DE10308537A1

DE10308537A1 - Abgasemissions-Regelsystem für Mehrzylinder-Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE10308537A1
Application number: DE10308537A
Authority: DE
Inventors: Yasuki Tamura
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2003-09-18
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: DE10308537B4; JP4106529B2; KR100501630B1; KR20030071497A; US6840035B2; JP2003254142A; US20030159433A1

Abstract

Ein Abgasemissions-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor enthält eine Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Veränderungsvorrichtung, die das Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in einem (22a) von einem anstromseitigen Abgaskanal und das Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen, das in den anderen (22b) von anstromseitigen Abgaskanälen strömt auf ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis und auf ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis abwechselnd in einem vorbestimmten Zyklus, länger als jeder von den Verbrennungszyklen des Verbrennungsmotors, umschaltet, um dadurch anhand einer Veränderung in dem Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das von den anstromseitigen Abgassensoren (25, 27) ausgegeben wird, die abstromseitig von den anstromseitigen katalytischen Wandlern angeordnet sind, zu ermitteln, ob sich die anstromseitigen katalytischen Konverter verschlechtert haben oder nicht. Daher ist es möglich, sicher zu ermitteln, ob sich die katalytischen Konverter auch nur leicht verändert haben oder nicht, während gleichzeitig eine hohe Abgasemissionsregelungsleistung sichergestellt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasemissions- Regelsystem für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Technik zur Ermittlung, ob sich ein katalytischer Konverter verschlechtert hat oder nicht.

Herkömmlicherweise wird, unter Berücksichtigung, daß die Sauerstoffspeicherkapazität eines Katalysators in einem katalytischen Konverter zur Abgasemissionsregelung eng mit der Katalysatorleistung (hauptsächlich der HC-Reinigungsleistung) korreliert ist, ob sich der eine Menge von Sauerstoff absorbierenden Substanzen, wie z. B. Cerium (Ce), enthaltende katalytische Konverter verschlechtert hat oder nicht, ermittelt, indem eine Veränderung in dem zeitlichen Sauerstoffspeicherverhalten überwacht wird.

Dieses Katalysatorverschlechterungs-Detektionsverfahren nutzt eine solche Eigenschaft, daß in dem Falle, in welchem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den katalytischen Konverter strömenden Abgases, zwischen einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einem vorbestimmten Takt mit einer vorbestimmten Amplitude moduliert wird, wenn die Sauerstoffspeicherkapazität hoch ist, die Antwort oder Amplitude des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses des Abgases abstromseitig von dem Katalysator langsam oder klein ist, das der Sauerstoff durch den katalytischen Konverter absorbiert wird, und wenn die Sauerstoffspeicherkapazität klein ist, die Antwort oder Amplitude des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases abstromseitig von dem Katalysator schnell oder groß ist, da der Sauerstoff emittiert wird, ohne so sehr durch den katalytischen Konverter absorbiert zu werden. Beispielsweise wird der Veränderungszyklus, die Amplitude, oder dergleichen der von einem Sauerstoffsensor (O₂-Sensor) oder einem Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor (LAFS), die abstromseitig von dem Katalysator angeordnet sind, detektierten und ausgegeben Sauerstoffkonzentration detektiert, und wenn der detektierte Veränderungszyklus, die Amplitude, oder dergleichen gleich oder größer als ein vorbestimmter Referenzwert ist, wird dann festgestellt, daß sich die Sauerstoffspeicherkapazität verringert hat, d. h. daß sich der katalytische Konverter verschlechtert hat.

Im übrigen war in den letzten Jahren eine weitere Verbesserung des Abgasemissionsregelungsverhaltens im Hinblick auf den Umweltschutz gewünscht, und demzufolge musste sogar eine leichte Verschlechterung eines katalytischen Konverters detektiert werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Katalysatorverschlechterungs-Detektionsverfahren ist jedoch der Modulationszyklus auf einen relativ kurzen Zyklus aufgrund der Relation zu dem Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors eingestellt. Da nur eine kleine Menge an Sauerstoff bei einem derartig kurzen Modulationszyklus absorbiert werden kann, und nur eine geringe Veränderung in dem Ausgabewert der Sauerstoffkonzentration vorliegt, ist es schwierig, eine leichte Verschlechterung des Katalysators zu detektieren. Somit es, obwohl es möglich, eine Verschlechterung des Katalysators in einem gewissen Umfang zu detektieren, dieses für eine leichte Verschlechterung des Katalysators schwierig.

Zur Lösung dieses Problems kann man in Betracht ziehen, daß der Modulationszyklus vergrößert wird. Die Vergrößerung des Modulationszyklus bewirkt, daß Sauerstoff in einem solchen Umfang absorbiert wird, daß er die Sauerstoffspeicherkapazität überschreitet, und es somit möglich ist, sicher eine zeitliche Veränderung im Modulationszyklus, der Amplitude oder dergleichen von dem Ausgangswert der Sauerstoffkonzentration zu detektieren, und sogar eine leichte Verschlechterung des Katalysators zu detektieren. In diesem Falle liegt jedoch das Problem vor, daß das NO_x-Reinigungsverhalten verschlechtert wird.

Fig. 5 ist eine Ansicht, welche die Beziehung zwischen der NO_x-Emission und der Modulationsfrequenz in dem Falle darstellt, in welchem ein mittleres Luft/Kraftstoff-Verhältnis verändert wird, wenn das Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis moduliert wird. In Fig. 5 zeigt ein Zeichen ○ den kürzesten Zyklus (höchste Frequenz) an, und die Frequenz wird in der Reihenfolge der Markierungen □, ▵ und ▴ vergrößert, und eine Markierung ▪ zeigt den längsten Zyklus (die niedrigste Frequenz) an. Wenn der Zyklus vergrößert wird (die Frequenz abgesenkt wird) wird die NO_x-Emission reduziert, wenn das mittlere Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf ein magereres Luft/Kraftstoff-Verhältnis moduliert wird, jedoch die NO_x-Emission vergrößert, wenn das mittlere Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis moduliert wird.

Ferner kann, obwohl es in Fig. 5 nicht dargestellt ist, eine Vergrößerung des Zyklus (eine Verringerung der Frequenz) eine Zunahme in der NO_x-Emission unabhängig von dem mittleren Luft/Kraftstoff-Verhältnis bewirken.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasemissions-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, welches in der Lage ist, sicher zu ermitteln, ob sich katalytische Konverter selbst nur leicht verschlechtert haben, während gleichzeitig eine hohe Abgasemissionsregelungsleistung sichergestellt wird.

Die vorstehende Aufgabe kann durch die in den Ansprüchen definierten Merkmale gelöst werden.

Insbesondere zur Lösung der vorstehenden Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ein Abgasemissions-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor bereit, welcher mehrere anstromseitige Abgaskanäle umfaßt, die für die einzelnen von den mehreren Zylindern des Verbrennungsmotors vorgesehen sind, einen abstromseitigen Abgaskanal, der durch Vereinigen der mehreren anstromseitigen Abgaskanäle gebildet wird, mehrere anstromseitige katalytische Konverter, die in den jeweiligen von den mehreren anstromseitigen Abgaskanälen angeordnet ist, einen abstromseitigen katalytischen Konverter, der in dem abstromseitigen Abgaskanal angeordnet ist, einen anstromseitigen Abgassensor, der in den anstromseitigen Abgaskanälen vorgesehen und abstromseitig von den anstromseitigen katalytischen Konvertern angeordnet ist, um ein Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu detektieren, eine Abgas-Luft/Kraftstoff-Veränderungsvorrichtung, die ein Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in einem von den mehreren anstromseitigen Abgaskanälen strömt, und ein Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den anderen von den mehreren anstromseitigen Abgaskanälen zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis und zu einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis abwechselnd in einem vorbestimmten Zyklus länger als jeder Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors umschaltet, und eine Verschlechterungs-Ermittlungsvorrichtung, die ermittelt, ob sich die anstromseitigen katalytischen Konverter gemäß einer Veränderung in dem Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis verschlechtert haben, das von dem anstromseitigen Gassensor detektiert wird.

Mit der vorstehenden Anordnung macht die Abgas-Luft/ Kraftstoff-Veränderungsvorrichtung das Verbrennungs-Luft/ Kraftstoff-Verhältnis entsprechenden Zylinder der Zylindergruppe in einem von den mehreren anstromseitigen Abgaskanälen gleichmäßig, macht das Verbrennungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis der entsprechenden Zylinder der Zylindergruppe in dem anderen von den mehreren anstromseitigen Auslasskanälen gleichmäßig, und schaltet das Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den einen anstromseitigen Abgaskanal strömenden Abgases und das Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den anderen anstromseitigen Abgaskanal strömenden Gases zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis und zu einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis abwechselnd in einem langen Zyklus um. Daher ist es möglich, sogar eine kleine Verschlechterung der anstromseitigen katalytischen Konverter zu detektieren, indem sicher eine zeitliche Veränderung in dem Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis detektiert und durch die anstromseitigen Abgassensoren ausgegeben wird, da das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einem langen Zyklus moduliert wird, und eine ausreichende Menge von zu absorbierendem Sauerstoff zu bewirken.

Andererseits kann, obwohl NO_x nicht gereinigt werden kann, wenn der Modulationszyklus lang ist, das NO_x, das nicht von den anstromseitigen katalytischen Konvertern gereinigt wurde, sicher von dem abstromseitigen katalytischen Konverter gereinigt werden, da das Abgas aus der Zylindergruppe in dem einen anstromseitigen Abgaskanal und das Abgas aus der Zylindergruppe in dem anderen anstromseitigen Abgaskanal abwechselnd in den abstromseitigen katalytischen Konverter strömen, um so das Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis und zu einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einen kurzen Zyklus zu modulieren.

Demzufolge ist es möglich, zu ermitteln, ob sich die katalytischen Konverter sogar nur leicht verschlechtert haben oder nicht, während gleichzeitig eine hohe Abgasemissionsregelleistung sichergestellt ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die anstromseitigen Abgassensoren mehrfach vorgesehen und getrennt in entsprechenden von den mehreren anstromseitigen Abgaskanälen angeordnet, und die Verschlechterungsermittlungsvorrichtung ermittelt, ob sich jeder von den mehreren anstromseitigen katalytischen Konvertern gemäß einer Veränderung in dem Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis verschlechtert hat, das von den mehreren anstromseitigen Abgassensoren detektiert wird.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die anstromseitigen Abgassensoren getrennt für die entsprechenden anstromseitigen Abgaskanäle vorgesehen, um eine sichere Ermittlung zu ermöglichen, ob sich jeder von den anstromseitigen katalytischen Konvertern verschlechtert hat oder nicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Veränderung in dem von den anstromseitigen Abgassensoren detektierten Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis eine zeitliche Veränderung in der Amplitude der Ausgangssignalschwingung, die durch Umschalten des Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch die Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Veränderungsvorrichtung bewirkt wird.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, unter Berücksichtigung, daß in dem Falle, in welchem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den katalytischen Konverter strömenden Abgases zwischen einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einem fetten Luft/Kraftstoff- Verhältnis in einem vorbestimmten Zyklus mit einer vorbestimmten Amplitude moduliert wird, wenn die Sauerstoffspeicherkapazität hoch ist, die Amplitude des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses des Abgases hinter dem Katalysator klein ist, da der Sauerstoff durch den katalytischen Konverter absorbiert wird, und wenn die Sauerstoffspeicherkapazität niedrig ist, die Amplitude des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases abstromseitig von dem Katalysator groß ist, da der Sauerstoff emittiert wird, ohne zu sehr durch den katalytischen Konverter wie vorstehend beschrieben absorbiert zu werden, sicher festgestellt werden, ob sich die anstromseitigen katalytischen Konverter auch nur leicht verschlechtert haben, indem die zeitliche Veränderung in der Amplitude der Schwingung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses überwacht wird, das von den anstromseitigen Abgassensoren detektiert und ausgegeben wird.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Veränderung in dem Abgas- Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das von den anstromseitigen Abgassensoren detektiert wird, eine zeitliche Veränderung in der Antwortverzögerungszeit der Ausgangsschwingung, die durch das Umschalten des Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch die Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Veränderungsvorrichtung bewirkt wird.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann unter Berücksichtigung, daß in dem Falle, in welchem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den katalytischen Konverter strömenden Abgases, zwischen einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einem fetten Luft/Kraftstoff- Verhältnis in einem vorbestimmten Zyklus mit einer vorbestimmten Amplitude moduliert wird, wenn die Sauerstoffspeicherkapazität hoch ist, die Antwort des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses des Abgases abstromseitig von dem Katalysator niedrig ist, da der Sauerstoff durch den katalytischen Konverter absorbiert wird, und wenn die Sauerstoffspeicherkapazität niedrig ist, die Antwort des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases abstromseitig von dem Katalysator schnell ist, da der Sauerstoff emittiert wird, ohne zu sehr von katalytischen Konverter wie vorstehend beschrieben absorbiert werden, sicher ermittelt werden, ob sich die anstromseitigen katalytischen Konverter sogar nur leicht verändert haben oder nicht, indem eine zeitliche Veränderung in der Antwortverzögerungszeit der Schwingung des Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses überwacht wird, das von dem anstromseitigen Abgassensoren detektiert und ausgegeben wird.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Abgasemissions-Regelsystem ferner einen abstromseitigen Abgassensor auf, der in dem abstromseitigen Abgaskanal vorgesehen und abstromseitig von dem abstromseitigen katalytischen Konverter angeordnet ist, um ein Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu detektieren, und eine Verschlechterungsermittlungseinrichtung, ermittelt ebenfalls anhand einer Veränderung des von dem abstromseitigen Abgassensor detektierten Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, ob sich der abstromseitige katalytische Konverter verschlechtert hat oder nicht.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Zuverlässigkeit des Abgasemissions-Regelsystems verbessert werden, da es möglich ist, zu bestimmen ob sich der abstromseitige katalytische Konverter verschlechtert hat oder nicht, wie nach dem Stand der Technik, obwohl sich der abstromseitige katalytische Konverter weniger wahrscheinlich verschlechtert als die anstromseitigen katalytischen Konverter, die Hochtemperatur- und Hochdruck-Abgasen ausgesetzt sind.

Die Art dieser Erfindung, sowie weitere Aufgaben und Vorteile davon werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnlichen Teile durchgängig durch die Figuren bezeichnen, und in welchen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht ist, welche den Aufbau eines Abgasemissions-Regelsystems für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 eine Ansicht ist, die ein Doppelabgassammlersystem darstellt;
Fig. 3 ein Flussdiagramm ist, das eine Regelroutine gemäß der vorliegenden Erfindung für die Ermittlung darstellt, ob ein Katalysator sich verschlechtert hat oder nicht;
Fig. 4 ein Zeitdiagramm ist, das eine Veränderung des Abgas-A/F für jeden Zylinder darstellt, des Abgas-A/F für jede Zylindergruppe und des Abgas-A/F anstromseitig von einem UCC im Zeitverlauf in dem Falle darstellt, in welchem die Regelroutine für die Ermittlung, ob sich der Katalysator verschlechtert hat oder nicht, ausgeführt wird; und
Fig. 5 eine Ansicht ist, welche die Beziehung zwischen dem Abgas-NO_x und der Modulationsfrequenz in dem Falle darstellt, in welchem das zentrale Luft/Kraftstoff-Verhältnis verändert wird, wenn das Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis moduliert wird.
Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, welche deren bevorzugte Ausführungsform darstellen.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, welche den Aufbau eines Abgasemissions-Regelsystems für einen Mehrzylinder- Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Eine Beschreibung des Aufbaus des Abgasemissions-Regelsystems gemäß Fig. 1 erfolgt nun.
Gemäß Darstellung in Fig. 1 wird ein Zylindereinspritzungs-Viertakt-Vierzylinder-Benzinmotor mit Funkenzündung, welcher in der Lage ist, eine Kraftstoffeinspritzung in einem Ansaughub (Ansaughubeinspritzung) und eine Kraftstoffeinspritzung in einem Kompressionshub (Kompressionshubeinspritzung) durch Umschalten des Kraftstoffeinspritzmodus ausführen kann, beispielsweise als ein Motorhauptkörper (hierin nachstehend als "Motor" bezeichnet) 1 als ein Mehrzylinder-Verbrennungsmotor verwendet. Der Zylindereinspritzungsmotor 1 kann bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeiten, bei einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis (Betrieb im fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis) und bei einem mageren Luft/ Kraftstoff-Verhältnis (Betrieb im mageren Luft/Kraftstoff- Verhältnis) arbeiten.
Gemäß Darstellung in Fig. 1 sind eine Zündkerze 4, und ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil 6 an einem Zylinderkopf 2 jedes Zylinders des Motors 1 so befestigt, daß Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer eingespritzt werden kann.
Eine Zündspule 8, welche eine Hochspannung abgibt, ist mit der Zündkerze 4 verbunden. Eine nicht dargestellte Kraftstoffzuführungsvorrichtung, die einen Kraftstofftank mit umfaßt, ist mit dem Kraftstoffeinspritzventil 6 über eine Kraftstoffleitung 7 verbunden. Weiter detailliert, ist die Kraftstoffzuführungsvorrichtung mit einer Niederdruckkraftstoffpumpe und einer Hochdruckkraftstoffpumpe ausgestattet, um den in dem Kraftstofftank gelagerten Kraftstoff dem Kraftstoffeinspritzventil 6 mit einem niedrigen Kraftstoffdruck oder einem hohen Kraftstoffdruck zuzuführen, und den Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil 6 in eine Verbrennungskammer mit einem gewünschten Kraftstoffdruck einzuspritzen.
Der Zylinderkopf 2 jedes Zylinders ist mit einem Ansaugkanal in einer im wesentlichen vertikalen Richtung ausgebildet und ein Ende eines Ansaugsammlers 10 ist mit jedem so verbunden, daß er mit jedem Ansaugkanal in Verbindung steht. Der Ansaugsammlers 10 ist mit einem elektromagnetischen Drosselventil 14 versehen, welches das Ansaugluftvolumen steuert.
Der Zylinderkopf 2 jedes Zylinders ist mit einem Abgaskanal in im wesentlichen horizontaler Richtung ausgebildet, und ein Ende eines Abgassammlers 20 ist mit jedem Abgaskanal so verbunden, daß er mit jedem Abgaskanal in Verbindung steht. In diesem Beispiel wird ein Doppelabgassammlersystem gemäß Darstellung in Fig. 2 als der Abgassammler 20 verwendet.
Das Doppelabgassammlersystem des Abgassammlers 20 ist so aufgebaut, daß ein Abgaskanal 20a, der sich von einem Zylinder #1 aus erstreckt, und ein Abgaskanal 20d, der sich von einem Zylinder #4 aus erstreckt, vereinen, und ein sich von einem Zylinder #2 aus erstreckender Abgaskanal 20b und ein sich von dem Zylinder #3 aus erstreckender Abgaskanal 20c vereinen (in dem Falle, in welchem die Reihenfolge der Verbrennung #1 → #3 → #4 → #2) ist. Insbesondere sind der Zylinder #1 und der Zylinder #4, in welchem die Verbrennung nicht zusammenhängend ist, als eine Zylindergruppe (Zylindergruppe #1, #4) verbunden, und die Zylinder #2 und der Zylinder #3, in welchem die Verbrennung nicht zusammenhängend ist, sind als eine Zylindergruppe (Zylindergruppe #2, #3) verbunden. Dieses reduziert die Abgasinterferenz in dem Abgassammler 20 und erzielt einen großen Abgasträgheits- oder Pulsationseffekt.
Ein Abgasrohr (abstromseitiger Abgaskanal) 28 ist mit dem anderen Ende des Abgassammlers 20 über ein Sammelrohr (anstromseitiger Abgaskanal) 22 verbunden. Das Sammelrohr 22 besteht aus zwei Rohrleitungen (Doppelrohrleitungen): einem Sammelrohr (einem anstromseitigen Abgaskanal) 22, in welchem Abgas aus den Abgaskanälen 20a und 20d strömen, und einem Sammelrohr (dem anderen anstromseitigen Abgaskanal) 22b, in welchem Abgase aus den Abgaskanälen 20b und 20c strömen. Insbesondere ist das Verbindungsrohr 22 so aufgebaut, daß Abgase aus einer Zylindergruppe, die aus dem Zylinder #1 und dem Zylinder #4 besteht, in dem Sammelrohr 22a strömen, und Abgase aus der anderen Zylindergruppe, die aus dem Zylinder #2 und dem Zylinder #3 besteht in dem Sammelrohr 22b strömen.
Ein Dreiwegekatalysator (welcher ein anstromseitiger katalytischer Konverter und ein Sammler-Charakterisierungskonverter ist, und hierin als MCC #1, #4 oder "MCC" 24 bezeichnet wird) der Sauerstoff absorbierende Substanzen wie z. B. Cerium (Ce) enthält, der als ein der Zylindergruppe #1, #4 entsprechender anstromseitiger katalytischer Konverter wirkt, ist in dem Sammelrohr 22a angeordnet. In gleicher Weise ist ein Dreiwegekatalysator (welcher ein anstromseitiger katalytischer Konverter und ein Sammler-Charakterisierungskonverter ist, und hierin als MCC #2, #3 oder "MCC" 26 bezeichnet wird) der Sauerstoff absorbierende Substanzen wie z. B. Cerium (Ce) enthält, der als ein der Zylindergruppe #2, #3 entsprechender anstromseitiger katalytischer Konverter wirkt, ist in dem Sammelrohr 22b angeordnet. Da der MCC 24 und der MCC 26 in den Sammelrohren 22a bzw. 22b an Positionen in der Nähe des Motors 1 angeordnet sind, können der MCC 24 und der MCC 26 sofort aktiviert werden, selbst wenn der Motor 1 kalt ist. Daher ist es möglich, schädliche Substanzen (HC, CO und NO_x) in den Abgasen unabhängig von dem Betriebszustand des Motors 1 zu entfernen.
Luft/Kraftstoff-Verhältnissensoren (wie z. B. ein LAFS- oder O₂-Sensor hierin als "vordere A/F-Sensoren" bezeichnet) 21a und 21b, welche das Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (Abgas-A/F) detektieren, sind jeweils anstromseitig von dem #1, #4 MCC 24 angeordnet (einem Teil, wo der Abgaskanal 20a und der Abgaskanal 20d des Abgassammlers 20 sich vereinen) und anstromseitig von den #2, #3 MCC 26 (einem Teil, wo sich der Abgaskanal 20b und der Abgaskanal 20c des Abgassammlers 20 vereinen).
In ähnlicher Weise sind Luft/Kraftstoff-Verhältnissensoren (welche anstromseitige Abgassensoren sind und hierin nachstehend als "mittlere A/F-Sensoren" bezeichnet werden) 25 und 27 jeweils abstromseitig von dem #1, #4 MCC 24 in dem Sammelrohr 22a und abstromseitig von dem #2, #3 MCC 26 in dem Sammelrohr 22b angeordnet.
Ein Dreiwegekatalysator (welcher ein abstromseitiger katalytischer Konverter und ein Unterboden-Charakterisierungskonverter ist, und hierin nachstehend als "UCC" 30 bezeichnet wird) ist ebenfalls in dem Abgasrohr 28 angeordnet. Der UCC 30 enthält ebenfalls Sauerstoff absorbierende Substanzen, wie z. B. Cerium (Ce). Ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor (hierin nachstehend als "anstromseitiger hinterer A/F-Sensor" 29 bezeichnet) ist anstromseitig von dem UCC 30 in dem Abgasrohr 28 vorgesehen und ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor, (welcher ein abstromseitiger Abgassensor ist und hierin als ein "abstromseitiger hinterer A/F-Sensor" 31 bezeichnet wird) ist abstromseitig von dem UCC 30 angeordnet.
Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 60 besteht aus einer Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung, einer Speichervorrichtung (einem ROM, einem RAM oder einem nicht flüchtigen RAM), einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Zeitgeberzähler usw. Die ECU 60 steuert die gesamten Vorgänge des Abgasemissions-Regelsystems einschließlich des Motors 1.
Eine Vielfalt von Sensoren, wie z. B. ein Kurbelwellenwinkelsensor 62, sowie die vorstehend erwähnten vorderen A/F- Sensoren 21a und 21b, die mittleren A/F-Sensoren 25 und 27, die anstromseitigen hinteren A/F-Sensoren 29 und der abstromseitige hintere A/F-Sensor 31 sind mit der Eingangsseite der ECU 60 so verbunden, daß von diesen Sensoren detektierte Information in die ECU 60 eingegeben werden kann. Es sei angemerkt, daß die Motordrehzahl Ne durch Ermitteln des momentanen Verbrennungszylinders auf der Basis des von dem Kurbelwellenwinkeldetektor detektierten Kurbelwellenwinkels gefunden wird.
Andererseits ist eine Vielfalt von Ausgabevorrichtungen, wie z. B. das vorstehend erwähnte Kraftstoffeinspritzventil 6, die Zündspule 8, und das Drosselventil 14 mit der Ausgangsseite der ECU 60 verbunden. Wenn beispielsweise das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis (Verbrennungs-A/F) in der Verbrennungsreihenfolge (#1 → #3 → #4 → #2) gemäß der detektierten Information aus den A/F-Sensoren eingestellt worden ist, werden Befehlssignale, welche die Kraftstoffeinspritzmenge und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt repräsentieren an das Kraftstoffeinspritzventil 6 in der Reihenfolge der Verbrennung gemäß dem Verbrennungs-A/F ausgegeben, und Befehlssignale, welche den Zündzeitpunkt repräsentieren, werden an die Zündspule 8 in der Reihenfolge der Verbrennung ausgegeben. Daher kann eine geeignete Menge an Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil 6 zum geeigneten Zeitpunkt eingespritzt werden, wobei das Drosselventil 14 in einem geeigneten Winkel geöffnet ist, und die Zündkerze eine Funkenzündung zum korrekten Zeitpunkt ausführt.
Eine Beschreibung wird nun bezüglich des Betriebs des Mehrfacheinspritzungs-Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung, der wie vorstehend aufgebaut ist, gegeben, d. h. des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Bestimmung, welcher Katalysator sich verschlechtert hat oder nicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, ob sich ein katalytischer Konverter verschlechtert hat oder nicht, im Grunde durch Überwachen einer zeitlichen Veränderung in der Sauerstoffspeicherkapazität des katalytischen Konverters ermittelt, wenn das A/F des in den katalytischen Konverter strömenden Abgases zwischen einem mageren Luft/Kraftstoff- Verhältnis und einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis moduliert wird, wie es auch bei dem Stand der Technik der Fall ist. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich jedoch von dem Stand der Technik dahingehend, daß das Verbrennungs-A/F in der Zylindergruppe #1, #4 und das Verbrennungs-A/F in der Zylindergruppe #2, #3 zu einem mageren Luft/Kraftstoff- Verhältnis oder zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis in regelmäßigen Intervallen umgeschaltet wird, und das Abgas-A/F in der Zylindergruppe #1, #4 und das Abgas-A/F in der Zylindergruppe #2, #3 auf ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird.
Insbesondere wird Kraftstoff dem Zylinder #1 und dem Zylinder #4 in der Weise zugeführt, daß das Verbrennungs-A/F in dem Zylinder #1 und in dem Zylinder #4 gleich ist, und daß das Verbrennungs-A/F in dem Zylinder #2 und dem Zylinder #3 gleich ist, und die Menge des dem Zylinder #1 und dem Zylinder #4 zugeführten Kraftstoffes und die Menge des dem Zylinder #2 und dem Zylinder #3 zugeführten Kraftstoffes wird in regelmäßigen Intervallen, wie z. B. in einem vorbestimmten Zyklus vergrößert oder verkleinert.
Fig. 3 ist ein Flussdiagramm, das eine Regelroutine gemäß der vorliegenden Erfindung für die Ermittlung darstellt, ob sich der Katalysator verschlechtert hat oder nicht. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 erfolgt nun eine detaillierte Beschreibung der erfindungsgemäßen Prozedur für die Ermittlung, ob sich der Katalysator verschlechtert hat oder nicht.
Nach dem Start der Regelroutine für die Ermittlung, ob sich der Katalysator verschlechtert hat oder nicht, wird zuerst im Schritt S10 ermittelt, ob eine Zeitdauer des Verbrennungs-A/F (oder des Abgas-A/F) in der die Zylindergruppe #1, #4 kontinuierlich mager ist, gleich oder länger als eine vorbestimmte Zeitdauer T1 ist oder ist. Die vorbestimmte Zeitdauer T1 ist ein Kennwert (z. B. etwa 2 bis 6 Sekunden), der im voraus gemäß den Betriebsbedingungen (der Motordrehzahl Ne, des Volumenwirkungsgrades, der Katalysatortemperatur, usw.) berechnet wurde, kann aber auch ein fester Wert sein. Die vorbestimmte Zeitdauer T1 kann insofern jeder Wert sein, sofern sie länger als ein Zyklus ist, und bevorzugter kann die vorbestimmte Zeitdauer T1 gemäß der Sauerstoffspeicherkapazität des #1, #4 MCC 24 so eingestellt sein, daß sie länger als die verstrichene Zeitdauer ist, bis die Menge des von dem #1, #4 MCC 24 absorbierten Sauerstoffs die Sauerstoffspeicherkapazität überschreitet, d. h., eine verstrichene Zeitdauer bis die Modulation des Abgas-A/F durch den mittleren A/F- Sensor 25 detektiert wird. In diesem Falle wird es bevorzugt, daß die vorbestimmte Zeitdauer T1 gemäß den Betriebsbedingungen des Motors 1 (der Motordrehzahl Ne, des Volumenwirkungsgrades, der Katalysatortemperatur, der Abgastemperatur, dem dargestellten mittleren effektiven Druck, dem mittleren effektiven Nettodruck, dem Ansaugsammlerdruck, der Kühlwassertemperatur, ob oder nicht eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Kaltstart verstrichen ist, und dem Grad der Katalysatorverschlechterung (Kilometerstand) usw.)) korrigiert wird.
Ferner ist, obwohl in diesem Beispiel die vorbestimmte Zeitdauer T1 durch eine Zeit spezifiziert ist, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern die vorbestimmte Zeitdauer T1 kann durch die Anzahl von Umdrehungen des Motors 1 spezifiziert sein. Beispielsweise kann die vorbestimmte Zeitdauer T1 auf 150 Umdrehungen eingestellt sein.
Wenn das Ermittlungsergebnis im Schritt S10 falsch (Nein) ist, d. h., wenn ermittelt wird, daß die Zeitdauer in der das Verbrennungs-A/F der Zylindergruppe #1, #4 mager ist, kürzer als die vorbestimmte Zeitdauer T1 ist, geht der Prozeß zu dem Schritt S12 über, in welchem das Verbrennungs-A/F der Zylindergruppe #1, #4 auf ein magereres Luft/Kraftstoff-Verhältnis moduliert wird, und das Verbrennungs-A/F der Zylindergruppe #2, #3 auf ein fetteres Luft/Kraftstoff-Verhältnis moduliert wird.
Wenn das Ermittlungsergebnis im Schritt S10 wahr (Ja) ist, d. h., wenn ermittelt wird, daß die Zeitdauer, in der das Verbrennungs-A/F der Zylindergruppe #1, #4 mager ist, gleich oder länger als die vorbestimmte Zeitdauer T1 ist, geht der Prozeß zu dem Schritt S14 über, in welchem ermittelt wird, ob die Zeitdauer in der das Verbrennungs-A/F der Zylindergruppe #2, #3 kontinuierlich mager ist oder nicht, gleich oder länger als eine bestimmte Zeitdauer T2 ist oder nicht. Wie in dem Falle mit der vorbestimmten Zeitdauer T1 ist die vorbestimmte Zeitdauer T2 ein Kennwert (z. B. 2 bis 6 Sekunden), der im voraus gemäß den Betriebsbedingungen (der Motordrehzahl Ne, des Volumenwirkungsgrades, der Katalysatortemperatur, usw.) berechnet wurde, kann aber auch ein fester Wert sein. Die vorbestimmte Zeitdauer T2 kann insofern jeder Wert sein, sofern sie länger als ein Zyklus ist, und bevorzugter kann die vorbestimmte Zeitdauer T2 gemäß der Sauerstoffspeicherkapazität des #2, #3 MCC 26 so eingestellt sein, daß sie länger als die verstrichene Zeitdauer ist, bis die Menge des von dem #2, #3 MCC 24 absorbierten Sauerstoffs die Sauerstoffspeicherkapazität überschreitet, d. h., eine verstrichene Zeitdauer bis die Modulation des Abgas-A/F durch den mittleren A/F-Sensor 27 detektiert wird. In diesem Falle wird es bevorzugt, daß die vorbestimmte Zeitdauer T2 gemäß den Betriebsbedingungen des Motors 1 (der Motordrehzahl Ne, des Volumenwirkungsgrades, der Katalysatortemperatur, der Abgastemperatur, dem dargestellten mittleren effektiven Druck, dem mittleren effektiven Nettodruck, dem Ansaugsammlerdruck, der Kühlwassertemperatur, ob oder nicht eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Kaltstart verstrichen ist, und dem Grad der Katalysatorverschlechterung (Kilometerstand) usw.)), so daß das Abgasemissionssteuerverhalten des #2, #3 MCC 26 optimal sein kann, oder eine Verschlechterung des #2, #3 MCC 26 leicht detektiert werden kann.
Obwohl in diesem Beispiel die vorbestimmte Zeitdauer T2 auf denselben Wert wie die vorbestimmte Zeitdauer T1 eingestellt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern die vorbestimmte Zeitdauer T2 und die vorbestimmte Zeitdauer T1 können unterschiedlich sein. Die vorbestimmte Zeitdauer T2 kann durch die Anzahl von Umdrehungen des Motors 1 bestimmt sein wie es vorstehend erwähnt wurde und kann beispielsweise auf 150 Umdrehungen eingestellt sein.
Wenn das Ermittlungsergebnis in dem Schritt S14 falsch (Nein) ist, d. h., wenn ermittelt wird, daß die Zeitdauer in der das Verbrennungs-A/F der Zylindergruppe #2, #3 mager ist, kürzer als die vorbestimmte Zeitdauer T2 ist, geht der Prozeß zu dem Schritt S16 über, in welchem das Verbrennungs-A/F der Zylindergruppe #1, #4 auf ein fetteres Luft/Kraftstoff-Verhältnis moduliert wird, und das Verbrennungs-A/F der Zylindergruppe #2, #3 auf ein magereres Luft/Kraftstoff-Verhältnis moduliert wird. Andererseits springt, wenn das Ermittlungsergebnis in dem Schritt S14 wahr (Ja) ist, der Prozeß zu dem Schritt S10 zurück, um die vorstehend beschriebene Ermittlung nochmals durchzuführen.
Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm, welches eine zeitliche Veränderung in dem Abgas-A/F jedes Zylinders und des Abgas-A/F jeder Zylindergruppe in dem Falle darstellt, in welchem die vorstehend beschriebene Regelroutine ausgeführt wird ("R" und durchgezogene Linien zeigen fettere Luft/Kraftstoff-Verhältnisse und "L" und unterbrochene Linien zeigen magerere Luft/Kraftstoff-Verhältnisse an). In diesem Beispiel ist gemäß Darstellung in Fig. 4 das Abgas-A/F der Zylindergruppe #1, #4 auf ein magereres A/F moduliert und das Abgas-A/F der Zylindergruppe #2, #3 ist auf ein fetteres A/F für die vorbestimmte Zeitdauer T1 in diesem Beispiel (zur Vereinfachung 4 Zyklen) moduliert, und dann ist das Abgas-A/F der Zylindergruppe #1, #4 auf ein fetteres A/F moduliert, und das Abgas- A/F der Zylindergruppe #2, #3 ist auf ein magereres A/F für die vorbestimmte Zeitdauer T2 (z. B. 4 Zyklen) moduliert, so daß das Abgas-A/F des in den #1, #4 im MCC 24 strömenden Abgases und das Abgas-A/F des in den #2, #3 MCC 26 strömenden Abgases in einer abwechselnden Weise in einem relativ langen Zyklus (T1 + T2; 8 Zyklen in diesem Beispiel) (Abgas- Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungsmittelwerte) moduliert sind.
Wenn das Abgas-A/F des in den #1, #4 MCC 24 strömenden Abgases und das Abgas-A/F des in den #2, #3 MCC 26 strömenden Abgases in einem relativ langen Zyklus wie vorstehend beschrieben moduliert werden, übersteigt die Menge des Sauerstoffs, die von dem #1, #4 MCC 24 und dem #2, #3 MCC 26 bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis absorbiert wird, die Sauerstoffspeicherkapazität in dem Falle, in welchem sich der Katalysator in einem solchen Maße verschlechtert hat, daß die Katalysatorverschlechterung detektiert werden sollte, und daher können die mittleren A/F-Sensoren 25 und 27 sicher die Modulation des Abgas-AlF bei jeder Gelegenheit detektieren. Wenn es möglich ist, sicher die Modulation des Abgas-A/F zu detektieren, kann eine Verringerung der Sauerstoffspeicherkapazität des #1, #4 MCC 24 und des #2, #3 MCC 26 leicht anhand einer Veränderung in dem Ausgangssignal aus den mittleren A/F-Sensoren 25 und 27 detektiert werden. Daher kann eine leichte Verringerung der Sauerstoffspeicherkapazität des #1, #4 MCC 24 und des #2, #3 MCC 26, d. h., eine leichte Verschlechterung des #1, #4 MCC 24 und des #2, #3 MCC 26 sicher durch eine Überwachung einer Veränderung in dem Ausgangssignal aus den mittleren A/F-Sensoren 25 und 27 detektiert werden.
Nach dem Ausführen der Schritte S12 und S16 wird im Schritt S18 ermittelt, ob eine Veränderung in dem Ausgangssignal aus den mittleren A/F-Sensoren 25 und 27 vorliegt oder nicht. Insbesondere dann, wenn sich die Sauerstoffspeicherkapazität verringert hat, erhöht sich die Menge des Sauerstoffs, der ohne absorbiert zu werden emittiert wird, oder die Menge des Sauerstoffs erreicht rasch den Sättigungspegel, und der Sauerstoff beginnt auszuströmen. Demzufolge wird eine zeitliche Veränderung in der Amplitude der Schwingung des Ausgangssignals aus den mittleren A/F-Sensoren 25 und 27 oder eine zeitliche Veränderung in der Antwortverzögerungszeit der Schwingung des Ausgangssignals aus den mittleren A/F-Sensoren 25 und 27 detektiert.
In dem nächsten Schritt S20 wird ermittelt, ob eine zeitliche Veränderung in der Amplitude oder der Antwortverzögerungszeit der Schwingung des Ausgangssignals aus den mittleren A/F-Sensoren 25 und 27 vorliegt oder nicht. Insbesondere wird ermittelt, ob die Amplitude einen vorbestimmten Wert oder mehr aufgrund einer Zunahme in der Menge des emittierten Sauerstoffs erreicht oder nicht, oder ob die Antwortverzögerungszeit eine vorbestimmte Zeit oder weniger erreicht, oder nicht, so daß Sauerstoff in einem früheren Stadium ausströmt. Wenn das Ermittlungsergebnis wahr (Ja) ist, d. h., wenn ermittelt wird, daß eine zeitliche Veränderung in der Amplitude oder in der Antwortverzögerungszeit der Schwingung des Ausgangssignals aus den mittleren A/F-Sensoren 25 und 27 vorliegt, geht der Prozeß zu dem Schritt S22 über, wo ermittelt wird, daß sich der #1, #4 MCC 24 oder der #2, #3 MCC 26 verschlechtert haben (Verschlechterungsermittlungsvorrichtung). Detaillierter wird, wenn ermittelt wird, daß eine zeitliche Veränderung in der Amplitude oder der Antwortverzögerungszeit der Schwingung des Ausgangssignals aus dem mittleren A/F- Sensor 25 vorliegt, festgestellt, daß sich der #1, #4 MCC 24 verschlechtert hat, und wenn ermittelt wird, daß eine zeitliche Veränderung in der Amplitude oder der Antwortverzögerungszeit der Schwingung des Ausgangssignals aus dem mittleren A/F-Sensor 25 vorliegt, festgestellt, daß sich der #2, #3 MCC 26 verschlechtert hat.
Es sei angemerkt, daß, wenn die Ermittlung basierend auf der Antwortverzögerungszeit gemacht wird, eine verstrichene Zeitdauer bis das Abgas die mittleren A/F-Sensoren 25 und 27 erreicht, von der Antwortverzögerungszeit subtrahiert wird.
Andererseits geht, wenn ermittelt wird, daß keine zeitliche Veränderung in der Amplitude oder Antwortverzögerungszeit der Schwingung des Ausgangssignals aus den mittleren A/F- Sensoren 25 und 27 vorliegt, der Prozeß zu dem Schritt S24 über, in welchem ermittelt wird, daß der #1, #4 MCC 24 oder der #2, #3 MCC 26 normal funktionieren.
Im übrigen kann, wenn das Abgas-A/F des in den #1, #4 MMC 24 oder den #2, #3 MMC 26 strömenden Abgases in einem relativ langen Zyklus moduliert wird, das NO_x nicht ausreichend durch den #1, #4 MCC 24 oder den #2, #3 MCC 26 gereinigt werden kann. Wie es in Fig. 4 dargestellt, welche eine zeitliche Veränderung in dem Abgas-A/F anstromseitig von dem UCC 30 darstellt, ist jedoch das Abgas-A/F das Abgas-A/F des von entsprechenden Zylindern in einen Bereich anstromseitig von dem UCC 30 ausgegebenen Abgases dort, wo sich die Abgase von dem Sammelrohr 22a und dem Sammelrohr 22b vereinen, und somit wird das Abgas-A/F des in den UCC 30 strömenden Abgases in einem kurzen Zyklus moduliert. Daher kann das NO_x, das nicht von dem #1, #4 MCC 24 oder dem #2, #3 MCC 26 gereinigt wurde, durch den UCC 30 gereinigt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nämlich möglich, sicher zu ermitteln, ob sich der #1, #4 MCC 24 oder der #2, #3 MCC 26 auch nur leicht verschlechtert haben, während gleichzeitig eine hohe Reinigungsleistung nicht nur von HC und CO sondern auch von NO_x sichergestellt ist.
Ferner wird im Schritt S26 in der gleichen Weise wie in dem Schritt S18 ermittelt, ob eine Veränderung in dem Ausgangssignal aus dem abstromseitigen hinteren A/F-Sensor 31 vorliegt oder nicht. Insbesondere wird eine Veränderung in der Amplitude der Schwingung des Ausgangssignals aus dem abstromseitigen hinteren A/F-Sensor 31 oder eine zeitliche Veränderung in der Antwortverzögerungszeit der Schwingung des Ausgangssignals aus dem abstromseitigen hinteren A/F-Sensor 31 detektiert.
In dem nächsten Schritt S28 wird wie in dem Falle bei dem Schritt S20 ermittelt, ob eine zeitliche Veränderung in der Amplitude oder Antwortverzögerungszeit der Ausgangsschwingung des abstromseitigen hinteren A/F-Sensors 31 vorliegt oder nicht. Wenn das Ermittlungsergebnis wahr (Ja) ist, d. h., wenn ermittelt wird, daß eine zeitliche Veränderung in der Amplitude oder Antwortverzögerungszeit der Ausgangsschwingung des abstromseitigen hinteren A/F-Sensors 31 vorliegt, geht der Prozeß zu dem Schritt S30 über, in welchem ermittelt wird, daß sich der UCC 30 verschlechtert hat (Verschlechterungsermittlungsvorrichtung). Andererseits geht, wenn ermittelt wird, daß keine zeitliche Veränderung in der Amplitude oder der Antwortverzögerungszeit der Schwingung des Ausgangssignals aus dem abstromseitigen hinteren A/F-Sensors 31 vorliegt, der Prozeß zu dem Schritt S32 über, wo festgestellt wird, daß der UCC 30 sich nicht verschlechtert hat, sondern normal funktioniert.
Im übrigen hat der UCC 30 die herkömmlichen Probleme, da das Abgas-A/F des in den UCC 30 strömenden Abgases mit einem kurzen Zyklus wie vorstehend beschrieben moduliert ist, und somit ist die Genauigkeit der Verschlechterung, mit welcher sich der UCC 30 verschlechtert hat oder nicht, niedriger als die Genauigkeit der Ermittlung, ob sich der #1, #4 MCC 24 und der #2, #3 MCC 26 verschlechtert haben oder nicht. Da jedoch die Genauigkeit der Ermittlung, ob sich der UCC 30 verschlechtert hat oder nicht, wenigstens auf derselben Ebene wie der des Standes der Technik liegt, kann die Zuverlässigkeit des Abgasemissions-Regelsystems als Ganzes verbessert werden, indem die Ermittlung, ob sich der UCC 30 verschlechtert hat oder nicht, sowie die Ermittlung, ob sich der #1, #MCC 24 und der #2, #3 MCC 26 verschlechtert haben oder nicht, verbessert wird.
Es dürfte sich jedoch verstehen, daß keine Absicht vorliegt, die Erfindung auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform zu beschränken, sondern daß bestimmte Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche möglich sind.
Beispielsweise wird es bevorzugt, daß in der Bestimmung, ob sich der Katalysator verschlechtert hat oder nicht, das Abgas-A/F des in den #1, #4 MCC 24 und den #2, #3 MCC 26 strömenden Abgases gemäß einer von den vorderen A/F-Sensoren 21a und 21b gelieferten Information rückkopplungsgesteuert wird, und das Abgas-A/F des in den UCC 30 strömenden Abgases gemäß einer von dem anstromseitigen hinteren A/F-Sensor 29 gelieferten Information rückkopplungsgesteuert wird. Ferner wird es bevorzugt, daß in der Ermittlung, ob sich der Katalysator verschlechtert hat oder nicht, das Abgas-A/F des in den UCC 30 strömenden Abgases gemäß von einer von dem abstromseitigen A/F-Sensor 31 gelieferten Information rückkopplungsgesteuert wird, und das Abgas-A/F des in den #1, #4 MCC 24 und den #2, #3 MCC 26 strömenden Abgases gemäß einer von den mittleren A/F-Sensoren 25 und 27 gelieferten Information rückkopplungsgesteuert wird. Dieses verbessert das Abgasemissionsregelverhalten weiter und macht es möglich, genauer zu ermitteln, ob sich der Katalysator verschlechtert hat oder nicht.
Ferner wird es bevorzugt, daß die Ermittlung, ob sich der Katalysator verschlechtert hat oder nicht, nur durchgeführt wird, wenn der UCC 30 aktiv ist, so daß der UCC 30 sicher NO_x reinigen kann. In diesem Falle wird, ob der UCC 30 aktiv ist oder nicht, dadurch ermittelt, ob die Temperatur des UCC 30 gleich oder höher als eine vorbestimmte Temperatur (z. B. 300°C) ist oder nicht, oder ob die Kühlwassertemperatur des Motors 1 gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert (z. B. 40°C) ist, oder ob eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. 3 Minuten) nach einem Kaltstart des Motors 1 vergangen ist oder nicht, oder anhand anderer Zustände.
Ferner können Veränderungen in dem Ausgangssignal aus den mittleren A/F-Sensoren beliebiger Art sein, sofern sie Veränderungen in der Amplitude oder der Antwortverzögerungszeit beinhalten.
Ferner kann die Ermittlung, ob sich der Katalysator verschlechtert hat oder nicht, nur durchgeführt werden, wenn der Motor 1 beispielsweise in einem stationären Zustand arbeitet. In diesem Falle ist es möglich, sicher die Ermittlung durchzuführen, ob sich der Katalysator verschlechtert hat oder nicht, ohne die Ausgangsleistung des Motors 1 zu beeinträchtigen.
Ferner kann obwohl in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ein Zylindereinspritzungs-Viertakt-Vierzylinder- Benzinmotor mit Funkenzündung als Motor 1 verwendet wird, jede Art von Motoren, wie z. B. ein Ansaugrohreinspritzungs- Benzinmotor, Zweitaktbenzinmotor und Dieselmotor als Motor 1 verwendet werden, sofern es ein Mehrzylindermotor ist.

Claims

1. Abgasemissions-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor, welcher mehrere anstromseitige Abgaskanäle (22a, 22b), die für entsprechende von mehreren Zylindern des Verbrennungsmotors vorgesehen sind, einen abstromseitigen Abgaskanal (28) der durch Vereinen der mehreren abstromseitigen Abgaskanäle gebildet wird, mehrere anstromseitige katalytische Konverter (24, 26), die in entsprechenden von den mehreren anstromseitigen Abgaskanälen angeordnet sind, und einen abstromseitigen katalytischen Konverter (30), der in dem abstromseitigen Abgaskanal angeordnet ist, aufweist, wobei das Abgasemissions-Regelsystem für den Verbrennungsmotor dadurch gekennzeichnet ist, daß es aufweist:
anstromseitige Abgassensoren (25, 27), die anstromseitig in den Abgaskanälen vorgesehen und abstromseitig von den abstromseitigen katalytischen Konvertern positioniert sind, um ein Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu detektieren;
eine Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Veränderungs vorrichtung (S10, S12, S14, S16) welche ein Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das in einen von den mehreren anstromseitigen Abgaskanälen strömt, und ein Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das in den anderen von den mehreren anstromseitigen Abgaskanälen strömt, auf ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis und ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis abwechselnd mit einem vorbestimmten Zyklus, der länger als jeder von den Verbrennungszyklen des Verbrennungsmotors ist, umschaltet; und
eine Verschlechterungsermittlungsvorrichtung (S18, S20, S22, S24) welche anhand einer Veränderung in dem von den anstromseitigen Abgassensoren detektierten Abgas- Luft/Kraftstoff-Verhältnis ermittelt, ob sich die anstromseitigen katalytischen Konverter verschlechtert haben.

2. Abgasemissions-Regelsystem für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Zyklus länger als jeder der Verbrennungszyklen des Verbrennungsmotors ist.

3. Abgasemissions-Regelsystem für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren anstromseitigen Abgaskanäle so aufgebaut sind, daß Abgas aus Zylindern, in welchen die Verbrennung unzusammenhängend ist, vereint wird.

4. Abgasemissions-Regelsystem für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die anstromseitigen Abgassensoren mehrfach vorgesehen und getrennt in entsprechenden von den mehreren anstromseitigen Abgaskanälen angeordnet sind, und die Verschlechterungsermittlungsvorrichtung anhand einer Veränderung in dem Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das von den mehreren anstromseitigen Abgassensoren detektiert wird, ermittelt, ob sich jeder von den mehreren anstromseitigen katalytischen Konvertern verschlechtert hat.

5. Abgasemissions-Regelsystem für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Veränderung in dem Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das von dem anstromseitigen Abgassensor detektiert wird, eine zeitliche Veränderung in der Amplitude der Ausgangsschwingung ist, die durch das Umschalten des Abgas- Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch die Abgas-Luft/Kraftstoff-Veränderungsvorrichtung bewirkt wird.

6. Abgasemissions-Regelsystem für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Veränderung in dem Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das von den anstromseitigen Abgassensoren detektiert wird, eine zeitliche Veränderung in der Antwortverzögerungszeit der Ausgangsschwingung ist, die durch das Umschalten des Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch die Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Veränderungsvorrichtung bewirkt wird.

7. Abgasemissions-Regelsystem für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welches ferner einen abstromseitigen Abgassensor aufweist, der in dem abstromseitigen Abgaskanal vorgesehen und abstromseitig von dem abstromseitigen katalytischen Konverter angeordnet ist, um ein Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu detektieren; wobei die Verschlechterungsermittlungsvorrichtung auch anhand einer Veränderung in dem Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das von dem abstromseitigen Abgassensor detektiert wird, ermittelt, ob sich der abstromseitige katalytische Konverter verschlechtert hat.