DE10227177B4

DE10227177B4 - Verbrennungsmotorsteueranlage mit Umgebungserlernung mit einer Zwangsumgebungszustandsteuereinrichtung

Info

Publication number: DE10227177B4
Application number: DE10227177A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Aichi Haraguchi; Daiji Aichi Isobe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2022-06-19
Also published as: JP4048735B2; DE10227177A1; JP2003003903A

Abstract

Verbrennungsmotorsteueranlage mit: einer Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration in Abgasen, die durch eine Abgasbahn eines Verbrennungsmotors strömen, so dass ein Umgebungserlernen ausgeführt werden kann, um die Beziehung zwischen dem Ausgabewert der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung und der tatsächlichen Sauerstoffkonzentration während der Zeitspanne, bei der der Zustand um die Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung in der Abgasbahn herum annähernd der gleiche wie der Umgebungszustand ist, zu korrigieren; wobei eine Zwangsumgebungszustandssteuereinrichtung, die den Zustand in der Abgasbahn so steuert, dass er zwangsweise nahe dem Umgebungszustand während des Ausführens der Umgebungserlernung wird, des weiteren vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsumgebungszustandssteuereinrichtung eine Steuerung derart ausführt, dass der Abgasdruck zwangsweise verringert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsmotorsteueranlage, die eine Umgebungserlernung ausführt (den Umgebungszustand in Erfahrung bringt), um die Beziehung zwischen dem Ausgabewert einer Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung, die die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen eines Verbrennungsmotors erfasst, und der tatsächlichen Sauerstoffkonzentration zu korrigieren.
Bei den jüngsten elektronisch gesteuerten Kraftfahrzeugen ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor, der die Sauerstoffkonzentration in Abgasen erfasst, in einem Abgaspfad eines Verbrennungsmotors zum Zwecke eines Verbesserns der Abgasreinigungseffizienz von einem Katalysator zur Abgasreinigung durch ein Steuern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage des Ausgabewerts des Sauerstoffkonzentrationssensors vorgesehen. Es besteht jedoch ein Problem dahingehend, dass die Erfassungsgenauigkeit des Sauerstoffkonzentrationssensors sich auf Grund der Streuung bzw. Abweichung im Hinblick auf die Erzeugnisse (Unterschied im Hinblick auf die einzelnen Qualitäten) und der Verschlechterung mit dem Ablauf der Zeit verschlechtern kann.
Auf Grund dieses Problems ist beispielsweise in JP 58-057050 A und in JP 10-212999 A vorgeschlagen worden, dass die Umgebungserlernung, die die Beziehung zwischen dem Ausgabewert des Sauerstoffkonzentrationssensors und der tatsächlichen Sauerstoffkonzentration korrigiert, auf der Grundlage der Beurteilung hin ausgeführt werden soll, dass der Abgaspfad mit der Umgebung gefüllt ist, wenn eine feststehende Zeitspanne verstrichen ist nach dem Beginn einer Kraftstoffabschaltung und unter der Annahme, dass der Ausgabewert des Sauerstoffkonzentrationssensors (der erfasste Wert der Sauerstoffkonzentration) zu diesem Zeitpunkt als die Sauerstoffkonzentration der Umgebung aufgefasst werden kann.
Es ist erforderlich, die Erfassungsgenauigkeit des Sauerstoffkonzentrationssensors weiter zu verbessern, um eine Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuerung mit einer höheren Genauigkeit zu verwirklichen und die Emission von Abgasen weiter zu verringern, und als ein Ergebnis wird die Notwendigkeit zum Ausführen einer Umgebungserlernung mit einer höheren Genauigkeit unvermeidlich. Um die Umgebungserlernung mit einer hohen Genauigkeit auszuführen, ist es erforderlich, die Sauerstoffkonzentration in dem Abgaspfad so zu gestalten, dass sie so nahe wie möglich jener der Umgebung während des Umgebungserlernens wird. Darüber hinaus ist es, wie dies in 10 gezeigt ist, erwünscht, dass der Abgasdruck so gestaltet wird, dass er so nah wie möglich dem Umgebungsdruck während des Umgebungserlernens wird, da der Ausgabewert des Sauerstoffkonzentrationssensors sich gemäß dem Abgasdruck um den in dem Abgaspfad befindlichen Sauerstoffkonzentrationssensor herum ändert.
Bei dem vorstehend erwähnten Verfahren der Umgebungserlernung wird die Umgebungserlernung auf der Grundlage der Beurteilung ausgeführt, dass die Abgasbahn mit der Umgebung gefüllt ist, wenn eine feststehende Zeitspanne verstrichen ist nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung, jedoch besteht die Möglichkeit, dass der Zustand um den Sauerstoffkonzentrationssensor in der Abgasbahn herum nicht ausreichend nahe zu dem Umgebungszustand (Sauerstoffkonzentration der Umgebung und Umgebungsdruck) ist, da der Zustand in der Abgasbahn durch den Motorfahrzustand beeinflusst wird, wenn nur eine Kraftabschaltung ausgeführt worden ist. Daher besteht die Möglichkeit, dass es in Abhängigkeit von dem Motorlaufzustand unmöglich sein kann, die Beziehung zwischen dem Ausgabewert des Sauerstoffkonzentrationssensors und der tatsächlichen Sauerstoffkonzentration genau zu korrigieren, und die Anforderung an eine Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit des Sauerstoffkonzentrationssensors kann nicht ausreichend bei dem herkömmlichen Verfahren der Umgebungserlernung erfüllt werden.
In der Druckschrift DE 198 42 425 A1 wird ein Verfahren zur Korrektur der Kennlinie einer in einer Brennkraftmaschine eingesetzten linearen Lambda-Sonde beschrieben. Mit der Korrektur sollen Messfehler infolge Alterung und Vergiftung der Lambda-Sonde korrigiert werden. Die Korrektur erfolgt während der Schubabschaltungsphase der Brennkraftmaschine, so dass im Abgaskanal der Brennkraftmaschine annähernd Umgebungszustand vorliegt. In Verbindung mit der Schubabschaltung wird gezielt die Drosselklappe in der Ansaugleitung geöffnet. In diesem Zustand wird das Signal der Lambda-Sonde erfasst, mit einem Referenzwert verglichen und aus dem Vergleich ein Korrekturfaktor für das Lambda-Signal bestimmt.
In der Druckschrift US 5 323 635 A werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung des Kraftstoff-Luftverhältnisses in einer Brennkraftmaschine mit Hilfe einer Lambda-Sonde beschrieben. Es wird erkannt, dass neben der Alterung der Lambda-Sonde auch Druckänderungen die Messgenauigkeit der Sonde verschlechtern und daher kompensiert werden müssen. Der Einfluss der Alterung wird durch eine Kalibrierung der Lambda-Sonde bei Kraftstoffabschaltung kompensiert. Der Einfluss von Druckänderungen wird über eine entsprechende Korrektur des Signals der Lambda-Sonde kompensiert.
In der Druckschrift US 6 227 033 B1 wird ein Verfahren zur Selbst-Kalibrierung einer Breitband-Lambdasonde beschrieben. Hierzu erfolgt eine Korrektur der Charakteristik der Lambdasonde bei zwei verschiedenen Betriebspunkten, einem Betriebspunkt mit stöchiometrischem Kraftstoff-Luftverhältnis und einem Betriebspunkt mit Kraftstoffabschaltung. Beim Betrieb mit Kraftstoffabschaltung erfolgt das Auswerten des Signals der Lambdasonde erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Verbrennungsmotorsteueranlage zu schaffen, die die Beziehung zwischen dem Ausgabewert einer Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung und der tatsächlichen Sauerstoffkonzentration genau korrigieren kann und die außerdem die Erfassungsgenauigkeit der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung verbessern kann.
Die Aufgabe wird durch eine Verbrennungsmotorsteueranlage gemäß Anspruch 1 oder 6 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden gemäß den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert die Verbrennungsmotorsteueranlage, die das Umgebungserlernen ausführt, um die Beziehung zwischen dem Ausgabewert einer Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung und der tatsächlichen Sauerstoffkonzentration während einer Zeitspanne korrigiert, bei der der Zustand um die Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung herum in einer Abgasbahn fast der gleiche wie der Umgebungszustand ist, den Zustand in der Abgasbahn derart, dass er zwangsweise so. gestaltet wird, dass er nahe dem Umgebungszustand durch eine Zwangsumgebungszustandsteuereinrichtung beim Ausführen der Umgebungserlernung wird. In dieser Weise ist es möglich, die Sauerstoffkonzentration und den Abgasdruck um die Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung herum in der Abgasbahn nahe dem Umgebungszustand (Sauerstoffkonzentration der Umgebung und Umgebungsdruck) während der Umgebungserlernung zu gestalten, und die Beziehung zwischen dem Ausgabewert der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung und der Sauerstoffkonzentration kann genau korrigiert werden.
Dabei wird für die Zwangsumgebungszustandssteuereinrichtung die Steuerung so ausführt, dass der Abgasdruck zwangsweise verringert wird. Gemäß einem zweiten Aspekt kann die Menge von erneut eingeleiteter Luft in die Abgasbahn zwangsweise erhöht werden. Da der Abgasdruck höher als der Umgebungsdruck bei laufendem Motor ist, kann im allgemeinen der Druck (Abgasdruck) in der Abgasbahn schnell so gestaltet werden, dass er nahe dem Umgebungsdruck wird, wenn die Steuerung zum zwangsweisen Verringern des Abgasdrucks ausgeführt wird. Wenn darüber hinaus die Steuerung zum zwangsweisen Erhöhen der neu in die Abgasbahn eingeleiteten Luftmenge ausgeführt wird, kann die Sauerstoffkonzentration in der Abgasbahn schnell so gestaltet werden, dass sie nahe der Sauerstoffkonzentration in der Umgebung wird.
Als eine Maßnahme zum zwangsweisen Verringern des Abgasdruckes wird vorzugsweise die Menge an Abgas zwangsweise erhöht, die von der Abgasbahn zu der Einlassbahn zirkuliert, wie dies bei dem dritten Aspekt der Erfindung gezeigt ist. In dieser Weise kann der Abgasdruck während der Umgebungserlernung schnell verringert werden, indem ein Abgaszirkulationsströmungssystem (EGR-System) genutzt wird.
Darüber hinaus wird als eine Maßnahme zum zwangsweisen Erhöhen der Menge an neu eingeleiteter Luft zu der Abgasbahn vorzugsweise zwangsweise die Menge an Einlassluft erhöht, wie dies bei dem vierten Aspekt der Erfindung gezeigt ist, oder zwangsweise der Wert des Überdeckungsbetrags eines Einlassventils und eines Auslassventils erhöht, d. h., die Zeitspanne, bei der beide Ventile gleichzeitig offen sind, durch eine Einstelleinrichtung für eine variable Ventilzeit, wie dies bei dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. In dieser Weise ist es möglich, die Sauerstoffkonzentration in der Abgasbahn schnell so zu gestalten, dass sie nahe der Sauerstoffkonzentration der Umgebung wird, indem die Menge an neu in die Abgasbahn eingeleiteter Luft während der Umgebungserlernung schnell erhöht wird, indem ein Drosselventil (Einlassluftdrosselventil) und die Einstelleinrichtung für eine variable Ventilzeit zum Steuern des Verbrennungsmotors genutzt werden.
Andererseits ermöglicht bei dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Umgebungserlernungs-Gestattungs-Beurteilungseinrichtung die Umgebungserlernung, wenn beurteilt worden ist, dass die Sauerstoffkonzentration um die Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung herum in der Abgasbahn annähernd die gleiche wie die Sauerstoffkonzentration der Umgebung wird, auf der Grundlage des Laufzustandes des Verbrennungsmotors und dergleichen, und während der Zeitspanne, bei der das Umgebungserlernen gestattet ist, wird der Referenzausgabewert gemäß dem Laufzustand während des Umgebungserlernens durch eine Referenzausgabewertberechnungseinrichtung auf der Grundlage einer zuvor eingestellten Ausgabecharakteristik einer Referenzsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung berechnet und gleichzeitig wird der Endreferenzausgabewert durch eine Korrektur des Referenzausgabewerts durch eine Endreferenzausgabewertberechnungseinrichtung unter Verwendung des Abgasdrucks während des Umgebungserlernens oder Parametern, die diesen ändern, berechnet. Dann werden während der Umgebungserlernungsermöglichungszeitspanne der Ausgabewert der Erfassungseinrichtung für die tatsächliche Sauerstoffkonzentration und der Endreferenzausgabewert miteinander durch eine Korrekturfaktorerlerneinrichtung verglichen, um einen Korrekturfaktor zum Korrigieren des Ausgabewertes der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung zu erlernen, wodurch der Ausgabewert der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung durch eine Ausgabewertkorrektureinrichtung unter Verwendung des Korrekturfaktors korrigiert wird und die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen während des Laufzustands des Verbrennungsmotors erfasst wird.
Bei diesem Aufbau wird der Referenzausgabewert gemäß dem Laufzustand während des Umgebungserlernens zunächst auf der Grundlage der Ausgabeeigenschaften der Referenzsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung (beispielsweise eine Standardsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung ohne Streuung im Hinblick auf die Erzeugnisse und Verschlechterung mit dem Ablauf der Zeit) während der Umgebungserlernungsermöglichungszeitspanne erhalten. Da jedoch der Ausgabewert der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung sogar bei gleichem Laufzustand sich ändert, wenn der Abgasdruck sich in Übereinstimmung mit der Änderung eines Druckverlustes bei dem Abgassystem und der Änderung des Umgebungsdruckes ändert, wird der Endreferenzausgabewert (Endreferenzausgabewert während des Umgebungserlernens) erhalten, indem der Referenzausgabewert unter Verwendung des Abgasdrucks während des Umgebungserlernens oder der Parameter, die diesen ändern, korrigiert wird.
Bei der Umgebungserlernung wird der somit erhaltene Endreferenzausgabewert als der Ausgabewert in dem Fall verwendet, bei dem die Sauerstoffkonzentration unter Verwendung der Referenzsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung (die Standardsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung ohne Streuung im Hinblick auf die Erzeugnisse und ohne Verschlechterung mit dem Ablauf der Zeit) erfasst wird, d. h. der Standardausgabewert während des Umgebungserlernens. Daher kann, wenn der Endreferenzausgabewert mit dem Ausgabewert der Erfassungseinrichtung für die tatsächliche Sauerstoffkonzentration während des Umgebungserlernens verglichen wird, der Korrekturfaktor tatsächlich in Erfahrung gebracht werden, der den Ausgabewert der Erfassungseinrichtung für die tatsächliche Sauerstoffkonzentration auf den Ausgabewert der Referenzsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung korrigiert (die Standardsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung ohne Streuung im Hinblick auf die Erzeugnisse und ohne Verschlechterung mit dem Ablauf der Zeit). Wenn der Ausgabewert der Erfassungseinrichtung für die tatsächliche Sauerstoffkonzentration unter Verwendung des Korrekturfaktors nach dem Vollenden der Umgebungserlernung korrigiert wird, ist es möglich, die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen von dem Ausgabewert der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung selbst dann genau zu erfassen, wenn Streuungen im Hinblick auf die Erzeugnisse und eine Verschlechterung mit dem Ablauf der Zeit bei der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung der Fall sind.
Im allgemeinen wird das Umgebungserlernen bei einer Zeitspanne wie beispielsweise die Verzögerungszeitspanne, während der eine Kraftstoffabschaltung ausgeführt wird, ausgeführt, jedoch verbleiben bei dem Beginn der Kraftstoffabschaltung die vor der Kraftstoffabschaltung verbrannten Gase an der stromaufwärtigen Seite der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung und daher wird die Sauerstoffkonzentration um die Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung herum in der Abgasbahn nicht nahe zu derjenigen der Umgebung, bis die verbrannten Gase abgegeben worden sind und durch neue Luft (Umgebung) ersetzt worden sind. Als ein Ergebnis tritt eine Verzögerung von dem Beginn der Kraftstoffabschaltung bis zu dem Zeitpunkt auf, bei dem die Sauerstoffkonzentration um die Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung herum in der Abgasbahn nahe zu derjenigen der Umgebung wird. Darüber hinaus kann in Abhängigkeit von dem Laufzustand das Einleiten von neuer Luft nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung verzögert werden oder die Kraftstoffabschaltung kann beendet werden, bevor die Sauerstoffkonzentration in der Abgasbahn nahe derjenigen der Umgebung wird.
Gemäß der erfindungsgemäßen Gestaltung ist das Umgebungserlernen ermöglicht, wenn zumindest eine der Bedingungen im Hinblick auf die Motordrehzahl, die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Gangschaltposition eines Getriebes eine feststehende Bedingung erfüllt und eine feststehende Verzögerungszeitspanne nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung bei der Kraftstoffabschaltzeitspanne abgelaufen ist. In dieser Weise ist es möglich, sowohl mit Leichtigkeit als auch Genauigkeit bei der Kraftstoffabschaltzeitspanne auf der Grundlage des Fahrzustandes und der abgelaufenen Zeitspanne nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung zu beurteilen, ob die Sauerstoffkonzentration um die Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung herum in der Abgasbahn nahe derjenigen der Umgebung wird.
Da in diesem Fall die Zeitspanne (Verzögerungszeit) von dem Beginn der Kraftstoffabschaltung bis zu dem Zeitpunkt, bei dem die Sauerstoffkonzentration um die Abgas konzentrationserfassungseinrichtung herum in der Abgasbahn nahe zu derjenigen der Umgebung wird, in Abhängigkeit von den Laufzuständen (Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Gangschaltposition des Getriebes) sich ändert, ist es erforderlich, eine etwas längere Verzögerungszeitspanne einzustellen, um so die verschiedenen Laufbedingungen zu erfüllen, wenn die zuvor eingestellte feststehende Zeitspanne als die Verzögerungszeitspanne verwendet wird, wobei es aber, wenn die Verzögerungszeitspanne in Übereinstimmung mit zumindest entweder der Motordrehzahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Gangschaltposition des Getriebes eingestellt ist, möglich ist, die Verzögerungszeitspanne auf ein erforderliches Minimum in Übereinstimmung mit den Laufzuständen einzustellen. In dieser Weise kann beispielsweise bei dem Laufzustand, bei dem die Verzögerungszeit kürzer eingestellt ist, das Umgebungserlernen selbst dann ausgeführt werden, wenn die Kraftstoffabschaltperiode geringfügig verkürzt ist, und die Häufigkeit des Umgebungserlernens kann erhöht werden.
Außerdem wird bevorzugt, wie dies bei dem siebenten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, dass eine Standardsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung mit einer durchschnittlichen Eigenschaft im Hinblick auf die Streuung der Erzeugnisse als die Referenzsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung verwendet wird, dass diese Standardsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung zuvor in der Abgasbahn vorgesehen ist, die mit einer Standardabgasreinigungseinrichtung versehen ist, die durchschnittliche Eigenschaften im Hinblick auf die Streuung der Erzeugnisse hat, dass ein Speicher zum Speichern der Ausgabeeigenschaften der Standardsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung vorgesehen ist, die bei einem Zustand gemessen worden sind, bei dem keine Zunahme im Hinblick auf den Druckverlust auf Grund von derartigen Ursachen wie beispielsweise ein Verstopfen der Abgasreinigungseinrichtung auftrat, und bei einem Zustand, bei dem der Druck in der Abgasbahn zu einem Standardumgebungsdruck gestaltet worden ist, und dass der Referenzausgabewert unter Verwendung der in dem Speicher gespeicherten Ausgabeeigenschaften erhalten wird. In dieser Weise ist es stets möglich, mit Leichtigkeit den Referenzausgabewert ohne jegliche Einflüsse wie beispielsweise die Streuung der Erzeugnisse und Verschlechterung mit dem Ablauf der Zeit von der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung, dem Verstopfen der Abgasreinigungseinrichtung und der Abweichung des Umgebungsdrucks von dem Standardumgebungsdruck zu erhalten.
Darüber hinaus kann gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung der Umgebungsdruck während des Umgebungserlernens und/oder der Druckverlust der in der Abgasbahn vorgesehenen Abgasreinigungseinrichtung als Parameter verwendet werden, der zum Korrigieren des Referenzausgabewerts verwendet wird. Da der Druckverlust der Abgasreinigungseinrichtung und der Umgebungsdruck die Hauptparameter sind, die den Abgasdruck mit Ausnahme des Laufzustands ändern, wenn der Referenzausgabewert unter Verwendung des Druckverlustes der Abgasreinigungseinrichtung und des Umgebungsdrucks korrigiert wird, kann der Endreferenzausgabewert genau erhalten werden, wobei der Einfluss der Zunahme des Druckverlustes (die Zunahme des Abgasdrucks) auf Grund von derartigen Ursachen wie beispielsweise das Verstopfen der Abgasreinigungseinrichtung und der Einfuss der Änderung des Abgasdrucks auf Grund einer Änderung des Umgebungsdruckes berücksichtigt werden. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, einen Abgasdrucksensor zu verwenden, und der Anforderung an eine Kostenverringerung kann entsprochen werden.
In diesem Fall kann, wie dies bei dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, die Änderung des Ausgabewertes der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung, die der Änderung des Abgasdrucks auf Grund der Abweichung zwischen dem Umgebungsdruck während des Umgebungserlernens und dem Standardumgebungsdruck (einer Atmosphäre) entspricht, und/oder die Änderung des Ausgabewertes der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung, die der Zunahme des Abgasdrucks entspricht, die durch die Zunahme des Druckverlustes auf Grund von derartigen Ursachen wie beispielsweise einem Verstopfen bei der Abgasreinigungseinrichtung bewirkt wird, berechnet werden und der Endreferenzausgabewert kann erhalten werden, indem der Referenzausgabewert unter Verwendung der Änderung des Ausgabewertes korrigiert wird. In dieser Weise können der Einfluss des Umgebungsdrucks und der Einfluss der Zunahme des Druckverlustes auf Grund derartiger Ursachen wie beispielsweise ein Verstopfen der Abgasreinigungseinrichtung in eine Änderung des Ausgabewertes der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung umgewandelt werden und der Referenzausgabewert kann erhalten werden, wobei diese Einflüsse von dem Ausgabewert der Erfassungseinrichtung für die tatsächliche Sauerstoffkonzentration ausgeschlossen werden.
Die vorliegende Erfindung ist aus der nachstehend aufgeführten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich.
1 zeigt eine grobe Darstellung des Aufbaus eines gesamten Motorsteuersystems bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Funktionsblockdarstellung des Aufbaus der Umgebungserlernungsfunktion bei einer ECU.
3 zeigt ein Flussdiagramm des Prozessablaufes der Umgebungserlernungssteuerbasisroutine.
4 zeigt ein Flussdiagramm des Prozessablaufes der Umgebungserlernungsermöglichungsbeurteilungsroutine.
5 zeigt ein Flussdiagramm der Prozessabfolge der Zwangsumgebungszustandssteuerroutine.
6 zeigt ein Flussdiagramm des Prozessablaufes der Umgebungserlernungsroutine.
7 zeigt ein Flussdiagramm der Prozessabfolge der Sauerstoffkonzentrationserfasserausgabekorrekturroutine.
8 zeigt ein Zeitablaufdiagramm von einem Ausführbeispiel der Umgebungserlernungssteuerung.
9 zeigt eine Abbildung der Beziehung zwischen dem Referenzausgabewert Vbase, dem Endreferenzausgabewert Vstd und dem Ausgabewert Vaf des Sauerstoffkonzentrationerfassers während der Umgebungserlernung.
10 zeigt eine Abbildung der Beziehung zwischen dem Abgasdruck und dem Ausgabeverhältnis des Sauerstoff konzentrationserfassers.
11 zeigt eine Darstellung der Beziehung zwischen der Abgasströmungsrate und dem Anfangsdruckverlust des DPF zur Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist bei einem Dieselmotor angewendet und nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 beschrieben. Der grobe Aufbau des gesamten Motorsteuersystems ist zunächst unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Ein Drosselventil 13 ist in einem Einlassrohr 12 eines Dieselmotors 11 vorgesehen, der ein Verbrennungsmotor ist, und ein Einlasslufttemperatursensor 14, der die Temperatur der Einlassluft erfasst, ist stromabwärtig von dem Drosselventil 13 vorgesehen. An der Oberseite von jedem Zylinder des Motors 11 ist ein Kraftstoffeinspritzventil 15 vorgesehen, das einen Kraftstoffstrahl direkt in den Zylinder richtet.
Andererseits ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor 17, der die Sauerstoffkonzentration (Luft-Kraftstoff-Verhältnis) der Abgase erfasst, in einem Abgasrohr 16 (Abgasbahn) des Motors 11 vorgesehen. Bei dem Sauerstoffkonzentrationssensor 17 ändert sich der durch das Sensorelement strömende Erfassungsstrom in Übereinstimmung mit der Sauerstoffkonzentration der Abgase (Luft-Kraftstoff-Verhältnis) und die Spannung Vaf gemäß dem Erfassungsstrom wird durch eine Erfassungsschaltung 18 ausgegeben. Der Sauerstoffkonzentrationssensor 17 und die Erfassungsschaltung 18 bilden einen Sauerstoffkonzentrationserfasser 19 (Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung).
In der Nähe des Sauerstoffkonzentrationssensors 17 in dem Abgasrohr 16 ist ein Abgastemperatursensor 20, der die Abgastemperatur erfasst, vorgesehen und ein DPF 21 (Dieselpartikelfilter), der in den Abgasen befindliche PM (Partikelmaterialien) sammelt, ist stromabwärtig von dem Abgastemperatursensor 20 als eine Abgasreinigungseinrichtung vorgesehen. In dem DPF 21 ist außerdem ein Katalysator zum Reinigen von in den Abgasen befindlichen Gasen wie beispielsweise NOx und HC ebenfalls vorgesehen. Wenn die Sedimentationsmenge (abgelagerte Menge) von PM in dem DPF 21 zunimmt, steigt der Differentialdruck (Druckverlust) über den DPF 21 und der Differentialdruck über den DPF 21 wird durch einen Differentialdrucksensor 22 erfasst.
Andererseits ist eine Abgasturbine 23 eines Turboladers stromaufwärtig von dem Sauerstoffkonzentrationssensor 17 in dem Abgasrohr 16 vorgesehen und eine mit der Abgasturbine 23 verbundene Einlassturbine 24 ist stromaufwärtig von dem Drosselventil 13 im Einlassrohr 12 vorgesehen. Darüber hinaus ist zwischen der stromaufwärtigen Seite der Abgasturbine 23 in dem Abgasrohr 16 und der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 13 in dem Einlassrohr 12 ein EGR-Rohr 25, das einen Teil der Abgase zu der Einlassseite zirkulieren lässt, verbunden, und ein EGR-Ventil 26, das die zirkulierende Abgasmenge (EGR-Menge) steuert, ist in der Mitte in dem EGR-Rohr 25 vorgesehen.
Darüber hinaus sind an einem Zylinderblock des Motors 11 ein Kühlwassertemperatursensor 27, der die Temperatur des Kühlwassers erfasst, und ein Kurbelwinkelsensor 28 vorgesehen, der die Motordrehzahl erfasst. Andererseits ist ein Umgebungsdrucksensor 30, der den Umgebungsdruck erfasst, in einer Motorsteuerschaltung (die nachstehend als die ECU bezeichnet ist) 29, die nachstehend beschrieben ist, vorgesehen und die Betätigung eines Gaspedals 31 wird durch einen Gaspedalsensor 32 erfasst.
Das Ausgabesignal von jedem der vorstehend beschriebenen Sensoren wird in die ECU 29 eingegeben. Die ECU 29 besteht hauptsächlich aus einem Mikrocomputer und steuert die Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzventile 15 in Übereinstimmung mit dem Motorlaufzustand durch ein Ausführen eines in dem eingebauten ROM (Speicher) gespeicherten Kraftstoffeinspritzsteuerprogramms.
Die ECU 29 führt außerdem die Zwangsumgebungszustandssteuerung aus, die zwangsweise den Zustand in dem Abgasrohr 16 so gestaltet, dass er nahe dem Umgebungszustand (Sauerstoffkonzentration der Umgebung und Umgebungsdruck) wird, indem das EGR-Ventil 26 und das Drosselventil 13 so gesteuert werden, dass sie vollständig geöffnet (oder in der Ventilöffnungsrichtung offen) sind, wenn eine Kraftstoffabschaltung während derartiger Zustände ausgeführt wird, wie beispielsweise eine Verzögerung, und sie ermöglicht die Umgebungserlernung wenn beurteilt wird, dass die Sauerstoffkonzentration um den Sauerstoffkonzentrationssensor 17 herum in dem Abgasrohr 16 annähernd gleich derjenigen der Umgebung wird, wenn die abgelaufene Zeitspanne nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung (die abgelaufene Zeitspanne nach dem Beginn der Zwangsumgebungszustandssteuerung) eine feststehende Verzögerungszeitspanne überschreitet, und sie führt dann das Umgebungserlernen aus, um die Beziehung zwischen dem Abgabewert des Sauerstoffkonzentrationssensor 19 und der tatsächlichen Sauerstoffkonzentration wie folgt zu korrigieren.
Wie dies in 2 gezeigt ist, sucht während der Umgebungserlernungsermöglichungszeitspanne die ECU 29 die zweidimensionale Tabelle des Referenzausgabewertes Vbase der Parameter, die die Motordrehzahl NE und die Gangschaltposition des Getriebes sind, und erhält den Referenzausgabewert Vbase in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl NE und der Gangschaltposition während des Umgebungserlernens.
Die Tabelle des Referenzausgabewertes Vbase wird durch tabellarisches darstellen und Speichern in dem ROM (Speicher) der ECU 29 erhalten, wobei die Ausgabekennlinie eines Referenzsauerstoffkonzentrationserfassers, die mit einem Referenzsauerstoffkonzentrationserfasser gemessen wird, zuvor in einem Referenzabgassystem vorgesehen wird und der Zustand in dem Abgasrohr bei dem Standardumgebungsdruckzustand (eine Atmosphäre) gehalten wird. Hierbei wird ein Standardsauerstoffkonzentrationserfasser, der durchschnittliche Eigenschaften im Hinblick auf die Streuung der Erzeugnisse hat, als Referenzsauerstoffkonzentrationserfasser verwendet und ein Abgassystem, bei dem derartige Teile wie das Abgasrohr und der DPF jeweils die durchschnittlichen Eigenschaften im Hinblick auf die Streuung der Erzeugnisse haben und der DPF in einem Zustand ohne PM-Sedimentation ist (kein Verstopfen), wird als ein Referenzabgassystem verwendet. In dieser Weise wird der Referenzausgabewert Vbase (siehe 9) gemäß dem Fahrzustand (Abgasdruck) während des Umgebungslernens von dem Referenzsauerstoffkonzentrationserfasser erhalten, d. h. ein Standardsauerstoffkonzentrationserfasser ohne Streuung im Hinblick auf die Erzeugnisse und ohne Verschlechterung mit dem Ablauf der Zeit.
Im allgemeinen ändern sich die Ausgabewerte des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19 in Übereinstimmung mit dem Abgasdruck gemäß 10 und der Abgasdruck während der Kraftstoffabschaltung unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Gangschaltposition, wobei daher die Ausgabeeigenschaften des Referenzsauerstoffkonzentrationserfassers für die Motordrehzahl für jede Gangschaltposition in der Tabelle des Referenzausgabewerts Vbase eingestellt werden.
Selbst wenn jedoch der Laufzustand der gleiche ist, ändert sich der Abgasdruck in Abhängigkeit von der Zunahme des Druckverlustes auf Grund der PM-Sedimentation in dem DPF 21 oder der Änderung des Umgebungsdrucks. Daher erhält die ECU 29 einen Endreferenzausgabewert Vstd (der Endreferenzausgabewert während der Umgebungserlernung) während der Umgebungserlernungs-Ermöglichungszeitspanne durch ein Korrigieren der Referenzausgabewerte Vbase unter Verwendung des Druckverlustes des DPF 21 und des Umgebungsdrucks während des Umgebungserlernens wie folgt.
Zunächst wird die Zunahme des Druckverlustes (ΔP – Pcat) auf Grund der PM-Sedimentierung in dem DPF 21 erhalten, indem der Druckverlust Pcat bei dem Zustand ohne PM-Sedimentierung in dem DPF 21 von dem Druckverlust (Differentialdruck) ΔP des DPF 21 während des durch den Differentialdrucksensors 22 erfassten Umgebungserlernens abgezogen wird. Dann wird ein Druckverlustkorrekturwert Vpm in Übereinstimmung mit der Zunahme des Druckverlustes (ΔP – Pcat) während des Umgebungserlernens berechnet, indem die Tabelle des Druckverlustkorrekturwertes Vpm gesucht wird, die die Zunahme des Druckverlustes (ΔP – Pcat) des DPF 21 als ein Parameter hat. Der Druckverlustkorrekturwert Vpm ist der Änderungsbetrag des Ausgabewertes des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19 und entspricht der Zunahme des Abgasdrucks auf Grund der Zunahmedes Druckverlustes (ΔP – Pcat). Die Tabelle des Druckverlustkorrekturwertes Vpm wird erhalten, indem zuvor die Beziehung zwischen der Zunahme des Druckverlustes (ΔP – Pcat) auf Grund der PM-Sedimentation in dem DPF 21 und der Änderung des Ausgabewertes des Referenzsauerstoffkonzentrationserfassers gemessen wird und indem diese Beziehung in dem ROM der ECU 29 tabellarisch dargestellt und gespeichert wird.
Andererseits wird in Bezug auf den Einfluss des Umgebungsdrucks Pa ein Umgebungsdruckkorrekturwert Vatm, der dem Umgebungsdruck Pa während des Umgebungserlernens gemäß ist, der durch den Umgebungsdrucksensor 30 erfasst wird, berechnet, indem die Tabelle des Umgebungsdruckkorrekturwerts Vatm gesucht wird, die den Umgebungsdruck Pa als Parameter hat. Der Umgebungsdruckkorrekturwert Vatm ist der Änderungsbetrag des Ausgabewertes des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19 und entspricht der Änderung des Abgasdrucks auf Grund der Abweichung des Umgebungsdrucks Pa während des Umgebungserlernens von dem Standardumgebungsdruck (1 Atmosphäre). Die Tabelle des Umgebungsdruckkorrekturwertes Vatm wird erhalten, indem zuvor die Beziehung zwischen dem Umgebungsdruck Pa und die Änderung des Ausgabewertes des Referenzsauerstoffkonzentrationserfassers gemessen wird und diese Beziehung in dem ROM der ECU 29 tabellarisch dargestellt und gespeichert wird.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird, nachdem der Referenzausgabewert Vbase, der Druckverlustkorrekturwert Vpm und der Umgebungsdruckkorrekturwert Vatm während des Umgebungserlernens berechnet worden sind, der Endreferenzausgabewert Vstd erhalten, indem diese drei Werte addiert werden: Vstd = Vbase + Vpm + Vatm
Der somit erhaltene Endreferenzausgabewert Vstd (siehe 9) wird als der Ausgabewert in dem Fall verwendet, bei dem die Sauerstoffkonzentration während des Umgebungserlernens unter Verwendung des Referenzsauerstoffkonzentrationserfassers (ein Standardsauerstoffkonzentrationserfasser ohne Streuung im Hinblick auf die Erzeugnisse und ohne Verschlechterung im Laufe der Zeit) erfasst wird, d. h. der Standardausgabewert während des Umgebungserlernens.
Dann wird ein Korrekturfaktor Flearn aus dem Verhältnis des Endreferenzausgabewertes Vstd gegenüber dem Ausgabewert Vaf des Erfassers 19 für die tatsächliche Sauerstoffkonzentration berechnet: Flearn = Vstd/Vaf
In dieser Weise wird der Korrekturfaktor Flearn, der den Ausgabewert Vaf des Erfassers 19 für die tatsächliche Sauerstoffkonzentration zu dem Ausgabewert des Referenzsauerstoffkonzentrationserfassers d. h. dem wahren Ausgabewert ohne jeglichen Fehler auf Grund einer Streuung im Hinblick auf die Erzeugnisse und einer Verschlechterung im Laufe der Zeit korrigiert, berechnet und in einem Speicher (ein wiederbeschreibbarer und nichtflüchtiger Speicher) wie beispielsweise der Sicherungs-RAM der ECU 29 gespeichert.
Die ECU 29 wandelt den Ausgabewert Vaf des Erfassers 19 für die tatsächliche Sauerstoffkonzentration in den wahren Ausgabewert Vaf (wahrer Wert) ohne jeglichen Fehler auf Grund der Streuung im Hinblick auf die Erzeugnisse und der Verschlechterung im Laufe der Zeit nach der Umgebungserlernungszulässigkeitsperiode unter Verwendung des folgenden Ausdrucks um: Vaf (wahrer Wert) = Vaf × Flearn
Wenn der Korrekturfaktor Flearn als Flearn = Vaf/Vstd definiert ist, kann der wahre Ausgabewert Vaf (wahrer Wert) unter Verwendung des folgenden Ausdrucks berechnet werden: Vaf (wahrer Wert) = Vaf/Flearn
Die vorstehend beschriebene Umgebungserlernungssteuerung wird durch die ECU 29 in Übereinstimmung mit jeder in den 3 bis 7 gezeigten Routine ausgeführt. Der Inhalt des Prozesses von jeder Routine ist nachstehend erläutert.
Eine in 3 gezeigte Umgebungserlernungssteuerbasisroutine wird ausgeführt, nachdem die ECU 29 eingeschaltet worden ist (nachdem der Zündschalter eingeschaltet ist). Bei dieser Basisroutine wird die Inititialisierungsprozessroutine bei Schritt 100 lediglich einmal unmittelbar nach der Aktivierung ausgeführt und die Initialisierungsprozesse wie beispielsweise die Initialisierung des RAM und das Löschen der verschiedenen Marken und Zähler werden ausgeführt und dann werden die Prozesse der Schritte 200 bis 500 wiederholt bei feststehenden Zeitspannen ausgeführt.
Zunächst wird bei Schritt 200 die Umgebungserlernungszulässigkeitsbeurteilungsroutine, die nachstehend unter Bezugnahme auf 4 erläutert ist, ausgeführt und eine Zwangsumgebungszustandsteuerermöglichungsmarke EXK wird auf ”1”, d. h. die Ermöglichung der Zwangsumgebungszustandssteuerung, oder auf ”0” gesetzt, d. h. die Verhinderung der Zwangsumgebungszustandssteuerung, und gleichzeitig wird die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke EXL auf [1], d. h. die Ermöglichung des Umgebungserlernens, oder auf [0] gesetzt, d. h. die Verhinderung des Umgebungserlernens, wobei dies auf der Grundlage der Motorlaufzustände und der abgelaufenen Zeit seit dem Beginn der Kraftstoffabschaltung geschieht.
Danach wird Schritt 300 aufgerufen, bei dem eine nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschriebene Zwangsumgebungszustandssteuerroutine ausgeführt wird, und wenn die Zwangsumgebungszustandsermöglichungsmarke EXK auf ”1” (während der Zwangsumgebungszustandssteuerermöglichungszeitspanne) gesetzt wird, wird die Zwangsumgebungszustandssteuerung ausgeführt, um den Zustand in dem Abgasrohr 16 zwangsweise so zu gestalten, dass er nahe dem Umgebungszustand (Sauerstoffkonzentration der Umgebung und Umgebungsdruck) wird.
Danach wird Schritt 400 aufgerufen, bei dem eine nachstehend unter Bezugnahme auf 6 beschriebene Umgebungserlernungsroutine ausgeführt wird, und wenn die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke EXL auf ”1” (während der Umgebungserlernungsermöglichungszeitspanne) gesetzt wird, wird das Umgebungserlernen ausgeführt, um den Korrekturfaktor Flearn in Erfahrung zu bringen, der die Beziehung zwischen dem Ausgabewert Vaf des Sauerstoffkonzentrationssensors 19 und der Sauerstoffkonzentration korrigiert.
Danach wird Schritt 500 aufgerufen, bei dem eine unter Bezugnahme auf 7 beschriebene Sauerstoffkonzentrationserfasserausgabekorrekturroutine ausgeführt wird, und wenn die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke EXL auf ”0” nach dem Ablauf der Umgebungserlernungsermöglichungszeitspanne gelöscht wird, wird der Ausgabewert Vaf des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19 auf den wahren Ausgabewert Vaf (wahrer Wert) ohne jeglichen Fehler auf Grund einer Streuung im Hinblick auf die Erzeugnisse und einer Verschlechterung im Laufe der Zeit unter Verwendung des Korrekturfaktors Flearn korrigiert.
Die in 4 gezeigte Umgebungserlernungsermöglichungsbeurteilungsroutine (siehe Schritt 200 in 3) wird beispielsweise alle 16 ms ausgeführt und spielt eine Rolle, die einer im Umfang der Ansprüche aufgeführten Umgebungserlernungsermöglichungsbeurteilungseinrichtung entspricht. Wenn diese Routine aktiviert ist, wird bei Schritt 201 beurteilt, ob die Motordrehzahl NE höher als ein Erlernungsermöglichungsbeurteilungswert (beispielsweise 2000 U/min) ist oder nicht. Dieser Erlernungsermöglichungsbeurteilungswert ist die Motordrehzahl, die in der Lage sein soll, die erforderliche Dauer der zum Ausführen des Umgebungserlernens erforderlichen Kraftstoffabschaltung vorzusehen, und sie wird auf eine Motordrehzahl eingestellt, die um ein gewisses Maß höher als ein Erlernungsbeendigungsbeurteilungswert (beispielsweise 1500 U/min) ist, der nachstehend beschrieben ist.
Wenn beurteilt worden ist, dass die Motordrehzahl NE höher als der Erlernungsermöglichungsbeurteilungswert ist, wird der Schritt 202 aufgerufen, und es wird in Abhängigkeit davon, ob eine Kraftstoffeinspritzrate Q geringer als 0 mm³/st ist oder nicht beurteilt, ob die Kraftstoffabschaltung ausgeführt worden ist oder nicht. Wenn die Kraftstoffabschaltung nicht ausgeführt worden ist, werden die Zwangsumgebungszustandssteuerermöglichungsmarke EXK, ein Zähler Clearn, der nachstehend beschrieben ist, und die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke EXL sämtlich bei ”0” gehalten (siehe die Schritte 210 bis 212).
Wenn andererseits der Kraftstoff bei laufendem Zustand abgeschaltet ist, bei dem die Motordrehzahl NE höher als der Erlernungsermöglichungsbeurteilungswert ist, wird der Schritt 3 aufgerufen und die Zwangsumgebungszustandssteuerermöglichungsmarke EXK wird auf ”1” gesetzt, d. h. eine Ermöglichung der Zwangsumgebungszustandssteuerung. In dieser Weise wird die Zwangsumgebungszustandssteuerung durch die Zwangsumgebungszustandssteuerroutine in 5 initiiert, die nachstehend beschrieben ist.
Danach wird der Schritt 204 aufgerufen, bei dem der Zähler Clearn, der die abgelaufene Zeit nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung (nach dem Beginn der Zwangsumgebungszustandssteuerung) zählt, erhöht, und dann wird Schritt 205 aufgerufen, bei dem auf der Grundlage, ob der gezählte Wert des Zählers Clearn die feststehende Verzögerungszeit (beispielsweise 5 s) überschreitet oder nicht, beurteilt, ob die abgelaufene Zeit nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung (nach dem Beginn der Zwangsumgebungszustandssteuerung) die festgelegte Verzögerungszeit überschreitet. Die Verzögerungszeit wird zuvor auf der Grundlage von Daten wie beispielsweise Versuchsdaten eingestellt, um die erforderliche Zeit vorzusehen, die erforderlich ist, damit der um den Sauerstoffkonzentrationssensor 17 in dem Abgasrohr 16 herum herrschende Zustand nahe zu dem Umgebungszustand (Sauerstoffkonzentration der Umgebung und Umgebungsdruck) nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung und der Zwangsumgebungszustandssteuerung wird. Wenn die Ansprechverzögerung des Sauerstoffkonzentrationssensor 17 in Bezug auf die Änderung der Sauerstoffkonzentration ignoriert werden kann, kann die Ansprechverzögerung des Sauerstoff konzentrationssensors 17 in der Verzögerungszeit umfasst sein.
Der Schritt 212 wird aufgerufen und die Umgebungserlernermöglichungsmarke EXL wird bei ”0” gehalten, bis die abgelaufene Zeit nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung (nach dem Beginn der Zwangsumgebungszustandssteuerung) die feststehende Verzögerungszeit erreicht.
Danach wird der Schritt 205 beendet und der Schritt 206 wird aufgerufen, wenn die abgelaufene Zeit nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung (nach der Beginn der Zwangsumgebungszustandssteuerung) die feststehende Verzögerungszeit überschreitet, und nachdem der Wert des Zählers Clearn auf 6 s als eine Gegenmaßnahme gegen das Überströmen des Zählers Clearn eingestellt worden ist, wird der Schritt 207 aufgerufen, bei dem beurteilt wird, dass der um den Sauerstoffkonzentrationssensor 17 in dem Abgasrohr 16 herum herrschende Zustand nahe dem Umgebungszustand wird und dass die Sauerstoffkonzentration um den Sauerstoffkonzentrationssensor 17 in dem Abgasrohr 16 herum annähernd gleich derjenigen der Umgebung ist, wobei dann die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke EXL auf ”1” gesetzt wird, was die Ermöglichung des Umgebungserlernens bedeutet. In dieser Weise wird das Umgebungserlernen bei der in 6 gezeigten Umgebungserlernungsroutine gestartet, die nachstehend beschrieben ist.
Wenn andererseits die Motordrehzahl NE bei dem vorstehend erwähnten Schritt 201 als geringer als der Erlernungsermöglichungsbeurteilungswert (beispielsweise 2000 U/min) beurteilt wird, wird der Schritt 208 aufgerufen und es wird beurteilt, ob die Motordrehzahl NE sich auf den Erlernungsbeendigungsbeurteilungswert (beispielsweise 1500 U/min) verringert worden ist. Der Erlernungsbeendigungsbeurteilungswert (beispielsweise 1500 U/min) wird bei einer Motordrehzahl eingestellt, die geringfügig höher als die Motordrehzahl (beispielsweise 1200 U/min) ist, bei der die Kraftstoffabschaltung beendet wird.
Wenn bei Schritt 208 beurteilt worden ist, dass die Motordrehzahl NE sich nicht auf den Erlernungsbeendigungsbeurteilungswert verringert hat, wird der Schritt 209 aufgerufen, und nachdem bestätigt worden ist, dass die Zwangsumgebungszustandssteuerermöglichungsmarke EXK auf ”1” gesetzt worden ist, wird der Schritt 204 aufgerufen.
Danach werden, wenn die Motordrehzahl NE so beurteilt worden ist, dass sie geringer als der Erlernungsbeendigungsbeurteilungswert bei dem vorstehend erwähnten Schritt 208 ist, die Zwangsumgebungszustandssteuerermöglichungsmarke EXK, der Zähler Clearn und die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke sämtlich auf ”0” gelöscht (siehe die Schritte 210 bis 212).
Die in 5 gezeigte Zwangsumgebungszustandssteuerroutine (siehe Schritt 300 bei 3) wird beispielsweise alle 8 ms ausgeführt und spielt eine Rolle dahingehend, dass sie einer im Umfang der Ansprüche aufgeführten Zwangsumgebungszustandssteuereinrichtung entspricht. Wenn diese Routine aktiviert wird, wird die Zwangsumgebungszustandssteuerermöglichungsmarke EXK dahingehend beurteilt, ob sie auf ”1” d. h. eine Ermöglichung für die Zwangsumgebungszustandssteuerung bei Schritt 301 gesetzt ist oder nicht, und wenn die Zwangsumgebungszustandssteuerermöglichungsmarke EXK als bei ”1” befindlich beurteilt wird, wird die Zwangsumgebungszustandssteuerung nach dem Schritt 302 wie folgt ausgeführt.
Zunächst wird bei Schritt 302 das EGR-Ventil 26 so gesteuert, dass es zwangsweise vollständig öffnet (oder in der Ventilöffnungsrichtung gesteuert), und die Menge an EGR wird erhöht. Dadurch wird der Druck (Abgasdruck) in dem Abgasrohr 16 zwangsweise verringert und die Reinigungseffizienz bei den Zylindern wird verbessert und außerdem wird der Abgasdruck schnell so gestaltet, dass er nahe dem Umgebungsdruck wird. Danach wird bei dem folgenden Schritt 303 das Steuerventil 13 so gesteuert, dass es zwangsweise vollständig öffnet (oder in der Ventilöffnungsrichtung gesteuert), wobei die Menge an erneut eingeleiteter Luft zwangsweise zunimmt und die Sauerstoffkonzentration in dem Abgasrohr 16 so gestaltet wird, dass sie schnell zu derjenigen der Umgebung wird.
Danach kehren, wenn die Zwangsumgebungszustandssteuerermöglichungsmarke EXK als bei ”0” bei dem vorstehend erwähnten Schritt 301 beurteilt wird, das EGR-Ventil 26 und das Drosselventil 13 in den Zustand bei normaler Steuerung zurück (Schritte 304 und 305).
Die in 6 gezeigte Umgebungserlernungsroutine (siehe Schritt 400 in 3) wird beispielsweise alle 500 ms ausgeführt. Wenn diese Routine aktiviert wird, wird die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke EXL bei Schritt 401 zunächst so beurteilt, ob sie auf ”1” gesetzt ist, d. h. die Ermöglichung des Umgebungserlernens oder nicht, und wenn die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke EXL als bei ”1” befindlich beurteilt wird, wird das Umgebungserlernen nach Schritt 402 wie folgt ausgeführt.
Nachdem die Motordrehzahl NE und die Gangschaltposition des Getriebes zunächst bei Schritt 402 gelesen worden sind, wird der Schritt 403 aufgerufen und der Referenzausgabewert Vbase, der mit der gegenwärtigen Motordrehzahl NE und der gegenwärtigen Gangschaltposition übereinstimmt, wird unter Verwendung der Tabelle berechnet. Dieser Prozess bei Schritt 402 spielt eine Rolle dahingehend, dass er einer im Umfang der Ansprüche aufgeführten Referenzausgabewertberechnungseinrichtung entspricht.
Danach wird der Schritt 404 aufgerufen und danach wird der Druckverlustkorrekturwert Vpm in Übereinstimmung mit einer Zunahme des Druckverlustes (ΔP – Pcat) auf Grund der gegenwärtigen PM-Sedimentation in dem DPF 21 unter Verwendung der Tabelle berechnet, und dann wird der Schritt 405 aufgerufen und der Umgebungsdruckkorrekturwert Vatm in Übereinstimmung mit dem gegenwärtigen Umgebungsdruck Pa wird unter Verwendung der Tabelle berechnet. Dann wird bei dem folgenden Schritt 406 der Endreferenzausgabewert Vstd (der Standardausgabewert während des Umgebungserlernens) berechnet, indem der Druckverlustkorrekturwert Vpm und der Umgebungsdruckkorrekturwert Vatm dem Referenzausgabewert Vbase hinzuaddiert werden: Vstd = Vbase + Vpm + Vatm
Der Prozess von diesem Schritt 406 spielt eine Rolle dahingehend, dass er einer im Umfang der Ansprüche aufgeführten Endreferenzausgabewertberechnungseinrichtung entspricht.
Danach wird bei Schritt 407, nachdem der tatsächliche Ausgabewert Vaf des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19 gelesen worden ist, der Schritt 408 aufgerufen und der Korrekturfaktor Flearn wird als das Verhältnis des Endreferenzausgabewertes Vstd gegenüber dem Ausgabewert Vaf des Erfassers 19 der gegenwärtigen Sauerstoffkonzentration berechnet: Flearn = Vstd/Vaf
Danach wird der SChritt 409 aufgerufen und der Durchschnittswert des zu diesem Zeitpunkt berechneten Korrekturfaktors Flearn und des beim vorherigen mal berechneten Korrekturfaktors Flearn (i – 1) wird berechnet: Flearn = {Flearn + Flearn (i – 1))/2
Danach wird der Schritt 410 aufgerufen und der gespeicherte Wert des zuvor berechneten Faktors Flearn (i – 1), der in dem Sicherungs-RAM der ECU 29 gespeichert worden ist, wird durch den gegenwärtigen Korrekturfaktor Flearn auf den neuesten Stand gebracht, der bei dem vorstehend erwähnten Schritt 409 einen Durchschnittswert erhalten hat. Der Prozess dieser Schritte 408 bis 410 spielt eine Rolle dahingehend, dass er der in dem Umfang der Ansprüche aufgeführten Korrekturfaktorerlerneinrichtung entspricht.
Durch ein Wiederholen der vorstehend beschriebenen Schritte 401 bis 410 alle 500 ms bis dahin, dass die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke EXL auf ”0” gelöscht wird, wird der Korrekturfaktor Flearn erlernt. Der in dieser Weise in Erfahrung gebrachte Korrekturfaktor Flearn wird in dem Sicherungs-RAM (wiederbeschreibbarer und nichtflüchtiger Speicher) der ECU 29 gespeichert und der Speicherinhalt des erlernten Wertes des Korrekturfaktors Flearn bleibt nach dem Anhalten des Motors (nachdem der Zündschalter ausgeschaltet worden ist) erhalten.
Die in 7 gezeigte Sauerstoff konzentrationserfasserausgabekorrekturroutine (siehe Schritt 500 in 3) wird zu jedem Lesezeitpunkt (beispielsweise bei jeweils 20° Kurbelwinkel) des Ausgabewertes Vaf des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19 ausgeführt und entspricht einer im Umfang der Ansprüche aufgeführten Ausgabewertkorrektureinrichtung (”Kurbelwinkel” = Drehwinkel der Kurbelwelle).
Wenn diese Routine aktiviert wird, wird zunächst bei Schritt 501 beurteilt, ob die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke EXL bei ”0” ist, was die Verhinderung des Umgebungserlernens bedeutet, oder nicht, und wenn die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke EXL bei ”1” (Ermöglichen des Umgebungserlernens) beurteilt ist, wird diese Routine unverändert beendet.
Danach wird, wenn die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke EXL als bei ”0” beurteilt worden ist, d. h. nach dem Ablauf der Umgebungserlernungsermöglichungszeitspanne, der Schritt 502 aufgerufen, und nachdem der Ausgabewert Vaf des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19 gelesen worden ist, wird der Schritt 503 aufgerufen, bei dem der Ausgabewert Vaf des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19 in den wahren Ausgabewert Vaf (wahrer Wert) ohne irgendeinen Fehler auf Grund der Streuung im Hinblick auf die Erzeugnisse und der Verschlechterung mit dem Ablauf der Zeit umgewandelt wird, indem der Ausgabewert Vaf des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19 mit dem Korrekturfaktor Flearn multipliziert wird: Vaf (wahrer Wert) = Vaf × Flearn
Andererseits wird, bevor das erste Umgebungserlernen nach dem Starten des Motors ausgeführt wird, der während des vorherigen Motorlaufs in Erfahrung gebrachte Korrekturfaktor Flearn von dem Sicherungs-RAM der ECU 29 gelesen und der wahre Ausgabewert Vaf (wahrer Wert) wird unter Verwendung dieses Korrekturfaktors Flearn berechnet.
Dann wird der wahre Ausgabewert Vaf (wahrer Wert) in einen physikalischen Wert der Sauerstoffkonzentration bei dem folgenden Schritt 504 umgewandelt.
Ein Beispiel der Ausführung der vorstehend beschriebenen Umgebungserlernungssteuerung ist nachstehend auf der Grundlage des in 8 gezeigten Zeitablaufdiagramms beschrieben. Die Zwangsumgebungszustandssteuerermöglichungsmarke EXK wird auf ”1” gesetzt, wenn der Kraftstoff abgeschaltet worden ist (siehe t1 in 8) während des laufenden Zustands, bei dem die Motordrehzahl NE höher als der Erlernungsermöglichungsbeurteilungswert ist (beispielsweise 2000 U/min). Dadurch wird die Zwangsumgebungszustandssteuerung gestartet und der Druck in der Abgasleitung 16 wird schnell dazu gebracht, dass er nahe dem Umgebungsdruck wird, indem das EGR-Ventil 26 so gesteuert wird, dass es vollständig öffnet, (oder in der Öffnungsrichtung des Ventils gesteuert) und der Abgasdruck zwangsweise verringert wird, und gleichzeitig wird die Sauerstoffkonzentration in der Abgasleitung 16 schnell dazu gebracht, dass sie nahe der Sauerstoffkonzentration der Umgebung wird, indem das Drosselventil 13 so gesteuert wird, dass es vollständig öffnet (oder in der Öffnungsrichtung des Ventils gesteuert wird) und indem die Menge an erneut eingeleiteter Luft zwangsweise erhöht wird.
Danach wird, wenn die abgelaufene Zeit nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung (die abgelaufene Zeit nach dem Beginn der Zwangsumgebungszustandssteuerung) die feststehende Verzögerungszeitspanne (beispielsweise 5 s) überschreitet, die in 8 mit t2 bezeichnet ist, wird beurteilt, dass der Gaszustand in der Abgasleitung 16 nahe zu dem Umgebungszustand wird, dass die Sauerstoffkonzentration in der Abgasleitung 16 annähernd die gleiche wie diejenige der Umgebung wird und dass dann die Sauerstoffkonzentration in dem Ausgabewert des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19 widergespiegelt wird, so dass die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke EXL auf ”1” gesetzt wird. Während die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke EXL auf ”1” gesetzt wird, wird das Umgebungserlernen ausgeführt, um den Endreferenzausgabewert Vstd (= Vbase + Vpm + Vatm) in dem Fall zu berechnen, bei dem die Sauerstoffkonzentration unter Verwendung des. Referenzsauerstoffkonzentrationserfassers (der Standardsauerstoffkonzentrationserfasser ohne Streuung im Hinblick auf die Erzeugnisse und ohne Verschlechterung in dem Ablauf der Zeit) erfasst wird, und dieser Prozess wird wiederholt alle 500 ms ausgeführt, bei denen der Korrekturfaktor Flearn unter Verwendung des Verhältnisses des Endreferenzausgabewertes Vstd gegenüber dem Ausgabewert Vaf des Erfassers 19 für die gegenwärtigen Sauerstoffkonzentration berechnet wird und der Durchschnitt ermittelt wird.
Danach wird, wenn die Kraftstoffabschaltung beendet ist, das Kraftstoffeinspritzen wieder aufgenommen, und die Kraftstoffeinspritzrate Q wird größer als 0 (t3 in 8), oder wenn die Motordrehzahl NE auf den Erlernungsbeendigungsbeurteilungswert (beispielsweise 1500 U/min) auf Grund der Kraftstoffabschaltung sich verringert hat, wird das Umgebungserlernen vollendet, indem die Umgebungserlernungsermöglichungsmarke EXL auf ”0” gelöscht wird, und die Zwangsumgebungszustandssteuerung wird vollendet, indem die Zwangsumgebungszustandssteuerermöglichungsmarke EXK auf ”0” gelöscht wird.
Nachdem das Umgebungserlernen vollendet ist, wird der Ausgabewert Vaf des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19 auf den wahren Ausgabewert Vaf (wahrer Wert) ohne jeglichen Fehler auf Grund einer Streuung im Hinblick auf die Erzeugnisse und im Hinblick auf die Verschlechterung mit dem Ablauf der Zeit unter Verwendung des Korrekturfaktors Flearn korrigiert und der Ausgabewert Vaf (wahrer Wert) wird in einen physikalischen Wert der Sauerstoffkonzentration umgewandelt.
Wenn bei den vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispielen das Umgebungserlernen ausgeführt wird, wird der Zustand in der Abgasleitung 20 zwangsweise so gestaltet, dass er nahe dem Umgebungszustand (Sauerstoffkonzentration der Umgebung und Umgebungsdruck) wird, indem die Zwangsumgebungszustandssteuerung ausgeführt wird, und gleichzeitig wird der Ausgabewert Vaf des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19 auf den Ausgabewert des Referenzsauerstoffkonzentrationserfassers, d. h. den wahren Ausgabewert Vaf (wahrer Wert) ohne jeglichen Fehler auf Grund einer Streuung im Hinblick auf die Erzeugnisse und einer Verschlechterung mit dem Ablauf der Zeit korrigiert, indem der Korrekturfaktor Flearn aus dem Verhältnis des Endreferenzausgabewertes Vstd während des Umgebungserlernens gegenüber dem Ausgabewert Vaf des Erfassers 19 für die tatsächliche Sauerstoffkonzentration in Erfahrung gebracht wird, wobei daher die Beziehung zwischen dem Ausgabewert Vaf des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19 und der Sauerstoffkonzentration genau korrigiert werden kann und die Genauigkeit der Sauerstoffkonzentrationserfassung von dem Sauerstoffkonzentrationserfasser 19 verbessert werden kann.
Darüber hinaus ist es bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen derart, dass das Umgebungserlernen ermöglicht ist, wenn die Kraftstoffabschaltung bei laufendem Zustand geschehen ist, bei dem die Motordrehzahl größer als der Erlernungsermöglichungsbeurteilungswert (beispielsweise 2000 U/min) ist, wobei es daher möglich ist, das Umgebungserlernen lediglich dann zu starten, wenn der Kraftstoff bei einer Motordrehzahl abgeschaltet wird, die dazu in der Lage sein soll, die erforderliche Dauer der Kraftstoffabschaltung vorzusehen, während der das Umgebungserlernen ausgeführt werden kann.
Es ist ebenfalls eine derartige Gestaltung möglich, bei der das Umgebungserlernen während der Dauer der Kraftstoffabschaltung ermöglicht ist, die einen feststehenden Zustand der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Gangschaltposition anstelle der Motordrehzahl erfüllt. Alternativ ist außerdem eine derartige Gestaltung möglich, bei der das Umgebungserlernen während der Dauer der Kraftstoffabschaltung ermöglicht ist, bei der zwei oder drei Zustände von der Motordrehzahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gangschaltposition eine feststehende Bedingung erfüllen.
Andererseits ist bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen der Referenzsauerstoffkonzentrationserfasser zuvor in dem Referenzabgassystem vorgesehen, wobei die Ausgabeeigenschaften des Referenzsauerstoffkonzentrationserfassers, die im Zustand des Standardumgebungsdruckes gemessen worden sind, in dem ROM der ECU 29 tabellarisch dargestellt und gespeichert sind, und der Referenzausgabewert Vbase, der dem laufenden Zustand (Motordrehzahl NE und Gangschaltposition) und des Umgebungserlernens entspricht, wird während der Umgebungserlernungsermöglichungszeitspanne durch ein Suchen in der Tabelle erhalten, wobei es daher möglich ist, mit Leichtigkeit den dem laufenden Zustand entsprechenden Referenzausgabewert Vbase während des Umgebungserlernens zu berechnen.
Darüber hinaus ist es bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen, da der Endreferenzausgabewert Vstd erhalten wird, indem der Referenzausgabewert Vbase während des Umgebungserlernens unter Verwendung des Druckverlustes des DPF 21 und des Umgebungsdrucks erhalten wird, die die den Abgasdruck mit Ausnahme des laufenden Zustands ändernden Hauptparameter sind, möglich, den Endreferenzausgabewert Vstd genau zu erhalten, wobei die Einflüsse der Zunahme des Druckverlustes (Zunahme des Abgasdrucks) auf Grund derartiger Ursachen wie beispielsweise das Verstopfen des DPF 21 und die Änderung des Abgasdruckes auf Grund der Änderung des Umgebungsdruckes berücksichtigt werden. Außerdem ist es nicht erforderlich, einen Abgasdrucksensor zu verwenden, so dass die Anforderung an eine Kostenverringerung erfüllt werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es jedoch ebenfalls möglich, einen Abgasdrucksensor in der Abgasleitung 16 vorzusehen, um den Endreferenzausgabewert Vstd zu erhalten, indem der Referenzausgabewert Vbase während des Umgebungserlernens unter Verwendung des Abgasdrucks korrigiert wird, der durch den Abgasdrucksensor erfasst wird, und außerdem kann in diesem Fall die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ganz erfüllt werden.
Andererseits wird bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen die Änderung des Ausgabewertes des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19, die der Änderung des Abgasdrucks auf Grund der Abweichung zwischen dem Umgebungsdruck während des Umgebungserlernens und dem Standardumgebungsdruck (eine Atmosphäre) entspricht, als Umgebungsdruckkorrekturwert Vatm berechnet, und gleichzeitig wird die Änderung des Ausgabewertes des Sauerstoffkonzentrationserfassers 19, die der Zunahme des Abgasdrucks auf Grund der Zunahme der Druckverlustes (ΔP – Pcat) des DPF 21 entspricht, als der Druckverlustkorrekturwert Vpm berechnet, wobei dann der Endreferenzausgabewert Vstd erhalten wird, indem der Druckverlustkorrekturwert Vpm und der Umgebungsdruckkorrekturwert Vatm zu dem Referenzausgabewert Vbase während des Umgebungserlernens hinzuaddiert werden, wobei jedoch ebenfalls eine derartige Gestaltung möglich ist, bei der die zweidimensionale Tabelle oder die mathematischen Ausdrücke der Parameter von diesen der Umgebungsdruck (oder der Differenzdruck zwischen dem Umgebungsdruck und dem Standardumgebungsdruck) während des Umgebungserlernens sind und der Druckverlust ΔP oder die Zunahme des Druckverlustes (ΔP – Pcat) des DPF 21 oder dergleichen zuvor auf der Grundlage von Versuchsdaten oder dergleichen erzeugt werden und in dem ROM der ECU 29 gespeichert werden als die Tabelle des Korrekturfaktors, der den Referenzausgabewert Vbase während des Umgebungserlernens korrigiert, wobei nach dem Berechnen des Korrekturfaktors gemäß dem Umgebungsdruck während des Umgebungserlernens oder dem Druckverlust ΔP des DPF der Endreferenzausgabewert Vstd erhalten werden kann, indem der Referenzausgabewert Vbase während des Umgebungserlernens unter Verwendung dieses Korrekturfaktors korrigiert wird.
Darüber hinaus ist eine derartige Gestaltung möglich, bei der der Endreferenzausgabewert Vstd erhalten wird, indem der Referenzausgabewert Vbase während des Umgebungserlernens auf der Grundlage von lediglich entweder dem Druckverlust des DPF 21 oder des Umgebungsdrucks korrigiert wird.
Obwohl angenommen wird, dass der Druckverlust Pcat (der nachstehend als ”Anfangsdruckverlust Pcat” bezeichnet ist) bei dem Zustand ohne PM-Sedimentation des DPF 21, der beim Berechnen des Druckverlustkorrekturwertes Vpm verwendet wird, ein konstanter Wert bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist, ändert sich der Anfangsdruckverlust Pcat des DPF 21 in Abhängigkeit von der Abgasströmungsrate, wie dies in 11 gezeigt ist. Daher ist eine derartige Gestaltung möglich, bei der die Abgasströmungsrate auf der Grundlage der Temperaturdifferenz (ein Parameter, der den Grad der Expansion der Einlassluft anzeigt) zwischen der von dem Abgastemperatursensor 20 erfassten Abgastemperatur und der von dem Einlasslufttemperatursensor 14 erfassten Einlasslufttemperatur und der Strömungsrate der Einlassluft abgeschätzt wird, wobei dann der Anfangsdruckverlust Pcat des DPF 21 in Übereinstimmung mit der Abgasströmungsrate unter Verwendung der Beziehung zwischen der Abgasströmungsrate und dem Anfangsdruckverlust Pcat des DPF 21 erhalten werden kann, wie dies in 11 gezeigt ist. In dieser Weise kann die Berechnungsgenauigkeit des Druckverlustkorrekturwertes Vpm verbessert werden und es ist möglich, den Endreferenzausgabewert Vstd während des Umgebungserlernens noch genauer zu erhalten.
Obwohl die Verzögerungszeitspanne von dem Beginn der Kraftstoffabschaltung bis zu dem Ermöglichen des Umgebungserlernens auf einen konstanten Wert bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen eingestellt ist, ist es außerdem möglich, die Verzögerungszeitspanne gemäß zumindest entweder der Motordrehzahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Gangschaltposition einzustellen. Da sich die Zeit von dem Beginn der Kraftstoffabschaltung bis zu dem Zeitpunkt, bei dem die Abgasbahn mit der Umgebung gefüllt ist und seine Sauerstoffkonzentration in dem Ausgabewert des erfassten Wertes der Sauerstoffkonzentration widergespiegelt wird, sich in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gangschaltposition ändert, ist es möglich, eine optimale Verzögerungszeit in Übereinstimmung mit dem gegenwärtigen Laufzustand einzustellen, wenn die Verzögerungszeit gemäß der Motordrehzahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Gangschaltposition eingestellt wird.
Darüber hinaus werden bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen das EGR-Ventil 26 und das Drosselventil 13 so gesteuert, dass sie vollständig geöffnet sind (oder sie werden in die Öffnungsrichtung des Ventils gesteuert), wenn die Zwangsumgebungszustandssteuerung ausgeführt wird, jedoch ist es in dem Fall eines Motors, der einen variablen Ventilzeiteneinstellmechanismus (eine variable Ventilzeiteinstelleinrichtung) aufweist, der die Ventilzeit des Einlassventils und/oder des Auslassventils ändert, möglich, den variablen Ventilzeiteneinstellmechanismus so zu steuern, dass der Ventilüberdeckungsbetrag des Einlassventils und des Auslassventils zwangsweise zunimmt, wobei dies zusätzlich zu der Zwangsventilöffnungssteuerung des EGR-Ventils 26 und des Drosselventils 13 geschieht, wenn die Zwangsumgebungszustandssteuerung ausgeführt wird. Alternativ ist es außerdem möglich, lediglich ein Element oder zwei Elemente aus der von dem EGR-Ventil 26, dem Drosselventil 13 und dem variablen Ventilzeiteinstellmechanismus gebildeten Gruppe während des Ausführens der Zwangsumgebungszustandssteuerung zu steuern.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen Dieselmotor beschränkt, sondern kann bei einem Ottomotor auch angewendet werden, und es sind verschiedene Abwandlungen möglich, so können beispielsweise verschiedene Katalysatoren wie z. B. ein Dreiwegekatalysator oder ein NOx-Katalysator anstelle des DPF als die Abgasreinigungseinrichtung angeordnet werden.
Während die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf zum Zwecke der Veranschaulichung gewählte spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben ist, sollte offensichtlich sein, dass eine Vielzahl an Abwandlungen bei diesen durch Fachleute ausgeführt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
Der Zustand im Abgasrohr wird zwangsweise so gestaltet, dass er nahe einem Umgebungszustand wird, indem ein EGR-Ventil und ein Drosselventil so gesteuert werden, dass sie vollständig geöffnet sind, wenn eine Kraftstoffabschaltung ausgeführt worden ist. Ein Umgebungserlernen wird gestartet, wenn eine feststehende Verzögerungszeitspanne nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung verstrichen ist, und ein Endreferenzausgabewert wird erhalten, indem ein Referenzausgabewert auf der Grundlage von Ausgabeeigenschaften eines Referenzsauerstoffkonzentrationserfassers berechnet wird und der Referenzausgabewert in Übereinstimmung mit dem Druckverlust einer Abgasreinigungseinrichtung und dem Umgebungsdruck korrigiert wird. Ein Korrekturfaktor wird in Erfahrung gebracht, der den Ausgabewert eines Erfassers für die tatsächliche Sauerstoffkonzentration auf einen wahren Ausgabewert ohne jeglichen Fehler auf Grund einer Streuung im Hinblick auf die Erzeugnisse und dergleichen korrigiert, indem der Endreferenzausgabewert und der Ausgabewert des Erfassers für die tatsächliche Sauerstoffkonzentration verglichen werden.

Claims

Verbrennungsmotorsteueranlage mit: einer Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration in Abgasen, die durch eine Abgasbahn eines Verbrennungsmotors strömen, so dass ein Umgebungserlernen ausgeführt werden kann, um die Beziehung zwischen dem Ausgabewert der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung und der tatsächlichen Sauerstoffkonzentration während der Zeitspanne, bei der der Zustand um die Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung in der Abgasbahn herum annähernd der gleiche wie der Umgebungszustand ist, zu korrigieren; wobei eine Zwangsumgebungszustandssteuereinrichtung, die den Zustand in der Abgasbahn so steuert, dass er zwangsweise nahe dem Umgebungszustand während des Ausführens der Umgebungserlernung wird, des weiteren vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsumgebungszustandssteuereinrichtung eine Steuerung derart ausführt, dass der Abgasdruck zwangsweise verringert wird.
Verbrennungsmotorsteueranlage gemäß Anspruch 1, wobei die Zwangsumgebungszustandssteuereinrichtung zwangsweise den Abgasdruck verringert, indem zwangsweise die Menge an Abgas erhöht wird, die von der Abgasbahn zu einer Einlassbahn zirkuliert.
Verbrennungsmotorsteueranlage gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Zwangsumgebungszustandssteuereinrichtung eine Steuerung derart ausführt, dass die Menge an neu in die Abgasbahn eingeleiteter Luft zwangsweise zunimmt.
Verbrennungsmotorsteueranlage gemäß Anspruch 3, wobei die Zwangsumgebungszustandssteuereinrichtung zwangsweise die Menge an neu in die Abgasbahn eingeleiteter Luft zwangsweise erhöht, indem die Menge an Einlassluft zwangsweise erhöht wird.
Verbrennungsmotorsteueranlage gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, die des weiteren eine variable Ventilzeiteinstelleinrichtung aufweist, um die Öffnungszeit/Schließzeit eines Einlassventils und/oder Auslassventils des Verbrennungsmotors zu variieren, wobei die Zwangsumgebungszustandssteuereinrichtung zwangsweise die Menge an in die Abgasbahn neu eingeleiteter Luft erhöht, indem zwangsweise ein Ventilüberdeckungsbetrag des Einlassventils und des Auslassventils unter Verwendung der Ventilzeiteneinstelleinrichtung erhöht wird.
Verbrennungsmotorsteueranlage mit: einer Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration in Abgasen, die durch eine Abgasbahn des Verbrennungsmotors strömen, so dass ein Umgebungserlernen ausgeführt werden kann, um die Beziehung zwischen dem Ausgabewert der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung und der tatsächlichen Sauerstoffkonzentration während einer feststehenden Zeitspanne zu korrigieren; einer Umgebungserlernungsermöglichungsbeurteilungseinrichtung, die das Umgebungserlernen ermöglicht, wenn die Sauerstoffkonzentration um die Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung in der Abgasbahn herum als annähernd gleich der Sauerstoffkonzentration der Umgebung auf der Grundlage von derartigen Bedingungen wie dem Laufzustand des Verbrennungsmotors beurteilt worden ist; einer Referenzausgabewertberechnungseinrichtung zum Erhalten eines Referenzausgabewertes in Übereinstimmung mit dem Laufzustand während des Umgebungserlernens auf der Grundlage von Ausgabeeigenschaften einer Referenzsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung, die zuvor während der Umgebungserlernungsermöglichungszeitspanne eingestellt worden sind; einer Endreferenzausgabewertberechnungseinrichtung zum Erhalten eines Endreferenzausgabewertes durch ein Korrigieren des Referenzausgabewertes unter Verwendung des Abgasdrucks während des Umgebungserlernens oder von Parametern, die den Wert des Abgasdrucks während der Umgebungserlernungsermöglichungszeitspanne ändern; einer Korrekturfaktorerlerneinrichtung, die einen Korrekturfaktor erlernt, um den Ausgabewert der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung zu korrigieren, indem der Ausgabewert der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung während des Umgebungserlernens und der Endreferenzausgabewert während der Umgebungserlernungsermöglichungszeitspanne verglichen wird; und einer Ausgabewertkorrektureinrichtung zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration in den Abgasen durch ein Korrigieren des Ausgabewertes der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung unter Verwendung des Korrekturfaktors, während der Verbrennungsmotor läuft, wobei die Umgebungserlernungsermöglichungsbeurteilungseinrichtung das Umgebungserlernen ermöglicht, wenn zumindest entweder die Motordrehzahl, die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Gangschaltposition eines Getriebes eine feststehende Bedingung während einer Kraftstoffabschaltzeitspanne erfüllen und eine feststehende Verzögerungszeitspanne nach dem Beginn einer Kraftstoffabschaltung abgelaufen ist, und wobei die Umgebungserlernungsermöglichungsbeurteilungseinrichtung die Verzögerungszeitspanne in Übereinstimmung mit zumindest entweder der Motordrehzahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Gangschaltposition des Getriebes einstellt.
Verbrennungsmotorsteueranlage gemäß Anspruch 6, wobei eine Standardsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung, die durchschnittliche Eigenschaften im Hinblick auf die Streuung der Erzeugnisse hat, als die Referenzsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung verwendet wird; die Standardsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung zuvor in der Abgasbahn eingerichtet worden ist, die mit einer Standardabgasreinigungseinrichtung ausgerüstet ist, die durchschnittliche Eigenschaften im Hinblick auf die Streuung der Erzeugnisse hat; eine Speichereinrichtung vorgesehen ist, um die Ausgabeeigenschaften der Standardsauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung zu speichern, die in dem Zustand ohne Zunahme des Druckverlustes gemessen worden sind, und bei denen im Inneren der Abgasbahn Standardumgebungsdruck vorherrscht; und die Referenzausgabewertberechnungseinrichtung den Referenzausgabewert unter Verwendung der in der Speichereinrichtung gespeicherten Ausgabeeigenschaften erhält.
Verbrennungsmotorsteueranlage gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Endreferenzausgabewertberechnungseinrichtung den Referenzausgabewert unter Verwendung des Umgebungsdrucks und/oder des Druckverlustes der in der Abgasbahn vorgesehenen Abgasreinigungseinrichtung während des Umgebungserlernens als einen Parameter korrigiert, der den Abgasdruck verändert.
Verbrennungsmotorsteueranlage gemäß Anspruch 8, wobei die Endreferenzausgabewertberechnungseinrichtung einen Änderungsbetrag des Ausgabewertes der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung berechnet, der dem Änderungsbetrag des Abgasdruckes auf Grund einer Abweichung von dem Umgebungsdruck während des Umgebungserlernens von dem Standardumgebungsdruck entspricht, und/oder den Änderungsbetrag des Ausgabewertes der Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung berechnet, der dem Betrag der Zunahme des Abgasdrucks entspricht, die durch eine Zunahme des Druckverlustes bewirkt worden ist, und den Endreferenzausgabewert durch ein Korrigieren des Referenzausgabewertes unter Verwendung des Änderungsbetrages von dem Ausgabewert erhält.