DE10225903A1 - System und Verfahren zur Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem Verbrennungsmotor mit innerer Verbrennung - Google Patents

System und Verfahren zur Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem Verbrennungsmotor mit innerer Verbrennung

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Abgleich einer einem Verbrennungsmotor (13) im Kraftfahrzeug zugeführten Kraftstoffmenge auf der Basis eines Ausgangssignals von einem stromabwärts einer Abgasregelvorrichtung (Katalysator 52) liegenden Abgassauerstofffühler (53). Dieses Ausgangssignal wird mit einem Sollpunkt-Referenzwert verglichen, der als Funktion der Zeit variiert, bevorzugt in Übereinstimmung mit einer Sollpunktschwingung, die um einen mittleren Sollpunkt oszilliert. Der mittlere Sollpunkt kann entweder eine vorbestimmte Konstante sein oder auf der Basis wenigstens eines Motorbetriebsparameters ermittelt werden. Ein elektronischer Motorregler (15) gleicht die dem Motor (13) zugeführte Kraftstoffmenge auf der Basis des Vergleichsergebnisses zwischen dem Ausgangssignal des Abgassauerstofffühlers (53) und dem Sollpunkt-Referenzwert ab (Figur 1).

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft allgemein ein System und Verfahren zur Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem Verbrennungsmotor mit innerer Verbrennung und insbesondere ein System und Verfahren zur Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem Verbrennungsmotor unter Verwendung einer Rückkopplung von wenigstens einem im Abgasstrom des Motors liegenden Abgassauerstofffühler.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Zur Verminderung unerwünschter Abgasemissionen, z. B. NOx, HC und CO2, enthalten moderne Kraftfahrzeuge typischerweise eine mit dem Motor des Fahrzeugs gekoppelte Abgasregelvorrichtung. Beispielsweise sind viele Fahrzeuge mit einem Dreiwegekatalysator ausgerüstet, der ein Katalysatormaterial enthält, das NOx in Zeiten speichert, in denen der Motor in einem mageren Zustand arbeitet, und das gespeichertes NOx in Zeiten freisetzt und reduziert, wenn der Motor mit einem fetten Luft/Kraftstoffgemisch betrieben wird. Andere Abgasregelvorrichtungen können anders Weise arbeiten und verschiedene Aufgaben haben. In jedem Fall sind die meisten Abgasregelvorrichtungen in Verbindung mit einer Motor- Luft/Kraftstoffverhältnisregelstrategie eingesetzt, die das dem Motor zur Verfügung gestellte Luft/Kraftstoffgemisch überwacht und abgleicht, um die Abgasreduktionsleistung der Abgasregelvorrichtung zu optimieren.
  • Zu diesem Zweck ist es bekannt, das Luft/Kraftstoffverhältnis des Motors auf der Basis einer Rückkopplung von einem oder mehreren im Abgasstrom vom Motor liegenden Abgassauerstofffühlern zu regeln. Bekannt ist z. B. ein stromabwärts der Abgasregelvorrichtung eingesetzter Abgassauerstofffühler, um den Sauerstoffgehalt des Abgases im Auspuffrohr zu überwachen. Das von diesem Abgassauerstofffühler gelieferte Ausgangssignal wird mit einem Sollpunkt-Referenzwert verglichen und ein Fehlerwert berechnet. Der Fehlerwert gibt im allgemeinen an, ob das Luft/Kraftstoffverhältnis an der Stelle des Abgassauerstofffühlers fett oder mager ist. Ein elektronischer Motorregler gleicht die Menge des den Motorzylindern zugeführten Kraftstoffs und damit das darin befindliche Luft/Kraftstoffmischungsverhältnis zumindest zum Teil basierend auf dem Fehlerwert ab. Der Sollpunkt-Referenzwert kann entweder ein vorbestimmter konstanter Wert sein oder dynamisch auf der Basis eines oder mehrerer Motorbetriebsparameter, z. B. der Motordrehzahl und/oder der -last dynamisch ermittelt werden. Bei jeder dieser Methoden bleibt der Sollpunkt-Referenzwert bei konstanter Motordrehzahl und/oder -last konstant.
  • Der Erfinder hat erkannt, dass ein über längere Zeit konstant bleibender Sollpunkt-Referenzwert zu einem sauerstoffreichen oder sauerstoffarmen Zustand in dem Katalysator führt, die beide tendenziell die Leistungsfähigkeit der Abgasregelvorrichtung beeinträchtigen. Z. B. kann in einem Dreiwegekatalysator eine Sauerstoffsättigung höhere NOx- Emissionen und eine Sauerstoffverarmung im Katalysator höhere HC- und CO2-Emissionen erzeugen. Unabhängig davon, ob der Sollpunkt-Referenzwert eine vorbestimmte Konstante ist oder auf der Basis von Motorbetriebsparametern dynamisch ermittelt wird, ist er in Perioden konstanter Motordrehzahl und/oder -last über längere Zeit konstant. Demgemäß hat der Erfinder einen Bedarf an einem neuen Verfahren und System zum Abgleich des Luft/Kraftstoffverhältnisses des Motors auf der Basis eines Ausgangssignals eines Abgassauerstofffühlers erkannt.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft ein neues Verfahren und System zur Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem Motor, das auf einem Ausgangssignal eines im Abgasstrom vom Motor liegenden Abgassauerstofffühler beruht. Im Einzelnen ist eine Abgasregelvorrichtung mit einem Innenbrennkraftmotor gekoppelt. Ein Abgassauerstofffühler liegt außerdem im Abgasstrom bevorzugt stromabwärts der Abgasregelvorrichtung. Eine elektronischer Motorregler vergleicht ein Ausgangssignal vom Abgassauerstofffühler mit einem Sollpunkt- Referenzwert, um einen Fehlerwert zu berechnen. Der Fehlerwert wird zum Abgleich der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge verwendet.
  • Um den Zustand zu vermeiden, dass der Sollpunkt- Referenzwert eine länger Zeit konstant ist, variiert diese Erfindung den Sollpunkt-Referenzwert als Funktion der Zeit. In verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung wird der Sollpunkt-Referenzwert von einer periodischen Schwingung abgeleitet, beispielsweise von einer Sinusschwingung, einer Dreieckschwingung oder einer Rechteckschwingung, die um einen mittleren Sollpunkt oszillieren. Demgemäß verändert sich der Sollpunkt-Referenzwert zeitlich immer und auch in Perioden verlängerten, stationären Motorbetriebs (d. h. konstante Drehzahl und/oder -last), so dass der Sollpunkt-Referenzwert nicht konstant gehalten wird. Als Ergebnis wird das dem Motor zugeführte Luft/Kraftstoffverhältnis während stationären Motorbetriebszuständen variiert und bewirkt dadurch, dass Sauerstoff und Reduktionsmittel (HC und CO2) durch das Katalysatorsystem wandern können und dadurch periodisch die Katalysatorspeicherstellen erneuern und die Leistungsfähigkeit der Abgasregelvorrichtung steigern.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 veranschaulicht einen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung gestalteten Verbrennungsmotor mit innerer Verbrennung.
  • Fig. 2 veranschaulicht Funktionsblöcke einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • Fig. 3A stellt eine erste bevorzugte Sollpunkt- Schwingungsform dar.
  • Fig. 3B stellt eine zweite bevorzugte Sollpunkt- Schwingungsform dar.
  • Fig. 3C stellt eine dritte bevorzugte Sollpunkt- Schwingungsform dar.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Fig. 1 veranschaulicht exemplarisch einen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gestalteten Verbrennungsmotor mit innerer Verbrennung. Ein Kraftstoffzufuhrsystem 11 eines herkömmlichen Kraftfahrzeugverbrennungsmotors 14 mit innerer Verbrennung wird von einem Regler 15, z. B. einem EEC oder PCM geregelt. Der Motor 13 weist in Fluidverbindung mit einer Kraftstoffsammelschiene 22 stehende Kraftstoffinjektoren 18 zur Einspritzung von Kraftstoff in die (nicht gezeigten) Zylinder des Motors 13 und einen Temperaturfühler 132 zur Erfassung der Temperatur des Motors 13 auf. Das Kraftstoffzufuhrsystem 11 hat die Kraftstoffsammelschiene 22, einen mit ihr verbundenen Kraftstoffsammelschienendruckfühler 33, eine mit ihr durch eine Kupplung 41 verbundene Kraftstoffleitung 40, eine Kraftstoffpumpe 42, die sich in einem Kraftstofftank 44 befindet und Kraftstoff selektiv der Kraftstoffsammelschiene 22 über die Kraftstoffleitung 40 zuführt.
  • Der Regler 15 hat eine CPU 114, einen Speicher 116 (RAM) mit wahlfreiem Zugriff, ein Computerspeichermedium 118 (ROM), in dem ein computerlesbarer Code codiert ist und das in diesem Beispiel ein elektronisch programmierbarer Chip ist, sowie einen Eingabe/Ausgabe(I/O)-Bus 120. Der Regler 15 regelt den Motor, indem er verschiedene Eingangssignale durch den I/O-Bus 120 empfängt, z. B. den Kraftstoffdruck im Kraftstoffzufuhrsystem 11, der vom Drucksensor 33 erfasst wird; das relative Luft/Kraftstoffverhältnis im Abgas, das vom Abgasfühler 54 und vom Abgasfühler 53 erfasst wird; die Temperatur des Motors 13, erfasst vom Temperaturfühler 132; einen Messwert des angesaugten Luftmassenstroms (MAF) vom Luftmassenströmungssensor 158; die Drehzahl (RPM) des Motors vom Drehzahlfühler 160 und Signale von verschiedenen anderen Fühlern 156.
  • Der Regler 15 erzeugt auch verschiedene Ausgangssignale, die über den I/O-Bus 120 zur Betätigung verschiedener Komponenten des Motorregelsystems ausgegeben werden. Derartige Komponenten enthalten die Kraftstoffinjektoren 18, das Kraftstoffzufuhrsystem 42 und ein Dampfreinigungsregelventil 78.
  • Die Kraftstoffpumpe 42 pumpt auf Anforderung vom Motor 13, geregelt vom Regler 15, Kraftstoff vom Kraftstofftank 44 durch die Kraftstoffleitung 40 und in die Druck- Kraftstoffsammelschiene 22, von wo aus der Kraftstoff zu den Kraftstoffinjektoren 18 mit einer herkömmlichen Operation verteilt wird. Der Regler 15 regelt die Kraftstoffinjektoren 18 so, dass ein gewünschtes Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F) aufrecht erhalten wird.
  • Der Motor 13 weist auch einen Abgaskrümmer 48 auf, der mit (nicht gezeigten) Auslassöffnungen des Motors gekoppelt ist. In dem Abgaskrümmer 48 liegt ein Katalysator 52. Ein erster Abgasfühler 54 liegt im Abgaskrümmer 48 stromaufwärts vom Katalysator 52. Ein zweiter Abgasfühler 53 liegt im Auspuffrohr 49 stromabwärts vom Katalysator 52. Die Abgasfühler 53 und 54 können einer von mehreren herkömmlichen Abgasfühlern sein. Z. B. können die Fühler 53 und 54 ein zweistufiges Signal erzeugen, entsprechend einem Motorbetrieb auf der mageren oder fetten Seite des stöchiometrischen Mischungsverhältnisses. In anderer Ausführungsform können die Fühler 53 und 54 ein Signal erzeugen, das von dem Motor-Luft/Kraftstoffverhältnis im Abgas abhängt. Die Fachleute werden hier erkennen, dass auch andere Abgasfühlertypen vorteilhaft verwendet werden können.
  • Der Motor 13 enthält auch einen Ansaugkrümmer 56, der mit einem Drosselkörper 58 gekoppelt ist, in dem sich eine Drosselklappe 60 befindet. Die Drosselklappe 60 ist mit einem Elektromotor 94 so verbunden, dass die Position der Drosselklappe 60 durch den Regler 15 über den Elektromotor 94 geregelt wird. Diese Konfiguration wird allgemein als elektronische Drosselregelung (ETC) bezeichnet, die auch bei der Leerlaufdrehzahlregelung verwendet wird. Ein Leerlaufbypasskanal 97 ist zwischen dem Drosselkörper 58 und dem Ansaugkrümmer 56 durch ein Magnetventil 96 verbunden. Der Regler 15 steuert das Magnetventil 96 mit einem impulsdauermodulierten Signal ISDC an, so dass die Luftströmung in den Motor 13 mit einer zum Tastverhältnis des Signals ISDC proportionalen Rate angesaugt wird.
  • Der Ansaugkrümmer 56 ist auch mit einem Dampfwiedergewinnungssystem 70 verbunden. Das Dampfwiedergewinnungssystem 70 weist einen Aktivkohlekanister 72 auf, der mit dem Kraftstofftank 44 durch eine Kraftstofftankverbindungsleitung 74 verbunden ist. Das Dampfwiedergewinnungssystem 70 enthält auch ein Dampfreinigungsregelventil 78, das in einer Einlassdampfleitung 76 zwischen dem Ansaugkrümmer 56 und dem Aktivkohlekanister 72 liegt und das vom Regler 15 durch elektronische Signale geregelt wird. Ein Entlüftungsventil 73 zur Umgebungsluft ist mit dem Aktivkohlekanister 72 verbunden, so dass die durch das Entlüftungsventil 73 gehende Luft durch das Einlassventil 71 in Reaktion auf Steuersignale vom Regler 15 geregelt wird.
  • Bezug wird nun auf Fig. 2 genommen, die schematisch ein bevorzugtes System und Verfahren zur Regelung des Motor- Luft/Kraftstoffmischungsverhältnisses veranschaulicht, wobei dieselben Komponenten in den Fig. 1 und 2 identische Bezugszahlen haben.
  • Genauer ist der Motor 13 durch den Abgaskrümmer 58 mit dem Katalysator 52 verbunden. Der vor dem Katalysator liegende Sauerstofffühler 54 und der nach dem Katalysator liegende Sauerstofffühler 53 erzeugen Ausgangssignale, die dem Motorregler 15 (in Fig. 1) dazu dienen, das Motor- Luft/Kraftstoffverhältnis zu regeln. Die Sauerstofffühler 53 und 54 führen dem Regler 15 während der Zeit einen kontinuierlichen Strom diskreter Ausgangssignale zu.
  • Jedesmal, wenn der Regler 15 ein neues Luft/Kraftstoffverhältnis für den Motor ermittelt, werden die Ausgangssignale von den beiden Sauerstoffühlern 53 und 54 untersucht. Insbesondere vergleicht ein Vergleicher 102 das von dem nach dem Katalysator liegenden Sauerstofffühler 53 erzeugte Signal mit einem Sollpunkt-Referenzwert. Der Sollpunkt- Referenzwert wird von einem Sollpunktgenerator 101 erzeugt, dessen Operation nachstehend im einzelnen erläutert wird. Das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Sollpunkt- Referenzwert und dem Ausgangssignal des nach dem Katalysator eingesetzten Sauerstofffühlers 53 wird als Nachkatalysator-Fehlerwert bezeichnet. Der Nachkatalysator-Fehlerwert gibt an, ob das Abgas im Auspuffrohr 49 eine relativ hohe oder geringe Sauerstoffkonzentration hat, d. h., ob das Luft/Kraftstoffverhältnis stromabwärts des Katalysators gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis mager oder fett ist. Der Nachkatalysator-Fehlerwert dient einem Proportional-Integralregler 103 zur Berechnung eines Kraftstoffvorhalts (bias). Allgemein berechnet der Proportional- Integralregler 103, wenn der Nachkatalysator-Fehlerwert eine verhältnismäßig hohe Sauerstoffkonzentration im Auspuffrohr 49 angibt, einen Kraftstoffvorhalt, der tendenziell das Luft/Kraftstoffverhältnis des Motors fetter macht. Umgekehrt berechnet der Proportional-Integralregler 103, wenn der Nachkatalysator-Fehlerwert im Auspuffrohr 49 eine verhältnismäßig niedrige Sauerstoffkonzentration angibt, einen Kraftstoffvorhalt, der tendenziell das Luft/Kraftstoffverhältnis des Motors abmagert.
  • Ein Summierglied 111 verknüpft das vom Proportional- Integralregler 103 erzeugte, den Kraftstoffvorhaltewert angebende, Ausgangssignal mit einem in offener Schleife gewonnenen Kraftstoffvorhaltewert 105, welcher auf der Basis der Drehzahl 107 und der Last 109 des Motors gemäß einer Vielzahl von im Stand der Technik bekannten Verfahren ermittelt wird.
  • Ein Vergleicher 113 vergleicht ein Ausgangssignal von dem vor dem Katalysator liegenden Sauerstofffühler 54 mit einem Vorkatalysator-Referenzwert, und das Vergleichsergebnis wird als Vorkatalysator-Fehlerwert bezeichnet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Vorkatalysator- Referenzwert ein konstanter Wert. Der Vorkatalysator- Fehlerwert gibt an, ob das Luft/Kraftstoffverhältnis im Abgaskrümmer 48 verhältnismäßig fett oder mager ist. Der Vorkatalysator-Fehlerwert dient zusammen mit dem Ausgangssignal des Summierglieds 111 dazu, ein gewünschtes Motor- Luft/Kraftstoffmischungsverhältnis zu berechnen und damit eine gewünschte, in die Motorzylinder einzuspritzende Kraftstoffmenge(LAMSE). Der LAMSE-Wert wird im Block 117 von Fig. 2 berechnet. Der Regler 15 verwendet den LAMSE- Wert zur Regelung der Kraftstoffinjektoren 18 (Fig. 1), um die dem Motor 13 zugeführte Kraftstoffmenge abzugleichen. Bestimmte Aspekte des oben beschriebenen Teils der Erfindung sind in größeren Einzelheiten in dem Hamburg et al. erteilten US-Patent Nr. 5 282 360 und in dem Sharma et al. erteilten US-Patent Nr. 5 492 106 beschrieben, deren Inhalte hier in Bezug genommen werden.
  • Nun wird der Sollpunktgenerator 101 im einzelnen beschrieben. Wie schon erwähnt, erzeugt der Sollpunktgenerator 101 einen Sollpunkt-Referenzwert, was in verschiedenartiger Weise erfolgen kann. Ein erster bevorzugter Sollpunktgenerator und eine Erzeugungsmethode legt zuerst einen vorbestimmten mittleren Sollpunkt fest. Der mittlere Sollpunkt ist ein konstanter Wert, der vor der Herstellung des Fahrzeugs empirisch ermittelt wird, um eine optimale Fahrzeugabgasregelung zu erreichen. Z. B. ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das vom Nachkatalysator- Sauerstofffühler 53 erzeugte Ausgangssignal eine Ausgangsspannung zwischen 0,0 und 1,0 Volt und der Mittelwert des Sollpunkt-Referenzwerts beträgt 0,45 Volt. Eine Ausgangsspannung über 0,45 Volt gibt einen mageren Zustand im Auspuffrohr und eine Ausgangsspannung unter 0,45 Volt einen fetten Zustand im Auspuffrohr an.
  • Der Sollpunktgenerator 101 erzeugt eine Sollpunktschwingung, die zeitlich um den mittleren Sollpunkt oszilliert. Auf diese Weise variiert zeitlich die Sollpunktschwingung des Sollpunkt-Referenzwerts. Die Sollpunktschwingung kann verschiedene Schwingungsformen haben, wie z. B. eine Sinus-, Dreieck- oder Rechteckform. Die Fig. 3A-3B zeigen drei verschiedene mögliche Sollpunktfunktionen, obwohl erfindungsgemäß auch verschiedene andere periodische Sollpunktschwingungen verwendet werden können. Unabhängig von ihrer spezifischen Form wird die Sollpunktschwingung um den Mittelwert des Sollpunkts herum erzeugt. Die Amplitude und Frequenz der Sollpunktschwingung kann vorbestimmt sein, während des Fahrzeugbetriebs vom Regler 15 statistisch ermittelt oder auch auf der Basis verschiedener Motorbetriebsparameter ermittelt werden, wie z. B. abhängig von der Motordrehzahl, der Motorlast und/oder der vom Motor angesaugten Luftmasse. Die gewünschte Amplitude und Frequenz der Sollpunktschwingung werden, wenn sie auf der Basis von Motorbetriebsparametern ermittelt werden, bevorzugt aus einer Verweistabelle mit vorbestimmten Amplituden und Frequenzwerten gelesen, die sämtlich empirisch bestimmt sind. Die Verwendung einer Sollpunktschwingung ermöglicht, dass das Ausgangssignal des nach dem Katalysator liegenden Sauerstofffühlers 53 mit einem zeitlich variierenden Sollpunkt-Referenzwert verglichen wird, während über dieselbe Zeitdauer hinweg ein konstanter mittlerer Sollpunkt- Referenzwert beibehalten wird. Das Ergebnis ist, dass die Sauerstoffspeicherstellen im Katalysator 52 periodisch erneuert oder aufgefrischt werden, was eine höhere Systemeffizienz bei der Reduzierung unerwünschter Fahrzeugemissionen ermöglicht.
  • Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Sollpunktgenerators ist mit der ersten bevorzugten Ausführungsform identisch, nur dass der mittlere Sollpunkt kein konstanter Wert ist. Stattdessen ist der mittlere Sollpunkt auf der Basis der Drehzahl und/oder Last des Motors variabel. Bevorzugt werden unterschiedliche mittlere Sollpunktwerte aus einer Verweistabelle unter Verwendung der Motordrehzahl und/oder Motorlast (oder von Parametern, die die Motordrehzahl und/oder -last angeben) zur Indizierung der Tabelle gelesen. Die mittleren Sollpunkte, aus denen die Verweistabelle besteht, werden zur Optimierung der Verringerung der Motoremissionen vorbestimmt. In dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ermittelt der Regler 15 den mittleren Sollpunkt-Referenzwert zuerst (auf der Basis der Motordrehzahl und/oder -last) und erzeugt dann eine Sollpunkt-Referenzwertschwingung um den mittleren Sollpunkt- Referenzwert herum. Der wesentliche Unterschied zwischen der ersten bevorzugten Ausführungsform und der zweiten bevorzugten Ausführungsform liegt darin, dass in letzterer die Sollpunktschwingung von Zeit zu Zeit mit sich verändernder Motordrehzahl und/oder -last versetzt (d. h. nach oben oder unten verschoben) wird. Wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform des Sollpunktgenerators ermöglicht die Erzeugung einer Sollpunktschwingung eine verbesserte Emissionskontrolle des Fahrzeugs besonders in verlängerten Perioden konstanter Motordrehzahl und/oder -last.
  • Die Erfindung wurde oben in Verbindung mit einer bekannten Luft/Kraftstoffverhältnisregelstrategie beschrieben, die versucht, unerwünschte Fahrzeugabgasemissionen durch eine Regelung des Luft/Kraftstoffmischungsverhältnisses des Motors um den stöchiometrischen Wert herum zu beschränken. Allerdings kann die Erfindung auch in Verbindung mit verschiedenen anderen Luft/Kraftstoffregelstrategien verwendet werden. Z. B. zielen bestimmte Luft/Kraftstoffregelstrategien darauf ab, unerwünschte Abgasemissionen des Fahrzeugs durch Abgleich des Motor-Luft/Kraftstoffverhältnisses unter Aufrechterhaltung eines bestimmten Sollsauerstoffvolumens im Katalysator 52 zu beschränken. In diesen Systemen wird der LAMSE-Wert in gleicher Weise, zum Teil basierend auf einem Fehlerwert, berechnet, der seinerseits aus einem Vergleich des Ausgangssignals eines Abgassauerstofffühlers mit einem Sollpunkt-Referenzwert abgeleitet wird. In diesen sogenannten Sauerstoffzustand/Raumsystemen kann gemäß der Erfindung der Sollpunkt- Referenzwert von einer zeitlich veränderten Schwingungsform abgeleitet werden, die so wie in der obigen Beschreibung berechnet wird. Tatsächlich kann die Erfindung in Verbindung mit einer großen Vielfalt von Systemen verwendet werden, die das Motor-Luft/Kraftstoffverhältnis zumindest zum Teil auf der Basis von Signalen regeln, die von einem Sauerstofffühler im Abgas zurückgekoppelt werden.
  • Zuvor wurden bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben. Ein Durchschnittsfachmann wird jedoch ohne weiteres erkennen, dass die Erfindung gewisse Modifikationen beinhaltet. Aus diesem Grunde ist der Umfang der Erfindung lediglich durch den Inhalt der beiliegenden Patentansprüche beschränkt.

Claims (25)

1. Verfahren zum Abgleich der einem Brennkraftmotor (13) mit innerer Verbrennung zugeführten Kraftstoffmenge, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Erzeugen eines Ausgangssignals von einem im Abgasstrom des Motors (13) liegenden Abgassauerstofffühler (53);
- Vergleich des Ausgangssignals mit einem Sollpunkt- Referenzwert, der abhängig von der Zeit variiert; und
- Abgleich der dem Motor (13) zugeführten Kraftstoffmenge auf der Basis des Vergleichs.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstofffühler stromabwärts einer Abgasregelvorrichtung (Katalysator 52) liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollpunkt-Referenzwert von einer Schwingung abgeleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung aus folgenden Schwingungsformen gewählt ist: Sinusschwingung, Dreieckschwingung und Rechteckschwingung.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung durch einen mittleren Sollpunkt, eine Frequenz und eine Amplitude definiert ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz während des Motorbetriebs statistisch ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollpunkt-Referenzwert um einen mittleren Sollpunkt oszilliert und der mittlere Sollpunkt ein vorbestimmter konstanter Wert ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollpunkt-Referenzwert um einen mittleren Sollpunkt oszilliert und der mittlere Sollpunkt auf der Basis wenigstens eines Motorbetriebsparameters ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorbetriebsparameter einer der folgenden Parameter ist: Motordrehzahl, Motorlast, Motorluftmasse.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des dem Motor zugeführten Kraftstoffs zum Halten des Motor-Luft/Kraftstoffverhältnisses in der Nähe seines stöchiometrischen Werts abgeglichen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des dem Motor zugeführten Kraftstoffs zum Halten einer gewissen Sauerstoffmenge in der Abgasregelvorrichtung (52) abgeglichen wird.
12. System zum Abgleich einer einem Verbrennungsmotor (13) mit innerer Verbrennung zugeführten Kraftstoffmenge, gekennzeichnet durch:
eine mit dem Motor (13) gekoppelte Abgasregelvorrichtung (52);
einen im Abgasstrom vom Motor (13) liegenden Abgassauerstofffühler (53), der ein Ausgangssignal erzeugt;
einen elektronischen Regler (15), der das Ausgangssignal mit einem abhängig von der Zeit variierenden Sollpunkt- Referenzwert vergleicht und die dem Motor (13) zugeführte Kraftstoffmenge auf der Basis des Vergleichsergebnisses abgleicht.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgassauerstofffühler (53) stromabwärts der Abgasregelvorrichtung (52) liegt.
14. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler den Sollpunkt-Referenzwert von einer Schwingung ableitet.
15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler die Schwingung aus folgenden Schwingungsformen wählt: Sinusschwingung, Dreieckschwingung und Rechteckschwingung.
16. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung durch einen mittleren Sollpunkt, eine Frequenz und eine Amplitude definiert ist.
17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz während des Motorbetriebs statistisch ermittelt wird.
18. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollpunkt-Referenzwert um einen mittleren Sollpunkt oszilliert, der ein vorbestimmter konstanter Wert ist.
19. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollpunkt-Referenzwert um einen mittleren Sollpunkt variiert, der auf der Basis wenigstens eines Motorparameters ermittelt wird.
20. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorbetriebsparameter einen von folgenden Parametern angibt: Motordrehzahl, Motorlast, Motorluftmasse.
21. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (15) die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge zum Halten des Luft/Kraftstoffverhältnisses in der Nähe des stöchiometrischen Werts abgleicht.
22. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (15) die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge zum Halten einer bestimmten Sauerstoffmenge in der Abgasregelvorrichtung abgleicht.
23. Verfahren zur Regelung einer einem Verbrennungsmotor (13) mit innerer Verbrennung zugeführten Kraftstoffmenge, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Erzeugen eines ersten Ausgangssignals von einem stromabwärts einer Abgasregelvorrichtung (52) liegenden Abgassauerstofffühler (53);
- Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals von einem stromaufwärts der Abgasregelvorrichtung (52) liegenden Sauerstofffühler (54);
- Berechnen eines Kraftstoffvorhaltewerts auf der Basis des zweiten Ausgangssignals;
- Vergleich des ersten Ausgangssignals mit einem Sollpunkt-Referenzwert, der von einer Sollpunktschwingung abgeleitet ist, die um einen mittleren Sollpunkt oszilliert;
- Abgleichen des Kraftstoffvorhaltewerts auf der Basis des Vergleichs; und
- Regeln der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge auf der Basis des abgeglichenen Kraftstoffvorhaltewerts.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Sollpunkt ein vorbestimmter konstanter Wert ist.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Sollpunkt auf der. Basis wenigstens eines Motorbetriebsparameters ermittelt wird.
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