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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr.
2018-074959 , eingereicht am 9. April 2018, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme vollinhaltlich aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis für einen Verbrennungsmotor.
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HINTERGUND
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Ein Verbrennungsmotor, der konfiguriert ist, um ein mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch, welches magerer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu verbrennen, ermöglicht Emissionen von NOx durch Steuern eines Grads, wie mager das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs ist, bzw. eines Grads an Magerkeit zu reduzieren. Jedoch könnte, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis einen Grenzwert des Grads an Magerkeit überschreitet, eine Fehlzündung auftreten und sich eine Verbrennungsschwankung erhöhen. Dies könnte eine Verschlechterung der Fahreigenschaften hervorrufen und ist nicht erwünscht.
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Herkömmlicherweise wird eine Technik vorgeschlagen, um eine Verbrennungsschwankung über eine Schwankung der Motordrehzahl und dem Drehmoment zu erfassen und eine Steuerung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Basis des Erfassungsergebnisses auszuführen, wobei dabei das Limit an Magerkeit zum Unterdrücken der Verschlechterung eines Verbrennungszustands eines Motors nicht überschritten wird (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
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LITERATUR DES STANDS DER TECHNIK
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PATENTLITERATUR
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Patentliteratur:
JP-H7-166938 A -
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei der Konfiguration, welche die Steuerung für ein Luft-Kraftstoffverhältnis auf Basis der Verbrennungsschwankung wie vorher beschrieben ausführt, ergibt sich jedoch die Sorge, dass ein Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors solange nicht erfasst werden kann, bis sich der Zustand infolge eines Erhöhens des Bestimmungsschwellwerts der Verbrennungsschwankung klar verschlechtert. Demzufolge kann die Konfiguration infolge eines Einstellens des Beurteilungsschwellwerts auf einen kleinen Wert eine fehlerhafte Erfassung hervorrufen, gemäß derer sich der Verbrennungszustand verschlechtert hat, selbst bei einem Verbrennungszustand, der normal ist. Wie vorher beschrieben, besteht noch Verbesserungspotential bezüglich der Steuerung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, um die Verbrennung, bei gleichzeitiger Reduzierung der NOx Emissionen, zu stabilisieren.
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Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf die vorherigen Herausforderungen ausgearbeitet, wobei es eine Hauptaufgabe ist, eine Steuerungsvorrichtung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis für einen Motor vorzusehen, die konfiguriert ist, eine geeignete Steuerung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auszuführen.
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Im Folgenden werden Konfigurationen, die die Aufgabe lösen, beschrieben.
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Diese Offenbarung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die konfiguriert ist, ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen und eine Steuerung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Basis des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem Motor vom Funkenzündungstyp auszuführen. Die Steuerungsvorrichtung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis enthält eine Bestimmungseinheit für eine magere Verbrennung, die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob eine magere Verbrennung im Motor auf Basis des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgeführt wird, wobei das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf eine magere Seite des theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt ist. Die Steuerungsvorrichtung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis enthält eine Bestimmungseinheit für eine magere Verbrennung, die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob die magere Verbrennung im Motor auf Basis des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgeführt wird. Die Steuerungsvorrichtung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis enthält eine Ziel-NOx-Einstelleinheit, die konfiguriert ist, eine Ziel-NOx-Konzentration gemäß dem Betriebszustand des Motors einzustellen. Die Steuerungsvorrichtung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis enthält eine Erlangungseinheit, die konfiguriert ist, eine tatsächliche NOx-Konzentration, die unter Verwendung einer NOx-Konzentrationserfassungseinheit in einem Abgasdurchlass des Motors erfasst wird, zu erlangen. Die Steuerungsvorrichtung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis enthält eine Korrektureinheit, die konfiguriert ist, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Basis der Ziel-NOx-Konzentration und der tatsächlichen NOx-Konzentration zu korrigieren, wenn die Bestimmung erfolgt, dass die magere Verbrennung ausgeführt wird.
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Wenn die magere Verbrennung im Motor ausgeführt wird, erhöhen sich die NOx-Emissionen tendenziell, wenn die Verbrennungstemperatur höher wird. Zudem verringern sich die NOx-Emissionen tendenziell, wenn sich die Verbrennungstemperatur verringert. Es wird angenommen, dass sich der Verbrennungszustand des Motors aus dem NOx-Emissionsbetrag ergibt. Beispielsweise kann, wenn der NOx-Emissionsbetrag groß ist, abgeschätzt werden, dass die Verbrennungstemperatur hoch ist, das heißt, der Verbrennungszustand gut ist. Wenn der NOx-Emissionsbetrag klein ist, kann abgeschätzt werden, dass die Verbrennungstemperatur niedrig ist, das heißt, der Verbrennungszustand nicht gut ist.
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Bei der vorliegenden Offenbarung wird mit Fokus auf den vorherigen Zusammenhang das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Basis der Ziel-NOx-Konzentration und der tatsächlichen NOx-Konzentration korrigiert, wenn bestimmt wird, dass die magere Verbrennung ausgeführt wird. Auf diese Weise ermöglich die Konfiguration, die Steuerung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis geeignet auszuführen, um die Verbrennung, bei gleichzeitigem Optimieren des NOx-Emissionsbetrags vom Motor, zu stabilisieren.
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Figurenliste
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Die vorherigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden mit der folgenden genauen Beschreibung unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen offensichtlicher. Es zeigt:
- 1 ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines Motorsteuerungssystems veranschaulicht;
- 2 einen Graphen, der einen Zusammenhang zwischen einem Luftüberschussverhältnis λ, einer NOx-Konzentration und einem Verbrennungsstabilitätsindex COV in einem mageren Bereich eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zeigt;
- 3 ein Flussdiagramm, das eine Berechnungsverarbeitung zeigt;
- 4 ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen einer Ansaugluftströmungsrate, einer Motordrehzahl und einer Verzögerungszeit zeigt;
- 5 ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen einer NOx-Konzentrationsabweichung und einem Korrekturwert für ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeigt;
- 6 ein Flussdiagramm, das einen Korrekturverarbeitung eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zeigt; und
- 7 ein Zeitdiagramm, das spezifisch eine Verarbeitung zum Korrigieren des Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnisses zeigt;
- 8 ein Zeitdiagramm, das spezifisch eine Verarbeitung zum Korrigieren des Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnisses zeigt.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird eine Steuerungsvorrichtung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben.
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Bei dieser Ausführungsform ist ein Motorsteuerungssystem für einen Mehrzylinder-Benzinmotor in einem Fahrzeug vom Funkenzündungstyp, welcher ein Verbrennungsmotor ist, konstruiert. Bei dem Steuerungssystem wird eine elektronische Steuerungseinheit (im Folgenden als „ECU“ bezeichnet) als zentrale Einheit verwendet, um eine Steuerung für eine Kraftstoffeinspritzungsmenge, eine Steuerung für einen Zündungszeitpunkt und dergleichen zu implementieren. Als erstes wird eine schematische Konfiguration eines Motorsteuerungssystems mit Bezug zu 1 beschrieben.
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Ein Luftfilter 12 ist am stromaufwärtigsten Teil einer Ansaugleitung 11 des Verbrennungsmotors 10 vorgesehen. Ein Luftmengenmesser 13 ist stromabwärts des Luftfilters 12 zum Erfassen einer Ansaugluftmenge (Ansaugluftströmungsrate) vorgesehen. Ein Drosselventil 14 ist auf einer stromabwärtigen Seite des Luftmengenmessers 13 vorgesehen. Ein Öffnungsgrad des Drosselventils 14 wird durch einen Drosselaktuator 15, wie etwa einem Gleichstrommotor, angepasst. Die Öffnung (Drosselöffnungsgrad) des Drosselventils 14 wird durch einen Drosselöffnungssensor, der im Drosselaktuator 15 integriert ist, erfasst. Ein Ausgleichsbehälter 16 ist auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 vorgesehen und ein Ansaugleitungsdrucksensor 17 zum Erfassen eines Ansaugleitungsdrucks ist im Ausgleichsbehälter 16 vorgesehen. Zusätzlich ist der Ausgleichsbehälter 16 mit einem Ansaugkrümmer 18 verbunden, der Luft in jeden Zylinder des Motors 10 zieht. Ein Kraftstoffeinspritzungsventil 19 ist nahe der Ansaugöffnung jedes Zylinders des Ansaugkrümmers 18 angebracht. Das Kraftstoffeinspritzungsventil 19 wird zum Einspritzen und Zuführen von Kraftstoff elektromagnetisch angetrieben.
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Ein Ansaugventil 21 und ein Abgasventil 22 sind jeweils an der Ansaugöffnung und der Abgasöffnung des Motors 10 vorgesehen. Ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff wird durch Öffnen des Ansaugventils 21 in die Brennkammer 23 eingeleitet. Abgas wird nach der Verbrennung durch Öffnen des Abgasventils 22 zur Abgasleitung 24 abgeführt. Eine Zündkerze 27 ist für jeden Zylinder an einem Zylinderkopf des Motors 10 angebracht. Eine hohe Spannung wird zu einem gewünschten Zündungszeitpunkt durch eine Zündungsvorrichtung (Zünder, nicht gezeigt), die eine Zündspule und dergleichen enthält, an die Zündkerze 27 angelegt. Durch Anlegen dieser hohen Spannung erzeugen gegenüberliegende Elektroden der Zündkerze 27 zwischen sich eine Funkenentladung, wobei das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das in die Brennkammer 23 eingeleitet wurde, gezündet und für die Verbrennung verwendet wird.
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Ein Drei-Wege-Katalysator 31 und ein NOx-Katalysator 33 sind als Abgasreinigungsvorrichtung in der Abgasleitung 24 vorgesehen, um CO, HC, NOx und dergleichen im Abgas zu reinigen. Der Drei-Wege-Katalysator 31 reinigt die drei Komponenten HC, CO und NOx im Abgas bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Der NOx Katalysator 33 ist ein NOx-Katalysator vom Typ eines Okklusions-Reduktions-Katalysators. Der NOx-Katalysator 33 speichert während der Verbrennung bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis NOx im Abgas. Im NOx-Katalysator 33 reagiert gespeichertes NOx mit fetten Bestandteilen (CO, HC, und dergleichen), um die fetten Bestandteile während der Verbrennung bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu reinigen. Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 32 (insbesondere ein A/F Sensor) ist auf der stromaufwärtigen Seite des Drei-Wege-Katalysators 31 vorgesehen. Ein NOx-Sensor 34 ist zwischen dem Drei-Wege-Katalysator 31 und dem NOx-Katalysator 33 vorgesehen.
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Zusätzlich sind ein Kühlwassertemperatursensor 36 und ein Kurbelwinkelsensor 35 am Zylinderblock des Motors 10 vorgesehen. Der Kühlwassertemperatursensor 36 erfasst eine Kühlwassertemperatur. Der Kurbelwinkelsensor 35 gibt ein Rechtecksignal des Kurbelwinkels für jeden vorbestimmten Kurbelwinkel des Motors 10 aus (beispielsweise bei einem 30°C Zyklus).
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Die Erfassungssignale der verschiedenen Sensoren, die vorher beschrieben wurden, werden an eine ECU 40 eingegeben, die den Motor steuert. Die ECU 40 ist eine elektronische Steuerungseinheit, die im Wesentlichen einen Mikrocomputer enthält und verschiedene Steuerungen des Motors 10 unter Verwendung der Erfassungssignale, die durch die verschiedenen Sensoren erfasst werden, ausführt. Die ECU 40 enthält einen Mikrocomputer 41 für die Motorsteuerung, eine elektronische Ansteuerungseinheit (EDU 42) für das Ansteuern der Einspritzungsvorrichtung und einen Speicher 43 für die Datensicherung. Der Mikrocomputer 41 berechnet eine erforderte Einspritzungsmenge des Kraftstoffs gemäß dem Betriebszustand des Motors, wie etwa der Motordrehzahl und der Motorlast. Der Mikrocomputer 41 erzeugt einen Einspritzungspuls aus einer Einspritzungszeit, die auf Basis dieser erforderten Einspritzungsmenge berechnet wird und gibt den Einspritzungspuls an die EDU 42 aus. Die EDU 42 steuert das Kraftstoffeinspritzungsventil 19 an und öffnet es gemäß dem Einspritzungspuls, um Kraftstoff mit der erforderten Einspritzungsmenge einzuspritzen. Die ECU 40 entspricht einer Steuerungsvorrichtung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Der Speicher 43 ist eine Speichereinheit, wie etwa ein Sicherungs-RAM oder ein EEPROM, die konfiguriert ist, gespeicherten Inhalt auch nach abschalten des Zündschalters beizubehalten.
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Der Mikrocomputer 41 weist eine Funktion auf, um eine Rückkopplungssteuerung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auszuführen. Der Mikrocomputer 41 steuert die Kraftstoffeinspritzungsmenge auf Basis einer Abweichung zwischen einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Luft-Kraftstoff-Sensor 32 erfasst wird, wobei dabei die Rückkopplungssteuerung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgeführt wird. Bei dieser Ausführungsform wird als die Rückkopplungssteuerung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, um magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu sein und eine Steuerung für eine magere Verbrennung wird auf Basis des mageren Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgeführt. Beispielsweise bestimmt der Mikrocomputer 41, ob die magere Verbrennung gemäß dem Betriebszustand des Motors 10 ausgeführt werden kann. Wenn die Verbrennung ausgeführt werden kann, stellt der Mikrocomputer 41 einen Motorverbrennungsmodus auf einen Modus für eine magere Verbrennung ein und führt die Rückkopplungssteuerung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Basis des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das dem mageren Wert entspricht, aus.
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Wenn die magere Verbrennung im Motor 10 ausgeführt wird, erhöht sich die NOx-Emission tendenziell, wenn die Verbrennungstemperatur höher wird, wobei wenn die Verbrennungstemperatur niedriger wird, sich die NOx-Emission tendenziell reduziert. Daher ist erkennbar, dass sich der Verbrennungszustand des Motors 10 aus dem NOx-Emissionsbetrag ergeben kann. Beispielsweise kann, wenn der NOx-Emissionsbetrag groß ist, abgeschätzt werden, dass die Verbrennungstemperatur hoch ist, das heißt, der Verbrennungszustand gut ist. Wenn der NOx-Emissionsbetrag klein ist, wird abgeschätzt, dass die Verbrennungstemperatur niedrig ist, das heißt, der Verbrennungszustand nicht gut ist.
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Daher wird bei dieser Ausführungsform mit Fokus auf den vorherigen Zusammenhang das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Basis der Ziel-NOx-Konzentration und der tatsächlichen NOx-Konzentration korrigiert, wenn bestimmt wird, dass die magere Verbrennung ausgeführt wird. Hier kann die Ziel-NOx-Konzentration gemäß dem Betriebszustand des Motors 10 eingestellt sein. Insbesondere kann die Ziel-NOx-Konzentration auf Basis der Motordrehzahl und der Motorlast (oder dem erforderten Drehmoment) eingestellt sein. Die tatsächliche NOx-Konzentration ist die tatsächliche NOx-Konzentration im Abgas, das vom Motor 10 abgeführt wird und wird aus dem Erfassungswert des NOx-Sensors 34 berechnet.
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2 zeigt einen Zusammenhang zwischen einem Luftüberschussverhältnis X (Luft-Kraftstoff-Verhältnis) und der NOx-Konzentration und zeigt ferner einen Zusammenhang zwischen dem Luftüberschussverhältnis und einem Verbrennungsstabilitätsindex COV (Schwankungskoeffizient) des Motors 10 in einem mageren Bereich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Der Verbrennungsstabilitätsindex COV ist ein Index, der eine Verbrennungsstabilität darstellt. Wenn der Verbrennungsstabilitätsindex COV groß wird, wird die Verbrennung instabiler.
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Wie in 2 gezeigt, verringert sich die NOx-Konzentration tendenziell, wenn sich das Luftüberschussverhältnis λ erhöht, das heißt, wenn sich der Grad an Magerkeit erhöht. Der Verbrennungsstabilitätsindex COV erhöht sich tendenziell, wenn sich das Luftüberschussverhältnis λ erhöht, das heißt, wenn sich der Grad an Magerkeit erhöht. In diesem Fall ist es erwünscht, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Luftüberschussverhältnis λ) während der mageren Verbrennung innerhalb eines Bereichs von X in der Zeichnung unter Berücksichtigung des oberen Grenzwerts der NOx-Konzentration und des oberen Grenzwerts des Verbrennungsstabilitätsindex COV eingestellt ist. Insbesondere entstehen in dem mageren Bereich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ein Grenzwert der fetten Seite des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welcher durch den erlaubten NOx-Grenzwert bestimmt ist, und ein Grenzwert der mageren Seite des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welcher durch den erlaubten Grenzwert der Verbrennungsstabilität bestimmt ist. Der Bereich X liegt zwischen dem Grenzwert der fetten Seite und dem Grenzwert der mageren Seite. Wenn sich der Grad an Magerkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erhöht, erhöht sich eine Rotationsschwankung des Motors 10. Daher ist ein Grenzwert für eine Rotationsschwankung eingestellt.
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Im Modus für die magere Verbrennung korrigiert der Mikrocomputer 41 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, so dass sich der Grad an Magerkeit erhöht, wenn die tatsächliche NOx-Konzentration höher als die Ziel-NOx-Konzentration ist. Auf diese Weise wird die NOx-Konzentration verringert. Ferner korrigiert der Mikrocomputer 41 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, so dass der Grad an Magerkeit kleiner wird, wenn die tatsächliche NOx-Konzentration niedriger als die Ziel-Konzentration ist. Auf diese Weise wird die Verbrennungsstabilität verbessert.
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Bei dieser Ausführungsform wird eine Konfiguration verwendet, die den Korrekturwert Δλ für das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Basis der tatsächlichen NOx-Konzentration und der Ziel-NOx-Konzentration berechnet. Der Korrekturwert Δλ ist im Speicher 43 gespeichert und wird auf geeignete Weise aktualisiert. Kurz ausgedrückt, eine Verarbeitung wird als eine Lernverarbeitung ausgeführt, um den Korrekturwert Δλ zu berechnen, wobei der Korrekturwert Δλ als ein Lernwert im Speicher 43 gespeichert ist. Es sei bemerkt, dass der Korrekturwert Δλ nicht als die Lernverarbeitung berechnet werden kann. In diesem Fall wird der Korrekturwert Δλ gelöscht, sobald der Zündschalter des Fahrzeugs ausgeschaltet wird, wobei der Korrekturwert Δλ wieder berechnet wird, nachdem der Zündschalter angeschaltet wird.
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Als Nächstes wird die Verarbeitung für das Berechnen des Korrekturwerts des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Modus für die magere Verbrennung unter Bezug zum Flussdiagramm aus 3 beschrieben. Diese Berechnungsverarbeitung wird laufend durch den Mikrocomputer 41 ausgeführt.
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In 3 wird in Schritt S101 eine Bestimmungsverarbeitung für eine Durchführungsbedingung durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine Durchführungsbedingung zum Berechnen des Korrekturwerts des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfüllt ist oder nicht. Bei der vorliegenden Ausführungsform bestimmt der Mikrocomputer 41, ob jede der folgenden ersten bis fünften Bedingungen erfüllt ist.
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Als erstes bestimmt der Mikrocomputer 41, als eine erste Bedingung, ob verschiedene Lernprozesse, die den Verbrennungszustand des Motors 10 beeinflussen, abgeschlossen wurden. Insbesondere werden Bestimmungen vorgenommen, ob ein Lernprozess, der die Ansteuerung des Kraftstoffeinspritzungsventils 19 betrifft (beispielsweise den Ventilschließzeitpunkt und den Ventilöffnungszeitpunkt), ein Lernprozess, der eine Referenzposition eines variablen Ventilmechanismus betrifft (beispielsweise VCT oder VVL) und ein Lernprozess, der eine EGR-Ventilreferenzposition für eine externe EGR-Funktion betrifft, abgeschlossen wurden. Das heißt, wenn verschiedene Lernprozesse, die den Verbrennungszustand des Motors 10 beeinflussen, nicht abgeschlossen wurden, wird angenommen, dass die NOx-Emissionen und die Verbrennungsstabilität variieren und dass der Korrekturwert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf Grund dieses Effekts nicht richtig berechnet werden kann. Daher ist die Bedingung nicht erfüllt.
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Der Mikrocomputer 41 bestimmt, als eine zweite Bedingung, ob sich der Motor 10 nicht in einem Übergangbetriebszustand befindet. Insbesondere wird die Bestimmung vorgenommen, ob eine Schwankung des erforderten Drehmoments innerhalb eines vorbestimmten Bereich für eine vorbestimmte Zeitdauer vorliegt. Insbesondere wird während dem Übergangsbetrieb und direkt nach dem Übergangsbetrieb berücksichtigt, dass der NOx-Emissionsbetrag nicht stabil ist und dass sich die Möglichkeit, dass der Korrekturwert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht richtig berechnet werden kann, erhöht. Es sei bemerkt, dass die Bestimmung, ob der Betriebszustand im Übergangsbetriebszustand ist, auf Basis eines Parameters, der eine Korrelation mit dem Betriebszustand des Motors 10, wie etwa der Motordrehzahl, der Motorlast, der Ansaugluftströmungsrate, dem Ansaugdruck der Kraftstoffeinspritzungsmenge, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Beschleunigung und dergleichen, aufweist, vorgenommen werden kann. Die Bestimmung kann auf Basis der Änderung der NOx-Menge im Abgas vorgenommen werden.
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Ferner bestimmt der Mikrocomputer 41, als eine dritte Bedingung, ob sowohl der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 32, als auch der NOx-Sensor 34 in einem aktiven Zustand sind. Der Mikrocomputer 41 bestimmt, als eine vierte Bedingung, ob keine verschiedenen Ausfallhistorien vorhanden sind. Der Mikrocomputer 41 bestimmt, als eine fünfte Bedingung, ob der magere Betrieb ausgeführt wird (das heißt, der Zustand ohne Stöchiometrie und fetter Reinigung).
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Anschließend wird in dem folgenden Schritt S102 auf Basis des Bestimmungsergebnisses aus Schritt S101 die Bestimmung vorgenommen, ob die Durchführungsbedingung erfüllt ist oder nicht, das heißt, ob alle der fünf Bedingungen erfüllt sind oder nicht. In diesem Fall, wenn die Durchführungsbedingung erfüllt ist, fährt die Verarbeitung mit dem anschließenden Schritt S103 fort und wenn die Durchführungsbedingung nicht erfüllt ist, endet die vorliegende Verarbeitung so wie sie ist.
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In Schritt S103 wird die Bestimmung vorgenommen, ob ein Erhöhungs-Flag für die NOx-Konzentration F gleich 0 ist. Der Initialzustand des Erhöhungs-Flags F ist F=0 und hier wird eine Beschreibung unter der Annahme vorgenommen, dass F=0 ist. Wenn F=0 ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S104 fort.
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In Schritt S104 wird die Ziel-NOx-Konzentration auf Basis des Betriebszustands des Motors 10 eingestellt. Insbesondere wird die Ziel-NOx-Konzentration auf Basis der Motordrehzahl und des erforderten Drehmoments eingestellt. Es sei bemerkt, dass, zusätzlich zur Motordrehzahl und dem erforderten Drehmoment, die Ziel-NOx-Konzentration auf Basis einer Motorkühlwassertemperatur, dem Betriebszustand des EGR-Ventils, dem Betriebszustand eines beweglichen Antriebsventils und dergleichen eingestellt werden kann.
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Im folgenden Schritt S105 wird ein Rotationsschwankungsbetrag ΔNE des Motors 10 berechnet. Insbesondere wird der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE auf Basis einer Schwankung in der Motordrehzahl, welche durch den Kurbelwinkelsensor 35 erfasst wird, innerhalb einer vorbestimmten Zeit berechnet. Das Verfahren, um den Rotationsschwankungsbetrag ΔNE zu berechnen, kann auf verschiedene Weisen umgesetzt werden. Beispielsweise kann bei einer Konfiguration, bei welcher der Motor 10 mit einem Drucksensor im Zylinder ausgestattet ist, der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE auf Basis einer Schwankung des Drucks im Zylinder zwischen den Verbrennungen berechnet werden.
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Anschließend wird in Schritt 106 die Bestimmung vorgenommen, ob der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE geringer als ein vorbestimmter Schwellwert TH ist oder nicht. Beispielsweise ist, wenn sich der Verbrennungszustand des Motors 10 verschlechtert, erkennbar, dass sich der Rotationsschwankungsbetrag des Motors 10 erhöht und der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE gleich oder größer als der Schwellwert TH wird. Die Beschreibung geht hier unter der Annahme weiter, dass sich der Verbrennungszustand des Motors 10 nicht verschlechtert hat und dass der Rotationsschwankungsbetrag geringer als der Schwellwert TH ist. Wenn der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE geringer als der Schwellwert TH ist, fährt der Prozess mit Schritt S107 fort.
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In Schritt S107 wird die Ansaugströmungsrate auf Basis der Informationen vom Luftmengenmesser 13 erfasst. Im anschließenden Schritt S108 wird eine angleichende Verarbeitung einer Transportverzögerung einer NOx-Konzentration auf Basis der Ansaugluftströmungsrate und der Drehzahl NE durchgeführt. In der Abgasleitung 24 benötigt es Zeit, bis das Abgas, das aus dem Motor 10 ausgestoßen wird, den NOx-Sensor 24 erreicht. Die Verzögerung wird länger, wenn die Ansaugströmungsrate kleiner wird und wenn die Drehzahl NE kleiner wird. Der Mikrocomputer 41 berechnet eine Verzögerungszeit des Abgases auf Basis der Ansaugströmungsrate und der Drehzahl NE beispielsweise unter der Verwendung des Zusammenhangs, der in 4 gezeigt ist. Dann wird die Ziel-NOx-Konzentration unter Berücksichtigung der Verzögerungszeit korrigiert. In diesem Fall wird eine Zeitkonstante einer Verzögerung erster Ordnung, die durch den Transport des Abgases verursacht wird, gemäß der Ansaugluftströmungsrate umgeschaltet. Die ermöglicht, dass die NOx-Konzentration an der Position des NOx-Sensors 34 in der Abgasleitung 24 mit dem Zeitpunkt der Verbrennung im Motor 10 übereinstimmt.
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Im anschließenden Schritt S109 wird die tatsächliche NOx-Konzentration auf Basis der Informationen des NOx-Sensors 34 erfasst. Anschließend wird in Schritt S110 eine NOx-Konzentrationsabweichung durch Subtrahieren der Ziel-NOx-Konzentration von der tatsächlichen NOx-Konzentration (NOx-Konzentrationsabweichung = tatsächliche NOx-Konzentration - Ziel-NOx-Konzentration).
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Anschließend wird in Schritt S111 der Korrekturwert Δλ des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf Basis der NOx-Konzentrationsabweichung berechnet. In diesem Fall berechnet der Mikrocomputer 41 den Korrekturwert Δλ als einen positiven Wert, wenn die NOx-Konzentrationsabweichung einem positiven Wert entspricht, das heißt, wenn die tatsächliche NOx-Konzentration höher als die Ziel-NOx-Konzentration ist. Der Mikrocomputer 41 berechnet den Korrekturwert Δλ als einen negativen Wert, wenn die NOx-Konzentrationsabweichung negativ ist, das heißt, wenn die tatsächliche NOx-Konzentration niedriger als die Ziel-NOx-Konzentration ist. Der Korrekturwert Δλ entspricht einem Korrekturbetrag, der auf das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis addiert wird. Wenn der Korrekturbetrag Δλ einem positiven Wert entspricht, wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis so korrigiert, dass sich der Grad an Magerkeit erhöht (das heißt, eine Korrektur zum Erhöhen ausgeführt wird). Ferner wird, wenn der Korrekturwert Δλ einem negativen Wert entspricht, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis so korrigiert, dass sich der Grad an Magerkeit verringert (das heißt, eine Korrektur zum Verringern ausgeführt wird). Es sei bemerkt, dass der Korrekturwert Δλ als ein Korrekturkoeffizient berechnet werden kann, der mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis multipliziert wird.
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Die Berechnung des Korrekturwerts Δλ wird im Detail beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Korrekturwert Δλ auf Basis der NOx-Konzentrationsabweichung gemäß dem Zusammenhang aus 5 berechnet. 5 definiert einen Zusammenhang, bei welchem, wenn die NOx-Konzentrationsabweichung einem positiven Wert entspricht (tatsächliche NOx-Konzentration > Ziel-NOx-Konzentration) und wenn die NOx-Konzentrationsabweichung auf der positiven Seite größer wird, der Korrekturwert Δλ, wenn er berechnet wird, auf der positiven Seite größer wird. 5 definiert einen Zusammenhang, bei welchem, wenn die NOx-Konzentrationsabweichung einem negativen Wert entspricht (tatsächliche NOx-Konzentration < Ziel-NOx-Konzentration) und wenn die NOx-Konzentrationsabweichung auf der negativen Seite größer wird, der Korrekturwert Δλ, wenn er berechnet wird, auf der negativen Seite größer wird.
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Zusätzlich ist in 5 eine Empfindlichkeit der Korrektur zwischen dem Korrekturwert Δλ auf der positiven Seite und dem Korrekturwert Δλ auf der negativen Seite unterschiedlich. Das heißt, die Empfindlichkeit der Korrektur zwischen der Korrektur auf der Seite des Erhöhens des Grads an Magerkeit des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und der Korrektur auf der Seite des Verringerns des Grads an Magerkeit ist unterschiedlich. Insbesondere ist die Empfindlichkeit der Korrektur auf der Seite des Verringerns des Grads an Magerkeit des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses höher als die Korrektur auf der Seite des Erhöhens des Grads an Magerkeit. Dementsprechend wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einer größeren Korrekturzunahme korrigiert, wenn die tatsächliche NOx-Konzentration niedriger als die Ziel-NOx-Konzentration ist, verglichen mit dem Fall, wenn die tatsächliche NOx-Konzentration höher als die Ziel-NOx-Konzentration ist. Die Korrekturzunahme entspricht einem Korrekturverhältnis für jede NOx-Konzentrationsabweichung.
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Nach der Berechnung des Korrekturwerts Δλ wird der Korrekturwert Δλ in Schritt S112 im Speicher 43 gespeichert. Der Korrekturwert Δλ kann als ein Lernwert im Speicher 43 gespeichert sein. Hier sind im Speicher 43 mehrere Betriebsbereiche gemäß dem Motorbetriebszustand, wie etwa der Motordrehzahl und der Motorlast, definiert, wobei der Korrekturwert Δλ für jeden Betriebsbereich gespeichert wird. Es sei bemerkt, dass die Bestimmung vorgenommen werden kann, welcher Betriebsbereich dem Speicherziel des Korrekturwerts Δλ unter Berücksichtigung der vorher genannten Verzögerung des Abgases entspricht. Wenn der Korrekturwert Δλ bereits im Zielbetriebsbereich gespeichert ist, kann der vergangene Wert mit dem aktuellen Korrekturwert Δλ überschrieben (aktualisiert) werden, während eine Glättungsverarbeitung ausgeführt wird. Der Korrekturwert Δλ kann fortlaufend aktualisiert werden, während eine Verarbeitung eines gleitenden Mittelwerts ausgeführt wird.
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Wenn in Schritt S106, der vorher beschrieben wurde, bestimmt wird, dass der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE größer oder gleich dem Schwellwert TH ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S113 fort. Beispielsweise wird angenommen, dass die Rotationsschwankung des Motors 10 übermäßig wird, wenn der Grad an Magerkeit zu groß wird, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird, um magerer zu sein.
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In Schritt S113 wird eine Verarbeitung zum Erhöhen der Ziel-NOx-Konzentration durchgeführt. Das heißt, dass in Schritt S113 die Ziel-NOx-Konzentration auf die höhere Seite verändert wird, um die Stabilisierung des Verbrennungszustands statt dem Verringern der NOx-Konzentration zu priorisieren. In diesem Fall wird die NOx-Konzentrationsabweichung (= tatsächliche NOx-Konzentration - Ziel-NOx-Konzentration) durch Erhöhen der Ziel-NOx-Konzentration kleiner oder wird größer auf der negativen Seite. Daher wird der Korrekturwert Δλ kleiner oder wird auf der negativen Seite größer. Das heißt, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird so korrigiert, dass der Grad an Magerkeit verringert wird, um die Verbrennungsstabilität zu verbessern. Im folgenden Schritt S114 wird das Erhöhungs-Flag für die NOx-Konzentration F auf 1 eingestellt.
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Wenn das Erhöhungs-Flag für die NOx-Konzentration F auf 1 eingestellt ist, wird in Schritt S103 eine negative Bestimmung vorgenommen. Daher fährt die Verarbeitung nach Schritt S103 in Schritt S115 fort, bei welchem die Bestimmung vorgenommen wird, ob eine vorbestimmte Zeit, seitdem das Erhöhungs-Flag für die NOx-Konzentration F auf 1 eingestellt wurde, verstrichen ist oder nicht. Es sei bemerkt, dass, anschließend daran, dass die Ziel-NOx-Konzentration in Schritt S113 erhöht wird, in Schritt S115 die Bestimmung, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, vorgenommen werden kann, nachdem der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE geringer als der Schwellwert TH wird. Wenn die vorbestimmte Zeit nicht verstrichen ist, nimmt der Schritt S115 eine negative Bestimmung vor und die Verarbeitung wird einmal beendet. Wenn die vorbestimmte Zeit verstrichen ist, nimmt der Schritt S115 eine positive Bestimmung vor und die Verarbeitung fährt mit Schritt S116 fort.
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In Schritt S116 wird eine Verarbeitung als eine Verarbeitung zum Verringern der Ziel-NOx-Konzentration durchgeführt, um die Ziel-NOx-Konzentration graduell in Richtung der Konzentration, bevor die Änderung vorgenommen wurde, zu verändern. In diesem Fall, wird, wenn die Ziel-NOx-Konzentration niedriger wird, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dementsprechend magerer. Daher besteht die Sorge, dass wieder eine Rotationsschwankung des Motors 10 auftreten kann. Daher kann in Schritt S116 der untere Grenzwert der Ziel-NOx-Konzentration auf Basis der tatsächlichen NOx-Konzentration eingestellt sein, wenn der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE größer oder gleich dem Schwellwert TH wird (das heißt, wenn die Verschlechterung des Verbrennungszustands bestimmt wird). Die Verringerung der Ziel-NOx-Konzentration kann am unteren Grenzwert reguliert werden. Die Ziel-NOx-Konzentration wird graduell verändert, wobei ein Betrag ihrer Änderung pro Zeiteinheit beschränkt wird.
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Bei dieser Ausführungsform wird die tatsächliche NOx-Konzentration, wenn der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE größer oder gleich dem Schwellwert TH wird, als der untere Grenzwert der Ziel-NOx-Konzentration eingestellt. Alternativ ist die tatsächliche NOx-Konzentration, wenn der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE größer oder gleich dem Schwellwert TH wird, als ein Referenzwert eingestellt und ein Wert auf der Seite mit der höheren Konzentration oder der Seite mit der niedrigeren Konzentration als der Referenzwert kann als unterer Grenzwert der Ziel-NOx-Konzentration eingestellt sein.
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Hier wird eine Korrekturverarbeitung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unter Bezug zu 6 beschrieben. Diese Korrekturverarbeitung wird durch den Mikrocomputer 41 auf fortlaufender Basis durchgeführt.
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In 6 wird in Schritt S201 die Bestimmung vorgenommen, ob die Korrektur des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch den Korrekturwert Δλ zulässig ist oder nicht. Insbesondere wird die Bestimmung vorgenommen, ob jede der Bedingungen für das Abgassystem des Motors 10 erfüllt ist, ob (1) der Motorverbrennungsmodus dem Modus für die magere Verbrennung entspricht und (2), eine Ausfallhistorie (Diagnoseinformation) nicht gespeichert ist. Wenn jede der Bedingungen erfüllt ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S202 fort, bei welchem das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch Addieren des Korrekturwerts Δλ zu einem Referenzwert des Ziel-Luft-kraftstoff-Verhältnisses korrigiert wird. Wenn nicht jede der Bedingungen erfüllt ist, wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht korrigiert und die Verarbeitung endet.
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Der Referenzwert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses entspricht einem initialen Wert, wenn die Korrektur des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgeführt wird. Der Referenzwert kann einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprechen, das einem vorbestimmten Wert entspricht. Der Referenzwert kann unter Berücksichtigung des Zusammenhangs, der in 2 gezeigt ist, bestimmt sein. Beispielsweise kann der Referenzwert auf Basis des Bereichs X bestimmt sein, bei welchem sowohl die NOx-Konzentration, als auch der Verbrennungsstabilitätsindex COV kleiner als der erlaubte Grenzwert sind. In diesem Fall ist es vorstellbar, dass ein Zwischenwert innerhalb des Bereichs X, also zwischen einem Grenzwert auf einer fetten Seite im Bereich X und einem Grenzwert auf einer mageren Seite im Bereich X oder dergleichen, als der Referenzwert eingestellt ist. Alternativ kann der Referenzwert auf die fette Seite (die Seite, bei welcher der Grad an Magerkeit kleiner wird) bezüglich des Grenzwerts auf der fetten Seite des Bereichs X oder auf die magere Seite (die Seite, bei welcher der Grad an Magerkeit größer wird) bezüglich des Grenzwerts auf der mageren Seite eingestellt sein. Beispielsweise wird, wenn die Verbrennungsstabilität priorisiert wird, der Referenzwert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf einem Wert auf der fetten Seite mit Bezug zum Grenzwert auf der fetten Seite des Bereichs X eingestellt. Wenn die Verringerung der NOx-Konzentration priorisiert wird, wird der Referenzwert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf einen Wert auf der mageren Seite mit Bezug zum Grenzwert auf der mageren Seite des Bereichs X eingestellt.
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Wenn der Korrekturwert Δλ, der in der Verarbeitung aus 3 berechnet wird, als ein Lernwert im Speicher 43 gespeichert wird, kann der Korrekturwert Δλ als der Referenzwert (initiale Wert) des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt sein, wenn sich das Fahrzeug bei der nächsten Gelegenheit (der nächsten Fahrt) fortbewegt.
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Nun wird eine Verarbeitung zum Korrigieren des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unter Bezugnahme der 7 und 8 genauer beschrieben. 7 zeigt einen Fall, bei welchem keine übermäßige Rotationsschwankung im veranschaulichten Zeitraum auftritt. 8 zeigt einen Fall, bei welchem eine übermäßige Rotationsschwankung im veranschaulichten Zeitraum auftritt. In den 7 und 8 wird die Korrektur des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf Basis der NOx-Konzentration zu den Zeitpunkten ta0 und tb0 begonnen.
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In 7 wird zum Zeitpunkt ta0 der Referenzwert als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Dieser Referenzwert entspricht beispielsweise einem Wert auf der fetten Seite (auf der Seite auf welcher der Grad an Magerkeit kleiner wird) hinsichtlich des Bereichs X, der in 2 gezeigt ist. Anschließend wird bei ta0 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Basis der NOx-Konzentrationsabweichung, welche die Abweichung zwischen der tatsächlichen NOx-Konzentration und der Ziel-NOx-Konzentration ist, korrigiert.
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In diesem Fall entspricht der Referenzwert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einem Wert auf der fetten Seite hinsichtlich des Bereichs X und daher ist die tatsächliche NOx-Konzentration hoch. Die NOx-Konzentrationsabweichung ist ein positiver Wert (das heißt, die tatsächliche NOx-Konzentration > Ziel-NOx-Konzentration) und daher wird der Korrekturwert Δλ ein positiver Wert. Das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird so korrigiert, dass sich der Grad an Magerkeit erhöht. Dadurch verringert sich die tatsächliche NOx-Konzentration graduell, wenn sich der Grad an Magerkeit des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erhöht.
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Anschließend wird zum Zeitpunkt ta1 die NOx-Konzentrationsabweichung im Wesentlichen null und die Korrektur für die Erhöhung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist abgeschlossen. In 7 wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis so korrigiert, dass sich der Grad an Magerkeit erhöht und daher erhöht sich der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE. Jedoch ist dessen Grad klein und daher wird der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE innerhalb einer erlaubten Grenze gehalten.
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Ähnlich zu 7 wird in 8 zum Zeitpunkt tb0 ein Referenzwert auf die fette Seite hinsichtlich des Bereichs X, der in 2 gezeigt ist, als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Anschließend an tb0 wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Basis der NOx-Konzentrationsabweichung, das heißt, der Abweichung zwischen der tatsächlichen NOx-Konzentration und der Ziel-NOx-Konzentration, korrigiert. Demzufolge wird das Ziel-Luft-kraftstoff-Verhältnis so korrigiert, dass sich der Grad an Magerkeit erhöht und sich die tatschliche NOx-Konzentration graduell verringert.
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Ferner tritt zum Zeitpunkt tb1 in 8 eine Rotationsschwankung im Motor 10 auf, wobei der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE den Schwellwert TH erreicht, bevor die NOx-Konzentrationsabweichung null wird, da heißt, bevor die Korrektur des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses abgeschlossen ist. Wenn sich der Grad an Magerkeit des Ziel-Luft-kraftstoff-Verhältnisses graduell erhöht, ist erkennbar, dass der Verbrennungszustand früher als erwartet gestört wird und die Rotationsschwankung übermäßig groß wird. Beispielsweise ist in einem Fall, bei welchem der Zusammenhang zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der Verbrennungsstabilität (COV) von seinem normalen Zusammenhang infolge einer Abweichung bei der Ansaugluftmenge, einer Abweichung der Maschinendifferenz des Motors und dergleichen abweicht, erkennbar, dass eine ungewollte Rotationsschwankung bei einem unerwarteten Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auftritt.
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Zum Zeitpunkt tb1 wird die Ziel-NOx-Konzentration erhöht und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird dementsprechend auf die fette Seite (die Seite, um den Grad an Magerkeit zu verringern) korrigiert. Das heißt, im Zustand zum Zeitpunkt tb1, bei welchem das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis so korrigiert wird, dass sich der Grad an Magerkeit erhöht, wird die Ziel-NOx-Konzentration gemäß der Bestimmung, dass sich der Verbrennungszustand des Motors 10 verschlechtert hat, erhöht. Auf diese Weise wird eine Verbrennungsstabilität erreicht. Es sei bemerkt, dass zum Zeitpunkt tb1, anstelle des Erhöhens der Ziel-NOx-Konzentration, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf die fette Seite (die Seite, um den Grad an Magerkeit zu verringert) korrigiert werden kann.
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Anschließend wird nach dem Zeitpunkt tb1 der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE geringer als der Schwellwert TH. Zum Zeitpunkt tb2, wenn eine vorbestimmte Zeit in diesem Zustand vorübergegangen ist, wird die Ziel-NOx-Konzentration zurückgesetzt, um verringert zu sein. In diesem Fall wird der untere Grenzwert der Ziel-NOx-Konzentration auf Basis der tatsächlichen NOx-Konzentration eingestellt, wenn der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE den Schwellwert TH erreicht (das heißt, die tatsächliche NOx-Konzentration bei tb1). Das Verringern der Ziel-NOx-Konzentration wird am unteren Grenzwert reguliert (Zeitpunkt tb3). Auf diese Weise kann selbst in einem Fall, bei welchem die Ziel-NOx-Konzentration wieder herabgesetzt ist, das Auftreten der Rotationsschwankung im Motor 10 infolgedessen beschränkt werden.
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Gemäß dieser Ausführungsform, die bisher im Detail beschrieben wurde, können die folgenden Effekte erwartet werden.
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Wenn bestimmt wird, dass die magere Verbrennung ausgeführt wird, wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Basis der Ziel-NOx-Konzentration und der tatsächlichen NOx-Konzentration korrigiert. Auf diese Weise kann die Steuerung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf geeignete Weise aufgeführt werden, um die Verbrennung bei gleichzeitigem Optimieren des NOx-Emissionsbetrags des Motors 10 zu stabilisieren.
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Wenn die tatsächliche NOx-Konzentration höher als die Ziel-NOx-Konzentration ist, wird der Korrekturwert Δλ auf einen positiven Wert eingestellt und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird so korrigiert, dass der Grad an Magerkeit größer wird. Wenn die tatsächliche NOx-Konzentration niedriger als die Ziel-NOx-Konzentration ist, wird der Korrekturwert Δλ auf einen negativen Wert eingestellt, und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird so korrigiert, dass der Grad an Magerkeit kleiner wird. Diese Konfiguration ermöglicht, eine Steuerung für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis unter Berücksichtigung des Zusammenhangs zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, der NOx-Konzentration und der Verbrennungsstabilität auf geeignete Weise auszuführen. Ferner ermöglicht die Konfiguration, den Grad an Magerkeit des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, im Vergleich mit einer Konfiguration, die den Grad an Magerkeit des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf Basis der Rotationsschwankung des Motors 10 steuert, mit hoher Genauigkeit zu steuern.
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Wenn die tatsächliche NOx-Konzentration niedriger als die Ziel-NOx-Konzentration ist (das heißt, wenn der Grad an Magerkeit des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verringert werden soll), wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit dem Korrekturzuwachs korrigiert, der größer als der Korrekturzuwachs in einem Fall ist, bei welchem die tatsächliche NOx-Konzentration höher als die Ziel-NOx-Konzentration ist (das heißt, wenn der Grad an Magerkeit des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erhöht werden soll). Hier ist erkennbar, dass die NOx-Konzentration übermäßig niedrig ist und dass der Verbrennungszustand des Motors 10 instabil wird, wenn die tatsächliche NOx-Konzentration niedriger als die Ziel-NOx-Konzentration ist. Daher ist in solch einem Zustand der Korrekturzuwachs des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erhöht, so dass der instabile Verbrennungszustand schnell behoben werden kann. Wenn die tatsächliche NOx-Konzentration höher als die Ziel-NOx-Konzentration ist, ermöglicht die Konfiguration, das Auftreten von Hunting (Störungen im Drehmoment) bei gleichzeitigem Unterdrücken einer ungewollten Verschlechterung des Verbrennungszustands zu beschränken.
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Im mageren Bereich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird der Referenzwert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf die fette Seite hinsichtlich des Grenzwerts auf der fetten Seite des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt. Das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird auf Basis der NOx-Konzentration unter Verwendung des Referenzwerts als initialen Wert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses korrigiert. Daher ermöglicht die Konfiguration, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu optimieren, das heißt, die Steuerung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu optimieren, wobei das Sicherstellen der Verbrennungsstabilität des Motors 10 priorisiert wird.
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In dem Zustand, bei welchem das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis so korrigiert wird, dass sich der Grad an Magerkeit erhöht, wird die NOx-Konzentration erhöht, wenn bestimmt wird, dass sich der Verbrennungszustand des Motors 10 verschlechtert hat. Auf diese Weise ermöglich die Konfiguration in der Verarbeitung des Erhöhens des Grads an Magerkeit des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses mit der Verschlechterung des Verbrennungszustands auf geeignete Weise umzugehen, selbst wenn sich der Verbrennungszustand früher als vorgesehen verschlechtert.
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Nachdem die Verschlechterung des Verbrennungszustands durch Erhöhen der Ziel-NOx-Konzentration behoben wurde, verändert die Konfiguration graduell die Ziel-NOx-Konzentration hin zu der Konzentration vor der Änderung. Auf diese Weise kann eine plötzliche Änderung im Verbrennungszustand unterdrückt werden.
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Im dem Fall, bei welchem sich die Ziel-NOx-Konzentration entsprechend der Verschlechterung des Verbrennungszustands erhöht und sich anschließend die Ziel-NOx-Konzentration wieder verringert, wird der untere Grenzwert der Ziel-NOx-Konzentration auf Basis der tatsächlichen NOx-Konzentration eingestellt, die einem Wert entspricht, wenn die Verschlechterung des Verbrennungszustands bestimmt wird. Auf diese Weise ermöglicht die Konfiguration, wieder auf bevorzugte Weise die Verschlechterung des Verbrennungszustands infolge des Verringerns der Ziel-NOx-Konzentration zu unterdrücken, nachdem die Verschlechterung des Verbrennungszustands auftritt.
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Während des Übergangsbetriebs ist der NOx-Emissionsbetrag des Motors 10 nicht stabil. In dieser Hinsicht wird, wenn bestimmt wird, dass der Motor 10 im Übergangsbetrieb ist, die Korrektur des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht ausgeführt. Daher ermöglicht die Konfiguration, die Störung der Steuerung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu beschränken.
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Das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird unter Berücksichtigung der Verzögerung von der Verbrennung des Abgases im Motor 10, bis das Abgas die Erfassungseinheit für die NOx-Konzentration erreicht, korrigiert. Auf diese Weise ermöglicht die Konfiguration, eine geeignete Steuerung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auszuführen, wobei die Phase der Ziel-NOx-Konzentration mit der Phase der tatsächlichen NOx-Konzentration übereinstimmt.
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Im Motor 10 sind der Zustand der Verschlechterung der Verbrennung und der Zustand der NOx-Emission für jeden Betriebsbereich unterschiedlich. In dieser Hinsicht werden mehrere Motorbetriebsbereiche zugewiesen und der Korrekturwert Δλ für jeden der Betriebsbereiche gespeichert. Daher ermöglicht die Konfiguration, die Steuerung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jedem der Betriebsbereiche des Motors geeignet zu optimieren.
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(Weitere Ausführungsformen)
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- Bei der vorherigen Ausführungsform erhöht die Konfiguration einmal die Ziel-NOx-Konzentration als Reaktion darauf, dass der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE den Schwellwert TH überschreitet. Anschließend stellt, wenn die Ziel-NOx-Konzentration wieder verringert wird, die Konfiguration den unteren Grenzwert der Ziel-NOx-Konzentration auf Basis der tatsächlichen NOx-Konzentration ein, was einem Wert entspricht, wenn der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE größer oder gleich dem Schwellwert TH wird. Es sei bemerkt, dass diese Konfiguration modifiziert werden kann. Das heißt, der obere Grenzwert an Magerkeit des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann auf Basis des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt sein, was einem Wert entspricht, wenn der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE größer oder gleich dem Schwellwert TH ist. In diesem Fall wird die Ziel-NOx-Konzentration graduell verringert, während zum Schutz der obere Grenzwert für das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis angewendet wird. Bei der Verarbeitung aus 3 kann in Schritt S116 die Verringerung der Ziel-NOx-Konzentration durch einen oberen Grenzwert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses beschränkt werden, der auf Basis des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt wird, was einem Wert entspricht, wenn der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE größer als der Schwellwert TH wird. Zudem kann das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wenn der Rotationsschwankungsbetrag ΔNE größer oder gleich dem Schwellwert TH wird, als ein Referenzwert eingestellt sein. In diesem Fall kann ein Wert auf der mageren Seite des Referenzwertes oder ein Wert auf der fetten Seite des Referenzwertes als ein oberer Grenzwert an Magerkeit des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt sein. Diese Konfiguration ermöglicht, die Verschlechterung des Verbrennungszustands, die wieder durch Verschieben des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zur mageren Seite verursacht wird, nachdem die Verschlechterung des Verbrennungszustands auftritt, geeignet zu unterdrücken.
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- Bei der vorherigen Ausführungsform korrigiert die Konfiguration, wenn die tatsächliche NOx-Konzentration niedriger als die Ziel-NOx-Konzentration ist, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einer größeren Korrekturzunahme als dann, wenn die tatsächliche NOx-Konzentration höher als die Ziel-NOx-Konzentration ist. Es sei bemerkt, dass diese Konfiguration modifiziert werden kann. Beispielsweise kann im Gegensatz zum Vorherigen, eine Konfiguration, wenn die tatsächliche NOx-Konzentration niedriger als die Ziel-NOx-Konzentration ist, ausgestaltet sein, um das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einer kleineren Korrekturzunahme zu korrigieren als dann, wenn die tatsächliche NOx-Konzentration höher als die Ziel-NOx-Konzentration ist. Die Korrekturzunahme kann in diesen Fällen die gleiche sein.
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- Bei der vorherigen Ausführungsform ist der NOx-Sensor 34 auf der stromabwärtigen Seite des Drei-Wege-Katalysators 31 im Abgasdurchlass vorgesehen. Es sei bemerkt, dass der NOx-Sensor 34 auf der stromaufwärtigen Seite des Drei-wege-Katalysators 31 vorgesehen sein kann. Ferner kann ein NOx-Sensor auf der stromabwärtigen Seite des NOx-Katalysators 33 hinzugefügt werden, wobei der Zustand des NOx-Katalysators 33 unter Verwendung des NOx-Sensors und des NOx-Sensors 34 überwacht werden kann.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung in Übereinstimmung mit den Beispielen beschrieben wurde, ist es so auszulegen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf solche Beispiele und Strukturen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung umfasst verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Umfangs von Äquivalenten. Zudem fallen verschiedene Kombinationen und Konfigurationen, sowie weitere Kombinationen und Konfigurationen, die nur ein, mehr oder weniger Elemente beinhalten, in den Umfangs und den Geist der vorliegenden Offenbarung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018074959 [0001]
- JP H7166938 A [0005]
