DE102013201454A1

DE102013201454A1 - Emissionssteuersystem für brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102013201454A1
Application number: DE102013201454A
Authority: DE
Inventors: Kosuke Nakano; Shingo Nakata; Mikiyasu Matsuoka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2013-08-01
Also published as: US20130192211A1; US8756914B2; KR20130089206A; KR101399192B1; JP2013177883A; CN103244247A; CN103244247B; JP5884702B2

Abstract

Ein Emissionssteuersystem für eine Maschine umfasst einen Katalysator (18) und einen Abgassensor (21), der in einer Strömungsrichtung von Abgas stromabwärts des Katalysators (18) bereitgestellt ist. Der Abgassensor (21) umfasst ein Sensorelement (31), das ein Paar von Elektroden (33, 34) und einen zwischen den Elektroden (33, 34) liegenden Festelektrolytkörper (32) umfasst. Das Emissionssteuersystem umfasst ferner einen Konstantstromzufuhrabschnitt (27), der eine Ausgabekennlinie des Abgassensors (21) durch Anlegen eines Konstantstroms (Ics) zwischen den Elektroden (33, 34) ändert, einen Katalysationszustandsbestimmungsabschnitt, der einen fetten/mageren Zustand des Katalysators (18) bestimmt, einen Fettrichtungssteuerabschnitt, der eine Fettrichtungssteuerung abhängig von dem fetten/mageren Zustand des Katalysators (18) durchführt und beendet, einen Magerrichtungssteuerabschnitt, der eine Magerrichtungssteuerung nach der Fettrichtungssteuerung durchführt, und einen Kennliniensteuerabschnitt, der eine Mageransprechempfindlichkeitssteuerung zumindest während der Magerrichtungssteuerung durchführt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Emissionssteuersystem für eine Brennkraftmaschine, die einen zur Reinigung von Abgas verwendeten Katalysator und einen Abgassensor umfasst, der in einer Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des Katalysators angeordnet ist.
HINTERGRUND
Zum Zweck einer Verbesserung einer katalytischen Umwandlungseffizienz eines zur Reinigung von Abgas verwendeten Katalysators umfasst ein Emissionssteuersystem bzw. Abgasregelsystem für eine Brennkraftmaschine herkömmlicherweise Abgassensoren (z.B. einen Luft/Kraftstoff-Sensor und einen Sauerstoffsensor), die in einer Strömungsrichtung des Abgases stromaufwärts beziehungsweise stromabwärts des Katalysators angeordnet sind. Die Abgassensoren erfassen ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, oder sie erfassen, ob das Abgas fett oder mager ist.
Wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases von fett auf mager oder von mager auf fett ändert, kann eine Ausgabeänderung des Abgassensors (z.B. eines Sauerstoffsensors) hinter einer Änderung eines tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases hinterherhinken. Daher kann der Abgassensor Raum zur Verbesserung im Hinblick auf Erfassungsansprechverhalten bzw. -empfindlichkeit aufweisen.
Zum Beispiel, wie es in Patentdruckschrift 1 ( JP 8-20414 entsprechend USP 4,741,817 ) beschrieben ist, ist zumindest eine unterstützende elektrochemische Zelle bzw. Batteriezelle im Inneren eines Gassensors wie etwa eines Sauerstoffsensors zur Erhöhung der Erfassungsansprechempfindlichkeit integriert.
Wie es in Patentdruckschrift 2 ( JP 2000-054826 A ) beschrieben ist, kann ein Katalysator wie etwa ein Dreiwegekatalysator, der zur Reinigung von Abgas verwendet wird, nach Beendigung einer Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung, in der eine Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine angehalten wird, d.h. nach Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung, in einen mageren Zustand bzw. Magerzustand kommen, in dem eine in dem Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge (d.h. eine in dem Katalysator adsorbierte Sauerstoffmenge) relativ groß ist. In einer Emissionssteuervorrichtung gemäß Patentdruckschrift 2 wird nach der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung eine Fett- bzw. Fettigkeitsrichtungssteuerung durchgeführt, in der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas gesteuert wird, um fetter zu werden. Indem die Fettrichtungssteuerung durchgeführt wird, kann begrenzt bzw. eingeschränkt werden, dass der Katalysator in den mageren Zustand kommt, mit anderen Worten kann die in dem Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge verringert werden.
Gemäß Patentdruckschrift 1 ist die unterstützende elektrochemische Zelle bzw. Batteriezelle notwendigerweise im Inneren des Gassensors integriert. Wenn die unterstützende elektrochemische Zelle bzw. Batteriezelle in einen gewöhnlichen Gassensor integriert wird, der keine unterstützende elektrochemische Zelle bzw. Batteriezelle aufweist, kann der gewöhnliche Gassensor in seiner Struktur bzw. seinem Aufbau stark geändert werden müssen. Für eine praktische Benutzung kann es erforderlich sein, dass der Gassensor in seinem Design bzw. seiner Ausgestaltung geändert werden muss und können Herstellungskosten des Gassensors erhöht werden.
In der Emissionssteuervorrichtung, die in Patentdruckschrift 2 beschrieben ist, wird die Fett- bzw. Fettigkeitsrichtungssteuerung nach der Beendigung der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung durchgeführt, so dass begrenzt wird, dass der Katalysator in den mageren Zustand kommt. Die Fettrichtungssteuerung kann beendet werden, wenn nach dem Start der Fettrichtungssteuerung basierend auf einer Ausgabe eines Abgassensors, der in einer Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des Katalysators liegt, die Begrenzung des mageren Zustands des Katalysators als abgeschlossen bestimmt wird (d.h. bestimmt wird, dass sich der Katalysator in einem fetten Zustand bzw. Fettzustand befindet). In diesem Fall kann ein nahezu vollständiger Bereich des Katalysators in den fetten Zustand kommen und kann sich eine katalytische Umwandlungseffizienz mit Bezug auf CO oder HC (Fettkomponente) verringern.
Daher kann nach der Beendigung der Fettrichtungssteuerung eine Mager- bzw. Magerkeitsrichtungssteuerung durchgeführt werden, um zu begrenzen, dass der Katalysator in den fetten Zustand kommt, in der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das in den Katalysator hinein strömt, so gesteuert wird, dass es magerer ist als ein normales Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Die Mager- bzw. Magerkeitsrichtungssteuerung kann beendet werden, wenn die Begrenzung des fetten Zustands des Katalysators nach dem Start der Magerrichtungssteuerung basierend auf der Ausgabe des Abgassensors als abgeschlossen bestimmt wird (d.h. bestimmt wird, dass sich der Katalysator in dem mageren Zustand befindet). In diesem Fall kann ein nahezu vollständiger Bereich des Katalysators in den mageren Zustand kommen und kann sich eine katalytische Umwandlungseffizienz mit Bezug auf NOx (Magerkomponente) verringern.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Emissionssteuersystem für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, das zur Änderung einer Ausgabekennlinie eines Abgassensors ohne große Änderung in dessen Design bzw. Ausgestaltung und ohne Kostenerhöhung imstande ist, und das zur Begrenzung einer Verschlechterung bzw. Verschlimmerung von Emissionsgas infolge einer Fett- bzw. Fettigkeitsrichtungssteuerung oder einer Mager- bzw. Magerkeitsrichtungssteuerung imstande ist.
KURZFASSUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Emissionssteuersystem für eine Brennkraftmaschine einen Katalysator, einen Abgassensor, einen Konstantstromzufuhrabschnitt, einen Katalysationszustandsbestimmungsabschnitt, einen Fettrichtungssteuerabschnitt, einen Magerrichtungssteuerabschnitt und einen Kennliniensteuerabschnitt. Der Katalysator wird zum Reinigen von Abgas verwendet, das von der Maschine ausgestoßen wird. Der Abgassensor ist in einer Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des Katalysators bereitgestellt, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu erfassen oder zu erfassen, ob das Abgas fett oder mager ist. Der Abgassensor umfasst ein Sensorelement, das ein Paar von Elektroden und einen zwischen dem Paar von Elektroden liegenden Festelektrolytkörper umfasst. Der Konstantstromzufuhrabschnitt ist konfiguriert, eine Ausgabekennlinie des Abgassensors durch Anlegen eines Konstantstroms zwischen dem Paar von Elektroden zu ändern. Der Katalysationszustandsbestimmungsabschnitt ist konfiguriert, zu bestimmen, ob sich der Katalysator in einem fetten Zustand oder einem mageren Zustand befindet. Der Fettrichtungssteuerabschnitt ist konfiguriert, eine Fettrichtungssteuerung durchzuführen, in der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Katalysator hinein strömt, fetter gemacht wird als ein normales Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das basierend auf einem Normalbetriebszustand eingestellt ist, wenn der Katalysationszustandsbestimmungsabschnitt bestimmt, dass sich der Katalysator in dem mageren Zustand befindet. Der Fettrichtungssteuerabschnitt ist konfiguriert, die Fettrichtungssteuerung zu beenden, wenn der Katalysationszustandsbestimmungsabschnitt nach einem Start der Fettrichtungssteuerung bestimmt, dass sich der Katalysator in dem fetten Zustand befindet. Der Magerrichtungssteuerabschnitt ist konfiguriert, eine Magerrichtungssteuerung durchzuführen, in der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Katalysator hinein strömt, magerer gemacht wird als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das basierend auf der Normalbetriebsbedingung eingestellt ist, nachdem der Fettrichtungssteuerabschnitt die Fettrichtungssteuerung beendet. Der Kennliniensteuerabschnitt ist konfiguriert, zumindest während der Magerrichtungssteuerung eine Mageransprechempfindlichkeitssteuerung durchzuführen, in der der Konstantstromabschnitt gesteuert wird, um eine Flussrichtung des Konstantstroms einzustellen, um so eine Erfassungsansprechempfindlichkeit des Abgassensors mit Bezug auf mageres Gas bzw. Schwachgas zu erhöhen.
Dementsprechend kann die Ausgabekennlinie bzw. -charakteristik des Abgassensors durch Anlegen des Konstantstroms zwischen dem Elektrodenpaar geändert werden. In diesem Fall besteht keine Notwendigkeit zum Integrieren einer unterstützenden elektrochemischen Zelle bzw. Batteriezelle oder dergleichen im Inneren des Abgassensors. Daher kann die Ausgabekennlinie bzw. -charakteristik des Abgassensors ohne große Design- bzw. Ausgestaltungsänderungen und ohne Kostenerhöhung geändert werden. Außerdem kann durch Durchführung der Magerrichtungssteuerung nach der Beendigung der Fettrichtungssteuerung begrenzt werden, dass der Katalysator in den fetten Zustand kommt, und kann verhindert werden, dass eine katalytische Umwandlungseffizienz des Katalysators mit Bezug auf CO oder HC (Fettkomponente), das in der Fettrichtungssteuerung erzeugt wird, verringert werden. Außerdem kann durch Durchführung der Mageransprechempfindlichkeitssteuerung die Magerrichtungssteuerung beendet werden, bevor ein nahezu vollständiger Bereich des Katalysators in den mageren Zustand kommt, und kann verhindert werden, dass sich eine katalytische Umwandlungseffizienz des Katalysators mit Bezug auf NOx (Magerkomponente) verringert.
Der Kennliniensteuerabschnitt kann den Konstantstrom in der Mageransprechempfindlichkeitssteuerung auf einen Wert einstellen, der höher ist als ein Wert des Konstantstroms für einen Normalbetrieb. Der Kennliniensteuerabschnitt kann den Konstantstrom auf einen Wert für den Normalbetrieb einstellen, wenn der Katalysationszustandsbestimmungsabschnitt nach einem Start der Magerrichtungssteuerung bestimmt, dass sich der Katalysator in dem mageren Zustand befindet. Der Kennliniensteuerabschnitt kann einen Wert des Konstantstroms basierend auf einem Betriebszustand der Maschine in der Mageransprechempfindlichkeitssteuerung einstellen. Der Kennliniensteuerabschnitt kann während der Fettrichtungssteuerung eine Fettansprechempfindlichkeitssteuerung durchführen, in der der Konstantstromzufuhrabschnitt gesteuert wird, um eine Erfassungsansprechempfindlichkeit des Abgassensors mit Bezug auf fettes Gas zu erhöhen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Offenbarung samt zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen von dieser wird aus der folgenden Beschreibung, den anhängenden Patentansprüchen und den begleitenden Zeichnungen am besten zu verstehen sein.
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Emissionssteuersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ist eine schematische Darstellung, die eine Schnittansicht eines Sensorelements, eine Konstantstromschaltung und einen Mikrocomputer des Emissionssteuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis λ) von Abgas und einer in dem Sensorelement erzeugten elektromotorischen Kraft gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
4A ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand von Komponenten des Abgases rund um das Sensorelement, wenn sich ein tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis von fett auf mager ändert, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
4B ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand von Komponenten des Abgases rund um das Sensorelement, wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von mager auf fett ändert, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
5 ist ein Zeitdiagramm, das ein Verhalten einer Sensorausgabe gemäß einer Änderung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem Fall, in dem kein konstanter Strom an das Sensorelement angelegt wird, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
6A ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand von Komponenten des Abgases rund um das Sensorelement, wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von fett auf mager ändert, und eine Stromrichtung in dem Sensorelement, wenn eine Mageransprechempfindlichkeit des Sensorelements erhöht ist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
6B ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand von Komponenten des Abgases rund um das Sensorelement, wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Mager auf Fett ändert, und eine Stromrichtung in dem Sensorelement, wenn eine Fettansprechempfindlichkeit des Sensorelements erhöht wird, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
7 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis λ) des Abgases und der in dem Sensorelement erzeugten elektromotorischen Kraft des Sensorelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
8 ist ein Zeitdiagramm, das Änderungen von einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer O₂-Sensorausgabe, einem Zustand von einem Kraftstoffzufuhranhalteflag, einem Zustand von einem Fettausführungsflag, einem Zustand von einem Magerausführungsflag, einem stromaufwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, einem Konstantstrom, einer Emissionsrate von NOx und einer Emissionsrate von HC und CO bei einer Emissionsverringerungssteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
9 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Routine der Emissionsverringerungssteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
10 ist ein Zeitdiagramm, das Änderungen von einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer O₂-Sensorausgabe, einem Zustand von einem Kraftstoffzufuhranhalteflag, einem Zustand von einem Fettausführungsflag, einem Zustand von einem Magerausführungsflag, einem stromaufwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, einem Konstantstrom, einer Emissionsrate von NOx und einer Emissionsrate von HC und CO bei einer Emissionsverringerungssteuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
11 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Routine der Emissionsverringerungssteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachstehend werden hierin Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. Bei den Ausführungsbeispielen kann einem Teil, das einem bei einem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Gegenstand entspricht, das gleiche Bezugszeichen zugeordnet sein, und kann eine redundante Erläuterung für dieses Teil ausgelassen sein. Wenn nur ein Teil einer Konfiguration bei einem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, kann ein anderes vorhergehendes Ausführungsbeispiel auf/für die anderen Teile der Konfiguration angewandt werden. Die Teile können selbst dann kombiniert werden, wenn nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsbeispiele können selbst dann teilweise kombiniert werden, wenn nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, mit der Maßgabe, dass kein Nachteil in der Kombination besteht.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 9 beschrieben. Zunächst wird ein Emissionssteuersystem bzw. Abgasregelsystem 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels basierend auf 1 beschrieben.
Das Emissionssteuersystem 1 umfasst eine Maschine 11 (Brennkraftmaschine), ein Ansaugrohr 12, durch das Ansaugluft strömt, um in die Maschine 11 gezogen zu werden, ein Drosselventil 13, das in dem Ansaugrohr 12 bereitgestellt ist, und einen Drosselsensor 14, der in dem Ansaugrohr 12 bereitgestellt ist. Ein Öffnungsgrad (Drosselöffnungsgrad) des Drosselventils 13 wird durch Verwendung eines Motors oder dergleichen angepasst, und der Drosselsensor 14 erfasst den Drosselöffnungsgrad des Drosselventils 13. Die Maschine 11 umfasst Kraftstoffeinspritzventile 15, die an jeweiligen Zylinder der Maschine 11 angebracht sind, um Kraftstoff in die Zylinder oder in Einlassanschlüsse der Zylinder einzuspritzen, und Zündkerzen 16, die in einem Zylinderkopf der Maschine 11 benachbart zu den Zylindern bereitgestellt sind. Die Zündkerzen 16 erzeugen einen elektrischen Funken, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in den Zylindern zu entzünden.
Das Emissionssteuersystem 1 umfasst ferner ein Abgasrohr 17, durch das von der Maschine 11 ausgestoßenes Abgas strömt, einen stromaufwärtigen Katalysator 18 (Reinigungskatalysator), der in dem Abgasrohr 17 bereitgestellt ist, einen stromabwärtigen Katalysator 19, der in einer Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des stromaufwärtigen Katalysators 18 in dem Abgasrohr 17 angeordnet ist, einen A/F-Sensor 20 (linearen A/F-Sensor, stromaufwärtigen Gassensor), der in der Abgasströmungsrichtung stromaufwärts des stromaufwärtigen Katalysators 18 in dem Abgasrohr 17 angeordnet ist, und einen Sauerstoffsensor 21 (O₂-Sensor, stromabwärtigen Gassensor), der in der Abgasströmungsrichtung stromabwärts des stromaufwärtigen Katalysators 18, d.h. zwischen dem stromaufwärtigen Katalysator 18 und dem stromabwärtigen Katalysator 19, in dem Abgasrohr 17 angeordnet ist. Der stromaufwärtige Katalysator 18 und der stromabwärtige Katalysator 19 sind zum Beispiel Dreiwegekatalysatoren, die in dem Abgas enthaltene Substanzen heraus-/reinigen, wie etwa Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC) und Stickstoffoxid (NOx). Der A/F-Sensor 20 gibt ein lineares Signal abhängig von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases aus. Der Sauerstoffsensor 21 gibt eine Spannung aus, die sich abhängig davon ändert, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases höher oder niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, mit anderen Worten, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager oder fett ist. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, kann gesagt werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist. Wenn Luft-Kraftstoff-Verhältnis niedriger ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, kann gesagt werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist. Der Sauerstoffgassensor 21 kann als ein Beispiel eines Abgassensors verwendet werden, der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas erfasst oder erfasst, ob das Abgas fett oder mager ist.
Zusätzlich umfasst das Emissionssteuersystem 1 verschiedene Sensoren, die einen Kurbelsensor 22, der ein Pulssignal bei jedem vorbestimmten Drehwinkel (d.h. Kurbelwinkel) einer Kurbelwelle der Maschine 11 ausgibt, einen Ansaugsensor 23, der eine Ansaugluftmenge erfasst, die in die Maschine 11 gezogen wird, und einen Kühlmitteltemperatursensor 24, der eine Temperatur eines Kühlmittels für die Maschine 11 erfasst, umfassen. Der Drehwinkel der Kurbelwelle und eine Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Maschine 11 werden basierend auf dem von dem Kurbelsensor 22 ausgegebenen Signal bestimmt.
Ausgaben der vorstehend beschriebenen verschiedenen Sensoren werden in eine elektronische Steuereinheit (ECU) 25 eingegeben. Die ECU 25 umfasst einen in 2 gezeigten Mikrocomputer 26 und führt verschiedene Maschinensteuerprogramme aus, die in einem in dem Mikrocomputer eingebetteten Festwertspeicher (ROM) gespeichert sind, so dass die ECU 25 zum Beispiel eine Kraftstoffeinspritzmenge, eine Zündzeit und den Drosselgrad (die Ansaugluftmenge) basierend auf einem Betriebszustand der Maschine 11 steuert.
Wenn eine vorbestimmte Rückkopplungsbedingung erfüllt ist, führt die ECU 25 eine Hauptrückkopplungssteuerung bzw. -regelung und eine Unterrückkopplungssteuerung bzw. -regelung durch. In der Hauptrückkopplungssteuerung bzw. -regelung wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (eine Kraftstoffeinspritzmenge) basierend auf einer Ausgabe des A/F-Sensors 20 (des stromaufwärtigen Gassensors) so korrigiert, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (ein stromaufwärtiges Luft-Kraftstoff-Verhältnis UR) von Abgas, das stromaufwärts des stromaufwärtigen Katalysators 18 strömt, zu einem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis TR wird. In der Unterrückkopplungssteuerung bzw. -regelung korrigiert die ECU 25 das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis basierend auf einer Ausgabe von dem Sauerstoffsensor 21 (dem stromabwärtigen Gassensor), so dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das stromabwärts des stromaufwärtigen Katalysators 18 strömt, zu einem Steuerungssollwert (z.B. dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis) wird, oder korrigiert die ECU 25 einen Korrekturbetrag in der Hauptrückkopplungssteuerung bzw. -regelung oder die Kraftstoffeinspritzmenge.
Als Nächstes wird der Sauerstoffsensor 21 basierend auf 2 beschrieben. Der Sauerstoffsensor 21 umfasst ein Sensorelement 31 mit einer becherartigen Form. Das Sensorelement 31 ist in einem Gehäuse oder einem Elementbehälter untergebracht und in dem Abgasrohr 17 angeordnet, das mit der Maschine 11 verbunden ist.
Das Sensorelement 31 hat in der Schnittfläche eine becherartige Form, wie es in 2 gezeigt ist. Das Sensorelement 31 umfasst eine Festelektrolytschicht 32 (einen Festelektrolytkörper), eine Abgaselektrodenschicht 33, die an einer äußeren Grenze der Festelektrolytschicht 32 bereitgestellt ist, und eine Atmosphärenelektrodenschicht 34, die an einer inneren Grenze der Festelektrolytschicht 32 bereitgestellt ist. Die Festelektrolytschicht 32 besteht zum Beispiel aus einem Sinteroxidkörper mit Sauerstoffionenleitfähigkeit, und der Sinteroxidkörper ist eine feste Lösung bzw. ein Mischkristall, in der/dem ein gelöster Stoff wie etwa CaO, MgO, Y₂O₃ oder Yb₂O₃ als ein Stabilisierungsmittel in einem Lösungsmittel wie etwa ZrO₂, HfO₂, ThO₂ oder Bi₂O₃ aufgelöst ist. Die Elektrodenschichten 33 und 34 bestehen aus Edelmetall, das in seiner katalytischen Aktivität besser ist, wie etwa Platin, und sie sind über eine chemische Beschichtungsbehandlung mit einem porösen Material ummantelt. Diese Elektroden 33 und 34 werden als ein Beispiel eines Paars von Elektroden (Sensorelektroden) verwendet, die einander gegenüberliegen. Das Sensorelement 31 hat einen Atmosphärenraum 35, der durch die Festelektrolytschicht 32 umgeben ist, und in dem Atmosphärenraum 35 ist eine Heizvorrichtung 36 untergebracht. Die Heizvorrichtung 36 weist eine Heizkapazität auf, die zum Aktivieren des Sensorelements 31 ausreichend ist, und das Sensorelement 31 wird durch Wärmeenergie, die durch die Heizvorrichtung 36 erzeugt wird, dadurch als Ganzes erwärmt. Eine Aktivierungstemperatur des Sauerstoffsensors 21 ist zum Beispiel ungefähr zwischen 350°C und 400°C. Der Atmosphärenraum 35 führt Luft von einer Atmosphäre ein, so dass eine Sauerstoffkonzentration in dem Atmosphärenraum 35 auf einem vorbestimmten Grad gehalten wird.
Das Abgas strömt an einer Außenseite der Festelektrolytschicht 32 des Sensorelements 31, mit anderen Worten ist die Abgaselektrodenschicht 33 dem Abgas ausgesetzt. Die von der Atmosphäre in das Sensorelement 31 eingeführte Luft wird an einer Innenseite der Festelektrolytschicht 32 eingefangen, mit anderen Worten ist die Atmosphärenelektrodenschicht 34 der eingeführten Luft ausgesetzt. Daher wird eine elektromotorische Kraft bzw. Quellenspannung zwischen den Elektrodenschichten 33 und 34 abhängig von einer Differenz einer Sauerstoffkonzentration (einem Sauerstoffpartialdruck) zwischen dem Abgas und der eingeführten Luft erzeugt. Das Sensorelement 31 erzeugt eine elektromotorische Kraft bzw. Quellenspannung, die sich abhängig davon ändert, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett oder mager ist. Dementsprechend gibt der Sauerstoffsensor 21 ein Signal der elektromotorischen Kraft bzw. Quellenspannung aus, das von der Sauerstoffkonzentration (d.h. dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis) des Abgases abhängig ist.
Wie es in 3 gezeigt ist, erzeugt das Sensorelement 31 eine elektromotorische Kraft bzw. Quellenspannung, die sich abhängig davon ändert, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases größer oder kleiner dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, d.h. ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager oder fett ist. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, ist ein Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis λ hierbei gleich 1. Das Sensorelement 31 weist eine derartige Kennlinie bzw. Charakteristik auf, dass sich die durch das Sensorelement 31 erzeugte elektromotorische Kraft nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, bei dem das Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis λ gleich 1 ist, schnell ändert. Das Sensorelement 31 erzeugt eine große bzw. fette elektromotorische Kraft, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist, und das Sensorelement 31 erzeugt eine kleine bzw. magere elektromotorische Kraft, die sich in ihrem Spannungswert von der großen bzw. fetten elektromotorischen Kraft unterscheidet, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist. Zum Beispiel ist die große bzw. fette elektromotorische Kraft ungefähr 0,9 V und ist die kleine bzw. magere elektromotorische Kraft ungefähr 0 V.
Wie es in 2 gezeigt ist, ist die Abgaselektrodenschicht 33 des Sensorelements 31 geerdet und ist die Atmosphärenelektrodenschicht 34 mit dem Mikrocomputer 26 verbunden. Wenn das Sensorelement 31 eine elektromotorische Kraft abhängig von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (d.h. der Sauerstoffkonzentration) des Abgases erzeugt, wird ein Erfassungssignal, das der erzeugten elektromotorischen Kraft entspricht, an den Mikrocomputer 26 ausgegeben. Der Mikrocomputer 26 ist zum Beispiel in der ECU 25 bereitgestellt und berechnet das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases basierend auf dem Erfassungssignal. Der Mikrocomputer 26 kann eine Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Maschine 11 oder eine Ansaugluftmenge basierend auf Erfassungsergebnissen der vorstehend beschriebenen verschiedenen Sensoren berechnen.
Wenn die Maschine 11 betrieben wird, kann ein tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases wiederholt zwischen fett und mager wechseln. In einem solchen Fall, falls der Sauerstoffsensor 21 eine niedrige Erfassungsansprechempfindlichkeit aufweist, die niedrige Erfassungsansprechempfindlichkeit einen (beeinträchtigenden) Einfluss auf eine Leistung bzw. Leistungsfähigkeit der Maschine 11 haben. Zum Beispiel kann in einem Hochlastbetrieb der Maschine 11 eine Menge von NOx in dem Abgas größer werden als erwartet.
Die Erfassungsansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 in einem Fall, in dem sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases von fett auf mager oder von mager auf fett ändert, wird nun beschrieben. Wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das von der Maschine 11 ausgestoßen wird (d.h. das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das stromabwärts des stromaufwärtigen Katalysators 18 strömt), von fett auf mager oder von mager auf fett ändert, ändert sich eine Komponenten- bzw. Bestandteilszusammensetzung des Abgases. Komponenten bzw. Bestandteile von Abgas, das unmittelbar vor der Änderung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rund um den Sauerstoffsensor 21 strömt, können auch unmittelbar nach der Änderung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nahe dem Sauerstoffsensor 21 noch vorhanden sein. Hierbei ändert sich die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 gemäß der Änderung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Daher können die noch vorhandenen Komponenten bzw. Bestandteile nahe dem Sauerstoffsensor 21 verursachen, dass sich die Ausgabeänderung des Sauerstoffsensors 21 verzögert. Mit anderen Worten kann sich die Erfassungsansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 verringern. Im Speziellen, unmittelbar nachdem sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von fett auf mager geändert hat, wie es in 4A gezeigt ist, ist noch eine Fettkomponente wie etwa HC nahe der Abgaselektrodenschicht 33 vorhanden, und stört diese eine Reaktion einer Magerkomponente wie etwa NOx. Als Folge hiervon kann sich die Erfassungsansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 verringern, wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von fett auf mager ändert. Unmittelbar nachdem sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von mager auf fett geändert hat, wie es in 4B gezeigt ist, ist noch die Magerkomponente wie etwa NOx nahe der Abgaselektrodenschicht 33 vorhanden, und stört sie eine Reaktion der Fettkomponente wie etwa HC. Die Erfassungsansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 sich auch verringern, wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von mager auf fett ändert.
Die Ausgabeänderung des Sauerstoffsensors 21 in einem Fall, in dem ein nachstehend beschriebener Konstantstrom Ics nicht an das Sensorelement 31 angelegt ist, wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen fett und mager wechselt, wechselt eine Ausgabe (Sensorausgabe) des Sauerstoffsensors 21 zwischen einer großen elektromotorischen Kraft bzw. Quellenspannung (z.B. 0,9 V) und einer kleinen elektromotorischen Kraft bzw. Quellenspannung (z.B. 0 V) gemäß dem Wechsel des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. In diesem Fall hinkt die Änderung der Sensorausgabe der Änderung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hinterher. Wie es in 5 gezeigt ist, ändert sich die Sensorausgabe des Sauerstoffsensors 21 um eine Zeit TD1 nach der Änderung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von fett auf mager ändert. Wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von mager auf fett ändert, ändert sich die Sensorausgabe des Sauerstoffsensors 21 um eine Zeit TD2 nach der Änderung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist, wie es in 2 gezeigt ist, eine Konstantstromschaltung 27 mit der Atmosphärenelektrodenschicht 34 verbunden. Der Konstantstromschaltung 27 kann als ein Beispiel eines Konstantstromzufuhrabschnitts bzw. -teils verwendet werden, der einen Konstantstrom zwischen den Elektrodenschichten 33 und 34 zuführt. Der Mikrocomputer 26 steuert den Konstantstromschaltung 27, um einen Konstantstrom Ics an die Abgaselektrodenschicht 33 und die Atmosphärenelektrodenschicht 34 zuzuführen, so dass der Konstantstrom Ics in einer vorbestimmten Richtung zwischen den Elektroden 33, 34 fließt. Dementsprechend ändert die Konstantstromschaltung 27 eine Ausgabekennlinie bzw. -charakteristik des Sauerstoffsensors 21 derart, dass sich die Erfassungsansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 ändert. Der Mikrocomputer 26 bestimmt eine Flussrichtung und einen Flussrate bzw. Menge des Konstantstroms Ics, der zwischen den Elektroden 33, 34 fließen soll, und der Mikrocomputer 26 steuert die Konstantstromschaltung 27, so dass der Konstantstrom Ics in der bestimmten Flussichtung und der bestimmten Flussrate bzw. Menge fließt.
Die Konstantstromschaltung 27 führt den Konstantstrom Ics mit einem positiven Wert oder einem negativen Wert an die Atmosphärenelektrodenschicht 34 zu und ist imstande, den Konstantstrom Ics variabel anzupassen. Mit anderen Worten steuert der Mikrocomputer 26 den Konstantstrom Ics variabel durch eine Pulsbreitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung). In der Konstantstromschaltung 27 wird der Konstantstrom Ics abhängig von einem von dem Mikrocomputer 26 ausgegebenen Tastverhältnissignal angepasst, und der angepasste Konstantstrom Ics wird zwischen der Abgaselektrodenschicht 33 und der Atmosphärenelektrodenschicht 34 zugeführt bzw. eingespeist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Konstantstrom Ics, der von der Abgaselektrodenschicht 33 zu der Atmosphärenelektrodenschicht 34 fließt, als ein negativer Konstantstrom (–Ics) definiert, und ist der Konstantstrom Ics, der von der Atmosphärenelektrodenschicht 34 zu der Abgaselektrodenschicht 33 fließt, als ein positiver Konstantstrom (+Ics) definiert.
Wenn die Erfassungsansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 in einem Fall erhöht wird, in dem sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis vonf auf mager ändert, mit anderen Worten, wenn eine Mager-Empfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 erhöht wird, wird der negative Konstantstrom (–Ics) von der Konstantstromschaltung 27 ausgegeben, so dass Sauerstoff von der Atmosphärenelektrodenschicht 34 an die Abgaselektrodenschicht 33 durch die Festelektrolytschicht 32 zugeführt wird, wie es in 6A gezeigt ist. Die Zuführung von Sauerstoff von der Atmosphärenelektrodenschicht 34 an die Abgaselektrodenschicht 33 fördert eine Oxidationsreaktion der Fettkomponente (z.B. HC), die rund um die Abgaselektrodenschicht 33 existiert (verbleibt). Daher kann die Fettkomponente aus einer Umgebung der Abgaselektrodenschicht 33 rasch beseitigt werden. Dementsprechend wird es für die Magerkomponente (z.B. NOx) einfach, an der Abgaselektrodenschicht 33 zu reagieren, und kann die Erfassungsansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 erhöht werden, wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von fett auf mager ändert.
Wenn die Erfassungsansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 in einem Fall erhöht wird, in dem sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von mager auf fett ändert, mit anderen Worten, wenn eine Fett-Empfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 erhöht wird, wird der positive Konstantstrom (+Ics) von der Konstantstromschaltung 27 ausgegeben, so dass Sauerstoff von der Abgaselektrodenschicht 33 an die Atmosphärenelektrodenschicht 34 durch die Festelektrolytschicht 32 zugeführt wird, wie es in 6B gezeigt ist. Die Zuführung von Sauerstoff von der Abgaselektrodenschicht 33 an die Atmosphärenelektrodenschicht 34 fördert eine Reduktionsreaktion der Magerkomponente (z.B. NOx), die rund um die Abgaselektrodenschicht 33 existiert (verbleibt). Daher kann die Magerkomponente aus einer Umgebung der Abgaselektrodenschicht 33 rasch beseitigt werden. Dementsprechend wird es für die Fettkomponente (z.B. HC) einfach, an der Abgaselektrodenschicht 33 zu reagieren, und kann die Erfassungsansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 erhöht werden, wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von mager auf fett ändert.
7 zeigt die Ausgabecharakteristik (die Charakteristik der elektromotorischen Kraft bzw. Quellenspannung) des Sauerstoffsensors 21. Die in 7 gezeigte Kurve (a) ist eine Ausgabekennlinie des Sauerstoffsensors 21, wenn die Erfassungsansprechempfindlichkeit (Mager-Empfindlichkeit) in einem Fall erhöht ist/wird, in dem sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von fett auf mager ändert. Die in 7 gezeigte Kurve (b) ist eine Ausgabekennlinie des Sauerstoffsensors 21, wenn die Erfassungsansprechempfindlichkeit (Fett-Empfindlichkeit) in einem Fall erhöht ist/wird, in dem sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von mager auf fett ändert. Die in 7 gezeigte Kurve (c) ist eine Ausgabekennlinie, die gleich derjenigen ist, die in 3 gezeigt ist, mit anderen Worten liegt die Kurve (c) vor, wenn der Konstantstrom Ics nicht an die Elektroden 33 und 34 angelegt wird/ist.
Wie es vorstehend beschrieben ist, fließt der negative Konstantstrom (–Ics) zwischen den Elektroden 33 und 34, so dass Sauerstoff von der Atmosphärenelektrodenschicht 34 über die Festelektrolytschicht 32 an die Abgaselektrodenschicht 33 zugeführt wird, wie es in 6A gezeigt ist, wenn die Erfassungsansprechempfindlichkeit (Mager-Empfindlichkeit) in dem Fall erhöht ist/wird, in dem sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von fett auf mager ändert. In diesem Fall, wie es in 7 gezeigt ist, befindet sich die Ausgabekennlinie (a) auf einer fetteren Seite der Ausgabekennlinie (c) in Bezug auf das Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis λ, und befindet sie sich auf einer unteren Seite der Ausgabekennlinie (c) in Bezug auf die elektromotorische Kraft. Selbst wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis λ) innerhalb eines fetten Bereichs befindet, der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bereich ist, der niedriger ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, gibt der Sauerstoffsensor 21 daher die kleine elektromotorische Kraft aus, wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis befindet. Mit Bezug auf die Ausgabekennlinie bzw. -charakteristik des Sauerstoffsensors 21 kann daher die Erfassungsansprechempfindlichkeit (Mager-Empfindlichkeit) des Sauerstoffsensors 21 erhöht werden, wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von fett auf mager ändert.
Wenn die Erfassungsansprechempfindlichkeit (Fett-Empfindlichkeit) in dem Fall erhöht ist/wird, in dem sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von mager auf fett ändert, fließt der positive Konstantstrom (+Ics) zwischen den Elektrodenschichten 33 und 34, so dass Sauerstoff von der Abgaselektrodenschicht 33 über die Festelektrolytschicht 32 an die Atmosphärenelektrodenschicht 34 zugeführt wird, wie es in 6B gezeigt ist. In diesem Fall, wie es in 7 gezeigt ist, befindet sich die Ausgabekennlinie (b) auf einer magereren Seite der Ausgabekennlinie (c) in Bezug auf das Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis λ, und befindet sie sich auf einer oberen Seite der Ausgabekennlinie (c) in Bezug auf die elektromotorische Kraft. Selbst wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis λ) innerhalb eines mageren Bereichs liegt, der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bereich ist, der höher ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, gibt der Sauerstoffsensor 21 daher die große elektromotorische Kraft aus, wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis befindet. Daher kann mit Bezug auf die Ausgabekennlinie bzw. -charakteristik des Sauerstoffsensors 21 die Erfassungsansprechempfindlichkeit (Fett-Empfindlichkeit) des Sauerstoffsensors 21 erhöht werden, wenn sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von mager auf fett ändert.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird, um eine Verringerung einer NOx-Reinigungsrate des stromaufwärtigen Katalysators 18 in einem normalen Betrieb schnell zu erfassen, die Konstantstromschaltung 27 derart gesteuert, dass sie den Konstantstrom Ics in einer derartigen Richtung fließen lässt, dass die Mager-Empfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 erhöht wird. Dementsprechend wird eine Mageransprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 erhöht. Im Speziellen wird die Konstantstromschaltung 27 derart gesteuert, dass sie den Konstantstrom Ics ausgibt, der gleich einem Stromwert I0 ist, so dass die Atmosphärenelektrodenschicht 34 Sauerstoff an die Abgaselektrodenschicht 33 zuführt. Die Mageransprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 ist die Erfassungsansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 mit Bezug auf mageres Gas, das ein Abgas mit einem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das magerer (d.h. höher) ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel führt die ECU 25 (oder der Mikrocomputer 26) eine Routine einer Emissionsverringerungssteuerung aus, die in 9 gezeigt ist. In der Emissionsverringerungssteuerung, wie es in 8 gezeigt ist, wird eine Fettrichtungssteuerung nach einer Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung durchgeführt, in der eine Kraftstoffeinspritzung der Maschine 11 angehalten wird. In der Fettrichtungssteuerung wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das stromaufwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis UR) von Abgase, das stromaufwärts des stromaufwärtigen Katalysators 18 strömt, so gesteuert, dass es fetter wird als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0), das basierend auf einer Normalbetriebsbedingung eingestellt ist. Wenn basierend auf einer Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 bestimmt wird, dass sich der stromaufwärtige Katalysator 18 nach einem Start der Fettrichtungssteuerung in einem fetten Zustand befindet, wird die Fettrichtungssteuerung beendet. Nach der Beendigung der Fettrichtungssteuerung wird in der Emissionsverringerungssteuerung eine Magerrichtungssteuerung durchgeführt. In der Magerrichtungssteuerung wird das stromaufwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis UR so gesteuert, dass es magerer wird als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0. Wenn basierend auf der Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 bestimmt wird, dass sich der stromaufwärtige Katalysator 18 nach einem Start der Magerrichtungssteuerung in einem mageren Zustand befindet, wird die Magerrichtungssteuerung beendet. Zusätzlich wird in der Emissionsverringerungssteuerung eine Mageransprechempfindlichkeitssteuerung (Mager-RSP-Steuerung) während der Magerrichtungssteuerung durchgeführt. In der Mager-RSP-Steuerung wird die Konstantstromschaltung 27 derart gesteuert, dass sie die Flussrichtung des Konstantstroms Ics so einstellt, dass die Mageransprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 erhöht wird.
Wie es in 8 gezeigt ist, kommt zu Zeit t1 eine Ausführungsbedingung der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung während der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung in einen Zustand, in dem sie nicht erfüllt ist, und wird ein Kraftstoffzufuhranhalteflag dadurch auf AUS geschaltet. Daher wird die Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung zu Zeit t1 beendet, mit anderen Worten wird die Kraftstoffeinspritzung der Maschine 11 zu Zeit t1 wieder aufgenommen.
Nach der Beendigung der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung, d.h. nach der Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung, kann der stromaufwärtige Katalysator 18 in einen mageren Zustand bzw. Magerzustand kommen, in dem die gespeicherte Sauerstoffmenge, d.h. die adsorbierte Sauerstoffmenge, in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 relativ groß ist. Daher kann sich eine katalytische Umwandlungseffizienz des stromaufwärtigen Katalysators 18 mit Bezug auf NOx in dem mageren Zustand des stromaufwärtigen Katalysators 18 verringern. Um die Verringerung der katalytischen Umwandlungseffizienz infolge des mageren Zustands des stromaufwärtigen Katalysators 18 zu begrenzen, mit anderen Worten, um die adsorbierte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 zu verringern, wird die Fettrichtungssteuerung durchgeführt. Somit wird zu Zeit t1 ein Fettausführungsflag auf EIN geschaltet, so dass die Fettrichtungssteuerung durchgeführt wird. Im Speziellen wird die Fettrichtungssteuerung durchgeführt, wenn eine Ausführungsbedingung der Fettrichtungssteuerung (Fettrichtungsbedingung) nach der Beendigung der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung erfüllt ist/wird. Mit anderen Worten wird die Fettrichtungssteuerung durchgeführt, wenn bestimmt wird, dass sich der stromaufwärtige Katalysator 18 nach der Beendigung der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung in dem mageren Zustand befindet. Durch Durchführung der Fettrichtungssteuerung kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das stromaufwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis UR) des Abgases, das stromaufwärts des stromaufwärtigen Katalysators 18 strömt, fetter gemacht werden als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0, das normalerweise eingestellt ist. Als Folge hiervon kann begrenzt werden, dass der stromaufwärtige Katalysator 18 in den mageren Zustand kommt, mit anderen Worten kann die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 verringert werden.
Nach dem Start der Fettrichtungssteuerung wird die Ausgabe (O₂-Sensorausgabe) des Sauerstoffsensors 21 zu Zeit t2 höher als ein eine vorbestimmte Fett-Schwelle. Die vorbestimmte Fett-Schwelle entspricht zum Beispiel dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder ist ein wenig fetter bzw. niedriger. Zu Zeit t2 wird bestimmt, dass die Begrenzung des mageren Zustands des stromaufwärtigen Katalysators 18 abgeschlossen ist, mit anderen Worten wird bestimmt, dass sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in dem fetten Zustand befindet. Daher wird das Fettausführungsflag auf AUS geschaltet, so dass die Fettrichtungssteuerung zu Zeit t2 beendet wird.
Nach der Beendigung der Fettrichtungssteuerung kann der stromaufwärtige Katalysator 18 in den fetten Zustand kommen, in dem die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 relativ gering ist. Daher kann eine katalytische Umwandlungseffizienz des stromaufwärtigen Katalysators 18 mit Bezug auf CO oder HC in dem fetten Zustand des stromaufwärtigen Katalysators 18 verringert werden. Um die Verringerung der katalytischen Umwandlungseffizienz des stromaufwärtigen Katalysators 18 mit Bezug auf CO oder HC zu begrenzen, mit anderen Worten, um die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 zu erhöhen, wird die Magerrichtungssteuerung durchgeführt. Somit wird zu Zeit t2 ein Magerausführungsflag auf EIN geschaltet, so dass die Magerrichtungssteuerung durchgeführt wird. In der Magerrichtungssteuerung wird das stromaufwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis UR so gesteuert, dass es magerer wird als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0, das basierend auf der Normalbetriebsbedingung normalerweise eingestellt ist. Mit anderen Worten kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das stromaufwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis UR) des Abgases, das stromaufwärts des stromaufwärtigen Katalysators 18 strömt, magerer sein als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0, das normalerweise eingestellt ist. Als Folge hiervon kann begrenzt werden, dass der stromaufwärtige Katalysator 18 in den fetten Zustand kommt, mit anderen Worten kann die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 erhöht werden. Dementsprechend kann die Verringerung der katalytischen Umwandlungseffizienz des stromaufwärtigen Katalysators 18 mit Bezug auf CO oder HC (Fettkomponente), das in der Fettrichtungssteuerung erzeugt wird, verhindert werden, und kann eine Emissionsrate von CO und HC verringert werden.
Nach einem Start der Magerrichtungssteuerung wird die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 zu Zeit t3 niedriger als eine vorbestimmte Mager-Schwelle. Die vorbestimmte Mager-Schwelle entspricht zum Beispiel dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder ist ein wenig magerer bzw. höher. Zu Zeit t3 wird bestimmt, dass die Begrenzung des fetten Zustands des stromaufwärtigen Katalysators 18 abgeschlossen ist, mit anderen Worten wird bestimmt, dass sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in dem mageren Zustand befindet. Somit wird das Magerausführungsflag auf AUS geschaltet, so dass die Magerrichtungssteuerung zu Zeit t3 beendet wird.
Bei einem Vergleichsbeispiel, das in 8 durch dicke gestrichelte Linien gezeigt ist, wird die Mager-RSP-Steuerung, in der die Mageransprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 erhöht wird, während der Magerrichtungssteuerung nicht durchgeführt. In diesem Fall wird die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 zu Zeit t4 niedriger als die Mager-Schwelle. Somit wird zu Zeit t4 bestimmt, dass die Begrenzung des fetten Zustands des stromaufwärtigen Katalysators 18 abgeschlossen ist, mit anderen Worten wird zu Zeit t4 bestimmt, dass sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in dem mageren Zustand befindet. Dementsprechend wird das Magerausführungsflag zu Zeit t4 auf AUS geschaltet, so dass die Magerrichtungssteuerung beendet wird. In diesem Fall kann die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 niedriger werden als die Mager-Schwelle, nachdem ein nahezu vollständiger Bereich des stromaufwärtigen Katalysators 18 in den mageren Zustand kommt. Als Folge hiervon kann sich die katalytische Umwandlungseffizienz mit Bezug auf NOx (Magerkomponente) bei dem Vergleichsbeispiel verringern.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, das in 8 durch dicke durchgezogene Linien gezeigt ist, wird die Mager-RSP-Steuerung während der Magerrichtungssteuerung durchgeführt. Die Magerrichtungssteuerung wird bei dem ersten Ausführungsbeispiel zu Zeit t3 beendet. Zu Zeit t3 wird die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 niedriger als die Mager-Schwelle und wird bestimmt, dass die Begrenzung des fetten Zustands des stromaufwärtigen Katalysators 18 abgeschlossen ist, mit anderen Worten wird bestimmt, dass sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in dem mageren Zustand befindet. In der Mager-RSP-Steuerung wird die Konstantstromschaltung 27 gesteuert, um den Konstantstrom Ics anzulegen und eine Flussrichtung des Konstantstroms Ics einzustellen, um so die Mageransprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 zu erhöhen, dass sie höher ist als die Mager-Empfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 in dem Normalbetrieb, so dass die Mageransprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 erhöht wird.
Dementsprechend wird die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 niedriger als die Mager-Schwelle, bevor ein nahezu vollständiger Bereich des stromaufwärtigen Katalysators 18 in den mageren Zustand kommt. Mit anderen Worten kann frühzeitig bestimmt werden, dass sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in dem mageren Zustand befindet, und kann die Magerrichtungssteuerung relativ früh beendet werden. Dementsprechend kann bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Verringerung der katalytischen Umwandlungseffizienz mit Bezug auf NOx (Magerkomponente), das in der Magerrichtungssteuerung erzeugt wird, verhindert werden, und kann die Emissionsrate von NOx verringert werden.
Die Routine der Emissionsverringerungssteuerung, die durch die ECU 25 (oder den Mikrocomputer 26) ausgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
Die Routine der Emissionsverringerungssteuerung, die in 9 gezeigt ist, wird in einem Zustand, in dem die ECU 25 eingeschaltet ist, mit einer vorbestimmten Periode wiederholt ausgeführt, und kann als ein Beispiel eines Fettrichtungssteuerabschnitts bzw. -teils, eines Magerrichtungssteuerabschnitts bzw. -teils, eines Kennliniensteuerabschnitts bzw. -teils und eines Katalysationszustandsbestimmungsabschnitts bzw. -teils verwendet werden. Wenn die Emissionsverringerungssteuerung gestartet wird, wird zunächst in Schritt 101 bestimmt, ob die Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung beendet ist, mit anderen Worten wird bestimmt, ob die Kraftstoffeinspritzung wieder aufgenommen ist. Wenn in Schritt 101 bestimmt wird, dass die Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung nicht beendet ist, wird die Routine der Emissionsverringerungssteuerung beendet, ohne dass irgendwelche anderen Steuervorgänge durchgeführt werden.
Wenn in Schritt 101 bestimmt wird, dass die Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung beendet ist, mit anderen Worten, wenn bestimmt wird, dass die Kraftstoffeinspritzung wieder aufgenommen ist, wird in Schritt 102 bestimmt, ob die Fettrichtungsbedingung erfüllt ist. Hierbei umfasst die Fettrichtungsbedingung Bedingungen (1) bis (3) wie folgt.

(1) Ein Aufwärmen des stromaufwärtigen Katalysators 18 ist abgeschlossen.
(2) Die gespeicherte Sauerstoffmenge (Erfassungswert oder Schätzwert) in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 ist gleich oder höher einem vorbestimmten Wert, oder die Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung wird für eine vorbestimmte Zeitdauer oder länger durchgeführt.
(3) Eine Anforderung zum Anhalten der Maschine 11 ist nicht bereitgestellt.

Wenn alle der vorstehend beschriebenen Bedingungen (1) bis (3) erfüllt sind, ist die Fettrichtungsbedingung erfüllt. Wenn jedoch eine der vorstehend beschriebenen Bedingungen (1) bis (3) nicht erfüllt ist, ist die Fettrichtungsbedingung nicht erfüllt. Hierbei kann basierend darauf, ob die vorstehend beschriebene Bedingung (2) erfüllt ist oder nicht, bestimmt werden, ob sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in dem mageren Zustand befindet oder nicht. Daher kann ein Steuerabschnitt bzw. -teil der ECU 25 (des Mikrocomputers 26), der einen Steuervorgang von Schritt 102 durchführt, als ein Beispiel des Katalysationszustandsbestimmungsabschnitt bzw. -teil verwendet werden, der bestimmt, ob sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in dem mageren Zustand oder in dem fetten Zustand befindet.
Wenn in Schritt 102 bestimmt wird, dass die Fettrichtungsbedingung nicht erfüllt ist, wird die Routine der Emissionsverringerungssteuerung beendet, ohne dass irgendwelche Steuervorgänge durchgeführt werden.
Wenn in Schritt 102 bestimmt wird, dass die Fettrichtungsbedingung erfüllt ist, wird ein Steuervorgang von Schritt 103 durchgeführt. In Schritt 103 wird die Fettrichtungssteuerung durchgeführt, indem das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis TR der Hauptrückkupplungssteuerung bzw. -regelung auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis λfett eingestellt wird, das fetter bzw. niedriger ist als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0, das normalerweise eingestellt ist. In der Fettrichtungssteuerung wird das stromaufwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis UR so gesteuert, dass es fetter ist als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0. Mit anderen Worten kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtigen Katalysator 18 hinein strömt, fetter sein als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0. Dementsprechend kann begrenzt werden, dass der stromaufwärtige Katalysator 18 in den mageren Zustand kommt, mit anderen Worten kann die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 verringert werden.
Hierbei ist das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0 zum Beispiel abhängig von einem Betriebszustand der Maschine 11 (z.B. einer Maschinendrehzahl oder einer Maschinenlast) eingestellt. Das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis λfett, das fetter ist als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0, ist nicht notwendigerweise dahingehend beschränkt, dass es fetter ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis λfett kann magerer sein als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Mit anderen Worten kann, wenn das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0 magerer ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis λfett magerer sein als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Im nächsten Schritt 104 wird bestimmt, ob die Ausgabe (O₂-Sensorausgabe) des Sauerstoffsensors 21 höher ist als die vorbestimmte Fett-Schwelle (z.B. das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder ein wenig fetter bzw. niedriger). Wenn bestimmt wird, dass die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 gleich oder niedriger der Fett-Schwelle ist, wird der Steuervorgang von Schritt 102 durchgeführt. Wenn in Schritt 104 bestimmt wird, dass die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 höher ist als die Fett-Schwelle, kann bestimmt werden, dass die Begrenzung des mageren Zustands des stromaufwärtigen Katalysators 18 abgeschlossen ist, mit anderen Worten kann bestimmt werden, dass sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in dem fetten Zustand befindet, so dass ein Steuervorgang von Schritt 105 durchgeführt wird. In Schritt 105 wird die Fettrichtungssteuerung beendet und wird die Magerrichtungssteuerung durchgeführt, indem das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis TR der Hauptrückkopplungssteuerung bzw. -regelung auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis λmager eingestellt wird, das magerer bzw. höher ist als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0, das normalerweise eingestellt ist. In der Magerrichtungssteuerung wird das stromaufwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis UR so gesteuert, dass es magerer ist als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0. Mit anderen Worten kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtigen Katalysator 18 hinein strömt, magerer sein als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0. Dementsprechend kann begrenzt werden, dass der stromaufwärtige Katalysator 18 in den fetten Zustand kommt, mit anderen Worten kann die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 erhöht werden.
Das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis λmager, das magerer ist als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0, ist nicht notwendigerweise dahingehend beschränkt, dass es magerer ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis λmager kann fetter sein als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Mit anderen Worten kann, wenn das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0 fetter ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis λmager fetter sein als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Im nächsten Schritt 106 wird die Mager-RSP-Steuerung durchgeführt, so dass die Konstantstromschaltung 27 gesteuert wird, um die Flussrichtung des Konstantstroms Ics so einzustellen, dass die Mageransprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 erhöht wird, dass sie höher ist als die Mageransprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 in dem Normalbetrieb. In der Mager-RSP-Steuerung wird der an die Elektrodenschichten 33 und 34 angelegte Konstantstrom Ics auf einen Stromwert Imager eingestellt, der im Betrag höher ist als der Stromwert I0 des Konstantstroms Ics in dem Normalbetrieb (|Imager| > |I0|). Dementsprechend kann die Mageransprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 in der Mager-RSP-Steuerung höher gemacht werden als in dem Normalbetrieb.
Außerdem kann in der Mager-RSP-Steuerung der Stromwert Imager des an die Elektrodenschichten 33, 34 angelegten Konstantstroms Ics ein vorbestimmter fester Wert sein. Wahlweise kann der Stromwert Imager des an die Elektrodenschichten 33, 34 angelegten Konstantstroms Ics basierend auf dem Betriebszustand der Maschine 11 (z.B. der Maschinendrehzahl oder der Maschinenlast) durch Verwendung eines Steuerkennfelds oder dergleichen eingestellt werden. In diesem Fall kann der Stromwert Imager des an die Elektrodenschichten 33, 34 angelegten Konstantstroms Ics abhängig von dem Betriebszustand der Maschine 11 geändert werden, und kann der an die Elektrodenschichten 33, 34 angelegte Konstantstrom Ics auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, der von dem Betriebszustand der Maschine 11 abhängt.
Im nächsten Schritt 107 wird bestimmt, ob die Ausgabe (Sensorausgabe) des Sauerstoffsensors 21 niedriger ist als die vorbestimmte Mager-Schwelle (z.B. das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder ein wenig magerer bzw. höher). Wenn bestimmt wird, dass die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 gleich oder höher der Mager-Schwelle ist, wird der Steuervorgang von Schritt 105 durchgeführt. Wenn bestimmt wird, dass die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 niedriger ist als die Mager-Schwelle, kann bestimmt werden, dass die Begrenzung des fetten Zustands des stromaufwärtigen Katalysators 18 abgeschlossen ist, mit anderen Worten kann bestimmt werden, dass sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in dem mageren Zustand befindet, so dass ein Steuervorgang von Schritt 108 durchgeführt wird. In Schritt 108 wird die Magerrichtungssteuerung beendet und wird eine normale Luft-Kraftstoff-Steuerung durchgeführt, in der das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis TR der Hauptrückkopplungssteuerung bzw. -regelung auf das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0 eingestellt wird, das normalerweise eingestellt ist.
Im nächsten Schritt 109 wird die Mager-RSP-Steuerung beendet und wird der an die Elektrodenschichten 33, 34 angelegte Konstantstrom Ics auf den Stromwert I0 für den Normalbetrieb eingestellt. Wenn bestimmt wird, dass sich der stromaufwärtige Katalysator 18 nach einem Start der Magerrichtungssteuerung in dem mageren Zustand befindet, kann die Magerrichtungssteuerung beendet werden und kann die Ausgabekennlinie bzw. -charakteristik des Sauerstoffsensors 21 auf eine Ausgabekennlinie bzw. -charakteristik des Sauerstoffsensors 21 für den Normalbetrieb geändert werden.
In diesem Fall können Steuerabschnitte bzw. -teile der ECU 25 (des Mikrocomputers 26), die die Steuervorgänge von Schritten 104 und 107 durchführen, als Beispiele des Katalysationszustandsbestimmungsabschnitts verwendet werden. Steuerabschnitte bzw. -teile der ECU 25 (des Mikrocomputers 26), die die Steuervorgänge von Schritten 106 und 109 durchführen, können als ein Beispiel des Kennliniensteuerabschnitts bzw. -teils verwendet werden, der die Mager-RSP-Steuerung zumindest während der Magerrichtungssteuerung durchführt. Steuerabschnitte bzw. -teile der ECU 25 (des Mikrocomputers 26), die die Steuervorgänge von Schritten 103 und 105 durchführen, können als ein Beispiel des Fettrichtungssteuerabschnitts bzw. -teils verwendet werden, der die Fettrichtungssteuerung durchführt und beendet. Ein Steuerabschnitt bzw. -teil der ECU 25 (des Mikrocomputers 26), der den Steuervorgang von Schritt 105 durchführt, kann als ein Beispiel des Magerrichtungssteuerabschnitts bzw. -teils verwendet werden, der die Magerrichtungssteuerung durchführt.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel legt die Konstantstromschaltung 27, die außerhalb des Sauerstoffsensors 21 bereitgestellt ist, den Konstantstrom Ics zwischen den Elektrodenschichten 33, 34 an. Dementsprechend kann die Ausgabekennlinie bzw. -charakteristik des Sauerstoffsensors 21 geändert werden, und kann die Fettansprechempfindlichkeit oder die Mageransprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 erhöht werden. Außerdem besteht keine Notwendigkeit zum Integrieren einer unterstützenden elektrochemischen Zelle bzw. Batteriezelle oder dergleichen im Inneren des Sauerstoffsensors 21. Daher kann die Ausgabekennlinie bzw. -charakteristik des Sauerstoffsensors 21 ohne große Design- bzw. Ausgestaltungsänderungen und ohne Kostenerhöhung geändert werden.
In dem Emissionssteuersystem 1 des ersten Ausführungsbeispiels wird die Fettrichtungssteuerung nach der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung durchgeführt, so dass das stromaufwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis UR so gesteuert wird, dass es fetter wird als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0, das basierend auf der Normalbetriebsbedingung eingestellt ist. Nach der Fettrichtungssteuerung wird die Magerrichtungssteuerung durchgeführt, so dass das stromaufwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis UR so gesteuert wird, dass es magerer wird, als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0. Mit anderen Worten kann durch Durchführung der Magerrichtungssteuerung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtigen Katalysator 18 hinein strömt, magerer sein als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ0, und kann begrenzt werden, dass der stromaufwärtige Katalysator 18 in den fetten Zustand kommt. Als Folge hiervon kann die Verringerung der katalytischen Umwandlungseffizienz mit Bezug auf CO oder HC (Fettkomponente), das in der Fettrichtungssteuerung erzeugt wird, verhindert werden, und kann die Emissionsrate von CO und HC verringert werden.
Außerdem wird die Mager-RSP-Steuerung während der Magerrichtungssteuerung durchgeführt, so dass die Konstantstromschaltung 27 gesteuert wird, um den Konstantstrom Ics anzulegen und die Flussrichtung des Konstantstroms einzustellen, um so die Mageransprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 zu erhöhen. Basierend auf der Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 kann relativ früh bestimmt werden, dass sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in dem mageren Zustand befindet, und kann die Magerrichtungssteuerung relativ früh beendet werden. Dementsprechend kann die Verringerung der katalytischen Umwandlungseffizienz mit Bezug NOx (Magerkomponente), das in der Magerrichtungssteuerung erzeugt wird, verhindert werden, und kann die Emissionsrate von NOx verringert werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschrieben. Erläuterungen von Komponenten eines Emissionssteuersystems 1 des zweiten Ausführungsbeispiels, die im Wesentlichen gleich zu Komponenten des Emissionssteuersystems 1 des ersten Ausführungsbeispiels sind, sind ausgelassen oder vereinfacht, und es werden bei dem zweiten Ausführungsbeispiel hauptsächlich Komponenten des Emissionssteuersystems 1 beschrieben, die sich von denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels unterscheiden.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel führt eine ECU 25 (oder ein Mikrocomputer 26) des Emissionssteuersystems 1 eine Routine einer Emissionsverringerungssteuerung aus, die in 11 gezeigt ist. In der Emissionsverringerungssteuerung wird eine Fettansprechempfindlichkeitssteuerung (Fett-RSP-Steuerung) durchgeführt, in der eine Konstantstromschaltung 27 gesteuert wird, um eine Fettansprechempfindlichkeit eines Sauerstoffsensors 21 während der Fettrichtungssteuerung zu erhöhen. Die Fettansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 ist die Erfassungsansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 mit Bezug auf fettes Gas bzw. Starkgas, das ein Abgas mit einem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das fetter (d.h. niedriger) ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Im Speziellen wird in der Fett-RSP-Steuerung die Konstantstromschaltung 27 gesteuert, um einen positiven Konstantstrom (+Ics) derart auszugeben, dass eine Abgaselektrodenschicht 33 Sauerstoff an eine Atmosphärenelektrodenschicht 34 zuführt.
Wie es in 10 gezeigt ist, ist eine Ausführungsbedingung einer Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung in der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung nicht erfüllt und wird daher ein Kraftstoffzufuhranhalteflag zu Zeit t1 auf AUS geschaltet. Zu Zeit t1 wird die Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung beendet und wird eine Kraftstoffeinspritzung einer Maschine 11 wieder aufgenommen. Nach der Beendigung der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung kann sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in einem mageren Zustand bzw. Magerzustand befinden, in dem eine gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 relativ groß ist, und kann sich eine katalytische Umwandlungseffizienz des stromaufwärtigen Katalysators 18 mit Bezug auf NOx dadurch verringern. Wenn eine Ausführungsbedingung der Fettrichtungssteuerung (Fettrichtungsbedingung) nach der Beendigung der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung erfüllt ist/wird, mit anderen Worten, wenn bestimmt wird, dass sich der stromaufwärtige Katalysator 18 nach der Beendigung der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung in dem mageren Zustand befindet, wird zu Zeit t1 ein Fettausführungsflag auf EIN geschaltet, so dass eine Fettrichtungssteuerung durchgeführt wird. Durch Durchführung der Fettrichtungssteuerung kann begrenzt werden, dass der stromaufwärtige Katalysator 18 in den mageren Zustand kommt, mit anderen Worten kann die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 verringert werden.
Nach dem Start der Fettrichtungsteuerung wird eine Ausgabe (O₂-Sensorausgabe) des Sauerstoffsensors 21 zu Zeit t2 höher als eine vorbestimmte Fett-Schwelle (z.B. das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder ein wenig fetter bzw. niedriger), wie es in 10 gezeigt ist. Wenn die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 höher wird als die vorbestimmte Fett-Schwelle, wird bestimmt, dass die Begrenzung des mageren Zustands des stromaufwärtigen Katalysators 18 abgeschlossen ist, mit anderen Worten wird bestimmt, dass sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in einem fetten Zustand befindet, in dem die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 relativ gering ist. Somit wird das Fettausführungsflag auf AUS geschaltet und wird die Fettrichtungssteuerung zu Zeit t2 beendet.
Bei einem Vergleichsbeispiel, das in 10 durch dicke gestrichelte Linien gezeigt ist, wird die Fett-RSP-Steuerung während der Fettrichtungssteuerung nicht durchgeführt, mit anderen Worten wird die Fettansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 während der Fettrichtungssteuerung nicht erhöht. Bei dem Vergleichsbeispiel kann ein Zeitpunkt, zu dem die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 nach dem Start der Fettrichtungsteuerung höher wird als die Fett-Schwelle, hinter dem Zeitpunkt bei dem zweiten Ausführungsbeispiel hinterherhinken. Mit anderen Worten kann sich ein Zeitpunkt verzögern, zu dem bestimmt wird, dass die Begrenzung des mageren Zustands des stromaufwärtigen Katalysators 18 abgeschlossen ist. Dementsprechend kann sich eine Emissionsrate von CO oder HC (Fettkomponente) erhöhen, das in der Fettrichtungssteuerung erzeugt wird, und kann ein Emissionsgas verschlechtert bzw. verschlimmert werden.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in 10 durch dicke durchgezogene Linien gezeigt ist, wird die Fett-RSP-Steuerung während der Fettrichtungssteuerung durchgeführt, so dass die Konstantstromschaltung 27 gesteuert wird, um die Fettansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 zu erhöhen. Zum Beispiel wird die Konstantstromschaltung 27 gesteuert, um den Konstantstrom Ics an die Elektrodenschichten 33, 34 anzulegen und die Flussrichtung des Konstantstroms Ics einzustellen, um so die Fettansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 zu erhöhen. Genauer gesagt legt die Konstantstromschaltung 27 den positiven Konstantstrom Ifett (+Ics) an die Elektrodenschichten 33, 34 an. Wenn die Konstantstromschaltung 27 gesteuert wird, um zu bewirken, dass der Konstantstrom Ics in einer Richtung fließt, um eine Mageransprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 vor dem Start der Fett-RSP-Steuerung zu erhöhen, kann die Konstantstromschaltung 27 gesteuert werden, um ein Anlegen des Konstantstroms Ics an die Elektrodenschichten 33, 34 in der Fett-RSP-Steuerung an-/aufzuhalten, mit anderen Worten kann der Konstantstrom Ics in der Fett-RSP-Steuerung auf Null gesetzt werden.
Dementsprechend kann bei dem zweiten Ausführungsbeispiel verhindert werden, dass sich der Zeitpunkt verzögert, zu dem die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 höher wird als die Fett-Schwelle (d.h. der Zeitpunkt, zu dem die Begrenzung des mageren Zustands des stromaufwärtigen Katalysators 18 als abgeschlossen bestimmt wird). Somit kann erreichte werden, dass ein Zeitpunkt der Beendigung der Fettrichtungssteuerung relativ früh liegt bzw. auftritt. Als Ergebnis hiervon kann die Emissionsrate von CO oder HC (Fettkomponente), das in der Fettrichtungssteuerung erzeugt wird, verringert werden, und kann die Verschlechterung bzw. Verschlimmerung des Emissionsgases begrenzt werden.
Die Routine, die in 11 gezeigt ist und bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, umfasst einen Steuervorgang von Schritt 103a zwischen den Steuervorgängen von Schritten 103 und 104, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind. Andere Schritte bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die gleichen wie diejenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
In der Routine der Emissionsverringerungssteuerung, die in 11 gezeigt ist, wird in Schritt 102 bestimmt, ob die Fettrichtungsbedingung erfüllt ist oder nicht, nachdem die Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung in Schritt 101 als abgeschlossen bestimmt ist. Wenn die Fettrichtungsbedingung als erfüllt bestimmt wird, wird die Fettrichtungssteuerung in Schritt 103 durchgeführt.
Anschließend wird in Schritt 103a die Fett-RSP-Steuerung während der Fettrichtungssteuerung durchgeführt, so dass die Konstantstromschaltung 27 gesteuert wird, um die Fettansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 zu erhöhen. Im Speziellen wird die Konstantstromschaltung 27 gesteuert, um den Konstantstrom Ics an die Elektrodenschichten 33, 34 anzulegen und die Flussrichtung des Konstantstrom Ics einzustellen, um so die Fettansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 zu erhöhen, mit anderen Worten wird die Konstantstromschaltung 27 gesteuert, um den positiven Konstantstrom Ifett (+Ics) an die Elektrodenschichten (33, 34) anzulegen. Wahlweise kann die Konstantstromschaltung 27 gesteuert werden, um ein Anlegen des Konstantstroms Ics an die Elektrodenschichten 33, 34 in der Fett-RSP-Steuerung an-/aufzuhalten, mit anderen Worten kann der Konstantstrom Ics in der Fett-RSP-Steuerung auf Null gesetzt werden, wenn die Mageransprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 durch Anlegen des Konstantstroms Ics vor dem Start der Fett-RSP-Steuerung erhöht wird/ist. Ein Steuerabschnitt bzw. -teil der ECU (des Mikrocomputers 26), der den Steuervorgang von Schritt 103a durchführt, kann als ein Beispiel des Kennliniensteuerabschnitts bzw. -teils verwendet werden, der die Fett-RSP-Steuerung durchführt.
Im nächsten Schritt 104 wird bestimmt, ob die Ausgabe (Sensorausgabe) des Sauerstoffsensors 21 höher als die Fett-Schwelle. Wenn bestimmt wird, dass die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 höher ist als die Fett-Schwelle, wird die Fettrichtungssteuerung beendet und wird in Schritt 105 eine Magerrichtungssteuerung durchgeführt. Die Mager-RSP-Steuerung wird während der Magerrichtungssteuerung in Schritt 106 durchgeführt.
In Schritt 107 wird bestimmt, ob die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 niedriger ist als die Mager-Schwelle. Wenn bestimmt wird, dass die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 niedriger ist als die Mager-Schwelle, wird die Magerrichtungssteuerung beendet und wird in Schritt 108 die normale Luft-Kraftstoff-Steuerung durchgeführt. Die Mager-RSP-Steuerung wird in Schritt 109 beendet.
Bei dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wird die Fett-RSP-Steuerung während der Fettrichtungssteuerung durchgeführt, so dass die Konstantstromschaltung 27 gesteuert wird, um die Fettansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 (d.h. eine Erfassungsansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 mit Bezug auf fettes Gas) während der Fettrichtungssteuerung zu erhöhen. Dementsprechend kann verhindert werden, dass sich der Zeitpunkt verzögert, zu dem die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 nach dem Start der Fettrichtungssteuerung höher wird als die Fett-Schwelle (d.h. der Zeitpunkt, zu dem die Begrenzung des mageren Zustands des stromaufwärtigen Katalysators 18 als abgeschlossen bestimmt wird). Somit kann erreicht werden, dass der Zeitpunkt der Beendigung der Fettrichtungssteuerung relativ früh liegt bzw. auftritt, und kann eine Durchführungszeitdauer der Fettrichtungssteuerung dadurch verkürzt werden. Daher kann begrenzt werden, dass in der Fettrichtungssteuerung erzeugtes CO oder HC (Fettkomponente) zu viel in den stromaufwärtigen Katalysator 18 eingeführt wird. Als Folge hiervon, wie es in 10 gezeigt ist, kann eine Zeitdauer verkürzt werden, in der eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung (z.B. die Fettrichtungsteuerung und die Magerrichtungssteuerung) nach der Beendigung der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung durchgeführt wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird basierend darauf, ob die gespeicherte Sauerstoffmenge (Erfassungswert oder Schätzwert) in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 gleich oder größer dem vorbestimmten Wert ist oder nicht, oder basierend darauf, ob eine Durchführungszeitdauer der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung gleich oder länger der vorbestimmten Zeitdauer ist oder nicht, bestimmt, ob sich der stromaufwärtige Katalysator 18 nach der Beendigung der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung in dem mageren Zustand befindet oder nicht. Mit anderen Worten wird die Fettrichtungssteuerung nach der Beendigung der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung durchgeführt, wenn die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 gleich oder größer dem vorbestimmten Wert ist, oder wenn die Durchführungszeitdauer der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung gleich oder länger der vorbestimmten Zeitdauer ist. Jedoch ist die Fettrichtungssteuerung nicht darauf beschränkt, nach der Beendigung der Kraftstoffzufuhranhaltesteuerung durchgeführt zu werden. Zum Beispiel kann basierend darauf, ob die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 gleich oder größer dem vorbestimmten Wert ist oder nicht, oder basierend darauf, ob die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 niedriger ist als die vorbestimmte Mager-Schwelle oder nicht, bestimmt werden, ob sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in dem mageren Zustand befindet oder nicht. Mit anderen Worten kann die Fettrichtungssteuerung durchgeführt werden, wenn bestimmt wird, dass die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 gleich oder größer dem vorbestimmten Wert ist, oder wenn bestimmt wird, dass die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 niedriger ist als die vorbestimmte Mager-Schwelle.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird basierend darauf, ob die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 höher als die vorbestimmte Fett-Schwelle oder nicht, bestimmt, ob sich der stromaufwärtige Katalysator 18 nach dem Start der Fettrichtungssteuerung in dem fetten Zustand befindet oder nicht. Mit anderen Worten wird die Fettrichtungssteuerung beendet und wird die Magerrichtungssteuerung durchgeführt, wenn bestimmt wird, dass die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 höher ist als die vorbestimmte Fett-Schwelle. Wahlweise kann zum Beispiel basierend darauf, ob die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 gleich oder kleiner einem vorbestimmten Wert ist oder nicht, bestimmt werden, ob sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in dem fetten Zustand befindet oder nicht. Mit anderen Worten kann die Fettrichtungssteuerung beendet werden und kann die Magerrichtungssteuerung durchgeführt werden, wenn bestimmt wird, dass die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 gleich oder kleiner dem vorbestimmt Wert ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird basierend darauf, ob die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 niedriger ist als die vorbestimmte Mager-Schwelle oder nicht, bestimmt, ob sich der stromaufwärtige Katalysator 18 nach dem Start der Magerrichtungssteuerung in dem mageren Zustand befindet oder nicht. Mit anderen Worten wird die Magerrichtungssteuerung beendet, wenn bestimmt wird, dass die Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 niedriger ist als die vorbestimmte Mager-Schwelle. Wahlweise kann zum Beispiel basierend darauf, ob die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 gleich oder größer einem vorbestimmten Wert ist oder nicht, bestimmt werden, ob sich der stromaufwärtige Katalysator 18 in dem mageren Zustand befindet oder nicht. Mit anderen Worten kann die Magerrichtungssteuerung beendet werden, wenn bestimmt wird, dass die gespeicherte Sauerstoffmenge in dem stromaufwärtigen Katalysator 18 gleich oder größer dem vorbestimmten Wert.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird in der normalen Luft-Kraftstoff-Steuerung der Konstantstrom Ics, der gleich I0 ist, an die Elektrodenschichten 33, 34 angelegt, so dass sich die Mageransprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 21 erhöht. Wahlweise kann der Konstantstrom Ics in der normalen Luft-Kraftstoff-Steuerung auf Null gesetzt werden, so dass kein Strom zwischen den Elektrodenschichten 33, 34 fließt.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird die Mager-RSP-Steuerung während der Magerrichtungssteuerung durchgeführt. Wahlweise kann die Mager-RSP-Steuerung nicht während der Magerrichtungssteuerung durchgeführt werden, und kann die Mager-Schwelle der Ausgabe des Sauerstoffsensors 21 fetter bzw. niedriger eingestellt werden als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist die Konstantstromschaltung 27 mit der Atmosphärenelektrodenschicht 34 des Sauerstoffsensors 21 (des Sensorelements 31) verbunden. Zum Beispiel jedoch kann die Konstantstromschaltung 27 mit der Abgaselektrodenschicht 33 des Sauerstoffsensors 21 (des Sensorelements 31) verbunden sein oder kann die Konstantstromschaltung 27 kann sowohl mit der Atmosphärenelektrodenschicht 34 als auch mit der Abgaselektrodenschicht 33 verbunden sein.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Offenbarung auf das Emissionssteuersystem bzw. Abgasregelsystem 1 angewandt, das den Sauerstoffsensor 21 aufweist, der das becherartig geformte Sensorelement 31 aufweist. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch zum Beispiel auf ein Emissionssteuersystem bzw. Abgasregelsystem angewandt werden, das einen Sauerstoffsensor umfasst, der ein Sensorelement mit einem geschichteten Aufbau aufweist.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Offenbarung auf das Emissionssteuersystem bzw. Abgasregelsystem 1 angewandt, in dem sich der Sauerstoffsensor 21 in der Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des stromaufwärtigen Katalysators 18 befindet. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf den stromaufwärtigen Katalysator 18 oder den Sauerstoffsensor 21 beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann auf ein Emissionssteuersystem bzw. Abgasregelsystem angewandt werden, in dem sich ein Abgassensor, wie etwa ein Sauerstoffsensor oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, in einer Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts eines Katalysators zur Reinigung von Abgas befindet.
Vorteilhafte Wirkungen und Modifikationen werden dem Fachmann leicht einfallen. Die Offenbarung in ihrem weiteren Sinne ist daher nicht auf die spezifischen Einzelheiten, die repräsentative Vorrichtung und die veranschaulichenden Beispiele beschränkt, die gezeigt und beschrieben sind.
Ein Emissionssteuersystem für eine Maschine umfasst einen Katalysator (18) und einen Abgassensor (21), der in einer Strömungsrichtung von Abgas stromabwärts des Katalysators (18) bereitgestellt ist. Der Abgassensor (21) umfasst ein Sensorelement (31), das ein Paar von Elektroden (33, 34) und einen zwischen den Elektroden (33, 34) liegenden Festelektrolytkörper (32) umfasst. Das Emissionssteuersystem umfasst ferner einen Konstantstromzufuhrabschnitt (27), der eine Ausgabekennlinie des Abgassensors (21) durch Anlegen eines Konstantstroms (Ics) zwischen den Elektroden (33, 34) ändert, einen Katalysationszustandsbestimmungsabschnitt, der einen fetten/mageren Zustand des Katalysators (18) bestimmt, einen Fettrichtungssteuerabschnitt, der eine Fettrichtungssteuerung abhängig von dem fetten/mageren Zustand des Katalysators (18) durchführt und beendet, einen Magerrichtungssteuerabschnitt, der eine Magerrichtungssteuerung nach der Fettrichtungssteuerung durchführt, und einen Kennliniensteuerabschnitt, der eine Mageransprechempfindlichkeitssteuerung zumindest während der Magerrichtungssteuerung durchführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 8-20414 [0004]
US 4741817 [0004]
JP 2000-054826 A [0005]

Claims

Emissionssteuersystem für eine Brennkraftmaschine, mit: einem Katalysator (18), der zur Reinigung von Abgas verwendet wird, das von der Maschine ausgestoßen wird; einem Abgassensor (21), der in einer Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des Katalysators (18) bereitgestellt ist, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu erfassen oder zu erfassen, ob das Abgas fett oder mager ist, wobei der Abgassensor (21) ein Sensorelement (31) umfasst, das ein Paar von Elektroden (33, 34) und einen zwischen dem Paar von Elektroden (33, 34) liegenden Festelektrolytkörper (32) umfasst; einem Konstantstromzufuhrabschnitt (27), der konfiguriert ist, eine Ausgabekennlinie des Abgassensors (21) durch Anlegen eines Konstantstroms (Ics) zwischen dem Paar von Elektroden (33, 34) zu ändern; einem Katalysationszustandsbestimmungsabschnitt, der konfiguriert ist, zu bestimmten, ob sich der Katalysator (18) in einem fetten Zustand oder in einem mageren Zustand befindet; einem Fettrichtungssteuerabschnitt, der konfiguriert ist, eine Fettrichtungssteuerung durchzuführen, in der ein LuftKraftstoff-Verhältnis (UR) des Abgases, das in den Katalysator (18) hinein strömt, fetter gemacht wird als ein normales Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ0), das basierend auf einer Normalbetriebsbedingung eingestellt ist, wenn der Katalysationszustandsbestimmungsabschnitt bestimmt, dass sich der Katalysator (18) in dem mageren Zustand befindet, wobei der Fettrichtungssteuerabschnitt konfiguriert ist, die Fettrichtungssteuerung zu beenden, wenn der Katalysationszustandsbestimmungsabschnitt nach einem Start der Fettrichtungssteuerung bestimmt, dass sich der Katalysator (18) in dem fetten Zustand befindet; einem Magerrichtungssteuerabschnitt, der konfiguriert ist, eine Magerrichtungssteuerung durchzuführen, in der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (UR) des Abgases, das in den Katalysator (18) hinein strömt, magerer gemacht wird als das normale Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ0), das basierend auf der Normalbetriebsbedingung eingestellt ist, nachdem der Fettrichtungssteuerabschnitt die Fettrichtungssteuerung beendet; und einem Kennliniensteuerabschnitt, der konfiguriert ist, zumindest während der Magerrichtungssteuerung eine Mageransprechempfindlichkeitssteuerung durchzuführen, in der der Konstantstromzufuhrabschnitt (27) gesteuert wird, um eine Flussrichtung des Konstantstroms (Ics) einzustellen, um so eine Erfassungsansprechempfindlichkeit des Abgassensors (21) mit Bezug auf mageres Gas zu erhöhen.
Emissionssteuersystem gemäß Anspruch 1, wobei der Kennliniensteuerabschnitt den Konstantstrom (Ics) in der Mageransprechempfindlichkeitssteuerung auf einen Wert einstellt, der höher ist als ein Wert des Konstantstroms (Ics) für einen Normalbetrieb.
Emissionssteuersystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Kennliniensteuerabschnitt den Konstantstrom (Ics) auf einen Wert für einen Normalbetrieb einstellt, wenn der Katalysationszustandsbestimmungsabschnitt nach einem Start der Magerrichtungssteuerung bestimmt, dass sich der Katalysator (18) in dem mageren Zustand befindet.
Emissionssteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kennliniesteuerabschnitt in der Mageransprechempfindlichkeitssteuerung einen Wert des Konstantstroms (Ics) basierend auf einem Betriebszustand der Maschine einstellt.
Emissionssteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kennliniesteuerabschnitt während der Fettrichtungssteuerung eine Fettansprechempfindlichkeitssteuerung durchführt, in der der Konstantstromzufuhrabschnitt (27) gesteuert wird, um eine Erfassungsansprechempfindlichkeit des Abgassensors (21) mit Bezug auf fettes Gas zu erhöhen.