, die in der Lage ist, die hier beschriebenen Prozesse zu implementieren und/oder wie in Fig. 5 und 8 gezeigt ist. Eine verteilte Verarbeitungsarchitektur kann verwendet werden für eine maximale Datensignalverarbeitungsfähigkeit und Geschwindigkeit.
Bei der Brennkraftmaschine, die ausgestattet ist mit dem Adsorptionsmittel für die Adsorption unverbrannter Kraftstoffbestandteile, wird die Menge der unverbrannten) Kraftstoffbestandteile, die in dem Adsorptionsmittel 160 adsorbiert ist, mit einer hohen Genauigkeit ermittelt. Die Menge der Kraftstoffbestandteile, die in einem Kanal anhaftet, der sich stromaufwärts des Adsorptionsmittels 160 befindet und der Kraftstoffbestandteile leitet, wird ermittelt. Durch Berücksichtigen der ermittelten Menge der anhaftenden Kraftstoffbestandteile wird die Menge der Kraftstoffbestandteile ermittelt, die in dem Adsorptionsmittel 160 adsorbiert ist.
Während die vorliegende Erfindung beschrieben ist unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele, ist es verständlich, dass die Erfindung nicht beschränkt ist auf die offenbarten Ausführungsbeispiele oder Bauweisen. Im Gegensatz ist beabsichtigt, dass die Erfindung verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abdeckt. Während außerdem die verschiedenen Elemente der offenbarten Erfindung gezeigt sind in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, die beispielhaft sind, befinden sich andere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr, weniger oder nur eines einzelnen Elements auch innerhalb dem Kern und Umfang.

Claims (14)

1. Gerät zum Ermitteln einer Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile, die an einem Adsorptionsmittel (160) einer Brennkraftmaschine (1) anhaften, wobei das Gerät gekennzeichnet ist durch:
ein Adsorptionsmittel, das sich in einem Abgaskanal (14) der Brennkraftmaschine (1) befindet und das unverbrannte Kraftstoffbestandteile aus dem Abgas adsorbiert;
eine Ermittlungseinrichtung (25) für die Menge der anhaftenden Kraftstoffbestandteile zum Ermitteln einer Menge der anhaftenden Kraftstoffbestandteile (FWSUM), die eine Menge eines Kraftstoffbestandteils ist, der in einem Kanal anhaftet, der sich stromaufwärts des Adsorptionsmittels (160) befindet; und
eine Ermittlungseinrichtung (25) für die Menge der adsorbierten Kraftstoffbestandteile zum Ermitteln der Menge der Kraftstoffbestandteile, die adsorbiert sind in dem Adsorptionsmittel (HCad), während die ermittelte Menge der anhaftenden Kraftstoffbestandteile (FWSUM) in Betracht gezogen wird.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (25) für die Menge des anhaftenden Kraftstoffbestandteils die Menge des anhaftenden Kraftstoffbestandteils (FWSUM) ermittelt unter Berücksichtigung einer Kraftstoffeigenschaft eines Kraftstoffs, der durch die Brennkraftmaschine (1) verwendet wird.
3. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch weiteres Aufweisen einer Emissionsregelkatalysatorvorrichtung (13), die vorgesehen ist in einem Abschnitt des Abgaskanals (14), der sich stromaufwärts des Adsorptionsmittels (160) befindet, wobei die Ermittlungseinrichtung (25) für die Menge des anhaftenden Kraftstoffbestandteils die Menge des anhaftenden Kraftstoffbestandteils (FWSUM) ermittelt unter Berücksichtigung einer Menge des Kraftstoffbestandteils, der an der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung (13) anhaftet.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (25) für die Menge des anhaftenden Kraftstoffbestandteils die Menge des Kraftstoffbestandteils ermittelt, der an der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung (13) anhaftet in Übereinstimmung mit einem ermittelten Verschlechterungszustand der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung (13).
5. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch weiteres Aufweisen einer Ermittlungseinrichtung (25) für die Menge des zugeführten Kraftstoffbestandteils zum Ermitteln einer Menge des zugeführten Kraftstoffbestandteils, die nicht verbraucht wurde während der Verbrennung, wobei die Ermittlungseinrichtung (25) für die Menge des adsorbierten Kraftstoffbestandteils die Menge des Kraftstoffbestandteils ermittelt, die adsorbiert ist in dem Adsorptionsmittel (160), auf der Grundlage der ermittelten Menge des zugeführten Kraftstoffbestandteils, die nicht verbraucht wurde während der Verbrennung und der ermittelten Menge des anhaftenden Kraftstoffbestandteils (FWSUM).
6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Ermittlungseinrichtung (25) für die Menge des zugeführten Kraftstoffbestandteils die Menge des zugeführten Kraftstoffbestandteils ermittelt, die nicht verbraucht wurde während der Verbrennung, auf der Grundlage zumindest einer Kraftstoffmenge (FSUM), die eingespritzt wird aus einem Kraftstoffeinspritzventil (10), das in der Brennkraftmaschine (1) vorgesehen ist, und
die Ermittlungseinrichtung (25) für die Menge des anhaftenden Kraftstoffbestandteils eine Menge des Kraftstoffbestandteils ermittelt, die in einem Kanal anhaftet, der sich von dem Kraftstoffeinspritzventil (10) zu einer Brennkammer der Brennkraftmaschine (1) erstreckt, als zumindest ein Teil der ermittelten Menge des anhaftenden Kraftstoffbestandteils (FWSUM).
7. Gerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
weiteres Aufweisen einer Rückleiteeinrichtung zum Rückleiten von Abgas von einer aus einer stromaufwärtigen Seite des Adsorptionsmittels oder einer Brennkammer der Brennkraftmaschine in eine aus der Brennkammer oder einem Ansaugkanal (2) der Brennkraftmaschine, wobei
die Ermittlungseinrichtung (25) für die Menge des zugeführten Kraftstoffbestandteils die Menge des zugeführten Kraftstoffbestandteils ermittelt, die nicht verbraucht wurde während der Verbrennung unter Berücksichtigung einer Menge des Gases, das durch die Rückleiteeinrichtung zurückgeleitet wird.
8. Verfahren zum Ermitteln einer Menge des unverbrannten Kraftstoffbestandteils, der in einem Adsorptionsmittel (160) in einem Abgaskanal (14) einer Brennkraftmaschine (1) adsorbiert ist, gekennzeichnet durch:
Ermitteln einer Menge des anhaftenden Kraftstoffbestandteils (FWSUM), die eine Menge eines Kraftstoffbestandteils ist, die in einem Kanal anhaftet, der sich stromaufwärts des Adsorptionsmittels (160) befindet; und
Ermitteln der Menge des Kraftstoffbestandteils, der adsorbiert ist in dem Adsorptionsmittel (HCad), während die ermittelte Menge des anhaftenden Kraftstoffbestandteils (FWSUM) berücksichtigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des anhaftenden Kraftstoffbestandteils (FWSUM) ermittelt wird unter Berücksichtigung einer Kraftstoffeigenschaft eines Kraftstoffs, der durch Brennkraftmaschine (1) verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Emissionsregelkatalysatorvorrichtung (13) in einem Abschnitt des Abgaskanals (14) vorgesehen ist, der sich stromaufwärts des Adsorptionsmittels (160) befindet, und
wobei die Menge des anhaftenden Kraftstoffbestandteils (FWSUM) ermittelt wird unter Berücksichtigung einer Menge des Kraftstoffbestandteils, der an der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung (13) anhaftet.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Kraftstoffbestandteils, die adsorbiert ist in der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung, bestimmt wird in Übereinstimmung mit einem ermittelten Verschlechterungszustand der Emissionsregelkatalysatorvorrichtung (13).
12. Verfahren nach Anspruch 8, weiter gekennzeichnet durch:
Ermitteln einer Menge des zugeführten Kraftstoffbestandteils, die nicht verbraucht wurde während der Verbrennung; und
wobei die Menge des Kraftstoffbestandteils, die adsorbiert ist in dem Adsorptionsmittel (HCad), ermittelt wird auf der Grundlage der ermittelten Menge des zugeführten Kraftstoffbestandteils, die nicht verbraucht wurde während der Verbrennung, und der ermittelten Menge des anhaftenden Kraftstoffbestandteils (FWSUM).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
die Menge des zugeführten Kraftstoffbestandteils, die nicht verbraucht wurde während der Verbrennung, ermittelt wird auf der Grundlage von zumindest einer Menge des Kraftstoffs (FSUM), die eingespritzt wird aus dem Kraftstoffeinspritzventil, das in der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, und
das Ermitteln der Menge des anhaftenden Kraftstoffbestandteils (FWSUM) zumindest teilweise das Ermitteln einer Menge des Kraftstoffbestandteils umfasst, der in einem Kanal anhaftet, der sich erstreckt von dem Kraftstoffeinspritzventil zu einer Brennkammer der Brennkraftmaschine.
14. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet, durch
weiteres Aufweisen eines Rückleitungsgases von einer aus einer stromaufwärtigen Seite des Adsorptionsmittels oder einer Brennkammer der Brennkraftmaschine in eine aus der Brennkraftmaschine oder einen Ansaugkanal (2) der Brennkraftmaschine, und
wobei die Menge des zugeführten Kraftstoffbestandteils, die nicht verbraucht wurde während der Verbrennung, ermittelt wird unter Berücksichtigung einer Menge des Gases, das zurückgeleitet wird von einer aus der stromaufwärtigen Seite des Adsorptionsmittels oder der Brennkammer der Brennkraftmaschine in eine aus der Brennkammer oder den Ansaugkanal (2) der Brennkraftmaschine.
DE10005623A 1999-02-12 2000-02-09 Gerät und Verfahren zum Ermitteln der Menge der unverbrannten Kraftstoffbestandteile, die an einem Adsorptionsmittel einer Brennkraftmaschine adsorbiert sind Expired - Fee Related DE10005623B4 (de)

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