DE19651559A1 - Adaptive Motorsteuerung - Google Patents
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Description
Diese Erfindung betrifft eine Automobilverbrennungsmotor
steuerung und insbesondere die Anpassung von Motorsteuerungen
in Abhängigkeit von Leistungsveränderungen in Motoremissions
steuersystemen.
Es ist bekannt, daß katalytische Behandlungseinrichtungen,
als katalytische Konverter bekannt, zur Behandlung von Ver
brennungsmotorabgasen mit dem Gebrauch nachlassen. Genauer
nimmt die Wirksamkeit, mit welcher der Katalysator der kata
lytischen Behandlungseinrichtungen derartige Motorabgase, wie
Kohlenmonoxid, Stickoxide und Kohlenwasserstoffe umwandelt,
über die Lebensdauer der Behandlungseinrichtung ab und die
Aufwärmzeit der Einrichtung nimmt zu. Die Aufwärmzeit ist die
Zeit, die erforderlich ist, damit der katalytische Konverter
eine vorgeschriebene Wirksamkeit einem Kaltstart des Motors
folgend erreicht. Ein Nachlassen des katalytischen Konverters
kann zu erhöhten Automobilfahrzeugemissionen führen. Die Zu
nahme der Emissionen kann jedoch zu einem gewisses Ausmaß ge
lindert werden, indem mit anderen Fahrzeugsteuerstrategien
ein Kompromiß geschlossen wird. Gegenwärtige Fahrzeugsteuer
strategien sind unter Verwendung eines Modells des Nachlas
sens des Katalysators nahe dem schlimmsten Fall konstruiert
worden, so daß selbst ein Nachlassen des Katalysators nahe
dem schlimmsten Fall, wie durch Fahrzustände im schlimmsten
Fall hervorgerufen, die behandelten Motoremissionen noch ag
gressive Emissionssteuerungsbeschränkungen erfüllen werden.
Fahrbedingungen im schlimmsten Fall sind ungewöhnlich. Infol
gedessen sind viele von den Kompromissen, die unter den Mo
dellen des Nachlassens des Katalysators für den schlimmsten
Fall gemacht worden sind, unnötig, um selbst sehr ambitio
nierte Emissionssteuerbeschränkungen zu erfüllen, wie für die
große Mehrheit von Fahrzeugen, die den Fahrzuständen im
schlimmsten Fall nicht ausgesetzt sind. Unter Verwendung des
gegenwärtigen Modells des Nachlassens des Katalysators kann
unnötigerweise ein Kompromiß zwischen Motorleistung und
Kraftstoffökonomie geschlossen werden.
Es wäre daher erwünscht, zu vermeiden, daß Automobilmotor
steuerungen auf das Modell des Nachlassens des Katalysators
für den schlimmsten Fall beschränkt werden. Es wäre er
wünscht, aggressive Emissionssteuerungsstandards mit minimaler
Opferung von Motorkraftstoffökonomie und -leistung zu erfül
len.
Die Erfindung schafft ein erwünschtes adaptives Modell des
Nachlassens eines katalytischen Konverters zum Abschätzen des
Nachlassens des Katalysator im Betrieb. Die Motorsteuerung
wird in Abhängigkeit von der Abschätzung angepaßt. Genauer
wird für einen Motor mit einer Katalysatorbehandlungseinrich
tung, wie einem katalytischen Konverter zur Behandlung von
Motorabgas und mit einer Motorsteuereinrichtung, ein perio
disches Messen oder Abschätzen des Nachlassens des Katalysa
tors vorgesehen. Die Messung kann von einem Motorparameter
erfolgen, der das Nachlassen des Katalysators wesentliche be
einflußt, wie die Katalysatortemperatur. Die Katalysatorar
beitszeit kann durch die gemessene Temperatur gewichtet wer
den. Das Nachlassen der Leistung der Katalysatorbehandlungs
einrichtung weg von einer idealen Anfangskalibrierungslei
stung kann abgeschätzt werden, indem die gewichtete Katalysa
torarbeitszeit auf ein gespeichertes Modell des Nachlassens
angewendet wird. Eine Änderung der Motorsteuerstrategien kann
dann durch das abgeschätzte Nachlassen der Leistung ausgelöst
werden. Wenn beispielsweise die abgeschätzte Leistung der
Einrichtung auf ein Niveau nachläßt, das einer unannehmbaren
Zunahme der Katalysatoraufwärmzeit entspricht, kann eine Auf
wärmungsverstärkungskompensation auf Kosten einer verringer
ten Motorkraftstoffökonomie oder -leistung vorgesehen werden.
Ungleich wie in herkömmlichen Modellen des Nachlassens wird
eine derartige Kompensation nur dann angewendet werden, wenn
sie wirklich für die tatsächlichen Arbeitszustände jedes
Fahrzeuges benötigt wird, wodurch unnötige Kraftstoffökono
mie- und Leistungsverringerungen vermieden werden. Wenn wei
ter die Katalysatorleistung fortschreitet nachzulassen, wie
durch das Modell gezeigt, kann eine zusätzliche Kompensation
vorgesehen werden, um strenge Emissionsstandards mit minima
lem Verlust von Leistung oder Kraftstoffökonomie zu erfüllen.
Wenn Kompensationsgrenzen erreicht sind, kann eine Nachlaßbe
dingung vorgesehen werden, die den Bediener alarmiert, daß
Wartungsvorgänge erforderlich sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung kann die Kataly
satortemperaturinformation durch ein genaues Temperaturmodell
geliefert werden, das keine zusätzlichen Sensoren gegenüber
jenen erfordert, die herkömmlich mit einem Motor verfügbar
sind. Das Temperaturmodell kann verbessert werden, indem die
Modellparameter eingestellt werden, wie die Katalysatorbe
handlungseinrichtung altert. Genauer wird für gegebene Motor
arbeitszustände, die auf das Modell angewendet werden, ein
frischer oder geringfügig gealterter Katalysator typischer
weise mit einer höheren Temperatur als ein älterer Katalysa
tor arbeiten. Herkömmliche Katalysatortemperaturmodelle müs
sen die höhere Temperatur für die Motorarbeitszustände anneh
men, so daß das Nachlassen des Katalysators für den schlimm
sten Fall berücksichtigt wird. Das Ergebnis ist eine Ungenau
igkeit in dem Katalysatortemperaturmodell selbst, was die Ge
nauigkeit des Modells des Nachlassens verringert. Gemäß die
sem weiteren Aspekt der Erfindung kann sich das Temperaturmo
dell selbst an Änderungen des Nachlassens des Katalysators
anpassen, worin anfangs für eine neue Katalysatorbehand
lungseinrichtung ein Hochtemperaturmodell angewendet werden
kann, und allmählich als eine Funktion von dem abgeschätzten
Nachlassen des Katalysators verringert werden kann, so daß
eine genaue Katalysatortemperaturinformation abgeschätzt wer
den kann, ohne Sensoren über die Lebensdauer der Katalysator
behandlungseinrichtung hinzuzufügen.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung kann das Modell
des Nachlassens dieser Erfindung mit Diagnoseinformation kor
rigiert werden, die von einer unabhängigen Katalysatornach
laßprozedur, beispielsweise einer herkömmlichen Prozedur zum
Messen oder Abschätzen des Nachlassens des Katalysators, das
von einem Faktor hervorgerufen wird, der in dem Modell dieser
Erfindung nicht berücksichtigt wird, korrigiert werden. Es
ist bekannt, daß das Nachlassen des Katalysators gemessen
wird, indem die Charakteristik des Ausgangssignals eines Sau
erstoffsensors überwacht wird, der stromabwärts von der Kata
lysatorbehandlungseinrichtung positioniert ist. Eine derarti
ges Nachlassen kann durch eine Ölverunreinigung des Katalysa
tors, mechanischen Bruch etc. hervorgerufen werden. Wenn ein
Nachlassen durch derartige herkömmliche Prozeduren diagnosti
ziert wird, kann das Modell des Nachlassens dieser Erfindung
mit dem diagnostizierten Zustand des Katalysators korrigiert
oder aktualisiert werden, so daß richtige Motorsteuerungen
aufrechterhalten werden können.
Annäherungen an ein Nachlassen für den schlimmsten Fall wer
den dadurch minimiert oder vermieden, indem das Nachlassen
des Katalysators direkt überwacht wird und indem nur die Kom
pensation vorgeschrieben wird, die erforderlich ist, um
selbst ambitionierte Emissionsstandards zu erfüllen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung be
schrieben, in dieser zeigen:
Fig. 1 ein allgemeines Diagramm des Motors und der
Motorsteuerungs-Hardware zum Ausführen dieser
Erfindung gemäß der bevorzugten Ausführungs
form,
Fig. 2 und 3 Computerflußdiagramme, die einen Fluß von Vor
gängen zum Ausführen der bevorzugten Ausfüh
rungsform dieser Erfindung mit der Steuerungs-
Hardware von Fig. 1 darstellen, und
Fig. 4 bis 7 graphische Diagramme, die die Parameterbezie
hungen darstellen, auf denen die Vorgänge von
Fig. 2 und 3 beruhen.
In bezug auf Fig. 1 nimmt ein Verbrennungsmotor 10 Einlaß
luft durch eine Einlaßluftbohrung 14 hinter einem herkömmli
chen Massenluftstromsensor 12, wie einem Sensor vom Hitz
draht- oder Dickfilmtyp auf, der die Motoreinlaßluftmassenra
te in ein Ausgangssignal MAF überträgt. Die Motoreinlaßluft
begrenzung wird von einem Einlaßluftventil 16 vom Dreh- oder
Drosselklappentyp gesteuert, dessen Rotationsposition von ei
nem herkömmlichen Drehpotentiometer 18 in ein Ausgangssignal
TP übertragen wird. Eine Bypass-Leitung 24 liefert einen Mo
toreinlaßluftweg, der im wesentlichen unabhängig von der Po
sition des Einlaßluftventils 16 ist. Ein Bypass-Ventil V 26,
wie ein ansprechendes lineares oder binäres Präzisionssoleno
idventil von jeder herkömmlichen Konstruktion, ist in der
Bypass-Leitung 24 zum Steuern der Leitungsbeschränktheit ge
genüber dem Einlaßluftstrom dadurch angeordnet. Das Bypass-
Ventil 26 ist für eine Präzisionsmotoreinlaßluftstromsteue
rung vorgesehen, um Leerlaufsteuerungs- und herkömmliche
Drosselfolgersteuerungsfunktionen zu liefern, wie es allge
mein in der Technik verstanden wird. Die Motoreinlaßluft wird
mit einer eingespritzten Kraftstoffmenge zusammengebracht,
und die Luft/Kraftstoff-Mischung wird in den Motorzylindern
gezündet. Der Zündungsprozeß treibt die Zylinderkolben (nicht
gezeigt), welche mechanisch mit einer Ausgangswelle 54, wie
einer Kurbelwelle, verbunden sind, hin- und hergehend an, um
die Ausgangswelle zu drehen. Eine Vielzahl von beabstandeten
Zähnen oder Kerben ist um einen Umfangsabschnitt der Aus
gangswelle 54 in einer Position angeordnet, um an einem her
kömmlichen Positionssensor 22 vorbeizutreten. Der Positions
sensor 22 kann die Form eines bekannten Sensors mit variablem
magnetischen Widerstand oder Hall-Effektsensors annehmen, der
den Durchtritt der Zähne oder Kerben in eine Größenänderung
einer Sensorausgangssignalspannung überträgt. Während der Mo
tor arbeitet, die Motorausgangswelle 54 zu drehen, wird des
halb eine periodische Sinuswellenform von dem Sensor 22 mit
einer Frequenz proportional zu der Durchtrittsrate der Zähne
von dem Sensor 22 und dadurch proportional zu der Rotations
rate der Ausgangswelle 54 ausgegeben. Die Zähne sind um den
Wellenumfang herum derart positioniert, daß jeder Durchtritt
eines Zahns von dem Sensor einem Motorzylinderereignis ent
spricht, in welchem ein Verbrennungsereignis in einem bekann
ten Motorzylinder auftrat. Zusätzliche Zähne oder Kerben kön
nen weiter zu Motorsynchronisations- oder Diagnoseprozeduren
hinzugefügt werden.
Abgase, die in dem Motorzylinder-Verbrennungsprozeß erzeugt
werden, werden aus den Motorzylindern und durch eine Abgas
leitung 28 zu einer katalytischen Behandlungseinrichtung 30,
wie einem herkömmlichen katalytischen Drei-Wege-Konverter,
zur Verringerung von Pegeln derartiger unerwünschter Abgas
komponenten, wie Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und
Stickoxide geführt. Das behandelte Motorabgas wird dann an
die Atmosphäre abgegeben. Herkömmliche Sauerstoffsensoren 32
und 54, wie Zirkonoxid-Sensoren, sind sowohl stromaufwärts
entlang der normalen Richtung des Abgasstromes, als auch
stromabwärts von der katalytischen Behandlungseinrichtung 30
zum Wahrnehmen des Sauerstoffgehaltes in dem Abgas und zum
Ausgeben von Signalen EOS1 und EOS2 angeordnet, die jeweils
den Sauerstoffgehalt vor bzw. nach der Behandlung durch die
Einrichtung 30 anzeigen. Eine derartige Sauerstoffgehaltsin
formation kann bei einer Abschätzung eines Motor-Luft/Kraft
stoff-Verhältnisses angewendet werden, wie es in der Technik
durchgeführt wird.
Eine Steuereinrichtung 36, wie ein herkömmlicher Microcon
troller, umfaßt Elemente wie eine zentrale Verarbeitungsein
heit 40 mit einer arithmetischen Logikeinheit ALU 42, Nur-
Lese-Speicher-ROM-Einrichtungen 44, Direktzugriffsspeicher-
RAM-Einrichtungen 50, eine Eingangs/Ausgangs-Steuerungsschal
tung I/O 48 und eine Analog/Digital-Wandlungsschaltung A/D
46. Die Kommunikation zwischen derartigen Einrichtungen der
Steuereinrichtung wird durch eine Reihe von Daten- und Adreß
bussen und Steuerleitungen vorgesehen, die allgemein als
Bus 52 dargestellt sind. Die Steuereinrichtung empfängt die
Sensorausgangssignale und verarbeitet durch Ausführen einer
Reihe von Vorgängen die Eingangssignale und erzeugt Steue
rungs-, Diagnose- und Wartungsausgangssignale zum Anlegen an
Aktuatoren, Anzeigeeinrichtungen etc. gemäß allgemeinen Mo
torsteuerungs-, Diagnose- und Wartungspraktiken. Beispiels
weise wird ein Steuerbefehl EST, der eine befohlene Zündzeit
punkteinstellung anzeigt, von der Steuereinrichtung 36 an
Zündungsansteuerungen 38 ausgegeben, welche zeitlich abge
stimmte Zündungsansteuerungssignale an Zündkerzen in Motorzy
lindern zum Zünden der Zylinder-Luft/Kraftstoff-Mischung an
legen. Weiter wird ein Leerlaufluftsteuerungssignal IAC von
Steuereinrichtung 36 an IAC-Ansteuerung 58 ausgegeben, welche
einen Positionssteuerbefehl, wie in der Form eines Tastver
hältnisbefehls, an Bypass-Ventil 26 anlegt, um Bypass-Luft zu
Einlaßleitung 20 zu dosieren. Weiter kann ein Ausgangssignal
zum Ansteuern der Anzeigeeinrichtung 56 von Steuereinrich
tung 36 geliefert werden, beispielsweise um einen Zustand des
Nachlassens der katalytischen Behandlungseinrichtung 30 anzu
zeigen und somit anzuzeigen, daß eine Reparatur- oder Aus
tauschprozedur erforderlich ist. Die Anzeigeeinrichtung 56
nimmt die Form einer herkömmlichen Lampe an, die auf einer
Instrumententafel aufgebaut ist, die für den Motorbediener
sichtbar ist.
Die Reihe von Vorgängen, die für Diagnosen der Motorsteuerung
und der katalytischen Behandlungseinrichtung gemäß dieser Er
findung sorgen, sind allgemein in den Fig. 2 und 3 darge
stellt. Derartige Vorgänge werden periodisch ausgeführt, wäh
rend die Steuereinrichtung arbeitet, wie während Zündungs
energie an die Steuereinrichtung 36 von einem Motorbediener
angelegt wird. Die Vorgänge können in ROM 44 (Fig. 1) als
Steuereinrichtungsanweisungen gespeichert werden, die auf ei
ner zeitglied- oder ereignisgesteuerten Festlegung ausgeführt
werden. Genauer werden die Vorgänge der Routine von Fig. 2
einmal pro Sekunde, während die Steuereinrichtung 36 arbei
tet, wie von einer Zeitgliedunterbrechungseinstellung einge
leitet, während einer herkömmlichen Initialisierungsprozedur
ausgeführt, um zumindest einmal pro Sekunde aufzutreten.
Beim Auftreten der Zeitgliedunterbrechung wird die Steuer
einrichtung 36 angewiesen, zeitweilig gegenwärtige Vorgänge
auszusetzen und die Unterbrechung durch die Vorgänge von
Fig. 2 bei einem Schritt 100 beginnend und zu einem Schritt
102 fortschreitend zu bedienen, um gegenwärtige Werte von
Eingangssignalen RPM, MAF und A/F abzutasten, in welchen A/F
eine Abschätzung des Motor-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ist,
das durch eine Sammlung von EOS1-Signalabtastungen angezeigt
wird, wie es allgemein in der Technik verstanden wird. Die
Temperatur Tcat von dem Katalysator in der Behandlungsein
richtung 30 von Fig. 1 wird als nächstes als eine Funktion
von RPM und MAF abgeschätzt. Beispielsweise kann unter Kali
brierungszuständen von einem stöchiometrischen Luft/Kraft
stoff-Verhältnis und stationärer Motorarbeit die Katalysator
temperatur Tcat indem eine Kalibrierungstemperatursonde ver
wendet wird, die auf oder nahe dem Katalysator angeordnet
ist, während einer herkömmlichen Kalibrierungsprozedur direkt
gemessen und als eine Funktion von MAF und RPM - zwei Parame
ter, bei welchen bestimmt worden sind, daß sie Tcat wesent
lich beeinflussen - aufgezeichnet werden. Die Kalibrierungs
ergebnisse können in ROM 44 (Fig. 1) wie eine herkömmliche
Nachschlagtabelle als eine Funktion von RPM und MAF gespei
chert und die gegenwärtige Tcat-Abschätzung bei dem beschrie
benen Schritt 104 als eine Funktion von dem RPM und MAF fest
gestellt werden, die bei dem Schritt 102 abgetastet worden
sind. Ein Tcat-Filterkoeffizient wird als nächstes als eine
Funktion von MAF und der Änderungsrichtung in MAF bei einem
nächsten Schritt 106 festgestellt. Ein gemeinsamer Verzöge
rungsfilter mit einem variierenden Filterkoeffizienten ist in
dieser Ausführungsform vorgesehen, um Tcat gemäß der Motor
einlaßluftstromrate langsam zu ändern. Bei relativ langsamen
Luftstromraten wird der Filterkoeffizient stärkeres Filtern
vorsehen, was die Änderung von Tcat gemäß einer langsameren
Neigung zur Temperaturänderung aufgrund der relativ langsamen
Luftstromrate verlangsamt. Alternativ wird für relativ hohe
Luftstromraten eine leichtere Filterung durch einen größeren
Filterkoeffizienten vorgesehen, um zu erlauben, daß eine
schnellere Temperaturänderung auftritt, die mit einer vergrö
ßerten Neigung zur Katalysatortemperaturänderung vereinbar
ist. Eine Festlegung von Filterkoeffizienten kann in einem
Kalibrierungsprozeß als eine Funktion von MAF und von einer
Änderungsrichtung in MAF bestimmt und in einem herkömmlichen
Nachschlagtabellenformat in RAM 44 (Fig. 1) gespeichert wer
den, wobei der Filterkoeffizient der Tabelle dem gegenwärti
gen MAF und der Richtungsänderung von MAF entspricht, der
daraus bei Schritt 106 festgestellt wird.
Der Tcat-Wert wird als nächstes bei einem Schritt 108 wie
folgt gefiltert:
Tcat = OLDTcat+COEF*(OLDTcat-Tcat),
wobei OLDTcat der kürzlichste frühere Tcat-Wert ist, wie für
die kürzlichste frühere Iteration der Routine von Fig. 2,
und COEF der Filterkoeffizient ist, der bei Schritt 106 fest
gestellt wird. Als nächstes wird ein Luft/Kraftstoff-Verhält
nis-Offset bei einem Schritt 110 als eine Funktion von der
Abweichung des gegenwärtigen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
weg von einem stöchiometrischen Verhältnis festgestellt. Wie
beschrieben, wurde der bei Schritt 104 festgestellte Tcat-Wert
unter einem Kalibrierungszustand von einem stöchiometri
schen Motor-Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt. Jede Abwei
chung des gegenwärtigen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses weg von
der Stöchiometrie kann zu einem Fehler in dem Tcat-Wert füh
ren. Beispielsweise wird ein Offset von Null bei Schritt 110
für ein gegenwärtiges Luft/Kraftstoff-Verhältnis von 14,5
festgestellt, und der Offset wird dann um ungefähr -50 Grad
Celsius für jede Abnahme von 0,5 von dem Luft/Kraftstoff-Ver
hältnis unter 14,5 verringert, und wird um ungefähr +50 Grad
Celsius für jede Zunahme von 0,5 von dem Luft/Kraftstoff-Ver
hältnis über 14,5 vergrößert. Eine derartige Offset-Informa
tion kann in ROM 44 (Fig. 1) in der Form einer Festlegung
von Offsets als eine Funktion von der Abweichung des gegen
wärtigen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses weg von der Stöchio
metrie gespeichert werden. Nach dem Bestimmen eines derarti
gen Offsets wird der gegenwärtige Zählerwert des Nachlassens
des Katalysators CATDET bei einem nächsten Schritt 112 gele
sen, was einen modellierten Grad des Nachlassens des Kataly
sators der katalytischen Behandlungseinrichtung 30 von
Fig. 1 anzeigt, um durch weitere Vorgänge der Routine von
Fig. 2 aktualisiert zu werden.
Als nächstes wird ein Temperatur-Offset bei einem Schritt 114
als eine Funktion von CATDET aus einer Nachschlagtabelle
festgestellt, die in ROM 44 gespeichert ist. Es ist beobach
tet worden, daß für die gleichen Motorarbeitszustände, wie
für die gleiche Motorgeschwindigkeit und Einlaßmassenluft
stromrate, die Temperatur des Katalysators in einer katalyti
schen Behandlungseinrichtung, wie Einrichtung 30 von Fig. 1,
mit der Katalysatoralterung hauptsächlich wegen Abnahmen der
Katalysatorwirksamkeit abnehmen wird. Um diese Information in
das Modell von Tcat für eine genaue Katalysatortemperatur
abschätzung einzuarbeiten, wird der Katalysatoralterungsgrad,
wie durch den gegenwärtigen Wert von CATDET angezeigt, ver
wendet, um einen Temperaturkorrekturwert festzustellen. Kom
promisse bei der Abschätzung von Tcat sind daher nicht erfor
derlich, und eine genaue Temperaturinformation kann unemp
findlich gegenüber der Katalysatoralterung vorgesehen werden.
Eine typische Kalibrierung des CATDET-Temperaturkorrektur-
Offsets als eine Funktion von CATDET ist in Kurve 300 von
Fig. 4 dargestellt. Der Offset beträgt Null für CATDET-Werte
bis zu ungefähr 75 000, was näherungsweise dreißig Prozent
Nachlassen des Katalysators entspricht, nach welchem der
Offset im wesentlichen linear auf einen maximalen Offset
-Tmax für einen völlig nachgelassenen Katalysator mit einem
CATDET-Wert von ungefähr 230 000 abfällt. Tmax kann in einem
Kalibrierungsprozeß als repräsentative Abnahme der Katalysa
torarbeitstemperatur für einen völlig nachgelassenen Kataly
sator bestimmt werden.
Zu Fig. 2 zurückgekehrt, wird als nächstes die Offset-Infor
mation auf Tcat angewendet, um Luft/Kraftstoff-Verhältnis
abweichungen weg von der Stöchiometrie zu korrigieren und um
Alterung zu korrigieren, indem die bei Schritt 110 und 114
festgestellten Offsets zu Tcat addiert werden. Als nächstes
können Katalysatorübertemperaturschutzprozeduren bei einem
Schritt 118 vorgesehen werden, beispielsweise indem die ge
naue Tcat-Abschätzung mit einer Katalysatorübertemperatur
schwelle von ungefähr 900 Grad Celsius verglichen wird, und
Schritte auf Kosten von Kraftstoffökonomie und Leistung un
ternommen werden, um die Katalysatortemperatur zu verringern,
derart, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch
fett gefahren wird, wie es allgemein in der Technik verstan
den wird. Die genaue Tcat-Abschätzung einschließlich der Kor
rektur des Nachlassens gemäß dieser Erfindung vermeidet eine
Temperaturmodellierung zum Übertemperaturschutz für den
schlimmsten Fall. Eher als ein überumfassendes Annehmen, daß
die Katalysatortemperaturen immer jene eines frischen Kataly
sators sind, was zu einem unnötigen Anwenden von Übertempera
turkorrektur (was beispielsweise das Luft/Kraftstoff-Verhält
nis dazu zwingen kann, fett zu werden) und verringerter
Kraftstoffökonomie und Leistung führen kann, gleicht das
Tcat-Modell vielmehr ein Nachlassen des Katalysators aus, und
ein genauer Übertemperaturschutz kann nur vorgeschrieben wer
den, wenn er über die Lebensdauer des Katalysators notwendig
ist.
Nach Anwenden jeglichen benötigten Übertemperaturschutzes
wird ein Zählwert des Nachlassens DETCNT aus einer Katalysa
tornachlaßfestlegung als eine Funktion von Tcat bei einem
Schritt 120 festgestellt. Die Nachlaßfestlegung wird während
eines Kalibrierungsprozesses als der Alterungsgrad des Kata
lysators pro Zeiteinheit für eine gegenwärtige Katalysatorar
beitstemperatur Tcat bestimmt. Eine derartige Kalibrierung
ist in Kurve 302 von Fig. 5 als Diagramm dargestellt. Die
Größe von DETCNT nimmt mit der Temperatur dramatisch zu, bei
spielsweise von einem Wert von weniger als Eins für Tcat zwi
schen Null und 650 Grad Celsius bis zu einem Wert, der Drei
zehn überschreitet, für Tcat, die 800 Grad Celsius über
schreitet. Die Kurve kann weitere Knickpunkte als die vier
von Kurve 302 umfassen, abhängig von der Ausschöpfung des Ka
librierungsprozesses. Die Werte von DETCNT von Kurve 302 wer
den als die Zunahme von CATDET kalibriert, die erforderlich
ist, um die Alterung des Katalysators für jede Sekunde Kata
lysatorarbeit allein aufgrund von Temperaturauswirkungen auf
die Katalysatoralterung zu modellieren.
Zu Schritt 2 zurückgekehrt, wird CATDET mit dem festgestell
ten DETCNT-Wert bei einem nächsten Schritt 122 aktualisiert.
Um andere Alterungseffekte, die nicht in dem Alterungsmodell
auf Temperaturbasis dieser Ausführungsform enthalten sind, zu
berücksichtigen, wird ein nächster Schritt 124 ausgeführt, um
zu bestimmen, ob ein Zustand des Nachlassens des Katalysators
durch irgendeine andere Diagnose diagnostiziert worden ist,
die zusätzlich zu der Katalysatoralterungsdiagnose dieser
Ausführungsform arbeiten kann. Beispielsweise kann die Dia
gnose, die in der U.S.-Patentschrift Nr. 5 509 267 (U.S.-
Anmeldenummer 08/337703, eingereicht am 14. November 1994)
oder der U.S.-Patentschrift 5 431 011 (U.S.-Anmeldenummer
08/166978, eingereicht am 14. Dezember 1993) beschrieben
sind, ebenso arbeiten, um ein Nachlassen des Katalysators zu
diagnostizieren, das durch Effekte, die Temperatur, Ölverun
reinigung, mechanischen Bruch des Katalysators etc. ein
schließen, hervorgerufen wird, beispielsweise durch direktes
Überwachen der Aktivität des Katalysators bei der Behandlung
von Bestandteilelementen des Motorabgases. Wenn ein Zustand
des Nachlassens, der durch eine derartige zusätzliche Diagno
se angezeigt wird, einen schwerwiegender nachgelassenen Kata
lysator anzeigt, als er gegenwärtig durch CATDET angezeigt
wird, wie bei einem nächsten Schritt 126 bestimmt, wird CATDET
vergrößert, um ein derartiges diagnostiziertes Nachlassen
bei einem nächsten Schritt 128 zu berücksichtigen, so daß
CATDET als eine genaue Anzeige des Zustandes des Katalysa
tors, was Effekte von Temperatur, Ölverunreinigung des Kata
lysators und mechanischem Bruch und wirklich jedem anderen
Faktor, der die Sauerstoffspeicherungs- und Freigabeaktivität
in dem Katalysator verringern kann einschließt, aufrechter
halten wird. Die CATDET-Korrektur kann vorgesehen werden, in
dem, wenn möglich, der Grad des Nachlassen, der durch eine
derartige zusätzliche Diagnose angezeigt wird, in einen äqui
valenten CATDET-Wert modelliert wird, und CATDET auf einen
derartigen Wert gesetzt wird, wenn bestimmt wird, daß CATDET
kleiner als dieser Wert ist.
Nach Ausführen jeglicher notwendiger Korrekturen an CATDET
wird ein Schritt 130 ausgeführt, um zu bestimmen, ob Steuer
parameter mit jeder neuen Information über ein Nachlassen des
Katalysators für den gegenwärtige Fahrzeugzündzyklus aktuali
siert worden sind. In dieser Ausführungsform werden Motor
steuerparameter an eine Information über das Nachlassen des
Katalysators einmal für jeden Fahrzeugarbeitszyklus, ein
Fahrzeugzündzyklus genannt, angepaßt. Wenn bei Schritt 130
bestimmt wird, daß eine derartige Aktualisierung vorgesehen
worden ist, ist dann eine weitere Steuerparameteraktualisie
rung unnötig und ein Schritt 136 wird als nächstes ausge
führt. Alternativ wird, wenn bestimmt wird, daß keine derar
tige Aktualisierung aufgetreten ist, ein Steuerparametersatz
als nächstes bei einem Schritt 132 als Funktion von CATDET
festgestellt. Beispielsweise kann der Satz von Steuerparame
tern Einstellungsparameter für gewünschte Motorleerlaufge
schwindigkeit und Zündzeitpunkteinstellung sein, wie in der
Form eines Leerlaufgeschwindigkeits-Offset δIS und eines
Zündzeitpunkteinstellungs-Offsets δEST. Diese Parameter-Off
sets sorgen für eine Aufwärmverstärkung des Katalysators und
für eine Motoremissionsverringerung, wie eine Verringerung
des Niveaus von emittierten Kohlenwasserstoffen. Eher als
Leerlaufgeschwindigkeit und Zündzeitpunkteinstellung einzu
bauen, um ein Nachlassen des Katalysators für den schlimmsten
Fall auf Kosten von Kraftstoffökonomie und Motorleistung zu
berücksichtigen, können vielmehr nützliche Leerlaufgeschwin
digkeitsziele und eine Zündzeitpunkteinstellung vorgeschrie
ben werden, bei welchen nur Kompromisse gemäß einem kriti
schen Merkmal dieser Erfindung geschlossen werden, wenn das
Nachlassen des Katalysators anzeigt, daß eine derartige Kom
pensation wirklich notwendig ist. Entsprechend werden ein
δIS- und ein δEST-Wert bei Schritt 132 als eine Funktion von
CATDET festgestellt. Die Offsets können als eine Funktion von
CATDET in einem herkömmlichen Nachschlagtabellenformat in
ROM 44 (Fig. 1) kalibriert und gespeichert werden. Kurve 304
von Fig. 6 stellt eine repräsentative Beziehung zwischen δIS
und CATDET dar, die eine kompensierende Änderung der ge
wünschten Motorleerlaufgeschwindigkeit darstellen, um das Ka
talysatoraufwärmen zu verstärken und Motoremissionen zu ver
ringern, während der Katalysator altert. Wie in Kurve 304
dargestellt, ist keine Leerlaufgeschwindigkeitskompensation
für CATDET bis zu ungefähr 75 000 entsprechend dieser Ausfüh
rungsform bis zu einem Nachlassen des Katalysators von unge
fähr dreißig Prozent notwendig. Die Änderung der Leerlaufge
schwindigkeit steigt allmählich mit CATDET-Zunahmen über
75 000 bis zu einer maximalen kompensierenden Änderung der
Leerlaufgeschwindigkeit von ungefähr 450 U/min für einen na
hezu völlig nachgelassenen Katalysator mit einem CATDET-Wert
von näherungsweise 230 000 an.
Kurve 306 in Fig. 7 stellt eine repräsentative Beziehung
zwischen δEST und CATDET dar, die eine kompensierende Ände
rung der Motorzündzeitpunkteinstellung darstellt, um das Auf
wärmen des Katalysators zu verstärken und Motoremissionen zu
verringern, während der Katalysator altert. Wie in Kurve 306
dargestellt, ist keine Zündzeitpunkteinstellungskompensation
für CATDET bis zu ungefähr 75 000 entsprechend dieser Ausfüh
rungsform bis zu einem Nachlassen des Katalysators von drei
ßig Prozent erforderlich. Die Änderung der Zündzeitpunktein
stellung steigt allmählich mit CATDET-Zunahmen über 75 000 bis
zu einer maximalen kompensierenden Änderung der Zündzeit
punkteinstellung von ungefähr 24 Grad Funkenzeitpunkteinstel
lungsverzögerung für einen nahezu völlig nachgelassenen Kata
lysator mit einem CATDET-Wert von beinahe 230 000 an.
Die Kalibrierungsinformation, die durch Kurven 304 und 306
dargestellt wird, die in ROM 44 (Fig. 1) gespeichert sind,
wird bei Schritt 132 als eine Funktion von dem gegenwärtigen
CATDET-Wert festgestellt und bei einem nächsten Schritt 134
als die gegenwärtigen Kompensationswerte zur Verwendung bei
der Motorleerlaufgeschwindigkeitssteuerung und Motorzündzeit
punkteinstellungssteuerung für den gegenwärtigen Zündzyklus
gespeichert, wie es weiter beschrieben wird. Weiter kann eine
Marke bei Schritt 134 gesetzt werden, die anzeigt, daß die
Aktualisierung für den gegenwärtigen Zündzyklus aufgetreten
ist. Eine derartige Marke wird bei dem beschriebenen Schritt
130 analysiert. Als nächstes, oder wenn bestimmt worden ist,
daß die Steuerparameter bereits für den gegenwärtigen Zündzy
klus aktualisiert worden sind, bei Schritt 130, wird CATDET
bei einem Schritt 136 mit einem kalibrierten Grenzwert, wie
ungefähr 230 000 in dieser Ausführungsform, verglichen, um
festzulegen, ob abgeschätzt wird, daß der Katalysator völlig
nachgelassen hat. Wenn CATDET den Grenzwert überschreitet,
wird ein Zustand des Nachlassens bei einem nächsten Schritt
138 angezeigt, beispielsweise indem eine Anzeigeeinrichtung,
die für den Motorbediener sichtbar ist, wie Anzeigeeinrich
tung 56 von Fig. 1, mit Energie beaufschlagt und ein Code
oder eine Botschaft in einem nicht flüchtigen Abschnitt von
RAM 50 (Fig. 1) gespeichert wird, um den Zustand des Nach
lassens anzuzeigen, wobei beide Anzeigevorgänge dazu dienen,
die zeitliche Wartung dieses Zustandes zu vereinfachen, wie
durch Austauschen des Katalysators. Eine derartige Anzeige
verringert das Potential für eine Motorarbeit mit einer unge
eigneten Fähigkeit zur katalytischen Behandlung. Nach der An
zeige des Zustandes des Nachlassens, oder wenn bestimmt wird,
daß kein derartiger Zustand des Nachlassens vorhanden ist,
sorgt ein Schritt 140 für eine Rückkehr von den Vorgängen der
Routine von Fig. 2 zu irgendwelchen Vorgängen, die zeitwei
lig ausgesetzt waren, um für ein Bedienen der Zeitgliedunter
brechung zu sorgen, die die Vorgänge von Fig. 2 auslöste.
Die Vorgänge von Fig. 3 stellen schrittweise Motorsteue
rungsvorgänge dar, die Gebrauch von der Information über das
Nachlassen machen, die erzeugt und angewendet wurde, um Steu
erparameter-Offset-Information durch die Vorgänge von Fig. 2
hervorzubringen. Die Vorgänge von Fig. 3 werden bei einem
Schritt 200 jedem Motorzylinderereignis folgend, wie jedem
Verbrennungsereignis in den Motorzylindern folgend, eingelei
tet, wie durch den Durchtritt eines Zahnes oder einer Kerbe
der Motorausgangswelle 32 (Fig. 1) von Sensor 22 (Fig. 1)
angezeigt. Die Routine schreitet von Schritt 200 fort, um die
gegenwärtige Motorgeschwindigkeit RPM und die Motoreinlaß
luftventilposition TP bei einem nächsten Schritt 202 abzuta
sten. Wenn RPM und TP einen Leerlaufarbeitszustand bei einem
nächsten Schritt 204 anzeigen, werden als nächstes die Leer
laufgeschwindigkeitssteuerungsvorgänge der Schritte 206 - 222
ausgeführt. Ein Leerlaufarbeitszustand wird von einer TP von
ungefähr Null und RPM innerhalb eines vorbestimmten niedrigen
RPM-Bereichs von wenigstens 500 U/min angezeigt. Weiter kann
es notwendig sein, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit Null be
trägt, um einen Leerlaufarbeitszustand anzuzeigen. Wenn be
stimmt wird, daß der Leerlaufarbeitszustand vorhanden ist,
wird als nächstes eine gewünschte Basismotorleerlaufgeschwin
digkeit bei einem Schritt 206, wie sie als eine Funktion von
der Motorkühlmitteltemperatur kalibriert sein kann, in der
Größenordnung von 700 U/min festgestellt. Wenn eine zu be
schreibende Leerlaufabfallperiode abgeschlossen ist, wie bei
einem nächsten Schritt 208 bestimmt, wird dann als nächstes
δIS bei einem Schritt 210 auf Null gesetzt, und ein zu be
schreibender Schritt 224 wird dann ausgeführt.
Wenn die Leerlaufabfallperiode nicht abgeschlossen ist, wird
dann der Leerlaufmotorgeschwindigkeits-Offset δIS allmählich
in Richtung Null gemäß einem Leerlaufabfallmultiplikator ver
ringert, der bei einem nächsten Schritt 212 als eine Funktion
von dem gegenwärtigen CATDET-Wert und als eine Funktion von
der Zeit seit dem Start des Motors bestimmt wird, um δIS auf
eine stabile allmähliche Weise auf Null zu steuern, wenn er
nicht länger zur Kompensation des Nachlassens des Katalysa
tors erforderlich ist. Wenn beispielsweise CATDET bei einem
hohen Wert liegt, wie ungefähr 230 000 in dieser Ausführungs
form, was einem im wesentlichen völlig nachgelassenen Kataly
sator entspricht, wird der Leerlaufabfallwert in dieser Aus
führungsform auf eine Einheit für eine maximale Zeitdauer von
ungefähr dreißig Sekunden vom Zeitpunkt des Motorstarts ge
setzt, welches näherungsweise die Zeit ist, seit δIS anfangs
für den gegenwärtigen Zündzyklus gesetzt worden ist, und ei
ner derartigen maximalen Zeitdauer folgend wird δIS linear
auf Null verringert über eine maximale Abfallperiode von un
gefähr sechzig Sekunden in dieser Ausführungsform. Für
CATDET-Werte von ungefähr 75 000 oder weniger, was δIS-Werten von
Null in dieser Ausführungsform entspricht, wird der Leerlauf
abfallwert Null betragen. Für CATDET-Werte zwischen einem mi
nimalen und einem maximalen Wert, wie zwischen 75 000 und
230 000 in dieser Ausführungsform, kann eine Interpolation
zwischen den beschriebenen Zeiten vorgesehen werden, wie di
rekte lineare Interpolation. Wenn beispielsweise CATDET bei
einem Wert direkt zwischen einem ersten Wert (wie ungefähr
75 000) und einem maximalen Wert (wie ungefähr 230 000) liegt,
kann dann der Leerlaufgeschwindigkeitsabfallwert für ungefähr
fünfzehn Sekunden bei einer Einheit gehalten und dann über
eine Dauer von sechzig Sekunden auf Null verringert werden.
Andere Ansätze könne durch das Ausüben gewöhnlicher Fach
kenntnis vorgesehen werden, um δIS allmählich in Richtung
Null zu steuern, wenn er nicht länger zur Kompensation des
Nachlassens des Katalysators erforderlich ist.
Wenn die Leerlaufabfallperiode abgeschlossen ist, wird der
Abfallwert auf Null verringert und eine Marke in dem RAM 50
(Fig. 1) der Steuereinrichtung gesetzt, die anzeigt, daß der
Leerlaufabfall abgeschlossen ist, welche Marke bei dem be
schriebenen Schritt 208 abgefragt wird. Nach dem Bestimmen
des gegenwärtigen Leerlaufgeschwindigkeitsabfallwertes bei
Schritt 212, welcher die Form eines Multiplikators in dieser
Ausführungsform annimmt, wird ein Leerlaufgeschwindigkeits-
Offset δIS′ gemäß dem Abfallwert bei einem nächsten Schritt
214 als das Produkt des gegenwärtigen δIS-Wertes und des Mul
tiplikators bestimmt. Ein Leerlaufgeschwindigkeitsbefehl ISC
wird als nächstes bei einem Schritt 216 als die Summe der Ba
sisleerlaufgeschwindigkeit und δIS′ erzeugt.
Dann wird ein Geschwindigkeitsfehler beispielsweise als eine
Differenz zwischen ISC und der gegenwärtigen gemessenen Mo
torgeschwindigkeit RPM bei einem Schritt 218 bestimmt. Als
nächstes wird eine Änderung eines Leerlaufgeschwindigkeits
steueraktuatorbefehls δIAC bei einem Schritt 220 als eine
Funktion von dem Geschwindigkeitsfehler beispielsweise durch
Anwenden eines herkömmlichen Regelungungsprozesses wie eines
Proportional-Integral-Regelungsprozesses zum wirksamen Steu
ern des Fehlers in Richtung Null bestimmt. Ein Befehl für ei
nen Leerlaufluftsteueraktuator IAC wird dann als eine Funkti
on eines Basisbefehls, welcher als eine Funktion von Motorar
beitszuständen gemäß herkömmlichen Leerlaufgeschwindigkeits
steuerpraktiken bestimmt werden kann, und dem bei einem
Schritt 222 bestimmten δIAC-Wert als der Ausgangsbefehl be
stimmt, der an die Leerlaufluftsteuereinrichtung anzulegen
ist, um eine gewünschte Motoreinlaßluftrate unter Leerlaufar
beitszuständen zu schaffen und somit den Motorgeschwindig
keitsfehler zu minimieren und ein Nachlassen des Katalysators
gemäß dieser Erfindung zu kompensieren.
Als nächstes, oder wenn nicht bestimmt wurde, daß ein Leer
laufarbeitszustand vorhanden ist, bei Schritt 204, wird eine
Basismotorzündzeitpunkteinstellung bei einem Schritt 224 bei
spielsweise als eine Funktion von der Motorgeschwindigkeit
RPM festgestellt. Wenn eine Zeitpunkteinstellungsabfallmarke
gesetzt ist, die anzeigt, daß eine Abfallperiode für eine
Zündzeitpunkteinstellung abgeschlossen ist, wie bei einem
nächsten Schritt 226 bestimmt, wird dann δEST, der Zündzeit
punkteinstellungs-Offset, der in dieser Ausführungsform vor
gesehen ist, um ein Nachlassen des Katalysators und die Aus
wirkungen davon auf ein Katalysatoraufwärmen und Motoremis
sionen zu kompensieren, bei einem nächsten Schritt 228 auf
Null gesetzt und ein zu beschreibender Schritt 234 wird dann
ausgeführt.
Wenn bestimmt wird, daß der Zeitpunkteinstellungsabfall nicht
abgeschlossen ist, bei Schritt 226, wird als nächstes ein ge
genwärtiger Wert für einen Zeitpunkteinstellungsabfallmulti
plikator bei einem Schritt 230 als eine Funktion von CATDET
und von der Zeit seit dem Beginn des gegenwärtigen Motorzünd
zyklus bestimmt. Der Zeitpunkteinstellungsabfallmultiplikator
wird als eine Funktion von CATDET auf die beschriebene Weise
für den Leerlaufabfallmultiplikator eingestellt, der bei dem
beschriebenen Schritt 212 bestimmt wurde. Beispielsweise für
CATDET-Werte kleiner als 75 000 beträgt δEST Null, und der
Zeitpunkteinstellungsabfallmultiplikator wird bei Null auf
rechterhalten. Für CATDET-Werte bei einem Maximum, wie unge
fähr 230 000 in dieser Ausführungsform, was einen im wesentli
chen völlig nachgelassenen Katalysator anzeigt, wird der
Zeitpunkteinstellungsabfallmultiplikator für eine Zeitperi
ode, die dem Beginn des Zündzyklus folgt, für ungefähr neun
zig Sekunden auf eine Einheit gesetzt und wird dann über eine
Zeitdauer, wie ungefähr 210 Sekunden in dieser Ausführungs
form, allmählich in Richtung Null verringert. Für CATDET-Werte
zwischen 75 000 und 230 000 kann eine Interpolation zwi
schen den beschriebenen Zeitpunkteinstellungsabfallmultipli
katorwerten verwendet werden, um einen geeigneten Multiplika
torwert zu bestimmen, wie es für Schritt 212 beschrieben wur
de.
Nach dem Bestimmen des gegenwärtigen Zeitpunkteinstellungsab
fallmultiplikators wird der gegenwärtige Zündzeitpunktein
stellungs-Offset δEST′ gemäß dem Multiplikator bei Schritt
232 als ein Produkt von δEST und dem Multiplikator aktuali
siert. Ein Zündzeitpunkteinstellungsbefehl EST wird als näch
stes als eine Summe des Basiszündzeitpunkteinstellungsbefehls
und δEST′ bei einem Schritt 234 bestimmt. Die bestimmten Be
fehle IAC und EST werden als nächstes an jeweilige Ansteue
rungen 58 und 38 (Fig. 1) bei einem nächsten Schritt 236
ausgegeben. Der Befehl IAC wird an das Bypass-Ventil V 26 zur
Motoreinlaßluftratensteuerung wie beschrieben angelegt, und
der Befehl EST wird von der Ansteuerung 38 an aktive Motorzy
linderzündkerzen auf eine zeitlich abgestimmte Weise ange
legt, die von der EST-Zeitpunkteinstellung in Graden Verzöge
rung weg von einer unteren Totpunktposition des Zylinders
geregelt wird, wie es allgemein in der Technik verstanden
wird. Der Wert von IAC kann durch jegliche herkömmliche
Bypass-Ventilsteuerpraktiken bei dem Ereignis zugewiesen wer
den, wo bestimmt wird, daß Leerlaufarbeitszustände nicht vor
handen sind, bei Schritt 204 von Fig. 3.
Einem Anlegen der erzeugten Befehle an jeweilige Ansteuerun
gen folgend, wird ein Schritt 238 ausgeführt, um zu irgend
welchen Vorgängen zurückzukehren, die ausgesetzt waren, um
für das Ausführen der Vorgänge von Fig. 3 zu sorgen. Alter
nativ können zusätzliche Steuerungs- oder Diagnosevorgänge
erforderlich sein, um die Zylinderereignisunterbrechung rich
tig zu bedienen, die die Vorgänge der Routine von Fig. 3
einleitete. Derartige zusätzliche Vorgänge können vor dem
Ausführen des Schritts 238 ausgeführt werden und die Form
herkömmlicher Motorsteuerungs- oder Diagnosevorgänge anneh
men.
In einer alternativen Ausführungsform innerhalb des Bereiches
dieser Erfindung, die ein ergänzendes Beheizen des Katalysa
tors des katalytischen Konverters 30 umfaßt, wie durch ein
herkömmliches elektrisches Heizelement, das in der Motorab
gasleitung 28 stromaufwärts von dem Katalysator angeordnet
ist, um das Aufwärmen des Katalysators einem Motorkaltstart
folgend zu beschleunigen, wie es allgemein in der Technik
verstanden wird, kann die an das Heizelement gelieferte Ener
gie gemäß dem Wert von CATDET verändert werden. Beispielswei
se kann die Aufwärmzeit des Katalysators wie beschrieben zu
nehmen, wenn der Katalysator nachläßt. Daher kann viel weni
ger Energie von einem ergänzenden Heizelement erforderlich
sein, um die Temperatur eines frischen Katalysators in einer
annehmbaren Zeit einem Motorkaltstart folgend zu erhöhen, als
es erforderlich ist, um die Temperatur eines gealterten oder
nachgelassenen Katalysators zu erhöhen, um in dieser annehm
baren Zeit aufzuwärmen. Eher als eine Kalibrierung der Steue
rung des ergänzenden Beheizens für den Zustand des Nachlas
sens des Katalysators für den schlimmsten Fall, kann vielmehr
eine Kalibrierung für den besten Fall für einen frischen Ka
talysator verwendet werden, welche sich allmählich in Rich
tung einer Kalibrierung für den schlimmsten Fall als eine
Funktion von CATDET bewegt. Es wird eine Energieeinsparung
folgen, die die Motorkraftstoffökonomie verbessert. Genauer
können die Vorgänge der Routine von Fig. 2 aus einer gespei
cherten Kalibrierungsfestlegung einen ergänzenden Heizindex
als eine Funktion von CATDET feststellen. Der festgestellte
Heizindex kann während Motorstartvorgängen angewendet werden,
um ein Ansteuerungsniveau einer ergänzenden Katalysatorhei
zung zu setzen oder einzustellen, so daß ambitionierte Auf
wärmzeiten während der ganzen Lebensdauer des Katalysators
mit minimalem Energieverbrauch durch die Heizeinrichtung er
reicht werden können.
Die bevorzugte Ausführungsform für den Zweck der Erläuterung
dieser Erfindung ist nicht als diese Erfindung begrenzend
oder einschränkend zu nehmen, weil viele Modifikationen durch
Ausüben von gewöhnlicher Fachkenntnis ausgeführt werden kön
nen, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen.
Zusammengefaßt ist eine Steuerung des Betriebes eines Ver
brennungsmotors vorgesehen, die auf eine Abschätzung eines
Nachlassen des Katalysators in einer katalytischen Behand
lungseinrichtung für Motorabgas anspricht, welche Zündzeit
punkteinstellungssteuerung, Einlaßluftsteuerung und Ergän
zungskatalysatorheizungssteuerung umfaßt. Die Abschätzung des
Nachlassens spricht auf eine Katalysatortemperaturabschätzung
an, welche gemäß dem abgeschätzten Nachlassen korrigiert wer
den kann.
Claims (17)
1. Motorsteuerverfahren zum Steuern des Betriebes eines
Verbrennungsmotors, welcher Motorabgase zu einer kataly
tischen Behandlungseinrichtung mit einem Katalysator zur
Behandlung der Motorabgase leitet, wobei der Katalysator
eine Anfangsarbeitskapazität aufweist, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Eingangssignal abgetastet wird, das
einen Motorarbeitszustand anzeigt, daß ein Motorsteuer
befehl als eine vorbestimmte Funktion von dem abgetaste
ten Eingangssignal festgestellt wird, daß ein Grad des
Nachlassens der Katalysatorkapazität unter die Anfangs
arbeitskapazität abgeschätzt wird, daß der festgestellte
Motorsteuerbefehl als eine vorbestimmte Funktion von dem
abgeschätzten Grad des Nachlassens eingestellt wird, und
daß der Betrieb des Motors gemäß dem eingestellten Mo
torsteuerbefehl gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Motorsteuerverfahren die Motorgeschwindigkeit steu
ert, daß der festgestellte Motorsteuerbefehl ein Basis
motorgeschwindigkeitsbefehl ist, und daß der Einstel
lungsschritt umfaßt, daß ein Motorgeschwindigkeits-
Offset als eine vorbestimmte Funktion von dem abge
schätzten Grad des Nachlassens der Katalysatorkapazität
bestimmt wird, und daß eine gewünschte Motorgeschwindig
keit als eine vorbestimmte Funktion von dem Motorge
schwindigkeits-Offset und von dem Basismotorgeschwindig
keitsbefehl berechnet wird, und daß der Steuerschritt
den Betrieb des Motors gemäß der gewünschten Motorge
schwindigkeit steuert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die tatsächliche Motorgeschwindigkeit wahrgenommen wird,
daß eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der ge
wünschten Motorgeschwindigkeit und der tatsächlichen Mo
torgeschwindigkeit bestimmt wird, und daß ein Motorein
laßluftbefehl als eine Funktion von der bestimmten Ge
schwindigkeitsdifferenz zum Steuern der Motoreinlaß
luftrate berechnet wird, um die Geschwindigkeitsdiffe
renz in Richtung Null zu steuern, und daß der Steuer
schritt die Motoreinlaßluftrate gemäß dem Motoreinlaß
luftbefehl steuert.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Motorsteuerverfahren eine Zeitpunkteinstellung von
Motorzündungsereignissen steuert, daß der festgestellte
Motorsteuerbefehl ein Basiszündzeitpunkteinstellungsbe
fehl ist, und daß der Einstellungsschritt umfaßt, daß
ein Zündzeitpunkteinstellungs-Offset als eine vorbe
stimmte Funktion von dem abgeschätzten Grad des Nachlas
sens der Katalysatorkapazität festgestellt wird, und daß
der Zündzeitpunkteinstellungs-Offset auf den Basiszünd
zeitpunkteinstellungsbefehl angewendet wird, um den
Zündzeitpunkteinstellungsbefehl einzustellen.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Abschätzungsschritt umfaßt, daß die Katalysatorar
beitszeit überwacht wird, daß die Katalysatorarbeitstem
peratur abgeschätzt wird, daß die Katalysatorarbeitszeit
mitgeschrieben wird, daß die mitgeschriebene Katalysa
torarbeitszeit mit der abgeschätzten Katalysatorarbeits
temperatur gewichtet wird, und daß die Abschätzung des
Grades des Nachlassens der Katalysatorkapazität eine
vorbestimmte Funktion von der gewichteten, mitgeschrie
benen Katalysatorarbeitszeit ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Katalysatorarbeitstemperaturkorrektur als eine vor
bestimmte Funktion von dem abgeschätzten Grad des Nach
lassens der Katalysatorkapazität bestimmt wird, und daß
die abgeschätzte Katalysatorarbeitstemperatur gemäß der
Katalysatorarbeitstemperaturkorrektur korrigiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der abgeschätzte Grad des Nachlassens der Katalysatorka
pazität mit einem vorbestimmten Grenzwert des Nachlas
sens verglichen wird, und daß ein Zustand des Nachlas
sens des Katalysators angezeigt wird, wenn der abge
schätzte Grad des Nachlassens der Katalysatorkapazität
den Grenzwert des Nachlassens überschreitet.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Katalysatorheizeinrichtung gemäß einem Energiesteu
erbefehl zum Erzeugen von Heizenergie gesteuert wird,
die dem Katalysator geliefert wird, um die Katalysator
temperatur während einer Heizperiode zu erhöhen, wobei
das Verfahren weiter umfaßt, daß ein vorbestimmter Ba
sisenergiesteuerbefehl festgestellt wird, daß eine Ener
giesteuerbefehlskorrektur als eine vorbestimmte Funktion
des abgeschätzten Grades des Nachlassens der Katalysa
torkapazität bestimmt wird, daß der Basisenergiesteuer
befehl gemäß der Energiesteuerbefehlskorrektur einge
stellt wird, und daß die Katalysatorheizeinrichtung ge
mäß dem eingestellten Basisenergiesteuerbefehl angesteu
ert wird, um die Katalysatortemperatur während der Heiz
periode zu erhöhen.
9. Motorsteuerverfahren zum Steuern eines Arbeitsparameters
eines Verbrennungsmotors gemäß einem Motorsteuerbefehl,
wobei der Motor Abgase erzeugt, welche durch eine kata
lytische Behandlungseinrichtung mit einem Katalysator
katalytisch behandelt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Basissteuerbefehl erzeugt wird, daß ein Nachlas
sen des Katalysators weg von einem Anfangskatalysator
leistungsniveau abgeschätzt wird, daß eine Steuerbe
fehlseinstellung als eine vorbestimmte Funktion von dem
abgeschätzten Nachlassen des Katalysators bestimmt wird,
daß die Steuerbefehlseinstellung auf den Basissteuerbe
fehl angewendet wird, um den Basissteuerbefehl einzu
stellen, und daß der Motorarbeitsparameter gemäß dem
eingestellten Basissteuerbefehl gesteuert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Motorarbeitsparameter die Motorgeschwindigkeit ist,
daß der Basissteuerbefehl ein Basismotorgeschwindig
keitsbefehl ist, und daß die Steuerbefehlseinstellung
ein Motorgeschwindigkeits-Offset ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der Steuerschritt umfaßt, daß die tatsächliche Motorge
schwindigkeit wahrgenommen wird, daß der Motorgeschwin
digkeitsfehler als eine Differenz zwischen dem einge
stellten Basismotorgeschwindigkeitsbefehl und der wahr
genommenen tatsächlichen Motorgeschwindigkeit berechnet
wird, daß ein Aktuatorbefehl als eine vorbestimmte Funk
tion von dem Motorgeschwindigkeitsfehler bestimmt wird,
und daß ein Aktuator gemäß dem Aktuatorbefehl gesteuert
wird, um die Motorgeschwindigkeit zu steuern.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Aktuator ein Motoreinlaßluftventil ist, dessen Öff
nungsgrad verändert wird, um die Motoreinlaßluftrate zu
verändern, und daß der Schritt des Steuerns des Aktua
tors den Öffnungsgrad des Motoreinlaßluftventils gemäß
dem Aktuatorbefehl verändert, um die Motorgeschwindig
keit zu steuern.
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Motorarbeitsparameter die Motorzündzeitpunkteinstel
lung ist.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Abschätzungsschritt umfaßt, daß periodisch (a) die
Katalysatorarbeitstemperatur abgeschätzt wird, (b) daß
das Ausmaß an Zeit der Katalysatorarbeit bei der abge
schätzten Katalysatorarbeitstemperatur abgeschätzt wird,
(c) daß ein Zählwert des Nachlassens des Katalysators
als eine vorbestimmte Funktion von dem abgeschätzten
Ausmaß an Zeit und von der abgeschätzten Katalysatorar
beitstemperatur erzeugt wird, und (d) ein gespeicherter
Nachlaßwert von dem Zählwert des Nachlassens des Kataly
sators erhöht wird, worin der erhöhte, gespeicherte
Nachlaßwert das Nachlassen des Katalysators anzeigt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Katalysatorabeitstemperaturkorrektur als eine vor
bestimmte Funktion von dem abgeschätzten Nachlassen des
Katalysators bestimmt wird, und daß die abgeschätzte Ka
talysatorarbeitstemperatur gemäß der Katalysatorarbeits
temperaturkorrektur korrigiert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das abgeschätzte Nachlassen des Katalysators mit einem
vorbestimmten Grenzwert des Nachlassens verglichen wird,
und daß ein Zustand des Nachlassens des Katalysators an
gezeigt wird, wenn das abgeschätzte Nachlassen des Kata
lysators den Grenzwert des Nachlassens überschreitet.
17. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Katalysatorheizeinrichtung gemäß einem Heizungs
steuerbefehl zum Erzeugen von Heizenergie betätigt wird,
die dem Katalysator geliefert wird, um die Katalysator
temperatur während einer Heizperiode zu erhöhen, wobei
das Verfahren weiter umfaßt, daß ein vorbestimmter Hei
zungssteuerbefehl festgestellt wird, daß eine Heizungs
steuerbefehlskorrektur als eine vorbestimmte Funktion
von dem abgeschätzten Nachlassen des Katalysators be
stimmt wird, daß der Heizungssteuerbefehl gemäß der Hei
zungssteuerbefehlskorrektur eingestellt wird, und daß
die Katalysatorheizeinrichtung gemäß dem eingestellten
Heizungssteuerbefehl betätigt wird.
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