Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Patentanspruchs 1 und Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Patentanspruchs 3.The present invention relates to
an internal combustion engine according to the preamble
of the independent
Claim 1 and method for controlling an internal combustion engine
according to the generic term
of the independent
Claim 3.
In den letzten Jahren haben Kraftfahrzeuge einen
Dreiwege-Katalysator verwendet, um Stickstoffoxid (NOx), unverbrannten
Kohlenstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO) zu verringern. Bei Kraftfahrzeugen,
die einen katalytischen Dreiwege-Konverter (einen Dreiwege-Katalysator)
in dem Auslaßkanal
verwenden, ist üblicherweise
in dem Auslaßkanal
stromaufwärts
des Dreiwege-Katalysators ein A/F-Verhältnis-Sensor, wie ein O2-Sensor,
vorgesehen, um ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis (das häufig mit "A/F-Verhältnis" abgekürzt wird)
zu erfassen. Wie generell bekannt, besteht der Zweck des A/F-Sensors, wie eines Sauerstoffsensors,
darin, den Prozentanteil von in den Abgasen enthaltenem Sauerstoff
zu jedem Zeitpunkt bei laufendem Motor zu überwachen, so daß die ECU
das A/F-Verhältnis
so nah wie möglich
an einem stöchiometrischen
A/F-Verhältnis halten
kann. Ein Spannungssignal von dem A/F-Verhältnis-Sensor ändert sich
in Abhängigkeit
von dem Luft/Kraftstoft-Verhältnis.
Bei Kraftfahrzeugen mit sowohl einem Dreiwege-Katalysator als auch
einem A/F-Verhältnis-Sensor,
der sich stromaufwärts
des Dreiwege-Katalysators befindet, verwendet eine elektronische
Motorsteuereinheit (ECU) bzw. ein elektronisches Motorsteuermodul
(ECM) generell die Abweichung eines durch den A/F-Verhältnis-Sensor
erfaßten
A/F-Verhältnisses
von einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis, um
die in dem Dreiwege-Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge arithmetisch
zu berechnen bzw. zu schätzen.
Die ECU steuert das A/F-Verhältnis
derart, daß der
Schätzwert (der
berechnete Wert) der in dem Katalysator gespeicherten Luftmenge
(Sauerstoffmenge) auf einen gewünschten
Wert (beispielsweise auf die Hälfte
eines Grenzwertes der in dem Dreiwege-Katalysator gespeicherten Sauerstoffmenge)
eingestellt wird. Wenn das A/F-Verhältnis mager ist (zuviel Luft),
so wird Luft (Sauerstoff) durch den Dreiwege-Katalysator absorbiert
bzw. aufgenommen und in dem Katalysator gespeichert. Umgekehrt wird,
wenn das A/F-Verhältnis fett
ist (zuviel Kraftstoff) Luft (Sauerstoff) von dem Dreiwege-Katalysator desorbiert
bzw. freigegeben. Generell ist eine Sauerstoffdesorptions geschwindigkeit,
mit der Sauerstoff von dem Dreiwege-Katalysator desorbiert wird,
niedriger als eine Sauerstoffabsorptionsgeschwindigkeit, mit der
Sauerstoff durch den Dreiwege-Katalysator absorbiert wird. Aus den oben
dargelegten Gründen
führt die
ECU 10 eine zunehmende Kompensation der in dem Dreiwege-Katalysator
gespeicherten Sauerstoffmenge durch, die im weiteren als "Sauerstoffspeichermenge" bezeichnet wird,
indem sie um ein Inkrement für
einen berechneten Wert (bzw. einen Schätzwert) einer Sauerstoffspeichermenge
erhöht
wird, wenn das erfaßte A/F-Verhältnis mager
ist (zuviel Luft). Hingegen führt die
ECU, wenn das erfaßte
A/F-Verhältnis fett
ist (zuviel Kraftstoff), eine abnehmende Kompensation der Sauerstoffspeichermenge
durch, indem sie um ein Dekrement für den berechneten Wert (bzw.
den Schätzwert)
einer Sauerstoffspeichermenge vermindert wird. Derartige A/F-Verhältnis-Steuersysteme wurden
in den japanischen vorläufigen
Patentveröffentlichungen
Nrn. 9-310635 und 6-249028 offenbart, vgl. die Patent Abstracts
of Japan JP 09316635
A und JP 09249628
A . In recent years, automobiles have used a three-way catalyst to reduce nitrogen oxide (NOx), unburned carbon (HC), and carbon monoxide (CO). In automobiles using a three-way catalytic converter (a three-way catalyst) in the exhaust port, an A / F ratio sensor, such as an O 2 sensor, is usually provided in the exhaust port upstream of the three-way catalyst Air / fuel ratio (often abbreviated to "A / F ratio"). As is well known, the purpose of the A / F sensor, such as an oxygen sensor, is to monitor the percentage of oxygen contained in the exhaust gases at all times with the engine running, so that the ECU is as close to the A / F ratio as possible possible to maintain a stoichiometric A / F ratio. A voltage signal from the A / F ratio sensor changes depending on the air / fuel ratio. In motor vehicles with both a three-way catalyst and an A / F ratio sensor located upstream of the three-way catalyst, an electronic engine control unit (ECU) or an electronic engine control module (ECM) generally uses the deviation of one by the A. / F ratio sensor detects A / F ratio from a stoichiometric air / fuel ratio to arithmetically calculate or estimate the amount of oxygen stored in the three-way catalyst. The ECU controls the A / F ratio so that the estimated value (the calculated value) of the amount of air (amount of oxygen) stored in the catalyst is set to a desired value (for example, half of a limit of the amount of oxygen stored in the three-way catalyst) , If the A / F ratio is lean (too much air), air (oxygen) is absorbed by the three-way catalyst and stored in the catalyst. Conversely, when the A / F ratio is rich (too much fuel), air (oxygen) is desorbed from the three-way catalyst. Generally, an oxygen desorption rate at which oxygen is desorbed from the three-way catalyst is lower than an oxygen absorption rate at which oxygen is absorbed by the three-way catalyst. For the reasons set out above, the ECU 10 an increasing compensation for the amount of oxygen stored in the three-way catalytic converter, which is referred to hereinafter as the "oxygen storage amount", by increasing it by an increment for a calculated value (or an estimated value) of an oxygen storage amount when the detected A / F Ratio is lean (too much air). On the other hand, if the detected A / F ratio is rich (too much fuel), the ECU performs a decreasing compensation of the oxygen storage amount by decreasing it by a decrement for the calculated value (or the estimated value) of an oxygen storage amount. Such A / F ratio control systems have been disclosed in Japanese Patent Provisional Publication Nos. 9-310635 and 6-249028, cf. the Patent Abstracts of Japan JP 09316635 A and JP 09249628 A ,
Bei einem Kraftfahrzeug mit einem
A/F-Verhältnis-Steuersystem
wie oben beschreiben erreicht die tatsächliche Speichermenge des Dreiwege-Katalysators,
wenn das tatsächliche
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
extrem mager wird, beispielsweise während eines Kraftstoft-Schubabschaltungsvorgangs,
bald ihren Grenzwert. Jedoch setzt der arithmetische Berechnungsabschnitt
der ECU eine arithmetische Operation für die Sauerstoffspeichermenge
auf der Grundlage des A/F-Sensorsignals fort. In einem derartigen
Fall besteht eine Möglichkeit,
daß der
berechnete Wert (bzw. der Schätzwert)
einer Sauerstoffspeichermenge als zu groß geschätzt bzw. berechnet wird, der
größer ist
als der Grenzwert einer Sauerstoffspeichermenge, selbst wenn die
tatsächliche Sauerstoffspeichermenge
des Dreiwege-Katalysators auf dem Grenzwert einer Sauerstoffspeichermenge
gehalten wird. Wie oben dargelegt, existiert ein Problem einer starken
Differenz zwischen dem berechneten Wert einer Sauerstoffspeichermenge, der
durch die ECU erzeugt wird, und der tatsächlichen Sauerstoffspeichermenge,
wenn das A/F-Verhältnis unterhalb
eines zu mageren A/F-Verhältnisses
verringert wird, das kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellenwert,
wie etwa während
eines Kraftstoft-Schubabschaltungsvorgangs.
Unter der Voraussetzung, daß der
Motor/Fahrzeug-Betriebszustand
ausgehend von dem Betriebsmodus einer Kraftstoff-Schubabschaltung zu einem normalen Betriebsmodus
wiederhergestellt wird, besteht eine Möglichkeit einer Fehlfunktion
in dem A/F-Verhältnis-Steuersystem
infolge eines derartigen unerwünschten, übermäßigen Anstiegs
des berechneten Werts einer Sauer stoffspeichermenge. Ferner kann der übermäßige Anstieg
des berechneten Werts einer Sauerstoffspeichermenge die Leistung
des A/F-Verhältnis-Steuersystems
beeinträchtigen.In a motor vehicle with a
A / F ratio control system
as described above, the actual storage amount of the three-way catalyst reaches
if the actual
Air / fuel ratio
becomes extremely lean, for example during a fuel cut-off process,
soon their limit. However, the arithmetic calculation section sets
the ECU performs an arithmetic operation for the oxygen storage amount
based on the A / F sensor signal. In such a
Case there is a possibility
that the
calculated value (or the estimated value)
of an oxygen storage quantity is estimated or calculated to be too large, the
is bigger
than the limit of an oxygen storage amount even if the
actual amount of oxygen storage
of the three-way catalyst on the limit of an oxygen storage amount
is held. As stated above, there is a problem of a strong one
Difference between the calculated value of an oxygen storage amount, the
generated by the ECU and the actual amount of oxygen stored,
if the A / F ratio is below
a too lean A / F ratio
is reduced, which is smaller than a predetermined threshold value,
like during
of a fuel cut-off process.
Provided that the
Engine / vehicle operating condition
starting from the operating mode of a fuel cut-off to a normal operating mode
is restored, there is a possibility of malfunction
in the A / F ratio control system
due to such an undesirable, excessive increase
the calculated value of an oxygen storage quantity. Furthermore, the excessive increase
the calculated value of an oxygen storage quantity the power
of the A / F ratio control system
affect.
Aus den obigerwähnten Druckschriften JP 0 931 0635 A und JP 0 624 9028 A ist
also eine Luft/Kraftstoff-Steuervorrichtung
für eine
Brennkraftmaschine bekannt. Gemäß dieser
Druckschriften ist ein Dreiwegekatalysator vorgesehen, der Sauerstoff, das
im Abgas enthalten ist, speichern kann. Ein Luft/Kraftstoff-Sensor
ist stromauf des Katalysators angeordnet. Eine Steuereinheit erfaßt die Abweichung
eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
von einem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
und bestimmt auf Grundlage dieser Abweichung die Sauerstoffmenge,
die in dem Dreiwege-Katalysator gespeichert ist. Die der Brennkraftmaschine
zugeführte Kraftstoffmenge
wird so gesteuert, daß die
ermittelte im Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge einem vorgegebenen
Zielwert entspricht.From the publications mentioned above JP 0 931 0635 A and JP 0 624 9028 A. an air / fuel control device for an internal combustion engine is known. According to these documents, a three-way catalytic converter is provided which can store oxygen which is contained in the exhaust gas. An air / fuel sensor is arranged upstream of the catalytic converter. A control unit detects the deviation an air / fuel ratio from a stoichiometric air / fuel ratio and, based on this deviation, determines the amount of oxygen stored in the three-way catalyst. The amount of fuel supplied to the internal combustion engine is controlled so that the determined amount of oxygen stored in the catalytic converter corresponds to a predetermined target value.
Eine Brennkraftmaschinen sowie ein
Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten
Art sind aus der nächstkommenden
Druckschrift DE 41
28 718 A1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Kraftstoffmengenregelung für einen
Verbrennungsmotor mit Katalysator. Zur Regelung der Kraftstoffmenge
wird der vom Motor angesaugte Luftmassenstrom bestimmt. Weiterhin
wird eine sogenannte Vorsteuergröße für die Kraftstoffmenge
in Abhängigkeit
von aktuellen Werten von Betriebsgrößen des Motors bestimmt. Die
dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge
wird in Abhängigkeit
eines Vergleichs zwischen eines Soll-Luft/Kraftstoff-Gemisches und eines
Ist-Luft/Kraftstoff-Gemisches geregelt.An internal combustion engine and a method for controlling an internal combustion engine of the type mentioned at the outset are from the closest publication DE 41 28 718 A1 known. This document discloses a method and an apparatus for controlling the fuel quantity for an internal combustion engine with a catalyst. The air mass flow drawn in by the engine is determined to regulate the fuel quantity. Furthermore, a so-called pilot control quantity for the fuel quantity is determined as a function of current values of operating variables of the engine. The amount of fuel supplied to the engine is regulated as a function of a comparison between a target air / fuel mixture and an actual air / fuel mixture.
Weiterhin wird der Sauerstoff-Ist-Füllungsgrad
des Katalysators ermittelt und dieser Ist-Füllungsgrad
mit einem Soll-Füllungsgrad
verglichen, wobei dann, wenn der Ist-Füllungsgrad über dem Soll-Füllungsgrad
liegt, der Soll-Lamda-Wert unter den Wert 1 abgesenkt wird und dagegen
dann, wenn der Ist-Füllungsgrad
unter dem Soll-Füllungsgrad liegt,
der Soll-Lamda-Wert über
den Wert 1 erhöht wird.
Der Sauerstoff-Soll-Füllungsgrad
für den
Katalysator beträgt
etwa 50 % der maximalen Sauerstoffmenge, die der Katalysator in
Abhängigkeit
von seinem aktuellen Betriebsalter aufnehmen kann. Diese maximale
Sauerstoffmenge, die der Katalysator aufnehmen kann, nimmt alterungsbedingt
ab. Der Ist-Lamda-Wert des Abgases wird durch eine Lamda- Sonde vor dem Katalysator
erfaßt.
Der Ist-Füllungsgrad
des Katalysators wird durch eine Lamda-Sonde nach dem Katalysator
erfaßt.Furthermore, the actual oxygen filling level
of the catalyst and this actual degree of filling
with a target fill level
compared, where if the actual fill level is above the target fill level
is, the target lambda value is reduced below the value 1 and against
then when the actual fill level
is below the target filling level,
the target lambda value above
the value 1 is increased.
The target oxygen filling level
for the
Catalyst
about 50% of the maximum amount of oxygen that the catalyst in
dependence
can record from his current operating age. This maximum
The amount of oxygen that the catalytic converter can absorb increases due to aging
from. The actual lambda value of the exhaust gas is measured by a lambda probe in front of the catalytic converter
detected.
The actual filling level
the catalyst is passed through a lambda probe after the catalyst
detected.
Bei einem Verbrennungsmotor gemäß dem Stand
der Technik wird in bekannter Weise die Kraftstoffeinspritzmenge
durch den Lamda-Regelkreis geregelt, um das Luft/ Kraftstoff-Gemisch
auf einem vorgegebenen Wert zu halten. Wird ein Sauerstoff-Füllungsgrad
des Katalysators erfaßt,
der um eine vorgegebene Differenz von dem Soll-Füllungsgrad abweicht, so wird
diese Lamda-Regelung ausgesetzt und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis derart
festgelegt, daß der
Sauerstoff-Füllungsgrad
des Katalysators dem Soll-Füllungsgrad
entspricht. Wird der Soll-Wert erreicht, kehrt die Regelung zur üblichen Lamda-Regelung
zurück.In an internal combustion engine according to the state
the fuel injection quantity is known in the art
regulated by the Lamda control loop to the air / fuel mixture
to keep at a predetermined value. Becomes an oxygen fill level
of the catalyst detected
which deviates from the target filling level by a predetermined difference, then
suspended this lambda control and the air / fuel ratio so
determined that the
Oxygen volumetric efficiency
of the catalytic converter to the target fill level
equivalent. If the target value is reached, the control returns to the usual lambda control
back.
Die in dem Katalysator gespeicherte
Sauerstoffmenge wird auf Grundlage der Lamda-Differenz, d.h. der Differenz zwischen
dem tatsächlichen Luft/Kraftstoff-Gemisch
zum stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemisch
berechnet. Dieser Berechnung liegt das Signal der vor dem Katalysator
angeordneten Lamda-Sonde zugrunde.The one stored in the catalyst
The amount of oxygen is calculated based on the lambda difference, i.e. the difference between
the actual air / fuel mixture
to the stoichiometric air / fuel mixture
calculated. This calculation is the signal before the catalyst
arranged Lamda probe.
Bei stark ausgeprägten instationären Vorgängen kommt
es vor, daß das
Speichervermögen des
Katalysators nach der einen oder der anderen Seite erschöpft wird.
Dabei tritt am Ausgang des Katalysators fettes oder mageres Abgas
aus. Dieses fette oder magere Abgas wird durch die hinter dem Katalysator
angeordnete Lamda-Sonde erfaßt.
Meldet diese hintere Sonde ein mageres Gemisch, ist das Speichervermögen des
Katalysators erschöpft. Die
Berechnungseinrichtung zum Berechnen der im Katalysator gespeicherten
Sauerstoffmenge müßte in diesem
Zustand den Referenzwert 1 ausgeben. Ist dies nicht der
Fall, wird der Wert mit Hilfe einer Synchronisiereinrichtung zwangsweise
auf den Wert 1 gesetzt. Eine entsprechende Synchronisierung wird ebenfalls
vorgenommen, wenn die hintere Lamda-Sonde ein fettes Gemisch meldet.
Dann speichert der Katalysator keinen Sauerstoff mehr, weswegen das
entsprechende Referenzsignal der Berechnungseinrichtung 0 sein
müßte. Dementsprechend wird
dieser Wert durch die Synchronisierungseinrichtung auf den Wert
0 gesetzt, falls der tatsächliche Wert
nicht Null ist. Durch die Korrektur der Referenzwerte wird die durch
die Alterung verminderte Speicherfähigkeit des Katalysators kompensiert.In the case of highly pronounced unsteady-state processes, the storage capacity of the catalytic converter may be exhausted on one side or the other. Fat or lean exhaust gas emerges at the outlet of the catalytic converter. This rich or lean exhaust gas is detected by the lambda probe located behind the catalytic converter. If this rear probe reports a lean mixture, the storage capacity of the catalytic converter is exhausted. The calculation device for calculating the amount of oxygen stored in the catalyst would have to have the reference value in this state 1 output. If this is not the case, the value is forcibly set to the value 1 using a synchronization device. A corresponding synchronization is also carried out when the rear Lamda probe reports a rich mixture. Then the catalyst no longer stores oxygen, which is why the corresponding reference signal of the calculation device 0 should be. Accordingly, this value is set to 0 by the synchronization device if the actual value is not zero. The correction of the reference values compensates for the reduced storage capacity of the catalytic converter due to aging.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zur Steuerung
einer Brennkraftmaschine der jeweils eingangs genannten Art zu schaffen,
wobei die Steuerung der Kraftstoffzuführung in sicherer und stabiler Weise
erfolgt.It is the task of the present
Invention, an internal combustion engine and a method for control
to create an internal combustion engine of the type mentioned in the introduction,
taking control of the fuel supply in a safe and stable manner
he follows.
Gemäß dem Vorrichtungsaspekt der
vorliegenden Erfindung wird die genannte Aufgabe gelöst durch
eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs
1.According to the device aspect of
present invention achieves the stated object by
an internal combustion engine with the features of the independent claim
1.
Gemäß dem Verfahrensaspekt der
vorliegenden Erfindung wird die obengenannte Aufgabe gelöst durch
ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen
des unabhängigen
Patentanspruchs 3.According to the procedural aspect of
The present invention achieves the above-mentioned object
a method for controlling an internal combustion engine with the features
of the independent
Claim 3.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindungsgegenstände sind
in den jeweiligen Unteransprüchen dargelegt.Preferred developments of the subject matter of the invention are
set out in the respective subclaims.
Nachfolgend wird die vorliegende
Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben und erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:Below is the present
Invention based on exemplary embodiments
in conjunction with the attached
Drawings closer
described and explained.
The drawings show:
1 ein
Systemdiagramm, das die Gesamtsystemanordnung eines computergesteuerten Motors
mit Innenverbrennung darstellt, der mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem
(A/F-Verhältnis-Steuersystem) und
einer Abgasreinigungsanlage ausgestattet ist, 1 14 is a system diagram illustrating the overall system arrangement of a computer-controlled internal combustion engine having an air / fuel ratio control system (A / F ratio control system) and an exhaust gas purification system Is provided,
2 ein
Flußdiagramm,
das ein Beispiel einer Routine (einer Steuerprozedur), die durch
eine in dem A/F-Verhältnis-Steuersystem
des Ausführungsbeispiels
enthaltene elektronische Steuereinheit (ECU) ausgeführt wird,
darstellt, 2 14 is a flowchart illustrating an example of a routine (a control procedure) executed by an electronic control unit (ECU) included in the A / F ratio control system of the embodiment;
3A bis 3C Zeitdiagramme, die den
Betrieb des A/F-Verhältnis-Steuersystems
(in Zusammenhang mit dem in 2 und 4 dargestellten Flußdiagramm)
darstellen, 3A to 3C Timing diagrams showing the operation of the A / F ratio control system (related to that in 2 and 4 flow diagram shown),
4 ein
Flußdiagramm,
das ein weiteres Beispiel einer Unterroutine (einer Steuerprozedur) darstellt,
die durch die in dem A/F-Verhältnis-Steuersystem des
Ausführungsbeispiels
enthaltene elektronische Steuereinheit (ECU) ausgeführt wird, 4 FIG. 4 is a flowchart showing another example of a subroutine (a control procedure) executed by the electronic control unit (ECU) included in the A / F ratio control system of the embodiment;
5 ein
Flußdiagramm,
das ein weiteres Beispiel einer Unterroutine (einer Steuerprozedur) darstellt,
die durch die in dem A/F-Verhältnis-Steuersystem des
Ausführungsbeispiels
enthaltene elektronische Steuereinheit (ECU) ausgeführt wird. 5 14 is a flowchart showing another example of a subroutine (control procedure) executed by the electronic control unit (ECU) included in the A / F ratio control system of the embodiment.
In den Zeichnungen, insbesondere
in 1, ist ein A/F-Verhältnis-Steuersystem
beispielhaft für Motor
mit Innenverbrennung, der mit einem katalytischen Dreiwege-Konverter (einem
Dreiwege-Katalysator) ausgestattet ist, ausgeführt. In 1 ist ein Motorzylinderblock durch ein
Bezugszeichen 1 bezeichnet. Frischluft wird jedem Motorzylinder
durch einen Lufteinlaßschacht
{bzw. einen Lufteinlaßkanal) 2 und
einen (nicht mit einem Bezugszeichen versehenen) Einlaßkrümmer zugeführt. Ein
Einlaßluftmengensensor 13,
wie ein Luftdurchflußmesser,
ist an dem Lufteinlaßkanal 2 angeordnet,
um eine Luftmenge zu erfassen, die durch den Einlaßluftmengensensor
strömt
und in den Motor gesaugt wird. Ein Hitzdraht-Luftmassen-Durchflußmesser
wird gewöhnlich als
Einlaßluftmengen-Sensor
verwendet, der einen Luftstrom (eine Luftmenge Qa) durch den Lufteinlaßkanal 2 erfaßt. Eine
Drosselklappe 5 einer Drosselklappenstutzen-Anordnung (einer
elektronisch gesteuerten Drosseleinheit) ist in dem Lufteinlaßkanal 2 vorgesehen.
Ein Bezugszeichen 14 bezeichnet einen Drosselklappenöffnungs-Sensor,
der gewöhnlich
an dem Drosselklappenstutzen angeordnet und mit dem Drosselklappengestänge verbunden
ist, um eine Drosselklappenöffnung
TVO der Drosselklappe 5 zu erfassen. Eine (nicht mit einem
Bezugszeichen versehene) Zündkerze
ist in ein Gewindeloch des Zylinderkopfes für jede Verbrennungskammer geschraubt,
um das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer zu zünden. Heiße, verbrannte Gase
von den Motorzylindern, werden durch ein (nicht mit einem Bezugszeichen
versehenes) Auslaßventil
und einen (nicht mit einem Bezugszeichen versehenen) Auslaßkrümmer in
einen Auslaßkanal ausgestoßen. Der
katalytische Dreiwege-Konverter (der Dreiwege-Katalysator) 6 ist
in dem Auslaßkanal 3 angeordnet,
um schädliche
Abgase (HC, CO, NOx) in harmlose Gase (H2O,
CO2, N2) umzuwandeln
und Stickstoffoxid (das generell als NOx bezeichnet wird), unverbrannten
Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO) zu verringern. Ein
Stromaufwärts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor
(vereinfachend ein Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor) 11 ist
in dem Auslaßkanal 3 stromaufwärts des
Dreiwege-Katalysators 6 angeordnet, um ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis (vereinfachend
ein A/F-Verhältnis) AFSABF
zu jedem Zeitpunkt während
der Motor läuft zu überwachen
bzw. zu erfassen, auf der Grundlage des Prozentanteils von Sauerstoff,
der in den Motorabgasen enthalten ist, die durch den Auslaßkanal 3 strömen und
in den Katalysator 6 eintreten, so daß ein elektronisches Steuermodul
(ECM) bzw. eine elektronische Motorsteuereinheit (ECU) das A/F-Verhältnis so
nah wie möglich
an einem stöchiometrischen
A/F-Verhältnis
halten kann, um eine vollständige
Verbrennung und minimale Abgasemissionen zu erhalten. Bei dem System
des Ausführungsbeispiels weist
der Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor 11 eine
lineare Kennlinie auf, so daß ein
Ausgangsspannungssignal von dem Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
11 sich linear zu einem tatsächlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändert. Daher
neigt das Ausgangsspannungssignal von dem Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
11 zu einer Änderung proportional
zu dem tatsächlichen
A/F-Verhältnis über den
gesamten Meßbereich.
Das heißt,
ein hohes Spannungssignal von dem Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
bedeutet, daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch
fett ist, wohingegen ein niedriges Spannungssignal von dem Sensor 11 bedeutet, daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch
mager ist. Generell wird, wenn das A/F-Verhältnis
mager ist (zuviel Luft), Luft durch den Dreiwege-Katalysator 6 absorbiert bzw.
aufgenommen und in dem Katalysator 6 gespeichert. Umgekehrt
wird, wenn das A/F-Verhältnis
fett ist (zuviel Kraftstoff) Luft von dem Dreiwege-Katalysator desorbiert
bzw. freigegeben. Mittels derartiger katalytischer Wirkungen, das
heißt,
einer Absorption bzw. einer Desorption von Sauerstoff durch bzw.
von dem Dreiwege-Katalysator 6, enthält das aus dem Katalysator 6 austretende
Abgas weniger HC, CO und NOx als das in den Katalysator eintretende
Abgas, und folglich sind die Abgase gereinigt bzw. entgiftet. Bei
dem System des Ausführungsbeispiels
ist ein Stromabwärts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (vereinfachend
ein Stromabwärts-A/F-Verhältnis-Sensor) 20 ferner
in dem Auslaßkanal
des Dreiwege-Katalysators 6 angeordnet, um ein A/F-Verhältnis AFSABF2
zu jedem Zeitpunkt während
der Motor läuft
zu überwa chen
bzw. zu erfassen, auf der Grundlage des Prozentanteils von Sauerstoff,
der in den Motorabgasen enthalten ist, die durch den Auslaßkanal 3 strömen und
aus dem Katalysator 6 austreten. Bei dem System des Ausführungsbeispiels
weist ein Stromabwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
20 eine nicht-lineare Kennlinie auf, so daß ein Ausgangsspannungssignal
von dem Stromabwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
20 sich in einer nicht linearen Weise zu einem tatsächlichen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändert, so
daß der
Wert des Ausgangsspannungssignals des Sensors 20 ausgehend
von der Umgebung des stöchiometrischen
Verhältnisses
schnell ansteigt. Alternativ kann der Stromabwärts-A/F-Verhältnis-Sensor 20
als Sensor mit einer linearen Kennlinie in der gleichen Weise wie
der Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
aufgebaut sein. Wie oben dargelegt, sei darauf hingewiesen, daß bei dem
System des Ausführungsbeispiels
der Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor 11 zum
Erfassen des A/F-Verhältnisses AFSABF
auf der Grundlage des Prozentanteils von Sauerstoff vorgesehen ist,
der in den Motorabgasen enthalten ist, die in den Katalysator 6 eintreten,
während
der Stromabwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
20 zum Erfassen des A/F-Verhältnisses
AFSABF2 auf der Grundlage des Prozentanteils von Sauerstoff vorgesehen
ist, der in den Motorabgasen enthalten ist, die aus dem Katalysator 6 austreten.
1n 1 bezeichnet ein
Bezugszeichen 12 einen Kurbelwinkelsensor, der gewöhnlich an
dem Motor angebracht ist, um eine Drehzahl Ne sowie eine relative
Position der Motorkurbelwelle zu überwachen. Ein Bezugszeichen 15 bezeichnet
einen Motortemperatursensor (einen Kühlmitteltemperatursensor),
der an dem Motor angebracht und gewöhnlich in einem der oberen Kühlmittelkanäle geschraubt
ist, um eine Motortemperatur (Betriebstemperatur des Motors) Te
zu überwachen.
Generell wird eine Kühlmitteltemperatur
des Motors als Motortemperatur Te verwendet. Ein Bezugszeichen 16 bezeichnet
einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor,
der gewöhnlich
entweder an dem Getriebe oder an dem Achsgetriebe (bei Fahrzeugen
mit Vorderradantrieb) angeordnet ist, um die Ausgangswellengeschwindigkeit
auf die Straßenräder zu überwachen.
Die Ausgangswellengeschwindigkeit wird über ein pulsierendes Spannungssignal an
die Eingangsschnittstelle der ECU 10 weitergeleitet und
in die Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten vsp umgewandelt. Eingegebene
Informationen von den oben erwähnten
Motor/Fahrzeug-Sensoren 11, 12, 13, 14, 15, 16 und 20 werden
zu der Eingangsschnittstelle der elektronischen Steuereinheit (ECU) 10 übertragen.
Die ECU 10 umfaßt
gewöhnlich
einen Mikrorechner. Obwohl in 1 nicht
deutlich dargestellt, weist die ECU 10 eine Zentralverarbeitungseinheit
(CPU) auf, die erforderliche arithmetische Berechnungen durchführt, Informationsdaten
verarbeitet, Eingangssignale von Motor/Fahrzeug-Sensoren mit vorbestimmten
bzw. vorpro grammierten Schwellenwerten vergleicht und notwendige
Entscheidungen hinsichtlich der Zulässigkeit durchführt, und Speicher
(RAM, ROM), eine Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle sowie Treiberschaltungen
zum Verstärken
von Ausgangssignalen von der Ausgangsschnittstelle. Die ECU 10 führt in 2 bzw. 4 dargestellte Datenverarbeitungsschritte
aus, die unten ausführlich
beschrieben sind. Die Ausgangsschnittstelle der ECU 10 ist
derart gestaltet, daß diese
häufig
durch die Treiberschaltungen elektronisch mit verschiedenen elektrischen
Verbrauchern, wie etwa der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 5, Kraftstoffeinspritz-Magnetventilen
der Kraftstofteinspritzvorrichtungen 4 und den Zündkerzen
verbunden ist, um Steuerbefehlssignale zum Betreiben dieser elektrischen
Verbraucher zu erzeugen. Insbesondere bei dem System des Ausführungsbeispiels
führt der
Prozessor der ECU 10, wie unter Bezugnahme auf die in 2 und 4 dargestellten Flußdiagramme genau beschrieben,
eine arithmetische Berechnung bzw. eine Schätzung der Sauerstoffspeichermenge OSQH
(genauer der in dem Dreiwege-Katalysator gespeicherten Sauerstoffmenge)
auf der Grundlage der Signale (AFSABF, (AFSABF2), Ne, Qa, TVO, Te, vsp)
von den oben erwähnten
Sensoren und einer Sauerstoffabsorptionsgeschwindigkeit ADSspeed des
Dreiwege-Katalysators 6 durch.
Um das A/F-Verhältnis
richtig zu steuern, bestimmt die ECU 10 die Kraftstoffeinspritzmenge
der Einspritzvorrichtung 4 (die dem Zylinder zugeführte Kraftstoffmenge),
so daß die
Sauerstoffspeichermenge OSQH des Dreiwege-Katalysators 6 auf einen gewünschten
Wert (beispielsweise im wesentlichen die Hälfte eines Grenzwerts OSQHLIMIT der Sauerstoffspeichermenge) eingestellt
wird. Ferner beendet die ECU 10 unter einer (unten beschriebenen)
bestimmten Bedingung die arithmetische Operation für die Sauerstoffspeichermenge
OSQH und begrenzt anschließend
den berechneten Wert (OSQH) der Sauerstoffspeichermenge auf einen
vorbestimmten Grenzwert OSQHLIMIT der in
dem Dreiwege-Katalysator 6 gespeicherten Sauerstoffmenge.In the drawings, particularly in 1 , an A / F ratio control system is exemplified for an internal combustion engine equipped with a three-way catalytic converter (a three-way catalyst). In 1 is an engine cylinder block by a reference numeral 1 designated. Fresh air is supplied to each engine cylinder through an air intake duct {or an air inlet duct) 2 and an intake manifold (not numbered) supplied. An intake air quantity sensor 13 , like an air flow meter, is on the air intake duct 2 arranged to detect an amount of air that flows through the intake air amount sensor and is drawn into the engine. A hot wire air mass flow meter is commonly used as an intake air quantity sensor that detects an air flow (an air quantity Qa) through the air intake duct 2 detected. A throttle 5 A throttle valve assembly (an electronically controlled throttle unit) is in the air intake duct 2 intended. A reference number 14 denotes a throttle valve opening sensor, which is usually arranged on the throttle valve neck and is connected to the throttle valve linkage, around a throttle valve opening TVO of the throttle valve 5 capture. A spark plug (not numbered) is screwed into a threaded hole in the cylinder head for each combustion chamber to ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber. Hot, burned gases from the engine cylinders are exhausted into an exhaust passage through an exhaust valve (not numbered) and an exhaust manifold (not numbered). The three-way catalytic converter (the three-way catalyst) 6 is in the outlet duct 3 arranged to convert harmful exhaust gases (HC, CO, NOx) into harmless gases (H 2 O, CO 2 , N 2 ) and to reduce nitrogen oxide (which is generally referred to as NOx), unburned hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) , An upstream air / fuel ratio sensor (simplifying an upstream A / F ratio sensor) 11 is in the outlet duct 3 upstream of the three-way catalyst 6 arranged to monitor or detect an air / fuel ratio (simplifying an A / F ratio) at any time while the engine is running, based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust gases the outlet duct 3 flow and into the catalyst 6 occur so that an electronic control module (ECM) or an electronic engine control unit (ECU) can keep the A / F ratio as close as possible to a stoichiometric A / F ratio in order to obtain complete combustion and minimal exhaust emissions. In the system of the embodiment, the upstream A / F ratio sensor 11 a linear characteristic so that an output voltage signal from the upstream A / F ratio sensor 11 changes linearly to an actual air / fuel ratio. Therefore, the output voltage signal from the upstream A / F ratio sensor 11 tends to change in proportion to the actual A / F ratio over the entire measurement range. That is, a high voltage signal from the upstream A / F ratio sensor means that the air-fuel mixture is rich, whereas a low voltage signal from the sensor 11 means that the air-fuel mixture is lean. Generally, when the A / F ratio is lean (too much air), air becomes through the three-way catalyst 6 absorbed or absorbed and in the catalyst 6 saved. Conversely, when the A / F ratio is rich (too much fuel), air is desorbed from the three-way catalyst. By means of such catalytic effects, that is to say absorption or desorption of oxygen by or from the three-way catalyst 6 , contains that from the catalyst 6 Exhaust gas exits less HC, CO and NOx than the exhaust gas entering the catalytic converter, and consequently the exhaust gases are cleaned or detoxified. In the system of the embodiment is a downstream air / fuel ratio sensor (for simplicity, a downstream A / F ratio sensor) 20 also in the outlet channel of the three-way catalyst 6 arranged to monitor an A / F ratio AFSABF2 at any time while the engine is running, based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust gases passing through the exhaust port 3 flow and out of the catalyst 6 escape. In the system of the embodiment, a downstream A / F ratio sensor 20 has a non-linear characteristic, so that an output voltage signal from the downstream A / F ratio sensor 20 converts to actual air in a non-linear manner / Fuel ratio changes so that the value of the output voltage signal of the sensor 20 increases rapidly from the environment of the stoichiometric ratio. Alternatively, the downstream A / F ratio sensor 20 can be constructed as a sensor with a linear characteristic in the same way as the upstream A / F ratio sensor. As stated above, it should be noted that in the system of the embodiment, the upstream A / F ratio sensor 11 to detect the A / F ratio AFSABF based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust gases contained in the catalyst 6 occur while the downstream A / F ratio sensor 20 is provided to detect the A / F ratio AFSABF2 based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust gases from the catalyst 6 escape. 1n 1 denotes a reference symbol 12 a crank angle sensor, which is usually attached to the engine to monitor a speed Ne and a relative position of the engine crankshaft. A reference number 15 denotes an engine temperature sensor (a coolant temperature sensor) attached to the engine and usually screwed into one of the upper coolant passages to monitor an engine temperature (engine operating temperature) Te. Generally, an engine coolant temperature is used as the engine temperature Te. A reference number 16 denotes a vehicle speed sensor, usually located either on the transmission or on the axle transmission (in front-wheel drive vehicles) to monitor the output shaft speed on the road wheels. The output shaft speed is sent to the input interface of the ECU via a pulsating voltage signal 10 forwarded and converted into the vehicle speed data vsp. Information entered from the engine / vehicle sensors mentioned above 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 and 20 become the input interface of the electronic control unit (ECU) 10 transfer. The ECU 10 usually includes a microcomputer. Although in 1 not clearly shown, indicates the ECU 10 a central processing unit (CPU) which carries out the necessary arithmetic calculations, processes information data, compares input signals from engine / vehicle sensors with predetermined or preprogrammed threshold values and carries out necessary decisions with regard to admissibility, and memory (RAM, ROM), an input / Output interface and driver circuits for amplifying output signals from the output interface. The ECU 10 leads in 2 respectively. 4 presented data processing steps, which are described in detail below. The output interface of the ECU 10 is designed in such a way that it is often electronically controlled by the driver circuits with various electrical consumers, such as the electronically controlled throttle valve 5 , Fuel injection solenoid valves of the fuel injection devices 4 and is connected to the spark plugs to generate control command signals for operating these electrical consumers. In the system of the exemplary embodiment in particular, the processor of the ECU leads 10 , as with reference to the in 2 and 4 detailed flow diagrams shown, an arithmetic calculation or an estimate of the oxygen storage amount OSQH (more precisely the amount of oxygen stored in the three-way catalyst) based on the signals (AFSABF, (AFSABF2), Ne, Qa, TVO, Te, vsp) from the sensors mentioned above and an oxygen absorption rate ADSspeed of the three-way catalyst 6 by. In order to properly control the A / F ratio, the ECU determines 10 the fuel injection amount of the injector 4 (the amount of fuel supplied to the cylinder) so that the oxygen storage amount OSQH of the three-way catalyst 6 is set to a desired value (for example essentially half of a limit value OSQH LIMIT of the oxygen storage quantity). The ECU also ends 10 under a certain condition (described below), the arithmetic operation for the oxygen storage amount OSQH and then limits the calculated value (OSQH) of the oxygen storage amount to a predetermined limit value OSQH LIMIT that in the three-way catalyst 6 stored amount of oxygen.
In 2 ist
die erste Steuerroutine dargestellt, die durch die ECU 10,
die in dem A/F-Verhältnis-Steuersystem
des Ausführungsbeispiels
enthalten ist, durchgeführt
wird. Die erste, in 2 dargestellte
Steuerroutine, wird als zeitgetriggerte Unterbrechungsroutine ausgeführt, die
in vorbestimmten Zeitintervallen, wie etwa 10 Millisekunden, getriggert werden.In 2 is the first control routine shown by the ECU 10 included in the A / F ratio control system of the embodiment. The first, in 2 The control routine shown is executed as a time-triggered interrupt routine that is triggered at predetermined time intervals, such as 10 milliseconds.
In Schritt 1 werden Parameter, die
zum arithmetischen Berechnen der Sauerstoffspeichermenge OSQH benötigt werden,
genauer das Ausgangssignal AFSABF von dem Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor 11,
die Sauerstoffabsorptionsgeschwindigkeit ADSspeed des
Dreiwege-Katalysators 6 und die Einlaßluftmenge Qa (die als Motorlast
angesehen wird), und Zustandsentscheidungsparameter gelesen, die
dazu benötigt
werden, zu bestimmen, ob bestimmte Bedingungen erfüllt sind,
genauer die Motordrehzahl Ne, die Drosselklappenöffnung TVO, die Motortemperatur
Te und die Fahrzeuggeschwindigkeit vsp.In step 1, parameters needed to arithmetically calculate the oxygen storage amount OSQH, more precisely, the output signal AFSABF from the upstream A / F ratio sensor 11 , the oxygen absorption rate ADS speed of the three-way catalyst 6 and the intake air amount Qa (which is regarded as an engine load), and read state decision parameters required to determine whether certain conditions are met, more specifically, the engine speed Ne, the throttle valve opening TVO, the engine temperature Te and the vehicle speed vsp.
In Schritt 2 wird ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob eine bestimmte Einleitungsbedingung einer arithmetischen
Berechnung, die zum Berechnen bzw. Schätzen der Sauerstoffspeichermenge OSQH
des Dreiwege-Katalysators 6 benötigt wird, erfüllt ist.
Bei dem System des Ausführungsbeispiels bestimmt
die ECU 10, daß die
bestimmte Einleitungsbedingung einer arithmetischen Berechnung erfüllt ist,
wenn der Dreiwege-Katalysator 6 sich im Aktivierungszustand
befindet. Zur Bestimmung bzw. Schätzung durch den Computer, ob
der Katalysator 6 ein ausreichendes Aktivierungsniveau
erreicht, existieren verschiedene Möglichkeiten, beispielsweise
eine direkte Temperaturmessung einer Temperatur des Dreiwege-Katalysators 6 oder
eine Schätzung
der Katalysatortemperatur anhand der Motortemperatur Te. Bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
bestimmt die ECU 10 den Aktivierungszustand des Katalysators 6 in
Abhängigkeit
davon, ob die Motortemperatur Te über einem vorbestimmten Temperaturwert
liegt. Wenn die Antwort in Schritt 2 verneinend ist (NEIN), so fährt die
Routine mit Schritt 6 fort. Umgekehrt fährt die Routine, wenn die Antwort
in Schritt 2 bejahend ist (JA), mit Schritt 3 fort.In step 2, a test is performed to determine whether a particular initiation condition of an arithmetic calculation is used to calculate or estimate the oxygen storage amount OSQH of the three-way catalyst 6 is needed, is fulfilled. In the system of the embodiment, the ECU determines 10 that the determined initiation condition of an arithmetic calculation is satisfied when the three-way catalyst 6 yourself in the actie condition. To determine or estimate by the computer whether the catalyst 6 A sufficient activation level is reached, there are various possibilities, for example a direct temperature measurement of a temperature of the three-way catalyst 6 or an estimate of the catalyst temperature based on the engine temperature Te. In the illustrated embodiment, the ECU determines 10 the activation state of the catalyst 6 depending on whether the engine temperature Te is above a predetermined temperature value. If the answer to step 2 is negative (NO), the routine continues to step 6. Conversely, if the answer to step 2 is affirmative (YES), the routine continues to step 3.
In Schritt 3 wird ein Test durchgeführt, um
zu bestimmen, ob sich der Motor außerhalb eines Kraftstoffabschaltungs-Betriebsmodus
(eines Verzögerungs-Kraftstoffabschaltungs-Betriebsmodus)
befindet. Das Vorliegen bzw. Nicht-Vorliegen des Kraftstoffabschaltungs-Betriebsmodus
wird bestimmt auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne, der Drosselklappenöffnung TVO
und der Fahrzeuggeschwindigkeit vsp. Der Verzögerungs-Kraftstoffabschaltungs-Betriebsmodus
wird gewöhnlich
beispielsweise während
eines Bergabfahrens bzw. während
einer Motordrehzahlbegrenzung bei Erreichen der maximalen zulässigen Motordrehzahl
ausgeführt.
Wenn die Antwort in Schritt 3 verneinend ist (NEIN), das heißt, während des
Kraftstoffabschaltungs-Betriebsmodus,
so wird Schritt 8 ausgeführt.
Umgekehrt fährt die
Routine, wenn die Antwort in Schritt 3 bejahend ist (JA), mit Schritt
4 fort.In step 3 a test is carried out to
determine whether the engine is outside a fuel cut operating mode
(a deceleration fuel cut operation mode)
located. The presence or absence of the fuel cut operating mode
is determined based on the engine speed Ne, the throttle valve opening TVO
and the vehicle speed vsp. The deceleration fuel cut operating mode
becomes ordinary
for example during
downhill or during
an engine speed limit when the maximum permissible engine speed is reached
executed.
If the answer in step 3 is negative (NO), that is, during the
Fuel shutdown mode,
so step 8 is carried out.
The other way round
Routine if the answer in step 3 is affirmative (YES) with step
4 continues.
In Schritt 4 wird die Sauerstoffspeichermenge
OSQH arithmetisch berechnet bzw. geschätzt auf der Grundlage der Abweichung
(Divergenz) des A/F-Verhältnisses
AF-SABF, das durch
den Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
11 erfaßt
wird, von dem stöchiometrischen
A/F-Verhältnis
AFSM, wobei die arithmetische Berechnung bzw. Schätzung mittels
des nachfolgenden Ausdrucks (1) erfolgt.In step 4, the oxygen storage amount OSQH is arithmetically calculated based on the deviation (divergence) of the A / F ratio AF-SABF detected by the upstream A / F ratio sensor 11 from the stoichiometric A / F ratio AFSM, the arithmetic calculation or estimate using the following expression ( 1 ) he follows.
OSQH={(AFSABF-AFSM}/AFSM}×QaxADSspeed+HSOSQ...... (1) wobei AFSABF
einen aktuellen Wert AFSABF(n) des A/F-Verhältnisses,
die durch den Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor 11 erfaßt wird,
bezeichnet, AFSM das stöchiometrische
A/F-Verhältnis
bezeichnet, Qa die Einlaßluftmenge
bezeichnet, ADSspeed die Sauerstoffabsorptionsgeschwindigkeit
des Dreiwege-Katalysators 6 bezeichnet und HSOSQ AFSABF(n–1) bedeutet
und einen vorhergehenden Wert der Sauerstoffspeichermenge bezeichnet,
der einen Zyklus vorher berechnet wurde. OSQH = {(AFSABF-AFSM} / AFSM} × QaxADS speed + HSOSQ ...... (1) where AFSABF is a current AFSABF (n) value of the A / F ratio by the upstream A / F ratio sensor 11 AFSM is the stoichiometric A / F ratio, Qa is the intake air amount, ADS speed is the oxygen absorption rate of the three-way catalyst 6 and denotes HSOSQ AFSABF (n-1) and denotes a previous value of the oxygen storage amount that was calculated one cycle before.
Die oben erwähnte Sauerstoffabsorptionsgeschwindigkeit
ADSspeed ist eine Variable. Das heißt, je magerer
das A/F-Verhältnis
AFSABF ist, das durch den Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor 11 erfaßt wird,
desto höher
ist die Sauerstoffabsorptionsgeschwindigkeit ADSspeed Anders
ausgedrückt,
je fetter das A/F-Verhältnis
AFSABF ist, das durch den Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
11 erfaßt
wird, desto niedriger ist die Sauerstoffabsorptionsgeschwindigkeit
ADSspeed. Wie aus dem Ausdruck (1) ersichtlich,
besteht eine Neigung zum Anstieg der berechneten Sauerstoffspeichermenge
OSQH, wenn das A/F-Verhältnis
AFSABF, das durch den Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
erfaßt
wird, ein magereres Verhältnis
(AFSABF-AFSM > 0)
gegenüber dem
stöchiometrischen
Verhältnis
AFSM ist. Hingegen besteht eine Neigung zur Verringerung der berechneten
Sauerstoffspeichermenge OSQH, wenn das A/F-Verhältnis
AFSABF, das durch den Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
erfaßt
wird, ein fetteres Verhältnis
(AFSABF-AFSM < 0)
gegenüber
dem stöchiometrischen
Ver hältnis
AFSM ist. Anschließend
wird der berechnete Wert einer Sauerstoffspeichermenge, der durch
Schritt 4 erhalten wird, in einer vorbestimmten Speicheradresse
als aktueller Wert OSQH(n) gespeichert.The ADS speed oxygen absorption rate mentioned above is a variable. That is, the leaner the A / F ratio AFSABF detected by the upstream A / F ratio sensor 11, the higher the oxygen absorption rate ADS speed. In other words, the richer the A / F ratio AFSABF , which is detected by the upstream A / F ratio sensor 11, the lower the oxygen absorption speed ADS speed . As from the expression ( 1 ), there is a tendency for the calculated oxygen storage quantity OSQH to increase if the A / F ratio AFSABF, which is detected by the upstream A / F ratio sensor, is a leaner ratio (AFSABF-AFSM> 0) compared to the stoichiometric AFSM ratio is. On the other hand, the calculated oxygen storage amount OSQH tends to decrease when the A / F ratio AFSABF detected by the upstream A / F ratio sensor is a richer ratio (AFSABF-AFSM <0) than the stoichiometric ratio AFSM is. Then the calculated value of an oxygen storage amount obtained by step 4 is stored in a predetermined storage address as the current value OSQH (n) .
In Schritt 5 wird eine Abweichung
(TGOSQH-OSQH) der berechneten Sauerstoffspeichermenge OSQH von einem
gewünschten
Wert bzw. einer vorbestimmten Ziel-Sauerstoffspeichermenge TGOSQH berechnet.
Die vorbestimmte Ziel-Sauerstoffspeichermenge
TGOSQH wird im wesentlichen auf die Hälfte des Grenzwerts OSQHLIMIT einer Sauerstoffspeichermenge festgelegt.In step 5, a deviation (TGOSQH-OSQH) of the calculated oxygen storage quantity OSQH from a desired value or a predetermined target oxygen storage quantity TGOSQH is calculated. The predetermined target oxygen storage amount TGOSQH is set substantially to half the limit value OSQH LIMIT of an oxygen storage amount.
In Schritt 6 wird ein gewünschtes
A/F-Verhältnis
ALPHA arithmetisch berechnet auf der Grundlage der Abweichung (TGOSQH-OSQH),
die durch Schritt 5 erhalten wird, wobei die Berechnung anhand des
folgenden Ausdrucks (2) für eine PID-Regelung (Proportional-Integral-Differential-Regelung)
erfolgt. Wie aus obiger Ausführung
ersichtlich, wird bei dem System des Ausführungsbeispiels eine Proportional-Integral-Differential-Regelung (PID-Regelung) als
Regelung für
das A/F-Verhältnis
verwendet, wobei das Regelsignal von der ECU eine lineare Kombination
aus dem Fehlersignal, dessen Integral und dessen Ableitung ist.In step 6, a desired A / F ratio ALPHA is arithmetically calculated based on the deviation (TGOSQH-OSQH) obtained by step 5, the calculation using the following expression ( 2 ) for a PID control (proportional-integral-differential control). As can be seen from the above description, in the system of the exemplary embodiment, a proportional-integral-differential control (PID control) is used as control for the A / F ratio, the control signal from the ECU being a linear combination of the error signal, the Is integral and its derivative.
ALPHA = [AFSM/{1-(TGOSQH-OSQH)×PID/Qa}-AFSABF]/AFSABF×PID ..... (2)wobei PID
eine Proportional-Integral-Differential-Regelung bezeichnet. ALPHA = [AFSM / {1- (TGOSQH-OSQH) × PID / Qa} -AFSABF] / AFSABF × PID ..... (2) where PID denotes a proportional-integral-differential control.
Wie aus dem Ausdruck (2)
ersichtlich, wird, wenn die berechnete Sauerstoffspeichermenge OSQH
des Dreiwege-Katalysators 6 größer ist als die vorbestimmten
Ziel-Sauerstoffspeichermenge TGOSQH,
das heißt,
im Falle von TGOSQH-OSQH < 0,
das gewünschte
A/F-Verhältnis
ALPHA hin zu einem fetteren Verhältnis
geregelt. Hingegen wird, wenn die berechnete Sauerstoffspeichermenge OSQH
des Dreiwege-Katalysators 6 weniger
ist als die vorbestimmte Ziel-Sauerstoffspeichermenge TGOSQH, das
heißt,
im Falle von TGOSQH-OSQH > 0,
das gewünschte
A/F-Verhältnis ALPHA
hin zu einem magereren Verhältnis
geregelt.As from the expression ( 2 ) becomes apparent when the calculated oxygen storage amount OSQH of the three-way catalyst 6 is greater than the predetermined target oxygen storage amount TGOSQH, that is, in the case of TGOSQH-OSQH <0, the desired A / F ratio ALPHA is regulated to a richer ratio. In contrast, when the calculated oxygen storage amount OSQH of the three-way catalyst 6 is less than the predetermined target oxygen storage amount TGOSQH, that is, in the case of TGOSQH-OSQH> 0, the desired A / F ratio ALPHA regulated towards a leaner ratio.
In Schritt 7 wird eine Kraftstoffeinspritzmenge
bestimmt auf der Grundlage einer Motordrehzahl Ne, einer Motorlast
(beispielsweise der Lufteinlaßmenge
Qa) und des gewünschten
A/F-Verhältnisses ALPHA.
Zuerst wird eine Grund-Kraftstoffeinspritzmenge berechnet als K×Qa/Ne,
wobei K eine vorbestimmte Konstante bezeichnet. Als zweites wird
die Kraftstoffeinspritzmenge berechnet als das Produkt (ALPHA×K×Qa/Ne)
aus der Grund-Kraftstoffeinspritzmenge und dem gewünschten
A/F-Verhältnis ALPHA.In step 7, a fuel injection amount
determined based on an engine speed Ne, an engine load
(e.g. the amount of air intake
Qa) and the desired one
A / F ratio ALPHA.
First, a basic fuel injection amount is calculated as K × Qa / Ne,
where K denotes a predetermined constant. Second is
the fuel injection amount calculated as the product (ALPHA × K × Qa / Ne)
from the basic fuel injection quantity and the desired one
A / F ratio ALPHA.
Ferner wird während des Verzögerungs-Kraftstoffabschaltungs-Betriebsmodus
in Schritt 8 eine Grenzprüfung
durchgeführt,
um zu bestimmen, ob die berechnete Sauerstoffspeichermenge (genauer
ein früherer
Wert OSQH(n–1) der
berechneten Sauerstoffspeichermenge, der einen Zyklus vorher berechnet
wurde) weniger ist als der vorbestimmte Grenzwert OSQHLIMIT (die
maximal zulässige Speichermenge).
Wenn die Antwort in Schritt 8 bejahend ist (JA), das heißt, im Falle
von OSQHLIMIT > OSQH(n–1), so fährt die Routine mit Schritt
S9 fort. In Schritt S9 wird die Sauerstoffspeichermenge OSQH in
der gleichen Weise wie in Schritt 4 arithmetisch berechnet bzw.
geschätzt,
und anschließend
wird der berechnete Wert einer Sauerstoffspeichermenge in der Speicheradresse
als aktueller Wert OSQH(n) gespeichert.
Umgekehrt fährt
die Routine, wenn die Antwort in Schritt 8 verneinend ist (NEIN),
das heißt, im
Falle von OSQHLIMIT ≤ OSQH(n–1
), mit Schritt 10 fort. In Schritt 10 arbeitet
die ECU 10 derart, daß sie eine
arithmetische Operation für
die Sauerstoffspeichermenge OSQH des Dreiwege-Katalysators 6 zum Zwecke einer Schätzwertbegrenzung
der Sauerstoffspeichermenge beendet. Anschließend wird der berechnete Wert
einer Sauerstoffspeichermenge auf den vorbestimmten Grenzwert OSQHLIMIT begrenzt bzw. durch diesen aktualisiert.
Anders ausgedrückt, dient
der Fluß von
Schritt 3 über
Schritt 8 zu Schritt 10 als Begrenzer (bzw. Begrenzerkreis), der
verhindert, daß die
berechnete Sauerstoffspeichermenge OSQH ein bestimmtes Niveau, das
heißt,
den vorbestimmten Grenzwert OSQHLIMIT, überschreitet.
Nach Schritt 10 fährt
die Routine mit Schritt 6 fort. Während des Kraftstoffabschaltungsmodus
wird das gewünschte
A/F-Verhältnis
ALPHA auf "0" in Schritt 6 gesetzt,
und die Kraftstoffeinspritzmenge wird ebenfalls auf "0" in Schritt 7 gesetzt.Further, during the deceleration fuel cut mode of operation, a limit check is made in step 8 to determine whether the calculated oxygen storage amount ( more specifically, an earlier value OSQH (n-1) of the calculated oxygen storage amount that was calculated one cycle before) is less than that predetermined limit OSQH LIMIT (the maximum allowable amount of memory). If the answer in step 8 is affirmative (YES), that is, in the case of OSQH LIMIT > OSQH (n-1), the routine proceeds to step S9. In step S9, the oxygen storage amount OSQH is arithmetically calculated or estimated in the same manner as in step 4, and then the calculated value of an oxygen storage amount is stored in the storage address as the current value OSQH (n) . Conversely, if the answer to step 8 is negative (NO), that is, in the case of OSQH LIMIT ≤ OSQH (n-1 ) , the routine continues to step 10. In step 10, the ECU works 10 such that it ends an arithmetic operation for the oxygen storage amount OSQH of the three-way catalyst 6 for the purpose of estimating the oxygen storage amount. The calculated value of an oxygen storage quantity is then limited to, or updated by, the predetermined limit value OSQH LIMIT . In other words, the flow from step 3 through step 8 to step 10 serves as a limiter (or limiter circuit) which prevents the calculated oxygen storage quantity OSQH from exceeding a certain level, that is to say the predetermined limit value OSQH LIMIT . After step 10, the routine continues to step 6. During the fuel cut mode, the desired A / F ratio ALPHA is set to "0" in step 6, and the fuel injection amount is also set to "0" in step 7.
Bei der oben beschriebenen Anordnung
führt während der
Verzögerungs-Kraftstoffabschaltung, bei
der die Sauerstoffspeichermenge des Dreiwege-Katalysators schnell
ansteigt und der Grenzwert (die maximal zulässige Sauerstoffspeichermenge) bald
erreicht wird, wie durch den senkrechten Pfeil in 3A-3C angezeigt, die ECU 10 eine
Beendigung der arithmetischen Operation für die Sauerstoffspeichermenge
unmittelbar durch, wenn der berechnetet Wert OSQH(n–1) einer
Sauerstoffspeichermenge den vorbestimmten Grenzwert OSQHLIMIT erreicht. Als Ergebnis davon hält die ECU 10 während der
Verzögerungs-Kraftstoffabschaltung
den aktuellen Wert OSQH(n) einer Sauerstoffspeichermenge
auf dem Grenzwert OSQHLIMIT 3A zeigt Änderungen des A/F-Verhältnisses
AFSABF2 auf der Grundlage des Prozentanteils von Sauerstoff, der
in den Motorabgasen enthalten ist, die aus dem Katalysator 6 austreten,
und der durch den Stromabwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
20 erfaßt
wird. In 3A zeigt eine
durch Lambda = 1 angezeigte horizontale Linie das stöchiometrische
Verhältnis.
In 3B zeigt die obere
horizontale Strichlinie den vorbestimmten Grenzwert OSQHLIMIT einer Sauerstoffspeichermenge an, die Poligonvollinie
zeigt Änderungen
des berechneten Werts OSQH(n) einer Sauerstoffspeichermenge OSQH
an, und die Punktstrichlinie zeigt Änderungen des gewünschten
A/F-Verhältnisses
ALPHA an. In 3B zeigt
die (trapezförmige)
hypothetische Linie über
der oberen horizontalen geraden Strichlinie, die den vorbestimmten
Grenzwert OSQHLIMIT einer Sauerstoffspeichermenge
anzeigt, Änderungen
des berechneten Werts der Sauerstoffspeichermenge OSQH, die bei
dem herkömmlichen
System während
der Verzögerungs-Kraftstoffabschaltung
auftreten. In 3C zeigt
der mittlere Impulsbereich den Bereich des Verzögerungs-Kraftstoffabschaltungs-Betriebsmodus
an. Wie oben beschrieben, existiert selbst während der Verzögerungs-Kraftstoffabschaltung keine
Differenz zwischen der berechneten Sauerstoffspeichermenge OSQH(n) und dem Grenzwert OSQHLIMIT einer
Sauerstoffspeichermenge des Dreiwege-Katalysators 6. Dies
gewährleistet
eine sehr genaue Steuerung eines A/F-Verhältnisses, selbst wenn der Motor/Fahrzeug-Betriebszustand
ausgehend von einem bestimmten Motor/Fahrzeug-Betriebszustand, etwa
während
einer Verzögerungs-Kraftstoffabschaltung,
wieder zu einem normalen Betriebsmodus gelangt.With the arrangement described above, during the deceleration fuel cut-off in which the oxygen storage amount of the three-way catalyst increases rapidly and the limit value (the maximum allowable oxygen storage amount) is soon reached, as shown by the vertical arrow in FIG 3A-3C displayed the ECU 10 immediately upon completion of the arithmetic operation for the oxygen storage amount when the calculated value OSQH (n-1) of an oxygen storage amount reaches the predetermined limit value OSQH LIMIT . As a result, the ECU stops 10 during the deceleration fuel cut-off, the current value OSQH (n) of an oxygen storage quantity at the limit value OSQH LIMIT 3A Figure 3 shows changes in A / F ratio AFSABF2 based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust gases from the catalyst 6 emerge, and which is detected by the downstream A / F ratio sensor 20. In 3A a horizontal line indicated by lambda = 1 shows the stoichiometric ratio. In 3B the upper horizontal dash line indicates the predetermined limit OSQH LIMIT of an oxygen storage amount, the polynomial line indicates changes in the calculated value OSQH (n) of an oxygen storage amount OSQH, and the dash line indicates changes in the desired A / F ratio ALPHA. In 3B Fig. 4 shows the (trapezoidal) hypothetical line above the upper horizontal straight line indicating the predetermined limit OSQH LIMIT of an oxygen storage amount, changes in the calculated value of the oxygen storage amount OSQH that occur in the conventional system during the deceleration fuel cut. In 3C the middle pulse range indicates the range of the deceleration fuel cut operating mode. As described above, even during the deceleration fuel cut-off, there is no difference between the calculated oxygen storage amount OSQH (n) and the limit OSQH LIMIT of an oxygen storage amount of the three-way catalyst 6 , This ensures very precise control of an A / F ratio, even if the engine / vehicle operating state returns to a normal operating mode starting from a specific engine / vehicle operating state, for example during a deceleration fuel cut-off.
In 4 ist
die zweite Steuerroutine dargestellt, die durch die in dem A/F-Verhältnis-Steuersystem des
Ausführungsbeispiels
enthaltene ECU 10 ausgeführt wird. Die in 4 dargestellte zweite Steuerroutine
wird als zeitgetriggerte Unterbrechungsroutinen ausgeführt, die
in bestimmten Zeitintervallen, wie etwa 10 Millisekunden getriggert
werden. Die zweite Steuerroutine zielt ab auf ein richtiges und
genaues Ausführen
ei ner A/F-Steuerung nicht nur während
einer Kraftstoffabschaltung, sondern auch dann, wenn die berechnete
Sauerstoffspeichermenge (genauer der frühere Wert OSQH(n–1) der
berechneten Sauerstoffspeichermenge) über dem vorbestimmten Grenzwert
OSQHLIMIT des Dreiwege-Katalysators 6 liegt.In 4 the second control routine shown by the ECU included in the A / F ratio control system of the embodiment is shown 10 is performed. In the 4 The second control routine shown is executed as time-triggered interrupt routines which are triggered at certain time intervals, such as approximately 10 milliseconds. The second control routine aims to properly and accurately perform A / F control not only during a fuel shutdown, but also when the calculated oxygen storage amount ( more precisely, the previous value OSQH (n-1) of the calculated oxygen storage amount) is above the predetermined one Limit value OSQH LIMIT of the three-way catalytic converter 6 lies.
In Schritt 21 werden Parameter gelesen,
die benötigt
werden, um die Sauerstoffspeichermenge OSQH, genauer das Ausgangssignal
ASFABF von dem Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
11, die Sauerstoffabsorptionsgeschwindigkeit ADSspeed des Dreiwege-Katalysators 6 und
die Einlaßluftmenge
Qa (die als Motorlast angesehen wird), arithmetisch zu berechnen,
und Zustandsentscheidungsparameter, die benötigt werden, um zu bestimmen,
ob bestimmte Bedingungen erfüllt
sind, genauer die Motordrehzahl Ne, die Drosselklappenöffnung TVO,
die Motortemperatur Te, die Fahrzeuggeschwindigkeit vsp und das Ausgangssignal
AFSABF2 von dem Stromabwärts-A/F-Verhältnis-Sensor 20.In step 21, parameters are read which are required to determine the oxygen storage quantity OSQH, more precisely the output signal ASFABF from the upstream A / F ratio sensor 11, and the oxygen absorption speed ADS speed des Three-way catalyst 6 and arithmetically calculate the intake air amount Qa (which is considered to be the engine load) and state decision parameters needed to determine whether certain conditions are met, more specifically the engine speed Ne, the throttle valve opening TVO, the engine temperature Te, the vehicle speed vsp and the output signal AFSABF2 from the downstream A / F ratio sensor 20 ,
In Schritt 22 wird ein Test durchgeführt, um zu
bestimmen, ob eine bestimmte Einleitungsbedingung einer arithmetischen
Berechnung, die benötigt wird,
um die Sauerstoffspeichermenge OSQH des Dreiwege-Katalysators 6 zu
berechnen bzw. zu schätzen,
erfüllt
ist. Die ECU 10 bestimmt, daß die bestimmte Einleitungsbedingung
einer arithmetischen Berechnung erfüllt ist, wenn sich der Dreiwege-Katalysator
6 im Aktivierungszustand befindet. Tatsächlich bestimmt die ECU 10 den
Aktivierungszustand des Katalysators 6 in Abhängigkeit
davon, ob die Motortemperatur Te über einem vorbestimmten Temperaturwert
liegt. Wenn die Antwort in Schritt 22 verneinend ist (NEIN), so
fährt die
Routine mit Schritt 26 fort. Wenn hingegen die Antwort in Schritt 22
bejahend ist (JA), so fährt
die Routine mit Schritt 23 fort.In step 22, a test is performed to determine whether a particular initiation condition of an arithmetic calculation needed to determine the oxygen storage amount OSQH of the three-way catalyst 6 to calculate or estimate is fulfilled. The ECU 10 determines that the determined initiation condition of an arithmetic calculation is satisfied when the three-way catalyst 6 is in the activated state. In fact, the ECU determines 10 the activation state of the catalyst 6 depending on whether the engine temperature Te is above a predetermined temperature value. If the answer to step 22 is negative (NO), the routine continues to step 26. On the other hand, if the answer to step 22 is affirmative (YES), the routine continues to step 23.
In Schritt 23 erfolgt eine Prüfung, um
zu bestimmen, ob das A/F-Verhältnis
AFSABF2, das durch den Stromabwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
20 erfaßt wird
und auf dem Prozentanteil von Sauerstoff beruht, der in den Motorabgasen
enthalten ist, die aus dem Dreiwege-Katalysator 6 austreten,
ein mageres A/F-Verhältnis
ist. Wenn die Antwort in Schritt 23 bejahend (JA) ist, das heißt, wenn
das durch den Stromabwärts-A/F-Verhältnis-Sensor 20 erfaßte A/F-Verhältnis AFSABF2
ein mageres A/F-Verhältnis ist,
so fährt
die Routine mit Schritt 28 fort. Umgekehrt fährt die Routine, wenn die Antwort in
Schritt 23 verneinend ist (NEIN), das heißt, wenn das A/F-Verhältnis AFSABF2
ein stöchiometrisches
A/F-Verhältnis oder
ein fettes A/F-Verhältnis
ist, mit Schritt 24 fort.A check is made in step 23 to determine whether the A / F ratio AFSABF2 detected by the downstream A / F ratio sensor 20 and based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust gases. that from the three-way catalyst 6 emerge, is a lean A / F ratio. If the answer in step 23 is affirmative (YES), that is, if that is by the downstream A / F ratio sensor 20 if the detected A / F ratio AFSABF2 is a lean A / F ratio, the routine continues to step 28. Conversely, if the answer to step 23 is negative (NO), that is, if the A / F ratio AFSABF2 is a stoichiometric A / F ratio or a rich A / F ratio, the routine continues to step 24.
In Schritt 24 wird in der gleichen
Weise wie in Schritt 4 die Sauerstoffspeichermenge OSQH arithmetisch
berechnet bzw. geschätzt
auf der Grundlage der Abweichung des A/F-Verhältnisses AFSABF, das durch
den Stromaufwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
11 erfaßt
wird und auf dem Prozentanteil von Sauerstoff beruht, der in den
Motorabgasen enthalten ist, die in den Dreiwege-Katalysator 6 eintreten,
von dem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
AFSM, wobei die arithmetische Berechnung bzw. Schätzung mittels
des oben beschriebenen Ausdrucks OSQH={(AFSABF-AFSM)/AFSM}×Qa×ADSspeed + HSOSQ erfolgt.In step 24, in the same manner as in step 4, the oxygen storage amount OSQH is arithmetically calculated based on the deviation of the A / F ratio AFSABF detected by the upstream A / F ratio sensor 11 and up is the percentage of oxygen contained in the engine exhaust that in the three-way catalytic converter 6 occur from the stoichiometric air / fuel ratio AFSM, the arithmetic calculation or estimation being carried out using the expression OSQH = {(AFSABF-AFSM) / AFSM} × Qa × ADSspeed + HSOSQ described above.
Anschließend wird in Schritt 25 in
der gleichen Weise wie in Schritt 5 eine Abweichung (TGOSQH-OSQH)
der berechneten Sauerstoffspeichermenge OSQH von einer vorbestimmten
Ziel-Sauerstoffspeichermenge TGOSQH berechnet. In Schritt 26 wird
in der gleichen Weise wie in Schritt 6 ein gewünschtes A/F-Verhältnis ALPHA
arithmetisch berechnet auf der Grundlage der Abweichung (TGOSQH-OSQH),
die durch Schritt 25 erhalten wird, anhand des oben beschriebenen
Ausdrucks ALPHA = [AFSM/{1-(TGOSQH-OSQH)×PID/Qa}-AFSABF]/AFSABF×PID, wobei
PID eine Proportional-Integral-Differential-Verstärkung bezeichnet.Then in step 25
the same as in step 5 a deviation (TGOSQH-OSQH)
the calculated oxygen storage amount OSQH from a predetermined one
Target oxygen storage amount TGOSQH calculated. In step 26
a desired A / F ratio ALPHA in the same manner as in step 6
arithmetically calculated on the basis of the deviation (TGOSQH-OSQH),
which is obtained by step 25 based on the above
Expression ALPHA = [AFSM / {1- (TGOSQH-OSQH) × PID / Qa} -AFSABF] / AFSABF × PID, where
PID denotes a proportional-integral-differential gain.
In Schritt 27 wird in der gleichen
Weise wie in Schritt 7 eine Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt auf der
Grundlage der Motordrehzahl Ne, der Motorlast (beispielsweise der
Einlaßluftmenge
Qa) und des gewünschten
A/F-Verhältnisses
ALPHA. Zuerst wird eine Grund-Kraftstoffeinspritzmenge berechnet
als KxQa/Ne, wobei K eine vorbestimmte Konstante bezeichnet. Als
zweites wird eine Kraftstoffeinspritzmenge berechnet als Produkt
(ALPHA×K×Q/Ne)aus der
Grund-Kraftstoffeinspritzmenge und dem gewünschten A/F-Verhältnis ALPHA.In step 27 is the same
Way as in step 7 determines a fuel injection amount on the
Basis of the engine speed Ne, the engine load (for example the
Intake air quantity
Qa) and the desired one
A / F ratio
ALPHA. First, a basic fuel injection amount is calculated
as KxQa / Ne, where K denotes a predetermined constant. As
second, a fuel injection quantity is calculated as a product
(ALPHA × K × Q / Ne) from the
Basic fuel injection quantity and the desired A / F ratio ALPHA.
Im Gegensatz hierzu fährt die
Routine, wenn das A/F-Verhältnis
AFSABF2, das durch den Stromabwärts-A/F-Verhältnis-Sensor
20 erfaßt
wird und auf dem Prozentanteil von Sauerstoff beruht, der in den
Motorabgasen enthalten ist, die aus dem Dreiwege- Katalysator 6 austreten, ein
mageres A/F-Verhältnis
ist, ausgehend von Schritt 23 mit Schritt 28 fort. In Schritt 28
wird eine Grenzprüfung
durchgeführt,
um zu bestimmen, ob die berechnete Sauerstoffspeichermenge (genauer
ein früherer
Wert OSQH(n–1) der berechneten
Sauerstoffspeichermenge, der einen Zyklus vorher berechnet wurde)
kleiner ist als der vorbestimmte Grenzwert OSQHLIMIT (die
maximal zulässige
Sauerstoffspeichermenge). Wenn die Antwort in Schritt 28 bejahend
ist (JA), das heißt,
im Falle von OSQHLIMIT > OSQH(n–1),
so fährt
die Routine mit Schritt 24 fort, in welchem die Sauerstoffspeichermenge
OSQH mittels des oben beschriebenen Ausdrucks (1) berechnet
bzw. geschätzt
wird, und anschließend
wird der berechnete Wert einer Sauerstoffspeichermenge in der Speicheradresse
als aktueller Wert OSQH(n) gespeichert.
Wenn hingegen die Antwort in Schritt 28 verneinend ist (NEIN), das
heißt, im
Falle von OSQHLIMIT ≤ OSQH(n–1),
so fährt
die Routine mit Schritt 29 fort. In Schritt 29 arbeitet die ECU 10 derart,
daß diese
eine arithmetische Berechnung für
die Sauerstoffspeichermenge OSQH des Dreiwege-Katalysators 6 zum
Zwecke einer Schätzwertbegrenzung
der Sauerstoffspeichermenge beendet. Anschließend wird der berechnete Wert
einer Sauerstoffspeichermenge auf den vorbestimmten Grenzwert OSQHLIMIT begrenzt bzw. durch diesen aktualisiert.
Anders ausgedrückt,
dient der Fluß ausgehend von
Schritt 23 über
Schritt 28 zu Schritt 29 als Begrenzerkreis, der verhindert, daß die berechnete Sauerstoffspeichermenge
OSQH ein bestimmtes Niveau, das heißt, den vorbestimmten Grenzwert
OSQHLIMIT, überschreitet. Nach Schritt
29 fährt
die Routine mit Schritt 25 fort.In contrast, when the A / F ratio AFSABF2 sensed by the downstream A / F ratio sensor 20 is based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust gases, the routine continues - catalyst 6 exit, a lean A / F ratio is proceeding from step 23 to step 28. In step 28, a limit check is performed to determine whether the calculated oxygen storage amount (more specifically, an earlier value OSQH (n-1) of the calculated oxygen storage amount that was calculated one cycle before) is less than the predetermined limit OSQH LIMIT (the maximum allowable oxygen storage amount). If the answer in step 28 is affirmative (YES), that is, in the case of OSQH LIMIT > OSQH (n-1) , the routine proceeds to step 24, in which the oxygen storage amount OSQH using the expression described above ( 1 ) is calculated or estimated, and then the calculated value of an oxygen storage quantity is stored in the memory address as the current value OSQH (n) . On the other hand, if the answer in step 28 is negative (NO), that is, in the case of OSQH LIMIT OS OSQH (n-1) , the routine continues to step 29. In step 29, the ECU operates 10 such that it ends an arithmetic calculation for the oxygen storage quantity OSQH of the three-way catalytic converter 6 for the purpose of limiting the estimated value of the oxygen storage quantity. The calculated value of an oxygen storage quantity is then limited to, or updated by, the predetermined limit value OSQH LIMIT . In other words, the flow from step 23 through step 28 to step 29 serves as a limiter circuit which prevents the calculated oxygen storage quantity OSQH from exceeding a certain level, that is to say the predetermined limit value OSQH LIMIT . After step 29, the routine continues to step 25.
Wie oben dargelegt, führt gemäß der in 4 dargestellten zweiten
Routine, wie in 3A bis 3C ersichtlich, wenn das
A/F-Verhältnis AFSABF2
auf der Grundlage des Prozentanteils von Sauerstoff, der in den
Motorabgasen enthalten ist, die aus dem Dreiwege-Katalysator 6 austreten,
ein mageres A/F-Verhältnis
wird und anschließend
der berechnete Wert (der frühere
Wert OSQH(n–1) der Sauerstoffspeichermenge
den Grenzwert OSQHLIMIT erreicht, die ECU 10 eine
Beendigung der arithmetischen Operation für die Sauerstoffspeichermenge unmittelbar
durch. Folglich hält
die ECU 10, wenn die notwendigen Bedingungen, das heißt, ein
mageres A/F-Verhältnis
AFSABF2 und OSQHLIMIT ≤ OSQH, erfüllt sind, den aktuellen Wert
OSQH(n) einer Sauerstoffspeichermenge auf
dem Grenzwert OSQHLIMIT Daher existiert,
wenn die oben erwähnten
notwendigen Bedingungen erfüllt
sind, keine Differenz zwischen der berechneten Sauerstoffspeichermenge OSQH(n) und dem Grenzwert OSQHLIMIT einer
Sauerstoffspeicher menge des Dreiwege-Katalysators 6. Dies
gewährleistet
eine sehr genaue Steuerung eines A/F-Verhältnisses auf der Grundlage
des geschätzten
bzw. berechneten Werts einer Sauerstoffspeichermenge des Katalysators
selbst wenn der Motor/Fahrzeug-Zustand
ausgehend von dem Mager-Betriebszustand wieder zu einem richtigen
(stöchiometrischen)
Betriebszustand gelangt, nachdem sich ein Mager-Betriebszustand
infolge verschiedener Faktoren kurze Zeit fortsetzt.As stated above, according to the in 4 shown second routine, as in 3A to 3C can be seen when the A / F ratio AFSABF2 based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust gases from the three-way catalyst 6 leak, a lean A / F ratio and then the calculated value (the previous value OSQH (n-1) of the oxygen storage amount reaches the limit value OSQH LIMIT ), the ECU 10 immediately terminates the arithmetic operation for the oxygen storage amount. As a result, the ECU stops 10 If the necessary conditions, that is, a lean A / F ratio AFSABF2 and OSQH LIMIT ≤ OSQH, are met, the current value OSQH (n) of an oxygen storage quantity at the limit value OSQH LIMIT therefore exists if the above-mentioned necessary conditions are met there is no difference between the calculated oxygen storage quantity OSQH (n) and the limit value OSQH LIMIT of an oxygen storage quantity of the three-way catalytic converter 6 , This ensures very accurate control of an A / F ratio based on the estimated value of an oxygen storage amount of the catalyst even if the engine / vehicle condition returns to a correct (stoichiometric) condition based on the lean operating condition after a lean operating state continues for a short time due to various factors.
In 5 ist
die dritte Steuerroutine dargestellt, die durch die in dem A/F-Verhältnis-Steuersystem des
Ausführungsbeispiels
enthaltene ECU 10 ausgeführt wird. Die in 5 dargestellte dritte Steuerroutine
ist der in 4 dargestellten
zweiten Steuerroutine ähnlich,
abgesehen davon, daß Schritte
23 und 28, die in der in 4 dargestellten
Routine enthalten sind, durch einen Schritt 30 ersetzt sind, der
in der in 5 dargestellten
Routine enthalten ist. Daher werden die gleichen Schrittnummern,
die zur Bezeichnung von Schritten der in 4 dargestellten Routine verwendet werden,
auf die entsprechenden Schrittnummern angewandt, die bei der in 5 dargestellten abgewandelten
arithmetischen Verarbeitung verwendet werden, wobei dies zum Zwecke
eines Vergleichs der beiden verschiedenen Unterbrechungsroutinen
erfolgt. Schritt 30 wird im weiteren unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung genau beschrieben, während
eine genaue Beschreibung der Schritte 21, 22 und 24-29 ausgelassen
wird, da die obige Beschreibung davon als selbsterklärend erscheint.In 5 the third control routine is shown by the ECU included in the A / F ratio control system of the embodiment 10 is performed. In the 5 The third control routine shown is that in 4 shown second control routine similar, except that steps 23 and 28, which are in the in 4 shown routine are replaced by a step 30, which in the in 5 shown routine is included. Therefore, the same step numbers that are used to designate steps of the in 4 shown routine are used, applied to the corresponding step numbers, which in the 5 modified arithmetic processing shown are used, this being done for the purpose of a comparison of the two different interrupt routines. Step 30 will be further described below with reference to the accompanying drawings, while a detailed description of steps 21, 22 and 24-29 will be omitted, since the above description thereof appears to be self-explanatory.
Die dritte Routine zielt ab auf ein
richtiges und genaues Ausführen
einer A/F-Steuerung nicht nur während
einer Kraftstoffabschaltung, sondern auch dann, wenn das A/F-Verhältnis AFSABF2
magerer ist als ein vorbestimmtes mageres A/F-Kriterium.The third routine is aimed at
correct and accurate execution
A / F control not only during
a fuel cut-off, but also when the A / F ratio AFSABF2
is leaner than a predetermined lean A / F criterion.
In Schritt 30 wird eine Prüfung durchgeführt, um
zu bestimmen, ob das A/F-Verhältnis
AFSABF2, das durch den Stromabwärts-A/F-Verhältnis-Sensor 20
erfaßt
wird und auf dem Prozentanteil von Sauerstoff beruht, der in den
Motorabgasen enthalten ist, die aus dem Dreiwege-Katalysator 6 austreten,
magerer ist als ein vorbestimmtes mageres A/F-Kriterium. Wenn die
Antwort in Schritt 30 verneinend ist (NEIN), so fährt die
Routine mit Schritt 24 fort, und anschließend fährt sie über Schritte 25 und 26 mit Schritt
27 fort. Hingegen fährt
die Routine, wenn die Antwort in Schritt 30 bejahend ist (JA), mit
Schritt 29 fort, in welchem die ECU 10 derart arbeitet,
daß sie eine
arithmetische Be rechnung für
die Sauerstoffspeichermenge OSQH beendet, und anschließend wird
der berechnete Wert einer Sauerstoffspeichermenge auf einen vorbestimmten
Grenzwert OSQHLIMIT begrenzt bzw. durch
diesen aktualisiert. Das heißt, der
Fluß von
Schritt 30 bis Schritt 29 dient als Begrenzerkreis, der verhindert,
daß die
berechnete Sauerstoffspeichermenge OSQH ein bestimmtes Niveau überschreitet.
Anschließend
fährt die
Routine ausgehend von Schritt 29 mit Schritt 25 fort. Die in 5 dargestellte Routine liefert
die gleichen Wirkungen wie die in 4 dargestellte
zweite Routine.In step 30, a check is made to determine if the A / F ratio AFSABF2 detected by the downstream A / F ratio sensor 20 is based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust that come from the three-way catalyst 6 exit, is leaner than a predetermined lean A / F criterion. If the answer to step 30 is negative (NO), the routine continues to step 24 and then to steps 27 through steps 25 and 26. On the other hand, if the answer to step 30 is affirmative (YES), the routine proceeds to step 29, in which the ECU 10 operates such that it ends an arithmetic calculation for the oxygen storage amount OSQH, and then the calculated value of an oxygen storage amount is limited to or updated by a predetermined limit value OSQH LIMIT . That is, the flow from step 30 to step 29 serves as a limiter circuit that prevents the calculated oxygen storage amount OSQH from exceeding a certain level. The routine then continues from step 29 to step 25. In the 5 the routine shown provides the same effects as that in FIG 4 shown second routine.
