DE102016117270B4

DE102016117270B4 - Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102016117270B4
Application number: DE102016117270.7A
Authority: DE
Inventors: Kinji MORIHIRO
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2020-04-23
Anticipated expiration: 2036-09-15
Also published as: US20170096926A1; CN106560608B; JP6213540B2; DE102016117270A1; CN106560608A; JP2017067040A; US9970345B2

Abstract

Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine, aufweisend:einen Abgasreinigungskatalysator (20), welcher in einem Auslassdurchlass einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist;einen stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (40), welcher in der Richtung der Abgasströmung auf einer stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators (20) angeordnet ist und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator (20) strömenden Abgases erfasst;einen stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (41), welcher in der Richtung der Abgasströmung auf einer stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators (20) angeordnet ist und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von dem Abgasreinigungskatalysator (20) ausströmenden Abgases erfasst; undeine Steuerungsvorrichtung, welche Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (40) und des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (41) als die Grundlage verwendet, um den Kraftstoffzuführbetrag hin zu einer Verbrennungskammer (5) der Verbrennungskraftmaschine zu steuern, wobei die Steuerungsvorrichtung durchführt:eine Haupt-Rückkopplungssteuerung, welche den Kraftstoffzuführbetrag durch einen Rückkoppelung steuert, so dass das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (40) zu einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird,eine Sub-Rückkopplungssteuerung unter Verwendung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (41) als die Grundlage, um das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, abwechselnd umzuschalten,eine Haupt-Lernsteuerung unter Verwendung einer Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (40) und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als die Grundlage, um einen Haupt-Lernwert zu berechnen, welcher sich gemäß einer stabilen Abweichung verändert, die zwischen diesen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen vorliegt, und unter Verwendung des berechneten Haupt-Lernwerts als die Grundlage, um den Kraftstoffzuführbetrag hin zu der Verbrennungskammer (5) der Verbrennungskraftmaschine zu steuern, so dass die Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (40) und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner wird, undeine Sub-Lernsteuerung unter Verwendung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (40) und des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors als die Grundlage, um einen Sub-Lernwert zu berechnen, der sich gemäß einer Differenz zwischen einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator (20) strömenden Abgases und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert, und unter Verwendung des berechneten Sub-Lernwerts als die Grundlage, um den Kraftstoffzuführbetrag hin zu der Verbrennungskammer (5) der Verbrennungskraftmaschine zu steuern, so dass die Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator (20) strömenden Abgases und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner wird, wobei die Steuerungsvorrichtung eine Sub-Lern-Förderungssteuerung durchführt, welche einen Parameter mit Bezug auf den Sub-Lernwert steuert, so dass sich der Sub-Lernwert bei der Sub-Lernsteuerung in Abhängigkeit der Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator (20) strömenden Abgases und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem geeigneten Wert verändert, wenn eine Sub-Lern-Förderungsbedingung erfüllt ist, im Vergleich dazu, wenn die Sub-Lern-Förderungsbedingung nicht erfüllt ist, undwobei die Sub-Lern-Förderungsbedingung zumindest dann erfüllt ist, wenn die Absolutwerte des Haupt-Lernwerts und des Sub-Lernwerts entsprechend vorbestimmten Referenz-Absolutwerten entsprechen oder größer sind, und der Haupt-Lernwert und der Sub-Lernwert entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine.
Allgemeiner Stand der Technik
Bislang ist ein Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine mit einem in einem Auslassdurchlass einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Abgasreinigungskatalysator, einem stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor, welcher auf einer stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators in der Richtung der Abgasströmung angeordnet ist und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgases erfasst, einem stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor, welcher auf einer stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators in der Richtung der Abgasströmung angeordnet ist und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von dem Abgasreinigungskatalysator ausströmenden Abgases erfasst, und einer Steuerungsvorrichtung unter Verwendung der Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors und des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors als die Basis, um einen Kraftstoffzuführbetrag hin zu einer Verbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine zu steuern, bekannt.
Bei einem solchen Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine führt die Steuerungsvorrichtung eine Haupt-Feed-Back- bzw. Haupt-Rückkopplungssteuerung durch, welche durch eine Rückkopplung den Kraftstoffzuführbetrag steuert, so dass das durch den stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (nachstehend als „Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis“ bezeichnet) zu einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Zusätzlich führt dieses eine Sub-Rückkopplungssteuerung unter Verwendung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors usw. als die Basis durch, um das Ziel-Luft-Kraftstoff- Verhältnis abwechselnd zwischen einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (nachfolgend als ein „fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis“ bezeichnet), und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (nachfolgend als ein „mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis“ bezeichnet), umzuschalten bzw. zu wechseln (beispielsweise PLT1). Bei dem in PLT1 beschriebenen Abgasreinigungssystem wird insbesondere dann, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors zu einem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, welches fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, oder wenn dieses kleiner wird, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet. Zusätzlich wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet bzw. gewechselt, falls der Schätzwert des Sauerstoffspeicherbetrags des Abgasreinigungskatalysators einen Wechsel-Referenz-Speicherbetrag erreicht, welcher kleiner als ein maximaler Sauerstoffspeicherbetrag des Abgasreinigungskatalysators ist.
Ferner weicht das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors hin zu der fetten Seite ab, je größer der Betrag an Wasserstoff in dem von dem Maschinenkörper abgegebenen Abgas ist. Daher wurde bei dem in PLT1 beschriebenen Abgasreinigungssystem das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors als die Grundlage verwendet, um den Freigabebetrag von Sauerstoff von dem Abgasreinigungskatalysator in der Zeit zu berechnen, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, und den Speicherbetrag an Sauerstoff in dem Abgasreinigungskatalysator in der Zeit zu berechnen, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist. Ferner wird ein Sub-Lernwert gemäß einer Differenz zwischen dem auf diese Art und Weise berechneten Sauerstoff-Freigabebetrag und Sauerstoffspeicherbetrag berechnet und dieser Sub-Lernwert wird als die Grundlage verwendet, um das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu korrigieren (Sub-Rückkopplungs-Lernsteuerung). Gemäß der PLT1 wird aus diesem Grund, auch wenn bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors eine Abweichung auftritt, erachtet, dass diese Abweichung kompensiert werden kann.
Zitierungsliste
Patentliteratur

PLT 1: JP 2015 - 71 963 A
PLT 2: JP 2010 -180 746 A

Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
In diesem Zusammenhang führt eine Beschädigung bzw. ein technischer Defekt eines Kraftstoffinjektors usw. bei einem Teil der Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern manchmal dazu, dass der tatsächliche Kraftstoffzuführbetrag von diesem Kraftstoffinjektor größer als der Zielwert wird. Dies tritt beispielsweise dann auf, wenn sich Fremdstoffe zwischen einem Nadelventil und einem Ventilsitz des Kraftstoffinjektors ablagern und sich das Nadelventil nicht länger vollständig schließen kann. Falls auf diese Art und Weise der Kraftstoffzuführbetrag von einem Teil der Kraftstoffinjektoren größer wird, wird das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches in einer Verbrennungskammer, wenn eine Verbrennung auftritt) bei einem Zylinder entsprechend diesem Teil der Kraftstoffinjektoren fetter als das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei den anderen Zylindern. Nachstehend ist die Abweichung des Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen Zylindern aufgrund dessen, dass das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einem Teil der Zylinder auf diese Art und Weise fetter als das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei anderen Zylindern wird, als ein „Fett-Ungleichgewicht“ bezeichnet.
Falls auf diese Art und Weise ein Fett-Ungleichgewicht auftritt, strömt ein großer Betrag an Wasserstoff von einem Zylinder aus, bei welchem das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett wurde. Folglich weicht das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors hin zu der fetten Seite ab. Zu dieser Zeit wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgases ausgehend von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu der mageren Seite abweichen, falls eine Haupt-Rückkopplungssteuerung verwendet wird, um das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors zu steuern, so dass dieses zu dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird.
Auch wenn bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors auf diese Art und Weise eine Abweichung auftritt und das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis abweicht, wird diese Abweichung durch die vorstehend erwähnte Sub-Rückkopplungs-Lernsteuerung allmählich kompensiert. Die Kompensation der Abweichung durch die Sub-Rückkopplungs-Lernsteuerung nimmt jedoch Zeit in Anspruch, so dass das Beseitigen der Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend davon, wenn ein Fett-Ungleichgewicht auftritt, ein bestimmtes Ausmaß an Zeit einnimmt. Falls das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis jedoch über lange Zeit voneinander abweichen, wird eine Verschlechterung der Abgasemission hervorgerufen.
Daher ist es unter Berücksichtigung des vorstehenden Problems eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine vorzusehen, welches in der Lage ist, die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rasch zu reduzieren, auch wenn ein Fett-Ungleichgewicht auftritt.
Lösung des Problems
Die vorliegende Erfindung erfolgte, um das vorstehende Problem zu lösen, und dessen Kurzfassung ist im Folgenden dargelegt.

(1) Ein Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine, aufweisend: einen Abgasreinigungskatalysator, welcher in einem Auslassdurchlass einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist; einen stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor, welcher auf einer stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators in der Richtung der Abgasströmung angeordnet ist und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgases erfasst; einen stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor, welcher auf einer stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators in der Richtung der Abgasströmung angeordnet ist und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von dem Abgasreinigungskatalysator ausströmenden Abgases erfasst; und eine Steuerungsvorrichtung, welche Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors und des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors als die Grundlage verwendet, um den Kraftstoffzuführbetrag hin zu einer Verbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine zu steuern, wobei die Steuerungsvorrichtung eine Haupt-Rückkopplungssteuerung, welche den Kraftstoffzuführbetrag durch ein Feedback bzw. eine Rückkoppelung steuert, so dass das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors zu einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, eine Sub-Rückkopplungssteuerung unter Verwendung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors als die Basis, um das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, abwechselnd umzuschalten, eine Haupt-Lernsteuerung unter Verwendung einer Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als die Basis, um einen Haupt-Lernwert zu berechnen, welcher sich gemäß einer stabilen Abweichung verändert, die zwischen diesen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen vorliegt, und unter Verwendung des berechneten Haupt-Lernwerts als die Basis, um den Kraftstoffzuführbetrag hin zu der Verbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine zu steuern, so dass die Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner wird, und eine Sub-Lernsteuerung unter Verwendung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors und des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors als die Basis, um einen Sub-Lernwert zu berechnen, der sich gemäß einer Differenz zwischen einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgases und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert, und unter Verwendung des berechneten Sub-Lernwerts als die Basis, um den Kraftstoffzuführbetrag hin zu der Verbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine zu steuern, so dass die Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgases und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner wird, durchführt, wobei die Steuerungsvorrichtung eine Sub-Lern-Förderungssteuerung durchführt, welche einen Parameter mit Bezug auf den Sub-Lernwert steuert, so dass sich der Sub-Lernwert bei der Sub-Lernsteuerung in Abhängigkeit der Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgases und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einfache Art und Weise hin zu einem geeigneten Wert verändert, wenn eine Sub-Lern-Förderungsbedingung erfüllt ist, im Vergleich dazu, wenn die Sub-Lern-Förderungsbedingung nicht erfüllt ist, und wobei die Sub-Lern-Förderungsbedingung zumindest dann erfüllt ist, wenn die Absolutwerte des Haupt-Lernwerts und des Sub-Lernwerts entsprechend vorbestimmten Referenz-Absolutwerten entsprechen oder größer sind, und der Haupt-Lernwert und der Sub-Lernwert entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen.
(2) Das Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine, wie vorstehend unter (1) beschrieben, wobei die Sub-Lern-Förderungsbedingung zumindest dann erfüllt ist, wenn die Absolutwerte des Haupt-Lernwerts und des Sub-Lernwerts entsprechend vorbestimmten Referenz-Absolutwerten entsprechen oder größer sind und der Haupt-Lernwert und der Sub-Lernwert entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen, und darüber hinaus eine Differenz des Haupt-Lernwerts und des Sub-Lernwerts einer vorbestimmten Referenz-Differenz entspricht oder größer ist.
(3) Das Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine wie vorstehend unter (1) oder (2) beschrieben, wobei ein Absolutwert des Sub-Lernwerts auf einem vorbestimmten Schutzwert oder niedriger gehalten wird, und bei der Sub-Lern-Förderungssteuerung veranlasst wird, dass ein Absolutwert des Schutzwerts zunimmt.
(4) Das Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine, wie vorstehend unter einem der Punkte (1) bis (3) beschrieben, wobei bei der Sub-Lernsteuerung eine Differenz des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgases mit einem vorbestimmten Koeffizienten multipliziert wird und die Werte kumulativ addiert werden, um einen Sub-Lernwert zu berechnen, und der Koeffizient bei der Sub-Lern-Förderungssteuerung, wenn der Sub-Lernwert berechnet wird, vergrößert ist, wenn die Sub-Lern-Förderungsbedingung erfüllt ist, im Vergleich dazu, wenn die Sub-Lern-Förderungsbedingung nicht erfüllt ist.
(5) Das Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine, wie vorstehend unter einem der Punkte (1) bis (4) beschrieben, wobei die Steuerungsvorrichtung bei der Sub-Rückkopplungssteuerung das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis abwechselnd zwischen einem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, umschaltet, und ein Fett-Grad des fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei der Sub-Lern-Förderungssteuerung vergrößert bzw. erhöht ist, wenn die Sub-Lern-Förderungsbedingung erfüllt ist, im Vergleich zu dem Fall, wenn die Sub-Lern-Förderungsbedingung nicht erfüllt ist.
(6) Das Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine, wie vorstehend unter einem der Punkte (1) bis (5) beschrieben, wobei die Steuerungsvorrichtung das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors als die Grundlage verwendet, um einen Sauerstoffspeicherbetrag des Abgasreinigungskatalysators abzuschätzen, und bei der Sub-Rückkopplungssteuerung das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umschaltet, wenn der Schätzwert des Sauerstoffspeicherbetrags des Abgasreinigungskatalysators zu dem Wechsel-Referenz-Speicherbetrag oder größer wird, und der Wechsel-Referenz-Speicherbetrag bei der Sub-Lern-Förderungssteuerung, wenn die Sub-Lern-Förderungsbedingung erfüllt ist, im Vergleich zu dem Fall, bei welchem die Sub-Lern-Förderungsbedingung nicht erfüllt ist, verkleinert ist.
(7) Das Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine, wie vorstehend unter einem der Punkte (1) bis (4) beschrieben, wobei die Steuerungsvorrichtung das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Sub-Rückkopplungssteuerung abwechselnd zwischen einem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, umschaltet, und ein Mager-Grad des mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei der Sub-Lern-Förderungssteuerung, wenn die Sub-Lern-Förderungsbedingung erfüllt ist, im Vergleich zu dem Fall, bei welchem die Sub-Lern-Förderungsbedingung nicht erfüllt ist, verkleinert ist

Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis schnell zu reduzieren, auch wenn ein Fett-Ungleichgewicht auftritt.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, welche eine mit einem Abgasreinigungssystem der vorliegenden Erfindung vorgesehene Verbrennungskraftmaschine schematisch zeigt.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors.
3 ist eine Ansicht, welche die Beziehung zwischen einer auf den Sensor aufgebrachten Spannung und einem Ausgangsstrom bei unterschiedlichen Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen zeigt.
4 ist eine Ansicht, welche die Beziehung zwischen einem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem Ausgangsstrom zeigt, wenn die auf den Sensor aufgebrachte Spannung konstant ist.
5 ist ein Zeitdiagramm eines kumulativen Zeitwerts einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung bei einer Haupt-Rückkopplungssteuerung und eines Haupt-Lernwerts.
6 ist ein Zeitdiagramm eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags usw. im Falle des Durchführens der Sub-Rückkopplungssteuerung der vorliegenden Ausführungsform.
7 ist ein Zeitdiagramm eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags usw. ähnlich zu 6 in dem Fall, bei welchem bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors eine Abweichung auftritt.
8 ist ein Zeitdiagramm eines Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses usw. in dem Fall, bei welchem bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors eine Abweichung auftritt.
9 ist ein Zeitdiagramm eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags usw., wenn bei dem Ausgangswert des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors eine große Abweichung auftritt.
10 ist ein Zeitdiagramm eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags usw., wenn bei dem Ausgangswert des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors eine große Abweichung auftritt.
11 ist ein Zeitdiagramm eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags usw., wenn ein Lernen bei dem festen bzw. festgelegten stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird.
12 ist ein Zeitdiagramm eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags usw., wenn ein festes bzw. festgelegtes Mager-Lernen usw. durchgeführt wird.
13 ist ein Zeitdiagramm des Auftretens eines Ungleichgewichts usw., wenn eine Sub-Lern-Förderungssteuerung durchgeführt wird.
14 ist ein funktionelles Blockdiagramm einer Steuerungsvorrichtung.
15 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerroutine zum Berechnen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags zeigt.
16 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerroutine einer Sub-Lernsteuerung zeigt.
17 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerroutine einer Sub-Lern-Förderungssteuerung zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend sind mit Bezug auf die Abbildungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert erläutert.
<Erläuterung der gesamten Verbrennungskraftmaschine>
1 ist eine Ansicht, welche eine Verbrennungskraftmaschine schematisch zeigt, bei welcher ein Abgasreinigungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die in 1 gezeigte Verbrennungskraftmaschine umfasst einen Maschinenkörper 1, welcher mit einem Zylinderblock 2 und einem an dem Zylinderblock 2 befestigten Zylinderkopf 4 vorgesehen ist. Innerhalb des Zylinderblocks 2 ist ein Kolben 3 angeordnet, welcher sich innerhalb eines Zylinders hin und her bewegt, der innerhalb des Zylinderblocks 2 ausgebildet ist. Zwischen dem Kolben 3 und dem Zylinderkopf 4 ist eine Verbrennungskammer 5 ausgebildet, in welcher ein Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrannt wird.
Innerhalb des Zylinderkopfs 4 sind ein Einlasskanal 7 und ein Auslasskanal 9 ausgebildet. Der Einlasskanal 7 und der Auslasskanal 8 stehen mit der Verbrennungskammer 5 in Verbindung. Die in 1 gezeigte Verbrennungskraftmaschine weist ferner ein Einlassventil 6 und ein Auslassventil 8 auf, welche in dem Zylinderkopf 4 angeordnet sind. Das Einlassventil 6 öffnet und schließt den Einlasskanal 7, während das Auslassventil 8 den Auslasskanal 9 öffnet und schließt.
Wie in 1 gezeigt ist, weist die Verbrennungskraftmaschine eine Zündkerze 10, die bei einem mittleren Teil der Innenwandoberfläche des Zylinderkopfs 4 angeordnet ist, und einen Kraftstoffinjektor 11, welcher bei einem Umfangsteil der Innenwandoberfläche des Zylinderkopfs 4 angeordnet ist, auf. Die Zündkerze 10 ist derart konfiguriert, dass diese einen Funken gemäß einem Zündsignal erzeugt. Ferner spritzt der Kraftstoffinjektor 11 einen vorbestimmten Betrag an Kraftstoff gemäß einem Einspritzsignal in die Verbrennungskammer 5 ein. Zu beachten ist, dass der Kraftstoffinjektor 11 derart angeordnet sein kann, dass dieser Kraftstoff in den Einlasskanal 7 einspritzt. Ferner wird bei der vorliegenden Ausführungsform als der Kraftstoff Ottokraftstoff mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 14,6 verwendet. Bei dem Abgasreinigungssystem, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann jedoch ein anderer Kraftstoff als Ottokraftstoff oder ein Kraftstoffgemisch mit Ottokraftstoff verwendet werden.
Wie in 1 gezeigt ist, weist die Verbrennungskraftmaschine ferner Einlass-Abzweigkanäle 13, welche mit dem Einlasskanal 7 des Zylinders verbunden sind, einen Ausgleichsbehälter 14, welcher mit diesen Einlass-Abzweigkanälen 13 verbunden ist, und eine mit dem Ausgleichsbehälter 14 verbundene Einlassleitung 15 auf. Die Einlassleitung 15 ist mit einem Luftfilter 16 verbunden. Der Einlass- bzw. Ansaugkanal 7, die Einlass-Abzweigkanäle 13, der Ausgleichsbehälter 14 und die Einlassleitung 15 bilden einen Einlassdurchlass der Verbrennungskraftmaschine. Ferner ist in der Einlassleitung 15 ein Drosselventil 18 angeordnet, welches durch ein Drosselventil-Antriebsstellglied 17 angetrieben wird. Es kann veranlasst werden, dass sich das Drosselventil 18 durch das Drosselventil-Antriebsstellglied 17 dreht, wodurch der Öffnungsbereich des Einlassdurchlasses verändert werden kann.
Die Verbrennungskraftmaschine weist andererseits einen mit dem Auslasskanal 9 des Zylinders verbundenen Auslasskrümmer 19 auf. Der Auslasskrümmer 19 besitzt eine Mehrzahl an Röhren bzw. Kanälen, welche mit den Auslasskanälen 9 verbunden sind, und ein Kopfstück, bei welchem diese Röhren zusammengeführt sind. Zusätzlich weist die Verbrennungskraftmaschine ein mit dem Kopfstück des Auslasskrümmers 19 verbundenes stromaufwärtsseitiges Gehäuse 21, ein stromabwärtsseitiges Gehäuse 23 und eine zwischen dem stromaufwärtsseitigen Gehäuse 21 und dem stromabwärtsseitigen Gehäuse 23 angeordnete Auslass- bzw. Abgasleitung 22 auf. Das stromaufwärtsseitige Gehäuse 21 hält einen stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20, während das stromabwärtsseitige Gehäuse 23 einen stromabwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 24 hält. Der Auslasskanal 9, der Auslasskrümmer 19, das stromaufwärtsseitige Gehäuse 21, die Auslassleitungen 22 und das stromabwärtsseitige Gehäuse 23 bilden einen Auslassdurchlass.
Die Verbrennungskraftmaschine weist zusätzlich eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 31 auf, welche einen digitalen Computer aufweist. Die ECU 31 umfasst Komponenten, welche über einen bidirektionalen Bus 32 miteinander verbunden sind, wie einen RAM (Direktzugriffsspeicher) 33, einen ROM (Nurlesespeicher) 34, eine CPU (Mikroprozessor) 35, einen Eingangsanschluss 36 und einen Ausgangsanschluss 37. Bei der Einlassleitung 15 ist eine Luftströmungsraten-Erfassungsvorrichtung (beispielsweise ein Luftströmungsmesser) 39 zum Erfassen der durch das Innere der Einlassleitung 15 strömenden Luftströmung angeordnet. Der Ausgang dieser Luftströmungsraten-Erfassungsvorrichtung 39 wird über einen entsprechenden AD-Wandler 38 bei dem Eingangsanschluss 36 eingegeben. Ferner ist bei dem Kopfstück des Auslasskrümmers 19 ein stromaufwärtsseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 40 zum Erfassen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des durch das Innere des Auslasskrümmers 19 strömenden Abgases (das heißt, des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases) angeordnet. Zusätzlich ist im Inneren der Auslassleitung 22 ein stromabwärtsseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 41 zum Erfassen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des durch das Innere der Auslassleitung 22 strömenden Abgases (das heißt, des von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 ausströmenden und in den stromabwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 24 einströmenden Abgases) angeordnet. Die Ausgänge dieser Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40, 41 werden ebenso über die entsprechenden AD-Wandler 38 bei dem Eingangsanschluss 36 eingegeben.
Ferner ist mit dem Gaspedal 42 ein Lastsensor 43 verbunden, welcher eine Ausgangsspannung erzeugt, die proportional zu dem Niederdrückbetrag des Gaspedals 42 ist, während die Ausgangsspannung des Lastsensors 43 über einen entsprechenden AD-Wandler 38 bei dem Eingangsanschluss 36 eingegeben wird. Der Kurbelwinkelsensor 44 erzeugt beispielsweise zu jeder Zeit, wenn sich die Kurbelwelle um 15 Grad dreht, einen Ausgangsimpuls. Die Ausgangsimpulse werden bei dem Eingangsanschluss 36 eingegeben. Bei der CPU 35 wird die Maschinendrehzahl aus den Ausgangsimpulsen dieses Kurbelwinkelsensors 44 berechnet. Der Ausgangsanschluss 37 ist andererseits über die entsprechenden Antriebsschaltungen 45 mit der Zündkerze 10, dem Kraftstoffinjektor 11 und dem Drosselventil-Antriebsstellglied 17 verbunden. Zu beachten ist, dass die ECU 31 als die Steuerungsvorrichtung zum Durchführen verschiedener Steuerungen dient.
<Erläuterung des Abgasreinigungskatalysators>
Der stromaufwärtsseitige Abgasreinigungskatalysator 20 und der stromabwärtsseitige Abgasreinigungskatalysator 24 sind Dreiwegekatalysatoren, welche eine Sauerstoffspeicherfähigkeit besitzen. Die Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 sind insbesondere Dreiwegekatalysatoren, welche einen aus Keramik hergestellten Träger aufweisen, auf welchem ein Edelmetall (beispielsweise Platin Pt) mit einem katalytischen Effekt und ein Substrat mit einer Sauerstoffspeicherfähigkeit (beispielsweise Ceria bzw. Ceroxid CeO₂) getragen sind. Ein Dreiwegekatalysator besitzt die Funktion zum gleichzeitigen Reinigen von unverbranntem Gas und NOx, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Dreiwegekatalysator strömenden Abgases auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird. Zusätzlich werden, wenn die Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 ein bestimmtes Ausmaß an Sauerstoff speichern, das unverbrannte Gas und NOx gleichzeitig gereinigt, auch wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in die Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 strömenden Abgases von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu der fetten Seite oder hin zu der mageren Seite etwas abweicht.
Entsprechend wird, falls die Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 eine Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweisen, das heißt, falls der Sauerstoffspeicherbetrag der Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 kleiner als der maximale Sauerstoffspeicherbetrag ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in die Abgasreinigungskatalysatoren 20, 24 strömenden Abgases etwas magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, der in dem Abgas enthaltene überschüssige Sauerstoff in den Abgasreinigungskatalysatoren 20, 24 gespeichert. Daher werden die Oberflächen der Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten. Folglich werden auf den Oberflächen der Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 das unverbrannte Gas und NOx gleichzeitig gereinigt. Zu dieser Zeit wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von den Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 ausströmenden Abgases zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Falls die Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 andererseits Sauerstoff freigeben können, das heißt, der Sauerstoffspeicherbetrag der Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 größer als null ist, wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in die Abgasreinigungskatalysatoren 20, 24 strömenden Abgases etwas fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, der Sauerstoff, welcher zum Reduzieren des in dem Abgas enthaltenen unverbrannten Gases unzureichend ist, von den Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 freigegeben. Daher werden die Oberflächen der Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten. Folglich werden auf den Oberflächen der Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 das unverbrannte Gas und NOx gleichzeitig gereinigt. Zu dieser Zeit wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus den Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 ausströmenden Abgases zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Auf diese Art und Weise werden, wenn die Abgasreinigungskatalysatoren 20, 24 ein bestimmtes Ausmaß an Sauerstoff speichern, auch wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in die Abgasreinigungskatalysatoren 20, 24 strömenden Abgases ausgehend von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis geringfügig hin zu der fetten Seite oder hin zu der mageren Seite abweicht, das unverbrannte Gas und NOx gleichzeitig entfernt und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von den Abgasreinigungskatalysatoren 20, 24 ausströmenden Abgases wird zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
<Erläuterung des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors>
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden als die Luft-Kraftstoff- Verhältnissensoren 40 und 41 Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren vom Cup- bzw. Becher-Typ-Grenzstrom-Typ verwendet. Mit Bezug auf 2 sind die Strukturen der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40 und 41 einfach erläutert. Jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40 und 41 umfasst eine Festelektrolytschicht 51, eine auslass- bzw. abgasseitige Elektrode 52, welche auf einer Seitenfläche der Festelektrolytschicht 51 angeordnet ist, eine atmosphärenseitige Elektrode 53, welche auf der anderen Seitenfläche der Festelektrolytschicht 51 angeordnet ist, eine Diffusions-Regulationsschicht 54, welche die Diffusion des strömenden Abgases reguliert, eine Referenzgaskammer 55 und einen Heizteil 56, welcher die Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40 oder 41, insbesondere die Festelektrolytschicht 51, aufheizt.
Bei jedem der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40 und 41 vom Cup-Typ der vorliegenden Erfindung ist die Festelektrolytschicht 51 in einer zylindrischen Gestalt mit einem verschlossenen Ende ausgebildet. In der Referenzgaskammer 55, welche innerhalb der Festelektrolytschicht 51 definiert ist, ist atmosphärisches Gas (Luft) eingeführt und der Heizteil 56 angeordnet. Auf der inneren Oberfläche der Festelektrolytschicht 51 ist eine atmosphärenseitige Elektrode 53 angeordnet. Auf der äußeren Oberfläche der Festelektrolytschicht 51 ist eine auslass- bzw. abgasseitige Elektrode 52 angeordnet. Auf den äußeren Oberflächen der Festelektrolytschicht 51 und der abgasseitigen Elektrode 52 ist eine Diffusions-Regulationsschicht 54 angeordnet, um die Festelektrolytschicht 51 und die abgasseitige Elektrode 52 zu bedecken. Zu beachten ist, dass auf der Außenseite der Diffusions-Regulationsschicht 54 eine Schutzschicht (nicht gezeigt) vorgesehen sein kann, um ein Ablagern einer Flüssigkeit usw. auf der Oberfläche der Diffusions-Regulationsschicht 54 zu verhindern.
Die Festelektrolytschicht 51 ist durch einen gesinterten Körper aus ZrO₂ (Zirkonoxid), HfO₂, ThO₂, Bi₂O3 oder einem anderen sauerstoffionenleitenden Oxid, in welchem CaO, MgO, Y₂O3, Yb₂O₃ usw. als ein Stabilisator eingemischt ist, ausgebildet. Ferner ist die Diffusions-Regulationsschicht 54 durch einen porösen, gesinterten Körper aus Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Siliziumdioxid, Spinell, Mullit oder einer anderen wärmewiderstandsfähigen anorganischen Substanz ausgebildet. Darüber hinaus sind die abgasseitige Elektrode 52 und die atmosphärenseitige Elektrode 53 durch Platin oder ein anderes Edelmetall mit einer hohen katalytischen Aktivität ausgebildet.
Ferner wird zwischen der abgasseitigen Elektrode 52 und der atmosphärenseitigen Elektrode 53 eine auf den Sensor aufgebrachte Spannung V durch die auf der ECU 31 montierte Spannungssteuerungsvorrichtung 60 zugeführt bzw. aufgebracht. Zusätzlich weist die ECU 31 einen Stromerfassungsabschnitt 61 auf, welcher den zwischen diesen Elektroden 52 und 53 durch die Festelektrolytschicht 51 fließenden Strom erfasst, wenn die auf den Sensor aufgebrachte Spannung V zugeführt wird. Der durch diesen Stromerfassungsabschnitt 61 erfasste Strom entspricht dem Ausgangsstrom der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40 und 41.
Die auf diese Art und Weise konfigurierten Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40 und 41 weisen die in 3 gezeigte Spannungs-Strom (V-I)-Charakteristik auf. Wie aus 3 ersichtlich ist, wird der Ausgangsstrom I der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40 und 41 umso größer, je höher (je magerer) das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das heißt, das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F, ist. Ferner existiert bei der Linie V-I jedes Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/F ein paralleler Bereich zu der Achse der auf den Sensor aufgebrachten Spannung V, das heißt, ein Bereich, in welchem sich der Ausgangsstrom nicht stark verändert, auch wenn sich die auf den Sensor aufgebrachte Spannung V verändert. Dieser Spannungsbereich ist als der „Grenzstrombereich“ bezeichnet. Der Strom zu dieser Zeit ist als der „Grenzstrom“ bezeichnet. In 3 sind der Grenzstrombereich und der Grenzstrom durch W₁₈ und I₁₈ gezeigt, wenn das Abgas-Luft-Verhältnis gleich 18 ist.
4 zeigt die Beziehung zwischen dem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ausgangsstrom I, wenn veranlasst wird, dass sich die aufgebrachte Spannung V konstant auf etwa 0,45 V befindet (3). Wie aus 4 ersichtlich ist, verändert sich der Ausgangsstrom I bei den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40 und 41 mit Bezug auf das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis linear (proportional), so dass der Ausgangsstrom I von den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40 und 41 umso größer ist, je höher das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (das heißt, je magerer dieses ist). Zusätzlich sind die Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40 und 41 derart konfiguriert, dass der Ausgangsstrom I gleich null wird, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht.
Zu beachten ist, dass als die Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40, 41 anstelle des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors vom Grenzstrom-Typ mit der in 2 gezeigten Struktur beispielsweise ebenso ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor vom Stapel-Typ-Grenzstrom-Typ oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor vom Grenzstrom-Typ mit einer anderen Struktur verwendet werden kann. Ferner ist es ebenso möglich, dass als die Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40, 41 ein Sauerstoffsensor verwendet wird, welcher eine Sauerstoffkonzentration erfasst, ohne eine Spannung über die Elektroden aufzubringen.
<Luft-Kraftstoff-Verhältnissteuerung>
Nachfolgend ist eine durch die Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform durchgeführte Luft-Kraftstoff-Verhältnissteuerung erläutert. Bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnissteuerung der vorliegenden Ausführungsform werden eine Haupt-Feedback- bzw. Haupt-Rückkopplungssteuerung, eine Sub-Rückkopplungssteuerung, eine Haupt-Rückkopplungs-Lernsteuerung (nachfolgend als „Haupt-Lernsteuerung“ bezeichnet) und eine Sub-Rückkopplungs-Lernsteuerung (nachfolgend als „Sub-Lernsteuerung“ bezeichnet) durchgeführt.
Bei der Haupt-Rückkopplungssteuerung wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 als die Grundlage verwendet, um den Kraftstoffzuführbetrag von dem Kraftstoffinjektor 11 (das heißt, den Zuführbetrag von Kraftstoff hin zu der Verbrennungskammer 5) zu steuern, so dass das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zu dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Bei der Sub-Rückkopplungssteuerung wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 usw. als die Grundlage verwendet, um das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis umzuschalten bzw. zu wechseln. Bei der Haupt-Lernsteuerung wird die Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als die Grundlage verwendet, um einen Haupt-Lernwert zu berechnen, welcher sich gemäß einer stabilen bzw. dauerhaften Abweichung verändert, die zwischen diesen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen vorliegt, und der berechnete Haupt-Lernwert wird als die Grundlage verwendet, um den Kraftstoffzuführbetrag von dem Kraftstoffinjektor 11 zu steuern, so dass die Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner wird. Zusätzlich werden bei der Sub-Lernsteuerung das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 als die Grundlage verwendet, um einen Sub-Lernwert zu berechnen, der sich gemäß einer Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases verändert, und der berechnete Sub-Lernwert wird als die Grundlage verwendet, um den Kraftstoffzuführbetrag von dem Kraftstoffinjektor 11 zu steuern, so dass die Differenz zwischen dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases kleiner wird. Nachstehend sind diese Steuerroutinen erläutert.
<Haupt-Rückkopplungssteuerung>
Zunächst ist die Haupt-Rückkopplungssteuerung erläutert. Bei der Haupt-Rückkopplungssteuerung wird, wie vorstehend erläutert ist, das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 als die Grundlage verwendet, um den Kraftstoffzuführbetrag von dem Kraftstoffinjektor 11 (das heißt, den Kraftstoffzuführbetrag hin zu der Verbrennungskammer 5) zu steuern, so dass das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zu dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird insbesondere eine Proportional-Integral-Differential-Regelung (PID-Regelung) durchgeführt, so dass die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF, welche der Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, kleiner wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird insbesondere die Differenz des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses als die Grundlage verwendet, um den Feedback- bzw. Rückkopplungs-Korrekturbetrag (nachstehend als der „F/B-Korrekturbetrag“ bezeichnet) DFi zu berechnen. Der F/B-Korrekturbetrag DFi wird basierend auf der nachfolgenden Gleichung (1) durch eine Proportional-Integral-Differential-Verarbeitung (PID-Verarbeitung) der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF berechnet: $DFi = Kp \cdot DAF + Ki \cdot SDAF + Kd \cdot DDAF$
Zu beachten ist, dass in der vorstehenden Gleichung (1) Kp einer voreingestellten Proportionalitätsverstärkung (Proportionalitätskonstanten) entspricht, Ki einer voreingestellten Integralverstärkung (Integralkonstanten) entspricht, und Kd einer voreingestellten Differenzialverstärkung (Differenzialkonstanten) entspricht. Ferner entspricht DDAF einem Zeitdifferenzial bzw. einer Zeitableitung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF und diese wird durch Dividieren der Differenz zwischen der gegenwärtig aktualisierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF und der zuvor aktualisierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF durch eine Zeit gemäß dem Aktualisierungsintervall berechnet. Ferner entspricht SDAF dem Zeitintegral der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF. Dieses Zeitintegral SDAF wird durch Addieren des zuvor aktualisierten Zeitintegrals SDAF und der gegenwärtig aktualisierten Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Abweichung DAF (SDAF=SDAF+DAF) berechnet.
Andererseits ist das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der vorliegenden Ausführungsform nicht zu jeder Zeit konstant, wie vorstehend erläutert ist. Dieses verändert sich wechselweise zwischen einem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Luftbetrag Mc, welcher hin zu einem Zylinder geführt wird (Zylinder-Einlassluftbetrag) berechnet und der berechnete Zylinder-Einlassluftbetrag Mc wird durch das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dividiert, um einen Basis-Kraftstoffzuführbetrag Qbase zu berechnen.
Der von dem Kraftstoffinjektor 11 hin zu der Verbrennungskammer 5 geführte Kraftstoffzuführbetrag Qi wird durch Addieren des Basis-Kraftstoffzuführbetrags Qbase und eines F/B-Korrekturbetrags DFi (Qi=Qbase+DFi) berechnet. Falls sich daher das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert, verändert sich der Basis-Kraftstoffzuführbetrag Qbase und folglich verändert sich der Kraftstoffzuführbetrag Qi hin zu jedem Zylinder. Wenn der Kraftstoffzuführbetrag von dem Kraftstoffinjektor 11 usw. andererseits einen Fehler umfasst und das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht übereinstimmen, verändert sich der F/B-Korrekturbetrag DFi, so dass sich das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis annähert, und folglich verändert sich der Kraftstoffzuführbetrag Qi hin zu einem Zylinder.
<Haupt-Lernsteuerung>
Nachfolgend ist die Haupt-Rückkopplungs-Lernsteuerung (Haupt-Lernsteuerung) erläutert. Hierbei wird der Kraftstoffzuführbetrag von dem Kraftstoffinjektor 11 nicht notwendigerweise mit dem von der ECU 31 geforderten Kraftstoffzuführbetrag übereinstimmen. Es liegt eine Variation des Kraftstoffzuführbetrags zwischen den Kraftstoffinjektoren 11 vor. Die Kraftstoffzuführbeträge von sämtlichen Kraftstoffinjektoren 11 weichen manchmal ausgehend von dem geforderten Kraftstoffzuführbetrag hin zu der großen Seite bzw. nach oben oder hin zu der kleinen Seite bzw. nach unten ab. Falls eine solche Variation oder Abweichung auftritt, wird, auch wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis angibt, zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eine stabile Abweichung vorliegen.
Daher wird bei der Haupt-Lernsteuerung, wie vorstehend erläutert, die Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als die Grundlage verwendet, um den Haupt-Lernwert zu berechnen, der sich gemäß der stabilen Abweichung verändert, die zwischen diesen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen vorliegt. Der Haupt-Lernwert verändert sich dahingehend, dass dieser größer als 0 wird, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 konstant größer als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird (magerer wird). Umgekehrt verändert sich das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 dahingehend, dass dieses kleiner als 0 wird, wenn dieses konstant kleiner als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird (fetter wird). Ferner ist der Absolutwert des Haupt-Lernwerts umso größer, je größer der Absolutwert der stabilen Abweichung ist.
Insbesondere wird der Haupt-Lernwert mfbg durch die nachfolgende Gleichung (2) basierend auf dem Zeitintegral SDAF der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF bei der Haupt-Rückkopplungssteuerung aktualisiert. Ferner wird das Zeitintegral SDAF durch die nachfolgende Gleichung (3) verändert, falls die Aktualisierung des Haupt-Lernwerts mfbg auf diese Art und Weise beendet ist. Daher wird das Zeitintegral SDAF durch exakt den Zunahmebetrag des Haupt-Lernwerts mfbg verringert. $mfbg (n) = mfbg (n - 1) + ka \cdot SDAF$
$SDAF = (1 - ka) \cdot SDAF$
Zu beachten ist, dass in der vorstehenden Gleichung (2) „n“ die Anzahl an Berechnungen oder die Zeit darstellt. Daher entspricht mfbg(n) dem aktuell berechneten Wert oder dem aktuell erlernten Wert. Zusätzlich entspricht ka in der vorstehenden Gleichung (2) und in Gleichung (3) einer Verstärkung, welche das Ausmaß ausdrückt, in welchem das Zeitintegral SDAF bei dem Haupt-Lernwert mfbg zu reflektieren ist, das heißt, das Ausmaß, in welchem dieses bei dem Kraftstoffzuführbetrag zu reflektieren ist (0<ka≤1). Der Korrekturbetrag des Kraftstoffzuführbetrags ist umso größer, je größer der Wert der Verstärkung ka ist.
Zusätzlich wird bei der Haupt-Lernsteuerung der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend erläutert, der berechnete Haupt-Lernwert mfbg als die Grundlage verwendet, um den Kraftstoffzuführbetrag von dem Kraftstoffinjektor 11 zu steuern, so dass die Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner wird. Insbesondere werden beim Berechnen des Kraftstoffzuführbetrags Qi, welcher von dem Kraftstoffinjektor 11 hin zu der Verbrennungskammer 5 geführt wird, der vorstehend erwähnte Basis-Kraftstoffzuführbetrag Qbase, der F/B-Korrekturbetrag DFi und der Haupt-Lernwert mfbg addiert (Qi=Qbase+DFi+mfbg(n)).
5 ist ein Zeitdiagramm des Zeitintegrals SDAF der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF und des Haupt-Lernwerts mfbg bei der Haupt-Rückkopplungssteuerung. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel ist der Haupt-Lernwert mfbg vor der Zeit t₁ gleich null. Andererseits existiert eine stabile Abweichung zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, so dass das Zeitintegral SDAF zu einem Wert wird, der von null abweicht.
Danach wird das Zeitintegral SDAF zu der Zeit t₁ bei dem Haupt-Lernwert mfbg eingeführt. Folglich wird veranlasst, dass der Haupt-Lernwert mfbg zu der Zeit t₁ durch die vorstehende Gleichung (2) um exakt das mit der Verstärkung ka multiplizierte Zeitintegral SDAF (ka · SDAF) zunimmt. Andererseits wird das Zeitintegral SDAF zu der Zeit t₁ durch die vorstehende Gleichung (3) um das mit der Verstärkung ka multiplizierte Zeitintegral SDAF verringert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein solcher Vorgang bei konstanten Zeitintervallen durchgeführt. Daher wird auch zu der Zeit t₂ nach dem Verstreichen einer konstanten Zeit ausgehend von der Zeit t₁ eine ähnliche Steuerung wiederholt. Aus diesem Grund wird ein Teil des Zeitintegrals SDAF in den Haupt-Lernwert mfbg eingeführt. Folglich wird der Haupt-Lernwert mfbg zu einem Wert, welcher die stabile Abweichung zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeigt.
Hierbei sind die Werte der Parameter bei der Haupt-Rückkopplungssteuerung (einschließlich des Zeitintegrals SDAF) in einem Speicher in dem RAM 33 der ECU 31 gespeichert, welcher auf null zurückgesetzt wird, wenn der Zündschlüssel bzw. das Zündschloss der Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet wird. Andererseits ist der Haupt-Lernwert mfbg in einem Speicher in dem RAM 33 der ECU 31 gespeichert, welcher nicht gelöscht wird, auch wenn das Zündschloss der Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet wird. Daher ist es möglich, wie vorstehend erläutert, einen Teil des Zeitintegrals SDAF erfolgreich in den Haupt-Lernwert einzufügen, um die Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu kompensieren, wenn die Verbrennungskraftmaschine gestartet wird.
<Sub-Rückkopplungssteuerung>
Nachfolgend ist die Sub-Rückkopplungssteuerung erläutert. Bei der Sub-Rückkopplungssteuerung werden das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 usw. als die Grundlage verwendet, um das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis abwechselnd auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis und ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen.
Insbesondere wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein mager eingestelltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Folglich wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 strömenden Abgases ebenso zu einem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Hierbei entspricht ein mager eingestelltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis einem vorbestimmten konstanten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches in einem bestimmten Ausmaß magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches zu der Steuerungsmitte wird), beispielsweise 14,75 oder so ähnlich. Ferner kann das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches die Steuerungsmitte bildet, (bei der vorliegenden Ausführungsform das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis) plus ein positiver Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag ausgedrückt sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird zusätzlich, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu einem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird (beispielsweise 14,55), welches etwas fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, oder falls dieses kleiner wird, beurteilt, dass das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis geworden ist.
Zusätzlich wird bei der Sub-Rückkopplungssteuerung der vorliegenden Ausführungsform, falls der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 zu einem vorbestimmten Wechsel-Referenz-Speicherbetrag Cref wird, der kleiner als der maximale Sauerstoffspeicherbetrag Cmax ist, oder falls dieser größer wird, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches bis dahin einem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprach, auf ein fett eingestelltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Folglich wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases ebenso zu einem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Hierbei entspricht ein fett eingestelltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis einem vorbestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches in einem bestimmten Ausmaß fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches zu der Steuerungsmitte wird) ist, und dieses beträgt beispielsweise 14,50. Zu beachten ist, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die Differenz des fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Fett-Grad) zu einer Differenz des mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff- Verhältnis (Mager-Grad) gemacht wird, oder dass diese kleiner gemacht wird.
Zu beachten ist, dass der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 basierend auf dem kumulativen Wert des Sauerstoffüberschusses/-mangels des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases abgeschätzt wird. Hierbei steht der „Sauerstoffüberschuss/-mangel“ für den Sauerstoffbetrag, welche überschüssig wird, oder den Sauerstoffbetrag, welcher unzureichend wird (Betrag an überschüssigem unverbrannten Gas), wenn versucht wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen. Der Sauerstoff in dem in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases wird insbesondere in der Zeitphase übermäßig, in welcher das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein mager eingestelltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist. Dieser übermäßige bzw. überschüssige Sauerstoff wird in dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 gespeichert. Daher kann gesagt werden, dass der kumulative Wert des Sauerstoffüberschusses/-mangels (nachstehend als der „kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel“ bezeichnet) während dieser Zeit dem Schätzwert des Sauerstoffspeicherbetrags OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 entspricht.
Der Sauerstoffüberschuss/-mangel wird basierend auf dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40, dem Schätzwert des in die Verbrennungskammer 5 eingeführten Luftbetrags, welcher basierend auf dem Ausgang der Luftströmungsraten-Erfassungsvorrichtung 39 usw. berechnet wird, oder dem Kraftstoffzuführbetrag von dem Kraftstoffinjektor 11 usw. berechnet. Der Sauerstoffüberschuss/-mangel OED wird insbesondere beispielsweise durch die nachfolgende Gleichung (4) berechnet. $OED = 0.23 \times Qi \times (AFup - AFR)$
Hierbei entspricht 0,23 der Sauerstoffkonzentration in der Luft, Qi entspricht dem Kraftstoffzuführbetrag, AFup entspricht dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und AFR entspricht dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches zu der Steuerungsmitte wird, (bei der vorliegenden Ausführungsform im Grunde das stöchiometrische Luft-Kraftstoff- Verhältnis).
Danach wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis erneut zu einem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht, falls das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 erneut zu einem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder kleiner wird. Danach wird ein ähnlicher Vorgang wiederholt. Auf diese Art und Weise wird bei der Sub-Rückkopplungssteuerung der vorliegenden Ausführungsform das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases wiederholend abwechselnd zwischen dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Mit anderen Worten, bei der Sub-Rückkopplungssteuerung der vorliegenden Ausführungsform wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 (das heißt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases) abwechselnd zwischen dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet bzw. gewechselt.
<Erläuterung der Sub-Rückkopplungssteuerung unter Verwendung eines Zeitdiagramms>
Mit Bezug auf 6 ist der vorstehend erwähnte Betrieb spezifisch erläutert. 6 entspricht einem Zeitdiagramm des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags AFC, des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40, des Sauerstoffspeicherbetrags OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20, des kumulativen Sauerstoffüberschusses/- mangels ∑OED, des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 und der Konzentration von NOx in dem von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 ausströmenden Abgases im Falle des Durchführens der Sub-Rückkopplungssteuerung der vorliegenden Ausführungsform.
Zu beachten ist, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC dem Korrekturbetrag mit Bezug auf das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases entspricht. Wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC gleich 0 ist, wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht, welches gleich dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das zu der Steuerungsmitte wird (nachstehend als „Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis“ bezeichnet) (bei der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis). Wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC andererseits einem positiven Wert entspricht, wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (bei der vorliegenden Ausführungsform ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis), während in einem Fall, bei welchem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC einem negativen Wert entspricht, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, welches fetter als das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (bei der vorliegenden Ausführungsform ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis). Ferner steht das „Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis“ für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, zu welchem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC gemäß dem Maschinenbetriebszustand addiert ist, das heißt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches zu einer Referenz wird, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC verändert wird.
Bei dem dargestellten Beispiel entspricht der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC in dem Zustand vor der Zeit t₁ einem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett (gemäß dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis). Das heißt, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht. Einhergehend damit wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Das in dem in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgas enthaltene unverbrannte Gas wird durch den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 entfernt. Einhergehend damit nimmt der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 allmählich ab. Aufgrund des Reinigungsvorgangs bei dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 enthält das von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 ausströmende Abgas kein unverbranntes Gas usw., so dass das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 im Wesentlichen zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Zu dieser Zeit wird der von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 abgeführte Betrag an NOx im Wesentlichen gleich null.
Falls der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 allmählich abnimmt, nähert sich der Sauerstoffspeicherbetrag OSA an null an. Einhergehend damit beginnt ein Teil des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden unverbrannten Gases usw. damit, auszuströmen, ohne durch den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 entfernt zu werden. Aufgrund dessen fällt das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 allmählich ab. Zu der Zeit t₁ erreicht das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 das fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett.
Falls bei der vorliegenden Ausführungsform das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett oder kleiner wird, wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu einem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager (gemäß dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis) umgeschaltet, um den Sauerstoffspeicherbetrag OSA zu erhöhen. Ferner wird zu dieser Zeit der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED auf „0“ zurückgesetzt.
Falls das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu der Zeit t₁ hin zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, verändert sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases ausgehend von einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Falls sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases zu der Zeit t₁ hin zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert, nimmt der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 zu. Ferner nimmt einhergehend damit ebenso der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED allmählich zu.
Aufgrund dessen verändert sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 ausströmenden Abgases hin zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 nähert sich außerdem dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis an. Zu dieser Zeit entspricht das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, es existiert jedoch eine ausreichende Zusatzspanne bei der Sauerstoffspeicherfähigkeit des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20, so dass der Sauerstoff in dem dem einströmenden Abgas in dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 gespeichert wird und das NOx durch eine Reduktion entfernt wird. Aus diesem Grund wird die Abgabe von NOx von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 im Wesentlichen gleich null.
Danach, falls der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 zunimmt, erreicht der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 zu der Zeit t₂ den Wechsel-Referenz-Speicherbetrag Cref. Aus diesem Grund erreicht der Schätzwert des Sauerstoffspeicherbetrags OSA, das heißt, der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ΣOED den Wechsel-Referenzwert OEDref entsprechend dem Wechsel-Referenz-Speicherbetrag Cref. Falls bei der vorliegenden Ausführungsform der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED zu dem Wechsel-Referenzwert OEDref oder größer wird, wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt, um die Speicherung von Sauerstoff in dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 zu beenden. Daher wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht. Ferner wird zu dieser Zeit der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED auf „0“ zurückgesetzt.
Zu beachten ist, dass der Wechsel-Referenz-Speicherbetrag Cref zu 3/4 oder weniger des maximalen Sauerstoffspeicherbetrags Cmax gemacht wird, wenn der stromaufwärtsseitige Abgasreinigungskatalysator 20 unbenutzt ist, vorzugsweise 1/2 oder weniger, noch bevorzugter 1/5 oder weniger. Folglich wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt, bevor das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 ein mager beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht, das geringfügig magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (beispielsweise 14,65. Mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einer Differenz zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem gleichen Ausmaß wie die Differenz zwischen dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis).
Falls zu der Zeit t₂ das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, verändert sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases ausgehend von dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömende Abgas enthält unverbranntes Gas usw., so dass der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 allmählich abnimmt. Die Abgabe von NOx von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 zu dieser Zeit wird im Wesentlichen gleich null.
Falls der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 allmählich abnimmt, erreicht das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu der Zeit t₃ in gleicher Art und Weise wie zu der Zeit t₁ das fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett. Aufgrund dessen wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gewechselt. Danach wird der vorstehend erwähnte Zyklus der Zeiten t₁ bis t₃ wiederholt.
Wie aus der vorstehenden Erläuterung ersichtlich ist, ist es gemäß der Sub-Rückkopplungssteuerung der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Abgabebetrag von NOx von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 konstant zu unterdrücken. Das heißt, solange die vorstehend erwähnte Steuerung durchgeführt wird, kann im Grunde der Abgabebetrag von NOx von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 im Wesentlichen gleich null gemacht werden. Ferner ist die kumulative Additionszeit, wenn der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel berechnet wird, kurz, so dass im Vergleich dazu, wenn die Werte über eine lange Zeit kumulativ addiert werden, eine geringe Wahrscheinlichkeit eines Berechnungsfehlers besteht. Aus diesem Grund wird verhindert, dass NOx aufgrund eines Berechnungsfehlers des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels abgeführt wird.
Zu beachten ist, dass bei der vorstehenden Ausführungsform der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC zu den Zeiten t₁ bis t₂ auf dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gehalten wird. Zu einer solchen Zeit muss der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC jedoch nicht notwendigerweise konstant gehalten werden. Dieser kann derart eingestellt sein, dass dieser schwankt, um allmählich abzunehmen. Alternativ kann der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC in der Zeit der Zeiten t₁ bis t₂ temporär zu einem Wert kleiner als 0 (beispielsweise einem fett eingestellten Korrekturbetrag usw.) gemacht werden.
In ähnlicher Art und Weise wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC bei der vorstehenden Ausführungsform zu den Zeiten t₂ bis t₃ auf dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gehalten. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC muss in dieser Zeit jedoch nicht notwendigerweise konstant gehalten werden. Dieser kann derart eingestellt sein, dass dieser schwankt, um allmählich zuzunehmen. In der Zeit der Zeiten t₂ bis t₃ kann der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC alternativ temporär zu einem Wert größer als 0 gemacht werden (beispielsweise ein mager eingestellter Korrekturbetrag usw.).
Zu beachten ist, dass die Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags AFC bei einer solchen Ausführungsform, das heißt, die Steuerung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, durch die ECU 31 durchgeführt wird, welche als eine Steuerungsvorrichtung dient. Daher kann festgestellt werden, dass die ECU 31 die Sub-Rückkopplungssteuerung durchführt, bei welcher diese, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, welches durch den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 41 erfasst wird, zu einem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder niedriger wird, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases kontinuierlich oder intermittierend auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis einstellt, bis der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 zu dem Wechsel-Referenz-Speicherbetrag Cref oder größer wird, und bei welcher diese, wenn abgeschätzt wird, dass der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 zu dem Wechsel-Referenz-Speicherbetrag Cref oder größer wurde, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kontinuierlich oder intermittierend auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, bis das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, welches durch den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 41 erfasst wird, zu einem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder kleiner wird, ohne dass der Sauerstoffspeicherbetrag OSA den maximalen Sauerstoffspeicherbetrag Cmax erreicht.
Einfacher ausgedrückt wird bei der Sub-Rückkopplungssteuerung der vorliegenden Ausführungsform, wenn das durch den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 41 erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder kleiner wird, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt, während in einem Fall, wenn der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 zu einem Wechsel-Referenz-Speicherbetrag Cref oder größer wird, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird.
Zu beachten ist, dass bei der vorstehenden Ausführungsform bei der Sub-Rückkopplungssteuerung, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett oder kleiner wird, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird. Ferner wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt, wenn der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED zu einem vorbestimmten Wechsel-Referenzwert OEDref oder größer wird. Es kann jedoch ebenso eine andere Steuerung als die Sub-Rückkopplungssteuerung durchgeführt werden. Als eine solche andere Steuerung kann beispielsweise eine Steuerung zum Umschalten bzw. Wechseln des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hin zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu dem mager beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder größer wird, und zum Wechseln des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hin zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu einem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder kleiner wird, in Betracht gezogen werden.
<Abweichung bei dem stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor>
Wenn der Maschinenkörper 1 eine Mehrzahl von Zylindern aufweist, tritt aufgrund eines Gestaltungsfehlers von jedem Kraftstoffinjektor 11 usw. manchmal eine geringfügige Abweichung zwischen den Zylindern bei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von den Zylindern abgegebenen Abgases auf. Andererseits ist der stromaufwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 40 bei dem Kopfteil des Auslasskrümmers 19 angeordnet, das Ausmaß, in welchem der stromaufwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 40 dem von jedem Zylinder abgegebenen Abgas ausgesetzt ist, unterscheidet sich jedoch in Abhängigkeit der Anordnungsposition zwischen Zylindern. Folglich wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 durch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von einem bestimmten spezifischen Zylinder abgegebenen Abgases stark beeinflusst. Daher tritt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von einem bestimmten spezifischen Zylinder abgegebenen Abgases zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, das von dem durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von sämtlichen Zylindern abgegebenen Abgases abweicht, zwischen dem durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 eine Abweichung auf. Das heißt, das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 weicht ausgehend von dem durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des tatsächlichen Abgases hin zu der fetten Seite oder hin zu der mageren Seite ab.
Ferner durchläuft Wasserstoff des unverbrannten Gases usw. mit einer hohen Geschwindigkeit die Diffusions-Regulationsschichten 54 der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40 und 41. Falls daher die Konzentration von Wasserstoff in dem Abgas hoch ist, weicht das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 hin zu der Seite ab, welche niedriger als das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases ist (das heißt, der fetten Seite).
Falls eine Abweichung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 auf diese Art und Weise auftritt, strömen manchmal NOx und Sauerstoff von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 aus oder eine Frequenz, mit welcher das unverbrannte Gas usw. davon ausströmt, wird höher, auch wenn die vorstehend erwähnte Sub-Rückkopplungssteuerung durchgeführt wird. Dieses Phänomen ist nachstehend mit Bezug auf 7 erläutert.
7 ist ein Zeitdiagramm des Sauerstoffspeicherbetrags OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 usw. ähnlich zu 6. 7 zeigt den Fall, bei welchem das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff- Verhältnissensors 40 hin zu der fetten Seite abweicht. In der Figur zeigt die durchgehende Linie bei dem ausgegebenen bzw. Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40. Andererseits zeigt die unterbrochene Linie das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des um den stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 40 strömenden Abgases.
Auch bei dem in 7 gezeigten Beispiel ist der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC in dem Zustand vor der Zeit t₁ auf den fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett eingestellt, und daher ist das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Zu dieser Zeit wird ein Kraftstoffbetrag, welcher von dem Kraftstoffinjektor 11 zugeführt wird, derart gesteuert, dass das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 durch die vorstehend erwähnte Haupt-Rückkopplungssteuerung und die Haupt-Lernsteuerung zu dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Daher wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches gleich dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Da jedoch, wie vorstehend erläutert, das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 hin zu der fetten Seite abweicht, wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Das heißt, das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 wird niedriger (fetter) als das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis (unterbrochene Linie in der Figur). Aus diesem Grund wird die Abnahmegeschwindigkeit des Sauerstoffspeicherbetrags OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 niedriger bzw. langsamer.
Ferner erreicht das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 bei dem in 7 gezeigten Beispiel zu der Zeit t₁ das fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett. Daher wird zu der Zeit t₁ , wie vorstehend erläutert ist, der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gewechselt. Entsprechend wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet bzw. gewechselt.
Einhergehend damit wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 durch die vorstehend erwähnte Haupt-Rückkopplungssteuerung und die Haupt-Lernsteuerung zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches gleich dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Wie vorstehend erläutert ist, weicht das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 jedoch hin zu der fetten Seite ab und daher wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Das heißt, das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 wird niedriger (fetter) als das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis (unterbrochene Linie in der Abbildung). Daher wird die Zunahmegeschwindigkeit des Sauerstoffspeicherbetrags OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 höher bzw. schneller und der tatsächliche Sauerstoffbetrag, welcher hin zu dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 geführt wird, während das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, wird größer als der Wechsel-Referenz-Speicherbetrag Cref.
Auf diese Art und Weise wird, falls bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 eine Abweichung auftritt, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC auf den mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager eingestellt ist, der Mager-Grad des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases vergrößert. Aus diesem Grund ist es manchmal nicht möglich, den gesamten Sauerstoff zu speichern, welcher in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömt, und folglich strömen NOx und Sauerstoff von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 aus, auch wenn der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 den maximalen Sauerstoffspeicherbetrag Cmax nicht erreicht. Ferner wird der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 zu der Zeit t₂ zu dem Wechsel-Referenz-Speicherbetrag Cref oder größer. In der Nähe der Zeit t₂ besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass NOx und Sauerstoff von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 ausströmen, falls irgendeine ungewünschte Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auftritt.
Ausgehend von dem Vorstehenden wird es notwendig, eine Abweichung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zu erfassen, und es ist notwendig, das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis usw. basierend auf der erfassten Abweichung zu korrigieren.
<Sub-Lernsteuerung>
Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Sub-Rückkopplungs-Lernsteuerung (Sub-Lernsteuerung) durchgeführt, um eine Abweichung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zu kompensieren. Die Sub-Lernsteuerung umfasst eine Sub-Lern-Basissteuerung und eine feste bzw. festgelegte Lernsteuerung. Nachstehend ist zunächst die Sub-Lern-Basissteuerung erläutert. Bei der Sub-Lern-Basissteuerung, wie vorstehend erläutert, werden das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 als die Grundlage verwendet, um den Sub-Lernwert zu berechnen, welcher sich gemäß der Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases verändert. Zusätzlich wird der berechnete Sub-Lernwert als die Grundlage verwendet, um den Kraftstoffzuführbetrag von dem Kraftstoffinjektor 11 zu steuern, so dass die Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases kleiner wird. Nachstehend ist diese Sub-Rückkopplungs-Lernsteuerung erläutert.
Hier wird die Zeit ausgehend davon, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, bis der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED zu dem Wechsel-Referenzwert OEDref oder größer wird, das heißt, die Zeit bis das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis erneut hin zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, zu der „Sauerstoffzunahmezeit“ gemacht. Gleichermaßen wird die Zeit ausgehend davon, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, bis das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder kleiner wird, das heißt, die Zeit bis das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis erneut hin zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, zu der „Sauerstoffabnahmezeit“ gemacht. Bei der Sub-Lern-Basissteuerung der vorliegenden Ausführungsform wird der kumulative Sauerstoffüberschussbetrag als der Absolutwert des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels ∑OED in der Sauerstoffzunahmezeit berechnet. Zu beachten ist, dass der kumulative Sauerstoffüberschussbetrag den kumulativen Wert des Sauerstoffbetrags ausdrückt, welcher überschüssig wird, falls versucht wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases in der Sauerstoffzunahmezeit zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen. Zusätzlich wird bei der Sub-Lern-Basissteuerung der vorliegenden Ausführungsform der kumulative Sauerstoffmangel- bzw. fehlbetrag als der Absolutwert des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels ∑OED in der Sauerstoffabnahmezeit berechnet. Zu beachten ist, dass der kumulative Sauerstofffehlbetrag den kumulativen Wert des Sauerstoffbetrags ausdrückt, welcher unzureichend wird, falls versucht wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases in der Sauerstoffabnahmezeit zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen. Ferner wird das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR korrigiert, so dass die Differenz zwischen diesem kumulativen Sauerstoffüberschussbetrag und dem kumulativen Sauerstofffehlbetrag kleiner wird. 8 zeigt diesen Zustand.
8 ist ein Zeitdiagramm des Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFR, des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags AFC, des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40, des Sauerstoffspeicherbetrags OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20, des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels ∑OED, des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 und des Sub-Lernwerts sfbg. 8 zeigt in gleicher Art und Weise wie 7 den Fall, bei welchem das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 hin zu der niedrigen Seite (fetten Seite) abweicht. Zu beachten ist, dass der Sub-Lernwert sfbg bei der vorliegenden Ausführungsform einem Wert entspricht, welcher sich gemäß der Abweichung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 verändert, und welcher zum Korrigieren des Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFR verwendet wird. Ferner gibt in der Figur die durchgehende Linie bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff- Verhältnissensors 40 das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 an, und die unterbrochene Linie gibt das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des um den stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 40 strömenden Abgases an. Ferner gibt die strichpunktierte Linie mit einem Punkt das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis an, das heißt, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wobei der Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Korrekturbetrag AFC zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (ein Basis-Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wie nachstehend angegeben) addiert ist.
Bei dem in 8 gezeigten Beispiel ist in ähnlicher Art und Weise zu 6 und 7 das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Zustand vor der Zeit t₁ auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt und der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC ist auf den fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett eingestellt. Zu dieser Zeit wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40, wie mit der durchgehenden Linie gezeigt, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Da das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 jedoch abweicht, entspricht das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (die unterbrochene Linie in 8). Bei dem in 8 gezeigten Beispiel wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases vor der Zeit t₁ jedoch zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wie aus der unterbrochenen Linie von 8 ersichtlich ist. Daher wird der Sauerstoffspeicherbetrag des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 allmählich verringert.
Zu der Zeit t₁ erreicht das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 das fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett. Aufgrund dessen wird, wie vorstehend erläutert ist, der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gewechselt. Nach der Zeit t₁ wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprechend dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Aufgrund einer Abweichung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases jedoch zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das heißt, einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem großen bzw. hohen Mager-Grad (siehe unterbrochene Linie von 8). Daher nimmt der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 rapide zu.
Andererseits wird der Sauerstoffüberschuss/-mangel OED basierend auf dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 berechnet. Wie vorstehend erläutert ist, tritt jedoch bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 eine Abweichung auf. Daher wird der berechnete Sauerstoffüberschuss/-mangel OED zu einem Wert, welcher kleiner als der tatsächliche Sauerstoffüberschuss/-mangel OED ist (das heißt, einem kleinerer Sauerstoffbetrag). Folglich wird der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED kleiner als der tatsächliche Sauerstoffspeicherbetrag OSA.
Zu der Zeit t₂ erreicht der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED den Wechsel-Referenzwert OEDref. Daher wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt bzw. umgeschaltet. Daher wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Zu dieser Zeit wird der tatsächliche Sauerstoffspeicherbetrag OSA, wie in 8 gezeigt ist, größer als der Wechsel-Referenz-Speicherbetrag Cref.
Nach der Zeit t₂ ist der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC in ähnlicher Art und Weise zu dem Zustand vor der Zeit t₁ auf den fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett eingestellt und entsprechend ist das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Auch zu dieser Zeit entspricht das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Folglich wird die Abnahmegeschwindigkeit des Sauerstoffspeicherbetrags OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 langsamer. Zusätzlich wird zu der Zeit t₂ , wie vorstehend erläutert ist, der tatsächliche Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 größer als der Wechsel-Referenz-Speicherbetrag Cref. Daher ist eine Zeit erforderlich, bis der tatsächliche Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 null erreicht.
Zu der Zeit t₃ erreicht das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 das fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett. Aufgrund dessen wird, wie vorstehend erläutert ist, der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gewechselt. Daher wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet bzw. gewechselt.
In diesem Zusammenhang wird bei der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend erläutert ist, der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED ausgehend von der Zeit t₁ hin zu der Zeit t₂ berechnet. Diesbezüglich wird bei der vorliegenden Ausführungsform, falls auf die Zeitphase ausgehend davon, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird (Zeit t₁ ), bis der Schätzwert des Sauerstoffspeicherbetrags OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 zu dem Wechsel-Referenz-Speicherbetrag Cref oder größer wird (Zeit t₂ ), als die „Sauerstoffzunahmezeitphase Tinc“ Bezug genommen bzw. diese so bezeichnet wird, der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED in der Sauerstoffzunahmezeitphase Tinc berechnet. In 8 ist der Absolutwert (ein kumulativer Sauerstoffüberschussbetrag) des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels ∑OED in der Sauerstoffzunahmezeitphase Tinc ausgehend von der Zeit t₁ hin zu der Zeit t₂ als R₁ gezeigt.
Dieser kumulative Sauerstoffüberschussbetrag R₁ entspricht dem Sauerstoffspeicherbetrag OSA zu der Zeit t₂ . Wie vorstehend erläutert ist, verwendet die Abschätzung des Sauerstoffüberschusses/-mangels OED jedoch das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und bei diesem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup tritt eine Abweichung auf. Daher wird bei dem in 8 gezeigten Beispiel der kumulative Sauerstoffüberschussbetrag R₁ ausgehend von der Zeit t₁ hin zu der Zeit t₂ kleiner als der Wert, welcher dem tatsächlichen Sauerstoffspeicherbetrag OSA zu der Zeit t₂ entspricht.
Ferner wird der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED bei der vorliegenden Ausführungsform ebenso ausgehend von der Zeit t₂ hin zu der Zeit t₃ berechnet. In diesem Zusammenhang wird, falls bei der vorliegenden Ausführungsform auf die Zeitphase ausgehend davon, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird (Zeit t₂ ), bis das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff- Verhältnissensors 41 das fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett erreicht (Zeit t₃ ), als die „Sauerstoffabnahmezeitphase Tdec“ Bezug genommen bzw. diese so bezeichnet wird, der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED in der Sauerstoffabnahmezeitphase Tdec berechnet. In 8 ist der Absolutwert (ein kumulativer Sauerstofffehlbetrag) des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels ∑OED in der Sauerstoffabnahmezeitphase Tdec ausgehend von der Zeit t₂ hin zu der Zeit t₃ als F₁ gezeigt.
Dieser kumulative Sauerstofffehlbetrag F₁ entspricht dem gesamten Sauerstoffbetrag, welcher von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 ausgehend von der Zeit t₂ hin zu der Zeit t₃ freigegeben wird. Bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 tritt jedoch eine Abweichung auf, wie vorstehend erläutert ist. Daher ist der kumulative Sauerstofffehlbetrag F₁ ausgehend von der Zeit t₂ hin zu der Zeit t₃ bei dem in 8 gezeigten Beispiel größer als der Wert, welcher dem Gesamtbetrag an Sauerstoff entspricht, der von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 ausgehend von der Zeit t₂ hin zu der Zeit t₃ tatsächlich freigegeben wird.
Hierbei speichert der stromaufwärtsseitige Abgasreinigungskatalysator 20 in der Sauerstoffzunahmezeit Tinc Sauerstoff, während der gespeicherte Sauerstoff in der Sauerstoffabnahmezeit Tdec vollständig freigegeben wird. Daher werden der kumulative Sauerstoffüberschussbetrag R₁ und der kumulative Sauerstofffehlbetrag F₁ idealerweise im Wesentlichen zu den gleichen Werten. Falls in diesem Zusammenhang bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 eine Abweichung auftritt, wie vorstehend erläutert ist, verändern sich außerdem die Werte dieser kumulativen Werte entsprechend. Wie vorstehend erläutert ist, wird der kumulative Sauerstofffehlbetrag F₁ größer als der kumulative Sauerstoffüberschussbetrag R₁ , falls das Ausgangs-Luft-Kraftstoff- Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 ausgehend von dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu der niedrigen Seite (fetten Seite) abweicht. Umgekehrt wird der kumulative Sauerstofffehlbetrag F₁ kleiner als der kumulative Sauerstoffüberschussbetrag R₁ , falls das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 ausgehend von dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu der hohen Seite (mageren Seite) abweicht. Zusätzlich drückt die Differenz Δ∑OED (=R₁-F₁, nachstehend als ein „Überschuss/Mangel-Fehler“ bezeichnet) zwischen dem kumulativen Sauerstoffüberschussbetrag R₁ und dem kumulativen Sauerstofffehlbetrag F₁ das Ausmaß der Abweichung bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 aus. Es kann festgestellt werden, dass die Abweichung bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 umso größer ist, je größer dieser Überschuss/Mangel-Fehler Δ∑OED ist. Mit anderen Worten, es kann festgestellt werden, dass der Überschuss/Mangel-Fehler Δ∑OED die Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases ausdrückt.
Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR basierend auf dem Überschuss/Mangel-Fehler Δ∑OED korrigiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR insbesondere derart korrigiert, dass die Differenz Δ∑OED zwischen dem kumulativen Sauerstoffüberschussbetrag R₁ und dem kumulativen Sauerstofffehlbetrag F₁ kleiner wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird insbesondere der Sub-Lernwert sfbg durch die nachfolgende Gleichung (5) berechnet und das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR wird durch die nachfolgende Gleichung (6) korrigiert. $sfbg (n) = sfbg (n - 1) + kb \times Δ Σ OED$
$AFR = AFRbase + sfbg (n)$
Zu beachten ist, dass in der vorstehenden Gleichung (5) „n“ die Anzahl an Berechnungen oder die Zeit ausdrückt. Daher entspricht sfbg(n) dem aktuell berechneten Wert oder dem aktuellen Sub-Lernwert. Zusätzlich entspricht „kb“ in der vorstehenden Gleichung (5) der Verstärkung, welche das Ausmaß zeigt, in welchem der Überschuss/Mangel-Fehler Δ∑OED bei dem Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR reflektiert ist (0<kb≤1). Der Korrekturbetrag des Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFR ist umso größer, je größer der Wert der Verstärkung „kb“ ist. Zusätzlich entspricht das Basis-Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFRbase in der vorstehenden Gleichung (6) einem Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches als Basis verwendet wird, und dieses entspricht bei der vorliegenden Ausführungsform dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Wie aus Gleichung (6) ersichtlich ist, wird, wenn der Sub-Lernwert sfbg einem negativen Wert entspricht, das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR hin zu der fetten Seite verändert und entsprechend wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases hin zu der fetten Seite verändert. Ferner ist das Ausmaß, in welchem das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR hin zu der fetten Seite verändert wird, umso größer, je größer der Absolutwert ist. Daher verändert sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases umso stärker hin zu der fetten Seite, je größer der Absolutwert (Absolutwert der fetten Seite) ist, wenn der Sub-Lernwert sfbg einem negativen Wert mit Bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases entspricht, wenn der Sub-Lernwert sfbg gleich null ist.
Gleichermaßen wird das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR, wenn der Sub-Lernwert sfbg einem positiven Wert entspricht, hin zu der mageren Seite verändert und entsprechend wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases hin zu der mageren Seite verändert. Ferner ist das Ausmaß, in welchem das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR hin zu der mageren Seite verändert wird, umso größer, je größer der Absolutwert ist. Daher verändert sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases umso stärker hin zu der mageren Seite, je größer der Absolutwert (Absolutwert der mageren Seite) ist, wenn der Sub-Lernwert sfbg einem positiven Wert mit Bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases entspricht, wenn der Sub-Lernwert sfbg gleich null ist.
Wie vorstehend erläutert ist, drückt der Überschuss/Mangel-Fehler Δ∑OED die Differenz des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases aus. Zusätzlich führt die Haupt-Rückkopplungssteuerung, wie vorstehend erläutert ist, eine Steuerung durch, so dass das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 im Wesentlichen gleich dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Daher kann festgestellt werden, dass sich der Überschuss/Mangel-Fehler Δ∑OED gemäß der Differenz zwischen dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases verändert, und daher verändert sich der Sub-Lernwert sfbg ebenso gemäß der Differenz mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases. Insbesondere kann festgestellt werden, dass die Sub-Lern-Basissteuerung die Differenz zwischen dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases mit einem vorbestimmten Koeffizienten (Verstärkung kb) multipliziert und die Werte kumulativ addiert, um den Sub-Lernwert zu berechnen.
Ferner wird der Kraftstoffzuführbetrag von dem Kraftstoffinjektor 11 durch Korrigieren des Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFR basierend auf dem Sub-Lernwert sfbg, wie vorstehend erläutert, derart gesteuert, dass die Differenz zwischen dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases kleiner wird. Daher wird der Kraftstoffzuführbetrag von dem Kraftstoffinjektor 11 bei der Sub-Lern-Basissteuerung basierend auf dem Sub-Lernwert sfbg derart gesteuert, dass die Differenz zwischen dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner wird.
Zu der Zeit t₃ von 8 wird, wie vorstehend erläutert ist, der Sub-Lernwert sfbg basierend auf dem kumulativen Sauerstoffüberschussbetrag R₁ und dem kumulativen Sauerstofffehlbetrag F₁ berechnet. Bei dem in 8 gezeigten Beispiel wird zu der Zeit t₃ der Sub-Lernwert sfbg verringert, da der kumulative Sauerstofffehlbetrag F₁ größer als der kumulative Sauerstoffüberschussbetrag R₁ ist.
Zu dieser Zeit wird das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR basierend auf dem Sub-Lernwert sfbg unter Verwendung der vorstehenden Gleichung (6) korrigiert. Bei dem in 8 gezeigten Beispiel entspricht der Sub-Lernwert sfbg einem negativen Wert und daher wird das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR zu einem Wert, welcher kleiner als das Basis-Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFRbase ist, das heißt, dem Wert auf der fetten Seite. Entsprechend wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases hin zu der fetten Seite korrigiert.
Folglich wird die Abweichung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases mit Bezug auf das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach der Zeit t₃ kleiner als vor der Zeit t₃ . Daher wird die Differenz zwischen der unterbrochene Linie, welche das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis angibt, und der strichpunktierten Linie mit einem Punkt, welche das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis angibt, nach der Zeit t₃ kleiner als die Differenz vor der Zeit t₃ .
Ferner wird nach der Zeit t₃ ebenso ein Vorgang durchgeführt, welche ähnlich zu dem Vorgang während der Zeit t₁ bis zu der Zeit t₂ ist. Daher wird zu der Zeit t₄ , falls der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel Δ∑OED den Wechsel-Referenzwert OEDref erreicht, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt. Anschließend wird zu der Zeit t₅ , wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 das fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett erreicht, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis erneut hin zu dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt.
Die Phase ausgehend von der Zeit t₃ hin zu der Zeit t₄ , wie vorstehend erläutert, entspricht der Sauerstoffzunahmezeitphase Tinc. Daher ist der Absolutwert des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels Δ∑OED während dieser Phase durch den kumulativen Sauerstoffüberschussbetrag R₂ von 8 ausgedrückt. Ferner entspricht die Phase ausgehend von der Zeit t₄ hin zu der Zeit t₅ , wie vorstehend erläutert, der Sauerstoffabnahmezeitphase Tdec und daher ist der Absolutwert des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels Δ∑OED während dieser Phase durch den kumulativen Sauerstofffehlbetrag F₂ von 8 ausgedrückt. Ferner wird der Sub-Lernwert sfbg basierend auf der Differenz Δ∑OED (=R₂-F₂) zwischen diesem kumulativen Sauerstoffüberschussbetrag R₂ und diesem kumulativen Sauerstofffehlbetrag F₂ unter Verwendung der vorstehenden Gleichung (5) aktualisiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird nach der Zeit t₅ eine ähnliche Steuerung wiederholt und aufgrund dessen wird der Sub-Lernwert sfbg wiederholend aktualisiert.
Durch Aktualisieren des Sub-Lernwerts sfbg durch die Sub-Lern-Basissteuerung, wie vorstehend angegeben, wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 allmählich von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis getrennt bzw. entfernt, das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases nähert sich jedoch allmählich dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis an. Aufgrund dessen ist es möglich, die Abweichung bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zu kompensieren.
Zu beachten ist, dass, wie in 8 gezeigt ist, der Sub-Lernwert sfbg mit einem oberen Grenz-Schutzwert Gup und einem unteren Grenz-Schutzwert Glow eingestellt ist. Aus diesem Grund ist der Sub-Lernwert sfbg in einem Bereich des oberen Grenz-Schutzwerts Gup hin zu dem unteren Grenz-Schutzwert Glow eingestellt. Daher ist der Sub-Lernwert sfbg auf den oberen Grenz-Schutzwert Gup eingestellt, falls der durch die vorstehend erwähnte Gleichung (5) berechnete Sub-Lernwert größer als der obere Grenz-Schutzwert Gup wird. Gleichermaßen ist der Sub-Lernwert sfbg auf den unteren Grenz-Schutzwert Glow eingestellt, falls der durch die vorstehend erwähnte Gleichung (5) berechnete Sub-Lernwert kleiner als der untere Grenz-Schutzwert Glow wird. Durch das Einstellen des oberen Grenz-Schutzwerts Gup und des unteren Grenz-Schutzwerts Glow auf diese Art und Weise wird der Sub-Lernwert sfbg daran gehindert, aufgrund irgendeiner Fehlfunktion usw. übermäßig groß oder übermäßig klein zu werden.
Ferner wird der Sub-Lernwert sfbg, wie vorstehend erläutert ist, basierend auf dem kumulativen Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED in der Sauerstoffzunahmezeitphase Tinc und dem kumulativen Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED in der Sauerstoffabnahmezeitphase Tdec, welche direkt auf diese Sauerstoffzunahmezeitphase Tinc folgt, aktualisiert. Dies liegt daran, da, wie vorstehend erläutert ist, der Gesamtbetrag an Sauerstoff, welcher in dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 in der Sauerstoffzunahmezeitphase Tinc gespeichert wird, und der Gesamtbetrag an Sauerstoff, welcher in der direkt folgenden Sauerstoffabnahmezeitphase Tdec von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 freigegeben wird, gleich werden.
Zusätzlich wird der Sub-Lernwert sfbg bei der vorstehenden Ausführungsform basierend auf dem kumulativen Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED in einer Sauerstoffzunahmezeitphase Tinc und dem kumulativen Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED in einer Sauerstoffabnahmezeitphase Tdec aktualisiert. Der Sub-Lernwert sfbg kann jedoch basierend auf dem Gesamtwert oder dem Durchschnittswert des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels ∑OED in einer Mehrzahl von Sauerstoffzunahmezeitphasen Tinc und dem Gesamtwert oder dem Durchschnittswert des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels ∑OED in einer Mehrzahl von Sauerstoffabnahmezeitphasen Tdec aktualisiert werden.
Ferner wird der Sub-Lernwert sfbg bei der vorstehenden Ausführungsform als die Grundlage verwendet, um das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu korrigieren. Es kann jedoch irgendein Parameter basierend auf dem Sub-Lernwert sfbg korrigiert werden, solange eine Steuerung des Kraftstoffzuführbetrags von dem Kraftstoffinjektor 11 basierend auf dem Sub-Lernwert ermöglicht ist, so dass die Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner wird. Als der weitere Parameter kann beispielsweise der Kraftstoffzuführbetrag hin zu der Verbrennungskammer 5, das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40, der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag usw. erwähnt werden.
Zu beachten ist, dass die vorstehende weitere Steuerung als Sub-Rückkopplungssteuerung durchgeführt werden kann. Als weitere Steuerung kann insbesondere beispielsweise eine Steuerung in Betracht gezogen werden, welche das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis wechselt, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu dem mager beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder größer wird, und welche das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis wechselt, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder kleiner wird, wie vorstehend erläutert ist.
In diesem Fall wird der kumulative Sauerstofffehlbetrag als der Absolutwert des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels in der Sauerstoffabnahmezeit ausgehend davon, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, bis das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder kleiner wird, berechnet. Zusätzlich wird der kumulative Sauerstoffüberschussbetrag als der Absolutwert des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels in der Sauerstoffzunahmezeit ausgehend davon, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, bis das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu dem mager beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder größer wird, berechnet. Ferner wird das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis usw. korrigiert, so dass die Differenz dieses kumulativen Sauerstoffüberschussbetrags und dieses kumulativen Sauerstofffehlbetrags kleiner wird.
Daher kann bei einer Zusammenfassung des Vorstehenden bei der vorliegenden Ausführungsform festgestellt werden, dass bei der Sub-Lern-Basissteuerung der kumulative Sauerstoffüberschussbetrag in der Sauerstoffzunahmezeit ausgehend davon, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, bis dieses erneut hin zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, und der kumulative Sauerstofffehlbetrag in der Sauerstoffabnahmezeit ausgehend davon, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, bis dieses erneut hin zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, als die Grundlage verwendet werden, um einen Parameter mit Bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu korrigieren, so dass die Differenz zwischen diesem kumulativen Sauerstoffüberschussbetrag und diesem kumulativen Sauerstofffehlbetrag kleiner wird. Die Differenz zwischen dem kumulativen Sauerstoffüberschussbetrag und dem kumulativen Sauerstofffehlbetrag verändert sich gemäß der Differenz zwischen dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases, so dass bei der vorliegenden Ausführungsform festgestellt werden kann, dass bei der Sub-Lern-Basissteuerung der Kraftstoffzuführbetrag hin zu der Verbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine derart gesteuert wird, dass die Differenz des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases und des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kleiner wird.
<Große Abweichung bei dem stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor>
Bei dem in 7 gezeigten Beispiel tritt bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 eine Abweichung auf, das Ausmaß derselben ist jedoch nicht so groß. Daher wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, wie aus der unterbrochenen Linie von 7 ersichtlich ist, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, während dieses magerer als das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
Im Gegensatz dazu wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, falls die bei dem stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 40 auftretende Abweichung größer wird, auch wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, manchmal zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Dieser Zustand ist in 9 gezeigt.
In 9 ist der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC vor der Zeit t₁ auf den mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager eingestellt. Einhergehend damit wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zu dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Da das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 jedoch in hohem Ausmaß hin zu der fetten Seite abweicht, wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (unterbrochene Linie in der Figur).
Dann wird, falls zu der Zeit t₁ der basierend auf dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 berechnete kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED den Wechsel-Referenzwert OEDref erreicht, der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt. Einhergehend damit wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Da das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 jedoch in hohem Ausmaß hin zu der fetten Seite abweicht, wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (unterbrochene Linie in der Figur).
Folglich verändert sich der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 nicht, sondern dieser wird auf einem konstanten Wert gehalten. Daher wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 auf im Wesentlichen dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, auch wenn eine lange Zeit verstreicht, nachdem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt wird, da von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 kein unverbranntes Gas abgeführt wird. Wie vorstehend erläutert ist, wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC ausgehend von dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett hin zu dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gewechselt bzw. umgeschaltet, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 das fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett erreicht. Bei dem in 9 gezeigten Beispiel wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC jedoch für eine lange Zeit auf dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gehalten, da das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird. In diesem Zusammenhang basiert die vorstehend erwähnte Sub-Lern-Basissteuerung auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag, welcher abwechselnd zwischen dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett und dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gewechselt wird. Daher wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag nicht gewechselt, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 in hohem Maße abweicht, und daher kann die vorstehend erwähnte Sub-Lern-Basissteuerung nicht durchgeführt werden.
10 entspricht einer Ansicht ähnlich zu 9, welche den Fall zeigt, bei welchem das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 in hohem Maße extrem hin zu der fetten Seite abweicht. Bei dem in 10 gezeigten Beispiel wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC zu der Zeit t₁ in ähnlicher Art und Weise zu dem in 9 gezeigten Beispiel hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt. Das heißt, zu der Zeit t₁ wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Aufgrund der Abweichung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases jedoch zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (unterbrochene Linie in der Figur).
Folglich strömt Abgas mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis ungeachtet davon, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC auf den fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett eingestellt ist, in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20. Daher nimmt der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 allmählich zu und dieser erreicht zu der Zeit t₂ schließlich den maximalen Sauerstoffspeicherbetrag Cmax. Falls der Sauerstoffspeicherbetrag OSA auf diese Art und Weise den maximalen Sauerstoffspeicherbetrag Cmax erreicht, kann der stromaufwärtsseitige Abgasreinigungskatalysator 20 nicht weiter Sauerstoff in dem Abgas speichern. Daher strömen Sauerstoff und NOx, welche in dem einströmenden Abgas enthalten sind, so von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 aus, und daher nimmt das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC wird jedoch ausgehend von dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett hin zu dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gewechselt, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 das fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett erreicht. Daher wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC nicht gewechselt, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 in hohem Ausmaße extrem abweicht, und daher kann die vorstehend erwähnte Sub-Lern-Basissteuerung nicht durchgeführt werden.
<Feste bzw. festgelegte Lernsteuerung>
Daher werden bei der Sub-Lernsteuerung der vorliegenden Ausführungsform, auch wenn die Abweichung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 groß ist, zusätzlich zu der vorstehend erwähnten Sub-Lern-Basissteuerung eine feste bzw. festgelegte Lernsteuerung mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, eine feste Mager-Lernsteuerung und eine feste Fett-Lernsteuerung durchgeführt, um diese Abweichung zu kompensieren.
<Feste Lernsteuerung mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis>
Zunächst ist die feste bzw. festgelegte Lernsteuerung mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis erläutert. Die feste Lernsteuerung mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht einer Lernsteuerung, welche durchgeführt wird, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis festgelegt ist, wie bei dem Beispiel in 9 gezeigt ist.
In diesem Zusammenhang ist der Bereich zwischen dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett und dem mager beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFmager als der „Zwischenbereich M“ bezeichnet. Dieser Zwischenbereich M entspricht dem Umgebungsbereich des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welcher einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bereich zwischen dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem mager beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Bei der festen Lernsteuerung mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, nachdem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt ist, das heißt, nachdem das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt bzw. umgeschaltet ist, beurteilt, ob das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 für eine vorbestimmte Stöchiometrie-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit oder länger in dem Zwischenbereich M gehalten wurde. Falls das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 für die Stöchiometrie-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit oder länger in dem Zwischenbereich M gehalten wurde, wird der Sub-Lernwert sfbg ferner reduziert, so dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases hin zu der fetten Seite verändert. 11 zeigt diesen Zustand.
11 ist eine Ansicht ähnlich zu 10, welche ein Zeitdiagramm des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags AFC usw. zeigt. 11 zeigt in ähnlicher Art und Weise zu 9 den Fall, bei welchem das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff- Verhältnissensors 40 in hohem Ausmaß hin zu der niedrigen Seite (fetten Seite) abweicht.
Bei dem in der Figur gezeigten Beispiel ist der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC vor der Zeit t₁ in ähnlicher Art und Weise zu 9 auf den mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager eingestellt. Anschließend erreicht der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED zu der Zeit t₁ den Wechsel-Referenzwert OEDref und der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC wird hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt. Da das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 jedoch in ähnlicher Art und Weise zu dem in 9 gezeigten Beispiel in hohem Ausmaß hin zu der fetten Seite abweicht, entspricht das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases im Wesentlichen dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Daher wird der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 nach der Zeit t₁ auf einem konstanten Wert gehalten. Folglich wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 für eine lange Zeitphase in der Umgebung des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das heißt, dem Zwischenbereich M, gehalten.
Daher wird das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR bei der vorliegenden Ausführungsform korrigiert, falls das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 für die vorbestimmte Stöchiometrie-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit Tsto oder länger in dem Zwischenbereich M gehalten wird, nachdem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird insbesondere der Sub-Lernwert sfbg aktualisiert, so dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases hin zu der fetten Seite verändert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Sub-Lernwert sfbg insbesondere durch die nachfolgende Gleichung (7) berechnet und das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR wird durch die vorstehende Gleichung (6) korrigiert. $sfbg (n) = sfbg (n - 1) + kc \cdot AFCfett$
Zu beachten ist, dass in der vorstehenden Gleichung (7) kc der Verstärkung entspricht, welche das Ausmaß der Korrektur des Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFR zeigt (0<kc≤1). Der Korrekturbetrag des Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFR wird umso größer, je größer der Wert der Verstärkung kc ist.
Falls in diesem Zusammenhang, wie vorstehend erläutert ist, das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 für eine lange Zeitphase in dem Zwischenbereich M gehalten wird, nachdem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC gewechselt wird, entspricht das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases einem Wert, welcher sich im Wesentlichen in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses befindet. Daher entspricht die Abweichung bei dem stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 40 dem gleichen Ausmaß wie die Differenz zwischen dem Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis) und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (in diesem Fall das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in der vorstehenden Gleichung (7) gezeigt ist, der Sub-Lernwert sfbg basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC gemäß der Differenz zwischen dem Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis aktualisiert. Aufgrund dessen ist es möglich, die Abweichung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 geeigneter zu kompensieren.
Bei dem in 11 gezeigten Beispiel ist der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC bis hin zu der Zeit t₂ , bei welcher die Stöchiometrie-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit Tsto ausgehend von der Zeit t₁ verstreicht, auf den fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett eingestellt. Daher wird der Sub-Lernwert sfbg zu der Zeit t₂ verringert, falls die Gleichung (7) verwendet wird. Folglich verändert sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases hin zu der fetten Seite. Aufgrund dessen wird die Abweichung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases zu dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach der Zeit t₂ im Vergleich zu der Situation vor der Zeit t₂ kleiner. Daher wird die Differenz zwischen der unterbrochenen Linie, welche das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeigt, und der strichpunktierten Linie mit einem Punkt, welche das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeigt, nach der Zeit t₂ kleiner als die Differenz vor der Zeit t₂ .
Bei dem in 11 gezeigten Beispiel ist die Verstärkung kc auf einen relativ kleinen Wert eingestellt. Daher bleibt die Abweichung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zurück, auch wenn der Sub-Lernwert sfbg zu der Zeit t₂ aktualisiert wird. Daher wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das heißt, einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem kleinen Fett-Grad (siehe unterbrochene Linie von 11). Aus diesem Grund ist die Abnahmegeschwindigkeit des Sauerstoffspeicherbetrags OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 niedrig.
Folglich wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 ausgehend von der Zeit t₂ hin zu der Zeit t₃ , wenn die Stöchiometrie-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit Tsto verstreicht, in der Umgebung des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das heißt, dem Zwischenbereich M, gehalten. Daher wird bei dem in 11 gezeigten Beispiel auch zu der Zeit t₃ der Sub-Lernwert sfbg unter Verwendung von Gleichung (7) aktualisiert.
Anschließend wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 bei dem in 11 gezeigten Beispiel zu der Zeit t₄ zu dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett oder kleiner. Nachdem das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn auf diese Art und Weise zu dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett oder kleiner wird, wie vorstehend erläutert, ist der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC abwechselnd auf den mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager und den fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett eingestellt. Einhergehend damit wird die vorstehend erwähnte Sub-Lern-Basissteuerung durchgeführt.
Durch Aktualisieren des Sub-Lernwerts sfbg durch die feste Lernsteuerung mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf diese Art und Weise kann der Sub-Lernwert aktualisiert werden, auch wenn die Abweichung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 groß ist. Aufgrund dessen ist es möglich, die Abweichung bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zu kompensieren.
Bei der vorstehenden Ausführungsform ist zu beachten, dass die Stöchiometrie-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit Tsto einer vorbestimmten Zeit entspricht. In diesem Fall ist die Stöchiometrie-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit größer oder gleich der Zeit eingestellt, welche herkömmlicherweise ausgehend davon, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, bis der Absolutwert des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels den maximalen Sauerstoffspeicherbetrag des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 zu der Zeit erreicht, wenn diese unbenutzt ist, eingenommen wird. Diese ist insbesondere bevorzugt auf das zwei- bis vierfache dieser Zeit eingestellt.
Zu beachten ist, dass die feste Lernsteuerung mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der gleichen Art und Weise wie im Falle der vorstehend erwähnten Sub-Lern-Basissteuerung ebenso auf den Falle der Verwendung der vorstehend erwähnten weiteren Steuerung als Sub-Rückkopplungssteuerung angewendet werden kann. In diesem Fall wird bei der festen Lernsteuerung mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 über eine Stöchiometrie-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit Tsto oder länger ausgehend davon, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, in einem Bereich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gehalten wird, veranlasst, dass der Sub-Lernwert sfbg zunimmt oder abnimmt, so dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases gemäß dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dieser Zeit hin zu der fetten Seite oder der mageren Seite verändert.
Daher kann bei der vorliegenden Ausführungsform zusammenfassend ausgedrückt festgestellt werden, dass bei dem festen Lernen mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 über eine Stöchiometrie-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit Tsto oder länger ausgehend davon, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, das hin zu einer Seite des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses abweicht (gemäß der fetten Seite bei dem in 10 gezeigten Beispiel), in einem Bereich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gehalten wird, bei einer Rückkopplungssteuerung, ein Parameter mit Bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis korrigiert wird, so dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases hin zu dieser einen Seite verändert.
<Festes Fett/Mager-Lernen>
Nachstehend ist eine feste Mager-Lernsteuerung erläutert. Die feste Mager-Lernsteuerung entspricht einer Lernsteuerung, welche in gleicher Art und Weise wie bei dem in 10 gezeigten Beispiel durchgeführt wird, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 ungeachtet davon, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht wird, auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis festgelegt ist. Bei der festen Mager-Lernsteuerung wird beurteilt, ob das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 über eine vorbestimmte Mager-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit oder länger ausgehend davon, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt wird, das heißt, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, auf einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird. Ferner, wenn dieses über die Mager-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit oder länger auf einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird, wird der Sub-Lernwert sfbg verringert, so dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases hin zu der fetten Seite verändert. 12 zeigt diesen Zustand.
12 ist eine Ansicht ähnlich zu 10, welche ein Zeitdiagramm des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags AFC usw. zeigt. 12 zeigt in gleicher Art und Weise wie 10 den Fall, bei welchem das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 um einen sehr großen Betrag hin zu der niedrigen Seite (fetten Seite) abweicht.
Bei dem dargestellten Beispiel wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC zu der Zeit t₀ ausgehend von dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt. Das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 weicht jedoch um einen sehr großen Betrag hin zu der fetten Seite ab, so dass das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases in der gleichen Art und Weise wie bei dem in 10 gezeigten Beispiel zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Aus diesem Grund wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu der Zeit t₀ und ausgehend davon auf einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten.
Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR korrigiert, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 über eine vorbestimmte Mager-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit Tmager oder länger ausgehend davon, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC auf den fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett eingestellt wird, auf einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird insbesondere der Sub-Lernwert sfbg korrigiert, so dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases hin zu der fetten Seite verändert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird insbesondere die nachstehende Gleichung (8) verwendet, um den Sub-Lernwert sfbg zu berechnen, und die vorstehende Gleichung (6) wird verwendet, um das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR basierend auf dem Sub-Lernwert sfbg zu korrigieren. $sfbg (n) = sfbg (n - 1) + kd \cdot (AFCfett - (AFdwn - 14.6))$
Zu beachten ist, dass in der vorstehenden Gleichung (8) kd einer Verstärkung entspricht, welche das Ausmaß der Korrektur des Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFR zeigt (0<kd≤1). Der Korrekturbetrag des Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFR ist umso größer, je größer der Wert der Verstärkung kd ist.
Hierbei wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 auf einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC auf den fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett eingestellt ist. In diesem Fall entspricht die Abweichung bei dem stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 40 der Differenz zwischen dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41. Falls dies aufgegliedert wird, kann festgestellt werden, dass die Abweichung bei dem stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 40 zu dem Ausmaß gleich der Gesamtheit der Differenz zwischen dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (gemäß dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett) und der Differenz zwischen dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 wird. Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in der vorstehenden Gleichung (8) gezeigt ist, der fett eingestellte Korrekturbetrag AFCfett plus die Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 und dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis als die Grundlage verwendet, um den Sub-Lernwert sfbg zu aktualisieren. Bei dem vorstehend erwähnten festen Lernen mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird der Sub-Lernwert insbesondere um exakt einen Betrag gemäß dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett korrigiert, während der Sub-Lernwert bei dem festen Mager-Lernen zusätzlich dazu um exakt das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 korrigiert wird. Ferner wird die Verstärkung kd gleich der Verstärkung kc gemacht. Aus diesem Grund ist der Korrekturbetrag bei dem festen Mager-Lernen größer als der Korrekturbetrag bei dem festen Lernen mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Bei dem in 12 gezeigten Beispiel wird zu der Zeit t₁ der Sub-Lernwert sfbg verringert, falls Gleichung (8) verwendet wird. Folglich verändert sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases hin zu der fetten Seite. Aufgrund dessen wird zu der Zeit t₁ und ausgehend davon die Abweichung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner als vor der Zeit t₁ . Daher wird zu der Zeit t₁ und ausgehend davon die Differenz zwischen der unterbrochenen Linie, welche das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeigt, und der strichpunktierten Linie mit einem Punkt, welche das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeigt, kleiner als die Differenz vor der Zeit t₁ .
12 zeigt ein Beispiel, bei welchem die Verstärkung kd zu einem relativ kleinen Wert gemacht ist. Aus diesem Grund bleibt zu der Zeit t₁ die Abweichung bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zurück, auch wenn der Sub-Lernwert sfbg aktualisiert wird. Bei dem dargestellten Beispiel bleibt insbesondere das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu der Zeit t₁ und ausgehend davon auf dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Folglich wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 über die Mager-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit Tmager ausgehend von der Zeit t₁ auf dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten. Aus diesem Grund wird bei dem dargestellten Beispiel auch zu der Zeit t₂ das feste Mager-Lernen verwendet, um den Sub-Lernwert sfbg unter Verwendung der vorstehenden Gleichung (8) zu korrigieren.
Falls zu der Zeit t₂ der Sub-Lernwert sfbg korrigiert wird, wird die Abweichung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner. Aufgrund dessen wird bei dem dargestellten Beispiel zu der Zeit t₂ und ausgehend davon das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases etwas fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Einhergehend damit verändert sich das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 ausgehend von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu im Wesentlichen dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Bei dem in 12 gezeigten Beispiel wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 insbesondere ausgehend von der Zeit t₂ hin zu der Zeit t₃ im Wesentlichen auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, das heißt, über die Stöchiometrie-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit Tsto in dem mittleren Bereich M. Aus diesem Grund wird zu der Zeit t₃ das feste Lernen mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet, um den Sub-Lernwert sfbg unter Verwendung der vorstehenden Gleichung (7) zu korrigieren.
Unter Verwendung der festen Mager-Lernsteuerung, um den Sub-Lernwert sfbg auf diese Art und Weise zu aktualisieren, ist es möglich, den Sub-Lernwert zu aktualisieren, auch wenn die Abweichung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 sehr groß wird. Aufgrund dessen kann die Abweichung bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 reduziert werden.
Zu beachten ist, dass die Mager-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit Tmager bei der vorstehenden Ausführungsform zu einer vorbestimmten Zeit gemacht wird. In diesem Fall wird die Mager-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit Tmager zu der Ansprechverzögerungszeit des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors gemacht, welche für gewöhnlich ausgehend davon, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, bis sich das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 demgemäß verändert, eingenommen wird, oder diese wird größer gemacht. Diese wird insbesondere bevorzugt zu dem Zwei- bis Vierfachen dieser Zeit gemacht. Ferner ist die Mager-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit Tmager kürzer als die Zeit, welche für gewöhnlich ausgehend davon, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, bis der Absolutwert des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels ∑OED den maximalen Sauerstoffspeicherbetrag des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 erreicht, zu der Zeit, wenn dieser verwendet wird, eingenommen wird. Daher ist die Mager-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit Tmager kürzer gestaltet als die vorstehend erwähnte Stöchiometrie-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit Tsto.
Nachfolgend ist eine feste Fett-Lernsteuerung erläutert. Die feste Fett-Lernsteuerung entspricht einer Steuerung, welche ähnlich zu der festen Mager-Lernsteuerung ist. Diese entspricht einer Lernsteuerung, welche durchgeführt wird, wenn das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 ungeachtet davon, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht wird, auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis festgelegt ist. Bei der festen Fett-Lernsteuerung wird beurteilt, ob das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 über eine vorbestimmte Fett-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit (ähnlich zu der Mager-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit) oder länger ausgehend davon, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gewechselt wird, das heißt, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, gehalten wurde. Ferner wird veranlasst, falls dieses über die Fett-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Halte-Beurteilungszeit oder länger auf einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird, dass der Sub-Lernwert sfbg zunimmt, so dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases hin zu der mageren Seite verändert. Das heißt, bei der festen Fett-Lernsteuerung wird eine Steuerung durchgeführt, wobei fett und mager von der vorstehend erwähnten festen Mager-Lernsteuerung umgekehrt sind.
Zu beachten ist, dass bei der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich zu der Sub-Lern-Basissteuerung die feste Lernsteuerung mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die feste Mager-Lernsteuerung und die feste Fett-Lernsteuerung durchgeführt werden. Zusammenfassend können diese als „Sub-Lernsteuerung“ bezeichnet werden, welche den Sub-Lernwert basierend auf dem Ausgang des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 aktualisiert und die Parameter mit Bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis steuert, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases gemäß dem Sub-Lernwert zu verändern.
<Erläuterung eines Ungleichgewichts>
In diesem Zusammenhang bewirkt bei einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Mehrzahl an Zylindern eine Fehlfunktion usw. des Kraftstoffinjektors 11 bei lediglich einem Teil der Zylinder manchmal, dass der tatsächliche Kraftstoffzuführbetrag von dem Kraftstoffinjektor 11 größer als der Zielwert wird. Dies tritt beispielsweise dann auf, wenn sich Fremdstoffe zwischen dem Nadelventil und dem Ventilsitz des Kraftstoffinjektors 11 ablagern und das Nadelventil nicht länger vollständig geschlossen werden kann. Falls auf diese Art und Weise der Kraftstoffzuführbetrag von einem Teil der Kraftstoffinjektoren 11 größer wird, wird das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einem Zylinder entsprechend diesem Teil der Kraftstoffinjektoren 11 fetter als das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei den anderen Zylindern. Nachstehend ist die Abweichung, welche bei dem Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen Zylindern aufgrund dessen auftritt, dass das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einem Teil der Zylinder auf diese Art und Weise fetter als das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei den anderen Zylindern wird, als das „Fett-Ungleichgewicht“ bezeichnet.
Falls das Fett-Ungleichgewicht auf diese Art und Weise auftritt, strömt ein großer Betrag an unverbranntem Gas, welches einen großen Betrag an Wasserstoff enthält, von einem Zylinder aus, bei welchem das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett wird. Wie vorstehend erläutert ist, weist Wasserstoff aus dem unverbrannten Gas und Sauerstoff eine hohe Durchtrittsgeschwindigkeit durch die Diffusions-Regulationsschichten 54 der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren 40, 41 auf. Aus diesem Grund weicht das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 ausgehend von dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des um den stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 40 strömenden Abgases in hohem Maße hin zu der fetten Seite ab, falls ein Fett-Ungleichgewicht auftritt.
Hierbei wird bei der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend erläutert ist, aufgrund der Haupt-Rückkopplungssteuerung eine Steuerung durchgeführt, so dass das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zu dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Aus diesem Grund wird der Kraftstoffzuführbetrag gesteuert, so dass das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 im Wesentlichen mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt. Folglich wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches ausgehend von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu der mageren Seite abweicht.
Falls bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 auf diese Art und Weise eine Abweichung auftritt, wie vorstehend erläutert ist, wird die vorstehend erwähnte Sub-Lernsteuerung verwendet, um das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu korrigieren. Folglich wird die Abweichung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses allmählich kompensiert. Zur Kompensation der Abweichung durch die Sub-Rückkopplungs-Lernsteuerung muss der Zyklus bei den Zeiten t₁ bis t₃ von 8 jedoch mit einer erheblichen Anzahl bzw. Häufigkeit wiederholt werden, da Zeit erforderlich ist. Andererseits weicht das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases ausgehend von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu der mageren Seite ab, während die Abweichung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 durch die Sub-Rückkopplungs-Lernsteuerung nicht ausreichend kompensiert wird. Daher bleibt das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis über eine bestimmte Zeit in einem Zustand, in welchem dieses ausgehend von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu der mageren Seite abweicht, falls ein Fett-Ungleichgewicht auftritt.
Wie vorstehend erläutert ist, wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, falls das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu der mageren Seite abweicht, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Falls ein Abgas mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem derart großen Mager-Grad in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömt, wird der stromaufwärtsseitige Abgasreinigungskatalysator 20 manchmal nicht länger in der Lage sein, die Gesamtheit des einströmenden Sauerstoffs zu speichern, auch wenn der stromaufwärtsseitige Abgasreinigungskatalysator 20 eine Sauerstoffspeicherfähigkeit besitzt. In diesem Fall strömen schließlich NOx und Sauerstoff von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 aus und folglich wird eine Verschlechterung der Abgasemission hervorgerufen.
<Sub-Lern- Förderungssteuerung>
Bei der Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird daher, falls ein Fett-Ungleichgewicht auftritt, eine Sub-Lern-Förderungssteuerung durchgeführt, welche einen Parameter mit Bezug auf eine Veränderung des Sub-Lernwerts sfbg steuert, so dass sich der Sub-Lernwert sfbg in Abhängigkeit der Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einfache Art und Weise hin zu einem geeigneten Wert verändert. Zu der Sub-Lern-Förderungssteuerung, welche die Veränderung des Sub-Lernwerts sfbg hin zu dem vorstehenden geeigneten Wert erleichtert, kann das Nachstehende erwähnt werden.
Mit Bezug auf ein erstes spezifisches Beispiel der Sub-Lern-Förderungssteuerung kann bei einer Sub-Lern-Basissteuerung ein Erhöhen der Verstärkungen kb, kc und kd, welche das Ausmaß der Reflektion des Überschuss/Mangel-Fehlers Δ∑OED usw. bei dem Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR zeigen, erwähnt werden. Durch das Erhöhen dieser Verstärkungen kb, kc und kd wird der Veränderungsbetrag des Sub-Lernwerts sfbg mit Bezug auf den gleichen Überschuss/Mangel-Fehler Δ∑OED oder der Veränderungsbetrag des Sub-Lernwerts sfbg bei der festen Lernsteuerung größer. Folglich verändert sich der Sub-Lernwert sfbg in hohem Maße, und aufgrund dessen kann sich dieser auf einfache Art und Weise hin zu dem geeigneten Wert verändern. Das heißt, ein Verändern des Sub-Lernwerts sfbg in Richtung hin zu einem geeigneten Wert wird gefördert. Zu beachten ist, dass diese Verstärkungen kb, kc und kd nicht notwendigerweise alle erhöht werden müssen. Es ist ebenso möglich, lediglich einen Teil derselben zu erhöhen. Nachstehend wird der Fall des Erhöhens lediglich der Verstärkung kb als ein Beispiel zur Erläuterung verwendet.
Hinsichtlich eines zweiten spezifischen Beispiels der Sub-Lern-Förderungssteuerung kann ein Erhöhen des Fett-Grades des bei der Sub-Rückkopplungssteuerung fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das heißt, ein Verringern des fett eingestellten Korrekturbetrags AFCfett erwähnt werden. Falls der Fett-Grad des fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf diese Art und Weise erhöht wird, wird die Zeit ausgehend davon, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt wird, bis das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett oder kleiner wird, das heißt, die Sauerstoffabnahmezeit Tdec, kürzer. Folglich wird der Aktualisierungszyklus des Sub-Lernwerts sfbg kürzer und daher wird eine Veränderung des Sub-Lernwerts sfbg in Richtung hin zu einem geeigneten Wert gefördert.
Hinsichtlich eines dritten spezifischen Beispiels der Sub-Lern-Förderungssteuerung kann ein Verringern des bei der Sub-Rückkopplungssteuerung eingestellten Wechsel-Referenz-Speicherbetrags, das heißt, ein Verringern des Wechsel-Referenzwertes OEDref, erwähnt werden. Falls der Wechsel-Referenzwert OEDref kleiner wird, wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC in dem Zustand mit einem kleinen Sauerstoffspeicherbetrag OSA ausgehend von dem mager eingestellten Korrekturbetrags AFCmager hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrags AFCfett gewechselt. Folglich wird die Zeit ausgehend davon, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gewechselt wird, bis erneut hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt wird, das heißt, die Sauerstoffzunahmezeit Tinc, kürzer. Zusätzlich wird ebenso die Zeit ausgehend von dem Wechseln des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags AFC hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett, bis erneut hin zu dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gewechselt wird, das heißt, die Sauerstoffabnahmezeit Tdec, kürzer. Folglich wird der Aktualisierungszyklus des Sub-Lernwerts sfbg kürzer, und daher wird eine Veränderung des Sub-Lernwerts sfbg in Richtung hin zu einem geeigneten Wert gefördert.
Ferner wird, wie vorstehend erläutert ist, falls ein Ungleichgewicht auftritt, das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases magerer als das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40. Folglich wird der Sauerstoffspeicherbetrag OSA größer als ein Wert entsprechend dem kumulativen Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED. Aus diesem Grund wird der tatsächliche Sauerstoffspeicherbetrag OSA größer als der Wechsel-Referenz-Speicherbetrag Cref, wenn der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED dem Wechsel-Referenz-Speicherbetrag OEDref entspricht. Ferner strömt zu dieser Zeit, falls der tatsächliche Sauerstoffspeicherbetrag OSA größer wird und sich dem maximalen Sauerstoffspeicherbetrag Cmax annähert, NOx auf einfache Art und Weise aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 aus. Im Gegensatz dazu wird der tatsächliche Sauerstoffspeicherbetrag OSA durch Verkleinern des Wechsel-Referenzwerts OEDref davor bewahrt, den Wechsel-Referenz-Speicherbetrag Cref zu überschreiten und übermäßig groß zu werden, und folglich wird NOx daran gehindert, von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 auszuströmen.
Hinsichtlich eines vierten spezifischen Beispiels der Sub-Lern-Förderungssteuerung kann ein Verringern des Mager-Grades des bei der Sub-Rückkopplungssteuerung eingestellten mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das heißt, ein Verringern des mager eingestellten Korrekturbetrags AFCmager, erwähnt werden. Falls der Mager-Grad des mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf diese Art und Weise verringert wird, wird der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 verringert, während das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist. Folglich wird die Zeit ausgehend davon, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt wird, bis das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett oder kleiner wird, das heißt, die Sauerstoffabnahmezeit Tdec, kürzer. Folglich wird der Aktualisierungszyklus des Sub-Lernwerts sfbg kürzer und daher wird eine Veränderung des Sub-Lernwerts sfbg in Richtung hin zu einem geeigneten Wert gefördert.
Ferner wird, wie vorstehend erläutert ist, falls ein Ungleichgewicht auftritt, das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases magerer als das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40. Aus diesem Grund wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases magerer als das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist. Daher wird, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, der Mager-Grad bei dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases größer, und folglich besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass der stromaufwärtsseitige Abgasreinigungskatalysator 20 nicht in der Lage sein wird, NOx ausreichend zu speichern. Im Gegensatz dazu ist es durch Verringern des Mager-Grades des mager eingestellten Korrekturbetrags AFCmager möglich zu verhindern, dass der Mager-Grad bei dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases länger übermäßig groß wird, und es ist möglich zu verhindern, dass die Entfernungs- bzw. Reinigungsfähigkeit von NOx durch den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 abnimmt, wenn ein Ungleichgewicht auftritt.
Hinsichtlich eines fünften spezifischen Beispiels der Sub-Lern-Förderungssteuerung wird in Betracht gezogen, den oberen Grenz-Schutzwert Gup des Sub-Lernwerts sfbg zu erhöhen und den unteren Grenz-Schutzwert Glow zu verringern. Mit anderen Worten, bei der Sub-Lern-Förderungssteuerung wird veranlasst, dass die Absolutwerte der Schutzwerte Gup und Glow zunehmen.
Falls ein Ungleichgewicht auftritt, ist hierbei, wie vorstehend erläutert ist, der Absolutwert des Sub-Lernwerts sfbg zu vergrößern, um die Abweichung bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 geeignet zu kompensieren. In diesem Zusammenhang wird, wie vorstehend erläutert ist, der Sub-Lernwert sfbg mit einem oberen Grenz-Schutzwert Gup und einem unteren Grenz-Schutzwert Glow eingestellt. Der Sub-Lernwert sfbg kann keinen Wert außerhalb des Bereichs dieser Schutzwerte annehmen. Folglich kann der Sub-Lernwert sfbg manchmal nicht länger zu einem geeigneten Wert werden.
Im Gegensatz dazu kann der Wert des Sub-Lernwerts sfbg durch Erhöhen des Absolutwerts eines Schutzwerts auf einen Wert mit einem großen Absolutwert eingestellt werden. Aufgrund dessen wird eine Veränderung des Sub-Lernwerts sfbg in Richtung hin zu einem geeigneten Wert gefördert.
<Abschätzung des Auftretens eines Ungleichgewichts>
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ferner eine Sub-Lern-Förderungssteuerung durchgeführt, wenn ein Fett-Ungleichgewicht auftritt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird insbesondere dann, wenn die Differenz zwischen dem Haupt-Lernwert mfbg bei dem Haupt-Lernen und dem Sub-Lernwert sfbg bei dem Sub-Lernen zu einem bestimmten Ausmaß oder größer wird, abgeschätzt, dass ein Fett-Ungleichgewicht aufgetreten ist. Dies wird nachstehend erläutert.
Wie vorstehend erläutert ist, weicht das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 hin zu der fetten Seite ab, wenn ein Fett-Ungleichgewicht auftritt. Daher weicht das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 in diesem Fall eine dauerhafte Abweichung von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf. Wie vorstehend erläutert ist, wird der Haupt-Lernwert mfbg berechnet, so dass dieser größer wird, falls das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 konstant fetter als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Daher wird der Haupt-Lernwert mfbg zu einem positiven Wert, welcher proportional zu dem Abweichungsbetrag bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup ist.
Andererseits wird, wie vorstehend erläutert ist, wenn ein Fett-Ungleichgewicht auftritt und das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 hin zu der fetten Seite abweicht, wie in 8 gezeigt ist, der Sub-Lernwert sfbg zu einem negativen Wert. Ferner wird der Absolutwert des Sub-Lernwerts sfbg zu dieser Zeit proportional zu dem Abweichungsbetrag des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 einhergehend mit dem Auftreten des Ungleichgewichts.
Daher wird, wie vorstehend erläutert ist, wenn ein Fett-Ungleichgewicht auftritt, der Haupt-Lernwert mfbg zu einem positiven Wert, während der Sub-Lernwert sfbg zu einem negativen Wert wird. Zusätzlich werden, wenn ein Fett-Ungleichgewicht auftritt, sowohl der Haupt-Lernwert mfbg als auch der Sub-Lernwert sfbg zu relativ großen Werten. Daher werden die Absolutwerte des Haupt-Lernwerts mfbg und des Sub-Lernwerts sfbg entsprechend zu vorbestimmten Referenz-Absolutwerten oder größer. Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform abgeschätzt, dass ein Fett-Ungleichgewicht auftritt, wenn der Haupt-Lernwert mfbg und der Sub-Lernwert sfbg entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen und die Absolutwerte des Haupt-Lernwerts mfbg und des Sub-Lernwerts sfbg entsprechend zu den Referenz-Absolutwerten oder größer werden. Hierbei sind die Referenz-Absolutwerte beispielsweise zu Werten gemacht, wodurch die Absolutwerte der beiden Lernwerte mfbg und sfbg beinahe nie erreicht werden, wenn das Fett-Ungleichgewicht nicht auftritt, und wodurch die Absolutwerte der beiden Lernwerte mfbg und sfbg erreicht werden, wenn eine bestimmte Größenordnung eines Fett-Ungleichgewichts auftritt.
Hier wird beispielsweise der Fall betrachtet, bei welchem die Abgasleitung 22 zwischen dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 und dem stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 reißt bzw. bricht usw. und ein kleiner Betrag an Luft von dem Riss einströmt, oder der Fall, bei welchem der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 41 durch ein gerissenes Element negativ beeinflusst ist. In einem solchen Fall wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, beispielsweise ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des mager beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder mehr, auch wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Folglich wird das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines mageren Luft-Kraftstoff- Verhältnisses oder mehr bzw. höher gehalten. Aus diesem Grund wird die vorstehend erwähnte feste Mager-Lernsteuerung verwendet, um den Sub-Lernwert sfbg zu aktualisieren, und folglich wird das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR korrigiert.
In einem solchen Fall tritt jedoch zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases keine Abweichung auf. Daher tritt zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 strömenden Abgases und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis keine Abweichung auf. Daher weicht das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR schließlich von dem geeigneten Wert ab, falls die feste Mager-Lernsteuerung verwendet wird, um den Sub-Lernwert sfbg auf eine solche Art und Weise zu aktualisieren. Aus diesem Grund sollte in einem solchen Fall das Aktualisieren des Sub-Lernwerts sfbg nicht offensiv gefördert werden.
Hierbei wird, wie vorstehend erläutert ist, wenn ein Fett-Ungleichgewicht auftritt, der Haupt-Lernwert mfbg zu einem positiven Wert mit einem bestimmten Ausmaß eines großen Absolutwerts. Im Gegensatz dazu wird der Haupt-Lernwert mfbg, wie vorstehend erläutert ist, wenn die Abgasleitung 22 reißt usw. oder der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 41 durch ein gerissenes Element negativ beeinflusst wird, im Wesentlichen nicht zu einem Wert mit einem solch großen Absolutwert, sondern dieser wird zu einem Wert nahe null. Daher wird es durch eine Beurteilung basierend auf den Vorzeichen und Absolutwerten des Haupt-Lernwerts mfbg und des Sub-Lernwerts sfbg möglich, zwischen dem Fall, bei welchem ein Fett-Ungleichgewicht aufgetreten ist, und dem Fall, bei welchem die Abgasleitung 22 gerissen ist, zu unterscheiden, wie vorstehend erläutert ist.
Zu beachten ist, dass die Lernwertdifferenz Δfbg (=mfbg-sfbg) des Werts des Haupt-Lernwerts abzüglich dem Sub-Lernwert sehr groß wird, falls ein Fett-Ungleichgewicht auftritt. Ferner wird erlernt, dass die Lernwertdifferenz Δfbg umso größer ist, je größer das Ausmaß des Ungleichgewichts bei dem Fett-Ungleichgewicht ist, das heißt, umso größer der Betrag der Abweichung bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 ist. Daher kann abgeschätzt werden, dass ein Fett-Ungleichgewicht auftritt, wenn der Haupt-Lernwert mfbg und der Sub-Lernwert sfbg entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen und die Absolutwerte des Haupt-Lernwerts mfbg und des Sub-Lernwerts sfbg zu den jeweiligen Referenz-Absolutwerten oder größer werden, und zusätzlich die Lernwertdifferenz Δfbg zu einer vorbestimmten Referenz-Differenz oder größer wird. In diesem Fall ist die Referenz-Differenz beispielsweise zu einem Wert gemacht, wodurch die Lernwertdifferenz Δfbg beinahe nie erreicht wird, wenn das Fett-Ungleichgewicht nicht auftritt, und wodurch die Lernwertdifferenz Δfbg erreicht wird, wenn eine bestimmte Größenordnung des Fett-Ungleichgewichts auftritt.
<Sub-Lern-Förderungssteuerung unter Verwendung eines Zeitdiagramms>
13 ist ein Zeitdiagramm des Vorliegens des Auftretens eines Ungleichgewichts, des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags AFC, des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40, des Haupt-Lernwerts mfbg, des Sauerstoffspeicherbetrags OSA, des kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels ∑OED, des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors, des Sub-Lernwerts sfbg und der Lernwertdifferenz Δfbg. 13 zeigt insbesondere den Fall des Durchführens der vorstehend erwähnten Sub-Lern-Förderungssteuerung. Zu beachten ist, dass auch in 13 die durchgehende Linie bei dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zeigt, während die unterbrochene Linie das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des um den stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 40 strömenden Abgases zeigt. Zusätzlich zeigt die strichpunktierte Linie mit einem Punkt das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das heißt, das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Basis-Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis) zuzüglich dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC.
13 zeigt den Fall, bei welchem zu der Zeit t₃ ein Fett-Ungleichgewicht rapide auftritt, um das Verständnis der Erläuterung zu erleichtern. Bis zu der Zeit t₃ wird die unter Verwendung von 6 erläuterte Steuerung durchgeführt. Daher wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem mager eingestellten Korrekturbetrags AFCmager gewechselt, falls zu der Zeit t₁ das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett oder kleiner wird. Zusätzlich wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrags AFCfett gewechselt, falls der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED zu der Zeit t₂ den Wechsel-Referenzwert OEDref erreicht.
Falls zu der Zeit t₃ ein Fett-Ungleichgewicht auftritt, weicht das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 hin zu der fetten Seite ab. Zu dieser Zeit verändert sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases (unterbrochene Linie in der Figur) jedoch nicht, auch wenn zu der Zeit t₃ ein Fett-Ungleichgewicht auftritt. Auf diese Art und Weise wird aufgrund der Haupt-Rückkopplungssteuerung veranlasst, dass sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases hin zu der mageren Seite verändert, falls das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 ausgehend von dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu der fetten Seite abweicht. Einhergehend damit stimmt das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 zu der Zeit t₄ mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis überein. Zu dieser Zeit wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases jedoch zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
Ferner wird, falls durch die Haupt-Rückkopplungssteuerung veranlasst wird, dass sich das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases hin zu der mageren Seite verändert, zu dieser Zeit der Wert des Integrationsterms bei der Haupt-Rückkopplungssteuerung veranlasst, zuzunehmen. Der auf diese Art und Weise erhöhte Wert des Integrationsterms wird periodisch in den Haupt-Lernwert mfbg eingeführt. Aus diesem Grund nimmt der Wert des Haupt-Lernwerts mfbg allmählich zu, wie in 13 gezeigt ist. Zu beachten ist, dass bei dem in 13 gezeigten Beispiel der Fall gezeigt ist, bei welchem der Integrationsterm bei kurzen Zeitintervallen in den Haupt-Lernwert mfbg eingeführt wird, um das Verständnis der Erläuterung zu erleichtern. Aus diesem Grund wird der Haupt-Lernwert mfbg nicht stufenweise verändert, sondern dieser wird allmählich vergrößert. Ferner nimmt einhergehend damit die Lernwertdifferenz Δfbg allmählich zu.
Danach fällt das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 bei dem in 13 gezeigten Beispiel zu der Zeit t₅ auf das fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett oder darunter. Zu dieser Zeit wird der kumulative Sauerstofffehlbetrag F₁ zu der Zeit t₂ bis zu der Zeit t₅ größer als der kumulative Sauerstoffüberschussbetrag R₁ zu der Zeit t₁ bis zu der Zeit t₂ , wie aus 13 ersichtlich ist. Aus diesem Grund wird zu der Zeit t₅ der Sub-Lernwert sfbg unter Verwendung der vorstehenden Gleichung (5) verringert und dadurch wird das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR hin zu der fetten Seite korrigiert. Daher wird zu der Zeit t₅ der Haupt-Lernwert mfbg zu einem positiven Wert und der Sub-Lernwert sfbg wird zu einem negativen Wert, wie aus 13 ersichtlich ist. Zu der Zeit t₅ ist der Absolutwert des Haupt-Lernwerts mfbg jedoch kleiner als der Referenz-Absolutwert Rmf. Gleichermaßen ist der Absolutwert des Sub-Lernwerts sfbg zu der Zeit t₅ kleiner als der Referenz-Absolutwert Rsf. Daher wird die Sub-Lern-Förderungssteuerung zu der Zeit t₅ nicht gestartet. Ferner wird einhergehend damit veranlasst, dass die Lernwertdifferenz Δfbg zunimmt.
Zu der Zeit t₅ und ebenso ausgehend davon wird eine ähnliche Steuerung wiederholt. Bei dem in 13 gezeigten Beispiel wird zu der Zeit t₇ schließlich der Absolutwert des Haupt-Lernwerts mfbg zu dem Referenz-Absolutwert Rmf oder größer, und der Absolutwert des Sub-Lernwerts sfbg wird zu dem Referenz-Absolutwert Rs oder größer. Aus diesem Grund wird zu der Zeit t₇ beurteilt, dass ein Fett-Ungleichgewicht aufgetreten ist, und die Sub-Lern-Förderungssteuerung wird gestartet. Zusätzlich wird bei dem in 13 gezeigten Beispiel die Lernwertdifferenz Δfbg ebenso zu einer vorbestimmten Referenzdifferenz fbgref oder größer. Aus diesem Grund wird zu der Zeit t₇ beurteilt, dass ein Fett-Ungleichgewicht aufgetreten ist, und die Sub-Lern-Förderungssteuerung wird gestartet, auch wenn das Auftreten eines Fett-Ungleichgewichts basierend auf der Lernwertdifferenz Δfbg beurteilt wird. Zu der Zeit t₇ wird insbesondere veranlasst, dass der mager eingestellte Korrekturbetrag AFCmager ausgehend von dem ersten mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager₁ auf den zweiten mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager₂ abnimmt. Aufgrund dessen wird veranlasst, dass sich das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu der fetten Seite verändert. Ferner wird zu der Zeit t₇ veranlasst, dass der fett eingestellte Korrekturbetrag AFCfett ausgehend von dem ersten fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett₁ auf den zweiten fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett₂ abnimmt. Aufgrund dessen wird außerdem veranlasst, dass sich das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu der fetten Seite verändert.
Zusätzlich wird der Wechsel-Referenzwert OEDref zu der Zeit t₇ ausgehend von dem ersten Wechsel-Referenzwert OEDref₁ hin zu dem zweiten Wechsel-Referenzwert OEDref₂ gewechselt. Darüber hinaus wird zu der Zeit t₇ veranlasst, dass der obere Grenz-Schutzwert Gup des Sub-Lernwerts sfbg zunimmt, und es wird veranlasst, dass der untere Grenz-Schutzwert Glow abfällt (in 13 ist lediglich der untere Grenz-Schutzwert Glow gezeigt). Bei dem in 13 gezeigten Beispiel wird insbesondere der untere Grenz-Schutzwert Glow ausgehend von dem ersten unteren Grenz-Schutzwert Glow₁ auf den zweiten Schutzwert Glow₂ verringert. Der untere Grenz-Schutzwert Glow entspricht einem negativen Wert, so dass der Absolutwert des zweiten Schutzwerts Glow₂ größer als der Absolutwert des ersten unteren Grenz-Schutzwerts Glow₁ ist. Zusätzlich wird zu der Zeit t₇ und ausgehend davon veranlasst, dass die Verstärkung kb, welche das Ausmaß der Reflektion des Überschuss/Mangel-Fehlers Δ∑OED bei dem Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR zeigt, von kb₁ auf kb₂ zunimmt.
Durch das Reduzieren des Wechsel-Referenzwerts OEDref zu der Zeit t₇ auf diese Art und Weise wird die Zeit Tinc ausgehend davon, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC zu der Zeit t₇ hin zu dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gewechselt wird, bis der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED zu der Zeit t₈ den Wechsel-Referenzwert OEDref erreicht, (Sauerstoffzunahmezeit) kürzer. Zusätzlich wird der fett eingestellte Korrekturbetrag AFCfett zu der Zeit t₇ verringert und der mager eingestellte Korrekturbetrag AFCmager wird verringert, so dass die Zeit Tdec ausgehend davon, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC zu der Zeit t₈ hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt wird, bis das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 zu der Zeit t₉ zu dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett oder kleiner wird, (Sauerstoffabnahmezeit) kürzer. Folglich wird der Aktualisierungszyklus des Sub-Lernwerts sfbg kürzer und dadurch wird das Sub-Lernen gefördert.
Ferner kann veranlasst werden, dass die Verstärkung kb zunimmt, so dass zu der Zeit t₉ , wenn der Sub-Lernwert sfbg aktualisiert wird, der Betrag der Aktualisierung des Sub-Lernwerts sfbg mit Bezug auf den Überschuss/Mangel-Fehler Δ∑OED größer wird. Auch aufgrund dessen kann das Sub-Lernen gefördert werden.
Zusätzlich wird der Absolutwert des unteren Grenz-Schutzwerts Glow zu der Zeit t₇ und ausgehend davon vergrößert. Hierbei wird der Sub-Lernwert sfbg bei dem in 13 gezeigten Beispiel zu der Zeit t₉ zu einem Wert mit einem größeren Absolutwert als der erste untere Grenz-Schutzwert Glow₁ . Aus diesem Grund wäre der Sub-Lernwert sfbg zu der Zeit t₇ , falls der untere Grenz-Schutzwert Glow nicht ausgehend von dem ersten unteren Grenz-Schutzwert Glow₁ auf den zweiten unteren Grenz-Schutzwert Glow₂ verändert wurde, auf einen ersten unteren Grenz-Schutzwert Glow₁ eingestellt. Im Gegensatz dazu wird der Absolutwert des unteren Grenz-Schutzwerts Glow bei der vorliegenden Ausführungsform zu der Zeit t₇ vergrößert, so dass zu der Zeit t₉ der Sub-Lernwert sfbg auf einen Wert mit einem größeren Absolutwert als der erste untere Grenz-Schutzwert Glow₁ eingestellt werden kann. Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Sub-Lernen auch dadurch gefördert.
Zu beachten ist, dass sich der Sub-Lernwert sfbg aufgrund der vorstehend erwähnten Sub-Lern-Förderungssteuerung schnell an einen bestimmten Wert annähert. Falls sich der Sub-Lernwert sfbg auf diese Art und Weise annähert, besteht danach keine Notwendigkeit, den Aktualisierungszyklus des Sub-Lernwerts zu verkürzen. Aus diesem Grund wird der fett eingestellte Korrekturbetrag AFCfett, falls sich der Sub-Lernwert sfbg annähert, hin zu dem ersten fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett₁ zurückgeführt, während der mager eingestellte Korrekturbetrag AFCmager hin zu dem ersten mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager₁ zurückgeführt wird. Zusätzlich wird ebenso der Wechsel-Referenzwert OEDref hin zu dem ersten Wechsel-Referenzwert OEDref₁ zurückgeführt. Zusätzlich wird ebenso die Verstärkung kb ausgehend von kb₂ auf den Wert kb₁ vor der Zeit t₇ verringert. Andererseits werden der obere Grenz-Schutzwert Gup und der untere Grenz-Schutzwert Glow auf großen Absolutwerten gehalten, auch wenn sich der Sub-Lernwert sfbg annähert.
<Erläuterung der spezifischen Steuerung>
Nachfolgend ist mit Bezug auf 14 bis 17 die Steuerungsvorrichtung bei der vorstehenden Ausführungsform spezifisch erläutert. Die Steuerungsvorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in dem funktionellen Blockdiagramm von 14 gezeigt, weist die funktionellen Blöcke A1 bis A10 auf. Nachfolgend sind die funktionellen Blöcke mit Bezug auf 14 erläutert. Die Vorgänge bei diesen funktionellen Blöcken A1 bis A10 werden im Wesentlichen bei der ECU 31 durchgeführt.
<Berechnung des Kraftstoffzuführbetrags>
Zunächst ist die Berechnung des Kraftstoffzuführbetrags erläutert. Beim Berechnen des Kraftstoffzuführbetrags werden Zylinder-Einlassluft-Berechnungsmittel A1, Basis-Kraftstoffzuführ-Berechnungsmittel A2 und Kraftstoffzuführ-Berechnungsmittel A3 verwendet.
Die Zylinder-Einlassluftbetrag-Berechnungsmittel A1 verwenden die Einlassluft-Strömungsrate Ga, die Maschinendrehzahl NE und ein Kennfeld oder eine Berechnungsformel, wie in dem ROM 34 der ECU 31 gespeichert, als die Grundlage, um den Zylinder-Einlassluftbetrag Mc hin zu jedem Zylinder zu berechnen. Die Einlassluft-Strömungsrate Ga wird durch die Luftströmungsraten-Erfassungsvorrichtung 39 gemessen, während die Maschinendrehzahl NE basierend auf dem Ausgang des Kurbelwinkelsensors 44 berechnet wird.
Die Basis-Kraftstoffzuführ-Berechnungsmittel A2 teilen den durch die Zylinder-Einlassluft-Berechnungsmittel A1 berechneten Zylinder-Einlassluftbetrag Mc durch das korrigierte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFT, um dadurch den Basis-Kraftstoffzuführbetrag Qbase zu berechnen (Qbase=Mc/AFT). Das korrigierte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFT wird durch die später erläuterten Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel A8 berechnet.
Die Kraftstoffzuführ-Berechnungsmittel A3 addieren den F/B-Korrekturbetrag DFi und den Haupt-Lernwert mfbg, wie durch die spätere erläuterten F/B-Korrektur/Haupt-Lernwert-Berechnungsmittel berechnet, zu dem durch die Basis-Kraftstoffzuführ-Berechnungsmittel A2 berechneten Basis-Kraftstoffzuführbetrag Qbase, um den Kraftstoffzuführbetrag Qi zu berechnen (Qi=Qbase+DFi+mfbg). Ein Einspritzbefehl wird zu dem Kraftstoffinjektor 11 übergeben, so dass der Kraftstoff mit dem so berechneten Kraftstoffzuführbetrag Qi von dem Kraftstoffinjektor 11 eingespritzt wird.
<Berechnung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses>
Nachfolgend wird die Berechnung des korrigierten Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erläutert. Das korrigierte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches durch den Sub-Lernwert sfbg korrigiert ist. Beim Berechnen des korrigierten Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses werden die Sauerstoffüberschuss/-mangel-Berechnungsmittel A4, Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrektur-Berechnungsmittel A5, Sub-Lernwert-Berechnungsmittel A6, Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungsmittel A7 und Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel A8 verwendet.
Die Sauerstoffüberschuss/-mangel-Berechnungsmittel A4 verwenden den durch die Kraftstoffzuführ-Berechnungsmittel A3 berechneten Kraftstoffzuführbetrag Qi, das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und das durch die später erläuterten Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungsmittel A7 berechnete Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR als die Grundlage, um den kumulativen Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED zu berechnen. Die Sauerstoffüberschuss/-mangel-Berechnungsmittel A4 multiplizieren beispielsweise die Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 und dem Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR mit dem Kraftstoffzuführbetrag Qi und addieren die aufgefundenen Werte kumulativ, um den kumulativen Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED zu berechnen.
Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrektur-Berechnungsmittel A5 verwenden den durch die Sauerstoffüberschuss/-mangel-Berechnungsmittel A4 berechneten kumulativen Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED und das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 als die Grundlage, um den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC zu berechnen. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC wird insbesondere basierend auf dem in 15 gezeigten Flussdiagramm berechnet.
Die Sub-Lernwert-Berechnungsmittel A6 verwenden das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 und den durch die Sauerstoffüberschuss/-mangel-Berechnungsmittel A4 berechneten kumulativen Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED usw. als die Grundlage, um den Sub-Lernwert sfbg zu berechnen. Der Sub-Lernwert sfbg wird insbesondere basierend auf dem in 16 gezeigten Flussdiagramm der Sub-Lernsteuerung berechnet. Der auf diese Art und Weise berechnete Sub-Lernwert sfbg wird in dem RAM 33 der ECU 31 als ein Speichermedium gespeichert, welches nicht gelöscht wird, auch wenn der Zündschalter des die Verbrennungskraftmaschine tragenden Fahrzeugs abgeschaltet wird.
Die Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungsmittel A7 verwenden das Basis-Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFRbase (beispielsweise ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis) und den durch die Sub-Lernwert-Berechnungsmittel A6 berechneten Sub-Lernwert sfbg als die Grundlage, um das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR zu berechnen. Insbesondere wird, wie bei der vorstehend erwähnten Gleichung (6) gezeigt ist, der Sub-Lernwert sfbg zu dem Basis-Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFRbase addiert, um das Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR zu berechnen.
Die Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel A8 addieren den durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag-Berechnungsmittel A5 berechneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC zu dem durch die Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungsmittel A7 berechneten Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR, um dadurch das korrigierte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFT zu berechnen. Das auf diese Art und Weise berechnete korrigierte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFT wird bei den Basis-Kraftstoffzuführ-Berechnungsmitteln A2 und den später erläuterten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichungs-Berechnungsmitteln A9 eingegeben.
<Berechnung des F/B-Korrekturbetrags und des Haupt-Lernwerts>
Nachfolgend wird die Berechnung des F/B-Korrekturbetrags und des Haupt-Lernwerts basierend auf dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40 erläutert. Beim Berechnen des F/B-Korrekturbetrags DFi und des Haupt-Lernwerts mfbg werden die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichungs-Berechnungsmittel A9 und die F/B-Korrektur/Haupt-Lernwert-Berechnungsmittel A10 verwendet.
Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichungs-Berechnungsmittel A9 subtrahieren das durch die Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel A8 berechnete korrigierte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFT von dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 40, um dadurch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF zu berechnen (DAF=AFup-AFT). Diese Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF entspricht einem Wert, welcher den Überschuss/Mangel des Kraftstoffzuführbetrags für das korrigierte Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFT zeigt.
Die F/B-Korrektur/Haupt-Lernwert-Berechnungsmittel A10 verarbeiten die durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichungs-Berechnungsmittel A9 berechnete Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF durch eine Proportional-Integral-Differenzial-Verarbeitung (PID-Verarbeitung), um den F/B-Korrekturbetrag DFi zum Kompensieren des Überschusses/Mangels des Kraftstoffzuführbetrags basierend auf der vorstehenden Gleichung (1) zu berechnen. Zusätzlich wird ein Teil des bei dem Integrationsvorgang berechneten Zeitintegrals SDAF bei der vorstehend erwähnten Gleichung (2) verwendet, wodurch der Haupt-Lernwert mfbg aktualisiert wird. Ferner wird das Zeitintegral SDAF durch die vorstehende Gleichung (3) einhergehend mit dem Aktualisieren des Haupt-Lernwerts mfbg korrigiert. Entsprechend wird der F/B-Korrekturbetrag DFi korrigiert. Der auf diese Art und Weise berechnete F/B-Korrekturbetrag DFi und der Haupt-Lernwert mfbg werden bei den Kraftstoffzuführ-Berechnungsmitteln A3 eingegeben.
<Flussdiagramm der Steuerung zum Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags>
15 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerroutine der Steuerung zum Berechnen des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags AFC zeigt. Die dargestellte Steuerroutine wird bei konstanten Zeitintervallen durchgeführt.
Wie in 15 gezeigt ist, wird bei Schritt S11 zunächst beurteilt, ob eine Bedingung zum Berechnen des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags AFC erfüllt ist. Als Fälle, bei welchen eine Bedingung zum Berechnen des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrags AFC erfüllt ist, kann ein sich Befinden in der Mitte einer normalen Steuerung, bei welcher eine Rückkopplungssteuerung durchgeführt wird, beispielsweise ein sich nicht Befinden in der Mitte einer spezifischen Steuerung, wie einer Kraftstoffzufuhrunterbrechungssteuerung usw., erwähnt werden. Falls bei Schritt S11 beurteilt wird, dass eine Bedingung zum Berechnen des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfüllt ist, schreitet die Routine zu Schritt S12 voran.
Bei Schritt S12 wird beurteilt, ob ein Mager-Einstellkennzeichen Fls auf „0“ eingestellt wurde. Das Mager-Einstellkennzeichen Fls ist auf „1“ eingestellt, falls der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC auf den mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager eingestellt ist, während dieses in anderen Fällen auf „0“ eingestellt ist. Falls bei Schritt S12 das Mager-Einstellkennzeichen Fls auf „0“ eingestellt ist, schreitet die Routine zu Schritt S13 voran. Bei Schritt S13 wird beurteilt, ob das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett entspricht oder kleiner ist. Falls beurteilt wird, dass das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 größer als das fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett ist, schreitet die Routine zu Schritt S14 voran. Bei Schritt S14 wird der auf dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC aufrechterhalten und anschließend wird die Steuerroutine beendet.
Falls der Sauerstoffspeicherbetrag OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 andererseits abnimmt und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 ausströmenden Abgases abfällt, wird bei Schritt S13 beurteilt, dass das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 41 dem fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFfett entspricht oder kleiner ist. In diesem Fall schreitet die Routine zu Schritt S15 voran, bei welchem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gewechselt wird. Nachfolgend wird bei Schritt S16 das Mager-Einstellkennzeichen Fls auf „1“ eingestellt und anschließend wird die Steuerroutine beendet.
Falls das Mager-Einstellkennzeichen Fls auf „1“ eingestellt ist, wird bei der nächsten Steuerroutine bei Schritt S12 beurteilt, dass das Mager-Einstellkennzeichen Fls nicht auf „0“ eingestellt ist, und anschließend schreitet die Routine zu Schritt S17 voran. Bei Schritt S17 wird beurteilt, ob der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED ausgehend davon, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gewechselt wird, dem Wechsel-Referenzwert OEDref entspricht oder größer ist. Falls beurteilt wird, dass der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED kleiner als der Wechsel-Referenzwert OEDref ist, schreitet die Routine zu Schritt S18 voran, bei welchem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC kontinuierlich auf dem mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager gehalten wird, und anschließend wird die Steuerroutine beendet. Falls der Sauerstoffspeicherbetrag des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 andererseits zunimmt, wird bei Schritt S17 schließlich beurteilt, dass der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED dem Wechsel-Referenzwert OEDref entspricht oder größer ist, und anschließend schreitet die Routine zu Schritt S19 voran. Bei Schritt S19 wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC hin zu dem fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett gewechselt. Nachfolgend wird das Mager-Einstellkennzeichen Fls bei Schritt S20 auf „0“ zurückgesetzt und dann wird die Steuerroutine beendet.
<Flussdiagramm der Sub-Lernsteuerung>
16 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerroutine der Sub-Lern-Basissteuerung zeigt. Die dargestellte Steuerroutine wird bei konstanten Zeitintervallen durchgeführt.
Wie in 16 gezeigt ist, wird bei Schritt S21 zunächst beurteilt, ob eine Bedingung zum Aktualisieren des Sub-Lernwerts sfbg erfüllt ist. Als der Fall, bei welchem eine Aktualisierungsbedingung erfüllt ist, kann beispielsweise die Bearbeitung einer normalen Steuerung usw. erwähnt werden. Falls bei Schritt S21 beurteilt wird, dass eine Bedingung zum Aktualisieren des Sub-Lernwerts sfbg erfüllt ist, schreitet die Routine zu Schritt S22 voran. Bei Schritt S22 wird beurteilt, ob das Magerkennzeichen Fl auf „0“ eingestellt wurde. Das Magerkennzeichen Fl wird in gleicher Art und Weise wie das Mager-Einstellkennzeichen Fls zu „1“ gemacht bzw. darauf eingestellt, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC auf den mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager eingestellt ist, und dieses wird in anderen Fällen zu „0“ gemacht bzw. darauf eingestellt. Falls bei Schritt S22 beurteilt wird, dass das Magerkennzeichen Fl auf „0“ eingestellt ist, schreitet die Routine zu Schritt S23 voran.
Bei Schritt S23 wird beurteilt, ob der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC größer als 0 ist, das heißt, ob das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Falls bei Schritt S23 beurteilt wird, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC größer als 0 ist, schreitet die Routine zu Schritt S24 voran. Bei Schritt S24 wird der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED zuzüglich dem aktuellen Sauerstoffüberschuss/-mangel OED zu dem neuen kumulativen Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED gemacht und anschließend wird die Steuerroutine beendet.
Danach wird, falls das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, bei der nächsten Steuerroutine bei Schritt S23 beurteilt, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC gleich 0 oder kleiner ist, und anschließend schreitet die Routine zu Schritt S25 voran. Bei Schritt S25 wird das Magerkennzeichen Fl auf 0 zurückgesetzt, nachfolgend wird bei Schritt S26 Rn zu dem Absolutwert des aktuellen kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels ∑OED gemacht. Nachfolgend wird bei Schritt S27 der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED auf 0 zurückgesetzt und anschließend wird die Steuerroutine beendet.
Falls das Magerkennzeichen Fl andererseits auf „0“ zurückgesetzt ist, schreitet die Routine bei der nächsten Steuerroutine von Schritt S22 zu Schritt S28 voran. Bei Schritt S28 wird beurteilt, ob der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC kleiner als 0 ist, das heißt, es wird beurteilt, ob das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Falls bei Schritt S28 beurteilt wird, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC kleiner als 0 ist, schreitet die Routine zu Schritt S29 voran. Bei Schritt S29 wird der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED zuzüglich dem aktuellen Sauerstoffüberschuss/-mangel OED zu dem neuen kumulativen Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED gemacht.
Falls das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis danach hin zu dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewechselt wird, wird bei der nächsten Steuerroutine bei Schritt S28 beurteilt, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag AFC gleich 0 oder größer ist, und die Routine schreitet zu Schritt S30 voran. Bei Schritt S30 wird das Magerkennzeichen Fl auf „1“ eingestellt und nachfolgend wird bei Schritt S31 Fn zu dem Absolutwert des aktuellen kumulativen Sauerstoffüberschusses/-mangels ∑OED gemacht. Nachfolgend wird der kumulative Sauerstoffüberschuss/-mangel ∑OED bei Schritt S32 auf „0“ zurückgesetzt. Nachfolgend werden bei Schritt S33 das bei Schritt S26 berechnete Rn und das bei Schritt S31 berechnete Fn als die Grundlage verwendet, um den Sub-Lernwert sfbg unter Verwendung der vorstehend erwähnten Gleichung (5) zu aktualisieren.
Nachfolgend wird bei Schritt S34 beurteilt, ob der bei Schritt S33 berechnete Sub-Lernwert sfbg kleiner als der untere Grenz-Schutzwert Glow ist. Falls bei Schritt S34 beurteilt wird, dass der Sub-Lernwert sfbg kleiner als der untere Grenz-Schutzwert Glow ist, schreitet die Routine zu Schritt S35 voran. Bei Schritt S35 wird der Sub-Lernwert sfbg auf den unteren Grenz-Schutzwert Glow eingestellt. Falls bei Schritt S34 andererseits beurteilt wird, dass der Sub-Lernwert sfbg dem unteren Grenz-Schutzwert Glow entspricht oder größer ist, wird Schritt S35 übersprungen.
Nachfolgend wird bei Schritt S36 beurteilt, ob der bei Schritt S33 berechnete Sub-Lernwert sfbg größer als der obere Grenz-Schutzwert Gup ist. Falls bei Schritt S36 beurteilt wird, dass der Sub-Lernwert sfbg größer als der obere Grenz-Schutzwert Gup ist, schreitet die Routine zu Schritt S37 voran. Bei Schritt S37 wird der Sub-Lernwert sfbg auf den oberen Grenz-Schutzwert Gup eingestellt. Falls bei Schritt S36 andererseits beurteilt wird, dass der Sub-Lernwert sfbg dem oberen Grenz-Schutzwert Gup entspricht oder kleiner ist, wird Schritt S37 übersprungen. Danach wird die Steuerroutine beendet.
<Flussdiagramm der Sub-Lern-Förderungssteuerung>
17 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerroutine der Sub-Lern-Förderungssteuerung zeigt. Die dargestellte Steuerroutine wird bei konstanten Zeitintervallen durchgeführt.
Zunächst wird bei Schritt S41 beurteilt, ob das Ausführungskennzeichen Fe der Sub-Lern-Förderungssteuerung gleich „0“ ist. Das Ausführungskennzeichen Fe der Sub-Lern-Förderungssteuerung entspricht einem Kennzeichen, welches auf „1“ eingestellt ist, wenn das Lernen gefördert ist, und dieses ist auf „0“ eingestellt, wenn diese nicht durchgeführt wird. Wenn bei Schritt S41 beurteilt wird, dass das Ausführungskennzeichen Fe der Sub-Lern-Förderungssteuerung gleich „0“ ist, schreitet die Routine zu Schritt S42 voran. Bei Schritt S42 wird beurteilt, ob eine Bedingung zum Beurteilen eines Fett-Ungleichgewichts erfüllt ist. Eine Bedingung zum Beurteilen eines Fett-Ungleichgewichts ist erfüllt, wenn der Haupt-Lernwert mfbg und der Sub-Lernwert sfbg entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen und die Absolutwerte des Haupt-Lernwerts mfbg und des Sub-Lernwerts sfbg entsprechend den Referenz-Absolutwerten entsprechen oder größer sind. Alternativ ist diese erfüllt, wenn diese Bedingung feststeht und zusätzlich die Lernwertdifferenz Δfbg des Haupt-Lernwerts mfbg abzüglich des Sub-Lernwerts sfbg einer Referenzdifferenz entspricht oder größer ist. Wenn bei Schritt S42 beurteilt wird, dass eine Bedingung zum Beurteilen eines Fett-Ungleichgewichts nicht erfüllt ist, schreitet die Routine zu Schritt S43 voran. Bei Schritt S43 wird der fett eingestellte Korrekturbetrag AFCfett auf den ersten fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett₁ eingestellt und der mager eingestellte Korrekturbetrag AFCmager wird auf den ersten mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager₁ eingestellt. Nachfolgend wird bei Schritt S44 der Wechsel-Referenzwert OEDref auf den ersten Wechsel-Referenzwert OEDref₁ eingestellt und die Verstärkung kb, welche das Ausmaß der Reflektion des Überschuss/Mangel-Fehlers Δ∑OED bei dem Steuerungsmitten-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR darstellt, wird auf kb₁ eingestellt. Nachfolgend wird bei Schritt S45 der obere Grenz-Schutzwert Gup auf den ersten oberen Grenz-Schutzwert Gup₁ eingestellt, der untere Grenz-Schutzwert Glow wird auf den ersten unteren Grenz-Schutzwert Glow₁ eingestellt und die Steuerroutine wird beendet.
Wenn bei Schritt S42 andererseits beurteilt wird, dass eine Bedingung für eine Beurteilung eines Fett-Ungleichgewichts erfüllt ist, schreitet die Routine von Schritt S42 zu Schritt S46 voran. Bei Schritt S46 wird der fett eingestellte Korrekturbetrag AFCfett auf den zweiten fett eingestellten Korrekturbetrag AFCfett₂ eingestellt und der mager eingestellte Korrekturbetrag AFCmager wird auf den zweiten mager eingestellten Korrekturbetrag AFCmager₂ eingestellt. Der zweite fett eingestellte Korrekturbetrag AFCfett₂ entspricht einem Wert, welcher kleiner als der erste fett eingestellte Korrekturbetrag AFCfett₁ ist (gemäß einem Wert auf der fetten Seite). Ferner entspricht der zweite mager eingestellte Korrekturbetrag AFCmager₂ einem Wert, welcher kleiner als der erste mager eingestellte Korrekturbetrag AFCmager₁ ist (gemäß einem Wert auf der fetten Seite).
Nachfolgend wird der Wechsel-Referenzwert OEDref bei Schritt S47 auf den zweiten Wechsel-Referenzwert OEDref₂ eingestellt und die Verstärkung kb wird auf kb₂ eingestellt. Der zweite Wechsel-Referenzwert OEDref₂ entspricht einem Wert, welcher kleiner als der erste Wechsel-Referenzwert OEDref₁ ist. Ferner entspricht kb₂ einem Wert, welcher größer als kb₁ ist. Nachfolgend wird bei Schritt S48 der obere Grenz-Schutzwert Gup auf den zweiten oberen Grenz-Schutzwert Gup₂ eingestellt, während der untere Grenz-Schutzwert Glow auf den zweiten unteren Grenz-Schutzwert Glow₂ eingestellt wird. Der zweite obere Grenz-Schutzwert Gup₂ entspricht einem Wert mit einem Absolutwert, welcher größer als der Absolutwert des ersten oberen Grenz-Schutzwerts Gup₁ ist. Ferner entspricht der zweite untere Grenz-Schutzwert Glow₂ einem Wert mit einem Absolutwert, der größer als der Absolutwert des ersten unteren Grenz-Schutzwerts Glow₁ ist. Nachfolgend wird bei Schritt S49 das Ausführungskennzeichen Fe auf „1“ eingestellt und anschließend wird die Steuerroutine beendet.
Falls das Ausführungskennzeichen Fe auf „1“ eingestellt ist, schreitet die Routine bei der nächsten Steuerroutine von Schritt S41 zu Schritt S50 voran. Bei Schritt S50 wird beurteilt, ob eine Bedingung zur Beurteilung eines Fett-Ungleichgewichts erfüllt ist. Falls bei Schritt S50 beurteilt wird, dass die Bedingung zur Beurteilung eines Fett-Ungleichgewichts erfüllt ist, schreitet die Routine zu Schritt S51 voran. Bei Schritt S51 wird beurteilt, ob sich der Sub-Lernwert sfbg einem konstanten Wert angenähert hat. Der Sub-Lernwert sfbg wird dahingehend beurteilt, dass sich dieser angenähert hat, wenn der Schwankungsbetrag des Sub-Lernwerts sfbg beispielsweise in einer bestimmten Zeit innerhalb eines bestimmten Werts liegt. Falls bei Schritt S51 beurteilt wird, dass sich der Sub-Lernwert sfbg nicht angenähert hat, schreitet die Routine zu Schritt S46 voran. Falls bei Schritt S51 andererseits beurteilt wird, dass sich der Sub-Lernwert sfbg angenähert hat, schreitet die Routine zu Schritt S52 voran. Bei den Schritten S52 und S53 werden ähnliche Vorgänge wie bei den Schritten S43 und S44 durchgeführt. Nachfolgend wird bei Schritt S54 ein ähnlicher Vorgang wie bei Schritt S48 durchgeführt und anschließend wird die Steuerroutine beendet.
Falls bei Schritt S50 andererseits beurteilt wird, dass die Bedingung zur Beurteilung eines Fett-Ungleichgewichts nicht erfüllt ist, schreitet die Routine zu Schritt S55 voran. Bei den Schritten S55 bis S57 werden ähnliche Vorgänge wie bei den Schritten S43 bis S45 durchgeführt. Nachfolgend wird bei Schritt S58 das Ausführungskennzeichen Fe auf 0 zurückgesetzt und anschließend wird die Steuerroutine beendet.
Bezugszeichenliste

1: Maschinenkörper
5: Verbrennungskammer
7: Einlasskanal
9: Auslasskanal
19: Auslasskrümmer
20: Stromaufwärtsseitiger Abgasreinigungskatalysator
24: Stromabwärtsseitiger Abgasreinigungskatalysator
31: ECU
40: Stromaufwärtsseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor
41: Stromabwärtsseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor

Claims

Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine, aufweisend: einen Abgasreinigungskatalysator (20), welcher in einem Auslassdurchlass einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist; einen stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (40), welcher in der Richtung der Abgasströmung auf einer stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators (20) angeordnet ist und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator (20) strömenden Abgases erfasst; einen stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (41), welcher in der Richtung der Abgasströmung auf einer stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators (20) angeordnet ist und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von dem Abgasreinigungskatalysator (20) ausströmenden Abgases erfasst; und eine Steuerungsvorrichtung, welche Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (40) und des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (41) als die Grundlage verwendet, um den Kraftstoffzuführbetrag hin zu einer Verbrennungskammer (5) der Verbrennungskraftmaschine zu steuern, wobei die Steuerungsvorrichtung durchführt: eine Haupt-Rückkopplungssteuerung, welche den Kraftstoffzuführbetrag durch einen Rückkoppelung steuert, so dass das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (40) zu einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, eine Sub-Rückkopplungssteuerung unter Verwendung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (41) als die Grundlage, um das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, abwechselnd umzuschalten, eine Haupt-Lernsteuerung unter Verwendung einer Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (40) und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als die Grundlage, um einen Haupt-Lernwert zu berechnen, welcher sich gemäß einer stabilen Abweichung verändert, die zwischen diesen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen vorliegt, und unter Verwendung des berechneten Haupt-Lernwerts als die Grundlage, um den Kraftstoffzuführbetrag hin zu der Verbrennungskammer (5) der Verbrennungskraftmaschine zu steuern, so dass die Differenz zwischen dem Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (40) und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner wird, und eine Sub-Lernsteuerung unter Verwendung des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (40) und des Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors als die Grundlage, um einen Sub-Lernwert zu berechnen, der sich gemäß einer Differenz zwischen einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator (20) strömenden Abgases und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert, und unter Verwendung des berechneten Sub-Lernwerts als die Grundlage, um den Kraftstoffzuführbetrag hin zu der Verbrennungskammer (5) der Verbrennungskraftmaschine zu steuern, so dass die Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator (20) strömenden Abgases und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner wird, wobei die Steuerungsvorrichtung eine Sub-Lern-Förderungssteuerung durchführt, welche einen Parameter mit Bezug auf den Sub-Lernwert steuert, so dass sich der Sub-Lernwert bei der Sub-Lernsteuerung in Abhängigkeit der Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator (20) strömenden Abgases und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem geeigneten Wert verändert, wenn eine Sub-Lern-Förderungsbedingung erfüllt ist, im Vergleich dazu, wenn die Sub-Lern-Förderungsbedingung nicht erfüllt ist, und wobei die Sub-Lern-Förderungsbedingung zumindest dann erfüllt ist, wenn die Absolutwerte des Haupt-Lernwerts und des Sub-Lernwerts entsprechend vorbestimmten Referenz-Absolutwerten entsprechen oder größer sind, und der Haupt-Lernwert und der Sub-Lernwert entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen.
Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Sub-Lern-Förderungsbedingung zumindest dann erfüllt ist, wenn die Absolutwerte des Haupt-Lernwerts und des Sub-Lernwerts entsprechend vorbestimmten Referenz-Absolutwerten entsprechen oder größer sind und der Haupt-Lernwert und der Sub-Lernwert entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen, und darüber hinaus eine Differenz des Haupt-Lernwerts und des Sub-Lernwerts einer vorbestimmten Referenzdifferenz entspricht oder größer ist.
Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Absolutwert des Sub-Lernwerts auf einem vorbestimmten Schutzwert oder niedriger gehalten wird, und bei der Sub-Lern-Förderungssteuerung veranlasst wird, dass ein Absolutwert des Schutzwerts zunimmt.
Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bei der Sub-Lernsteuerung eine Differenz des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den Abgasreinigungskatalysator (20) strömenden Abgases mit einem vorbestimmten Koeffizienten multipliziert wird und die Werte kumulativ addiert werden, um einen Sub-Lernwert zu berechnen, und der Koeffizient bei der Sub-Lern-Förderungssteuerung, wenn der Sub-Lernwert berechnet wird, vergrößert ist, wenn die Sub-Lern-Förderungsbedingung erfüllt ist, im Vergleich dazu, wenn die Sub-Lern-Förderungsbedingung nicht erfüllt ist.
Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerungsvorrichtung bei der Sub-Rückkopplungssteuerung das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis abwechselnd zwischen einem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, umschaltet, und ein Fett-Grad des fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei der Sub-Lern-Förderungssteuerung, wenn die Sub-Lern-Förderungsbedingung erfüllt ist, im Vergleich zu dem Fall, bei welchem die Sub-Lern-Förderungsbedingung nicht erfüllt ist, erhöht ist.
Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerungsvorrichtung das Ausgangs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (40) als die Grundlage verwendet, um einen Sauerstoffspeicherbetrag des Abgasreinigungskatalysators (20) abzuschätzen, und bei der Sub-Rückkopplungssteuerung das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umschaltet, wenn der Schätzwert des Sauerstoffspeicherbetrags des Abgasreinigungskatalysators (20) zu dem Wechsel-Referenz-Speicherbetrag oder größer wird, und der Wechsel-Referenz-Speicherbetrag bei der Sub-Lern-Förderungssteuerung, wenn die Sub-Lern-Förderungsbedingung erfüllt ist, im Vergleich zu dem Fall, bei welchem die Sub-Lern-Förderungsbedingung nicht erfüllt ist, verkleinert ist.
Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerungsvorrichtung das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Sub-Rückkopplungssteuerung abwechselnd zwischen einem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, umschaltet, und ein Mager-Grad des mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei der Sub-Lern-Förderungssteuerung, wenn die Sub-Lern-Förderungsbedingung erfüllt ist, im Vergleich zu dem Fall, bei welchem die Sub-Lern-Förderungsbedingung nicht erfüllt ist, verkleinert ist.