DE10152603A1 - Elektronische Steuereinheit zum Steuern des Zündzeitpunkts während der Reduktion von in einem Mager-NOx-Katalysator gespeichertem NOx - Google Patents

Elektronische Steuereinheit zum Steuern des Zündzeitpunkts während der Reduktion von in einem Mager-NOx-Katalysator gespeichertem NOx

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinheit (20) zum Steuern/Regeln eines Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) eines Motors (1), der in seinem Abgassystem einen Mager-NOx-Katalysator (15) aufweist, um zu verhindern, dass die Kraftstoffeffizienz abnimmt, ohne die Antriebseigenschaft durch den Anfettungsbetrieb zum Reduzieren des NOx-Katalysators zu verschlechtern. Die elektronische Steuereinheit (20) umfasst: ein Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuer/Regelmittel (21-27) zum Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zur fetten Seite hin, wenn die vom Mager-NOx-Katalysator (15) gespeicherte NOx-Menge (CRSPR) einen vorbestimmten Wert überschreitet (S509), und Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zurück zur mageren Seite, wenn eine erste vorbestimmte Dauer (TIGRSR) abgelaufen ist; ein Verzögerungsmittel (41) zum Verzögern des Zündzeitpunkts (IGLOG) synchron mit der Änderung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zur fetten Seite hin durch das Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuer/Regelmittel und ein Dekrementiermittel (49) zum Dekrementieren eines durch das Verzögerungsmittel (41) verzögerten Betrags (IGRSP) des Zündzeitpunkts um einen vorbestimmten Betrag (DIGRSR), wenn eine zweite vorbestimmte Dauer (CIGRSP), die kürzer als die erste vorbestimmte Dauer (TIGRSR) ist, nach dem Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zur fetten Seite hin abgelaufen ist. Erfindungsgemäß lässt sich verhindern, dass die Kraftstoffeffizienz abnimmt, ohne die Antriebseigenschaft durch ...

Description

Die Erfindung betrifft das Steuern/Regeln des Zündzeitpunkts von für Automobile verwendeten Motoren, und insbesondere das Steuern des Zündzeitpunkts von Motoren in mit einem Mager-NOx-Katalysator ver­ sehenen Automobilen.
Es ist bekannt, dass in einem Magerverbrennungsmotor mit einem Mager- NOx-Katalysator (LNC) ein Luft/Kraftstoff-(A/F)-Verhältnis periodisch zur fetten Seite hin geändert wird, um das von dem LNC während des Mager­ verbrennungsbetriebs gespeicherte NOx zu reduzieren. Eine weitere Tech­ nik dient zur Zündzeitverzögerung (Nacheilung), während das Luft/Kraft­ stoffverhältnis im fetten Zustand gehalten wird, um das Motordrehmoment zu absorbieren, das während des angefetteten Betriebs auftreten könnte, um das Schlechterwerden der Antriebsfähigkeit (d. h. einen Stoß) durch eine mögliche Drehmomentfluktuation zu unterdrücken.
Beispielsweise offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 7- 103015 ein Verfahren zum Steuern der Ansaugluftmenge während des Anfettungs-Reduktionsprozesses (Nach-fett-Schalten-Prozess) sowie das Nacheilen des Zündzeitpunkts, um die Antriebsfähigkeit während des Anfettungs-Reduktionsprozesses zu verbessern.
Bei diesen herkömmlichen Techniken könnte jedoch eine Anfettungs-Reduk­ tionsdauer, die zum Reduzieren des mit NOx gesättigten Mager-NOx-Kata­ lysators erforderlich ist, zu lang werden, wenn beispielsweise das Automo­ bil mit langsamer Geschwindigkeit fährt. Wenn der Zündzeitpunkt über diese gesamte lange Anfettungs-Reduktionsdauer verzögert bleibt, könnte die Verbrennungseffizienz abnehmen und daher könnte die Kraftstoffeffi­ zienz schlechter werden.
Zur Lösung des vorgenannten Problems wird nach einem Aspekt der Erfin­ dung eine elektronische Steuereinheit vorgesehen, umfassend: ein Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuer/Regelmittel zum Ändern des Luft/Kraftstoff­ verhältnisses zur fetten Seite hin, wenn die vom Mager-NOx-Katalysator gespeicherte NOx-Menge einen vorbestimmten Wert überschreitet, und Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses zurück zur mageren Seite, wenn eine erste vorbestimmte Dauer abgelaufen ist; ein Verzögerungsmittel zum Verzögern des Zündzeitpunkts synchron mit der Änderung des Luft/Kraft­ stoffverhältnisses zur fetten Seite hin durch das Luft/Kraftstoffverhältnis- Steuer/Regelmittel; und ein Dekrementiermittel zum Dekrementieren eines durch das Verzögerungsmittel verzögerten Betrags des Zündzeitpunkts um einen vorbestimmten Betrag, wenn eine zweite vorbestimmte Dauer, die kürzer als die erste vorbestimmte Dauer ist, nach dem Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses zur fetten Seite hin abgelaufen ist.
Der Zündzeitpunkt wird synchron mit der Luft/Kraftstoffverhältnis-Ände­ rung zur fetten Seite hin verzögert, und der Verzögerungsbetrag des Zünd­ zeitpunkts wird dekrementiert, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist. Durch den Anfettungsbetrieb zur Reduktion des NOx-Kataly­ sators ist es daher möglich, eine Abnahme der Kraftstoffeffizienz zu verhin­ dern, ohne die Antriebsfähigkeit zu verschlechtern.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die erste vorbestimmte Zeitdauer eine Zeitdauer, die abläuft, bevor ein akkumulierter Wert SRSNT1 des Ansaugluftmengen-Korrelationswerts einen Schwellenwert erreicht, und die zweite vorbestimmte Zeitdauer entspricht einem Wert TIGRSR, der später erläutert wird.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung dekrementiert das Dekrementier­ mittel der elektronischen Steuereinheit den Verzögerungs-Zeitbetrag all­ mählich bis zu einem Haltewert. Weil der Verzögerungs-Zeitbetrag allmäh­ lich bis zum Haltewert dekrementiert wird, lässt sich eine Abnahme der Kraftstoffeffizienz verhindern, ohne die Antriebsfähigkeit zu verschlechtern.
Die Erfindung wird nun in Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Motors, einer Abgasreinigungseinheit und einer elektronischen Steuer­ einheit nach einer Ausführung der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Flussdiagramm zum Berechnen eines Regelungs-Soll­ werts eines Luft/Kraftstoffverhältnisses;
Fig. 3 ist ein Flussdiagramm zum Berechnen eines Ansaugluftmen­ gen-Korrelationswerts;
Fig. 4 ist ein Flussdiagramm zum Berechnen eines akkumulierten Werts einer Ansaugluftmenge, die nach dem Übergang von mager zu stöchiometrisch zunimmt;
Fig. 5 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung eines Soll-Luft/Kraft­ stoffverhältnisses während des Anfettungs-Reduktionsprozes­ ses;
Fig. 6 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung eines Verzögerungs­ betrags während des Anfettungs-Reduktionsprozesses;
Fig. 7 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung eines Verzögerungs­ betrags während des Anfettungs-Reduktionsprozesses;
Fig. 8 ist ein grafisches Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Verzögerungsbetrag IGRSP und der Zeitgebung des Anfettungs-Reduktionsprozesses darstellt;
Fig. 9(A) ist ein Blockdiagramm, das eine Tabelle und deren Interpola­ tion zur Berechnung eines Basisverzögerungsbetrags IGRSPO während des Anfettungs-Reduktionsprozesses darstellt;
Fig. 9(B) ist ein Blockdiagramm, das eine Tabelle und deren Interpola­ tion zur Berechnung eines Haltewerts IGRSI des Verzöge­ rungsbetrags während des Anfettungs-Reduktionsprozesses darstellt; und
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das eine Tabelle zum Erhalt eines Koeffizienten KIGRSP aus dem Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis darstellt.
Fig. 1 zeigt die Struktur eines Motors, an dem die Erfindung anzuwenden ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, umfasst ein Motor 1 ein Luftansaugrohr 2, eine Zündkerze 5, eine Kraftstoffeinspritzdüse 6, Sensoren 11 sowie ein Abgassystem. Das Ansaugrohr 2 ist mit einem Drucksensor 7 versehen, um den Druck (PB) in dem Ansaugrohr zu erfassen, der durch den Druck­ sensor 7 in ein elektrisches Signal umgewandelt und einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 20 zugeführt wird.
Die Sensoren 11 umfassen einen Motordrehzahl-(NE)-Sensor, der bei einer vorbestimmten Kurbelwinkelstellung der Kurbelwelle des Motors 1 einen Signalimpuls (OT-Impuls) erzeugt und das Signal der ECU 20 zuführt. Die Sensoren 11 repräsentieren allgemein eine Mehrzahl von Sensoren, die einige andere Sensoren beinhalten, wie etwa einen Motorwassertempera­ tursensor.
In dem Abgassystem ist ein Dreiwegekatalysator (TWC) 13 vorgesehen, um das Abgas von HC, CO und NOx zu reinigen. Stromabwärts des TWC 13 ist ein Mager-NOx-Katalysator (LNC) 15 in Serie vorgesehen, um das NOx zu speichern. Der LNC speichert das während des Magerbetriebs erzeugte NOx. Dann wird das gespeicherte NOx durch in dem Abgas ent­ haltenes HC und CO reduziert, um während des Anfettungsbetriebs N2 freizusetzen. Stromauf des TWC ist ein linearer A/F-(LAF)-Sensor 14 vor­ gesehen, der ein elektrisches Signal ausgibt, das zu einem Luft/Kraftstoff­ verhältnis angenähert proportional ist. Zwischen dem TWC und dem LNC ist ein O2-Sensor 16 vorgesehen, der ein elektrisches Signal ausgibt, um den Pegel ein/aus-artig zwischen der mageren und der fetten Seite in Bezug auf ein theoretisches Luft/Kraftstoffverhältnis zu ändern. Die Signale von diesen Sensoren werden der ECU 20 zugeführt.
Die elektronische Steuereinheit ECU 20 ist in einem Computer implemen­ tiert, der einen nur-Lesespeicher (ROM) zum Speichern von an der CPU auszuführenden Programmen und von mit den Programmen zu verwenden­ den Daten, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) zum Vorsehen von Arbeitsbereichen für Rechenoperationen, eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) zur Ausführung von Programmen, elektronische Schaltungen ein­ schließlich einer Prozessorschaltung zur Bearbeitung von Eingabesignalen von den verschiedenen Sensoren sowie eine Treiberschaltung zum Ausge­ ben von Steuersignalen an jedes Motorelement aufweist. Fig. 1 zeigt die ECU 20 mit Funktionsblöcken auf der Basis einer solchen Hardwarekon­ figuration.
Allgemeine Funktion der elektronischen Steuereinheit
Ein NOx-Speicherungs-Schätzblock 23 erhält den Ansaugrohrdruck PB von dem Sensor 7 und die Motordrehzahl NE von den Sensoren 11 und schätzt dann die von dem Mager-NOx-Katalysator 15 gespeicherte NOx-Menge auf der Basis der erhaltenen PB- und NE-Signale.
Während des Magerverbrennungsbetriebs nimmt ein Addierblock 25 eine mögliche NOx-Menge an, die während des Anfettungs-Reduktionsprozes­ ses gespeichert sein sollte. Der Addierblock 25 addiert dann diese ange­ nommene Menge zu der gespeicherten NOx-Menge, die zuvor von dem NOx-Speicherungs-Schätzblock 23 geschätzt wurde, um einen Summen­ wert zu erhalten. Der erhaltene Summenwert wird mit einem vorbestimm­ ten Sättigungswert durch einen Bestimmungsblock 26 verglichen. Wenn der Bestimmungsblock 26 bestimmt, dass der Summenwert der gespeicher­ ten NOx-Menge den vorbestimmten Wert überschreitet, wird ein Anfet­ tungs-Reduktions-Zulässigkeitsflag F-RSPOK auf 1 gesetzt. In Antwort auf diese Setzung setzt ein Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis-Setzblock 21 ein Luft/Kraftstoffverhältnis auf ein Anfettungsreduktions-Soll-Luft/Kraftstoff­ verhältnis KBSRSP. In einer Ausführung beträgt z. B. das Anfettungsreduk­ tions-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis 13,0. Der Grund dafür, dass der Addier­ block 25 die NOx-Menge addiert, die während des Anfettungs-Reduktions­ prozesses gespeichert werden sollte, ist wie folgt: Auch während des Anfettungs-Reduktionsprozesses könnte eine gewisse NOx-Menge in dem Mager-NOx-Katalysator 15 gespeichert werden. Durch die Bestimmung des Übergangs zu der Anfettungsreduktion auf der Basis der Summe dieser voraussichtlichen Menge zu der geschätzten Menge des gespeicherten NOx lässt sich verhindern, dass das während des Anfettungs-Reduktionsprozes­ ses erzeugte NOx in die Luft freigesetzt wird, ohne vom Mager-NOx-Kataly­ sator 15 gespeichert zu werden.
Ein Betriebszustand-Bestimmungsblock 24 bestimmt den Betriebszustand des betreffenden Automobils auf der Basis von Parametern, wie etwa der Motordrehzahl, dem Luftansaugrohrdruck und dem Gaspedalöffnungsgrad. Der Betriebszustand-Bestimmungsblock 24 bestimmt dann einen Übergang zwischen einem Magerverbrennungs-Betriebsmodus und einem stöchiomet­ rischen Betriebsmodus und schickt dann ein entsprechendes Signal zu dem Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis-Setzblock 21.
Wenn der Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis-Setzblock 21 von dem Betriebs­ zustand-Bestimmungsblock 24 das Signal erhält, das den Übergang von dem Magerverbrennungsbetrieb zu dem stöchiometrischen Betrieb (nachfol­ gend als "Übergang von mager zu stöchiometrisch" genannt) anzeigt, führt er einen Prozess durch, um das Luft/Kraftstoffverhältnis von einem theore­ tischen Wert auf einen fetten Wert zu setzen, so dass das in dem Mager- NOx-Katalysator 15 während des Magerverbrennungsbetriebs gespeicherte NOx reduziert werden kann und daher der Mager-NOx-Katalysator 15 seine Funktionsfähigkeit wieder erlangen kann. Dieser Prozess wird "Anfettungs­ prozess beim Übergang zu stöchiometrisch" genannt. In einer Ausführung kann z. B. der Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis-Setzblock 21 das Soll-Luft/Kraft­ stoffverhältnis KBS1 für den Anfettungsprozess beim Übergang von mager zu stöchiometrisch auf 13,0 setzen. In diesem Fall addiert der Addierblock 25 die NOx-Menge, von der angenommen wird, das sie während des Anfettungsprozesses beim Übergang zu stöchiometrisch gespeichert wird, zu der gespeicherten NOx-Menge, die von dem NOx-Speicherungs-Schätz­ block 23 geschätzt worden ist. Dieser resultierende Wert wird als Schwel­ lenwert von einem Schwellenwert-Setzblock 29 verwendet, um einen Abschluss des Anfettungsprozesses zu bestimmen.
Ein Ansaugluftmengen-Korrelationswert-Akkumulationsblock 27 startet die Akkumulation des Ansaugluftmengen-Korrelationswerts NTI, wenn er ein Umkehrsignal von dem O2-Sensor 16 erhält (das anzeigt, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Mager-NOx-Katalysator 15 fließenden Ab­ gases von der mageren Seite zur fetten Seite wechselt). Da die Ansaugluft­ menge mit der Menge reduzierender Gase (HC und CO) korreliert, korreliert auch die akkumulierte Menge der Ansaugluft, die sich seit der Änderung des Luft/Kraftstoffverhältnisses des Abgases von der mageren Seite zur fetten Seite hin akkumuliert hat, mit dem Fortgang der Reduktion des vom Mager-NOx-Katalysator 15 gespeicherten NOx. Wenn der akkumulierte Ansaugluftmengen-Korrelationswert, der von dem Akkumulationsblock 27 akkumuliert ist, den von dem Schwellenwert-Setzblock 29 gesetzten Schwellenwert erreicht, entscheidet ein Reduktionsabschluss-Entschei­ dungsblock 31, den Reduktionsprozess abzuschließen und schickt ein entsprechendes Signal zu dem Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis-Setzblock 21.
Während des Anfettungs-Reduktionsprozesses in dem Magerverbrennungs­ betrieb setzt der Schwellenwert-Setzblock 29 als Schwellenwert einen Festwert. Während des Anfettungsprozesses beim Übergang von mager zu stöchiometrisch erhält der Schwellenwert-Setzblock 29 einen entsprechen­ den Schwellenwert, indem er eine Tabelle auf der Basis des Summenwerts absucht, der erhalten wird, indem die NOx-Menge, von der angenommen wird, dass sie während des Anfettungsprozesses beim Übergang zu stö­ chiometrisch gespeichert wird, zu der gespeicherten NOx-Menge, die in dem NOx-Speicherungs-Schätzblock 23 geschätzt worden ist, addiert wird.
Ein Kraftstoffeinspritz-Steuerblock 22 berechnet eine Kraftstoffeinspritz- Impulslänge Tout durch folgende Gleichung unter Verwendung des gelten­ den Soll-Luft/Kraftstoffverhältnisses und treibt die Kraftstoffeinspritzeinheit 6 an:
Tout = TIM.Kcyl + TiVb (1)
worin TIM eine Basis-Kraftstoffeinspritzdauer bezeichnet, Kcyl ein Kraft­ stoffkorrekturglied bezeichnet und TiVb eine ungültige Kraftstoffeinspritz­ dauer bezeichnet. Für TIM und TiVb werden geeignete Werte vorab ge­ wählt. Das Kraftstoffkorrekturglied wird durch folgende Gleichung berech­ net:
Kcyl = KCMD.KAF (2)
worin KCMD ein vorwärts koppelndes (F/F) Korrekturglied bezeichnet, das mit dem Basis-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KBS und dem Anfettungs- Reduktions-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KBSRSP in Abhängigkeit von den Betriebszuständen zu bestimmen ist. KAF ist ein Rückkopplungs-(F/B)- Korrekturglied. Die ECU 20 führt die Luft/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplung mit KCMD als Sollwert aus.
Fig. 2 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung des F/F- Korrekturglieds KCMD darstellt, das bei jedem OT-Impuls ausgeführt wird. Zuerst wird der Ansaugluftmengen-Korrelationswert mittels eines anderen Prozesses berechnet, der später in Bezug auf Fig. 3 beschrieben wird (S201). Dann wird das Basis-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KBS mittels eines Basis-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis-Berechnungsprozesses in Abhängigkeit von den Betriebszuständen berechnet, was ebenfalls später in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben wird (S203). Das Anfettungs-Reduktions-Soll- Luft/Kraftstoffverhältnis KBSRSP wird mittels eines Anfettungs-Reduktions­ koeffizienten-Berechnungsprozesses berechnet, der später in Bezug auf Fig. 7 erläutert wird (S205). KBS wird auf KCMD gesetzt (S207), und das F/B- Korrekturglied KAF wird mittels der Regelungsberechnung berechnet (S209). Somit wird das Einspritzkorrekturglied Kcyl auf der Basis des Luft/Kraftstoffverhältnisses berechnet, das zur Berechnung der Kraftstoff­ einspritz-Impulsdauer Tout erforderlich ist.
Zurück zu Fig. 1. Der Zündzeitpunkt-Steuerblock 41 steuert den Zündzeit­ punkt für die Zündkerze 5 gemäß folgender Gleichung:
IGLOG = IGMAP + IGCR (3)
worin IGLOG einen End-Zündzeitpunkt bezeichnet, IGMAP einen Basis- Zündzeitpunkt bezeichnet und IGCR ein Zündzeitpunkt-Korrekturglied bezeichnet. IGMAP wird aus einem Kennfeld mit der Motordrehzahl NE und dem Ansaugrohrdruck PB als Parameter abgefragt. IGCR wird durch fol­ gende Gleichung berechnet:
IGCR = IGTW - IGRSP + (andere Korrekturglieder) (4)
worin IGTW eine auf der Motorwassertemperatur beruhendes Korrektur­ glied bezeichnet und IGRSP einen Verzögerungsbetrag während des Anfet­ tungs-Reduktionsprozesses bezeichnet. Der Verzögerungsbetrag während des Anfettungs-Reduktionsprozesses wird durch einen Verzögerungsbetrag- Berechnungsblock 43, einen Verzögerungsgrad-Verminderungsblock 45, einen Verzögerungs-Halteblock 47 und einen Verzögerungs-Dekrementier­ block 49 gesteuert.
Der Verzögerungsbetrag-Berechnungsblock 43 berechnet einen Verzöge­ rungsbetrag IGRSP (siehe Fig. 8), wenn das Anfettungs-Reduktions-Zuläs­ sigkeitsflag F-RSPOK durch den Bestimmungsblock 26 auf 1 gesetzt ist. In Antwort auf den Erhalt des Verzögerungsbetrags IGRSP von dem Verzöge­ rungsbetrag-Berechnungsblock 43, wenn das Anfettungs-Reduktions- Zulässigkeitsflag F-RSPOK auf 1 gesetzt ist, startet der Zündzeit-Steuer­ block 41 die Verzögerung des Zündzeitpunkts, nachdem eine vorbestimmte Verzögerungsdauer CIGRSP abgelaufen ist, nachdem das Anfettungs- Reduktions-Zulässigkeitsflag F-RSPOK auf 1 gesetzt worden ist. Der Ver­ zögerungsbetrag (Nacheilbetrag) wird berechnet, indem ein Wert, der durch die Tabellenabsuche auf der Basis der Motorlast erhalten wurde (was später im Detail in Bezug auf Fig. 6 erläutert wird), mit einem auf dem Soll- Luft/Kraftstoffverhältnis beruhenden Koeffizienten multipliziert wird. Die Verzögerungsdauer CIGRSP entspricht einer mechanischen Verzögerung von der Zeit, zu der der Kraftstoffeinspritz-Steuerblock 22 die elektrische Steuerung für den Anfettungs-Reduktionsprozess startet, zu der Zeit, zu der das angefettete Gasgemisch tatsächlich dem Motor zugeführt wird. Diese Verzögerungsdauer wird in einer Ausführung auf gleich 8 OT-Impulse gesetzt.
Der Verzögerungsgrad-Verminderungsblock 45 vermindert graduell den Verzögerungsbetrag, nachdem eine vorbestimmte Dauer, beispielsweise eine Sekunde, nach dem Start der Verzögerung abgelaufen ist. Diese graduelle Minderung wird zu dem Zweck durchgeführt, die Emission und die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, ohne die Antriebsfähigkeit zu ver­ schlechtern, wie oben beschrieben. Der Verzögerungs-Halteblock 47 be­ rechnet einen unteren Grenzwert IGRSJ für die graduelle Abnahme der Verzögerung auf der Basis einer Tabellenabsuche in Abhängigkeit von den Lastzuständen. Wenn der Verzögerungsbetrag die Untergrenze IGRSJ erreicht, stoppt der Verzögerungs-Halteblock 47 den graduellen Minde­ rungsprozess und hält den Verzögerungsbetrag auf der Untergrenze IGRSJ.
Wenn das angefettete Abgas dem Mager-NOx-Katalysator 15 durch die Anfettungs-Reduktions-Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuerung zugeführt wird und infolge hiervon die Ausgangssignale des O2-Sensors umkehren, startet der Ansaugluftmengen-Korrelationswert-Akkumulationsblock 27 mit der Akkumulation des Ansaugluftmengen-Korrelationswerts, der mit der Ab­ gasmenge korreliert. Wenn der akkumulierte Wert den Schwellenwert erreicht, der von dem Schwellenwert-Setzblock 29 gesetzt worden ist, setzt der Entscheidungsblock 31 das Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeits­ flag F-RSPOK auf 0 (null). In Antwort hierauf dekrementiert der Verzöge­ rungs-Dekrementierblock 49 graduell den Verzögerungsbetrag von dem Haltewert auf null. Somit wird der Zündzeitpunkt zum normalen Zündzeit­ punkt zurückgebracht.
Akkumulation der Abgasströmungsmenge
In dieser Ausführung wird der akkumulierte Wert des Ansaugluftmengen- Korrelationswerts als Ersatz für einen akkumulierten Wert der Abgasströ­ mungsmenge verwendet, der durch den Ansaugluftmengen-Korrelations­ wert-Akkumulationsblock 27 in Fig. 1 berechnet wird. Fig. 3 ist ein Fluss­ diagramm, das einen Prozess zur Berechnung des Ansaugluftmengen- Korrelationswerts NTI darstellt, der in Schritt S201 von Fig. 2 durchgeführt wird. In Schritt S301 von Fig. 3 wird NETI berechnet, indem 1/16 der Basis-Kraftstoffeinspritzdauer TIM mit der Motordrehzahl NE multipliziert wird. Dann wird NTI berechnet, indem NETI mit einem Luftdruck-Korrektur­ glied KPA multipliziert wird, der auf der Basis eines von einem Luftdruck­ sensor erfassten Luftdrucks zu bestimmen ist (S303). Alternativ kann statt der Berechnung der Ansaugluftmenge die tatsächlich gemessene Menge als die Ansaugluftmenge verwendet werden.
Fig. 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung eines akkumulierten Werts SRSNTI des NTI darstellt, wenn der Anfettungs-Re­ duktionsprozess während des Magerverbrennungsbetriebs durchgeführt wird. Zuerst bestimmt der Prozess, ob das Anfettungs-Reduktions-Zulässig­ keitsflag F-RSPOK auf 1 gesetzt ist oder nicht (S401). Falls nicht, setzt der Prozess den akkumulierten Wert SRSNTI auf null (S405). Wenn das Flag auf 1 gesetzt ist, bestimmt der Prozess, ob die Ausgabe SVO2 des O2- Sensors 16 einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet oder nicht, nämlich, ob das Luft/Kraftstoffverhältnis von der mageren Seite zur fetten Seite hin umgedreht wurde (S403). Wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis nicht umgedreht wurde, endet der Prozess. Wenn das Luft/Kraftstoffver­ hältnis umgedreht wurde, wird das durch den Prozess von Fig. 3 berech­ nete NTI zu dem zuvor akkumulierten Wert addiert, um den gegenwärtigen akkumulierten Wert SRSNTI zu erzeugen. Dieser gegenwärtige akkumulierte Wert wird verwendet, um den Abschluss des Anfettungs-Reduktionspro­ zesses in Schritt S519 von Fig. 5 zu bestimmen.
Berechnung des Soll-A/F-Verhältnisses KBSRSP für den Anfettungs-Reduk­ tionsprozess während des Magerverbrennungsbetriebs
In Bezug auf Fig. 5 wird nun der Anfettungs-Reduktionsprozess für das Luft/Kraftstoffverhältnis während des Magerverbrennungsbetriebs beschrie­ ben (Schritt S205 von Fig. 2). Dieser Anfettungs-Reduktionsprozess wird zu dem Zweck durchgeführt, während des Magerverbrennungsbetriebs das Luft/Kraftstoffverhältnis vorübergehend zur fetten Seite hin zu ändern, um das von dem Mager-NOx-Katalysator gespeicherte NOx zu reduzieren und die Reinigungsfunktion des Katalysators wiederherzustellen.
Der Prozess bestimmt, ob die Magerverbrennungssteuerung/regelung zugelassen wird oder nicht, indem er das Magerverbrennungs-Zulässigkeits­ flag F-LB prüft (S501). Wenn das Flag auf 1 gesetzt ist, was bedeutet, dass die Magerverbrennungssteuerung zulässig ist, sucht der Prozess ein NOx-Speicherungs-Schätzwert-(CTSV)-Kennfeld ab unter Verwendung der Motordrehzahl NE und des Ansaugrohrdrucks PB als Parameter, die durch den jeweiligen Sensor erfasst werden, um einen NOx-Speicherungs-Schätz­ Wert CTSV zu erhalten (S503). Dieser Prozess addiert den in Schritt S503 erhaltenen NOx-Speicherungs-Schätzwert zu dem zuvor geschätzten Wert des gespeicherten NOx, um den gegenwärtigen Wert CRSPR zu erzeugen (S505). Dann addiert der Prozess die NOx-Menge CRSPRS, von der an­ genommen wird, dass sie während des Magerverbrennungsbetriebs von dem Mager-NOx-Katalysator gespeichert wurde, zu dem gegenwärtigen CRSP, um den Schätzwert CRSPR für das gespeicherte NOx zu erhalten (S507).
Der Prozess bestimmt dann, ob der Schätzwert CRSPR für das gespeicherte NOx einen vorbestimmten Sättigungs-Bestimmungswert überschreitet oder nicht (S509). Wenn der Schätzwert CRSPR den vorbestimmten Sättigungs- Bestimmungswert nicht überschreitet, endet der Prozess, weil kein Anfet­ tungs-Reduktionsprozess erforderlich ist, und startet den Akkumulations­ prozess für den Schätzwert des gespeicherten NOx in Schritt S501 in dem nachfolgenden Prozesszyklus erneut. Wenn der Schätzwert CRSPR den vorbestimmten Sättigungs-Bestimmungswert überschreitet, wird in Schritt S511 und den nachfolgenden Schritten der Anfettungs-Reduktionsprozess durchgeführt.
Der Prozess bestimmt dann, ob das Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeits­ flag F-RSPOK auf 1 gesetzt ist oder nicht (S511). Wenn das Flag auf 0 gesetzt ist, setzt der Prozess das Flag F-RSPOK auf 1 (S513) und setzt das Luft/Kraftstoffverhältnis KBSRSP für den Anfettungs-Reduktionsprozess auf das Anfettungs-Reduktions-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis (beispielsweise 13,0) (S515). Dann setzt der Prozess in Abhängigkeit von den Betriebs­ zuständen das Basis-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KBS auf KBSRSP.
Wenn in Schritt S511 das Magerverbrennungs-Zulässigkeitsflag auf 1 gesetzt ist, geht der Prozess zu Schritt S519 weiter, um zu bestimmen, ob der akkumulierte Wert SRSNTI des Ansaugluftmengen-Korrelationswerts NTI einen Abschluss-Schwellenwert überschreitet. Wenn er den Abschluss- Schwellenwert nicht überschreitet, geht der Prozess zu Schritt S515 wei­ ter, worin der Anfettungs-Reduktionsprozess weitergeht. Wenn der akku­ mulierte Wert für NTI den Abschluss-Schwellenwert in Schritt S519 über­ schreitet, setzt der Prozess den gegenwärtigen Schätzwert CRSPR des gespeicherten NOx auf den Anfangswert (entsprechend der NOx-Menge, die beim Übergang von dem Anfettungsprozess zum Magerbetrieb gespei­ chert sein sollte) (S521), setzt das Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeitsflag F-RSPOK auf null (S523), setzt KBSRSP auf das theoretische Luft/Kraft­ stoffverhältnis (S525) und endet dann.
Verzögerungssteuerung/regelung für den Zündzeitpunkt während des Anfettungs-Reduktionsprozesses
In Bezug auf Fig. 6 bis Fig. 9 wird die Verzögerungssteuerung/regelung für den Zündzeitpunkt während des Anfettungs-Reduktionsprozesses (RSP) beschrieben. Der in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellte Prozess wird bei jedem OT-Impuls durchgeführt. Wenn das Magerverbrennungs-Zulässigkeitsflag F-LB auf 1 gesetzt ist (S601) und das Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeits­ flag F-RSPOK ebenfalls auf 1 gesetzt ist (S605), dann setzt der Prozess ein Verzögerung-in-Betrieb-Flag auf 1 (S605) und geht zu den Verzögerungs­ steuerschritten weiter, beginnend von Schritt S607.
Wenn die Verzögerungsdauer CIRGSP, die in Fig. 8 gezeigt ist und bei­ spielsweise 8 OT-Impulse dauert, abgelaufen ist (S607), jedoch die An­ fangsdauer TIGRSR (beispielsweise eine Sekunde) noch nicht abgelaufen ist (S609), erhält der Prozess jeweilige Verzögerungswerte IGRSPH und IGRSPL von einer Hochlasttabelle und einer Niederlasttabelle, die in Fig. 9(A) gezeigt sind, unter Verwendung der Motordrehzahl als Parameter, und interpoliert diese Werte mit dem Ansaugrohrdruck, um einen Basis-Ver­ zögerungswert IGRSP0 zu erhalten (S611) (siehe Fig. 9(A)). Dann setzt der Prozess ein Halteflag F-IGRSJ auf null (S613) und erhält einen Verzöge­ rungs-Koeffizienten KIGRSP entsprechend dem Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMDT aus der in Fig. 10 gezeigten Tabelle (S615). Der Prozess multipli­ ziert den in Schritt S611 erhaltenen Basis-Verzögerungswert IGRSP0 mit dem in Schritt S615 erhaltenen Verzögerungs-Koeffizienten KIGRSP, um den Verzögerungsbetrag IGRSP zu bearbeiten (S617).
Wenn die Verzögerungsdauer CIGRSP in Schritt S607 nicht abgelaufen ist, geht der Prozess zu Schritt S619 weiter, um die Verzögerungsdauer zu dekrementieren und den Verzögerungsbetrag IGRSP in Schritt S621 auf null zu setzen.
Wenn die Anfangsdauer TIGRSR in Schritt S609 abgelaufen ist, bestimmt der Prozess, ob eine Schrittdauer zum graduellen Vermindern des Verzöge­ rungsbetrags, nämlich die Dauer eines Schritts, mit der in Fig. 8 gezeigten Weise der Verzögerungsbetrag allmählich abnimmt, nachdem die Dauer TIGRSR abgelaufen ist, null ist oder nicht (S623). Wenn sie null ist, erhält der Prozess Verzögerungs-Haltewerte IGRSJH und IGRSJL jeweils aus einer Hochlasttabelle und einer Niederlasttabelle, wie in Fig. 9(B) gezeigt, unter Verwendung der Motordrehzahl als Parameter, und interpoliert diese Werte mit dem Ansaugrohrdruck PBGA, um den Verzögerungs-Haltewert IGRSJ zu erhalten (S625) (siehe Fig. 9(B)).
Dann geht der Prozess zu Schritt S627 weiter, um zu bestimmen, ob das Halteflag F-IGRSJ auf 1 gesetzt ist oder nicht. Wenn es nicht auf 1 gesetzt ist, subtrahiert der Prozess eine Schrittdauer für graduelle Abnahme (DIGRSR in Fig. 8) von dem vorherigen Wert des Basis-Verzögerungsbe­ trags IGRSP0, um den gegenwärtigen Verzögerungsbetrag zu erhalten (S629). Wenn in Schritt S631 der gegenwärtige Wert des Basis-Verzöge­ rungsbetrags kleiner oder gleich dem Haltewert ist (IGRSJ in Fig. 8), setzt der Prozess den Basis-Verzögerungsbetrag IGRSP0 auf den Haltewert IGRSJ (S633), setzt das Halteflag F-IGRSJ auf 1 (S635) und geht zu Schritt S615 weiter.
Wenn das Halteflag F-IGRSJ in Schritt S627 auf 1 gesetzt ist, geht der Prozess zu Schritt S633 weiter. Wenn det Basis-Verzögerungsbetrag IGRSP0 den Haltewert IGRSJ in Schritt S631 überschreitet, setzt der Prozess die vorgenannte Schrittdauer für die graduelle Abnahme an einem Timer oder Zähler (S637) und geht zu Schritt S615 weiter. Wenn die Schrittdauer für die graduelle Abnahme in Schritt S623 nicht null ist, dekre­ mentiert der Prozess die Schrittdauer (S624) und geht zu Schritt S615 weiter.
Wenn das Magerverbrennungs-Zulässigkeitsflag F-LB in Schritt S601 nicht auf 1 gesetzt ist, was bedeutet, dass der Magerverbrennungsbetrieb wäh­ rend des Anfettungs-Reduktionsprozesses verhindert wird, geht der Prozess zu Schritt S704 von Fig. 7 weiter, um den Verzögerungsbetrag IGRSP graduell zu vermindern. Wenn das Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeitsflag F-RSPOK in Schritt S603 nicht auf 1 gesetzt ist, geht der Prozess zu Schritt S701 von Fig. 7 weiter, um die Verzögerungsdauer CIGRSR auf null zu setzen. Dann subtrahiert der Prozess den Schrittwert für die graduelle Minderung von dem vorherigen Wert des Verzögerungsbetrags IGRSP, um den gegenwärtigen Wert zu erhalten (S703). Wenn der gegenwärtige Wert kleiner als null ist (S705), setzt der Prozess den Verzögerungsbetrag auf null (S707) und setzt das Verzögerung-in-Betrieb-Flag auf null (S709). Dann setzt der Prozess den Verzögerungsdauer-CIGRSP-Timer oder -Zähler auf einen vorbestimmten Wert (beispielsweise 8 OT-Impulse) (S711), setzt die Anfangsdauer TIGRSR auf einen vorbestimmten Wert (beispielsweise eine Sekunde) (S713) und endet. Der Prozess endet somit, nachdem er die Parameter zum graduellen Mindern der Verzögerung auf die jeweiligen Anfangswerte setzt, entweder, wenn der Anfettungs-Reduktionsprozess nicht zugelassen wird, oder, wenn der Magerverbrennungszustand verloren gegangen ist.
Obwohl in der obigen Ausführung der lineare Luft/Kraftstoffverhältnissen­ sor als der Luft/Kraftstoffverhältnissensor stromauf des Dreiwegekatalysa­ tors verwendet wird, kann alternativ auch ein O2-Sensor verwendet wer­ den.
Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinheit (20) zum Steuern/Regeln eines Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) eines Motors (1), der in seinem Abgassystem einen Mager-NOx-Katalysator (15) aufweist, um zu verhindern, dass die Kraftstoffeffizienz abnimmt, ohne die Antriebseigen­ schaft durch den Anfettungsbetrieb zum Reduzieren des NOx Katalysators zu verschlechtern. Die elektronische Steuereinheit (20) umfasst: ein Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuer/Regelmittel (21-27) zum Ändern des Luft/Kraft­ stoffverhältnisses (A/F) zur fetten Seite hin, wenn die vom Mager-NOx- Katalysator (15) gespeicherte NOx-Menge (CRSPR) einen vorbestimmten Wert überschreitet (S509), und Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zurück zur mageren Seite, wenn eine erste vorbestimmte Dauer (TIGRSR) abgelaufen ist; ein Verzögerungsmittel (41) zum Verzögern des Zündzeitpunkts (IGLOG) synchron mit der Änderung des Luft/Kraftstoff­ verhältnisses zur fetten Seite hin durch das Luft/Kraftstoffverhältnis-Steu­ er/Regelmittel; und ein Dekrementiermittel (49) zum Dekrementieren eines durch das Verzögerungsmittel (41) verzögerten Betrags (IGRSP) des Zünd­ zeitpunkts um einen vorbestimmten Betrag (DiGRSR), wenn eine zweite vorbestimmte Dauer (CIGRSP), die kürzer als die erste vorbestimmte Dauer (TIGRSR) ist, nach dem Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (AlF) zur fetten Seite hin abgelaufen ist. Erfindungsgemäß lässt sich verhindern, dass die Kraftstoffeffizienz abnimmt, ohne die Antriebseigenschaft durch den Anfettungsbetrieb zum Reduzieren des NOx-Katalysators (15) zu verschlechtern, weil der Zündzeitpunkt synchron mit der Änderung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zur fetten Seite hin verzögert wird und der Verzögerungsbetrag dekrementiert wird, nachdem eine vorbestimmte Dauer abgelaufen ist. In einer Ausführung dekrementiert das Dekrementiermittel (49) den Verzögerungsbetrag graduell bis zu einem Haltewert.

Claims (4)

1. Elektronische Steuereinheit (20) zum Steuern/Regeln eines Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) eines Motors (1), der in seinem Ab­ gassystem einen Mager-NOx-Katalysator (15) aufweist, umfassend:
ein Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuer/Regelmittel (21-27) zum Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zur fetten Seite hin, wenn die vom Mager-NOx-Katalysator (15) gespeicherte NOx-Menge (CRSPR) einen vorbestimmten Wert überschreitet (S509), und Än­ dern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zurück zur mageren Seite, wenn eine erste vorbestimmte Dauer (TIGRSR) abgelaufen ist;
ein Verzögerungsmittel (41) zum Verzögern des Zündzeit­ punkts (IGLOG) synchron mit der Änderung des Luft/Kraftstoffver­ hältnisses zur fetten Seite hin durch das Luft/Kraftstoffverhältnis- Steuer/Regelmittel; und
ein Dekrementiermittel (49) zum Dekrementieren eines durch das Verzögerungsmittel (41) verzögerten Betrags (IGRSP) des Zünd­ zeitpunkts um einen vorbestimmten Betrag (DIGRSR), wenn eine zweite vorbestimmte Dauer (CIGRSP), die kürzer als die erste vor­ bestimmte Dauer (TIGRSR) ist, nach dem Ändern des Luft/Kraftstoff­ verhältnisses (A/F) zur fetten Seite hin abgelaufen ist.
2. Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass das Dekrementiermittel (49) den verzögerten Betrag (IGRSP) bis zu einem Haltewert (IGRSJ) graduell dekrementiert.
3. Verfahren zum Steuern/Regeln eines Luft/Kraftstoffverhältnisses (AlF) eines Motors, der in seinem Abgassystem einen Mager-NOx- Katalysator (15) aufweist, umfassend:
Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zur fetten Seite hin, wenn die von dem Mager-NOx-Katalysator (15) gespeicherte NOx-Menge (CRSPR) einen vorbestimmten Wert überschreitet (S509);
Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zurück zur ma­ geren Seite hin, wenn eine erste vorbestimmte Dauer (TIGRSR) abgelaufen ist;
Verzögern des Zündzeitpunkts (IGLOG) synchron mit der Änderung des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zur fetten Seite hin; und
Dekrementieren eines Betrags (IGRSP) des im Verzögerungs­ schritt verzögerten Zündzeitpunkts um einen vorbestimmten Betrag (DIGRSRI, wenn eine zweite vorbestimmte Dauer (CIGRSP), die kürzer als die erste vorbestimmte Dauer (TIGRSP) ist, nach dem Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zur fetten Seite hin abgelaufen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dekrementierschritt den verzögerten Betrag (IGRSP) bis zu einem Haltewert (IGRSJ) graduell dekrementiert.
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