DE112015002150T5

DE112015002150T5 - Abgasreinigungsvorrichtung für einen Internverbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112015002150T5
Application number: DE112015002150.7T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Kawakatsu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2017-02-16
Also published as: JP2015212527A; US20170067386A1; WO2015170449A1

Abstract

Ein Sauerstoffspeicherzustand eines Katalysators (18) wird basierend auf einem Ausgangssignal eines Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensors (20) geschätzt und der Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators (18) wird basierend auf einem Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes so gesteuert, dass der Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators (18) einen Neutralzustand erreicht. Außerdem wird der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes basierend auf dem Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes und eines Ausgangssignals eines Sauerstoffs (21) so korrigiert, dass eine Verschlechterung der Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung begrenzt wird. Darüber hinaus wird bewirkt, dass ein Konstantstrom in einer Richtung fließt, der die Fett-Erkennung durch den Sauerstoffsensor (21) in einem Fall eines Übergangs des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors (21) zu einer Mager-Seite beschleunigt wird. Es wird bewirkt, dass der Konstantstrom in einer Richtung fließt, in der eine Mager-Erkennung durch den Sauerstoffsensor (21) in einem Fall eines Übergangs des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors (21) zu einer Fett-Seite beschleunigt wird. Dementsprechend können basierend auf dem Ausgangssignal des Sauerstoffsensors (21) eine Luft-Treibstoff-Verhältnis-Veränderung in dem Katalysator (18) und eine Veränderung des tatsächlichen Sauerstoffspeicherzustandes des Katalysators (18) früh erkannt werden und die Verschlechterung der Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung kann früh erkannt werden.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-95617 , eingereicht am 6. Mai 2014, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung ist eine Erfindung, die eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Internverbrennungsmotor betrifft, in der ein Luft-Treibstoff-Verhältnis eines Abgases erfassende Abgassensoren an einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite eines Abgasreinigungskatalysators eines Internverbrennungsmotors installiert sind.
STAND DER TECHNIK
In einem Abgasreinigungssystem für einen Internverbrennungsmotor ist ein Abgassensor (Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor oder Sauerstoffsensor), der ein Luft-Treibstoff-Verhältnis eines Abgases erfasst, an sowohl einer stromaufwärtigen Seite als auch einer stromabwärtigen Seite eines Abgasreinigungskatalysators installiert, sodass eine Abgasreinigungsrate des Abgasreinigungskatalysators gesteigert wird. Eine „Hauptrückkopplungssteuerung“, die eine Rückkopplungssteuerung einer Treibstoffeinspritzmenge basierend auf einem Ausgangssignal des Abgassensors an der stromaufwärtigen Seite ist, wird durchgeführt, sodass das Luft-Treibstoff-Verhältnis des Abgases an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators ein Ziel-Luft-Treibstoff-Verhältnis einer stromaufwärtigen Seite wird. Außerdem wird eine "Unter-Rückkopplungssteuerung" durchgeführt, die eine Korrektur des Ziel-Luft-Treibstoff-Verhältnisses der Hauptrückkopplungssteuerung oder eine Modifikation eines Rückkopplungskorrekturausmaßes der Treibstoffeinspritzmenge der Hauptrückkopplungssteuerung basierend auf einem Ausgangssignal des Abgassensors an der stromabwärtigen Seite ist, sodass das Luft-Treibstoff-Verhältnis des Abgases an der stromabwärtigen Seite des Katalysators ein Ziel-Luft-Treibstoff-Verhältnis der stromabwärtigen Seite wird.
Der Abgassensor, wie beispielsweise der Sauerstoffsensor, weist eine Sensorausgangssignalveränderungsverzögerung in Bezug auf eine Veränderung eines tatsächlichen Luft-Treibstoff-Verhältnisses auf, wenn sich das Luft-Treibstoff-Verhältnis des Abgases ändert.
In einigen Systemen, in denen die Unter-Rückkopplungssteuerung basierend auf einem Ausgangssignal eines Abgassensors der stromabwärtigen Seite durchgeführt wird, kann eine Ausgangssignalcharakteristik des Abgassensors der stromabwärtigen Seite durch einen Konstantstromschaltkreis verändert werden, der außerhalb des Abgassensors der stromabwärtigen Seite angeordnet ist, der bewirkt, dass ein Konstantstrom zwischen den Sensorelektroden fließt, wie es in Patentliteratur 1 ( JP 2013-170453 A ) beschrieben ist. Dies ermöglicht durch den Konstantstrom, der in einer Richtung fließt, in der die Magererfassung durch den Abgassensor der stromabwärtigen Seite beschleunigt wird, in einem Fall, in der die von der Unter-Rückkopplungssteuerung resultierende Korrektur in eine Magerrichtung geht, das in Bezug auf ein Reinigungsfenster mager werdende Luft-Treibstoff-Verhältnis in dem Katalysator durch den Abgassensor der stromabwärtigen Seite früh zu erfassen. Wenn die von der Unter-Rückkopplungssteuerung resultierende Korrektur in eine Fett-Richtung geht, ermöglicht dies, das Luft-Treibstoff-Verhältnis in dem Katalysator, das in Bezug auf das Reinigungsfenster fett wird, durch den Konstantstrom, der in einer Richtung fließt, in der die Fett-Erfassung durch den Abgassensor der stromabwärtigen Seite beschleunigt wird, durch den Abgassensor der stromabwärtigen Seite früh erfasst wird. Auf diese Weise kann die Richtung der Korrektur durch die Unter-Rückkopplungssteuerung umgeschaltet werden, bevor eine Reinigungsleistung des Katalysators abnimmt, oder wenn die Reinigungsleistung des Katalysators beginnt abzunehmen. Dementsprechend kann eine Zeitspanne, in der die Reinigungsleistung des Katalysators hoch ist, erhalten werden (eine Zeitspanne, während der das Luft-Treibstoff-Verhältnis in dem Katalysator in dem Reinigungsfenster gehalten werden kann), verlängert werden, und ein Abgasausstoß kann verringert werden.
Trotzdem gibt es zwischen einer Veränderung in dem Luft-Treibstoff-Verhältnis an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators und einer Veränderung in dem Luft-Treibstoff-Verhältnis in den Katalysator eine auf eine Katalysatorreaktion zurückzuführende Verzögerung und somit kann nicht gesagt werden, dass die Steuerung mit einer maximal möglichen Geschwindigkeit durchgeführt wurde. Ein Fall, in dem sich ein Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators in einem Neutralzustand befindet, ist ein Zustand, in dem eine Fähigkeit zum Erhalten des Luft-Treibstoff-Verhältnisses in dem Katalysator in dem Reinigungsfenster maximiert ist (das heißt, ein Zustand in dem eine Robustheit in Bezug auf eine Luft-Treibstoff-Verhältnis-Fluktuation an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators hoch ist). Dementsprechend ist es denkbar, dass Schnelligkeit und eine hohe Robustheit zeitgleich dadurch erzielt werden können, dass der Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators basierend auf dem Luft-Treibstoff-Verhältnis an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators geschätzt wird, und der Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators basierend auf einem Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes des Katalysators so gesteuert wird, dass der Neutralzustand als der Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators aufrechterhalten wird.
Während des Schätzens des Sauerstoffspeicherzustandes des Katalysators basierend auf dem Luft-Treibstoff-Verhältnis an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators kann durch Variation und Fluktuation der Katalysatorcharakteristik ein Sauerstoffspeicherzustandsschätzfehler hervorgerufen werden, und der Schätzfehler kann die Genauigkeit der Schätzung verschlechtern. Wenn ein Zustand andauert, in dem die Sauerstoffspeicherzustandsschätzgenauigkeit verschlechtert ist, kann der tatsächliche Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators nicht in dem Neutralzustand gehalten werden und der Abgasausstoß kann in manchen Fällen nicht ausreichend verringert werden.
STAND DER TECHNIK
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 2013-170453 A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Internverbrennungsmotor bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Verschlechterung der Genauigkeit der Schätzung eines Sauerstoffspeicherzustandes eines Katalysators auf schnelle Weise zu begrenzen.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Abgasreinigungskatalysator für einen Internverbrennungsmotor, einem Abgassensor einer stromaufwärtigen Seite und einem Abgassensor einer stromabwärtigen Seite, die jeweils ein Luft-Treibstoff-Verhältnis des Abgases an einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Seite dieses Katalysators erfassen, und einer Konstantstromversorgungseinheit versehen, die eine Ausgangssignalcharakteristik des Abgassensors der stromabwärtigen Seite dadurch verändert, dass sie bewirkt, dass ein Konstantstrom zwischen Sensorelektroden des Abgassensors der stromabwärtigen Seite fließt. Außerdem umfasst die Abgasreinigungsvorrichtung eine Schätzeinheit, die einen Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators basierend auf einem Ausgangssignal des Abgassensors der stromaufwärtigen Seite schätzt, eine Schätzwertkorrektureinheit, welche die Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung basierend auf einem Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes und eines Ausgangssignals des Abgassensors der stromabwärtigen Seite ermittelt und den Schätzwert des Sauerstoff Speicherzustandes so korrigiert, dass eine Verschlechterung der Genauigkeit der Schätzung begrenzt wird, und eine Sensorausgangssignalcharakteristiksteuereinheit. Die Sensorausgangssignalcharakteristiksteuereinheit steuert die Konstantstromversorgungseinheit so, dass der Konstantstrom in einer Richtung fließt, in der im Fall eines Übergangs des Ausgangssignals von dem Abgassensor der stromabwärtigen Seite von einer Fett-Seite zu einer Mager-Seite in Bezug auf ein einem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechendes Ausgangssignal die Fettbestimmung durch den Abgassensor der stromabwärtigen Seite beschleunigt wird. Die Sensorausgangssignalcharakteristiksteuereinheit steuert die Konstantstromversorgungseinheit so, dass der Konstantstrom in einer Richtung strömt, in der im Fall eines Überganges des Ausgangssignals des Abgassensors der stromabwärtigen Seite von der Mager-Seite zu der Fett-Seite in Bezug auf ein einem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechendes Ausgangssignal die Magerbestimmung durch den Abgassensor der stromabwärtigen Seite beschleunigt wird.
In dieser Ausgestaltung strömt der Konstantstrom in der Richtung, in der die Fett-Erkennung durch den Abgassensor der stromabwärtigen Seite im Fall des Übergangs des Ausgangssignals des Abgassensors der stromabwärtigen Seite von der Fett-Seite zu der Mager-Seite in Bezug auf einem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechendes Ausgangssignal beschleunigt wird, und somit kann eine mager-zu-fett-Luft-Treibstoff-Verhältnis-Veränderung in dem Katalysator durch den Abgassensor der stromabwärtigen Seite früh erfasst werden. Der Konstantstrom fließt in der Richtung, in welcher die Magererkennung durch den Abgassensor der stromabwärtigen Seite im Fall des Übergangs des Ausgangssignals des Abgassensors der stromabwärtigen Seite von der Mager-Seite zu der Fett-Seite in Bezug auf das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal beschleunigt wird, und somit kann eine fettzu-mager-Luft-Treibstoff-Verhältnis-Veränderung in dem Katalysator durch den Abgassensor der stromabwärtigen Seite früh erkannt werden.
Eine Luft-Treibstoff-Verhältnis-Veränderung in dem Katalysator (das heißt eine Veränderung des tatsächlichen Sauerstoffspeicherzustandes des Katalysators) kann basierend auf dem Ausgangssignal des Abgassensors der stromabwärtigen Seite dadurch das die Ausgangssignalcharakteristik des Abgassensors der stromabwärtigen Seite wie zuvor beschrieben verändert wird, früh erkannt werden. Dementsprechend kann eine Verschlechterung der Sauerstoffspeicherzustand-Schätzgenauigkeit früh erkannt werden. Als ein Ergebnis kann eine Verschlechterung der Genauigkeit der Schätzung des Sauerstoffspeicherzustandes des Katalysators dadurch das der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes früh korrigiert wird, sodass die Verschlechterung der Genauigkeit der
Schätzung des Sauerstoffspeicherzustandes des Katalysator begrenzt wird, sofort begrenz werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist ein Diagramm, das eine schematische Ausgestaltung eines Motorsteuersystems nach einem Beispiel in der vorliegenden Offenbarung darstellt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausgestaltung eines Sensorelements darstellt.
3 ist ein Charakteristik-Diagramm, für eine elektromotorische Kraft, das einen Zusammenhang zwischen einem Luft-Treibstoff-Verhältnis (Luftüberschussverhältnis λ) des Abgases und einer elektromotorischen Kraft des Sensorelements darstellt.
4A ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand von Gaskomponenten um das Sensorelement darstellt.
4B ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand der Gaskomponenten und das Sensorelement darstellt.
5 ist ein Zeitdiagramm, das ein Verhalten eines Sensorausgangssignals darstellt.
6A ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand der Gaskomponenten und das Sensorelement darstellt.
6B ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand der Gaskomponenten um das Sensorelement darstellt.
7 ist ein Sauerstoffsensorausgangssignal-Charakteristik-Diagramm, im Fall einer gesteigerten Mager-Änderungssensitivität / Fett-Änderungssensitivität.
8 ist ein Zeitdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Sensorausgangssignalcharakteristiksteuerung darstellt.
9 ist ein Zeitdiagramm, das ein anderes Ausführungsbeispiel der Sensorausgangssignalcharakteristiksteuerung darstellt.
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Abwicklung einer Sauerstoffspeicherzustandsschätzroutine darstellt.
11 ist ein Flussdiagram, das einen Ablauf des Abwickelns einer neutralen Steuerungsroutine darstellt.
12 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des Abwickelns einer Schätzwertkorrekturroutine darstellt.
13 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des Abwickelns einer Sensorausgangssignalcharakteristiksteuerungsroutine darstellt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird ein bestimmtes Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Eine schematische Ausgestaltung eines Motorsteuersystems insgesamt wird mit Bezug auf 1 beschrieben.
Ein Drosselventil 13 das einen Öffnungsgrad aufweist der durch einen Motor oder dergleichen reguliert wird und ein Drosselpositionssensor 14 der den Öffnungsgrad (die Drosselposition) des Drosselventils 13 erfasst sind an einer Zuleitung 12 eines Motors 11 angeordnet. Ein Treibstoffeinspritzventil 15 das eine In-Zylinder-Einspritzung oder eine Aufnahmeöffnungseinspritzung durchführt ist an jedem Zylinder der Motors 11 befestigt und eine Zündkerze 16 ist an jedem Zylinder in einem Zylinderkopf des Motors 11 befestigt. Die Zündung wird an einem Lufttreibstoffgemisch in dem Zylinder durch eine Funkenentladung durch die jeweilige Zündkerze 16 durchgeführt.
Ein Katalysator 18 wie ein Drei-Wege-Katalysator der CO, HC, NOx und dergleichen aus einem Abgas entfernt ist an einer Abgasleitung 17 des Motors 11 angeordnet. Ein Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor 20 (ein linearer A/F Sensor) der ein lineares Luft-Treibstoff-Verhältnis gibt, das einem Luft-Treibstoff-Verhältnis des Abgases entspricht ist an einer stromaufwärtigen Seite des Katalysator 18 als ein Abgassensor der stromaufwärtigen Seite angeordnet. Ein Sauerstoffsensor 21 (ein O2-Sensor) der abhängig davon ob das Luft-Treibstoff-Verhältnis des Abgases in Bezug auf ein stöchiometrisches Luft-Treibstoff-Verhältnis fett oder mager ist eine Ausgangsspannung umkehrt ist an einer stromabwärtigen Seite des Katalysator als ein Abgassensor der stromabwärtigen Seite angeordnet.
Verschiedene Sensoren wie ein Kurbelwellenwinkelsensor 22 der jedes Mal wenn eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Motors 11 um einen vorbestimmten Kurbelwellenwinkel bewegt ein Pulssignal ausgibt, ein Luftmengensensor 23 der die Menge der durch den Motor 11 eingebrachten Luft erfasst und ein Kühlmitteltemperatursensor 24 der eine Temperatur eines Kühlmittels für den Motor 11 erfasst sind auch in diesem System angeordnet. Der Kurbelwellenwinkel und eine Motordrehzahl werden basierend auf einer Ausgangssignalausgabe durch den Kurbelwellenwinkelsensor 22 erfasst.
Ausgangssignale von diesen verschiedenen Sensoren werden in einer elektronischen Steuereinheit (ECU 25) eingegeben. Diese ECU 25 ist so ausgestaltet das sie einen Mikrocomputer als eine Hauptkomponente aufweist und eine Treibstoffeinspritzmenge einen Zündzeitpunkt an den Grad der Drosselöffnung (die Zuluftmenge) und der gleichen einem Motorbetriebszustand entsprechend durch ausführen verschiedener in einem eingebauten ROM (einem Speichermedium) oder gespeicherter Programme, für die Motorsteuerung steuert.
Wenn eine vorbestimmte Treibstoffluftverhältnis F/B Steuerausführungsbedingung zu dieser Zeit erfüllt wurde führt die ECU 25 eine Haupt F/B Steuerung zur Rückkopplung (F/B) Korrektur des Luft-Treibstoff-Verhältnisses der Einspritzmenge basierend auf dem Ausgangssignal von dem Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor 20 (dem Abgassensor der stromaufwärtigen Seite aus), sodass das Luft-Treibstoff-Verhältnis des Abgases an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators 18 einem Ziel-Luft-Treibstoff-Verhältnis einer stromaufwärtigen Seite entspricht.
Eine Ausgestaltung des Sauerstoffsensors 21 wird im Folgenden mit Bezug auf 2 beschrieben.
Der Sauerstoffsensor 21 weist ein Sensorelement 31 auf, das eine tassenförmige Struktur aufweist. Das gesamte Sensorelement 31 ist so ausgestaltet, dass es in einem Gehäuse (nicht dargestellt) untergebracht wird und eine Elementabdeckung (nicht dargestellt) ist in der Abgasleitung 17 des Motors 11 angeordnet.
Eine Festelektrolytschicht 32 (Festelektrolytkörper) in dem Sensorelement 31 ist so geformt, dass es die Querschnittsform einer Tasse aufweist, eine Abgasseitenelektrodenschicht 33 ist an einer äußeren Oberfläche der Festelektrolytschicht 32 angeordnet und eine Atmosphärenseitenelektrodenschicht 34 ist an einer inneren Oberfläche der Festelektrolytschicht 32 angeordnet. Die Festelektrolytschicht 32 wird von einem Sauerstoffionen-leitenden gesinterten Oxidkörper gebildet, in dem CaO, MgO, Y₂O₃, Yb₂O₃, und dergleichen als Stabilisatoren in ZrO₂, HfO₂, ThO₂, Bi₂O₃ und dergleichen gelöst sind. Jede der Elektrodenschichten 33 und 34 wird von einem Edelmetall mit hoher katalytischer Aktivität wie Platin gebildet und ein poröses chemisches Plattieren oder dergleichen wurde an einer Oberfläche jeder der Elektrodenschichten 33 und 34 ausgeführt. Diese Elektrodenschichten 33 und 34 sind ein Paar von sich gegenüberstehenden Elektroden (Sensorelektroden). Ein von der Festelektrolytschicht 32 umgebener Innenraum ist eine atmosphärische Kammer 35 und ein Heizelement 36 ist in der atmosphärischen Kammer 35 untergebracht. Dieses Heizelement 36 weist eine Wärmeerzeugungskapazität auf, die ausreichend für eine Aktivierung des Sensorelements 31 ist und das gesamte Sensorelement 31 wird durch die exotherme Energie des Heizelements 36 beheizt. Der Sauerstoffsensor 21 weist eine Aktivtemperatur von beispielsweise ungefähr 350°C bis 400°C auf. Eine vorbestimmte Sauerstoffkonzentration wird in der atmosphärischen Kammer 35 als ein Ergebnis einer Atmosphäreneinbringung aufrechterhalten.
In dem Sensorelement 31 liegt an einer Außenseite der Festelektrolytschicht 32 (Elektrodenschicht 33-Seite) einer Abgasatmosphäre vor und an einer Innenseite der Festelektrolytschicht 32 (Elektrodenschicht 34-Seite) liegt eine Luftatmosphäre vor und eine elektromotorische Kraft wird zwischen den Elektrodenschichten 33 und 34 als Reaktion auf einen Sauerstoffkonzentrationsunterschied zwischen Außen- und Innenseite (Unterschied eines Sauerstoffpartialdruckes) erzeugt. In anderen Worten werden in dem Sensorelement abhängig davon, ob das Luft-Treibstoff-Verhältnis fett oder mager ist, verschiedene elektromotorische Kräfte erzeugt. Demensprechend gibt der Sauerstoffsensor 21 ein Signal elektromotorischer Kraft entsprechend der Sauerstoffkonzentration des Abgases (d.h. des Luft-Treibstoff-Verhältnisses) aus.
Wie in 3 dargestellt erzeugt das Sensorelement 31 die verschiedenen elektromotorischen Kräfte abhängig davon, ob das Luft-Treibstoff-Verhältnis fett oder mager in Bezug auf das stöchiometrische Luft-Treibstoff-Verhältnis (Luftüberschussverhältnis λ = 1) ist und die elektromotorische Kraft verändert sich in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnisses (Luftüberschussverhältnis λ = 1) schnell. Insbesondere beträgt die elektromotorische Kraft des Sensors zur Zeit eines fetten Treibstoffzustandes ungefähr 0,9 V und die elektromotorische Kraft des Sensors zur Zeit eines mageren Treibstoffzustandes beträgt ungefähr 0 V.
Wie in 2 dargestellt ist die Abgasseitenelektrodenschicht 33 des Sensorelements 31 mit Masse verbunden und ein Mikrocomputer 26 ist mit der Atmosphärenseitenelektrodenschicht 34 verbunden. Wenn die elektromotorische Kraft entsprechend des Luft-Treibstoff-Verhältnisses des Abgases (der Sauerstoffkonzentration durch das Sensorelement 31 erzeugt wird, wird ein Sensorerfassungssignal, das zu der elektromotorischen Kraft äquivalent ist, an den Mikrocomputer 26 ausgegeben.
Der Mikrocomputer 26 ist z.B. in der ECU 25 angeordnet und berechnet basierend auf dem Sensorerfassungssignal das Luft-Treibstoff-Verhältnis. Der Mikrocomputer 26 kann auch basierend auf Ergebnissen der Erfassung durch die verschiedenen zuvor beschriebenen Sensoren die Motordrehzahl und die Zuluftmenge berechnen.
Wenn der Motor 11 sich in Betrieb befindet verändert sich ein tatsächliches Luft-Treibstoff-Verhältnis des Abgases sukzessive und in einigen Fällen verändert es sich wiederholt zwischen fett und mager. Eine Motorleistungsfähigkeit könnte betroffen sein, wenn der Sauerstoffsensor 21 während dieser Veränderung des tatsächlichen Luft-Treibstoff-Verhältnisses ein niedriges Niveau an Erfassungssensitivität aufwiese. Zum Beispiel könnte die Menge des NOx in dem Abgas eine beabsichtigte Menge während eines Hochlastbetriebs des Motors 11 überschreiten.
Die Erfassungssensitivität des Sauerstoffsensors 21 während der Veränderung des tatsächlichen Luft-Treibstoff-Verhältnisses zwischen fett und mager wird im Folgenden beschrieben. Wenn das tatsächliche Luft-Treibstoff-Verhältnis des Abgases, das von dem Motor 11 ausgestoßen wird (das tatsächliche Luft-Treibstoff-Verhältnis an der stromabwärtigen Seite des Katalysators 18) sich verändert, verändert sich eine Komponentenzusammensetzung des Abgases. Zu dieser Zeit verzögert ein Verbleiben einer Abgaskomponente, die dieser Veränderung unmittelbar vorausgeht, eine Veränderung des Ausgangssignals von dem Sauerstoffsensor 21 in Bezug auf das der Veränderung folgende Luft-Treibstoff-Verhältnis (d.h. die Änderungssensitivität des Sensorausgangssignals). Insbesondere zum Zeitpunkt einer Fett-Zu-Mager-Veränderung verbleibt wie in 4A dargestellt HC oder dergleichen als eine Fettkomponente direkt nach der Magerveränderung in der Nähe der Abgasseitenelektrodenschicht 33 und eine Reaktion einer Magerkomponente (wie NOx in der Sensorelektrode) wird durch diese Fettkomponente behindert. Als ein Ergebnis sinkt die Magerausgangssignaländerungssensitivität seitens des Sauerstoffsensors 21. Zur Zeit einer Mager-Zu-Fett-Veränderung verbleibt wie in 4 dargestellt unmittelbar nach der Fettveränderung NOx oder dergleichen als die Magerkomponente in der Nähe der Abgasseitenelektrodenschicht 33 und eine Reaktion der Fettkomponente (wie HC) in der Sensorelektrode wird durch diese Magerkomponente behindert. Als ein Ergebnis nimmt die Fettausgangssignaländerungssensitivität seitens des Sauerstoffsensors 21 ab.
Die Veränderung des Ausgangssignals von dem Sauerstoffsensor 21 wird mit Bezug auf ein in 5 dargestelltes Zeitdiagramm beschrieben. Wenn das tatsächliche Luft-Treibstoff-Verhältnis sich zwischen fett und mager verändert, verändert sich das Sensorausgangssignal (das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 als Reaktion auf diese Veränderung des tatsächlichen Luft-Treibstoff-Verhältnisses wie in 5 dargestellt zwischen einem Fettgaserfassungswert (0,9 V) und einem Magergaserfassungswert (0 V). In diesem Fall verändert sich das Sensorausgangssignal mit einer Verzögerung in Bezug auf die Veränderung des tatsächlichen Luft-Treibstoff-Verhältnisses. Nach 5 verändert sich das Sensorausgangssignal mit einer Verzögerung von TD1 mit Bezug auf die Veränderung des tatsächlichen Luft-Treibstoff-Verhältnisses zu der Zeit der Fett-Zu-Mager-Veränderung und das Sensorausgangssignal verändert sich mit einer Verzögerung von TD2 in Bezug auf die Veränderung des tatsächlichen Luft-Treibstoff-Verhältnisses zu der Zeit der Mager-Zu-Fett-Veränderung.
In dem vorliegenden Beispiel wird die Erfassungssensitivität durch einen Konstantstromschaltkreis 27 als eine Konstantstromversorgungseinheit, die wie in 2 dargestellt mit der Atmosphärenseitenelektrodenschicht 34 verbunden ist, verändert, wobei ein Konstantstrom „ICS“ dieses Konstantstromschaltkreises 27 durch die ECU 25 (den Mikrocomputer 26) gesteuert wird, ein Stromfluss in einer formbestimmten Richtung zwischen dem Paar der Sensorelektroden 33 und 34 (zwischen der Abgasseitenelektrodenschicht 33 und der Atmosphärenseitenelektrodenschicht 34) herbeigeführt wird und eine Ausgangssignalcharakteristik des Sauerstoffsensors 21 geändert wird. In diesem Fall liegt der Mikrocomputer 26 die Menge und die Richtung des Konstantstromes „ICS“ fest, der zwischen dem Paar der Sensorelektroden 33 und 44 fließt und steuert den Konstantstromschaltkreis 27 so, dass der festgelegte Konstantstrom „ICS“ fließt.
Insbesondere führt der Konstantstromschaltkreis 27 den Konstantstrom „ICS“ der Atmosphärenseitenelektrodenschicht 34 entweder in einer Vorwärtsrichtung oder in einer umgekehrten Richtung zu und ist in der Lage, das Maß des Konstantstromes variabel anzupassen. In anderen Worten steuert der Mikrocomputer 26 durch eine PWM-Steuerung oder dergleichen variabel den Konstantstrom „ICS“. In diesem Fall wird der Konstantstrom „ICS“ in dem Konstantstromschaltkreis 27 entsprechend einer Lastsignalausgabe von dem Mikrocomputer 26 angepasst und der in seinem Ausmaß angepasste Konstantstrom „ICS“ liest zwischen den Sensorelektroden 33 und 34 (zwischen der Abgasseitenelektrodenschicht 33 und der Atmosphärenseitenelektrodenschicht 34).
In dem vorliegenden Beispiel ist der Konstantstrom „ICS“, der von der Abgasseitenelektrodenschicht 33 zu der Atmosphärenseitenelektrodenschicht 34 fließt, ein Negativkonstantstrom (–ICS) und der Konstantstrom „ICS“, der von der Atmosphärenseitenelektrodenschicht 34 zu der Abgasseitenelektrodenschicht 33 fließt, ist ein Positivkonstantstrom (+ICS).
Zum Beispiel im Fall einer Zunahme der Erfassungssensitivität zur Zeit der Fett-Zu-Mager-Veränderung (Mager-Sensitivität) fließt der Konstantstrom „ICS“ (Negativkonstantstrom „ICS“) wie in 6 dargestellt, sodass Sauerstoff von der Atmosphärenseitenelektrodenschicht 34 durch die Festelektrolytschicht 33 der Abgasseitenelektrodenschicht 33 zugeführt wird. In diesem Fall wird eine Oxidationsreaktion in Bezug auf die Fettkomponente (HC), die um die Abgasseitenelektrodenschicht 33 vorliegt (verbleibt durch die Sauerstoffzufuhr von der Atmosphärenseite zu der Abgasseite beschleunigt und somit kann die Fettkomponente schnell entfernt werden. Dementsprechend wird es wahrscheinlicher, dass die Magerkomponente (NOx) in der Abgasseitenelektrodenschicht 33 reagiert, was zu einer Verbesserung der Magerausgangssignaländerungssensitivität des Sauerstoffsensors 21 führt.
Im Fall einer Steigerung der Erfassungssensitivität zur Zeit der Mager-Zu-Fett-Veränderung (Fett-Sensitivität) fließt der Konstantstrom „ICS“ (Positivkonstantstrom „ICS“ wie in 6B dargestellt, sodass Sauerstoff von der Abgasseitenelektrodenschicht 33 durch die Festelektrolytschicht 32 zu der Atmosphärenseitenelektrodenschicht 34 zugeführt wird. In diesem Fall wird eine Reduktionsreaktion in Bezug auf die Magerkomponente (NOx), die um die Abgasseitenelektrodenschicht 33 vorliegt (verbleibt) durch die Sauerstoffzufuhr von der Abgasseite zu der Atmosphärenseite beschleunigt und somit kann die Magerkomponente schnell entfernt werden. Dementsprechend wird es wahrscheinlicher, dass die Fettkomponente (HC) in der Abgasseitenelektrodenschicht 33 reagiert, was zu einer Verbesserung der Fettausgangssignaländerungssensitivität des Sauerstoffsensors 21 führt.
7 ist ein Diagramm, das die Ausgangssignalcharakteristik (die Charakteristik der elektromotorischen Kraft des Sauerstoffsensors 21) in dem Fall der Steigerung der Erfassungssensitivität zur Zeit der Magerveränderung (Magersensitivität) und in dem Fall der Steigerung der Erfassungssensitivität zu der Zeit der Fettveränderung (Fettsensitivität) darstellt.
Wenn der Negativkonstantstrom „ICS“ für die zuvor beschriebene Sauerstoffzufuhr von der Atmosphärenseitenelektrodenschicht 34 zu der Abgasseitenelektrodenschicht 33 durch die Festelektrolytschicht 32 in dem Fall der Zunahme der Erfassungssensitivität zu der Zeit der Magerveränderung (Mager-Sensitivität) (siehe 6A) fließt, verlagert sich eine Ausgangssignalcharakteristiklinie zu der Fett-Seite wie durch die Linie X in 7 dargestellt (genauer gesagt verlagert sich die Ausgangssignalcharakteristiklinie zu der Fett-Seite und einer Seite einer Abnahme der elektromotorischen Kraft. In diesem Fall ist das Sensorausgangssignal das Magerausgangssignal, sogar wenn das tatsächliche Luft-Treibstoff-Verhältnis in einem fetten Bereich in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnisses liegt. Dies ist eine verbesserte Erfassungssensitivität zu der Zeit der Magerveränderung (Mager-Sensitivität) als die Ausgangssignalcharakteristik des Sauerstoffsensors 21.
Wenn der Positivikonstantstrom „ICS“ für die oben beschriebene Sauerstoffzufuhr von der Abgasseitenelektrodenschicht 33 durch die Festelektrolytschicht 32 zu der Atmosphärenseitenelektrodenschicht 34 in dem Fall der Zunahme der Erfassungssensitivität zu der Zeit der Fettveränderung (Fett-Sensitivität) (siehe 6B) fließt, verlagert sich die Ausgangssignalcharakteristiklinie zu der Mager-Seite, wie durch die Linie Y in 7 dargestellt (genauer gesagt verlagert sich die Ausgangssignalcharakteristiklinie zu der Mager-Seite und einer Seite einer Zunahme der elektromotorischen Kraft). In diesem Fall ist das Sensorausgangssignal das Fettausgangssignal, sogar wenn das tatsächliche Luft-Treibstoff-Verhältnis in einem Magerbereich in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnisses liegt. Dies ist eine verbesserte Erfassungssensitivität zu der Zeit der Fettveränderung (Fett-Sensitivität) als die Ausgangssignalcharakteristik des Sauerstoffsensors 21.
Ein Fall, in dem ein Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators 18 ein neutraler Zustand ist (Zustand in dem Mitte zwischen einem Magerzustand, in dem eine Sauerstoffspeichermenge groß ist und ein Fettzustand, in dem eine Sauerstoffspeichermenge klein ist) ist ein Zustand, in dem eine Fähigkeit das Luft-Treibstoff-Verhältnis in dem Katalysator 18 in dem Reinigungsfenster zu halten, maximiert ist (d.h. ein Zustand, in dem eine Robustheit in Bezug auf eine Fluktuation des Luft-Treibstoff-Verhältnisses an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators 18 hoch ist).
Die ECU 25 schätzt den Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators 18 basierend auf dem Ausgangssignal von dem Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor 20 (den Abgassensor der stromaufwärtigen Seite durch Ausführen einer Sauerstoffspeicherzustandsschätzroutine (später beschrieben), die in 10 dargestellt ist und steuert den Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators 18 basierend auf einem Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustands durch Ausführen einer Neutralsteuerroutine (später beschrieben), die in 11 dargestellt ist, sodass der Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators 18 dem Neutralzustand entspricht.
Während des Schätzens des Sauerstoffspeicherzustands des Katalysators 18 basierend auf dem Ausgangssignal von dem Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor 20 (dem Luft-Treibstoff-Verhältnis an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators 18) kann ein Sauerstoffspeicherzustandsschätzfehler aufgrund einer Variation oder eine Fluktuation der Katalysatorcharakteristik auftreten und dieser Fehler könnte eine Genauigkeit der Schätzung verschlechtern. Wenn ein Zustand andauert, in die Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung verschlechtert ist, kann ein tatsächlicher Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators 18 nicht in dem Neutralzustand gehalten werden und eine ausreichende Verringerung der Abgasemission kann unmöglich sein.
In dieser Hinsicht bestimmt die ECU 25 die Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsbestimmung basierend auf dem Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes und dem Ausgangssignal des Sauerstoffsensors 21 (des Abgassensors der stromabwärtigen Seite) durch Ausführen einer Schätzwertkorrekturroutine (später beschrieben) wie in 12 dargestellt ist und korrigiert den Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustands für eine Begrenzung der Verschlechterung der Schätzgenauigkeit.
Insbesondere in einem Fall, in dem der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustands weiter auf der Fett-Seite liegt als ein vorbestimmter Bestimmungswert, wenn sich wie in 8 dargestellt, das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 von der Fett-Seite in Bezug auf einen vorbestimmten Schwellenwert (Magerbestimmungsschwellenwert) zu der Mager-Seite bewegt hat, wird ermittelt, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustands in der Fett-Richtung in Bezug auf den tatsächlichen Sauerstoffspeicherzustand abgewichen ist (dass die Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung sich verschlechtert hat und der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes wird in der Magerrichtung korrigiert.
In einem Fall, in dem der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes weiter auf der Mager-Seite liegt als der vorbestimmte Bestimmungswert, wenn das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 sich wie in 9 dargestellt in Bezug auf einen vorbestimmten Schwellenwert (Fettbestimmungsschwellenwert) von der Mager-Seite zu der Fett-Seite bewegt hat, wird ermittelt, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes in Bezug auf den tatsächlichen Sauerstoffspeicherzustand in der Magerrichtung abgewichen ist (dass die Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung sich verschlechtert hat) und der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustands wird in der Fett-Richtung korrigiert.
Außerdem verändert die ECU 25 die Ausgangssignalcharakteristik des Sauerstoffsensors 21 wie folgt durch Durchführen einer Sensorausgangssignalcharakteristiksteuerroutine (später beschrieben), die in 13 dargestellt ist, um die Verschlechterung der Genauigkeit der Schätzung des Sauerstoffspeicherzustandes des Katalysators 18 zu einem frühen Zeitpunkt zu erfassen.
In dem Fall eines Übergangs des Ausgangssignals von dem Sauerstoffsensor 21 von der Fett-Seite zu der Mager-Seite in Bezug auf ein Ausgangssignal, das einem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entspricht (ein dem stöchiometrischem Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechendes Ausgangssignal) wird der Konstantstromschaltkreis 27 so gesteuert, dass der Konstantstrom „ICS“ in einer Richtung fließt, in der wie in 8 dargestellt, die Fettbestimmung vorangebracht wird (einer Richtung, in der die Fettänderungssensitivität zunimmt). Dementsprechend kann die Mager-Zu-Fett-Veränderung des Luft-Treibstoff-Verhältnisses in dem Katalysator 18 durch den Sauerstoffsensor 21 zu einem frühen Zeitpunkt erfasst werden.
In dem Fall eines Übergangs des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 21 von der Mager-Seite zu der Fett-Seite in Bezug auf das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal wird der Konstantstromschaltkreis 27 so gesteuert, dass der Konstantstrom „ICS“ in einer Richtung fließt, in der wie in 9 dargestellt die Magererfassung durch den Sauerstoffsensor 21 vorangebracht wird (einer Richtung, in der die Mageränderungssensitivität zunimmt). Dementsprechend kann die Fett-Zu-Mager-Veränderung des Luft-Treibstoff-Verhältnisses im Katalysator 18 durch den Sauerstoffsensor 21 zu einem frühen Zeitpunkt erfasst werden.
Die zuvor beschriebene Veränderung in der Ausgangssignalcharakteristik des Sauerstoffsensors 21 ermöglicht eine Veränderung des Luft-Treibstoff-Verhältnisses in dem Katalysator 18 (d.h. eine Veränderung des tatsächlichen Sauerstoffspeicherzustandes des Katalysators 18 basierend auf dem Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 zu einem früheren Zeitpunkt zu erfassen und dementsprechend kann die Verschlechterung der Genauigkeit der Schätzung des Sauerstoffspeicherzustandes zu einem frühen Zeitpunkt erfasst werden.
Nachfolgend wird das Verarbeiten des Inhalts jeder der Routinen, die in den 10 bis 13 dargestellt sind und durch die ECU 25 nach dem vorliegenden Beispiel durchgeführt werden, beschrieben.
[Sauerstoffspeicherzustandsschätzroutine]
Die Sauerstoffspeicherzustandsschätzroutine, die in 10 dargestellt ist, wird während einer Stromversorgungs-EIN-Zeitspanne der ECU 25 mit einem vorbestimmten Zyklus wiederholt durchgeführt und erfüllt die Rolle als eine Schätzeinheit. Nachdem diese Routine gestartet wurde, wird zuerst in Schritt 101 ermittelt, ob sich der Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor 20 in einem Normalzustand (keine Abnormalität) und einem aktiven Zustand befindet oder nicht. In einem Fall, in dem in diesem Schritt 101 ermittelt wird, dass der Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor 20 sich in dem Normalzustand und in dem aktiven Zustand befindet, geht die Datenverarbeitung zum Schritt 102 über und das Luft-Treibstoff-Verhältnis, das durch den Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor 20 erfasst wurde, wird als ein erfasstes Luft-Treibstoff-Verhältnis eingelesen.
In einem Fall, in dem in Schritt 101 ermittelt wird, dass der Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor 20 sich nicht in dem Normalzustand und dem aktiven Zustand befindet (dass der Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor 20 sich in einem abnormalen Zustand befindet oder dass der Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor 20 noch nicht aktiv geworden ist) geht die Datenverarbeitung zu Schritt 103 über und das erfasste Luft-Treibstoff-Verhältnis wird auf einen vorbestimmten Wert festgelegt. Dieser vorbestimmte Wert ist z.B. ein Luft-Treibstoff-Verhältnis, das basierend auf dem Motorbetriebszustand (wie der Zuluftmenge und der Treibstoffeinspritzmenge) berechnet wird.
Daraufhin geht die Datenverarbeitung zu dem Schritt 104 über, in dem eine Abweichung zwischen einem Neutral-Luft-Treibstoff-Verhältnis (Luft-Treibstoff-Verhältnis, bei dem der Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators 18 dem Neutralzustand entspricht) und dem erfassten Luft-Treibstoff-Verhältnis berechnet wird und eine Katalysator-Einstrom-Sauerstoffüberschuss/Mangel-Menge (Überschuss/Mangel-Menge an Sauerstoff in Bezug auf die Menge des Sauerstoffs, die im Fall des Neutral-Luft-Treibstoff-Verhältnisses in den Katalysator 18 einströmt) wird basierend auf dieser Abweichung und einer Abgasströmungsrate berechnet.
Daraufhin geht die Datenverarbeitung zu Schritt 105 über, in dem eine gegenwärtige Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 basierend auf der Katalysator-Einstrom-Sauerstoffüberschuss/Mangel-Menge einer vorangegangenen Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 (eines zuvor berechneten Wertes der Sauerstoffspeichermenge, einer Maximalsauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 und eines Reaktionskoeffizienten berechnet wird.
Daraufhin geht die Datenverarbeitung zu Schritt 106 über, in dem der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustands des Katalysators 20 (wie in Verhältnis der gegenwärtigen Sauerstoffspeichermenge zu der Maximalsauerstoffspeichermenge basierend auf der Maximalsauerstoffspeichermenge und der gegenwärtigen Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 berechnet wird.
[Neutralsteuerungsroutine]
Die Neutralsteuerungsroutine, die in 11 dargestellt ist, wird während einer Stromversorgungs-EIN-Zeitspanne der ECU 25 mit einem vorbestimmten Zyklus wiederholt durchgeführt und erfüllt die Rolle als eine Neutralsteuerungseinheit. In Schritt 201 wird z.B. basierend darauf, ob die Luft-Treibstoff-Verhältnis-F/B-Steuerausführungsbedingung (wie eine Haupt-F/B-Steuerausführungsbedingung erfüllt wurde oder nicht), ob eine Neutralsteuerausführungsbedingung erfüllt wurde oder nicht.
In einem Fall, in dem in diesem Schritt 201 ermittelt wird, dass die Neutralsteuerungsausführungsbedingung noch erfüllt werden muss, wird diese Routine beendet, ohne dass ein Ausführen des Schrittes 202 durchgeführt wurde.
In einem Fall, in dem in Schritt 201 ermittelt wird, dass die Neutralsteuerungsausführungsbedingung erfüllt wurde, geht die Datenverarbeitung zu Schritt 202 über und die Neutralsteuerung wird ausgeführt. In dieser Neutralsteuerung wird der Sauerstoffspeicherzustand durch die Treibstoffeinspritzmenge oder dadurch, dass das Ziel-Luft-Treibstoff-Verhältnis der stromaufwärtigen Seite (Ziel-Luft-Treibstoff-Verhältnis für die Haupt-F/B-Steuerung) so korrigiert wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes näherungsweise einen Zielwert des Sauerstoffspeicherzustands abbildet (einen Wert, der dem Neutralzustand entspricht) so gesteuert, dass der Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators 18 dem Neutralzustand entspricht.
[Schätzungskorrekturroutine]
Die Schätzungskorrekturroutine, die in 12 dargestellt ist, wird während der Stromversorgungs-EIN-Zeitspanne der ECU 25 mit einem vorbestimmten Zyklus wiederholt durchgeführt und erfüllt eine Rolle als eine Schätzwertkorrektureinheit. In Schritt 301 wird ermittelt, ob eine erste Erlaubnisbedingung erfüllt wurde oder nicht. In diesem Fall wird z.B. basierend darauf das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 den vorbestimmten Schwellenwert (den Fettbestimmungsschwellenwert niemals überschritten hat seitdem der Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators 18 zu einem Über-Mageren-Zustand wurde (wie 100% oder in der Nähe davon und das Ausgangssignal vom Sauerstoffsignal 21 weiter auf der Mager-Seite lag als das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal ermittelt, ob die erste Erlaubnisbedingung erfüllt wurde oder nicht.
In einem Fall, in dem in diesem Schritt 301 ermittelt wird, dass die erste Erlaubnisbedingung erfüllt wurde, geht die Datenverarbeitung zu Schritt 302 über und es wird ermittelt, ob das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 den Fettbestimmungsschwellenwert überschritten hat (sich zu der Fett-Seite bewegt hat). Dieser Fettbestimmungsschwellenwert wird z.B. auf das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal oder auf der Fett-Seite, die das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal nicht erreicht, festgelegt.
In einem Fall, in dem in diesem Schritt 302 ermittelt wird, dass das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 bei dem oder unterhalb des Fettbestimmungsschwellenwertes liegt, wird diese Routine beendet, ohne dass die ab Schritt 303 beginnende Datenverarbeitung durchgeführt wird.
Die Datenverarbeitung geht zum Schritt 303 über, in dem ermittelt wird, ob der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes einen Bestimmungswert K1 (Mager-Seite) überschreitet oder nicht sobald in Schritt 302 ermittelt wurde, dass das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 den Fettbestimmungsschwellenwert überschritten hat (sich zu der Fett-Seite bewegt hat). Der Bestimmungswert K1 wird z.B. auf einen dem Neutralzustand entsprechenden Wert oder einen Wert in der Nähe von diesem festgelegt.
In einem Fall, in dem in diesem Schritt 303 ermittelt wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustands den Bestimmungswert K1 (Mager-Seite) überschreitet, wird bestimmt, dass der Bestimmungswert des Sauerstoffspeicherzustands in der Magerrichtung abgewichen ist (d.h. dass sich die Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung verschlechtert hat) und die Datenverarbeitung geht zu Schritt 305 über, in dem der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustands durch den Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustands, der in einer Richtung einer Abnahme (Fett-Richtung) korrigiert wurde, verringert wird. In diesem Fall wird der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustands z.B. dadurch in der Richtung einer Abnahme korrigiert, dass die Maximalsauerstoffspeichermenge gesteigert wird, die während der Berechnung des Schätzwertes des Sauerstoffspeicherzustandes verwendet wird. Anderenfalls kann der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes dadurch in der Richtung einer Abnahme korrigiert werden, dass das Neutral-Luft-Treibstoff-Verhältnis, das während der Berechnung des Schätzwertes des Sauerstoffspeicherzustandes verwendet wird, zu der Mager-Seite korrigiert wird (oder dadurch, dass der Reaktionskoeffizient korrigiert wird). Außerdem kann der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes dadurch in der Richtung einer Abnahme korrigiert werden, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustands mit einem vorbestimmten Koeffizienten α1(α1 < 1) korrigiert wird.
In einem Fall, in dem in Schritt 303 ermittelt wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustands gleich ist wie oder kleiner als der Bestimmungswert K1, geht die Datenverarbeitung zu Schritt 304 über und es wird ermittelt, ob der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustands kleiner ist als ein Bestimmungswert K2 (Fett-Seite). Dieser Bestimmungswert K2 wird weiter auf der Fett-Seite festgelegt als der Bestimmungswert K1.
In einem Fall, in dem in diesem Schritt 304 ermittelt wird, dass der Sauerstoffspeicherzustand kleiner ist als der Bestimmungswert K2 (Fett-Seite) wird bestimmt, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes in der Fett-Richtung abgewichen ist (dass die Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung sich verschlechtert hat und die Datenverarbeitung geht zu Schritt 306 über, in dem der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes dadurch gesteigert wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes in einer Richtung einer Zunahme (Magerrichtung korrigiert wird. In diesem Fall wird der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes z.B. dadurch in der Richtung einer Zunahme korrigiert, dass die Maximalsauerstoffspeichermenge, die während der Berechnung des Schätzwertes des Sauerstoffspeicherzustandes verwendet wird, verringert wird. Andernfalls kann der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes dadurch in der Richtung einer Zunahme korrigiert werden, dass das Neutral-Luft-Treibstoff-Verhältnis, das während der Berechnung des Schätzwertes des Sauerstoffspeicherzustandes verwendet wird, zu der Fett-Seite korrigiert wird (oder dadurch, dass der Reaktionskoeffizient korrigiert wird). Außerdem kann der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes dadurch in der Richtung einer Zunahme korrigiert werden, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes mit einem vorbestimmten Koeffizienten α2(α2 > 1) korrigiert wird.
In einem Fall, in dem in Schritt 303 ermittelt wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes gleich ist wie oder geringer als der Bestimmungswert K1 und in Schritt 304 ermittelt wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes gleich ist wie oder größer als der Bestimmungswert K2 wird bestimmt, dass die Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung nicht verschlechtert ist und diese Routine wird beendet, ohne dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustands korrigiert wird.
In einem Fall, in dem in Schritt 301 ermittelt wird, dass die erste Erlaubnisbedingung noch erfüllt werden muss, geht die Datenverarbeitung zu Schritt 307 über und es wird ermittelt, ob eine zweite Erlaubnisbedingung erfüllt wurde oder nicht. In diesem Fall wird z.B. basierend darauf, ob das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 niemals unter den vorbestimmten Schwellenwert (den Magerbestimmungsschwellenwert) gefallen ist seit der Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators 18 zu einem Über-Fetten-Zustand (wie 0% oder in der Nähe davon) wurde und sich das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 weiter auf der Fett-Seite befand als das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal ermittelt, ob die zweite Erlaubnisbedingung erfüllt wurde oder nicht.
In einem Fall, in dem in diesem Schritt 307 ermittelt wird, dass die zweite Erlaubnisbedingung erfüllt wurde, geht die Datenverarbeitung zu Schritt 308 über und es wird ermittelt, ob das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 unter den Magerbestimmungsschwellenwert gefallen ist (sich zu der Mager-Seite bewegt hat). Dieser Magerbestimmungsschwellenwert wird z.B. auf das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal oder auf die Mager-Seite festgelegt, die das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal nicht erreicht.
In einem Fall, in dem in diesem Schritt 308 ermittelt wird, dass das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 bei dem oder oberhalb des Magerbestimmungsschwellenwertes liegt, wird diese Routine beendet, ohne dass die ab Schritt 309 beginnende Datenverarbeitung durchgeführt wird.
Die Datenverarbeitung geht zu Schritt 309 über, in dem ermittelt wird, ob der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes einen Bestimmungswert K3 (Fett-Seite) nicht erreicht oder nicht sobald in Schritt 308 ermittelt wurde, dass das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 unter den Magerbestimmungsschwellenwert gefallen ist (sich zu der Mager-Seite bewegt hat). Der Bestimmungswert K3 wird z.B. auf den dem Neutralzustand entsprechenden Wert oder einen Wert in der Nähe von diesem festgelegt.
In einem Fall, in dem in diesem Schritt 309 ermittelt wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes den Bestimmungswert K3 (Fett-Seite) unterschreitet, wird bestimmt, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes in der Fett-Richtung abgewichen ist (dass die Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung sich verschlechtert hat) und die Datenverarbeitung geht zu Schritt 311 über, in dem der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes dadurch gesteigert wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes in der Richtung einer Zunahme (Magerrichtung) korrigiert wird. In diesem Fall wird der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes z.B. dadurch in der Richtung einer Zunahme korrigiert, dass die Maximalsauerstoffspeichermenge, die während der Berechnung des Schätzwertes des Sauerstoffspeicherzustandes verwendet wird, verringert wird. Anderenfalls kann der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes dadurch in der Richtung einer Zunahme korrigiert werden, dass das Neutral-Luft-Treibstoff-Verhältnis, das während der Berechnung des Schätzwertes des Sauerstoffspeicherzustandes verwendet wird, zu der Fett-Seite korrigiert wird (oder dadurch, dass der Reaktionskoeffizient korrigiert wird). Außerdem kann der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes dadurch in der Richtung einer Zunahme korrigiert werden, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes mit einem vorbestimmten Koeffizienten α3(α3 > 1) korrigiert wird.
In einem Fall, in dem in Schritt 309 ermittelt wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes gleich ist wie oder größer als der Bestimmungswert K3 geht die Datenverarbeitung zu Schritt 310 über und es wird ermittelt, ob der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes größer ist als ein Bestimmungswert K4 (Mager-Seite). Dieser Bestimmungswert K4 wird weiter auf der Mager-Seite festgelegt als der Bestimmungswert K3.
In einem Fall, in dem in diesem Schritt 310 ermittelt wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes größer ist als sein Bestimmungswert K4 der Mager-Seite wird bestimmt, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes in der Magerrichtung abgewichen ist (dass die Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung sich verschlechtert hat und die Datenverarbeitung geht zu Schritt 312 über, in dem der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes dadurch verringert wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes in der Richtung einer Abnahme (Fett-Richtung) korrigiert wird. In diesem Fall wird der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes z.B. dadurch in der Richtung einer Abnahme korrigiert, dass die maximale Sauerstoffspeichermenge, die während der Berechnung des Schätzwertes des Sauerstoffspeicherzustandes verwendet wird, gesteigert wird. Anderenfalls kann der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes dadurch in der Richtung einer Abnahme korrigiert werden, dass das Neutral-Luft-Treibstoff-Verhältnis, das während der Berechnung des Schätzwertes des Sauerstoffzustands verwendet wird, zu der Mager-Seite korrigiert wird (oder dadurch, dass der Reaktionskoeffizient korrigiert wird). Außerdem kann der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes dadurch in der Richtung einer Abnahme korrigiert werden, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes mit einem vorbestimmten Koeffizienten α4(α4 < 1) multipliziert wird.
In einem Fall, in dem in Schritt 309 ermittelt wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes gleich ist wie oder größer als der Bestimmungswert K3 und in Schritt 310 ermittelt wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes gleich ist wie oder kleiner als der Bestimmungswert K4 wird bestimmt, dass die Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung sich nicht verschlechtert hat und diese Routine wird beendet, ohne dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes korrigiert wird.
In einem Fall, in dem der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes dadurch korrigiert wird, dass in der Routine, die in 12 dargestellt ist, die maximale Sauerstoffspeichermenge korrigiert wird, kann an dem Katalysator 18 basierend auf der in der Korrektur folgenden Maximalsauerstoffspeichermenge eine Verschlechterungsanalyse durchgeführt werden. In diesem Fall wird z.B. dann bestimmt, dass der Katalysator 18 sich verschlechtert hat, wenn die der Korrektur folgende Maximalsauerstoffspeichermenge gleich geworden ist oder geringer als ein vorbestimmter Verschlechterungsbestimmungswert.
[Sensorausgangssignalcharakteristiksteuerroutine]
Die Sensorausgangssignalcharakteristiksteuerroutine, die in 13 dargestellt ist, wird während der Stromversorgungs-EIN-Zeitspanne der ECU 25 mit einem vorbestimmten Zyklus wiederholt durchgeführt und erfüllt eine Rolle als eine Sensorausgangssignalcharakteristiksteuereinheit. In Schritt 401 wird basierend darauf, ob sich der Sauerstoffsensor 21 im Normalzustand befindet (keine Abnormalität oder nicht), ob der Sauerstoffsensor 21 sich in einem aktiven Zustand befindet oder nicht und der gleichen ermittelt, ob eine vorbestimmte Stromflussanwendungsbedingung erfüllt wurde oder nicht. In einem Fall, in dem ermittelt wird, dass die Stromflussanwendungsbedingung auch erfüllt werden muss, wird diese Routine beendet, ohne dass die ab Schritt 402 beginnende Datenverarbeitung durchgeführt wird.
In einem Fall, in dem in Schritt 401 ermittelt wird, dass die Stromflussanwendungsbedingung erfüllt wurde, geht die Datenverarbeitung zu Schritt 402 über und es wird ermittelt, ob der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes in einem vorbestimmten Bereich liegt (wie in einem Bereich, der an dem Neutralzustand und der Nähe desselben entspricht) oder nicht.
In einem Fall, in dem in diesem Schritt 402 ermittelt wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes sich außerhalb des vorbestimmten Bereichs befindet, wird diese Routine beendet, ohne dass die ab Schritt 403 beginnende Datenverarbeitung durchgeführt wird.
In einem Fall, in dem in Schritt 402 ermittelt wird, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes sich innerhalb des vorbestimmten Bereichs befindet, geht die Datenverarbeitung zu Schritt 403 über und es wird ermittelt, ob das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 unter den Magerbestimmungsschwellenwert gefallen ist (sich zu der Mager-Seite bewegt hat). Dieser Magerbestimmungsschwellenwert wird z.B. auf das im stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal oder auf die Mager-Seite festgelegt, die das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal nicht erreicht. Ein einzelner Wert kann sowohl als der Magerbestimmungsschwellenwert, der in diesem Schritt 403 verwendet wird, als auch der in 12 dargestellte Magerbestimmungsschwellenwert, der in Schritt 308 verwendet wird, festgelegt werden oder verschiedene Werte können als der Magerbestimmungsschwellenwert, der in diesem Schritt 403 verwendet wird und der in 12 dargestellte Magererkennungsschwellenwert, der in Schritt 308 verwendet wird, festgelegt werden.
Wenn in diesem Schritt 403 ermittelt wird, dass das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 unter den Magerbestimmungsschwellenwert gefallen ist (sich zu der Mager-Seite bewegt hat) wird bestimmt, dass der Übergang des Ausgangssignals von dem Sauerstoffsensor von der Fett-Seite in Bezug auf das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal zu der Mager-Seite aufgetreten ist und daraufhin geht die Datenverarbeitung zu Schritt 405 über, in dem der Konstantstromschaltkreis 27 so gesteuert wird, dass der Konstantstrom „ICS“ in der Richtung fließt, in der die Fett-Erkennung durch den Sauerstoffsensor 21 vorangebracht wird.
In einem Fall, in dem in Schritt 403 ermittelt wird, dass das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 bei dem oder oberhalb des Magerbestimmungsschwellenwertes liegt, geht die Datenverarbeitung zu Schritt 404 über und es wird ermittelt, ob das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 den Fettbestimmungsschwellenwert überschritten hat (sich zu der Fett-Seite bewegt hat). Dieser Fettbestimmungsschwellenwert wird z.B. auch das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal oder auf der Fett-Seite festgelegt, die das stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal nicht erreicht. Ein einzelner Wert kann als sowohl der Fettbestimmungsschwellenwert, der in diesem Schritt 404 verwendet wird, als auch der in 12 dargestellte Fett-Erkennungsschwellenwert, der in Schritt 302 verwendet wird, festgelegt werden oder verschiedene Werte können als der Fettbestimmungsschwellenwert, der in diesem Schritt 404 verwendet wird und der in 12 dargestellte Fett-Erkennungsschwellenwert, der in Schritt 302 verwendet wird, festgelegt werden.
Wenn in diesem Schritt 404 ermittelt wird, dass das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 den Fettbestimmungsschwellenwert überschritten hat (sich zu der Fett-Seite bewegt hat) wird bestimmt, dass der Übergang des Ausgangssignals von dem Sauerstoffsensor 21 von der Mager-Seite in Bezug auf das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal zu der Fett-Seite stattgefunden hat und daraufhin geht die Datenverarbeitung zu Schritt 406 über, in dem der Konstantstromschaltkreis 27 so gesteuert wird, dass der Konstantstrom „ICS“ in der Richtung fließt, in der die Magererkennung durch den Sauerstoffsensor 21 vorgezogen wird.
In dem zuvor beschriebenen vorliegenden Beispiel wird der Konstantstromschaltkreis 27 so gesteuert, dass der Konstantstrom „ICS“ in der Richtung fließt, in der die Fett-Erkennung durch den Sauerstoffsensor 21 im Fall des Übergangs des Ausgangssignals von dem Sauerstoffsensor 21 von der Fett-Seite in Bezug auf das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal zu der mageren Seite vorgezogen wird. Dementsprechend kann die Mager-Zu-Fett-Veränderung des Luft-Treibstoff-Verhältnisses in dem Katalysator 18 durch den Sauerstoffsensor 21 zu einem frühen Zeitpunkt erfasst werden.
In dem Fall des Übergangs des Ausgangssignals von dem Sauerstoffsensor 21 von der Mager-Seite in Bezug auf das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal zu der Fett-Seite wird der Konstantstromschaltkreis 27 so gesteuert, dass der Konstantstrom „ICS“ in der Richtung fließt, in der die Magererkennung durch den Sauerstoffsensor 21 vorgezogen wird. Dementsprechend kann die Fett-Zu-Mager-Veränderung des Luft-Treibstoff-Verhältnisses in dem Katalysator 18 durch den Sauerstoffsensor 21 zu einem frühen Zeitpunkt erfasst werden.
Die zuvor beschriebene Veränderung der Ausgangssignalcharakteristik des Sauerstoffsensors 21 ermöglicht es, eine Veränderung des Luft-Treibstoff-Verhältnisses in dem Katalysator 18 (d.h. eine Veränderung des tatsächlichen Sauerstoffspeicherzustandes des Katalysators 18 basierend auf einem Ausgangssignals von dem Sauerstoffsensor 21 zu einem frühen Zeitpunkt zu erfassen und somit kann die Verschlechterung der Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung zu einem frühen Zeitpunkt festgestellt werden. Als ein Ergebnis kann die Verschlechterung der Genauigkeit der Schätzung des Sauerstoffspeicherzustandes des Katalysators 18 sofort dadurch begrenzt werden, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes zu einem frühen Zeitpunkt so korrigiert wird, dass die Verschlechterung der Genauigkeit der Schätzung des Sauerstoffspeicherzustandes des Katalysators 18 begrenzt wird.
In dem Fall in dem der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes weiter auf der Mager-Seite liegt als der vorbestimmte Bestimmungswert, wenn das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 sich in Bezug auf den vorbestimmten Schwellenwert (den Fettbestimmungsschwellenwert) in dem vorliegenden Beispiel auf die Fett-Seite bewegt hat, wird bestimmt, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes in der Magerrichtung in Bezug auf den tatsächlichen Sauerstoffspeicherzustand abgewichen ist (dass die Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung sich verschlechtert hat) und der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes wird in der Fett-Richtung korrigiert. Dementsprechend kann die Abweichung des Schätzwertes des Sauerstoffspeicherzustandes in der Magerrichtung sofort modifiziert werden.
In dem Fall in dem der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes weiter auf der Fett-Seite liegt als der vorbestimmte Bestimmungswert, wenn das Ausgangssignal von dem Sauerstoffsensor 21 sich in Bezug auf den vorbestimmten Schwellenwert (den Magerbestimmungsschwellenwert) zu der Mager-Seite bewegt hat, wird bestimmt, dass der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes in der Fett-Richtung in Bezug auf den tatsächlichen Sauerstoffspeicherzustand abgewichen ist (dass die Genauigkeit der Sauerstoffzustandsschätzung sich verschlechtert hat) und der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes wird in der Magerrichtung korrigiert. Dementsprechend kann die Abweichung des Schätzwertes des Sauerstoffspeicherzustandes in der Fett-Richtung sofort modifiziert werden.
Nach dem gegenwärtigen Beispiel wird der Sauerstoffspeicherzustand basierend auf dem Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes so korrigiert, dass der Sauerstoffspeicherzustand dem Neutralzustand entspricht und somit kann das Luft-Treibstoff-Verhältnis in dem Katalysator 18 in dem Reinigungsfenster mit hoher Robustheit gehalten werden und der Abgasausstoß kann verringert werden.
Auch wenn das zuvor beschriebene Beispiel dafür ausgestaltet ist, dass der Konstantstromschaltkreis 27 mit der Atmosphärenseite der Elektrodenschicht 34 des Sauerstoffsensors 21 (dem Sensorelement 31) verbunden ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und sie kann zum Beispiel dafür ausgestaltet sein, dass der Konstantstromschaltkreis 27 mit der Abgasseitenelektrodenschicht 33 des Sauerstoffsensors 21 (dem Sensorelement 31) verbunden ist oder dafür, dass der Konstantstromschaltkreis 27 mit sowohl der Abgasseitenelektrodenschicht 33 als auch der Atmosphärenseitenelektrodenschicht 34 verbunden ist.
Nach dem zuvor beschriebenen Beispiel wird die vorliegende Offenbarung auf das System angewendet, das den Sauerstoffsensor 21 verwendet, der das Sensorelement 31 mit der tastenförmigen Struktur aufweist. Die vorliegende Offenbarung ist aber nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann zum Beispiel auch auf ein System angewendet werden, das einen Sauerstoffsensor verwendet, der ein Sensorelement eines Typs mit beschichteter Struktur aufweist.
Nach dem oben beschriebenen Beispiel wird die vorliegende Offenbarung auf das System angewendet, in dem der Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor an einer stromaufwärtigen Seite eines Katalysators einer stromaufwärtigen Seite installiert ist und der Sauerstoffsensor an einer stromabwärtigen Seite des Katalysators der stromaufwärtigen Seite installiert ist. Die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann auf ein System angewendet werden, bei dem ein Abgassensor (Sauerstoffsensor oder Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor) an sowohl einer stromaufwärtigen Seite als auch an einer stromabwärtigen Seite eines Katalysators für die Abgasreinigung installiert ist.

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Internverbrennungsmotor, versehen mit einem Abgasreinigungskatalysator (18) für einen Internverbrennungsmotor (11) einem Abgassensor (20) einer stromaufwärtigen Seite und einem Abgassensor (21) einer stromabwärtigen Seite, die jeweils ein Luft-Treibstoff-Verhältnis oder einen Fett-/Magerzustand des Abgases an einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite des Katalysators (18) erfassen, und einer Konstantstromversorgungseinheit (27), die eine Ausgangssignalcharakteristik des Abgassensors (21) der stromabwärtigen Seite dadurch verändert, dass sie bewirkt, dass sein Konstantstrom zwischen den Sensorelektroden (33 und 34) des Abgassensors (21) der stromabwärtigen Seite fließt, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung für einen Internverbrennungsmotor umfasst: eine Schätzeinheit (25) die einen Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators (18) basierend auf einem Ausgangssignal des Abgassensors (20) der stromaufwärtigen Seite schätzt; eine Schätzwertkorrektureinheit (25), welche die Genauigkeit der Sauerstoffspeicherzustandsschätzung basierend auf einem Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes und einem Ausgangssignal des Abgassensors (21) der stromabwärtigen Seite ermittelt und den Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes so korrigiert, dass eine Verschlechterung der Genauigkeit der Schätzung begrenzt wird; und eine Sensorausgangssignalcharakteristiksteuereinheit (25), welche die Konstantstromversorgungseinheit (27) so steuert, dass der Konstantstrom in eine Richtung fließt, in der die Fett-Erkennung durch den Abgassensor (21) der stromabwärtigen Seite in einem Fall eines Übergangs des Ausgangssignals des Abgassensors (21) der stromabwärtigen Seite von einer Fett-Seite in Bezug auf einen stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechendes Ausgangssignal zu einer Mager-Seite beschleunigt wird und welche die Konstantstromversorgungseinheit (27) so steuert, dass der Konstantstrom in einer Richtung strömt, in der die Mager-Erkennung durch den Abgassensor (21) der stromabwärtigen Seite in einem Fall eines Übergangs des Ausgangssignals des Abgassensors (21) der stromabwärtigen Seite von der Mager-Seite in Bezug auf das dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis entsprechende Ausgangssignal zu der Fett-Seite beschleunigt wird.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Internverbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Schätzwertkorrektureinheit (25) in einem Fall, in dem der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes in Bezug auf einen vorbestimmten Schwellenwert auf der Mager-Seite liegt, den Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes in eine Fett-Richtung korrigiert, wenn das Ausgangssignal des Abgassensors (21) der stromabwärtigen Seite in Bezug auf einen vorbestimmten Schwellenwert auf der Fett-Seite liegt.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Internverbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schätzwertkorrektureinheit (25) in einem Fall, in dem der Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes in Bezug auf den vorbestimmten Schwellenwert auf der Fett-Seite liegt, den Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes in eine Magerrichtung korrigiert, wenn das Ausgangssignal des Abgassensors (21) der stromabwärtigen Seite in Bezug auf den vorbestimmten Schwellenwert auf der Mager-Seite liegt.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Internverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ferner umfassend: eine Neutralsteuereinheit (25), die den Sauerstoffspeicherzustand basierend auf dem Schätzwert des Sauerstoffspeicherzustandes so steuert, dass der Sauerstoffspeicherzustand einen Neutralzustand erreicht.