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
The present invention relates to an internal combustion engine according to the preamble
of the independent
Patent claim 1 and method for controlling an internal combustion engine
according to the generic term
of the independent
Patent 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/Kraftstoff-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 09 310635
A und JP 06249028A .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 passage, an A / F ratio sensor, such as an O 2 sensor, is usually provided in the exhaust passage upstream of the three-way catalyst Air / fuel ratio (which is often abbreviated to "A / F ratio") to capture. As is generally 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 while the engine is running so that the ECU is as close as possible to the A / F ratio possibly at a stoichiometric A / F ratio. A voltage signal from the A / F ratio sensor changes depending on the air / fuel ratio. In motor vehicles having both a three-way catalyst and an A / F ratio sensor located upstream of the three-way catalyst, an electronic engine control unit (ECU) and an electronic engine control module (ECM) generally use the deviation of one through the A / F ratio sensor detected A / F ratio of 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 air amount (oxygen amount) stored in the catalyst is set to a desired value (for example, half of a limit value of the amount of oxygen stored in the three-way catalyst) , When 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 increasing compensation of the amount of oxygen stored in the three-way catalyst, hereinafter referred to as "oxygen storage amount", by increasing it by an increment for a calculated value (or an estimate) of an oxygen storage amount when the detected A / F Ratio is lean (too much air). On the other hand, when 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 of 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 09 310635 A and JP 06249028A ,
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 Kraftstoff-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 Kraftstoff-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 Sauerstoffspeichermenge. Ferner kann der übermäßige Anstieg
des berechneten Werts einer Sauerstoffspeichermenge die Leistung
des A/F-Verhältnis-Steuersystems
beeinträchtigen.at
a motor vehicle having an A / F ratio control system as above
describe achieves the actual
Amount of storage of the three-way catalyst when the actual
Air / fuel ratio
becomes extremely lean, for example during a fuel overrun operation,
soon their limit. However, the arithmetic calculation section continues
the ECU an arithmetic operation for the oxygen storage amount
on the basis of the A / F sensor signal. In such a
Case there is a possibility
that the
calculated value (or estimated value)
an oxygen storage amount is estimated as being too large, the
is larger
as the limit of an oxygen storage amount, even if the
actual oxygen storage amount
of the three-way catalyst at the limit of an oxygen storage amount
is held. As stated above, a problem exists of a strong one
Difference between the calculated value of an oxygen storage amount, the
generated by the ECU, and the actual oxygen storage amount,
if the A / F ratio is below
too poor A / F ratio
is smaller than a predetermined threshold,
like while
a fuel overrun operation.
On the condition that the
Engine / vehicle operating condition
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 undesirable, excessive increase
the calculated value of an oxygen storage amount. Furthermore, the excessive increase
the calculated value of an oxygen storage amount the power
of the A / F ratio control system
affect.
Aus
den obig erwähnten
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 Thus, an air / fuel control device for an internal combustion engine is known. According to these documents, a three-way catalyst is provided which can store oxygen contained in the exhaust gas. One Air / fuel sensor is located upstream of the catalyst. A control unit detects the deviation of 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 catalyst 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 are from the closest publication DE 41 28 718 A1 known. This document discloses a method and a device for fuel quantity control for an internal combustion engine with a catalytic converter. To control the amount of fuel sucked by the engine air mass flow is determined. 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 controlled in accordance with a comparison between a desired 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 auf nehmen 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.Farther
becomes the actual oxygen degree of filling
of the catalyst determined and this actual degree of filling
with a nominal degree of filling
compared, wherein when the actual degree of filling is above the desired degree of filling
is, the desired lambda value is lowered below the value 1 and against
then, if the actual degree of filling
is below the target filling level,
the desired lambda value over
the value 1 is increased.
The desired oxygen filling level
for the
Catalyst is
about 50% of the maximum amount of oxygen that the catalyst is in
dependence
from his current age. This maximum
The amount of oxygen that can be absorbed by the catalyst decreases due to aging
from. The actual lambda value of the exhaust gas is detected by a lambda probe in front of the catalyst
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.at
an internal combustion engine according to the state
The technique is known in the fuel injection quantity
regulated by the lambda control loop to the air / fuel mixture
to keep to a predetermined value. Will be an oxygen filling level
of the catalyst detected,
which deviates by a predetermined difference from the target filling level, so is
exposed to this lambda control and the air / fuel ratio so
determined that the
Oxygen volumetric efficiency
of the catalyst to the desired degree of filling
equivalent. If the setpoint value is reached, the control returns to the usual
Lamda 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
The amount of oxygen stored in the catalyst is based on
the lambda difference, i.
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 based.
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 tatsäch liche Wert
nicht Null ist. Durch die Korrektur der Referenzwerte wird die durch
die Alterung verminderte Speicherfähigkeit des Katalysators kompensiert.at
strong
unsteady
operations
it happens that that
Storage capacity of the
Catalyst on one side or the other is exhausted.
In this case occurs at the outlet of the catalyst rich or lean exhaust gas
out. This rich or lean exhaust gas is through the rear of the catalyst
arranged Lamda probe detected.
If this rear probe reports a lean mixture, the storage capacity of the
Catalyst exhausted. The
Calculating means for calculating the catalyst stored in the
Oxygen should be in this
State the reference value 1 output. If not, will
the value forcibly with the help of a synchronizer
set the value 1. A corresponding synchronization will also be done
performed when the rear lambda probe reports a rich mixture.
Then the catalyst no longer stores oxygen, which is why
corresponding reference signal of the calculating means 0 would have to be. Accordingly, will
this value by the synchronization device to the value
0, if the actual value
not zero. By correcting the reference values is the by
the aging compensates for reduced storage capacity of the catalyst.
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
The object of the present invention is an internal combustion engine
and a method for controlling an internal combustion engine of the respective beginning
to create said type, wherein the control of the fuel supply in
safe and stable manner.
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
The object of the present invention is achieved 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 method aspect
According to the present invention, the above object is achieved by
a method for controlling an internal combustion engine with the features
of the independent
Patent claim 3.
Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindungsgegenstände sind in den jeweiligen
Unteransprüchen dargelegt.preferred
Further developments of the subject invention are in the respective
Subclaims set forth.
Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit
den beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben und erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:following
The present invention is based on embodiments in conjunction with
the attached
Drawings closer
described and explained.
In 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 a system diagram illustrating the overall system arrangement of a computer-controlled internal combustion engine, which is equipped with an air / fuel ratio control system (A / F ratio control system) and an exhaust gas purification system,
2 ein
Flußdiagramm,
das ein Beispiel einer Routine (einer Steuerprozedur), die durch
eine in dem A/F-Verhältnis-Steuersystem
des Aus führungsbeispiels
enthaltene elektronische Steuereinheit (ECU) ausgeführt wird,
darstellt, 2 5 is a flowchart showing 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 illustrating the operation of the A / F ratio control system (in conjunction with the in 2 and 4 represented flow chart),
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. 10 is a flowchart illustrating 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; FIG.
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 5 is a flowchart illustrating 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.
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 überwachen
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.
In 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. vorprogrammierten 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 Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 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, in particular 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 air intake duct) 2 and an intake manifold (not provided with a reference numeral). An intake air quantity sensor 13 such as an air flow meter, is at the air intake passage 2 arranged to detect an amount of air flowing through the intake air amount sensor and is sucked into the engine. A hot wire mass air flow meter is commonly used as an intake air amount sensor which detects an air flow (an amount of air Qa) through the air intake passage 2 detected. A throttle 5 A throttle body assembly (electronically controlled throttle unit) is in the air intake passage 2 intended. A reference number 14 denotes a throttle opening sensor, which is usually arranged on the throttle body and connected to the throttle linkage to a throttle opening TVO the throttle 5 capture. A spark plug (not shown) is threaded into a threaded hole of the cylinder head for each combustion chamber to ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber. Hot, combusted gases from the engine cylinders are exhausted into an exhaust passage by an exhaust valve (not numbered) and an exhaust manifold (not numbered). The catalytic three-way converter (the three-way catalyst) 6 is in the outlet channel 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 channel 3 upstream of the three-way catalyst 6 arranged to monitor an air / fuel ratio (simplifying an A / F ratio) AFSABF at any time while the engine is running, based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust gases passing through the outlet channel 3 flow and into the catalyst 6 so that an electronic control module (ECM) or an electronic engine control unit (ECU) can maintain the A / F ratio as close as possible to a stoichiometric A / F ratio to achieve complete combustion and minimum exhaust emissions. In the system of the embodiment, the upstream A / F ratio sensor 11 a linear characteristic such that an output voltage signal from the upstream A / F ratio sensor 11 varies linearly to an actual air / fuel ratio. Therefore, the output voltage signal from the upstream A / F ratio sensor tends 11 to a change proportional to the actual A / F ratio over the entire measuring 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 passes through the three-way catalyst 6 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, absorption or desorption of oxygen by the three-way catalyst 6 , contains that from the catalyst 6 Exhaust gas exiting less HC, CO and NOx than the exhaust gas entering the catalyst, and thus the exhaust gases are cleaned or ent poisoned. In the system of the embodiment, a downstream air-fuel ratio sensor (simplifying a downstream A / F ratio sensor) 20 further 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 passage 3 flow and out of the catalyst 6 escape. In the system of the embodiment has a downstream A / F ratio sensor 20 a non-linear characteristic such that an output voltage signal from the downstream A / F ratio sensor 20 changes in a non-linear manner to an actual air / fuel ratio, 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 be constructed as a sensor with a linear characteristic in the same manner 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 is provided for detecting the A / F ratio AFSABF based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust contained in the catalyst 6 occur during the downstream A / F ratio sensor 20 for detecting the A / F ratio AFSABF2 based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust gases emitted from the catalyst 6 escape. In 1 denotes a reference numeral 12 a crank angle sensor usually mounted on the engine to monitor a rotational speed Ne and a relative position of the engine crankshaft. A reference number 15 denotes an engine temperature sensor (a coolant temperature sensor) mounted on the engine and usually screwed in one of the upper coolant passages to monitor an engine temperature (operating temperature of the engine) Te. Generally, a coolant temperature of the engine is used as the engine temperature Te. A reference number 16 denotes a vehicle speed sensor, which is usually arranged either on the transmission or on the axle drive (in front wheel drive vehicles) to monitor the output shaft speed on the road wheels. The output shaft speed is sent via a pulsating voltage signal to the input interface of the ECU 10 forwarded and converted into the vehicle speed data vsp. Input information from the above-mentioned engine / vehicle sensors 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 and 20 are sent to the input interface of the electronic control unit (ECU) 10 transfer. The ECU 10 usually includes a microcomputer. Although in 1 not clearly shown, the ECU 10 a central processing unit (CPU) that performs required arithmetic calculations, processes information data, compares input signals from engine / vehicle sensors with predetermined thresholds, and makes necessary decisions regarding the permissibility, 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 illustrated data processing steps, which are described in detail below. The output interface of the ECU 10 is designed such that these often by the driver circuits electronically with various electrical consumers, such as the electronically controlled throttle 5 , Fuel injection solenoid valves of the fuel injectors 4 and the spark plug is connected to generate control command signals for operating these electrical loads. Particularly, in the system of the embodiment, the processor executes the ECU 10 as with reference to the in 2 and 4 11, an arithmetic calculation or estimate of the oxygen storage amount OSQH (more specifically, the amount of oxygen stored in the three-way catalyst) based on the signals (AFSABF, (AFSABF2), Ne, Qa, TVO, Te, vsp) from the FIGS above-mentioned sensors and an oxygen absorption speed ADS speed of the three-way catalyst 6 by. 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, substantially half of an oxygen storage amount threshold OSQH LIMIT ). Furthermore, the ECU 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 OSQH LIMIT of 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 Unterbrechungsrouti ne ausgeführt, die
in vorbestimmten Zeitintervallen, wie etwa 10 Millisekunden, getriggert werden.In 2 is the first control routine represented by the ECU 10 which is included in the A / F ratio control system of the embodiment is performed. The first, in 2 shown control routine is executed as a time-triggered interrupt routine, which are 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 for arithmetically calculating the oxygen storage amount OSQH become more accurate AFSABF from the upstream A / F ratio sensor 11 , the oxygen absorption speed ADS speed of the three-way catalyst 6 and the intake air amount Qa (which is regarded as engine load) and state decision parameters needed to determine whether certain conditions are met, specifically, the engine speed Ne, the throttle 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 made to determine whether a particular induction condition of an arithmetic calculation used for calculating the oxygen storage amount OSQH of the three-way catalyst 6 is needed, is met. In the system of the embodiment, the ECU determines 10 in that the particular induction condition of an arithmetic calculation is satisfied when the three-way catalyst 6 is in the activation state. To determine or estimate by the computer, whether the catalyst 6 reaches a sufficient level of activation, there are various possibilities, such as 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 in step 2 is negative (NO), the routine proceeds to step 6. Conversely, if the answer in step 2 is affirmative (YES), the routine proceeds 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.In
Step 3, a test is performed
to determine if the engine is out of fuel cutoff operating mode
(a deceleration fuel cutoff operation mode)
located. The presence or absence of the fuel cutoff operating mode
is determined on the basis of the engine speed Ne, the throttle opening TVO
and the vehicle speed 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.Of the
Deceleration fuel shutdown mode
becomes ordinary
for example during
a downhill or during
an engine speed limit when reaching the maximum allowable engine speed
executed.
If the answer in step 3 is negative (NO), that is, during the
Fuel shutdown mode,
so Step 8 is executed.
Conversely, the
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. OSQH = {(AFSABF-AFSM)/AFSM} × Qa × ADSspeed + 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.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 estimation being made by the following expression (1). OSQH = {(AFSABF-AFSM) / AFSM} × Qa × ADS speed + HSOSQ ... (1) where AFSABF is a current value AFSABF (n) of the A / F ratio obtained by the upstream A / F ratio sensor 11 AFSM denotes the stoichiometric A / F ratio, Qa denotes the intake air amount, ADS speed the oxygen absorption speed of the three-way catalyst 6 means HSOSQ AFSABF (n-1) and denotes a previous value of the oxygen storage amount 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
Verhältnis
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 above-mentioned oxygen absorption rate ADS speed is a variable. That is, the leaner the A / F ratio AFSABF is, due to the upstream A / F ratio sensor 11 is detected, the higher the oxygen absorption speed ADS speed . In other words, the richer the A / F ratio AFSABF is, due to the upstream A / F ratio sensor 11 is detected, the lower the oxygen absorption rate ADS speed . As apparent from the expression (1), when the A / F ratio AFSABF detected by the upstream A / F ratio sensor tends to increase in the calculated oxygen storage amount OSQH, there is a leaner ratio (AFSABF-AFSM > 0) compared to the stoichiometric ratio AFSM. On the other hand, when the A / F ratio AFSABF detected by the upstream A / F ratio sensor has a tendency to decrease in the calculated oxygen storage amount OSQH, a richer ratio (AFSABF-AFSM <0) than the stoichiometric ratio AFSM exists is. Subsequently, the calculated value of an oxygen storage amount obtained by step 4 is stored in a predetermined memory 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 TGOSQN 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 amount OSQH from a desired value and a predetermined target oxygen storage amount TGOSQN, respectively, is calculated. The predetermined target oxygen storage amount TGOSQH is set to substantially half of the oxygen storage amount threshold OSQH LIMIT .
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. ALPHA = [AFSM/{1-(TGOSQH-OSQH) × PID/Qa}-AFSABF]/AFSABF × PID... (2)wobei PID
eine Proportional-Integral-Differential-Regelung bezeichnet.In step 6, a desired A / F ratio ALPHA is arithmetically calculated on the basis of the deviation (TGOSQH-OSQH) obtained by step 5, the calculation being based on of the following expression (2) for PID control (proportional-integral-derivative control). As apparent from the above embodiment, in the system of the embodiment, a proportional-integral-derivative (PID) control is used as the A / F ratio control, and the control signal from the ECU is a linear combination of the error signal whose Integral and its derivative. ALPHA = [AFSM / {1- (TGOSQH-OSQH) × PID / Qa} -AFSABF] / AFSABF × PID ... (2) where PID denotes a proportional-integral-derivative 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 TGOSQN-OSQN < 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-OSQN > 0,
das gewünschte
A/F-Verhältnis ALPHA
hin zu einem magereren Verhältnis
geregelt.As apparent from the expression (2), when the calculated oxygen storage amount OSQH of the three-way catalyst becomes 6 is greater than the predetermined target oxygen storage amount TGOSQH, that is, in the case of TGOSQN-OSQN <0, the desired A / F ratio ALPHA is regulated to a richer ratio. On the other hand, when the calculated oxygen storage amount OSQH of the three-way catalyst becomes 6 less than the predetermined target oxygen storage amount TGOSQH, that is, in the case of TGOSQH-OSQN> 0, the desired A / F ratio ALPHA is regulated to 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 is determined on the basis
an engine speed Ne, an engine load (for example, the air intake amount Qa)
and the desired
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 is calculated as the product (ALPHA × K × Qa / Ne)
from the basic fuel injection amount 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-off operation mode in step 8, a limit check is made to determine whether the calculated oxygen storage amount ( more specifically, a previous value OSQH (n-1) of the calculated oxygen storage amount calculated one cycle ago) 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 and estimated in the same manner as in step 4, and then the calculated value of an oxygen storage amount is stored in the memory address as the current value OSQH (n) . Conversely, if the answer in step 8 is negative (NO), that is, in the case of OSQH LIMIT ≦ OSQH (n-1) , the routine proceeds to step 10. In step 10, the ECU operates 10 such that it performs an arithmetic operation for the oxygen storage amount OSQH of the three-way catalyst 6 for the purpose of estimating the oxygen storage amount. Subsequently, the calculated value of an oxygen storage amount is 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 circuit which prevents the calculated oxygen storage amount OSQH from exceeding a certain level, that is, the predetermined threshold value OSQH LIMIT . After step 10, the routine proceeds to step 6. During the fuel cutoff 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, Änderumgen
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.In the above-described arrangement, during the deceleration fuel cut, in which the oxygen storage amount of the three-way catalyst rapidly increases and the limit value (the maximum allowable oxygen storage amount) is soon reached, as indicated by the vertical arrow in FIG 3A - 3C displayed, the ECU 10 completion of the arithmetic operation for the oxygen storage amount immediately when the calculated value OSQH (n-1) of an oxygen storage amount reaches the predetermined threshold value OSQH LIMIT . As a result, the ECU keeps 10 during deceleration fuel cut, the current value OSQH (n) of an oxygen storage amount at the limit OSQH LIMIT . 3A Figure 11 shows changes in the A / F ratio AFSABF2 based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust gases coming from the catalyst 6 leak, and by the downstream A / F ratio sensor 20 is detected. In 3A For example, a horizontal line indicated by lambda = 1 indicates the stoichiometric ratio. In 3B the upper horizontal dashed line indicates the oxygen storage amount predetermined limit value OSQH LIMIT , the polyline indicates changes in the calculated value OSQH (n) of an oxygen storage amount OSQH, and the dot-dashed line indicates changes in the desired A / F ratio ALPHA. In 3B shows the (trapezoidal) hypothetical line above the upper horizontal straight dashed line indicating the predetermined oxygen storage amount limit OSQH LIMIT , changing the calculated value of the oxygen storage amount OSQH occurring in the conventional system during the deceleration fuel cutoff. In 3C The average pulse area indicates the range of the deceleration fuel cutoff operation mode. As described above, even during the deceleration fuel cutoff, there is no difference between the calculated sour fuel storage amount OSQH (n) and the limit value OSQH LIMIT of an oxygen storage amount of the three-way catalyst 6 , This ensures very accurate control of an A / F ratio even when the engine / vehicle operating condition returns to a normal operating mode from a particular engine / vehicle operating condition, such as during deceleration fuel cutoff.
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
einer 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 represented 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 that are triggered at certain time intervals, such as 10 milliseconds. The second control routine aims at properly and accurately performing A / F control not only during a fuel cut, but also when the calculated oxygen storage amount ( more specifically, the previous value OSQH (n-1) of the calculated oxygen storage amount) is above the predetermined threshold OSQH LIMIT of the three-way catalyst 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 needed to obtain the oxygen storage amount OSQH, more specifically, the output signal ASFABF from the upstream A / F ratio sensor, are read 11 , the oxygen absorption speed ADS speed of the three-way catalyst 6 and arithmetically calculate the intake air amount Qa (which is considered engine load) and state decision parameters needed to determine whether certain conditions are met, specifically, the engine speed Ne, the throttle 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 made to determine whether a particular induction condition of an arithmetic calculation needed is the oxygen storage amount OSQH of the three-way catalyst 6 to calculate or estimate is satisfied. The ECU 10 determines that the particular induction condition of an arithmetic calculation is satisfied when the three-way catalyst 6 is in the activation 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 in step 22 is negative (NO), the routine proceeds to step 26. On the other hand, if the answer in step 22 is affirmative (YES), the routine proceeds 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.In step 23, a check is made to determine if 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 from the three-way catalyst 6 leak, is a lean A / F ratio. If the answer in step 23 is affirmative (YES), that is, if by the downstream A / F ratio sensor 20 When the detected A / F ratio AFSABF2 is a lean A / F ratio, the routine proceeds to step 28. Conversely, if the answer in 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 proceeds 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 generated by the upstream A / F ratio sensor 11 and based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust gases entering the three-way catalyst 6 from the stoichiometric air / fuel ratio AFSM, the arithmetic computation being made by the above-described expression OSQH = {(AFSABF-AFSM) / AFSM} × Qa × ADSspeed + HSOSQ.
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.Subsequently, will
in step 25, in the same manner as in step 5, a deviation
(TGOSQH-OSQH) of the calculated oxygen storage amount OSQH of one
predetermined target oxygen storage amount TGOSQH calculated. In
Step 26 becomes a desired one in the same way as in step 6
A / F-ratio
ALPHA arithmetically calculated on the basis of the deviation (TGOSQH-OSQH),
obtained by step 25, based on the one described 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 K × Qa/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 becomes a fuel injection amount in the same manner as in step 7
determined on the basis of the engine speed Ne, the engine load (for example
the intake air amount
Qa) and the desired
A / F ratio
ALPHA. First, a basic fuel injection amount is calculated
as K × Qa / Ne,
where K denotes a predetermined constant. Second is
a fuel injection amount is calculated as a product (ALPHA × K × Q / Ne)
the basic fuel injection amount 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, the routine proceeds when the A / F ratio AFSABF2 is exceeded by the downstream A / F ratio sensor 20 is based on the percentage of oxygen present in the engine exhaust is included, which consists of the three-way catalyst 6 exit, a lean A / F ratio is continued from step 23 to step 28. In step 28, a limit check is made to determine whether the calculated oxygen storage amount (more specifically, a previous value OSQH (n-1) of the calculated oxygen storage amount calculated one cycle ago) is smaller than the predetermined limit OSQH LIMIT (the maximum allowable oxygen storage amount 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 is expressed by the above-described expression (1). is calculated, and then the calculated value of an oxygen storage amount 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 ≦ OSQH (n-1) , the routine proceeds to step 29. In step 29, the ECU operates 10 such that it provides an arithmetic calculation for the oxygen storage amount OSQH of the three-way catalyst 6 for the purpose of estimating the oxygen storage amount. Subsequently, the calculated value of an oxygen storage amount is limited to or updated by the predetermined limit value OSQH LIMIT . In other words, the flow from step 23 via step 28 to step 29 serves as a limiter circuit which prevents the calculated oxygen storage amount OSQH from exceeding a certain level, that is, the predetermined threshold 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
not wendigen Bedingungen erfüllt
sind, 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 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 illustrated 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 earlier value OSQH (n-1) ) of the oxygen storage amount reaches the limit OSQH LIMIT , the ECU 10 completion of the oxygen storage amount arithmetic operation immediately. Consequently, the ECU stops 10 if the necessary conditions, that is, a lean A / F ratio AFSABF2 and OSQH LIMIT OSQH, are satisfied, the current value OSQH (n) of an oxygen storage amount at the limit OSQH LIMIT Therefore, if the above-mentioned necessary conditions are satisfied are no difference between the calculated oxygen storage amount OSQH (n) and the limit value OSQH LIMIT of an oxygen storage amount of the three-way catalyst 6 , This ensures a very accurate control of an A / F ratio based on the estimated value of an oxygen storage amount of the catalyst even when the engine / vehicle state returns to a proper (stoichiometric) operating state from the lean operating state after a lean operating condition 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 represented by the ECU included in the A / F ratio control system of the embodiment is illustrated 10 is performed. In the 5 The third control routine shown in FIG 4 similar to the second control routine except that steps 23 and 28 described in the 4 are replaced by a step 30 shown in the in 5 shown routine is included. Therefore, the same step numbers used to denote steps in 4 are applied to the corresponding step numbers used in the in 5 illustrated modified arithmetic processing, this being done for the purpose of comparing the two different interrupt routines. Step 30 will be described in detail 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 aims at a proper and accurate execution of one
A / F control not only during
a fuel cut, but also if the A / F ratio AFSABF2
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 Berechnung 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 and based on the percentage of oxygen contained in the engine exhaust gases from the three-way catalyst 6 leak, is leaner than a predetermined lean A / F criterion. If the answer in step 30 is negative (NO), the routine proceeds to step 24, and then continues through steps 25 and 26 to step 27. On the other hand, if the answer in step 30 is affirmative (YES), the routine proceeds to step 29 in which the ECU 10 is 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 or updated by a predetermined limit value OSQH LIMIT . That is, the flow from step 30 to step 29 serves as a limiter circuit which prevents the calculated oxygen storage amount OSQH from exceeding a certain level. Subsequently, the routine proceeds from step 29 to step 25. In the 5 The routine shown provides the same effects as those in FIG 4 illustrated second routine.