DE10028570B4

DE10028570B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE10028570B4
Application number: DE10028570A
Authority: DE
Inventors: Shinji Hitachinaka Nakagawa; Toshio Mito Ishii; Yutaka Mito Takaku; Minoru Hitachinaka Ohsuga; Hiroyuki Hitachinaka Takamura
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2020-06-10
Also published as: DE10028570A1; US6324836B1; JP2000352338A; JP4031887B2

Abstract

Vorrichtung zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Brennkraftmaschinen, mit
einer Katalysatoreinheit (11) zum Reinigen des Abgases einer Brennkraftmaschine (9),
einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung (12, 13), die das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zumindest auf der Auslaßseite der Katalysatoreinheit (11) erfaßt, und
einer Regeleinrichtung (16) zum Regeln des Luft/Kraftstoffverhältnisses durch Steuerung der Kraftstoffmenge und/oder der Luftmenge, die der Brennkraftmaschine (9) zuzuführen sind, auf der Grundlage der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse auf der Auslaßseite und/oder der Einlaßseite und/oder innerhalb der Katalysatoreinheit (11), gekennzeichnet durch,
eine Korrektureinrichtung (16) zum Korrigieren des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Einlaßseite der Katalysatoreinheit (11) bei einer Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von einem vorgegebenen Bereich, damit das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einen vorgegebenen Bereich mit hoher Reinigungseffizienz der Katalysatoreinheit (11) gelangt, wobei,
– falls ein Ausgangssignal der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung (12, 13) von einem vorgegebenen Bereich abweicht und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Auslaßseite der Katalysatoreinheit (11) mager ist, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Einlaßseite der Katalysatoreinheit (11) derart korrigiert wird,...

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Steuerung des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses (im folgenden mit L/K-Verhältnis bezeichnet) von Brennkraftmaschinen.
Im Abgasrohr einer Brennkraftmaschine befindet sich im allgemeinen eine Katalysatoreinheit, die einen Dreiwegekatalysator enthält, der in dem von der Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgas HC und CO oxidiert und NO_x reduziert. Für den Katalysator werden Übergangsmetalle wie Pt, Pd, Rh usw. verwendet. Verunreinigungen wie etwa HC, CO und NO_x werden nur in einen sehr schmalen Bereich in der Nähe des stöchiometrischen L/K-Verhältnisses effizient entfernt, wie in 2 gezeigt ist. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Oxidationssubstanzen und die Reduktionssubstanzen im Gleichgewicht vorliegen müssen. Daher wird dem Dreiwegekatalysator ein typischer Promotor, nämlich Zeroxid, hinzugefügt, um den schmalen Bereich hocheffizienter Reinigung in der Nähe des stöchiometrischen L/K-Verhältnisses zu erweitern. Zeroxid ist ein sauerstoffeinfangendes Material, das Sauerstoff absorbiert und speichert. Ferner entläßt Zeroxid den Sauerstoff in einer Reduktionsatmosphäre, d. h. in einem Bereich, in dem das L/K-Verhältnis fetter als das stöchiometrische Verhältnis ist, während es Sauerstoff in einer Oxidationsatmosphäre, d. h. in einem Bereich, in dem das L/K-Verhältnis magerer als das stöchiometrische Verhältnis ist, einfängt, wodurch der Bereich, in dem die Oxidationssubstanzen und die Reduktionssubstanzen im Gleichgewicht vorhanden sein können, erweitert wird, wie in 3 gezeigt ist. Um ferner die Komponenten in dem von der Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgas unter verschiedenen Betriebsbedingungen innerhalb eines Bereichs mit hocheffizienter Reinigung zu halten, ist im Abgasrohr ein Sauerstoffsensor angeordnet, der erfaßt, ob das L/K-Verhältnis im Abgas magerer oder fetter als das stöchiometrische Verhältnis ist, wie in 4 gezeigt ist. Auf der Grundlage der Ausgangssignale des Sauerstoffsensors wird eine L/K-Verhältnis-Regelung ausgeführt, um die Kraftstoffeinspritzmenge in der Weise zu steuern, daß das L/K-Verhältnis im Brennraum auf dem stöchiometrischen L/K-Verhältnis gehalten wird. Kürzlich ist ein Verfahren zur L/K-Verhältnis-Regelung, das einen linearen L/K-Sensor, dessen Ausgangssignal zum L/K-Verhältnis des Abgases direkt proportional ist, wie in 5 gezeigt ist, in praktischen Gebrauch gelangt.
Während die obige L/K-Verhältnis-Regelung darauf zielt, das L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators auf dem stöchiometrischen Verhältnis zu halten, ist bekannt, daß die Leistung des Dreiwegekatalysators verbessert wird, wenn eine Steuerung der Atmosphäre im Katalysator, was den im Zeroxid (CeO₂) eingefangenen Sauerstoff betrifft, verbessert wird. Da das Zeroxid in der Oxidationsatmosphäre NOx reduziert oder O₂ einfängt, wie durch die chemischen Gleichungen (1) und (2) gezeigt ist, und in der Reduktionsatmosphäre CO oxidiert oder O₂ freigibt, wie durch die chemischen Gleichungen (3) und (4) gezeigt ist, kann Zeroxid gleichzeitig HC, CO und NO_x entfernen. Ce₂O₃ + 1 /2O₂ → 2CeO₂ (1) Ce₂O₃ + NO → 2CeO₂ + N₂ (2) 2CeO₂ → Ce₂O₃ + 1/2O₂ (3) 2Ce₂O₃ + CO → CeO₂ + CO₂ (4)
Um daher die Reinigungsleistung zu verbessern, ist es wichtig, nicht nur das L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators aufrechtzuerhalten, sondern auch das Gleichgewicht der Mengen von CeO₂ und Ce₂O₃ im Katalysator aufrechtzuerhalten.

Aus DE 196 26 405 A1 und JP 10 184 436-A sind jeweils Steuerverfahren bekannt, bei denen die Menge von Zeroxid im Katalysator durch Einstellen der chemischen Atmosphäre im Katalysator gesteuert wird. Da es jedoch schwierig ist, das L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators unter allen Betriebsbedingungen in dem Bereich mit hochwirksamer Reinigung zu halten, kann sich das L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis stark zum mageren oder fetten Gemisch verschieben, ferner kann häufig das Gleichgewicht der CeO₂- und Ce₂O₃-Mengen verlorengehen. In solchen Fällen ist es wichtig, obwohl das L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators schnell zum stöchiometrischen Verhältnis zurückkehren sollte, die Menge von Zeroxid auf den gewünschten Wert zurückzuführen. Ein schnelles Zurückführen der Menge von Zeroxid auf den gewünschten Wert kann durch Verbessern des Ansprechverhaltens der L/K-Verhältnis-Regelung im Auslaßbereich der Brennkraftmaschine verwirklicht werden. Wie jedoch oben erwähnt worden ist, verschlechtert das Zeroxid manchmal das Ansprechverhalten auf eine Änderung des L/K-Verhältnisses im Katalysator. Das heißt, wenn das L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators vom stöchiometrischen Verhältnis zu einem fetten Wert verschoben ist, wird Sauerstoff vom Zeroxid im Katalysator abgegeben, während die Reduktionssatmosphäre verstärkt wird, wodurch die Verstärkung der Reduktionsatmosphäre behindert wird. Wenn umgekehrt das L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators vom stöchiometrischen Verhältnis zu einem mageren Wert verschoben ist, wird durch durch das Zeroxid im Katalysator Sauerstoff eingefangen oder gespeichert, während die Oxidationsatmosphäre verstärkt wird, wodurch die Verstärkung der Oxidationsatmosphäre behindert wird. Dies wird durch das Phänomen bestätigt, daß eine Phasenverzögerung bei den Änderungen der L/K-Verhältnisse vor und hinter dem Katalysator beobachtet werden kann, wenn das L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators geändert wird. Da das Einschwingansprechverhalten des Zeroxids im Katalysator in der herkömmlichen Regelung für eine Rückführung des L/K-Verhältnisses auf der Einlaßseite des Katalysators zum stöchiometrischen Wert nicht berücksichtigt wird, wird optimales Ansprechverhalten des L/K-Verhältnisses im Katalysator nicht erzielt, so daß die Qualitätsverschlechterung des Abgases nicht korrigiert werden kann.

In DE 196 06 652 A1 wird der Alterungszustand eines Katalysators unter Berücksichtigung von Modellparametern nachgebildet und der Sauerstoff-Füllungsgrad des Katalysators bestimmt. Das Kraftstoff-Luftverhältnis wird so eingestellt, daß der Sauerstoff-Füllungsgrad des Katalysators auf einem konstanten mittleren Niveau gehalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in Brennkraftmaschinen zu schaffen, die bei einer Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Einlaßseite des Katalysators vom stöchiometrischen Verhältnis eine Qualitätsverschlechterung des Abgases durch das verzögerte Ansprechverhalten des L/K-Verhältnisses auf der Auslaßseite des Katalysators vermindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Steuern des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Brennkraftmaschinen nach Anspruch 10. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Durch die Korrektur des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Einlaßseite des Katalysators bei einer Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von einem vorgegebenen Bereich unter Berücksichtigung des verzögerten Ansprechverhaltens des L/K-Verhältnisses auf der Auslaßseite bedingt durch die Sauerstoffspeicherwirkung des Katalysators wird das für eine effiziente Abgasreinigung erforderliche Gleichgewicht der CeO₂- und Ce₂O₃-Mengen im Katalysator wieder hergestellt. Insbesondere wird, falls das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Auslaßseite des Katalysators mager ist und von einem vorgegebenen Bereich abweicht, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators derart (über)korrigiert, daß es für eine bestimmte Zeitdauer einen fetteren Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs mit hoher Reinigungseffizienz des Katalysators besitzt. Am Ende der Zeitdauer für die Korrektur des einlaßseitigen L/K-Verhältnisses erfolgt die übliche Regelung des L/K-Verhältnisses, die in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen das stöchiometrische Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators einstellt. Die Korrektur eines zu fetten L/K-Verhältnisses auf der Auslaßseite erfolgt entsprechend.

Da das Speicherverhalien des Katalysators von dessen Alterung abhängt, ist es zweckmäßig, den Verschlechterungsgrad des Katalysators durch Alterung zu schätzen und die Korrektur des L/K-Verhältnisses anhand des geschätzten Verschlechterungsgrades zu bestimmen. Vorzugsweise erfolgt die Schätzung des Verschlechterungsgrades des Katalysators anhand eines Ausgangswerts einer Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung, die sich auf der Einlaßseite, der Auslaßseite oder innerhalb der Katalysatoreinheit befinden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
1 einen schematischen Blockschaltplan, der den grundlegenden funktionalen Aufbau einer Vorrichtung zum Steuern des L/K-Verhältnisses für Brennkraftmaschinen erläutert;
2, 3 Graphen zur Erläuterung des Bereichs der hocheffizienten Reinigung, wenn ein lediglich aus Übergangsmetallen hergestellter Katalysator bzw. ein Katalysator, dem als Promotor Zeroxid hinzugefügt ist, verwendet werden;
4, 5 Graphen zur Erläuterung der Ausgangscharakteristik eines Sauerstoffsensors bzw. eines L/K-Sensors;
6 Zeitablaufpläne zur Erläuterung der Änderungen der L/K-Verhältnisse vor und hinter dem Katalysator, der Ausgangssignale des Sauerstoffsensors hinter dem Katalysator und der Konzentration von NO_x im Abgas hinter dem Katalysator, wenn das L/K-Verhältnis vor dem Katalysator mit einem Verfahren der Erfindung von einem mageren Verhältnis zu einem fetten Verhältnis korrigiert worden ist;
7 Zeitablaufpläne zur Erläuterung der Änderungen der L/K-Verhältnisse vor und hinter den Katalysator, der Ausgangssignale des Sauerstoffsensors im Abgas hinter dem Katalysator, der Konzentration von NO_x im Abgas hinter dem Katalysator und der Konzentrationen von HC und CO hinter dem Katalysator, wenn das L/K-Verhältnis vor dem Katalysator mit einem Verfahren der Erfindung von einem fetten Verhältnis zu einem mageren Verhältnis korrigiert worden ist;
8 eine Darstellung zur Erläuterung des Verfahrens des Änderns des Korrekturbetrags des L/K-Verhältnisses am Einlaß des Katalysators entsprechend dem Verschlechterungsgrad des Katalysators;
9 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Brennkraftmaschine, auf die die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung angewendet wird;
10 einen schematischen Blockschaltplan des Aufbaus der Steuereinheit nach 9;
11 einen schematischen Blockschaltplan zur Erläuterung des Steuerverfahrens der Erfindung;
12 einen Ablaufplan des Verfahrens zum Steuern des L/K-Verhältnisses auf der Einlaßseite des Katalysators, das in 4 gezeigt ist;
13 einen schematischen Blockschaltplan des Verfahrens zum Steuern des L/K-Verhältnisses auf der Auslaßseite des Katalysators, das in 11 gezeigt ist;
14 einen Ablaufplan des Verfahrens der Regelung des L/K-Verhältnisses auf der Auslaßseite des Katalysators, das in 13 gezeigt ist;
15 einen Ablaufplan des Verfahrens der Steuerung des L/K-Verhältnisses auf der Auslaßseite des Katalysators, das in 13 gezeigt ist;
16 einen Ablaufplan des Korrekturverfahrens, das ausgeführt wird, wenn das L/K-Verhältnis auf der Auslaßseite des Katalysators fetter als der Grenzwert in 15 ist;
17 einen Ablaufplan des Korrekturverfahrens, das ausgeführt wird, wenn das L/K-Verhältnis auf der Auslaßseite des Katalysators magerer als der Grenzwert in 15 ist;
18, 19 Diagramme zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem geschätzten Verschlechterungsgrad des Katalysators und dem Anfangswert (RFINITR) bzw. dem Erniedrigungskoeffizienten (GRFF) des Korrekturausdrucks für die Steuerung;
20, 21 Diagramme zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem geschätzten Verschlechterungsgrad des Katalysators und dem Anfangswert (RFINITL) bzw. dem Erniedrigungskoeffizienten (GLFF) des Korrektwausdrucks für die Steuerung;
22 eine Darstellung zur Erläuterung des Setzens von RFFMAX und RFFMIN; und
23, 24 Graphen zur Erläuterung der Änderungen im Ausgangssignal des Sauerstoffsensors ohne bzw. mit Anwendung des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens.
Zunächst wird das grundlegende Konzept der Erfindung erläutert. Es werden beispielsweise die Steuerung in dem Fall, in dem das L/K-Verhältnis auf der Auslaßseite des Katalysators bei unterbrochener Kraftstoffeinspritzung zur mageren Seite verschoben ist, Übergangszustände im Betrieb der Brennkraftmaschine und Änderungen der Kraftstoffverbrennungszustände erläutert. 6 zeigt Zeitablaufpläne der Änderungen der jeweiligen L/K-Verhältnisse vor und hinter dem Katalysator, der Ausgangssignale des Sauerstoffsensors hinter dem Katalysator und der Konzentration von NO_x im Abgas hinter dem Katalysator, wenn das L/K-Verhältnis vor dem Katalysator mit den Verfahren der Erfindung von einem mageren Verhältnis zu einem fetten Verhältnis korrigiert worden ist. Falls das L/K-Verhältnis außerhalb eines Bereichs mit vorgegebener Reinigungseffizienz, beispielsweise des Bereichs mit hocheffizienter Reinigung (des in 6 dunkel schraffierten Bereichs) magerer ist, wird das Abgas dem Katalysator mit einem L/K-Verhältnis zugeführt, derart, daß die maximale Reaktionsrate im Katalysator unter Berücksichtigung des vom Zeroxid abgegebenen Sauerstoffs im Katalysator erhalten werden kann. Genauer wird die Reduktionsatmosphäre durch Zuführen von Abgas mit einem L/K-Verhältnis, das fetter als das stöchiometrische Verhältnis ist, in den Katalysator verstärkt, um den im Zeroxid eingefangenen Sauerstoff abzuführen. Folglich wird das Ansprechverhalten des L/K-Verhältnisses auf der Auslaßseite des Katalysators verbessert, so daß die Konzentration von NO_x, die bei magerem L/K-Verhältnis angestiegen ist, schnell korrigiert werden kann. 7 zeigt entsprechende Zeitablaufpläne der Änderungen der L/K-Verhältnisse vor und hinter dem Katalysator, der Ausgangssignale des Sauerstoffsensors im Abgas hinter dem Katalysator und der Konzentrationen von HC und CO hinter dem Katalysator, wenn das L/K-Verhältnis vor dem Katalysator mit dem Verfahren der Erfindung von einem fetten Verhältnis zu einem mageren Verhältnis korrigiert worden ist. Analog zu dem Fall, in dem das magere L/K-Verhältnis zu einem fetten L/K-Verhältnis korrigiert worden ist, wird dann, wenn das L/K-Verhältnis außerhalb eines Bereichs mit vorgegebener Reinigungseffizienz, z. B. des Bereichs mit hocheffizienter Reinigung (des Bereichs, der in 7 dunkel schraffiert ist), fetter ist, die Oxidationsatmosphäre durch Zuführen des Abgases mit dem L/K-Verhältnis, das magerer als das stöchiometrische Verhältnis ist, in den Katalysator schnell verstärkt, wodurch Sauerstoff von dem Zeroxid eingefangen wird. Folglich können die Konzentrationen von HC und CO, die in dem Zustand mit fettem L/K-Verhältnis erhöht sind, schnell korrigiert werden. Hierbei ist es erforderlich, den Grad der Überkorrektur des L/K-Verhältnisses zu bestimmen, so daß die Reaktion des Zeroxids im Katalysator gefördert wird. Es ist bekannt, daß der Gitterabstand von Zeroxid entsprechend dem Temperaturanstieg zunimmt, wodurch die Sauerstoffeinfangleistung von Zeroxid verschlechtert wird. Daher muß der Grad der Überkorrektur des L/K-Verhältnisses entsprechend dem Verschlechterungsgrad des Zeroxids bestimmt werden. Aus DE 4 243 339 C2 sind mehrere Verfahren bekannt, die in praktischen Gebrauch gekommen sind und mit denen der Verschlechterungsgrad von Zeroxid geschätzt wird. Obwohl der Grad der Überkorrektur hauptsächlich anhand des Verschlechterungsgrades von Zeroxid bestimmt wird, kann die Genauigkeit der Steuerung noch verbessert werden, indem der Grad der Überkorrektur unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine und der Temperatur des Katalysators bestimmt wird.
Da es in der herkömmlichen Regelung des L/K-Verhältnisses wünschenswert ist, daß Änderungen im L/K-Verhältnis innerhalb des Bereichs mit hocheffizienter Reinigung gehalten werden, beträgt die Änderung Δ(L/K) der Stellgröße L/K-Verhältnis ungefähr 0,2. Andererseits wird im Hinblick auf ein schnelles Ansprechverhalten des L/K-Verhältnisses auf der Auslaßseite des Katalysators bevorzugt, daß das L/K-Verhältnis im dynamischen Bereich korrigiert wird, so daß das L/K-Verhältnis durch das Verfahren der Erfindung vom Bereich mit hocheffizienter Reinigung abweicht. Da ferner das herkömmliche Verfahren auf die Steuerung des L/K-Verhältnisses auf der Einlaßseite des Katalysators, d. h. auf der Auslaßseite der Brennkraftmaschine, zielt, ist die Steuerperiode durch die Übertragungscharakteristik vom Einspritzventil oder von der Drosselklappe zum Sauerstoffsensor auf der Einlaßseite des Katalysators bestimmt und beträgt ungefähr 0,1 bis 1 s. Andererseits ist in dem Steuerverfahren der Erfindung die Steuerperiode hauptsächlich durch die L/K-Übertragungscharakteristik vor und hinter dem Katalysator bestimmt, wobei diese Periode länger als in dem herkömmlichen Steuerverfahren ist. Da ferner die Steuerung der Erfindung ausgeführt wird, um die Ansprechverzögerung der Reinigung aufgrund des Zeroxids zu kompensieren, wird die Zufuhr von Oxidations- oder Reduktionsmaterial für die Korrektur manchmal nach mehreren Zuführungen dieses Materials beendet, weil angenommen wird, daß das obige Material dem Katalysator in ausreichender Menge zugeführt worden ist, um die Reaktionsrate des Zeroxids maximal zu machen, selbst wenn das Ausgangssignal des Sauerstoffsensors nicht in einem vorgegebenen Bereich liegt. Die obengenannten Punkte in der Steuerung der Erfindung sind von den herkömmlichen Regelungsverfahren zum Steuern des L/K-Verhältnisses verschieden.
Wie oben erwähnt worden ist, schafft die Erfindung ein Verfahren zum schnellen Korrigieren der Verschlechterung des Abgases durch Steuern der Einspritzmenge oder der Luftansaugmenge, so daß das beste Ansprechverhalten des L/K-Verhältnisses auf der Auslaßseite des Katalysators erhalten werden kann, wenn das L/K-Verhältnis auf der Auslaßseite des Katalysators vom optimalen Bereich abweicht. Da in dieser Steuerung das Oxidations- oder Reduktionsmaterial dem Katalysator manchmal in einer Menge zugeführt wird, die höher als jene ist, die dem stöchiometrischen L/K-Verhältnis entspricht, oder als jene, die für ein Gleichgewicht der Mengen von Ce₂O₃ und CeO₂ im Katalysator geeignet ist, ist das Gleichgewicht der Mengen von Ce₂O₃ und CeO₂ nach der Konvergenz dieser Regelung nicht immer optimal. Obwohl es daher wirksam ist, das Gleichgewicht der Mengen von Ce₂O₃ und CeO₂ nach der Konvergenz des L/K-Verhältnisses hinter dem Katalysator im optimalen Bereich aufrechtzuerhalten, sind diese Verfahren wie oben erwähnt vorgeschlagen worden.
9 zeigt schematisch den Aufbau einer Brennkraftmaschine, auf die die Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angewendet wird. In der Brennkraftmaschine, die mehrere Zylinder besitzt, bewegt sich die von der äußeren Umgebung angesaugte Luft durch einen Luftreiniger 1 und strömt durch einen Ansaugkrümmer 6 in eine Brennkammer. Während die Ansaugluft hauptsächlich durch eine Drosselklappe 3 eingestellt wird, wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine durch Einstellen der Ansaugluftmenge mit einem ISC-Ventil 5, das sich in einer Luftnebenleitung 4 befindet, gesteuert. Die Ansaugluftmenge wird durch einen Luftdurchflußmengensensor 2 erfaßt. Ein Kurbelwinkelsensor 15 gibt bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle ein Impulssignal aus. Ein Wassertemperatursensor 14 erfaßt die Temperatur des Brennkraftmaschinen-Kühlwassers. Die jeweiligen Signale, die vom Luftdurchflußmengensensor 2, von einem Öffnungswinkelsensor 17, der an der Drosselklappe 3 befestigt ist, vom Kurbelwinkelsensor 15 und vom Wassertemperatursensor 14 ausgegeben werden, werden an eine Steuereinheit 16 übertragen. Ferner wird der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 9 auf der Grundlage der von diesen Sensoren geschickten Signale bestimmt, wobei Hauptstellgrößen wie etwa eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge, der Zündzeitpunkt und dergleichen berechnet werden. Die Kraftstoffeinspritzmenge wird in ein Ventilöffnungs-Impulssignal umgesetzt, das an ein Einspritzventil 7 geschickt wird. Ein Zündansteuerungssignal wird an eine Zündkerze 8 geschickt, so daß die Zündung zu dem durch die Steuereinheit 16 bestimmten Zündzeitpunkt beginnt. Der eingespritzte Kraftstoff wird mit der vom Ansaugluftkrümmer 6 eingeleiteten Luft vermischt. Der eingespritzte Kraftstoff und die Luft strömen in die Brennkammer der Brennkraftmaschine 9, so daß ein Gemisch erzeugt wird. Das erzeugte Gemisch verbrennt durch einen von der Zündkerze 8 erzeugten Funken, wobei die durch die Verbrennung erzeugte Energie dazu verwendet wird, die Brennkraftmaschine 9 anzutreiben. Das nach der Verbrennung erzeugte Abgas wird durch einen Abgaskrümmer 10 an den Katalysator 11 geschickt und durch den Katalysator 11 gereinigt. Das gereinigte Abgas wird in die äußere Umgebung ausgestoßen. Zwischen der Brennkraftmaschine 9 und den Katalysator 11 befindet sich ein L/K-Sensor 12, der in bezug auf die Konzentration von Sauerstoff im Abgas eine lineare Ausgangscharakteristik besitzt. Die Beziehung zwischen dem L/K-Verhältnis und der Sauerstoffkonzentration im Abgas ist linear, so daß das L/K-Verhältnis anhand des Ausgangssignals des L/K-Sensors erhalten werden kann. Darüber hinaus befindet sich hinter dem Katalysator 11 ein Sauerstoffsensor 13, der das L/K-Verhältnis hinter dem Katalysator 11 erfaßt. Die Steuereinheit 16 berechnet einerseits das L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators 11 anhand des vom L/K-Sensor 12 geschickten Signals und führt eine Regelung aus, um die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge aufeinanderfolgend auf der Grundlage des berechneten L/K-Verhältnisses zu korrigieren, so daß das L/K-Verhältnis in der Brennkammer der Brennkraftmaschine 9 das gewünschte L/K-Verhältnis annimmt. Andererseits führt die Steuereinheit 16 auch eine Regelung aus, um das L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators 11 übermäßig zu korrigieren, derart, daß das Ausgangssignal des Sauerstoffsensors 13 in einem vorgegebenen Bereich gehalten wird, wenn das Ausgangssignal des Sensors 13 vom vorgegebenen Bereich abweicht. Hierbei kann für die obige Regelung anstelle des anhand des Ausgangssignals des L/K-Sensors 12 erhaltenen L/K-Verhältnisses das L/K-Verhältnis, das anhand des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 13 erhalten wird, verwendet werden.
10 zeigt einen schematischen Blockschaltplan des Ausbaus der Steuereinheit 16. Die jeweiligen Ausgangssignale des L/K-Sensors 12, des Sauerstoffsensors 13, des Drosselklappenöffnungsgradsensors 17, des Luftdurchflußmengensensors 2, des Kurbelwinkelsensors 15 und des Wassertemperatursensors 14 werden in die Steuereinheit 16 eingegeben, deren Ausgangssignale an einen Eingangs/Ausgangsanschluß 22 geschickt werden, nachdem eine Signalverarbeitung wie etwa die Entfernung von Rauschen in den Ausgangssignalen ausgeführt worden ist. Die Werte der an den Eingangsanschluß 22 geschickten Ausgangssignale werden in einem RAM 20 gespeichert und von der CPU 18 verarbeitet. Das Steuerprogramm für die von der CPU 18 ausgeführte Verarbeitung wird im voraus im ROM 19 gespeichert. Die Stellgröße für jeden Aktuator, die entsprechend dem Steuerprogramm berechnet wird, wird im RAM 20 gespeichert und dann an den Ausgangsanschluß 22 geschickt. Als Zündkerzen-Ansteuerungssignal wird ein EIN/AUS-Signal geschickt, so daß dieses Signal aktiv ist, wenn in die Primärwicklung einer Zündsignal-Ausgangsschaltung 23 Strom fließt, und umgekehrt. Die Zündung beginnt zu dem Zeitpunkt, zu dem das Zündkerzen-Ansteuerungssignal von EIN nach AUS wechselt. Das Signal zum Ansteuern der Zündkerze 8, das im Ausgangsanschluß 22 gesetzt worden ist, wird durch die Zündsignal-Aus gangsschaltung 23 verstärkt, damit es genügend Energie besitzt, um die Zündkerze 8 zu zünden. Als Einspritzventil-Ansteuerungssignal wird ein EIN/AUS-Signal gesetzt, derart, daß dieses Signal im Ventilöffnungsbetrieb aktiv ist, und umgekehrt. Dieses Signal wird durch eine Einspritzventil-Ansteuerungsschaltung 24 verstärkt, damit es genügend Energie besitzt, um das Einspritzventil 7 zu öffnen.
Die Inhalte des Steuerprogramms, durch das das Steuerverfahren der Erfindung implementiert ist und das im ROM 19 gespeichert ist, werden im folgenden erläutert. 11 zeigt einen schematischen funktionalen Blockschaltplan des Steuerverfahrens der Erfindung. Die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder wird durch die Gleichung (5) anhand der Werte der Luftdurchflußmenge, die vom Luftdurchflußmengensensor 2 erfaßt wird, und der Drehzahl, die vom Brennkraftmaschinendrehzahl-Sensor (Kurbelwinkelsensor) 15 erfaßt wird, berechnet: TI = k × (QA/(N × CYL)) (5)wobei:
TI: Basis-Kraftstoffeinspritzmenge,
k: Charakteristikkoeffizient des Einspritzventils,
QA: Luftdurchflußmenge,
N: Drehzahl und
CYL: Anzahl der Zylinder.
Im folgenden werden mit Bezug auf 12 die Verarbeitungen des Steuerverfahrens zum Steuern des Luft-/Kraftstoffverhältnisses auf der Einlaßseite des Katalysators 11 erläutert. Das Ziel dieses Steuerverfahrens ist, eine Regelung zum Steuern des Luft-/Kraftstoffverhältnisses auf der Einlaßseite des Katalysators 11 so auszuführen, daß das gewünschte Verhältnis auf der Grundlage des L/K-Sensors 12, der sich auf der Einlaßseite des Katalysators 11 befindet, erhalten wird. Im Schritt 121 wird festgestellt, ob die Bedingungen für die Zulassung der Regelung vorliegen. Die Bedingungen für die Zulassung der Regelung sind beispielsweise, daß die Wassertemperatur höher als ein vorgegebener Wert ist, daß der Betrieb kein Beschleunigungsbetrieb ist, daß der Sensor aktiv ist und dergleichen. Falls die Bedingungen für die Zulassung der Regelung nicht vorliegen, wird im Schritt 127 der Korrekturterm ALPHA für die Regelung auf 1 gesetzt, was bedeutet, daß die Korrektur nicht ausgeführt wird. Wenn hingegen die Bedingungen für die Zulassung der Regelung vorliegen, wird der Korrekturterm ALPHA auf der Grundlage der Differenz DLTABF zwischen dem L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators 11, das anhand des Ausgangssignals des L/K-Sensors 12 erhalten wird, und dem Soll-L/K-Verhältnis (TABF + RHOSFB), das durch eine PI-Regelung erhalten wird, berechnet. Hierbei ist TABF das Soll-Basis-L/K-Verhältnis und RHOSFB ist der Korrekturterm für die Regelung des L/K-Verhältnisses auf der Auslaßseite des Katalysators 11.
Im Schritt 122 wird DLTABF berechnet, woraufhin im Schritt 123 der Proportionalkonekturterm LAMP durch Multiplizieren von DLTABF mit der Proportionalverstärkung KP erhalten wird. Dann wird im Schritt 124 der Integralkonekturterm LAMI durch Addieren des Produkts aus DLTABF und der Integralverstärkung KI zu LAMIz berechnet. Hierbei ist LAMIz der Wert von LAMI, der 10 ms vor dem letzten Berechnungsschritt berechnet wurde. Im Schritt 126 wird der Korrekturterm ALPHA für die Regelung gleich der Summe aus dem Proportionalkonekturterm LAMP, dem Integralkonekturterm LAMI und dem Mittelwert 1 gesetzt. Die obigen Prozesse werden ausgeführt, um das L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators 11 zu korrigieren.
13 zeigt einen schematischen funktionalen Blockschaltplan des Steuerverfahrens zum Steuern des L/K-Verhältnisses auf der Auslaßseite des Katalysators. Der Korrekturblock des L/K-Verhältnisses auf der Auslaßseite des Katalysators 11 ist aus dem Block für die Berechnung des Korrekturterms für die Regelung und aus dem Block für die Berechnung des Korrekturterms für die Steuerung gebildet.
Der Block für die Berechnung des Korrekturterms für die Regelung wird im folgenden mit Bezug auf 14 erläutert. Im Block für die Berechnung des Korrekturterms für die Regelung wird der Korrekturterm RHOSFB in der Weise bestimmt, daß das Ausgangssignal des hinter dem Katalysator 11 befindlichen Sauerstoffsensors 13 innerhalb des vorgegebenen Bereichs gehalten wird. Zunächst wird im Schritt 141 bestimmt, ob die Bedingungen für die Zulassung der Regelung hinter dem Katalysator 11 vorliegen. Die Bedingungen für die Zulassung der Regelung sind beispielsweise, daß die Regelung auf der Einlaßseite des Katalysators ausgeführt wird, daß der Sauerstoffsensor 13 aktiv ist und dergleichen. Falls die Bedingungen für die Zulassung der Regelung nicht vorliegen, wird im Schritt 147 der Korrekturterm RHOSFB für die Regelung auf der Auslaßseite des Katalysators 11 auf 0 gesetzt, was bedeutet, daß die Korrektur nicht ausgeführt wird. Falls die Bedingungen für die Zulassung der Regelungen vorliegen, wird ferner im Schritt 142 bestimmt, ob die folgende Bedingung vorliegt: VO2R ≥ VO2RMAX (6)wobei:
VO2R Ausgangssignal des Sauerstoffsensors 13, der sich auf der Auslaßseite des Katalysators befindet, es besitzt einen hohen Wert, wenn die Sauerstoffkonzentration niedrig ist; und
VO2RMAX obere Grenze des Sollbereichs des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 13, der sich auf der Auslaßseite des Katalysators 11 befindet.
Wenn im Schritt 142 festgestellt wird, daß die Bedingung (6) vorliegt, wird, da das L/K-Verhältnis auf der Auslaßseite des Katalysators 11 fett ist, der Korrekturterm RHOSFB durch die Gleichung (RHOSFB = RHOSFBz + DLL) berechnet, um im Schritt 143 das Soll-L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators 11 auf einen magereren Wert zu setzen. DLL gibt die Änderungsrate von RHOSFB an. Falls die Bedingung (6) im Schritt 142 nicht vorliegt, wird ferner im Schritt 144 festgestellt, ob die folgende Bedingung erfüllt ist: VO2R ≤ VO2RMIN (7)wobei:
VO2RMIN untere Grenze im Sollbereich des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 13, der sich auf der Auslaßseite des Katalysators 11 befindet.
Falls im Schritt 144 festgestellt wird, daß die Bedingung (7) vorliegt, wird, da das L/K-Verhältnis auf der Auslaßseite des Katalysators 11 mager ist, der Korrekturterm RHOSFB durch die Gleichung (RHOSFB = RHOSFBz – DLR) berechnet, um im Schritt 145 das Soll-L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators 11 auf einen magereren Wert zu setzen. DLR gibt die Änderungsrate von RHOSFB an. Falls im Schritt 144 festgestellt wird, daß die Bedingung (7) nicht vorliegt, weil das L/K-Verhältnis auf der Auslaßseite des Katalysators 11 innerhalb des vorgegebenen Bereichs gehalten wird, wird der Korrekturterm RHOSFB auf den vorhergehenden Wert RHOSFBz gesetzt, d. h. der Korrekturterm RHOSFB wird nicht aktualisiert. Der Anfangswert von RHOSFB wird auf 0 gesetzt.
Im folgenden wird mit Bezug auf 15 der Block für die Berechnung des Korrekturtenus der Steuerung erläutert. Im Schritt 151 wird festgestellt, ob die Bedingungen für die Zulassung der Steuerung vorliegen. Die Bedingungen für die Zulassung der Steuerung sind beispielsweise, daß die Bedingungen für die Zulassung der Regelung auf der Auslaßseite des Katalysators 11 vorliegen und dergleichen. Falls die Bedingungen für die Zulassung der Steuerung vorliegen, wird im Schritt 156 der Korrekturtenn RHOSFF auf 0 gesetzt, wobei die Korrektes nicht ausgeführt wird. Falls die Bedingungen für die Zulassung der Steuerung vorliegen, wird im Schritt 152 die folgende Bedingung geprüft: VO2R ≥ PFFMIN (8)wobei:
PFFMIN Minimalwert des L/K-Verhältnisses auf der mageren Seite bei Beginn der Steuerung
Falls im Schritt 152 die Bedingung (8) erfüllt ist, wird das Soll-L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators unter Verwendung der in 16 gezeigten Steuerung geändert, um das L/K-Verhältnis auf der Auslaßseite des Katalysators 11 schnell in den vorgegebenen Bereich zurückzuführen. Der in 16 gezeigte Ablaufplan wird später genauer erläutert. Falls im Schritt 152 die Bedingung (8) nicht erfüllt ist, wird im Schritt 154 die folgende Bedingung geprüft: VO2R ≤ PFFMAX (9)wobei:
PFFMAX Maximalwert des L/K-Verhältnisses auf der mageren Seite bei Beginn der Steuerung.
Falls im Schritt 154 die Bedingung (9) erfüllt ist, wird das Soll-L/K-Verhältnis auf der Einlaßseite des Katalysators 11 unter Verwendung der in 17 gezeigten Steuerung geändert, um das UK-Verhältnis auf der Auslaßseite des Katalysators 11 schnell in den vorgegebenen Bereich zurückzuführen. Der in 17 gezeigte Ablaufplan wird später genauer erläutert. Falls die Bedingung (8) im Schritt 152 nicht erfüllt ist, wird festgestellt, daß kein Zustand vorliegt, in dem die Steuerung auszuführen ist, wobei der Korrekturterm RHOSFF auf 0 gesetzt wird.
Die Berechnung des Korrekturterms auf der fetten Seite in der Steuerung wird im folgenden mit Bezug auf 16 erläutert. Falls in 15 im Schritt 152 die Bedingung (8) erfüllt ist, wird im Schritt 161 festgestellt, ob FROKRz = 0. In diesem Prozeß wird bestimmt, ob die Bedingungen für die Zulassung der Steuerung zu diesem Zeitpunkt erstmals vorliegen, wobei bei FROKRz = 0 der Anfangswert RFINITR des Korrekturterms und der Abnahmekoeffizient GRFF auf der mageren Seite in der Steuerung durch die folgenden Gleichungen (10) bzw. (11) erhalten werden: RFINITR = F1(Alterung) (10) GRFF = F2 (Alterung) (11)
Hierbei ist "Alterung" der geschätzte Verschlechterungsgrad des Katalysators, während, wie in den 18 und 19 gezeigt ist, F1 und F2 Funktionen zum Erhalten von RFINITR bzw. GRFF mit "Alterung" sind. Es ist auch möglich, für F1 und F2 Tabellen zu verwenden, die die Beziehung zwischen dem Anfangswert RFINITR des Korrekturterms für die Steuerung und dem Verschlechterungsgrad des Katalysators bzw. jene zwischen dem Abnahmekoeffizienten GRFF des Korrekturterms und dem Verschlechterungsgrad darstellen. Es ist auch möglich, ein Reaktionsmodell von Zeroxid für die Bestimmung des Anfangswertes und des Abnahmekoeffizienten des Korrekturterms zu verwenden. Im allgemeinen nimmt die Kapazität für die Speicherung von Sauerstoff ab, wenn sich das Zeroxid verschlechtert, weil sein Gitterabstand zunimmt. Wenn daher "Alterung" zunimmt, neigt der Wert von RFINITR zu einer Abnahme, wie in 18 gezeigt ist. Während "Alterung" zunimmt, neigt andererseits der Wert von GRFF zu einer Zunahme, wie in 19 gezeigt ist. Da beispielsweise aus DE 4 243 339 C2 mehrere Verfahren bekannt sind, mit denen der geschätzte Verschlechterungsgrad "Alterung" des Katalysators erhalten wird, wird eine Erläuterung dieser Verfahren weggelassen.
Als nächstes wird im Schritt 163 der Anfangswert von RHOSFF auf den Anfangswert RFINITR des Korrekturterms auf der fetten Seite in der Steuerung, der im Schritt 162 erhalten worden ist, gesetzt. Falls im Schritt 161 FROKRz nicht 0 ist, wird RHOSFF auf das Produkt aus RHOSFFz und dem vorhergehenden Abnahmekoeffizienten GRFF im Schritt 164 gesetzt.
Die Berechnung des Korrekturterms auf der mageren Seite in der Steuerung wird im folgenden mit Bezug auf 17 erläutert. Falls in 15 im Schritt 154 die Bedingung (9) vorliegt, wird im Schritt 171 festgestellt, ob FROKLz = 0. Dieser Prozeß dient der Bestimmung, ob die Bedingungen für die Zulassung der Steuerung auf der mageren Seite zu diesem Zeitpunkt erstmals vorliegen. Falls FROKLz = 0, werden der Anfangswert RFINITR und der Abnahmekoeffizient GRFF des Korrekturterms auf der mageren Seite in der Steuerung durch die folgenden Gleichungen (12) bzw. (13) erhalten: RFINITL = F3 (Alterung) (12) GLFF = F4 (Alterung) (13)
F3, das die Beziehung zwischen RFINITL und "Alterung" darstellt, und F4, das die Beziehung zwischen GLFF und "Alterung" darstellt, sind in den 20 bzw. 21 gezeigt. Im Schritt 173 wird der Anfangswert RHOSFF auf den Anfangswert RFINITL des Korrekturterms auf der mageren Seite der Steuerung, der im Schritt 172 erhalten worden ist, gesetzt. Falls FROKLz im Schritt 171 nicht 0 ist, wird RHOSFF auf das Produkt aus RHOSFFz und aus dem vorhergehenden Abnahmekoeffizienten GLFF im Schritt 174 gesetzt.
Hierbei können die Werte von PFFMIN und PFFMAX, die den Bereich festlegen, indem die Steuerung auszuführen ist, aus den Ausgangswerten eines Sauerstoffsensors erhalten werden, jenseits derer die Reinigungseffizienz des Abgases in der Beziehung zwischen der Reinigungseffizienz und dem Ausgangssignal eines Sauerstoffsensors, wie sie etwa in 22 gezeigt ist, schnell abnimmt.
23 zeigt ein Beispiel von Änderungen des Soll-L/K-Verhältnisses und des Ausgangssignals eines Sauerstoffsensors in der L/K-Verhältnisregelung bei Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens, während 24 ein Beispiel von Änderungen des Soll-L/K-Verhältnisses und des Ausgangssignals eines Sauerstoffsensors in der L/K-Verhältnis-Regelung bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt. Die Änderung des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors, die in 24 gezeigt ist, kehrt schneller in den Soll-Steuerbereich als jene, die in 23 gezeigt ist, zurück.
Obwohl die obigen Funktionen F1 bis F4 lediglich von "Alterung" abhängen, kann eine genauere Steuerung erhalten werden, wenn die Werte von PFFMIN und PFFMAX bei Berücksichtigung der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine und der Temperatur oder der geschätzten Temperatur des Katalysators 11 bestimmt werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Korrektur des L/K-Verhältnisses durch die Steuerung auf der Auslaßseite des Katalysators 11 zu einem Ende zu führen, wenn die Korrekturen in der vorgegebenen Anzahl ausgeführt werden, selbst wenn das Ausgangssignal des Sauerstoffsensors auf der Auslaßseite des Katalysators 11 nicht in den vorgegebenen Bereich zurückkehrt. Dieses Merkmal der erfindungsgemäßen Steuerung ist in den herkömmlichen Steuerungen, in denen die Regelung auf der Grundlage des Ausgangssignals eines Sauerstoffsensors erfolgt, nicht vorhanden.
Da somit erfindungsgemäß die Abweichung der L/K-Verhältnisse vor und hinter dem Katalysator 11, die während der Fahrt eines Fahrzeugs häufig auftritt, schnell korrigiert werden kann, kann eine Qualitätsverschlechterung des Abgases aufgrund von Substanzen wie etwa HC, CO, NO_X usw., die bei Auftreten der obigen Abweichung erzeugt werden, auf einen minimalen Wert verhindert werden.

Claims

Vorrichtung zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Brennkraftmaschinen, mit einer Katalysatoreinheit (11) zum Reinigen des Abgases einer Brennkraftmaschine (9), einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung (12, 13), die das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zumindest auf der Auslaßseite der Katalysatoreinheit (11) erfaßt, und einer Regeleinrichtung (16) zum Regeln des Luft/Kraftstoffverhältnisses durch Steuerung der Kraftstoffmenge und/oder der Luftmenge, die der Brennkraftmaschine (9) zuzuführen sind, auf der Grundlage der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse auf der Auslaßseite und/oder der Einlaßseite und/oder innerhalb der Katalysatoreinheit (11), gekennzeichnet durch, eine Korrektureinrichtung (16) zum Korrigieren des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Einlaßseite der Katalysatoreinheit (11) bei einer Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von einem vorgegebenen Bereich, damit das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einen vorgegebenen Bereich mit hoher Reinigungseffizienz der Katalysatoreinheit (11) gelangt, wobei, – falls ein Ausgangssignal der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung (12, 13) von einem vorgegebenen Bereich abweicht und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Auslaßseite der Katalysatoreinheit (11) mager ist, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Einlaßseite der Katalysatoreinheit (11) derart korrigiert wird, daß es für eine bestimmte Zeitdauer einen fetteren Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs mit hoher Reinigungseffizienz besitzt, und/oder, – falls ein Ausgangssignal der Luft/ Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung (12, 13) von einem vorgegebenen Bereich abweicht und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Auslaßseite der Katalysatoreinheit (11) fett ist, das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis auf der Einlaßseite der Katalysatoreinheit (11) derart korrigiert wird, daß es für eine bestimmte Zeitdauer einen mageren Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs mit hoher Reinigungseffizienz besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellgröße für die Korrektur des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses anhand eines Verschlechterungsgrades eines Katalysators in der Katalysatoreinheit (11) bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellgröße für die Korrektur des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses anhand eines Temperaturwerts oder eines geschätzten Temperaturwerts eines Katalysators in der Katalysatoreinheit (11) bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellgröße für die Korrektur des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses anhand von den den Betriebszustand der Brennkraftmaschine (9) angebenden Variablen, die wenigstens die Kühlmitteltemperatur, die Drehzahl der Brennkraftmaschine (9) und die in die Brennkraftmaschine (9) angesaugte Luftmenge umfassen, bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich mit vorgegebener Reinigungseffizienz in der Weise bestimmt wird, daß die Reinigungseffizienz für HC und/oder CO und/oder NO_X wenigstens 50 % beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlechterungsgrad des Katalysators (11) anhand eines Ausgangswerts der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Erfassungseinrichtung (12, 13), die sich auf der Einlaßseite, der Auslaßseite oder innerhalb der Katalysatoreinheit befindet, berechnet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis auf der Einlaßseite oder auf der Auslaßseite der Katalysatoreinheit (11) durch Steuern entweder der in die Brennkraftmaschine (9) eingespritzten Kraftstoffmenge oder eines an ein Einspritzventil (7) geschickten Einspritzimpulssignals gesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis auf der Einlaßseite oder auf der Auslaßseite der Katalysatoreinheit (11) durch Einstellen der in die Brennkraftmaschine (9) angesaugten Luftmenge gesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Ansaugluftmenge durch Steuern einer elektrisch gesteuerten Drosselklappe (3) oder eines Signals zum Steuern der elektrisch gesteuerten Drosselklappe (3) ausgeführt wird.
Verfahren zum Steuern des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in Brennkraftmaschinen unter Verwendung einer Katalysatoreinheit (11) zum Reinigen des Abgases von einer Brennkraftmaschine (9), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Erfassen wenigstens des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Auslaßseite der Katalysatoreinheit (11), Regeln der Kraftstoffmenge und/oder der Luftmenge, die der Brennkraftmaschine (9) zugeführt werden, auf der Grundlage der Luft-/Kraftstoff-Verhältnisse auf der Einlaßseite und/oder auf der Auslaßseite und/oder innerhalb der Katalysatoreinheit (11), und Korrigieren des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Einlaßseite der Katalysatoreinheit (11) bei einer Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von einem vorgegebenen Bereich, damit das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einen vorgegebenen Bereich mit hoher Reinigungseffizienz der Katalysatoreinheit (11) gelangt, wobei, – falls ein Ausgangssignal der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung (12, 13) von einem vorgegebenen Bereich abweicht und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Auslaßseite der Katalysatoreinheit (11) mager ist, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Einlaßseite der Katalysatoreinheit (11) derart korrigiert wird, daß es für eine bestimmte Zeitdauer einen fetteren Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs mit hoher Reinigungseffizienz besitzt, und/oder, – falls ein Ausgangssignal der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung (12, 13) von einem vorgegebenen Bereich abweicht und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Auslaßseite der Katalysatoreinheit (11) fett ist, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Einlaßseite der Katalysatoreinheit (11) derart korrigiert wird, daß es für eine bestimmte Zeitdauer einen mageren Wert außerhalb des vorgegebenen Bereichs mit hoher Reinigungseffizienz besitzt.