DE19650671A1 - Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem elektrisch beheizten Katalysator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem elektrisch beheizten Katalysator, und insbesondere mit einem mittels der Brennkraftmaschine angetriebenen Wechselstromgenerator einer durch den Wechselstromgenerator aufgeladenen Batterie, einer Einheit zum Ändern einer Maschinen­ drehzahl, einem mittels des Wechselstromgenerators oder der Batterie elektrisch aufgeheizten Katalysator und einer Einheit zur Änderung der Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators.

Der Betrieb einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine erfordert einen Katalysator zum Entfernen giftiger Substanzen wie Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid und Stickoxide NOx aus dem Abgas. Der Katalysator reinigt das Abgas jedoch lediglich nur dann, wenn er über eine Aktivierungstemperatur aufgeheizt wird. Überlicherweise wird der Katalysator mittels des heißen Abgases der Brennkraftmaschine aufgeheizt und erreicht allmählich die Aktivierungstemperatur. Wird die Brennkraftmaschine jedoch in kaltem Zustand gestartet, dann erfordert dies eine bestimmte Zeitdauer zur Aufheizung des Katalysators auf seine Aktivierungstemperatur, da die Temperatur des Abgases zuerst niedrig ist. Bis zur Aktivierung des Katalysators wird das Abgas jedoch nur unzureichend gereinigt.

Zur Lösung dieses Problems wurde ein elektrisch beheizter Katalysator (Electrically Heated Catalyst EHC) vorgeschlagen. Der elektrisch beheizte Katalysator umfaßt einen Katalysator und einen Träger, denen ein Strom beim Starten der Maschine zum schnellen Aufheizen des Katalysators auf seine Aktivierungstemperatur zugeführt wird. Ein Beispiel eines derartigen elektrisch beheizten Katalysators ist aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 5-179 939 bekannt, wobei hierbei Strom aus einer Batterie entnommen wird. Die Heizeinrichtung des Katalysators nimmt jedoch eine große Leistung auf und verursacht einen Spannungseinbruch an der Batterie. Zur Verhinderung eines derartigen Spannungsabfalls ist es aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 6-101 459 bekannt, den Leerlaufzustand und den Betrieb der Heizeinrichtung zu überprüfen. Ist die Heizeinrichtung in Betrieb, während sich die Maschine im Leerlaufzustand befindet, dann erfolgt gemäß der Druckschrift eine Vergrößerung der Ansaugluftmenge durch Steuerung eines elektronischen Drosselventils oder einer Leerlauf­ drehzahlsteuerung (ISC). Mit der Vergrößerung der Ansaugluftmenge erfolgt in Verbindung mit einer Luft- Brennstoffverhältnis-Steuerung für die Maschine eine Vergrößerung der Brennstoffeinspritzmenge zur Ver­ größerung des Drehmoments und der Drehzahl der Maschine. Dies bewirkt eine Vergrößerung der Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators zur Kompensation des Spannungs­ einbruchs an der Batterie. Die Offenbarung dieses Standes der Technik ist jedoch nicht nur anwendbar in dem Fall, daß die Heizeinrichtung mit Leistung aus der Batterie versorgt, sondern auch in dem Fall einer direkten Leistungsversorgung der Heizeinrichtung durch den Wechselstromgenerator. In jedem Fall wird gemäß diesem Stand der Technik die Maschinendrehzahl vergrößert zur Vergrößerung der Ausgangsleistung des Wechselstrom­ generators, wenn der Katalysator eine große Leistung aufnimmt.

Die Vergrößerung der Maschinendrehzahl auf eine außerhalb des normalen Bereichs liegende Drehzahl führt jedoch bei dem Fahrer zu einem unangenehmen Eindruck. Überlicherweise wird der Katalysator beim Starten der Maschine aufgeheizt, d. h. während einer Leerlauf­ zeitdauer, in der der Fahrer auf einfache Weise selbst kleine Änderungen in der Maschinendrehzahl wahrnehmen kann. Dieses Problem wird nachstehend in Bezug auf entsprechende Figuren im einzelnen erläutert.

Fig. 13 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem elektrisch beheizten Katalysator (EHC) gemäß dem Stand der Technik. Die Vorrichtung umfaßt einen mittels der Maschine 1 angetriebenen Wechselstromgenerator 2, eine im Ansaug­ system der Maschine 1 angeordnete Ansaugsteuerungs­ einrichtung 3 zur Steuerung der Ansaugluftmenge und den in der Abgasanlage der Maschine 1 angeordneten, elektrisch beheizten Katalysator 4. Der elektrisch beheizte Katalysator 4 umfaßt eine elektrische Heizeinrichtung, die Leistung vom Wechselstromgenerator 2 erhält. Ein 3-Wege-Katalysator 4a ist im Abgassystem stromab des elektrisch beheizten Katalysators 4 angeordnet. Der Katalysator 4a weist keine Heiz­ einrichtung auf und wird mittels der Abwärme des Abgases aufgeheizt. Die Ansaugsteuerungseinrichtung 3 wird mittels eines elektronischen Drosselventils gebildet, das in Abhängigkeit von einem Beschleunigungspedal oder einer elektronischen Steuerungseinheit 5 betrieben wird zur Ansteuerung eines Schrittmotors in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zur Vergrößerung oder Verminderung der Ansaugluftmenge. Die Ansaugsteuerungseinrichtung 3 kann dabei in Form einer nachstehend noch beschriebenen Leerlaufgeschwindigkeits-Steuerungseinrichtung (ISC) vor­ gesehen sein. Die elektronische Steuerungseinheit 5 umfaßt einen Mikrocomputer mit einer Zentraleinheit CPU, einem Nur-Lese-Speicher ROM, einem Schreib-/Lesespeicher RAM, einer Eingangsschnittstelle, einer Ausgangs­ schnittstelle und einem bidirektionalen Datenbus zur Verbindung der einzelnen Komponenten.

Ein (nicht gezeigter) Wassertemperatursensor stellt eine Information bezüglich der Temperatur des Kühlwassers der Maschine 1 bereit. Ein (nicht gezeigter) Kurbelwinkel­ sensor bildet einen Kurbelwinkel der Maschine 1, der zur Berechnung der Maschinendrehzahl (Maschinengeschwindig­ keit) verwendet wird. Die Wassertemperatur und die Maschinendrehzahl werden mittels einer Zustands­ erfassungseinrichtung 6 zur Bestimmung, ob der elektrisch beheizte Katalysator 4 aktiviert ist, verwendet. Ein Regler 7 ändert den Erregerstrom (Feldstrom) des Wechselstromgenerators 2 zur Änderung der Ausgangs­ leistung des Wechselstromgenerators 2. Eine Schalteinheit 19 verbindet den Wechselstromgenerator 2 mit dem elektrisch beheizten Katalysator EHC 4 lediglich dann, wenn die Zustandserfassungseinrichtung 6 bestimmt, daß der elektrisch beheizte Katalysator EHC 4 nicht aktiviert ist. Der Wechselstromgenerator 2 führt einer Batterie 8 ständig Strom zu, die Leistung an die elektronische Steuerungseinheit 5, den Regler 7 und weitere Teile abgeben kann. Der Regler 7 stellt den Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2 zur Kompensation eines Spannungseinbruchs in der Batterie infolge einer Laständerung der Maschine 1 ein. Eine Korrektur des Erregerstroms des Wechselstromgenerators 2 wird durch Steuerung des Lastfaktors des Erregerstroms durchgeführt.

Bestimmt die Zustandserfassungseinrichtung 6, daß der elektrisch beheizte Katalysator 4 nicht aktiviert ist, dann vergrößert die Ansaugsteuerungseinrichtung 3 die Ansaugluftmenge. Da ebenfalls der Wechselstromgenerator 2 der Batterie 8 Leistung zuführt, steuert der Regler 7 den Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2 zur Begrenzung der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 auf unter 15 V, so daß eine Beschädigung der Batterie 8 vermieden wird. Ermittelt die Zustandserfassungs­ einrichtung 6 einen aktivierten Zustand des elektrisch beheizten Katalysators 4, dann schaltet die Schalteinheit 19 den Wechselstromgenerator 2 vom elektrisch beheizten Katalysator 4 ab. Ein Maschinendrehzahl-Steuerungsvorgang der Vorrichtung gemäß Fig. 13 wird nachstehend erläutert.

Fig. 14 zeigt Signalzeitverläufe des Maschinendrehzahl-Steue­ rungsvorgangs gemäß dem Stand der Technik. Die Ansaugsteuerungseinrichtung 3 stellt eine Leerlauf­ drehzahl-Steuerungseinrichtung (ISC) dar, und die Schalteinheit 19 wird mittels eines Steuerungsrelais gebildet. Eine Abszisse auf der grafischen Darstellung in Fig. 14 stellt die Zeit dar. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t10 ist der elektrisch beheizte Katalysator nicht aktiviert. Die Zustandserfassungseinrichtung 6 erfaßt, daß die Temperatur des Maschinenkühlwassers zum Zeitpunkt t1 unter 35°C liegt. Die Steuerungseinheit 5 schaltet das Relais 19 in der Weise, daß der Wechselstromgenerator 2 Leistung sowohl der Batterie 8 als auch dem elektrisch beheizten Katalysator 4 zuführt. Gleichzeitig vergrößert die Steuerungseinheit 5 die Öffnung eines Drosselventils (das nachstehend noch beschrieben wird) der Leerlauf­ drehzahl-Steuerungseinrichtung 3. Im Ergebnis steigt zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 die Ansaugluftmenge an, und die für die Maschine 1 erforderliche Luft- Brennstoffverhältnis-Steuerung vergrößert die Brennstoff­ einspritzmenge in Abhängigkeit von der Vergrößerung der Ansaugluftmenge, so daß das Drehmoment und die Drehzahl NE der Maschine 1 ansteigen. Beginnt die Leistungszufuhr zum elektrisch beheizten Katalysator 4 zum Zeitpunkt t1, dann vergrößert sich die Belastung der Batterie 8 und verursacht einen Spannungseinbruch an der Batterie 8. Zum Zeitpunkt t2 vergrößert der Regler 7 den Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2, so daß sich die Batterie 8 wieder zu ihrem ursprünglichen Spannungspegel zu den Zeitpunkten t2 und t3 erholt. Eine Vergrößerung der Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 vergrößert die Belastung der Maschine 1, so daß die Maschinen­ drehzahl NE zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 absinkt. Die Maschinendrehzahl NE ist zum Zeitpunkt t3 größer als zum Zeitpunkt t1.

Die Zustandserfassungseinrichtung 6 erfaßt den Zustand, daß die Wassertemperatur zum Zeitpunkt t10 über 35°C liegt. Die Steuerungseinheit 5 schaltet das Relais 19 zum Abschalten des Wechselstromgenerators 2 vom elektrisch beheizten Katalysator 4 und schließt die Leerlauf­ drehzahl-Steuerungseinrichtung 3. Im Ergebnis vermindert sich zwischen den Zeitpunkten t10 und t11 die Ansaugluftmenge zur Maschine 1, so daß die Luft-Brennstoffverhältnis-Steuerung die Brennstoffeinspritz­ menge vermindert. Im Ergebnis sinken das Drehmoment und die Drehzahl NE der Maschine 1 ab. Da dem elektrisch beheizten Katalysator 4 vom Zeitpunkt t10 an keine Leistung zugeführt wird, vermindert sich die Belastung der Batterie 8 und bewirkt eine Vergrößerung der Spannung der Batterie 8. Zum Zeitpunkt t11 vermindert der Regler 7 den Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2, so daß sich die Batterie 8 zwischen den Zeitpunkten t11 und 12 auf den ursprünglichen Spannungspegel erholt. Eine Verminderung der Ausgangsleistung des Wechselstrom­ generators 2 vermindert die auf die Maschine 1 einwirkende Belastung zwischen den Zeitpunkten t11 und 12. Im Ergebnis vergrößert sich die Maschinendrehzahl NE auf ihren ursprünglichen Wert. Dabei ist die Maschinendrehzahl NE zwischen den Zeitpunkten t1 und t12 meist größer als die normale Leerlaufdrehzahl.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem elektrisch beheizten Katalysator der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß eine ausreichende Leistungszufuhr zur Aufheizung des Katalysators ohne eine Änderung in der Maschinendrehzahl gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem mittels der Maschine angetriebenen Wechselstromgenerator, einer mittels des Wechselstromgenerators aufgeladenen Batterie, einer Einheit zum Ändern der Drehzahl der Maschine, einem elektrisch beheizten Katalysator, der seine Leistung entweder von der Batterie oder dem Wechselstromgenerator erhält, und einer Einheit zum Ändern der mittels des Wechselstromgenerators erzeugten Leistung. Erhält der elektrisch beheizte Katalysator Leistung, dann vergrößert die Maschinendrehzahl-Änderungseinheit die Drehzahl der Maschine und die Generatorleistungs-Änderungseinheit vergrößert die zu erzeugende Leistung des Generators.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Drehzahl der Maschine sowie die erzeugte Leistung vergrößert, wenn dem elektrisch beheizten Katalysator Leistung zugeführt wird. Dies ist bedingt durch die schnelle Aktivierung des elektrisch beheizten Katalysators und die Vergrößerung der Belastung der Maschine. Zur Aufrechterhaltung der Maschinendrehzahl gegenüber einer Vergrößerung der Belastung der Maschine wird beispielsweise gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Ansaugluftmenge vergrößert. Dies vergrößert ebenfalls die Brennstoff­ einspritzmenge und das Drehmoment der Maschine, so daß die Maschinendrehzahl aufrecht erhalten wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ändert die Generatorleistungs-Änderungseinheit den Erregerstrom des Wechselstromgenerators zur Änderung der mittels des Wechselstromgenerators erzeugten Leistung und verzögert den Beginn der Vergrößerung des Erregerstroms des Wechselstromgenerators hinter den Beginn der Vergrößerung der Ansaugluftmenge um eine vorbestimmte Zeitdauer.

Es liegt eine Verzögerung zwischen der Vergrößerung der Ansaugluftmenge und der Zufuhr der vergrößerten Ansaugluftmenge in die Maschine vor. Ebenfalls besteht eine Verzögerung, bis die vergrößerte Ansaugluftmenge und in entsprechender Weise die vergrößerte Brennstoffmenge eine Vergrößerung des Drehmoments der Maschine bewirken. Zur Handhabung dieser Verzögerungen erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verzögerung der Vergrößerung des Erregerstroms des Wechselstromgenerators zeitlich hinter die Vergrößerung der Ansaugluftmenge. Im Ergebnis wird der Erregerstrom des Wechselstromgenerators, d. h. die Belastung der Maschine nach der Vergrößerung des Drehmoments der Maschine vergrößert. Dies führt zu einem schnellen Aufheizen des elektrisch beheizten Katalysators ohne Verminderung der Maschinendrehzahl.

Bei der vorliegenden Erfindung ändert die Generatorleistungs-Änderungseinheit den Erregerstrom des Wechselstromgenerators zur Änderung der mittels des Wechselstromgenerators erzeugten Leistung und vergrößert allmählich die Ansaugluftmenge sowie den Erregerstrom des Generators.

Bei der vorliegenden Erfindung wird ferner die Ansaugluftmenge und somit ebenfalls die Brennstoff­ einspritzmenge allmählich vergrößert. Dies führt zu einer allmählichen Vergrößerung des Drehmoments der Maschine. Mit der Vergrößerung des Drehmoments der Maschine erfolgt gemäß der Erfindung eine allmähliche Vergrößerung des Erregerstroms des Wechselstromgenerators zum allmählichen Vergrößern der Belastung der Maschine. Somit erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung eine schnelle Aktivierung des elektrisch beheizten Katalysators ohne Änderungen der Maschinendrehzahl.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine allgemeine Darstellung einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem elektrisch beheizten Katalysator gemäß einem Ausführungs­ beispiel,

Fig. 2 eine Leerlaufdrehzahl-Steuerungseinrichtung (ISC),

Fig. 3 eine grafische Darstellung von Zeitverläufen eines ersten Steuerungsverfahrens nach dem Maschinenstart zur Steuerung einer Maschinendrehzahl nach dem Starten der Maschine,

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Hauptprogramms der ersten Maschinenstart-Nachsteuerung,

Fig. 5A einen Teil eines Ablaufdiagramms zur Veranschaulichung eines Interrupt-Programms der ersten Maschinenstart-Nachsteuerung,

Fig. 5B den weiteren Teil des Ablaufdiagramms gemäß Fig. 5A,

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer zweiten Maschinenstart-Nachsteuerung zur Steuerung der Maschinendrehzahl nach dem Starten der Maschine,

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Hauptprogramms der zweiten Maschinenstart-Nach­ steuerung,

Fig. 8A einen Teil eines Ablaufdiagramms zur Veranschaulichung eines Interrupt-Programms der zweiten Maschinenstart-Nachsteuerung,

Fig. 8B den weiteren Teil eines Ablaufdiagramms gemäß Fig. 8A,

Fig. 9 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der ersten und zweiten Maschinenstart-Nach­ steuerung zur Steuerung einer Maschinendrehzahl beim Starten der Maschine,

Fig. 10 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Hauptprogramms der ersten und zweiten Maschinenstart-Steuerung,

Fig. 11 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Interrupt-Programms der ersten Maschinenstart-Steue­ rung,

Fig. 12 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Interruptprogramms der zweiten Maschinenstart-Steue­ rung,

Fig. 13 eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem elektrisch beheizten Katalysator gemäß dem Stand der Technik, und

Fig. 14 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Steuerung der Maschinendrehzahl gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem elektrisch beheizten Katalysator (Electrically Heated Catalyst EHC) gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Stand der Technik gemäß Fig. 13 dadurch, daß eine Schalteinheit 9 vorgesehen ist zur Zuführung der mittels des Wechselstromgenerators 2 erzeugten Leistung zu einer Batterie 8 oder dem elektrisch beheizten Katalysator 4, und einen Maschinen­ steuerungseinheit 5 zur Durchführung der besonderen Steuerungsvorgänge. Die weitere Anordnung des Ausführungsbeispiels ist im wesentlichen dieselbe wie diejenige gemäß Fig. 13. Die Schalteinheit 9 führt dem elektrisch beheizten Katalysator 4 vom Wechselstrom­ generator 2 erzeugte Leistung zu, wenn der elektrisch beheizte Katalysator 4 nicht aktiv ist, und führt die Leistung der Batterie 8 zu, wenn der elektrisch beheizte Katalysator aktiv ist. Eine Ansaugsteuerungseinrichtung 3 ist in Form einer Leerlaufdrehzahl-Steuerungseinrichtung (Idling Speed Controller ISC) vorgesehen, die die der Brennkraftmaschine 1 (nachstehend vereinfacht als Maschine bezeichnet) zugeführte Ansaugluftmenge ändert zur Änderung der Drehzahl der Maschine 1.

Somit dient die Ansaugsteuerungseinrichtung 3 als Maschinendrehzahl-Steuerungseinrichtung gemäß dem vor­ liegenden Ausführungsbeispiel.

Eine Zustandserfassungseinrichtung 6 erfaßt den Zustand des elektrisch beheizten Katalysators 4. Bestimmt die Zustandserfassungseinrichtung 6, daß der elektrisch beheizte Katalysator 4 nicht aktiviert ist, dann ermöglicht die Steuerungseinheit 5 eine Vergrößerung der Ansaugluftmenge durch die Ansaugsteuerungseinrichtung 3 und eine Vergrößerung der durch den Wechselstromgenerator 2 erzeugten Leistung durch einen Regler 7. In diesem Fall führt der Wechselstromgenerator 2 Leistung lediglich dem elektrisch beheizten Katalysator 4 und nicht der Batterie 8 zu. Insbesondere besteht keine Notwendigkeit zur Steuerung des Erregerstroms des Wechselstromgenerators 2 zur Unterdrückung (Beschränkung) der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 auf etwa 15 V zur Vermeidung einer Beschädigung der Batterie 8, während der Wechselstromgenerator 2 dem elektrisch beheizten Katalysator 4 Leistung zuführt. Es ist somit möglich, die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 auf beispielsweise Werte von 20 bis 30 V zu vergrößern. Der elektrisch beheizte Katalysator 4 kann somit schnell aktiviert werden. Bestimmt die Erfassungseinrichtung 6, daß der elektrisch beheizte Katalysator 4 aktiviert ist, dann veranlaßt die Steuerungseinheit 5 die Schalteinheit 9, daß die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 der Batterie 8 zugeführt wird. In diesem Fall wird keine Leistung dem elektrisch beheizten Katalysator 4, sondern lediglich der Batterie 8 zugeführt, und daher paßt der Regler 7 den Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2 zur Begrenzung der Ausgangsspannung des Wechselstrom­ generators 2 auf unter 15 V an.

Nachstehend wird nun die Leerlaufdrehzahl-Steue­ rungseinrichtung (ISC), die als Ansaugsteuerungs­ einrichtung 3 dient, unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.

Die Leerlaufdrehzahl-Steuerungseinrichtung umfaßt eine Maschine 21, einen Ansaugkanal 22, ein Drosselventil 23, einen Luftdurchflußmesser 24 und einen Druckausgleichs­ behälter 25. Eine Umgehungsleitung 26 (Bypass) umgeht das Drosselventil 23 zur Verbindung eines Teils des Ansaugkanals 22 zwischen dem Drosselventil 23 und dem Luftdurchflußmesser 24 mit dem Druckausgleichsbehälter 25. Ein Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventil 28 ist in der Umgehungsleitung 26 angeordnet und wird mittels eines Betätigungsglieds 27 wie eines Schrittmotors angetrieben. Das Betätigungsglied 27 ist mit der Ausgangsschnittstelle der Steuerungseinheit 5 gemäß Fig. 1 verbunden, so daß die Steuerungseinheit 5 die Öffnung des Leerlauf­ drehzahl-Steuerungsventils 28 über das Betätigungsglied 27 steuert zur Steuerung der Ansaugluftmenge unabhängig vom Drosselventil 23.

Unter Bezugnahme auf Ablaufdiagramme und Zeitverlaufs­ darstellungen werden nachstehend vier Steuerungsarten für eine Maschinendrehzahl unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 beschrieben.

Fig. 3 zeigt eine Zeitverlaufsdarstellung zur Ver­ anschaulichung der ersten Maschinenstart-Nachsteuerung (Steuerung nach dem Maschinenstart), Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Hauptprogramms dieses Steuerungsablaufs, und die Fig. 5A und 5B zeigen ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Interrupt-Pro­ gramms, das in Intervallen von 32 ms durchgeführt wird. In der Zeitverlaufsdarstellung gemäß Fig. 3 ist auf der Abszisse die Zeit dargestellt.

Das Hauptprogramm gemäß Fig. 4 wird in Intervallen von mehreren Millisekunden durchgeführt. In Schritt S1 wird ein Gesamtbetriebs-Zeitzähler CEHC des elektrisch beheizten Katalysators auf 25 s eingestellt, ein Start­ zeitgeber CEHCON des elektrisch beheizten Katalysators wird auf 10 eingestellt und ein Endzeitzähler CEHCOF des elektrisch beheizten Katalysators wird auf 10 eingestellt. In Schritt S2 wird überprüft, ob NE 400 1/min und -10°C <= THW <= 35°C ist, wobei NE eine Maschinendrehzahl und THW die Temperatur des Maschinen­ kühlwassers ist, zur Bestimmung, ob Bedingungen zur Aktivierung des elektrisch beheizten Katalysators 4 erfüllt sind. Sind die Bedingungen erfüllt, dann wird Schritt S3 durchgeführt, und sind sie nicht erfüllt, dann wird Schritt S4 durchgeführt. In Schritt S3 wird eine Start-Marke XEHCST des elektrisch beheizten Katalysators auf EIN gesetzt und ein Erhöhungswert (Increment) ISCSTEP zum Öffnen des Ventils 28 gemäß Fig. 2 wird auf fünf Schritte eingestellt. Schritt S4 setzt die Marke XEHCST auf AUS. Diese Daten werden für das Interrupt-Programm gemäß den Fig. 5A und 5B verwendet. Nach den Schritten S3 und S4 wird ein weiteres Programm zur Steuerung der Maschine 1 durchgeführt. Das Interrupt-Programm wird nachstehend erläutert.

Das Interrupt-Programm der Fig. 5A und 5B wird in Intervallen von 32 ms durchgeführt. In Schritt S11 wird eine Soll-Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 gemäß Fig. 2 in Abhängigkeit von der Kühlwasser­ temperatur THW und der Maschinendrehzahl NE berechnet. In Schritten S12 bis S17 wird die Marke XEHCST überprüft zur Bestimmung, ob die Bedingungen zur Aktivierung des elektrisch beheizten Katalysators 4 erfüllt sind. Sind die Bedingungen zum Zeitpunkt t1 gemäß Fig. 3 erfüllt, dann wird der Gesamtbetriebs-Zeitzähler CEHC des elektrisch beheizten Katalysators um 32 ms vermindert. Sind die Betriebsbedingungen des elektrisch beheizten Katalysators zum Zeitpunkt t1 erfüllt, dann wird die Soll-Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 um fünf Schritte vergrößert. Die Schritte S12 bis S17 werden im einzelnen erläutert.

In Schritt S12 wird die Start-Marke XEHCST des elektrisch beheizten Katalysators überprüft zur Bestimmung, ob sie zurückgesetzt ist (AUS). Ist die Marke auf AUS gesetzt, das heißt, gilt XEHCST = 0, dann wird Schritt S14 durchgeführt, und trifft dies nicht zu, dann wird Schritt S13 durchgeführt.

In Schritt S13 wird der Gesamtbetriebs-Zeitzähler CEHC des elektrisch beheizten Katalysators überprüft zur Bestimmung, ob dieser Null ist. Ist er nicht Null, dann wird Schritt S15 durchgeführt, und ist er Null, dann wird Schritt S16 durchgeführt.

In Schritt S14 erfolgt eine Anpassung des Erregerstroms des Wechselstromgenerators 2 für die Batterie 8, und es erfolgt ein Schalten des Relais 9 vom elektrisch beheizten Katalysator 4 zur Batterie 8. Das Interrupt-Programm ist sodann beendet.

Schritt S15 berechnet den Ausdruck CEHC = CEHC (s) - 32 (ms). Ist das Ergebnis negativ, dann wird der Gesamtbetriebs-Zeitzähler CEHC des elektrisch beheizten Katalysators auf Null zurückgesetzt.

Wird in Schritt S13 bestimmt, daß CEHC = 0, d. h. daß 25 Sekunden seit dem Starten des Programms abgelaufen sind, dann wird in Schritt S16 die Start-Marke XEHCST des elektrisch beheizten Katalysators auf AUS gesetzt, und Schritt S14 wird durchgeführt. Es wurde experimentell bestätigt, daß der elektrisch beheizte Katalysator 4 nach 25 s einer andauernden Ansteuerung aktiviert ist.

Schritt S17 vergrößert die Soll-Öffnung des Leerlauf­ drehzahl-Steuerungsventils 28 entsprechend der Berechnung in Schritt S11 durch ISCSTEP von fünf Schritten, die in Schritt S3 eingestellt wurden, und strebt eine Soll-Öffnung zum Zeitpunkt t1 an.

Die Schritte S18 bis S20 bestätigen, ob das Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventil 28 die Soll-Öffnung erreicht hat oder nicht und ob eine Zeitdauer von 320 ms gemäß dem Startzeitzähler CEHCON des elektrisch beheizten Katalysators abgelaufen ist. Diese Schritte werden nachstehend im einzelnen beschrieben.

Schritt S18 bestimmt, ob das Leerlaufdrehzahl-Steue­ rungsventil 28 seine Soll-Öffnung erreicht hat. Wurde die Soll-Öffnung erreicht, dann wird Schritt S19 durchgeführt, und wurde sie nicht erreicht, dann wird Schritt S14 durchgeführt.

Schritt S19 führt eine Überprüfung durch zur Bestimmung, ob CEHCON = 0 gilt, d. h. ob das Interrupt-Programm zehnmal durchgeführt wurde, d. h. ob eine Zeitdauer von 320 ms abgelaufen ist. Ist CEHCON = 0, dann wird Schritt S21 durchgeführt, und trifft dies nicht zu, dann wird Schritt S20 durchgeführt.

Schritt S20 berechnet den Ausdruck CEHCON = CEHCON - 1. Danach wird Schritt S14 durchgeführt.

Schritt S21 überprüft die Beziehung CEHC < 5 s, d. h. ob nach dem Zeitpunkt t1 20 s abgelaufen sind. Sind 20 s noch nicht abgelaufen, d. h. liegt eine Zeit zwischen t2 (320 ms nach t1) und t3 (20 s nach t1) vor, dann wird Schritt S22 durchgeführt. Sind 20 s abgelaufen, dann vermindert Schritt S23 die Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungs­ ventils 28 um fünf Schritte. Zum Zeitpunkt t4 (320 ms nach t3) wird Schritt S14 durchgeführt. Schritt S14 unterdrückt (begrenzt) den Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2 und schaltet das Relais 9 vom elektrisch beheizten Katalysator 4 zur Batterie 8 um. Die Schritte S21 bis S27 werden nachstehend im einzelnen beschrieben.

Schritt S21 überprüft den Gesamtbetriebs-Zeitzähler CEHC des elektrisch beheizten Katalysators zur Bestimmung, ob die Beziehung CEHC < 5 s gilt. Ist die Beziehung CEHC < 5 s erfüllt, dann wird Schritt S23 durchgeführt, und ist die Beziehung nicht erfüllt, dann wird Schritt S22 durchgeführt. Gilt die Beziehung CEHC < 5 s, dann wird bestimmt, daß seit dem Zeitpunkt t1 20 s abgelaufen sind.

Schritt S22 schaltet das Relais 9 von der Batterie 8 zum elektrisch beheizten Katalysator 4 um und beendet dann die Regelung des Erregerstroms des Wechselstromgenerators 2, so daß der Erregerstrom in der Weise eingestellt werden kann, daß er über der für die Batterie 8 eingestellten Grenze liegt. Das Interrupt-Programm wird sodann beendet.

Schritt S22 schaltet das Relais 9 von der Batterie 8 zum elektrisch beheizten Katalysator 4 zum Zeitpunkt t2 um, der 320 ms nach dem Zeitpunkt t1 liegt. Die Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 wird zum Zeitpunkt t1 vergrößert und 320 ms später wird die Ansaugluftmenge für die Maschine 1 in entsprechender Weise vergrößert. In Abhängigkeit davon vergrößert die Luft-Brenn­ stoffverhältnis-Steuerung die Brennstoffeinspritz­ menge. Dies führt zu einer Vergrößerung des Drehmoments der Maschine 1. Obwohl sich die Belastung der Maschine 1 zum Zeitpunkt t2 vergrößert hat, wenn der Wechselstromgenerator 2 beginnt, dem elektrisch beheizten Katalysator 4 Leistung zuzuführen und der Regler 7 den Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2 vergrößert, wird die Maschinendrehzahl NE unverändert bleiben, da das Drehmoment der Maschine 1 vergrößert wurde. In der praktischen Umsetzung jedoch wird die Ansaugluftmenge zur Maschine 1 allmählich von t1 zu t2 vergrößert und in entsprechender Weise wird die Maschinendrehzahl NE allmählich vergrößert. Zum Zeitpunkt t2 wird die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 plötzlich vergrößert zur Vergrößerung der Belastung der Maschine 1, so daß daher die Maschinendrehzahl NE leicht absinkt, ohne daß der Fahrer einen unangenehmen Eindruck erfährt. Dieser Abfall in der Maschinendrehzahl NE zum Zeitpunkt t2 bewirkt in Schritt S11 eine Verminderung der Soll-Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28.

Schritt S23 subtrahiert ISCSTEP von fünf Schritten entsprechend der Einstellung in Schritt S3 von der Soll-Öff­ nung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28, wie sie in Schritt S11 berechnet wurde, und erstrebt eine neue Soll-Öffnung zum Zeitpunkt t3.

Schritt S24 überprüft, ob das Leerlaufdrehzahl-Steuerungs­ ventil 28 die Soll-Öffnung erreicht hat. Ist sie erreicht, dann wird Schritt S25 durchgeführt, und ist sie nicht erreicht, dann wird Schritt S22 durchgeführt.

Schritt S25 überprüft, ob die Beziehung CEHCOF = 0 erfüllt ist, d. h. ob das Interrupt-Programm zehnmal nach dem Zeitpunkt t3 durchgeführt wurde, d. h. ob 320 ms seit t3 abgelaufen sind. Ist CEHCOF = 0, dann wird Schritt S27 zum Zeitpunkt t4 durchgeführt, und trifft dies nicht zu, dann wird S26 durchgeführt.

Schritt S26 berechnet CEHCOF = CEHCOF - 1. Sodann wird Schritt S22 durchgeführt.

Schritt S27 setzt die Start-Marke XEHST des elektrisch beheizten Katalysators zurück (AUS), und sodann wird Schritt S14 durchgeführt.

Auf diese Weise wird die Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungs­ ventils 28 zum Zeitpunkt t3 vermindert, und 320 ms nach dem Zeitpunkt t3 wird in entsprechender Weise die Ansaugluftmenge für die Maschine 1 vermindert. In Abhängigkeit von der verminderten Ansaugluftmenge vermindert die Luft-Brennstoffverhältnis-Steuerung die Brennstoffeinspritzmenge zum Absenken des Drehmoments der Maschine 1. Zum Zeitpunkt t4 beendet der Wechselstrom­ generator 2 die Leistungszufuhr zum elektrisch beheizten Katalysator 4 und nimmt die Leistungszufuhr zur Batterie 8 auf. Der Regler 7 beschränkt den Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2, so daß die Belastung für die Maschine 1 ebenfalls vermindert wird. Trotz dieser Vorgänge wird die Maschinendrehzahl NE nicht verändert, da das Drehmoment der Maschine 1 durch Vermindern der Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 vermindert wurde. In der Praxis wird somit die Ansaugluftmenge für die Maschine 1 allmählich während der Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 vermindert und in entsprechender Weise vermindert sich die Maschinendrehzahl NE allmählich. Zum Zeitpunkt t4 sinkt die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 plötzlich ab, so daß ebenfalls die Belastung für die Maschine 1 absinkt zur Vergrößerung der Maschinendrehzahl NE, ohne daß jedoch dem Fahrer ein unangenehmer Eindruck vermittelt wird. Die Vergrößerung der Maschinendrehzahl NE zum Zeitpunkt t4 bewirkt gemäß Schritt S11 eine Vergrößerung der Soll-Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungs­ ventils 28 auf den ursprünglichen Wert.

Fig. 6 zeigt eine Zeitverlaufsdarstellung der zweiten Maschinenstart-Nachsteuerung (Steuerung nach dem Maschinenstart), und Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Hauptprogramms für diese Steuerungsvorgänge, und die Fig. 8A und 8B zeigen ein Ablaufdiagramm eines Interruptprogramms der Steuerungsvorgänge, das in Intervallen von 32 ms durchgeführt wird. Das Ablaufdiagramm von Fig. 7 unterscheidet sich in den Schritten S1 und S3 von demjenigen der Fig. 4. Schritt S1 setzt den Gesamtbetriebs-Zeitzähler CEHC des elektrisch beheizten Katalysators auf 25 s, den Startzeitzähler CEHCON auf 10, den Endzeitzähler CEHCOF auf 10 und den Generatoreinschaltzähler TTRON auf 0 ms. Der Einstellwert des Generatoreinschaltzählers TTRON zeigt die Erregungs­ zeitdauer eines Magnetfeldtransistors des Wechselstrom­ generators 2 an, der während Lastzyklen von 20 ms erregt wird. Schritt S3 setzt die Öffnung ISCSTEP des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 (gemäß Fig. 2) auf einen Schritt.

Die Schritte S12 bis S16 der Fig. 8A und 8B sind die gleichen wie diejenigen der Fig. 5A und 5B, so daß sie nicht erneut beschrieben werden. Schritt S11 gemäß Fig. 5A ist in Fig. 8A weggelassen. Die Schritte S12 bis S17 prüfen die Startmarke XEHCST des elektrisch beheizten Katalysators 4 zur Feststellung, ob die Betriebs­ bedingungen für den elektrisch beheizten Katalysator 4 erfüllt sind. Sind die Bedingungen zum Zeitpunkt t1 erfüllt, dann wird der Gesamtbetriebs-Zeitzähler CEHC um 32 ms vermindert. Gleichzeitig wird die Soll-Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 vergrößert. Ins­ besondere wird bei jeder Durchführung des Interrupt-Pro­ gramms ein Puls an den Schrittmotor 27 gemäß Fig. 2 angelegt zur Vergrößerung der Öffnung des Leerlauf­ drehzahl-Steuerungsventils 28 vom Zeitpunkt t1 an. Dieser Betrieb endet zum Zeitpunkt t3. Zum Zeitpunkt t2 (320 ms nach dem Zeitpunkt t1) schaltet das Relais 7 von der Batterie 8 zum elektrisch beheizten Katalysator 4 um. Gleichzeitig wird die Zeitdauer für den Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2 um 0.4 ms in Intervallen von 32 ms vergrößert, wobei diese Maßnahme jedesmal dann erfolgt, wenn das Interrupt-Programm durchgeführt wird bis ein Begrenzungslastfaktor (Einschaltfaktor) zum Zeitpunkt t4 erreicht ist. Schritt S20 prüft den Generatoreinschaltzähler zur Bestimmung, ob die Bedingung TTRON = 20 ms erfüllt ist, d. h. ob zum Zeitpunkt t4 der Begrenzungslastfaktor von 100% erreicht ist. Liegt der Lastfaktor bei 0% zum Zeitpunkt t2 und erreicht er 100% zum Zeitpunkt t4, dann ist eine Zeitdauer (0.4/20)×32 ms = 1.6 s zwischen den Zeitpunkten t2 und t4 abgelaufen.

Schritt S22 bestimmt, ob 22.5 s seit dem Starten des Interrupt-Programms abgelaufen sind, d. h. ob der Zeitpunkt t5 erreicht ist oder nicht. Ist der Zeitpunkt t5 erreicht, dann vermindert Schritt S24 die Soll-Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 um einen Schritt bei jeder Durchführung des Interrupt-Programms, das in Intervallen von 32 ms durchgeführt wird. Schritt S25 bestimmt, ob seit dem Zeitpunkt t5 320 ms abgelaufen sind, d. h. ob der Zeitpunkt t6 vorliegt. Ist der Zeitpunkt t6 erreicht, dann vermindert Schritt S27 allmählich den Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2 bei jeder Durchführung des Interrupt-Programms in Intervallen von 32 ms. Insbesondere wird die Zeitdauer des Erregerstroms des Wechselstromgenerators 2 um 0.4 ms vermindert, wenn das Interrupt-Programm in Intervallen von 32 ms durchgeführt wird. Zum Zeitpunkt t8 erreicht der Lastfaktor des Erregerstroms einen geeigneten Wert, so daß das Interrupt-Programm beendet ist. Nachstehend werden die Schritte S17 bis S27 im einzelnen erläutert.

Schritt S17 schaltet das Relais 9 von der Batterie 8 zum elektrisch beheizten Katalysator 4 um. Sodann wird die Regelung des Erregerstroms des Wechselstromgenerators 2 beendet, so daß der Erregerstrom über den für die Batterie 8 eingestellten Grenzwert ansteigen kann. Danach wird Schritt S18 durchgeführt.

In Schritt S18 wird überprüft, ob die Bedingung CEHC < 22.5 s erfüllt ist. Ist der Wert des Gesamtbetriebs-Zeit­ zählers CEHC des elektrisch beheizten Katalysators größer als 22.5, d. h. sind 22.5 Sekunden seit dem Starten des Interrupt-Programms abgelaufen, dann wird Schritt S18A durchgeführt, und trifft dies nicht zu, dann wird Schritt S22 durchgeführt.

Schritt S18A bestimmt, ob der Generatoreinschaltzähler TTRON den Wert von 15 ms oder weniger aufweist. Gilt TTRON 15, d. h. liegt eine Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t1 und t3 vor, dann wird Schritt S19 durchgeführt, und trifft dies nicht zu, d. h. nach dem Zeitpunkt t3, wird Schritt S20 durchgeführt, wobei der Zeitpunkt t3 1.2 s nach dem Zeitpunkt t2 liegt.

Schritt S19 addiert den in Schritt S3 bestimmten einen Schritt zu dem Wert ISCSTEP der Soll-Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28, und vergrößert damit die Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 in entsprechender Weise vom Zeitpunkt t1 an.

Schritt S20 bestimmt, ob der Wert des Generator­ einschaltzählers TTRON gleich 20 ms ist. Gilt TTRON = 20, dann endet das Interrupt-Programm, und gilt dies nicht, dann wird Schritt S21 durchgeführt.

Schritt S21 berechnet die Beziehung TTRON = TTRON + 0.4 ms und beendet das Interrupt-Programm.

Der Zeitpunkt des Schaltens des Relais 9 von der Batterie 8 zum elektrisch beheizten Katalysator 4 gemäß Schritt S17 ist t2, der 320 ms nach dem Zeitpunkt t1 liegt. Die Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 wird allmählich vom Zeitpunkt t1 an vergrößert und 320 ms nach t1 beginnt eine allmähliche Vergrößerung der Ansaug­ luftmenge für die Maschine 1 infolge der vergrößerten Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28. In Abhängigkeit von der vergrößerten Ansaugluftmenge vergrößert die Luft-Brennstoffverhältnis-Steuerung all­ mählich die Brennstoffeinspritzmenge, wodurch allmählich das Drehmoment der Maschine 1 vergrößert wird. Der Wechselstromgenerator 2 führt dem elektrisch beheizten Katalysator 4 vom Zeitpunkt t2 an Leistung zu und gleichzeitig vergrößert der Regler 7 allmählich den Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2 zur all­ mählichen Vergrößerung der Belastung der Maschine 1. Auch bei einer Vergrößerung der Belastung der Maschine 1 verbleibt die Maschinendrehzahl unverändert, da die Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 allmählich vergrößert wird und sich damit das Drehmoment der Maschine 1 allmählich vergrößert. Wird die Ansaugluftmenge der Maschine 1 allmählich zwischen den Zeitpunkten t1 und t3 vergrößert, dann wird sich die Maschinendrehzahl NE allmählich vergrößern. Während der Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t2 und t4, d. h. 320 ms nach der Zeitdauer zwischen t1 und t3, wird die mittels des Wechselstromgenerators 2 erzeugte Leistung allmählich vergrößert zur allmählichen Vergrößerung der Belastung der Maschine 1. Auf diese Weise bewirkt die Vergrößerung der Maschinendrehzahl NE keinesfalls einen unangenehmen Eindruck für den Fahrer.

Schritt S22 überprüft die Beziehung CEHC < 2.5 s. Ist der Wert des Gesamtbetriebs-Zeitzählers CEHC kleiner als 2.5, dann wird Schritt S23 durchgeführt, und trifft dies nicht zu, dann endet das Interrupt-Programm. Gilt CEHC < 2.5 s, dann sind 22.5 s seit dem Starten des Interrupt-Programms abgelaufen.

Schritt S23 bestimmt, ob der Generatoreinschaltzähler TTRON den Wert von 0 ms zeigt. Gilt TTRON = 0 ms, dann wird das Interrupt-Programm beendet, und trifft dies nicht zu, dann wird Schritt S23A durchgeführt.

Schritt S23A bestimmt, ob der Generatoreinschaltzähler TTRON auf 5 ms oder größer eingestellt ist. Gilt TTRON 5, d. h. gilt eine Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t5 und t7, dann wird Schritt S24 durchgeführt, und trifft dies nicht zu, d. h. bei einer Zeitdauer nach dem Zeitpunkt t7, dann wird Schritt S25 durchgeführt, wobei der Zeitpunkt t7 1.2 s nach dem Zeitpunkt t6 liegt.

Schritt S24 subtrahiert den in Schritt S3 bestimmten einen Schritt ISCSTEP von der Soll-Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28, und vermindert die Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 entsprechend vom Zeitpunkt t5 an.

Schritt S25 überprüft, ob der Endzeitzähler CEHCOF des elektrisch beheizten Katalysators gleich 0 ist, d. h. ob das Interrupt-Programm zehnmal nach dem Zeitpunkt t5 durchgeführt wurde, d. h. ob 320 ms seit dem Zeitpunkt t5 abgelaufen sind. Gilt CEHCOF = 0, dann wird Schritt S27 durchgeführt, und trifft dies nicht zu, dann wird Schritt S26 durchgeführt. Insbesondere wird der Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2 vom Zeitpunkt t6, d. h. 320 ms nach dem Zeitpunkt t5 allmählich vermindert.

Schritt S26 berechnet CEHCOF = CEHCOF - 1, und das Interrupt-Programm ist sodann beendet.

Schritt S27 berechnet TTRON = TTRON - 0.4 ms. Das Interrupt-Programm ist sodann beendet.

Somit beginnt eine Verminderung der Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 zum Zeitpunkt t5, und zum Zeitpunkt t6, d. h. 320 ms nach dem Zeitpunkt t5, beginnt eine Verminderung der Ansaugluftmenge der Maschine 1 in Abhängigkeit von der verminderten Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28. In Abhängigkeit davon vermindert die Luft-Brennstoff­ verhältnis-Steuerung die Brennstoffeinspritzmenge zur Verminderung des Drehmoments der Maschine 1. Zum Zeitpunkt t8 beendet der Wechselstromgenerator 2 die Leistungszufuhr zum elektrisch beheizten Katalysator 4 und nimmt die Leistungszufuhr zur Batterie 8 auf. Gleichzeitig unterdrückt der Regler 7 den Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2 zur Verminderung der Belastung der Maschine 1. Auch bei der sich vermindernden Belastung der Maschine 1 verbleibt die Maschinendrehzahl NE unverändert, da die Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungs­ ventils 28 zur Verminderung des Drehmoments der Maschine 1 vermindert wurde. Wird die Ansaugluftmenge für die Maschine 1 allmählich zwischen den Zeitpunkten t5 und t7 vermindert, dann wird sich die Maschinendrehzahl NE allmählich vergrößern. Während der Zeitdauer zwischen t6 und t8, d. h. 320 ms nach der Zeitdauer zwischen t5 und t7, vermindert sich allmählich die vom Wechselstrom­ generator 2 erzeugte Leistung zur allmählichen Verminderung der Belastung der Maschine 1. Somit vermittelt die Verminderung der Maschinendrehzahl NE dem Fahrer keinesfalls einen unangenehmen Eindruck.

Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der ersten Maschinenstart-Steuerung, Fig. 10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Hauptprogramms der Steuerungsabläufe und Fig. 11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Interrupt-Pro­ gramms dieser Steuerungsabläufe, das in Intervallen von 32 ms durchgeführt wird. Entsprechend der Darstellung in Fig. 9 mittels einer strichpunktierten Linie (a) ist das Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventil 28 gemäß Fig. 2 vollständig beim Starten der Maschine 1 für eine vorbestimmte Zeitdauer geöffnet und wird danach allmählich bis zu einer Soll-Öffnung geschlossen. Das Ablaufdiagramm gemäß Fig. 10 unterscheidet sich von demjenigen gemäß Fig. 4 lediglich in den Schritten S1 und S2. Schritt S1 setzt den Gesamtbetriebs-Zeitzähler CEHC des elektrisch beheizten Katalysators auf 25 s, den Startzeitgeber CEHCON auf 10, den Endzeitgeber CEHCOF auf 10, eine Einstellmarke XEHCSET auf EIN und einen Verzögerungszeitgeber EHCDLY des elektrisch beheizten Katalysators auf 2 s oder 500 ms. Schritt S3 setzt die Startmarke XEHCST auf EIN. Der Verzögerungszeitgeber EHCDLY wird nachstehend erläutert. Die strichpunktierte Linie (a) im oberen Teil der Fig. 9 wird erhalten, wenn eine Entfernung zwischen dem Leerlaufdrehzahl-Steue­ rungsventil 28 und der Maschine 1 größer als normal ist. In diesem Fall wird das Leerlaufdrehzahl-Steue­ rungsventil 28 vollständig während einer längeren Zeitdauer als üblich geöffnet, so daß der Verzögerungszeitgeber EHCDLY beispielsweise auf 2 s eingestellt wird. Eine durchgezogene Linie (c) im oberen Bereich von Fig. 9 wird erhalten, wenn die Entfernung zwischen dem Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventil 28 dem Normalfall entspricht. In diesem Fall wird das Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventil 28 während einer normalen Zeitdauer vollständig geöffnet, so daß der Verzögerungszeitgeber EHCDLY beispielsweise auf 500 ms eingestellt wird. Dies dient zur Maximierung der Ansaugluftmenge als auch des Drehmoments der Maschine 1, bis die Ansaugluftmenge und der entsprechende Brennstoff eine Vergrößerung des Drehmoments der Maschine 1 bewirken. Der durch die zweipunktierte Linie (b) dargestellte Fall betrifft ebenfalls den Verzögerungs­ zeitgeber EHCDLY mit einer Einstellung von 500 ms.

Die Schritte S11, S12 und S14 gemäß Fig. 11 sind die gleichen wie diejenigen von Fig. 5, so daß sie nicht erneut erläutert werden. Wird in Schritt S12 bestimmt, daß die Startmarke XEHCST des elektrisch beheizten Katalysators auf EIN gesetzt ist, dann wird in Schritt S13 bestimmt, ob die Einstellmarke XEHCST zum Zeitpunkt t1 auf EIN gesetzt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Maschine 1 gestartet und ein Startsignal STA wird der Steuerungseinheit 5 zugeführt. Im ersten Zyklus des Interrupt-Programms erfaßt Schritt S12 den Wert XEHCST = 1, und die Schritte S16 und S17 werden durchgeführt, da in Schritt S13 gilt XEHCSET = 1. In den nachfolgenden Zyklen wird Schritt S15 anstelle der Schritte S16 und S17 durchgeführt, da im ersten Zyklus die Einstellung XEHCSET = 0 vorgenommen wurde. Gilt in Schritt S12 die Beziehung XEHCST = 0, dann wird Schritt S13A durchgeführt. Schritt S13A stellt die in Schritt S11 als Soll-Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 berechnete Öffnung ein, worauf Schritt S14 durchgeführt wird.

Im ersten Zyklus setzt Schritt S16 den Verzögerungs­ zeitgeber EHCDLY auf 2 s für den Fall (a) und auf 500 ms für den Fall (c) gemäß Fig. 9. Schritt S17 setzt die Einstellmarke XEHCSET auf AUS, und Schritt S15 wird sodann durchgeführt. Sodann wird in Schritt S13 in den nachfolgenden Zyklen die Beziehung XEHCSET = AUS bestimmt und danach Schritt S15 durchgeführt.

Schritt S15 prüft die Beziehung EHCDLY = 0. Gilt EHCDLY = 0, dann wird im Fall (a) zum Zeitpunkt t3 (2 s nach t1) Schritt S20 durchgeführt, und ebenfalls zum Zeitpunkt t2 (500 ms nach t1) im Fall von (c). Schritt S20 hält die gegenwärtige Öffnungsgeschwindigkeit des Leerlauf­ drehzahl-Steuerungsventils 28 und vergrößert die in Schritt S11 berechnete Öffnung als Soll-Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 durch den in Schritt S3 bestimmten Wert ISCSTEP mit fünf Schritten. Sodann wird Schritt S21 durchgeführt. Ist in Schritt S15 EHCDLY nicht gleich 0, dann wird Schritt S18 durchgeführt.

Schritt S18 berechnet EHCDLY = EHCDLY - 32 ms, d. h. den Wert "2000-32" für den Fall (a) und den Wert "500-32" im Fall (c). Sodann wird Schritt S19 durchgeführt.

Schritt S19 hält die gegenwärtig Öffnungsgeschwindigkeit des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 und stellt eine Vollöffnungsstellung als Soll-Öffnung des Leerlauf­ drehzahl-Steuerungsventils 28 ein. Das Interrupt-Programm wird sodann beendet. Die Öffnungsgeschwindigkeit des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 wird geändert durch Ändern der Zeitdauer für jeden Puls zur Ansteuerung des Schrittmotors 27 gemäß Fig. 2, der zum Öffnen und Schließen des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 dient.

Schritt S21 schaltet das Relais 9 von der Batterie 8 zum elektrisch beheizten Katalysator 4 um und vergrößert den Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2 durch Aufheben des Beschränkungsbetriebs des Wechselstromgenerators 2 für die Batterie 8. Das Interrupt-Programm ist sodann beendet.

Auf diese Weise beginnt die erste Maschinenstart-Steuerung die Verminderung der Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 nach 500 ms nach dem Zeitpunkt t1 im Fall (c) und 2 s nach dem Zeitpunkt t1 im Fall (a) in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen dem Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventil 28 und der Maschine 1. Somit wird das Drehmoment der Maschine 1 für 500 ms zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 im Fall (c) maximiert, und für 2 s vom Zeitpunkt t1 zum Zeitpunkt t3 im Fall (a). Die Verminderung der Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 zu einer Soll-Öffnung beginnt zum Zeitpunkt t1 im Fall (c) und zum Zeitpunkt t3 im Fall (a). Im Fall (c) wird die Soll-Öffnung zum Zeitpunkt t3 erreicht, und im Fall (a) wird die Soll-Öffnung zum Zeitpunkt t4 erreicht.

Zum Zeitpunkt t2 im Fall (c) und zum Zeitpunkt t3 im Fall (a) beginnt der Wechselstromgenerator 2 mit der Leistungszufuhr zum elektrisch beheizten Katalysator 4 und der Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2 wird vergrößert zur Vergrößerung der Belastung der Maschine 1 und zum schnellen Aufheizen des elektrisch beheizten Katalysators 4. Bis zum Erreichen der Soll-Öffnung ausgehend vom vollständig geöffneten Zustand des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 wird das Drehmoment der Maschine 1 mit der Belastung der Maschine 1 ausgeglichen, so daß die Maschinendrehzahl NE unverändert bleibt und dem Fahrer kein unangenehmer Eindruck vermittelt wird. Zum Zeitpunkt t4 im Fall (a) und zum Zeitpunkt t3 im Fall (c) wird jeweils eine der ersten und zweiten Maschinenstart-Nachsteuerungen (Steuerungen nach dem Maschinenstart) gemäß der vorstehenden Beschreibung durchgeführt.

Die zweite Maschinenstart-Steuerung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 9, 10 und 12 beschrieben. Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm der Steuerungsvorgänge, Fig. 10 zeigt ein Hauptprogramm der Steuerungsvorgänge und Fig. 12 zeigt ein Interrupt-Programm, das in Intervallen von 32 ms durchgeführt wird. Eine zweipunktierte Linie (b) im oberen Bereich von Fig. 9 wird erhalten, wenn die Entfernung zwischen dem Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventil 28 gemäß Fig. 3 und der Maschine 1 größer als normal ist. In diesem Fall wird das Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventil mit einer langsameren Geschwindigkeit als üblich von der vollständig geöffneten Position zu einer Soll-Öffnung geändert. Schritt S1 gemäß Fig. 10 stellt den Verzögerungszeitgeber EHCDLY auf 500 ms ein. Dies stellt den einzigen unterschied zwischen der zweiten Maschinenstart-Steuerung und der ersten Maschinenstart-Steuerung dar. Das Ablaufdiagramm von Fig. 12 unterscheidet sich von demjenigen der Fig. 11 in den Schritten S18 bis S23. Diese Schritte werden nachstehend im einzelnen erläutert.

In den Schritten S13A, S18 und S20 verbleibt die Öffnungsgeschwindigkeit des Leerlaufdrehzahl-Steuerungs­ ventils 28 unverändert. Schritt S15 prüft die Beziehung EHCDLY = 0. Gilt EHCDLY = 0, dann liegt der Zeitpunkt t2 500 ms hinter dem Zeitpunkt t1. Zu diesem Zeitpunkt erhält Schritt S18 die gegenwärtige Öffnungs­ geschwindigkeit des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 und vergrößert die in Schritt S11 berechnete Öffnung als Soll-Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 um den Wert ISCSTEP mit fünf Schritten, die in Schritt S3 eingestellt wurden. Ist in Schritt S15 EHCDLY nicht gleich 0, dann berechnet Schritt S19 EHCDLY = EHCDLY - 32 ms, d. h. "2000-32" im Fall (a) und "500-32" im Fall (c). Sodann halbiert Schritt S20 die Öffnungs­ geschwindigkeit des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 und vergrößert die in Schritt S11 berechnete Öffnung als Soll-Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils durch den in Schritt S3 berechneten Wert ISCSTEP mit fünf Schritten. Sodann wird Schritt S21 durchgeführt. Die Halbierung der Öffnungsgeschwindigkeit des Leerlauf­ drehzahl-Steuerungsventils verzögert die Ventilschließ­ geschwindigkeit des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils, wie es mit der zweipunktierten Linie (b) im oberen Bereich von Fig. 9 dargestellt ist. Somit erfordert das Erreichen der in Schritt S11 berechneten Öffnung vom vollständig geöffneten Zustand eine längere Zeitdauer als im Fall (c), bei dem die gegenwärtige Verstell­ geschwindigkeit des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 beibehalten wurde. Insbesondere wird im Fall (b) die Soll-Öffnung zum Zeitpunkt t4 erreicht, die hinter dem Zeitpunkt t3 liegt, bei welchem im Fall (c) die Soll-Öffnung erreicht wird.

Schritt S21 bestimmt, ob der Generatoreinschaltzähler TTRON auf 20 ms eingestellt ist. Gilt TTRON = 20 ms, dann wird Schritt S23 durchgeführt, und trifft dies nicht zu, dann wird Schritt S22 durchgeführt.

Schritt S22 berechnet die Beziehung TTRON = TTRON + 0.4 ms und es wird sodann Schritt S23 durchgeführt.

Die Schritte S21 und S22 vergrößern allmählich den Erregerstrom des Wechselstromgenerators 2 zur Vermeidung einer plötzlichen Vergrößerung der Belastung der Maschine 1.

Schritt S23 schaltet das Relais 9 zum Zeitpunkt t2 von der Batterie 8 zum elektrisch beheizten Katalysator 4 um und vergrößert den Erregerstrom des Wechselstrom­ generators 2 durch Aufheben des Beschränkungsbetriebs des Wechselstromgenerators 2 für die Batterie 8.

Somit bestimmt die zweite Maschinenstart-Steuerung eine Öffnungsgeschwindigkeit des Leerlaufdrehzahl-Steuerungs­ ventils 28 in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen dem Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventil 28 und der Maschine 1. Die Öffnungsgeschwindigkeit des Leerlaufdrehzahl-Steue­ rungsventils 28 verbleibt unverändert im Fall (c) und wird im Fall (b) zur Verminderung der Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 halbiert. Das Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventil 28 wird vom vollständig geöffneten Zustand zu einer Soll-Öffnung während der Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 im Fall (c) geändert, und zwischen den Zeitpunkten t2 und t4 im Fall (b) geändert. Über das Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventil 28 strömende Ansaugluft und in Abhängigkeit von der Ansaugluft eingespritzter Brennstoff werden der Maschine 1 zugeführt und zur Erzeugung des Drehmoments verbrannt. Das Drehmoment nimmt zum Zeitpunkt t2, d. h. 500 ms nach dem Zeitpunkt t1 in beiden Fällen (c) und (b) das Maximum an. In beiden Fällen (c) und (b) beginnt eine Verminderung der Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerungs­ ventils 28 zum Zeitpunkt t2 und erreicht eine Soll-Öff­ nung zum Zeitpunkt t3 im Fall (c), zum Zeitpunkt t4 im Fall (b). In beiden Fällen (c) und (b) nimmt der Wechselstromgenerator die Leistungszufuhr zum elektrisch beheizten Katalysator zum Zeitpunkt t2 auf. Der Regler 7 vergrößert allmählich den Erregerstrom des Wechselstrom­ generators 2 zur allmählichen Vergrößerung der Belastung der Maschine 1. Während der Zeitdauer, in der das Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventil 28 von der vollständig geöffneten Position zu einer Soll-Öffnung geändert wird, wird das Drehmoment der Maschine 1 infolge des Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventils 28 durch die Belastung der Maschine 1 infolge einer Vergrößerung des Erregerstroms des Wechselstromgenerators 2 ausgeglichen. Somit wird die Maschinendrehzahl NE nicht geändert und der Fahrer erfährt keinen unangenehmen Eindruck. Zum Zeitpunkt t4 im Fall (a) und zum Zeitpunkt t3 im Fall (c) wird die erste und zweite Maschinenstart-Nachsteuerung gemäß der vorstehenden Beschreibung durchgeführt.

Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ein elektrisch beheizter Katalysator einer Brennkraftmaschine durch Zuführung einer angemessenen Leistung zum Katalysator ohne Änderung der Drehzahl der Brennkraftmaschine aktiviert. Somit kann entsprechend den Ausführungsbeispielen der Katalysator schnell aktiviert werden, ohne daß der Fahrer einen unangenehmen Eindruck erhält.

Die Vorrichtung umfaßt somit einen mittels der Maschine 1 angetriebenen Wechselstromgenerator 2, eine Ansaug­ steuerungseinrichtung 3, die im Ansaugsystem der Maschine 1 angeordnet ist zur Änderung der Ansaugluftmenge, eine mittels des Wechselstromgenerators 2 aufgeladene Batterie 8, den im Abgassystem der Maschine 1 angeordneten elektrisch beheizten Katalysator 4, der mittels der Batterie 8 und dem Wechselstromgenerator 2 angesteuert wird, und einen Regler 7 zur Änderung des Erregerstroms des Wechselstromgenerators 2 zur Änderung der vom Wechselstromgenerator 2 erzeugten Leistung. Wird der elektrisch beheizte Katalysator 4 aktiviert, dann vergrößert die Ansaugsteuerungseinrichtung 3 die Ansaugluftmenge und der Regler 7 vergrößert die vom Wechselstromgenerator 2 erzeugte Leistung. Die Vergrößerung des Erregerstroms des Wechselstromgenerators 2 erfolgt mit einer Verzögerung nach der Vergrößerung der Ansaugluftmenge. Alternativ können die Vergrößerung der Ansaugluftmenge als auch die Vergrößerung des Erregerstroms des Wechselstromgenerators 2 allmählich durchgeführt werden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem mittels der Maschine (1) angetriebenen Wechselstromgenerator (2), einer mittels des Wechsel­ stromgenerators (2) aufgeladenen Batterie (8), einer Einrichtung zur Änderung der Drehzahl (NE) der Maschine (1), einem elektrisch beheizten Katalysator (4), der durch zumindest entweder den Wechselstromgenerator (2) oder die Batterie (8) mit Leistung versorgt wird, und eine Einrichtung (7) zur Änderung der mittels des Wechselstromgenerators (2) erzeugten Leistung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung der Drehzahl (NE) die Drehzahl (NE) der Maschine vergrößert, wenn der elektrisch beheizte Katalysator (4) Leistung erhält, und die Einrichtung (7) zur Änderung der Leistungs­ erzeugung des Wechselstromgenerators (2) die vom Wechselstromgenerator (2) erzeugte Leistung vergrößert, wenn der elektrisch beheizte Katalysator (4) Leistung erhält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung (7) zur Änderung der Leistung des Wechselstromgenerators (2) den Erregerstrom des Wechselstromgenerators (2) ändert zur Änderung der mittels des Wechselstromgenerators (2) erzeugten Leistung, und
die Vorrichtung eine Einrichtung (5) umfaßt zur Verzögerung des Beginns der Vergrößerung des Erregerstroms des Wechselstromgenerators (2) nach dem Start der Vergrößerung der Ansaugluftmenge um eine vorbestimmte Zeitdauer.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leistungserzeugungs-Änderungseinrichtung (7) den Erregerstrom des Wechselstromgenerators (2) ändert zur Änderung der vom Wechselstromgenerator (2) erzeugten Leistung, und
die Vorrichtung eine Einrichtung (5) umfaßt zur allmählichen Vergrößerung der Ansaugluftmenge sowie des Erregerstroms des Wechselstromgenerators (2).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Generatorleistungs-Änderungseinrichtung (7) den Erregerstrom des Wechselstromgenerators (2) zur Änderung der mittels des Wechselstromgenerators (2) erzeugten Leistung ändert, und
die Vorrichtung eine Einrichtung (5) umfaßt zum allmählichen Vergrößern der Ansaugluftmenge sowie des Erregerstroms des Wechselstromgenerators (2).