DE19545161A1 - Steuergerät für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 6-333045, hinterlegt am 13. Dezember 1994, deren Inhalt mittels dieser Bezugnahme auch zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor, das eine Brennstoff-Luft-Verhältnissteuerung sowie die Steuerung der Abgasrückführung (EGR) durchführt und insbesondere auf ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor, das diese Steuerung so durchführt, daß schädliche Komponenten im Abgas, die in einen Katalysator eingeleitet werden, vermindert werden, bevor der Katalysator aktiviert wird.

Zahlreiche Steuergeräte für Verbrennungsmotoren sind im Stand der Technik offenbart, zum Beispiel in den ungeprüften japanischen Patentanmeldungen Nr. SHO 57- 146041 und SHO 59-561.

Jedes dieser in diesen Veröffentlichungen offenbarten Geräte umfaßt ein EGR-Ventil, um die Verbindung zwischen dem Abgassystem und dem Einlaßsystem des Motors zu regeln. Das Gerät gemäß der Veröffentlichung Nr. SHO 57-146041 hält das EGR-Ventil offen vom Start des Motorbetriebes bis die Katalysatortemperatur ein Niveau erreicht hat, das ausreicht, um den Katalysator zu aktivieren, und schließt dann das EGR-Ventil, wenn diese hohe Temperatur erreicht ist. Andererseits weist das Gerät gemäß der Veröffentlichung Nr. 59-561 ein EGR-Ventil auf, das für ein vorbestimmtes Zeitintervall vom Start des Motorbetriebes an offengehalten wird, wobei das EGR- Ventil geschlossen wird, wenn diese vorbestimmte Zeit verstrichen ist.

Alle diese Geräte sind vorgesehen, um schädliche Komponenten im Abgas, die in den Katalysator eindringen, zu entfernen, bevor dieser aktiviert wird und auf diese Weise schädliche Komponenten in der Abgasemission des Abgassystems zu vermindern.

Diese Geräte führen desweiteren auch eine Regelung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses durch, die auf der O₂-Konzentration im Abgas beruht, die mittels eines O₂-Sensors, der im Abgassystem vorgesehen ist, erfaßt wird. Diese herkömmlichen Geräte weisen die folgenden Probleme auf. Obwohl die Verbrennung des Luftbrennstoffgemischs weitestgehend von der Temperatur während einer bestimmten Zeitperiode vom Start des Motorbetriebs an abhängt, ändern herkömmliche Geräte nicht den EGR-Strom, der in die Verbrennungskammer eingeleitet wird. Solche EGR-Steuerungen führen daher manchmal zu einem Absterben des Motors.

Der O₂-Sensor erfüllt seine Funktion nicht ausreichend, bis die Temperatur des O₂-Konzentrations- Erfassungselements ein vorbestimmtes Niveau erreicht, um das Element zu aktivieren. Daher kann eine ausreichende Steuerung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses für eine bestimmte Zeitperiode vom Start des Motors an nicht durchgeführt werden, bis das O₂-Konzentrations- Erfassungselement aktiviert ist. Natürlich können somit während dieser Periode schädliche Komponenten im Abgas nicht ausreichend vermindert werden.

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um diese vorgenannten Probleme beim Stand der Technik zu lösen und weist die Aufgabe auf, ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, das in der Lage ist, schädliche Abgaskomponenten weiter zu vermindern und den Motorbetrieb während der Anfangszeitperiode vom Inbetriebnehmen des Motors an zu stabilisieren.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung führt das Steuergerät für den Verbrennungsmotor eine Aktivierung eines O₂-Sensors zum Erfassen der O₂- Konzentration im Abgas durch, um schnell die normale Brennstoff-Luft-Verhältnissteuerung zu ermöglichen und stellt fest, ob der O₂-Sensor aktiviert ist oder nicht. Wenn der O₂-Sensor aktiviert ist, wird die Brennstoff- Luft-Verhältnissteuerung zu einem bestimmten Brennstoff- Luft-Verhältnissteuermodus geschaltet. In der Zeitperiode von der Inbetriebnahme des Motors an bis zur Aktivierung des O₂-Sensors, während der die O₂-Konzentration nicht als Rückkopplungsdaten verwendet werden können, wird eine Open-Loop-Steuerung anstelle der Rückkopplungsregelung durchgeführt. Nachdem der O₂-Sensor aktiviert wurde, wird die erfaßte O₂-Konzentration zum Steuergerät zurückgeführt, um die Brennstoff-Luft-Verhältnissteuerung in Übereinstimmung mit den jeweiligen Änderungen des Brennstoff-Luft-Verhältnisses durchzuführen. Die Abgasrückführsteuerung wurde optimiert für diese zwei Arten des Brennstoff-Luft-Verhältnissteuermodus.

Es wird bevorzugt, daß, nachdem der O₂-Sensor aktiviert wird, die ausgegebenen Daten vom O₂-Sensor als Basis für die Brennstoff-Luft-Verhältnissteuerung verwendet werden, um ein stöchiometrisches (theoretisch) Brennstoff-Luft-Verhältnis zu erhalten.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor geschaffen, das eine Aktivierung des O₂-Sensors durchführt, um schnell eine Rückkopplungsregelung des Brennstoff-Luft- Verhältnisses zu ermöglichen. Dabei wird von der Steuerung entschieden, ob der O₂-Sensor und der Katalysator aktiviert sind. Das Gerät führt dann entsprechend optimale Motorsteuerungen für eine Anfangsperiode vom Start des Motorbetriebs an durch, bis der O₂-Sensor aktiviert wird, und des weiteren für die folgende Zeitperiode von der Aktivierung des O₂-Sensors bis hin zur Aktivierung des Katalysators und danach für die folgende Zeitperiode nach der Aktivierung des Katalysators.

Insbesondere während der Anfangsperiode wird die Steuerung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses, basierend auf einem vorbestimmten Brennstoff-Luft-Verhältnis- Änderungsmuster durchgeführt, ohne die O₂- Konzentrationsdaten vom O₂-Sensor zu verwenden. Während der folgenden Zeitperiode führt die Steuereinrichtung eine Regelung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses mit den Rückkopplungsdaten durch, um das Brennstoff-Luft- Verhältnis auf der Brennstoff-Magerseite zu halten, basierend auf der O₂-Konzentration, die von einem linearen O₂-Sensor linear erfaßt wird, und des weiteren wird der Strom an rückgeführtem Abgas in Übereinstimmung mit den rückgekoppelten Daten des Brennstoff- Luftverhältnisses durchgeführt, um eine magere Brennstoffmischung zu erreichen. Nach der Aktivierung des Katalysators wird eine Brennstoff-Luft- Verhältnissteuerung mit rückgekoppelten Daten durchgeführt, um ein stöchiometrisches Luftverhältnis zu erzielen und den Strom an rückgeführtem Abgas in Übereinstimmung mit der Brennstoff-Luft- Rückkopplungssteuerung zu regeln, um ein stöchiometrisches Mischungsverhältnis zu erhalten.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor geschaffen, das entscheidet, ob der O₂-Sensor aktiviert ist oder nicht. Während einer Anfangsperiode von der Inbetriebnahme des Motors bis zu einer Aktivierung des O₂-Sensors wird, wenn während dieser Periode die O₂-Konzentration nicht zum Steuergerät zurückgeführt wird, die Abgasrückführung in Übereinstimmung mit einem Brennstoff-Luft-Verhältnis- Änderungsmuster durchgeführt, das zuvor experimentell bestimmt wurde, basierend auf der Bestimmung der Sensoraktivierung.

Es wird bevorzugt, die Temperatur des Kühlmittels des Verbrennungsmotors zu erfassen und den Strom an rückgeführtem Abgas zu korrigieren, indem der Strom abhängig von der Kühlwassertemperatur vermindert wird. Insbesondere wird, wenn die Kühlmitteltemperatur geringer ist als ein zweiter vorbestimmter Wert, der Strom an rückgeführtem Abgas weiter vermindert, um die Kraftstoff­ menge relativ zu erhöhen und somit die Verbrennung zu erleichtern. Wenn die Kühlmitteltemperatur höher ist als ein vorbestimmter erster Wert, wird der Strom an rückgeführtem Abgas, das ausgesprochen heiß ist, vermindert, um einen ungewünschten Temperaturanstieg zu verhindern.

Die vorangehend genannten Aufgaben und weitere Aufgaben sowie Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher von der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele werden, wenn diese zusammen mit den begleitenden Zeichnungen studiert werden.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm eines Verbrennungsmotors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des Steuergerätes für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des Ausführungsbeispiels, dargestellt in Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm der grundlegenden Regelroutine.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm der Brennstoff-Luft- Verhältnisregelung.

Fig. 5 ist ein kontinuierliches Flußdiagramm der Brennstoff-Luft-Verhältnisregelung.

Fig. 6A bis 6C sind Zeitdiagramme für die Startperiode des Verbrennungsmotors.

Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften des O₂-Sensors zeigt.

Fig. 8 zeigt eine zweidimensionale Darstellung, die den Kraftstoffeinspritzbetrag wiedergibt.

Fig. 9A bis 9D sind Zeitdiagramme, die die Rückführung der Korrekturwerte zeigen.

Fig. 10 ist ein Flußdiagramm des Verfahrensschritts zur Bestimmung der EGR-Ventilöffnung.

Fig. 11 zeigt eine zweidimensionale Darstellung, die die EGR-Ventilöffnung darstellt.

Fig. 12 zeigt eine weitere zweidimensionale Darstellung bezüglich der EGR-Ventilöffnung.

Fig. 13 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften des Kühlmitteltemperatur-Korrekturwertes zeigt.

Fig. 14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Ziel-EGR-Ventilöffnung und dem EGR-Strom zeigt.

Fig. 15 ist ein Flußdiagramm einer EGR- Ventilantriebssteuerung.

Fig. 16 ist ein Flußdiagramm einer Kraftstoffeinspritz-Ventilantriebssteuerung.

Fig. 17 zeigt eine zweidimensionale Darstellung bezüglich der Schließzeit eines Kraftstoffeinspritzventils.

Fig. 18A und 18B sind Zeitdiagramme, betreffend die Kraftstoffeinspritzung.

Fig. 19A bis 19E sind Zeitdiagramme betreffend die Kraftstoffeinspritzung.

Fig. 20 ist ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des Steuergerätes für einen Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung.

Fig. 21A bis 21E sind Zeitdiagramme betreffend das zweite Ausführungsbeispiel.

Fig. 22 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften eines Korrekturkoeffizienten beim zweiten Ausführungsbeispiel darstellt.

Fig. 23A bis 23D sind Zeitdiagramme betreffend ein drittes Ausführungsbeispiel eines Steuergeräts für einen Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung.

Fig. 24 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften eines Korrekturkoeffizienten beim dritten Ausführungsbeispiel zeigt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden folgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 zeigt schematisch einen Verbrennungsmotor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des Steuergerätes für einen Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung. Fig. 2 zeigt schematisch das Schaltbild beim ersten Ausführungsbeispiel.

Bezugnehmend auf Fig. 1 und 2 wird mit dem Bezugszeichen 11 eine Einlaßleitung eines Verbrennungsmotors 10 (folgend einfach als Motor bezeichnet) bezeichnet, die mit einem Kraftstoffeinspritzventil 12 versehen ist. Die Einlaßleitung 11 ist mit einer EGR-Passage 14 verbunden, die wiederum mit der Abgasleitung 13 verbunden ist, um einen Teil des abgegebenen Abgases in die Einlaßleitung 11 zurückzuführen. Die EGR-Passage 14 ist mit einem EGR- Ventil 15 versehen, das mittels eines elektrischen Aktuators beispielsweise eines Schrittmotors betätigt wird. Eine ECU (elektronische Steuereinheit) 20 führt die Steuerung des Antriebs des Kraftstoffeinspritzventils 12 des EGR-Ventils 15, basierend auf den Ausgangsdaten zahlreicher Sensoren durch.

Bezugnehmend auf Fig. 2 wird die ECU 20 gezeigt, die hauptsächlich aus einer CPU 21 (zentrale Recheneinheit), einem ROM 22, das Steuerprogramme speichert, einem ROM 23, das zahlreiche Arten von Daten speichert, einem A/D-Wandler 24 zum Wandeln der Analogsignale von den Sensoren in digitale Signale und einer Ausgangsschaltung 25 zum Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 12 und des EGR-Ventils 15, basierend auf den Signalen der Kraftstoffeinspritzdauer TAU und der EGR-Ventilöffnung SEGR von der CPU 21 durchführt.

Die ECU 20 ist mit zahlreichen Sensoren verbunden. Ein Drehwinkelsensor 31 gibt ein Signal aus, das die Motordrehzahl NE wiedergibt und synchron mit dem Drehwinkel der Nockenwelle des Motors 10 ist. Ein Einlaßdrucksensor 32 erfaßt den negativen Druck in der Einlaßleitung 11 und gibt ein Signal ab, das den Einlaßleitungsdruck PM wiedergibt. Ein Kühlmitteltemperatursensor 33 erfaßt die Temperatur des Kühlmittels des Motors 10 und gibt ein Signal ab, das die Kühlmitteltemperatur THW wiedergibt. Ein Einlaßtemperatursensor 39 ist in der Einlaßleitung 11 vorgesehen zur Erfassung der Temperatur in der Einlaßleitung 11 und zur Abgabe eines Signals, das die Einlaßtemperatur THA wiedergibt. Ein O₂-Sensor 34 ist in der Abgasleitung 13 zum Erfassen der O₂-Konzentration in der Abgasleitung 13 vorgesehen und zur Abgabe eines O₂- Konzentrationssignals Ox. Ein EGR-Ventilöffnungssensor 35 ist mit dem EGR-Ventil 15 verbunden, um den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 15 zu erfassen und ein Signal abzugeben, das die EGR-Ventilöffnung PEGRV wiedergibt. Ein Drehwinkelsensor 31 ist mit der CPU 21 über eine Wellenformschaltung 40 (Waveform shaping circuit) verbunden. Die anderen Sensoren 32 bis 35 und 39 sind mit der CPU 21 über einen A/D-Wandler 24 verbunden.

Der O₂-Sensor 34 ist mit einer Heizeinrichtung 36, die als Sensoraktivierungseinrichtung dient, ausgerüstet. Wenn der Motor 10 gestartet wird, befiehlt die CPU 20 der Heizeinrichtung 36 die Aktivierung, um einen Temperaturanstieg des O₂-Sensors 34 zu erzielen. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Heizeinrichtung aus einem elektrischen Heizdraht. Andere Arten von elektrischen Heizeinrichtungen zum Beispiel können Flächenstromheizer ebenfalls verwendet werden.

Die Brennstoff-Luft-Verhältnissteuerung und die EGR-Steuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird in Verbindung mit den Steuerprogrammen beschrieben.

Die CPU 2 führt eine Basisroutine wie dargestellt in Fig. 3 durch.

Wenn die Stromzufuhr angeschaltet wird, führt die CPU 21 eine Initialisierung im Schritt 100 durch. Während der Initialisierung setzt die CPU 21 verschiedene numerische Bereiche des RAM 23 und der gleichen und überprüft die Signale von den Sensoren. Nach der Initialisierung startet die CPU 21 die Zufuhr von Strom zu der Heizeinrichtung 36, die an dem O₂-Sensor 34 vorgesehen ist, im Schritt 200. Die Heizeinrichtung 36 aktiviert dann den O₂-Sensor 34 im wesentlichen unabhängig von der Temperatur des Abgases.

Nach diesen Vorbereitungsschritten wird das Hauptverfahren in einer Schleife wiederholt. Das Flußdiagramm in Fig. 3 stellt in erster Linie das Verfahren für die Brennstoff-Luft-Verhältnisregelung und die EGR-Regelung dar. Im Schritt 300 berechnet die CPU 21 einen Betrag an Kraftstoff, der eingespritzt werden muß, um das Brennstoff-Luft-Verhältnis entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors 10 zu erreichen. Im Schritt 400 wird ein Zielwert für die EGR-Ventilöffnung in einem Bereich berechnet, in dem eine EGR-Steuerung benötigt wird. Im Schritt 500 wird entsprechend das EGR- Ventil 15 angesteuert, um die EGR-Zielventilöffnung zu erreichen. Im Schritt 600 wird das Kraftstoffeinspritzventil betätigt, um den Kraftstoffbetrag, der im Schritt 300 berechnet wurde, einzuspritzen. Die Berechnung des Kraftstoffeinspritzbetrags (Schritt 300) und die Berechnung der EGR-Ventilöffnung (Schritt 400) werden alle 40 Millisekunden durchgeführt. Der Betrieb des EGR- Ventils 15 und der Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils (Schritt 500, 600) werden alle vier Millisekunden durchgeführt.

Der Kraftstoffeinspritzbetrag wird aufgrund der Kraftstoffeinspritzdauer TAU ermittelt.

Die Berechnung der Kraftstoffeinspritzdauer TAU wird für die Brennstoff-Luft-Verhältnisregelung benötigt und wie in den Flußdiagrammen gemäß Fig. 4 und 5 gezeigt durchgeführt. Für die Brennstoff-Luft-Verhältnisregelung, die später unter Bezugnahme auf Fig. 5 genauer erläutert wird, wird zunächst eine Basiskraftstoff-Einspritzdauer TP berechnet, die auf der Motordrehzahl und dem Unterdruck in der Einlaßleitung 11 beruht. Die Basiskraftstoff-Einspritzdauer TP wird dann basierend auf der Kühlmitteltemperatur der Einlaßlufttemperatur und anderen Werten, die die Verbrennung beeinflussen, korrigiert. Die Kraftstoffeinspritzdauer wird ebenfalls mittels einer Rückkopplungssteuerung korrigiert, die die O₂-Konzentration in der Abgasleitung 13 berücksichtigt. Die O₂-Konzentration Rückkopplungssteuerung wird benötigt für die Korrektur in Verbindung mit einer Betriebsänderung des Motors aufgrund dessen Alter oder individueller Abweichungen von Motor zu Motor.

Entsprechend wird bei diesem Ausführungsbeispiel als erstes festgestellt, ob die Rückkopplungsregelung, die den O₂-Sensor 34 verwendet, ausführbar oder unmöglich ist. Da der O₂-Sensor 34 aktiviert oder in Betriebszustand ist, wenn die Temperatur einen vorbestimmten Wert erreicht, kann der O₂-Sensor 34 nicht für die Brennstoff-Luft-Verhältnisregelung sofort nach dem Starten des Motors 10 benutzt werden. Vielmehr kann der O₂-Sensor 34 lediglich nach der Aktivierung des Sensors den O₂-Konzentrationswert korrekt ausgeben und diesen für die Regelung zur Verfügung stellen. Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel wird ein Aktivierungsflag XACT benutzt, um den Zustand des O₂- Sensors 34 anzugeben. Dieses Aktivierungsflag XACT ist auf Null gesetzt, wenn die Einrichtung initialisiert wird, und wird auf Eins gesetzt, wenn der O₂-Sensor 34 aktiviert ist.

Um herauszufinden, ob der O₂-Sensor 34 aktiviert ist oder nicht, berücksichtigt die CPU 21 dieses Aktivierungsflag XACT im Schritt 301. Wenn das Aktivierungsflag XACT keine Aktivierung des O₂-Sensors 34 anzeigt (XACT = 0), berücksichtigt die CPU 21 ein Niveau des O₂-Konzentrationssignals Ox von dem O₂-Sensor 34. Das Niveau dieses O₂-Konzentrationssignals Ox verbleibt nahezu bei 0 V, wenn der Sensor noch nicht aktiviert ist, wie in der Fig. 6B dargestellt. Nach der Aktivierung des O₂-Sensors 34 gibt dieser einen Wert von 1,0 V aus, wenn der Sensor eine O₂-Konzentration erfaßt, die geringer ist als ein vorbestimmter Referenzwert (das heißt, das Brennstoff-Luft-Verhältnis ist fett λ < 1), und der Sensor 34 gibt ein Signal annähernd 0 V aus, wenn er eine O₂-Konzentration erfaßt, die nicht geringer ist als der vorbestimmte Referenzwert (das heißt, die Mischung ist mager λ < 1). Der Ausdruck λ = 1 gibt das stöchiometrische Brennstoff-Luft-Verhältnis an. Da das Brennstoff-Luft- Verhältnis während der Anfangszeitperiode aufgrund des Warmlaufens des Motors fett ist, wenn die Temperatur noch gering ist, wird der Zustand des O₂-Sensors 34 im Schritt 302 beurteilt, basierend auf der Feststellung, ob das Niveau an O₂-Konzentrationssignal Ox geringer ist als 0,5 V (der Aktivierungsreferenzwert). Da jedoch ein Signallevel von etwa 0,5 V oder höher nicht sofort bedeutet, daß der Betrieb des O₂-Sensors 34 stabilisiert ist, erlaubt die Regelung, daß eine vorbestimmte Zeitperiode für die Stabilisierung des Sensors 34 vergeht, bevor endgültig bestimmt wird, ob der O₂-Sensor 34 aktiviert ist oder nicht. Um diese Stabilisierungszeitperiode abzuzählen, wird eine Variable CACT um jeweils 1 im Schritt 303 erhöht bei jedem Ausführungszyklus der Schleife für die Berechnung des Betrages an einzuspritzendem Kraftstoff. Im Schritt 304 wird die Variable CACT mit einem festen Wert KACT verglichen, der unter Berücksichtigung der Stabilisationszeit vorbestimmt ist. Wenn die Variable CACT gleich ist oder den festen Wert KACT überschreitet, wird beschlossen, daß der O₂-Sensor 34 aktiviert ist. Dann wird im Schritt 305 das Aktivierungsflag XACT auf 1 gesetzt. Bei diesem Vorgehen, wird, wenn das Niveau an O₂-Konzentrationssignal geringer ist als der Aktivierungsreferenzwert, das heißt 0,5 V, oder wenn die Variable CACT geringer ist als der feste Wert KACT, die CPU 21 das Aktivierungsflag XACT im Schritt 306 auf 0 setzen.

Die Aktivierung des O₂-Sensors 34 alleine ermöglicht jedoch nicht die Rückkopplungsregelung. Vielmehr muß auch die Temperaturbedingung ausreichend erfüllt sein, um eine Rückkopplungsregelung durchzuführen. Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel wird ein Rückkopplungszulassungsflag XFB verwendet als Basis für die Entscheidung ob oder eine Rückkopplungsregelung durchgeführt werden kann. Wenn im Schritt 301 festgestellt wird, daß der O₂-Sensor 34 aktiviert ist (Aktivierungsflag XACT = 1), wird im Schritt 307 festgestellt, ob die Kühlmitteltemperatur THW erfaßt durch den Kühlmitteltemperatursensor 33 gleich 20°C ist oder höher. Wenn die Kühlmitteltemperatur THW gleich 20°C oder höher ist, wird die CPU 21 das Rückkopplungszulassungsflag XFB im Schritt 301 auf 1 setzen. Wenn die Kühlmitteltemperatur THW geringer ist als 20°C, wird das Flag XFB im Schritt 309 auf 0 gesetzt. Nach dem Setzen des Aktivierungsflag XACT und des Rückkopplungszulassungsflag XFB mittels der oben beschriebenen Verfahrensweise wird die Kraftstoffeinspritzdauer TAU in den Schritten 310 bis 316, dargestellt im Flußdiagramm gemäß Fig. 5, berechnet.

Die CPU 21 gibt in den Schritten 310 und 311 die momentane Motordrehzahl NE und den momentanen Einlaßleitungsdruck PM ein. Die CPU 21 berücksichtigt dann die in Fig. 8 dargestellte MAP, um eine Basiskraftstoff-Einspritzdauer TP entsprechend der eingegebenen Motordrehzahl und dem eingegebenen Einlaßdruck PM im Schritt 312 festzulegen. Die entsprechenden Daten der MAP wurden vor Ort durch Experimente auf der Basis bestimmter Motordrehzahlen und Einlaßleitungsdrücke PM so festgelegt, daß sie einer Basiskraftstoff-Einspritzdauer TP entsprechen, die ein λ = 1 gewährleistet. Im Schritt 313 werden Korrekturkoeffizienten FTHW und FTHA für die Korrektur ermittelt, basierend auf der Kühlmitteltemperatur, der Einlaßtemperatur und dergleichen. Im Schritt 314 wird aufgrund der Korrekturkoeffizienten FTHW und FTHA die Basiskraftstoff-Einspritzdauer TP in eine Kraftstoffeinspritzdauer TAU umgewandelt. Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel kann die Basiskraftstoff­ Einspritzdauer TP auch nur aufgrund des Kulturkoeffizienten FTHW basierend auf der Kühlmitteltemperatur THW geändert werden, um eine Kraftstoffeinspritzdauer TAU zu erhalten. Die Korrekturkoeffizienten, die verwendet werden, sind optimale Werte, die durch Experimente festgelegt wurden. Um solche optimalen Korrekturkoeffizienten während des Verfahrens benutzen zu können, benutzt die CPU 21 eine vorbestimmte MAP oder entsprechende Formen.

Der Schritt 315 bezieht sich auf das Rückkopplungszulassungsflag XFB, um festzustellen, ob eine Rückkopplungsregelung möglich ist. Wenn diese zugelassen wird, korrigiert der Schritt 316 die Kraftstoffeinspritzdauer TAU mittels einer Multiplikation dieses Wertes mit einem Rückkopplungskorrekturwert FAF.

Das Verfahren zur Berechnung des Rückkopplungskorrekturwertes FAF wird folgend unter Bezugnahme auf die Fig. 9A bis 9D beschrieben. Grundsätzlich wird der Rückkopplungskorrekturwert FAF unter Bezugnahme auf die O₂-Konzentration in der Abgasleitung 13 in solcher Weise festgelegt, daß wenn das Brennstoff-Luft-Verhältnis von mager (das heißt wenig Kraftstoff) zu der fetten Seite (das heißt viel Kraftstoff) verändert wird, der Betrag an einzuspritzendem Kraftstoff vermindert wird, und daß wenn das Brennstoff-Luft-Verhältnis von der fetten Seite zu der mageren Seite verändert wird, der Kraftstoffeinspritzbetrag erhöht wird.

Und insbesondere wird der Rückkopplungskorrekturwert FAF vom Referenzwert 1,0 aus wie folgt variiert. Als erstes wird ein Flag XOx bestimmt, basierend auf der Bestimmung, ob das Niveau des O₂-Konzentrationssignals vom O₂-Sensor 34 geringer als 0,5 V ist. Dann wird das Flag XOx verzögert, um ein Flag XOxM durch Hinzufügen eines Verzögerungswertes TDL1 zu der 0-bis-1-Schaltzeit des Flags XOx zu bestimmen und durch Hinzufügen eines Verzögerungswertes TDL2 zu der 1- bis-0-Schaltzeit des Flags XOx. Wenn das Flag XOxM eine magere Mischung angibt (XOxM = 0), wird der Rückkopplungskorrekturwert FAF mit einem vorbestimmten integralen Wert INT1 addiert, um den Rückkopplungskorrekturwert FAF zu erhöhen. Wenn das Flag XOxM ein reiches Mischungsverhältnis angibt (XOxM = 1), wird dem Rückkopplungskorrekturwert FAF ein anderer vorbestimmter integraler INT2 hinzugefügt, um den Rückkopplungskorrekturwert FAF zu verkleinern. Um das Ansprechen der Regelung zu verbessern und Vibrationen zu vermindern, werden Skipwerte dem Rückkopplungskorrekturwert FAF wie folgt hinzuaddiert. Wenn das Flag XoxM von 0 auf 1 geschaltet wird, wird ein Skipwert SKP1 hinzuaddiert, um den Rückkopplungskorrekturwert FAF entsprechend zu verkleinern. Wenn das Flag XOxM von 1 auf 0 geschaltet wird, wird ein anderer Skipwert SKP2 hinzugefügt, um den Rückkopplungskorrekturwert FAF entsprechend zu erhöhen.

Die Verzögerungswerte TDL1, TDL2 sowie die integralen Werte INT1, INT2 und die Skipwerte SKP1 und SKP2 werden im wesentlichen Effekte eliminieren, die aufgrund einer Alterung des Motors auftreten, sowie motorindividuelle Vibrationen und dergleichen. Diese Werte können einfach über Experimente bestimmt werden.

Wenn im Schritt 315 festgestellt wurde, daß eine Rückkopplung nicht zulässig ist, wird die Kraftstoffeinspritzdauer TAU im Schritt 314 bestimmt und für das folgende Verfahren verwendet. Das Verfahren, das einen Kraftstoffeinspritz-Korrekturkoeffizienten FAF verwendet, der nicht mittels der Rückkopplungskorrekturwert FAF verändert wurde, führt sozusagen eine offene Schleifensteuerung (FAF = 1) durch.

Nachdem die Kraftstoffeinspritzdauer TAU, die ein Faktor ist, der unbedingt für die Brennstoff-Luft- Verhältnissteuerung benötigt wird, wie oben erläutert bestimmt wurde, wird eine Ziel-EGR-Ventilöffnung für die EGR-Steuerung ermittelt. Die Ziel-EGR-Ventilöffnung ist der EGR-Ventilöffnungswert, der benötigt wird, um einen optimalen EGR-Strom in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen des Motors 10 zu erhalten. Um auf Änderung der Betriebsbedingungen reagieren zu können, wird eine zweidimensionale MAP des Ziel-EGR- Ventilöffnungsdaten verwendet, die vor basierend auf der Motordrehzahl den Einlaßleitungsdruck erstellt wurde und die Ziel-EGR-Ventilöffnungsdaten werden aus dieser MAP herausgelesen und auf der Basis der Daten, die die Kühlmitteltemperatur und dergleichen wiedergeben, korrigiert.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine zweidimensionale EGR-Ventilöffnungs-MAP, wie dargestellt in Fig. 11 und 12, verwendet. Fig. 11 zeigt eine erste Basis-EGR-Ventilöffnungs-MAP SEGRB1, die mittels Experimenten erhalten wurde, in denen der Motor 10 unter der Bedingung betrieben wurde, daß das Kühlmittel eine Temperatur von 80°C aufweist, wobei auch andere Betriebsbedingungen so bestimmt wurden, daß λ = 1 (ein stöchiometrisches Brennstoff-Luft-Verhältnis) erzielt werden kann.

Fig. 2 zeigt eine zweite Basis-EGR- Ventilöffnungs-MAP SEGRB2, die bestimmt wurde entsprechend Betriebsbedingungen, wobei eine Brennstoff- Luft-Verhältnissteuerung gemäß einer offenen Schleife durchgeführt wurde, und insbesondere unter Anfangsbetriebsbedingungen niedriger Temperatur, bei denen das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist. Die CPU 21 benutzt selektiv eine der beiden MAPs in Übereinstimmung mit den momentanen Betriebsbedingungen.

Diese MAPs werden wie in den Flußdiagrammen 10 dargestellt benutzt. Nachdem die momentane Motordrehzahl NE und der momentane Einlaßleitungsdruck PM in den Schritten 401 und 402 eingegeben wurden, berücksichtigt die CPU 21 im Schritt 403 das Rückkopplungszulassungsflag XFE, um festzustellen, ob eine Rückkopplungsregelung zulässig ist, und entscheidet entsprechend, welche der MAPs für die folgenden Verfahrensschritte verwendet wird. Wenn die Rückkopplungsregelung zugelassen wird, das heißt, das Brennstoff-Luft-Verhältnis bei λ = 1 gehalten wird), wird zum Verfahrensschritt 404 weiter geschaltet, um die Ventilöffnung α von der ersten Basis-EGR- Ventilöffnungs-MAP SEGRB1 auszulesen und durch diese die Ventilöffnung α in der EGR-Ventilöffnung SGRB zu ersetzen. Wenn die Rückkopplungsregelung nicht zugelassen wird, wird eine vorbestimmte MAP in Übereinstimmung mit den anfänglichen Betriebsbedingungen benutzt. Das heißt, im Schritt 405 wird eine Ventilöffnung β von der zweiten Basis-EGR-Ventilöffnungs-MAP SEGRB2 ausgelesen, und diese ersetzt die Ventilöffnung β in der EGR-Ventilöffnung SEGFB. Auf diese Weise wählt die CPU 21 selektiv die EGR- Ventilöffnung α, die korrespondierend zu der Rückkopplungs-Brennstoff-Luft-Verhältnisregelung bestimmt wurde, um mit dieser λ = 1 aufrechtzuerhalten, oder eine EGR-Ventilöffnung β, die entsprechend einer Brennstoff- Luft-Verhältnissteuerung einer offenen Schleife erhalten wurde, in der ein fettes Brennstoff-Luft-Verhältnis aufrecht erhalten wird.

Folgend wird die momentane Kühlmitteltemperatur THW im Schritt 407 eingegeben. Im Schritt 408 wird ein Kühlmitteltemperatur-Korrekturwert FTHWEGR bestimmt. Die Korrektur basiert auf der Kühlmitteltemperatur wie folgt. Ein Referenz Wassertemperaturbereich ist vorbestimmt, z. B. 80°C. Wenn die Kühlmitteltemperatur geringer als 60°C ist (was normalerweise während des Warmlaufbetriebes der Fall ist), wird der EGR-Strom vermindert, um die Verbrennung zu stabilisieren. Wenn die Kühlmitteltemperatur höher als 90°C ist, wird der EGR- Strom ebenfalls vermindert, um den Effekt zu vermindern, daß der EGR-Strom die Einlaßtemperatur erhöht, und um auf diese Weise ein Überhitzen des Motors zu vermeiden. Um diese Steuerung durchzuführen, verfügt das Ausführungsbeispiel über eine Kühlmitteltemperatur- Korrekturwert-MAP FTHWEGR, basierend auf der Kühlmitteltemperatur THW, wie dargestellt in Fig. 13. Gemäß dieser MAP sinkt der Kühlmitteltemperatur- Korrekturwert FTHWEGR von 1,0 ab, wenn die Kühlmitteltemperatur THW unter 70°C fällt, und der Kühlmitteltemperatur-Korrekturwert FTHWEGR sinkt ebenfalls von 1,0 ausgehend ab, wenn die Kühlmitteltemperatur THW über 90°C ansteigt. Im Schritt 409 wird eine Ziel-EGR-Ventilöffnung SEGR erhalten, indem die EGR-Ventilöffnung SEGRB mit dem Kühlmitteltemperatur- Korrekturwert FTHWEGR aus der MAP ausgelesen und multipliziert wird. Die Beziehung zwischen der Ziel-EGR- Ventilöffnung SEGR und dem EGR-Strom ist im wesentlichen proportional, wie in dem Diagramm gemäß Fig. 14 dargestellt.

Nachdem die Kraftstoff-Einspritzperiode TAU und der Ziel-EGR-Ventilöffnungswert SEGR berechnet wurden wie oben beschrieben, werden das EGR-Ventil 15 und das Kraftstoffeinspritzventil 12, basierend auf diesen Werten, wie dargestellt in dem Flußdiagramm gemäß Fig. 15 und 16 betätigt.

Fig. 13 zeigt das Verfahren zum Regeln des EGR- Ventils 15, basierend auf der Ziel-EGR-Ventilöffnung SEGR.

Grundsätzlich wird der Schrittmotor des EGR- Ventils 15 so angetrieben, daß die EGR-Ventilöffnung, die mittels eines EGR-Ventilöffnungssensors 35, der mit dem EGR-Ventil 15 verbunden ist, erfaßt wird, gleich der Ziel-EGR-Ventilöffnung ist. Im Schritt 502 wird von der CPU 21 der momentane EGR-Ventilöffnungswert EGRV, basierend auf einem Signal, von dem EGR- Ventilöffnungssensor 35 eingegeben. Die EGR-Ventilöffnung REGRV wird mit der Ziel-EGR-Ventilöffnung SEGR im Schritt 503 verglichen und im Schritt 504 wird, wenn notwendig, die folgende Verfahrensweise zum Steuern des Schrittmotors ausgewählt. Das heißt, wenn im Schritt 503 festgestellt wird, daß die EGR-Ventilöffnung PEGRV geringer ist als die Ziel-EGR-Ventilöffnung, wird zum Schritt 505 weiter verfahren, indem der Schrittmotor um 1 LSB in Öffnungsrichtung angetrieben wird (ein inkrementaler Schritt entsprechend diesem Ausführungsbeispiel) in Öffnungsrichtung. Wenn festgestellt wird im Schritt 504, daß die EGR- Ventilöffnung PEGRV größer ist als die Ziel-EGR- Ventilöffnung, wird das Verfahren zum Schritt 506 weiterschreiten, indem der Schrittmotor um ein LSB (ein inkrementaler Schritt bei diesem Ausführungsbeispiel) in Schließrichtung angetrieben wird. Wenn im Schritt 504 festgestellt wird, daß die EGR-Ventilöffnung TEGRV gleich der Ziel-EGR-Ventilöffnung ist, wird das Verfahren zu dem Schritt 507 weiterschreiten, indem der Schrittmotor nicht angetrieben wird, sondern an der momentanen Position gehalten wird, um die momentane EGR-Ventilöffnung PEGRV beizubehalten.

Folgend wird das Regelverfahren für das Kraftstoffeinspritzventil 12 beschrieben. Das Kraftstoffeinspritzventil 12 wird veranlaßt, während einer Zeitperiode zwischen der Kraftstoffeinspritz- Startzeitpunkt und dem Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt einzuspritzen. Der Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt muß in erster Linie in Übereinstimmung mit dem Verbrennungszyklus des Motors bestimmt werden. Der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt wird dann basierend auf diesem Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt bestimmt.

Bezugnehmend auf das Flußdiagramm gemäß Fig. 16 wird nachdem in den Schritten 601 und 602 die momentane Motordrehzahl NE und der momentane Einlaßleitungsdruck PM eingegeben wurden, die CPU 21 im Schritt 603 eine Kraftstoffeinspritz-Ventilschließzeit PINJCL aus einer MAP lesen, basierend auf der Motordrehzahl NE, und dem Einlaßleitungsdruck PM wie dargestellt in Fig. 17. Im Schritt 604 wird eine Kraftstoffeinspritz- Ventilöffnungszeit PINJOP bestimmt, indem die Ventilschließzeitpunkt PINJCL die Kraftstoffeinspritzdauer TAU hinzuaddiert wird (PINJOP ← - PINJCL + TAU).

Wie angegeben in den Zeitdiagrammen gemäß Fig. 18a und 18b wird die Ventilöffnungszeit COP bestimmt, indem die Ventilöffnungszeit PINJP von einem Impulsintervall T180 eines Referenzsignals für jeden Zylinder abgezogen wird. Das Impulsintervall T180 wird folgend als Zeitwert ausgedrückt entsprechend einem Impulsintervall von 180°CA.

Im Schritt 605 wird festgestellt, ob der momentane Kurbelwellenwinkel dem Kurbelwellenwinkel (zum Starten des Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahrens (das heißt dem Grundzeitpunkt) bezüglich des Kraftstoffeinspritzventils 12 für jeden der Zylinder entspricht und, falls festgestellt wird, daß diese Entsprechung vorhanden ist, wird das betroffene Kraftstoffeinspritzventil 12 ausgewählt (siehe Fig. 19A bis 19E, die die Referenzsignale für die Zylinder und die entsprechenden Antriebssequenzen für die Einspritzventile 12 dieser Zylinder darstellen). Im Schritt 606 wird ein Ventilöffnungszeitpunkt TOP ermittelt, in dem die Ventilöffnungszeit PINJP von dem Referenzsignal- Impulsintervall T180 abgezogen wird. Ein Einspritzventil- Öffnungstimer und ein Einspritzventil-Schließtimer zum Antreiben des Einspritzventils 12 in den Schritten 607 und 608 werden entsprechend gesetzt. Bei dieser Routine wird eine Unterbrechung vorgesehen, um Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil 12 für die Einspritzdauer TAU startend zu den Ventilöffnungszeiten TOP zu bewirken.

Wie oben erläutert, wird bei diesem Ausführungsbeispiel entschieden, ob der O₂-Sensor aktiviert ist (Schritt 301 bis 306) oder nicht, und ob eine Rückkopplungsregelung möglich ist oder nicht (oder zugelassen wird) (Schritt 307 bis 309), und ob der O₂- Sensor aktiviert und die Rückkopplungsregelung zugelassen wird, und dann wird die Kraftstoffeinspritzdauer TAU basierend auf einer Rückkopplungsregelungskorrektur berechnet. Weiterhin wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine der EGR-Ventilöffnungs-MAPs entsprechend der Feststellung, ob die Rückkopplungsregelung zugelassen wurde (Schritt 403) ausgewählt. Die EGR-Steuerung wird dann durchgeführt, um einen optimalen EGR-Strom in Übereinstimmung mit der Brennstoff-Luft- Verhältnissteuerung zu erzielen.

Es kann von einem anderen Blickwinkel betrachtet gesagt werden, daß ein Durchschalten über die verschiedenen EGR-Steuermodi entsprechend dem Schaltzustand der Brennstoff-Luft- Verhältnissteuerungsmodus durchgeführt wird, und das heißt, daß eine Steuerung gemäß einer offenen Schleife sowie einer Rückkopplungsregelung durchgeführt wird. Wenn das Brennstoff-Luft-Verhältnis sich dem stöchiometrischen Verhältnis annähert, wird die Verbrennung stabiler und die entsprechende Wirkung auf die EGR-Regelung wird zunehmen. Zusätzlich ist es üblich, daß die Brennstoff- Luft-Verhältnissteuerung nach einer offenen Schleife durchgeführt wird, um fette Kraftstoff-Luft-Verhältnisse zu erhalten, um die Fahrbarkeit zu erhöhen und ein Absterben des Motors zu verhindern. Da bei diesem Ausführungsbeispiel eine Aktivierung des O₂-Sensors durchgeführt wird, kann mittels dieses Ausführungsbeispiels ein stöchiometrisches Brennstoff- Luft-Verhältnis über einen größeren Bereich der Betriebsbedingungen erhalten werden, und die Gesamtabgas- Endtemperatur wird erhöht werden, was zu einer schnelleren Aktivierung des Katalysators führen wird und somit wird der Reinigungseffekt des Katalysators erhöht.

Ausführungsbeispiel 2

Während der O₂-Sensor 34 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Signal von 1,0 V oder 0 V entsprechend dem jeweiligen O₂-Konzentrationsniveau abgibt, wird bei zweiten Ausführungsbeispiel ein linearer O₂-Sensor 37 verwendet, der die O₂-Konzentration linear erfaßt, und ein Katalysator-Temperatursensor 38, der die Temperatur des Katalysators ermittelt und in der Abgasleitung 13 wie dargestellt in Fig. 20 vorgesehen ist.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird bestimmt, ob der lineare O₂-Sensor 37 aktiviert ist, und weiterhin, ob der Katalysator aktiviert ist, aufgrund der mittels des Katalysator-Temperatursensors 38 erfaßten Temperatur und es wird eine optimale Steuerung in drei unterschiedlichen Modi selektiv für eine Zeitperiode von Inbetriebnahme des Motors an bis zur Aktivierung des linearen O₂-Sensors 37 durchgeführt und für eine Periode von der Aktivierung des linearen O₂-Sensors 37, bis der Katalysator aktiviert ist und letztlich für eine Zeitperiode nach der Aktivierung des Katalysators die in den Zeitdiagrammen gemäß Fig. 21A bis 21E angegeben ist. Der Aktivierungszustand des Katalysators kann nicht nur aufgrund der Ausgangssignale des Temperatursensors ermittelt werden, sondern auch auf der Basis der Zeitperiode, die vom Starten des Motors vergangen ist. Der Aktivierungszustand des linearen O₂-Sensors 37 wird ermittelt, indem die Impedanz oder der Scheinwiderstand des Elements unter einer vorbestimmten angelegten Spannung (zum Beispiel einer Batteriespannung von 14 V) überwacht wird. Diese Ermittlung basiert auf der Tatsache, daß die Impedanz des Elements des linearen O₂- Sensors 37 sich ändert, abhängig von der Temperatur des Sensors 37 (Temperatur der Heizeinrichtung + Abgastemperatur).

Für die Zeitperiode vom Starten des Motors bis zur Aktivierung des linearen O₂-Sensors 37 wird eine Brennstoff-Luft-Verhältnissteuerung nach einer offenen Schleife durchgeführt, und die EGR-Steuerung wird in Übereinstimmung mit der Brennstoff-Luft- Verhältnissteuerung nach einer offenen Schleife wie beim ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Für die zweite Zeitperiode von der Aktivierung des linearen O₂-Sensors bis zur Aktivierung des Katalysators wird eine Rückkopplungs-Brennstoff-Luft-Verhältnisregelung durchgeführt, um ein mageres Brennstoff-Luft-Verhältnis (zum Beispiel A/F = 16,0) zu ermöglichen. Durch Aufrechterhalten des Brennstoff-Luft-Verhältnisses auf der mageren Seite können die Abgaskomponenten HC und CO vermindert werden.

Die EGR-Regelung gemäß diesem Ausführungsbeispiel berücksichtigt Abweichungen des Brennstoff-Luft- Verhältnisses vom stöchiometrischen Verhältnis (λ = 1 oder A/F = 14,7), die durch die oben beschriebene magere Brennstoff-Luft-Verhältnissteuerung bedingt werden. Zum Beispiel ist, wenn das Zielbrennstoff-Luftverhältnis 16,0 ist, die Abweichung 16,0 - 14,7 = 1,3 (ΔA/F). Dann wird der EGR-Strom korrigiert, indem der EGR-Strom in Übereinstimmung mit dem Betrag der A/F-Abweichung, wie angegeben in Fig. 22, vermindert wird.

Der Motorbetrieb kann stabilisiert werden, indem der EGR-Strom vermindert wird. Diese EGR-Steuerung wird die Abgaskomponenten NOx vermindern. Auf diese Weise wird gemäß der Brennstoff-Luft-Verhältnissteuerung und der EGR-Steuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel 2 sowohl eine Stabilisierung des Motorbetriebs erzielt, als auch eine Verminderung der drei Haupt-Abgaskomponenten HC, CO und NOx.

Ausführungsbeispiel 3

Für die Zeitperiode vom Starten des Motorbetriebes bis zur Aktivierung des O₂-Sensors wird sowohl beim ersten als auch beim zweiten Ausführungsbeispiel eine Brennstoff-Luft- Verhältnissteuerung nach einer offenen Schleife durchgeführt, die eine MAP verwendet, um die entsprechenden Daten zu erhalten und die EGR-Steuerung wird durchgeführt, indem ein Ziel-EGR-Ventilöffnungswert aus einer MAP ausgelesen wird, deren Daten in Übereinstimmung mit der Brennstoff-Luft- Verhältnissteuerung nach einer offenen Schleife vorbestimmt wurden.

Das Brennstoff-Luft-Verhältnis ändert sich tatsächlich graduell von der fetten Seite zur mageren Seite während der anfänglichen Zeitperiode, die dem Starten des Motorbetriebes wie angegeben in Fig. 23A folgt. Das Muster dieser Änderungen ist im wesentlichen gleichförmig. Basierend auf der Annahme, daß das Brennstoff-Luft-Verhältnis diesem Änderungsmuster während der anfänglichen Zeitperiode folgt, verwendet das dritte Ausführungsbeispiel eine Korrektur-MAP entsprechend der Zeitperiode, die nach dem Starten des Motors wie dargestellt in Fig. 24 verstreicht, um einen optimalen EGR-Strom zu erhalten. Die EGR-Ventilöffnung wird auf der Basis dieses Korrekturwertes, der aus der Korrektur-MAP ausgelesen wurde, basierend auf der Länge der Zeitperiode, die nach dem Start des Motors verstreicht, und auch basierend auf der Kühlmitteltemperatur durchgeführt.

Ausführungsbeispiel 4

Bei dem vierten Ausführungsbeispiel wird weiter eine Luftmischfunktion verwendet, die eine Luftzufuhrfunktion umfaßt, um die Partikelgröße des vernebelten Kraftstoffes zu vermindern. Mittels dieses Verfahrens wird die Verbrennung im unteren Temperaturbereich weiter stabilisiert, was zu einer Verstärkung der zuvor erwähnten Vorteile der Erfindung führt.

Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf das beschrieben wird, was momentan als bevorzugte Ausführungsbeispiele betrachtet wird, muß doch verstanden werden, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Im Gegenteil wird beabsichtigt, zahlreiche verschiedene Modifikationen und gleichwirkende Anordnungen abzudecken, die innerhalb des Grundgedankens und des Schutzbereichs der anliegenden Ansprüche liegen. Der Schutzbereich der folgenden Ansprüche muß daher als weiteste Interpretation angesehen werden, um alle möglichen Modifikationen und gleichwirkende Konstruktionen und Wirkungsweisen zu erfassen.

Offenbart wird ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor, das den Aktivierungszustand eines O₂- Sensors und die Durchführbarkeit einer Rückkopplungsregelung beurteilt. Wenn der O₂-Sensor aktiviert ist und die Rückkopplungsregelung möglich ist, bestimmt das Gerät eine korrigierte Einspritzdauer, basierend auf der Rückkopplungsregelung, die die erfaßte O₂-Konzentration berücksichtigt. Für die EGR-Steuerung wählt das Gerät eine von zwei MAPs aus, um EGR- Ventilöffnungsdaten, die auf der Durchführbarkeit einer Rückkopplungsregelung basieren, auszulesen und so einen EGR-Strom in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Steuerungsmodus durchzuführen. Die Kombination der Kraftstoff-Luft-Verhältnissteuerung und der EGR-Steuerung bewirken eine Verminderung von schädlichen Abgaskomponenten und eine Stabilisierung des Motorbetriebs während einer Anfangszeitperiode nach dem Starten des Motorbetriebes.

Claims (6)

1. Ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit einem O₂-Sensor (34, 37) zur Erfassung der O₂- Konzentration im Abgas in einem Abgassystem (13) des Motors (10), um eine Brennstoff-Luft-Verhältnisregelung durchzuführen, und mit einem Abgasrückführungsventil (15) zur Verbindung des Abgassystems mit dem Einlaßsystem (11), um eine Abgasrückführungssteuerung durchführen zu können, wobei das Gerät umfaßt:
eine Unterstützungseinrichtung (36) zur Unterstützung der Aktivierung des O₂-Sensors (34, 37),
eine Entscheidungseinrichtung (20, 301 bis 306) zum Treffen einer Entscheidung, ob der O₂-Sensor (34, 37) aktiviert ist,
eine Kraftstoff-Luft-Verhältnissteuereinrichtung (20, 310 bis 316) zur Durchführung einer Brennstoff-Luft- Verhältnissteuerung in einem nicht Rückkopplungs- Steuermodus ohne Benutzung von O₂-Konzentrations- Informationsdaten während einer Zeitperiode vom Starten des Motors (10) bis zur Aktivierung des O₂-Sensors (34, 37) einen Rückkopplungs-Regelmotor mit einer Rückkopplung der O₂-Konzentrations-Informationsdaten in Übereinstimmung mit einer Änderung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses nach Aktivierung des O₂-Sensors (34, 37), basierend auf der Entscheidung der Entscheidungseinrichtung (20, 301 bis 306), und
eine Abgasrückführungs-Regeleinrichtung (20, 401 bis 409) zur Durchführung einer Abgasrückführungsregelung in Übereinstimmung mit dem jeweiligen Steuer- bzw. Regelmodus der Kraftstoff-Luft- Verhältnissteuereinrichtung (20, 310 bis 316), basierend auf der Feststellung, die durch die Bestimmungseinrichtung (20, 301 bis 306) getroffen wurde.

2. Ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Aktivierung des O₂-Sensors (34, 37) die Kraftstoff-Luft- Verhältnissteuereinrichtung (20, 310 bis 316) die Rückkopplungs-Kraftstoff-Luft-Verhältnisregelung durchführt, um ein stöchiometrisches Kraftstoff-Luft- Verhältnis in Übereinstimmung mit den Ausgangssignalen des O₂-Sensors (34, 37) zu ermöglichen.

3. Ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit einem Katalysator, der in dem Abgassystem (13) des Motors (10) vorgesehen ist, um schädliche Abgaskomponenten zu vermindern, mit einem O₂-Sensor (37) zur Erfassung der O₂-Konzentration in dem Abgas in dem Abgassystem (13), um eine Kraftstoff-Luft- Verhältnisregelung zu ermöglichen, und ein Abgasrückführventil (15) zur Verbindung des Abgassystems (13) mit dem Einlaßsystem (11), um eine Abgasrückführungssteuerung zu ermöglichen, wobei das Gerät umfaßt:
eine Unterstützungseinrichtung (36) zur Unterstützung der Aktivierung des O₂-Sensors (37), wobei der O₂-Sensor (37) ein linearer O₂-Sensor (37) ist, der im wesentlichen linear die O₂-Konzentration erfaßt,
eine Sensor-Aktivierungs-Entscheidungseinrichtung (20, 310 bis 306) zur Entscheidung darüber, ob der O₂- Sensor aktiviert ist oder nicht,
eine Katalysator-Aktivierungs- Entscheidungseinrichtung (20, 38) zur Entscheidung darüber, ob der Katalysator aktiviert ist oder nicht,
eine Brennstoff-Luft-Verhältnissteuereinrichtung (20) zur Durchführung einer Brennstoff-Luft- Verhältnissteuerung in einem nicht Rückkopplungs- Steuermodus ohne die Benutzung von Rückkopplungs-O₂- Konzentrationsinformationsdaten während einer Zeitperiode vom Starten des Motors bis zur Aktivierung des O₂-Sensors (37) und
einen Rückkopplungsregelmodus unter Benutzung von Rückkopplungs-O₂-Konzentrations-Informationsdaten, um das Brennstoff-Luft-Verhältnis auf der mageren Brennstoffseite zu halten in Übereinstimmung mit einer Änderung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses während einer Zeitperiode nach der Aktivierung des O₂-Sensors (37) bis zur Aktivierung des Katalysators und
einen weiteren Rückkopplungsregelungsmodus unter Berücksichtigung von Rückkopplungs-O₂-Konzentrations- Informationsdaten, um ein stöchiometrisches Brennstoff- Luft-Verhältnis in Übereinstimmung mit einer Änderung in dem Brennstoff-Luft-Verhältnis nach Aktivierung des Katalysators zu ermöglichen, basierend auf den Ermittlungen, die durch die Sensor-Aktivierungs- Entscheidungseinrichtung und die Katalysator- Aktivierungs-Entscheidungseinrichtung gemacht wurden, und einer Abgasrückführungs-Steuereinrichtung (401 bis 409) zur Durchführung einer Abgasrückführungs-Steuerung in Übereinstimmung mit dem jeweiligen Steuermodus der Kraftstoff-Luft-Verhältnissteuer- bzw. Regelungseinrichtung, basierend auf der Entscheidung, die durch die Sensor-Aktivierungs-Entscheidungseinrichtung und die Katalysator-Aktivierungs-Entscheidungseinrichtung getroffen wurde.

4. Ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasrückführsteuereinrichtung eine Einrichtung zur Durchführung der Abgasrückführsteuerung in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Kraftstoff-Luft- Verhältnis-Änderungsmuster umfaßt für die Zeitperiode vom Starten des Motors bis zur Aktivierung des O₂-Sensors (37), basierend auf der Entscheidung der Entscheidungseinrichtung.

5. Ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit einem O₂-Sensor (34, 37) zur Erfassung der O₂- Konzentration im Abgas im Abgassystem (13) eines Motors (10) mit:
einer Entscheidungseinrichtung (301 bis 306) zur Entscheidung darüber, ob der O₂-Sensor (34, 37) aktiviert ist oder nicht, und einer Abgasrückführungs-Steuereinheit (20, 401 bis 409) zur Durchführung einer Abgasrückführsteuerung in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Brennstoff-Luft-Verhältnis-Änderungsmuster für die Zeitperiode vom Start des Motors (10) bis zur Aktivierung des O₂-Sensors (34, 37), basierend auf einer Entscheidung der Entscheidungseinrichtung.

6. Ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasrückführungssteuereinrichtung umfaßt:
eine Kühlmitteltemperatur-Erfassungseinrichtung (33) zur Erfassung der Temperatur des Kühlmittels des Motors (10) und eine Korrektureinrichtung (20, 401 bis 409) für einen ersten Fall, in dem die Kühlmitteltemperatur, erfaßt durch die Kühlmitteltemperatur- Erfassungseinrichtung (33), höher ist als eine erste vorbestimmte Temperatur, und für einen zweiten Fall, in dem die Kühlmitteltemperatur, erfaßt durch die Kühlmitteltemperatur-Erfassungseinrichtung (33) geringer ist als eine zweite vorbestimmte Temperatur wobei der Abgasrückführungsstrom korrigiert wird, indem der Strom auf ein Niveau vermindert wird, das geringer ist als das Niveau, das für den Fall eingestellt wird, der von dem ersten und zweiten Fall bezüglich der Kühlmitteltemperatur unterschiedlich ist, basierend auf der ermittelten Kühlmitteltemperatur.