DE4215787A1 - Luft/brennstoff-verhaeltnis-steuerungsgeraet fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents
Luft/brennstoff-verhaeltnis-steuerungsgeraet fuer eine brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Luft/Brennstoff-Verhält
nis-Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine und insbe
sondere auf ein solches Gerät dieser Art, das einen ersten
und zweiten Sauerstoffsensor aufweist, die stromab bzw.
stromauf eines katalytischen Wandlers bzw. Katalysators der
Brennkraftmaschine angeordnet sind.
Es ist ein Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungsgerät für
eine Brennkraftmaschine bekannt, das zur Verbesserung des
jeweiligen Reinheitsgrads des Abgases ein Luft/Brennstoff-
Verhältnis der Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit ei
nem Ausgangssignal eines stromauf des Katalysators angeord
neten Sauerstoffsensors (O2-Sensor) um ein theoretisches
Luft/Brennstoff-Verhältnis herum steuert.
Weiterhin ist ein Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungsgerät
für eine Brennkraftmaschine bekannt, das einen ersten und
zweiten, stromab bzw. stromauf des Katalysators der Brenn
kraftmaschine angeordneten Sauerstoffsensor aufweist und das
ein Ausgangssignal des ersten, stromauf des Katalysators an
geordneten Sauerstoffsensors in Übereinstimmung mit einem
Ausgangssignal des zweiten, stromab des Katalysators ange
ordneten Sauerstoffsensors kompensiert, um eine Abnahme in
der Steuerbarkeit zu verhindern, die auf eine Änderung oder
Streuung in einer Charakteristik bzw. Eigenschaft des ersten
Sauerstoffsensors zurückzuführen ist. So wird beispielsweise
eine Verzögerungszeit der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steue
rung durch den ersten Sauerstoffsensor in Übereinstimmung
mit dem Ausgangssignal des zweiten Sauerstoffsensors gesteu
ert. Ein derartiges Verfahren ist in der JP-OS 61-2 86 550 be
schrieben, die mit der US-PS 47 39 614 korrespondiert.
Fig. 3A ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen
Sauerstoffsensors der vorstehend erwähnten Art. Fig. 3B ist
eine vergrößerte Ansicht eines in Fig. 3A gezeigten Bereichs
A. Gemäß Fig. 3A weist jeder der beiden in dem vorstehend
erwähnten Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungsgerät verwen
deten Sauerstoffsensoren einen bekannten Festkörper- bzw.
Trockenelektrolyten 31 auf, der in Form einer Röhre mit ei
nem offenen und einem geschlossenen Ende ausgebildet ist und
aus Zirkonerde bzw. Zirkondioxid (ZrO2) besteht, dem Yttri
umoxid (Y2O3) oder dergleichen zugefügt ist, wobei an der
inneren Oberfläche und den äußeren Oberflächen der Röhre des
Festkörperelektrolyten 31 aus Platin oder dergleichen herge
stellte Elektroden 32 und 33 vorgesehen sind und wobei eine
Schutzschicht 34 zum Schutz des Sauerstoffsensors selbst
dient. Dieser Sauerstoffsensor hat keinerlei Funktion zum
Oxidieren oder Verringern bestimmter Substanzen in einem un
ausgeglichenen Verbrennungsgas bzw. Abgas, wie beispiels
weise Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H2), Stickstoffoxid
(NOx) oder dergleichen.
Die Anwesenheit der bestimmten Substanzen hat daher zur
Folge, daß die Charakteristik des ersten, stromauf des Kata
lysators angeordneten Sauerstoffsensors von derjenigen Cha
rakteristik, die im Falle der Abwesenheit dieser Substanzen
vorliegen würde, zum mageren oder fetten Zustand hin ab
weicht. Genauer gesagt, falls beispielsweise eine große
Menge an CO oder H2 in einem Abgas enthalten ist, weicht die
Charakteristik des ersten Sauerstoffsensors von der in sei
nem Normalzustand gegebenen zum Zustand der Magerkeit in der
Sauerstoffdichte hin ab, da für eine ausreichende
Oxidierungsreaktion auf der Oberfläche der Elektrode 33 eine
bestimmte Zeitspanne benötigt wird. Eine derartige Abwei
chung verhindert daher, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis
der Brennkraftmaschine noch sicherer zu einem theoretischen
Luft/Brennstoff-Verhältnis gesteuert werden kann.
Die Charakteristik des zweiten, stromab des Katalysators an
geordneten Sauerstoffsensors weicht nicht sehr stark in Ab
hängigkeit davon ab, ob die Sauerstoffdichte in einem fetten
oder mageren Zustand vorliegt, da die bestimmten Substanzen
im unausgeglichenen Abgas in einem bestimmten Maße vom Kata
lysator gereinigt werden. Falls das Ausgangssignal des er
sten Sauerstoffsensors in Übereinstimmung mit dem Ausgangs
signal des zweiten Sauerstoffsensors kompensiert wird, liegt
ein Problem jedoch darin, daß eine Steuerfrequenz der
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerung abnimmt, so daß die
Steuerbarkeit abnimmt, da das Ausgangssignal des ersten Sau
erstoffsensors von dem im Normalzustand abweicht. Darüber
hinaus nimmt das Reinigungsverhältnis bzw. das Reinigungs
vermögen des Katalysators gemäß der Darstellung in Fig. 4
ab, die eine Charakteristik bzw. Kennlinie des Reinigungs
verhältnisses in bezug zur Steuerfrequenz zeigt.
Darüber hinaus verschlechtern sich die Eigenschaften des Ka
talysators mit den Jahren seines Gebrauchs, so daß er gege
benenfalls nicht mehr in ausreichendem Maße funktionsfähig
ist. Wenn ein derartiges Problem auftritt, ändert sich die
Charakteristik des zweiten, stromab des Katalysators ange
ordneten Sauerstoffsensors, so daß das Luft/Brennstoff-Ver
hältnis der Brennkraftmaschine nicht zur Verbesserung des
Reinigungsvermögens des Katalysators in Übereinstimmung mit
dem Ausgangssignal des zweiten Sauerstoffsensors gesteuert
werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungsgerät der gattungsge
mäßen Art in der Weise zu verbessern, daß die vorstehend ge
nannten Nachteile vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den Pa
tentansprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst.
Erfindungsgemäß weist eine erste Ausführungsform des
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungsgeräts für eine Brenn
kraftmaschine folgende Merkmale auf: einen Katalysator, der
in einem Abgassystem der Maschine zur Reinigung des Abgases
der Maschine vorgesehen ist; einen ersten Sauerstoff
dichtesensor, der stromauf des Katalysators im Abgassystem
angeordnet ist und auf eine erste Sauerstoffdichte des Ab
gases der Maschine anspricht und erfaßt, ob ein
Luft/Brennstoff-Verhältnis der Maschine bezüglich eines
theoretischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses der Maschine in
einem fetten Zustand oder einem mageren Zustand vorliegt;
einen zweiten Sauerstoffdichtesensor, der stromab des Kata
lysators im Abgassystem vorgesehen ist und auf eine zweite
Sauerstoffdichte anspricht, die das Abgas aufweist, das be
reits den Katalysator durchströmt hat, um zu erfassen, ob
das Luft/Brennstoff-Verhältnis der Maschine bezüglich eines
theoretischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses der Maschine
einen fetten oder einen mageren Zustand aufweist; und einen
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungsabschnitt zum Steuern
des Luft/Brennstoff-Verhältnisses in Übereinstimmung mit den
Erfassungsergebnissen des ersten und zweiten Sauerstoffsen
sors, wobei der erste Sauerstoffsensor eine Funktion zum
Oxidieren und Verringern einer bestimmten, im Abgas enthal
tenen Komponente besitzt, die leistungsfähiger als diejenige
des zweiten Sauerstoffdichtesensors ist.
Gemäß einer Weiterbildung dieses Luft/Brennstoff-Verhältnis-
Steuerungsgeräts weist der erste Sauerstoffdichtesensor er
findungsgemäß folgende Merkmale auf: einen als Röhre ausge
bildeten Festkörperelektrolyten, der ein offenes Ende und
ein geschlossenes Ende aufweist; eine erste auf einem Be
reich der inneren Oberfläche der Röhre aufgeschichtete Elek
trodenschicht; eine zweite Elektrodenschicht, die einen Be
reich der äußeren Oberfläche der Röhre bedeckt, wobei der
Festkörperelektrolyt und die erste und zweite Elektroden
schicht ein Sauerstoffkonzentrationselement bilden; eine die
zweite Elektrodenschicht bedeckende Schutzschicht; und eine
Katalysatorschicht, welche die Schutzschicht bedeckt und zum
Oxidieren oder Verringern der bestimmten Komponente dient.
Gemäß einer anderen Weiterbildung des Luft/Brennstoff-Ver
hältnis-Steuerungsgeräts weist der zweite Sauerstoff
dichtesensor erfindungsgemäß folgende Merkmale auf: einen
als Röhre ausgebildeten Festkörperelektrolyten mit einem of
fenen Ende und einem geschlossenen Ende; eine auf einem Be
reich der inneren Oberfläche der Röhre aufgeschichtete erste
Elektrodenschicht; eine einen Bereich der äußeren Oberfläche
der Röhre bedeckende zweite Elektrodenschicht, wobei der
Festkörperkatalysator und die erste und zweite Elektroden
schicht ein Sauerstoffkonzentrationselement bilden; und eine
die zweite Elektrode bedeckende Schutzschicht.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung nä
her erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den prinzipiellen Aufbau eines Aus
führungsbeispiels des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungs
geräts;
Fig. 2A und 2B Kennlinien des jeweiligen Verhältnis
ses der elektromotorischen Kraft zur Luftunterdrückung eines
Sauerstoffsensors bei diesem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3A eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen
Sauerstoffsensors;
Fig. 3B eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A des
in Fig. 3A gezeigten herkömmlichen Sauerstoffsensors;
Fig. 3C eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen
Sauerstoffsensors;
Fig. 3D eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs B des
erfindungsgemäßen Sauerstoffsensors;
Fig. 4 eine Kennlinie des Verhältnisses des auf die
Steuerungsfrequenz bezogenen Reinigungsgrads im Stand der
Technik;
Fig. 5A die Charakteristik bzw. den Kennlinienverlauf
eines katalytischen Reinigungsgrads von in einem Abgas ent
haltenen CO und NOx, der gegenüber einem Luftunterdrückungs
grad γ aufgetragen ist, wenn sich das Rhodium des Katalysa
tors in einem Normalzustand befindet;
Fig. 5B eine auf den Luftunterdrückungsgrad γ bezogene
Ausgangskennlinie des Sauerstoffsensors, wenn sich das Rho
dium des Katalysators in einem Normalzustand befindet;
Fig. 5C den auf den Luftunterdrückungsgrad γ bezogenen
Kennlinienverlauf des katalytischen Reinigungsverhältnisses
von im Abgas enthaltenen CO und NOx, wenn das Rhodium des
Katalysators verschlechtert bzw. abgenutzt ist;
Fig. 5D eine Ausgangskennlinie des Sauerstoffsensors in
bezug auf den Luftunterdrückungsgrad γ, wenn das Rhodium des
Katalysators verschlechtert ist;
Fig. 6 anhand eines Flußdiagramms einen Ablauf zur Be
rechnung einer Steuerungsmenge bei diesem Ausführungsbei
spiel;
Fig. 7 anhand eines Flußdiagramms einen Haupt-Rückkopp
lungssteuerungsablauf zur Berechnung des Luft/Brennstoff-
Verhältnisses;
Fig. 8 und 9 anhand eines Flußdiagramms einen Unter-
Rückkopplungssteuerungsablauf zur Berechnung des
Luft/Brennstoff-Verhältnisses bei diesem Ausführungsbei
spiel;
Fig. 10A bis 10I bei diesem Ausführungsbeispiel
auftretende Signalverläufe;
Fig. 11 eine Beziehung zwischen dem Ansaugluftdruck PM
und der Gesamt-Gasdurchflußmenge bei diesem Ausführungsbei
spiel;
Fig. 12 eine Beziehung zwischen der Maschinendrehzahl
NE und einem Maschinendrehzahl-Kompensationskoeffizienten
KNE bei diesem Ausführungsbeispiel;
Fig. 13 eine Beziehung zwischen dem Auslastungsverhält
nis und der Nebenströmungsmenge bei diesem Ausführungsbei
spiel;
Fig. 14 eine Beziehung zwischen dem Ansaugluftdruck PM
und einer zweiten Bezugsspannung VR2 bei diesem Ausführungs
beispiel;
Fig. 15A bis 15D Zeitdiagramme dieses Ausführungs
beispiels;
Fig. 16 eine Beziehung zwischen einer zweiten Integra
tionskonstante SK und dem Ansaugluftdruck PM bei diesem Aus
führungsbeispiel;
Fig. 17 eine Beziehung zwischen Auslassungsbeträgen SSR
und SSL und dem Ansaugluftdruck PM bei diesem Ausführungs
beispiel; und
Fig. 18 ein Funktions-Blockschaltbild dieses Ausfüh
rungsbeispiels.
Vorab sei darauf hingewiesen, daß einander entsprechende
Elemente oder Teile über alle Zeichnungen hinweg mit den
gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Das nachfolgend näher erläuterte Ausführungsbeispiel eines
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungsgeräts wird für einen
Gasmotor verwendet, dessen Brennstoff hauptsächlich aus Me
thangas besteht.
Fig. 1 zeigt anhand eines Blockschaltbilds dieses Ausfüh
rungsbeispiel des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungsge
räts für einen Gasmotor 1 (Brennkraftmaschine). Ein Ansaug
luftsystem des Gasmotors 1 weist einen Luftreiniger 2 zum
Filtern der Ansaugluft sowie ein Ansaugluftrohr 3 auf, das
dem Gasmotor 1 das Luft/Brennstoff-Gemisch zuführt. Im An
saugluftrohr 3 sind ein Mischer 4, der zur Erzeugung eines
Luft/Brennstoff-Gemischgases, das dünner als ein theoreti
sches Luft/Brennstoff-Verhältnis ist, die über den Luftrei
niger 2 angesaugte Luft mit einem über einen Haupt-Brenn
stoffzufuhrkanal von einer nicht gezeigten Brennstoffzufuhr-
Quelle her zugeführten Brenngas vermischt, ein regelbares
bzw. Absperrventil 5 zum Steuern der jeweiligen Durchfluß
menge des Luft/Brennstoff-Gemischgases zum Gasmotor 1 sowie
ein Umgehungs-Brennstoffzufuhrkanal 7 vorgesehen, der das
Brenngas von der nicht gezeigten Brennstoffzufuhr-Quelle her
einer stromab des Mischers 4 befindlichen Stelle zuführt.
Der Umgehungs-Brennstoffzufuhrkanal 7 weist zur Steuerung
des Luft/Brennstoff-Verhältnisses weiterhin ein Steuerventil
8 auf, das zum Einstellen einer Durchflußrate bzw. -menge
des Brenngases (einer Durchflußmenge des Umgehungs-
Brennstoffzufuhrkanals) dient, um das Luft/Brennstoff-Ver
hältnis des Luft/Brennstoff -Gemischgases auf einen gewünsch
ten Wert zu steuern. Das regelbare Ventil 5 steuert die ge
samte Durchflußmenge des aus dem Mischer 4 sowie aus dem Um
gehungs-Brennstoffzufuhrkanal 7 zum Gasmotor 1 fließenden
Luft/Brennstoff-Gemischgases. Stromab des regelbaren Ventils
befindet sich im Ansaugluftrohr 3 ein Ansaugluft-Drucksen
sor 9 zum Erfassen eines Ansaugluftdrucks PM.
In einem Abgassystem des Gasmotors 1 ist ein Abgasrohr 10
vorgesehen, das zum Abführen des Abgases aus dem Gasmotor 1
dient. Im Abgasrohr 10 ist ein Rhodium-Katalysator 11 vorge
sehen, der zum Reinigen schädlicher, im Abgas enthaltener
Substanzen dient. Zur Erfassung eines Luft/Brennstoff-Ver
hältnisses des dem Gasmotor 1 zugeführten Luft/Brennstoff-
Gemisches sind ein erster und ein zweiter Sauerstoffsensor
(O2-Sensor oder Sauerstoffdichtesensor) 12 und 13 stromauf
bzw. stromab des Rhodiumkatalysators 11 vorgesehen. In be
kannter Weise hat sowohl der erste als auch der zweite Sau
erstoffdichtesensor 12 bzw. 13 eine derartige Kennlinie bzw.
Charakteristik, daß sein Ausgangssignal an einem theoreti
schen Luft/Brennstoff-Verhältnis invertiert wird, und erfaßt
unter Verwendung dieser Charakteristik, ob sich das
Luft/Brennstoff-Verhältnis bezüglich des theoretischen
Luft/Brennstoff-Verhältnisses in einem fetten Zustand oder
in einem mageren Zustand befindet.
Eine am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 1 vorgesehene
Zündkerze 14 zündet das dieser zugeführte Luft/Brennstoff-
Gemischgas. Ein Motordrehzahlsensor 15 erfaßt eine Motor
drehzahl NE des Gasmotors 1.
Eine elektrische bzw. elektronische Steuereinheit (ECU) 20
enthält eine zentrale Recheneinheit (CPU) 20a, einen Fest
wertspeicher (ROM) 20b, in welchem Steuerprogramme oder der
gleichen im voraus gespeichert werden, einen Speicher mit
wahlfreiem Zugriff (RAM) 20c zum temporären Speichern von
Betriebsdaten oder dergleichen, einen Analog/Digital-Umset
zer (ADC) 20d, eine Eingabeport- bzw. Eingabekanal-Schaltung
20e zum Eingeben der von den verschiedenen, vorstehend er
wähnten Sensoren jeweils erfaßten Signale, eine Ausgabeka
nal-Schaltung 20f zum Ausgeben von Steuersignalen für das
Steuerventil 8, die Zündkerze 14 oder dergleichen, sowie
Busleitungen 20g, welche die in der elektronischen
Steuereinheit 20 enthaltenen Elemente miteinander verbinden.
Nachfolgend wird anhand der in Fig. 3C gezeigten Quer
schnittsansicht der genaue Aufbau der Sauerstoffsensoren 12
und 13, die eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung
verkörpern, näher erläutert.
Gemäß Fig. 3C weist der Sauerstoffsensor 12 einen bekannten
Festkörper- bzw. Trockenelektrolyten 31, der in Form einer
Röhre mit einem offenen Ende und einem geschlossenen Ende
ausgebildet ist und aus Zirkonerde bzw. Zirkondioxid (ZrO2),
dem Yttriumoxid (Y2O3) oder dergleichen hinzugefügt ist, be
steht, aus Platin oder dergleichen hergestellte Elektroden
32 und 33, die auf eine innere Oberfläche bzw. äußere Ober
flächen der Röhre des Festkörperelektrolyten 31 aufgeschich
tet sind, eine die Elektrode 33 bedeckende Schutzschicht 34
zum Schutz des Sauerstoffsensors selbst, sowie eine Kataly
satorschicht 35 auf, welche die Schutzschicht 34 bedeckt.
Der Festkörperelektrolyt 31 sowie die Elektroden 32 und 33
bilden eine Sauerstoffkonzentrationszelle bzw. ein Sauer
stoffkonzentrationselement. Die Katalysatorschicht 35 hat
die Aufgabe (Katalysatorfunktion), die im Abgas enthaltenen
gesundheitsschädlichen Substanzen (HC, insbesondere Methan-
CH4, falls der verwendete Brennstoff hauptsächlich aus Me
thangas zusammengesetzt ist) zu oxidieren und im Abgas ent
haltene Stickstoffoxide (NOx) zu verringern.
Fig. 3D ist eine vergrößerte Ansicht eines in Fig. 3C ge
zeigten Bereichs B. Die Katalysatorschicht 35 besteht haupt
sächlich aus 0,4 mg Platin, 0,01 mg Palladium sowie 0,4 mg
Rhodium und wird beispielsweise mittels eines in der japani
schen Gebrauchsmusteranmeldung 59-10 616 beschriebenen Ver
fahrens hergestellt.
Gemäß vorstehender Beschreibung wird bei einem herkömmli
chen, in den Fig. 3A und 3B gezeigten Sauerstoffsensor,
der keine Katalysatorschicht 35 aufweist, eine elektromoto
rische Kraft nicht geändert, wenn ein Luftunterdrückungsgrad γ
gleich 1 ist, wie dies in den Fig. 2A und 2B mit gestri
chelten Linien dargestellt ist, welche die Charakteristik
bzw. den Kennlinienverlauf der elektromotorischen Kraft be
züglich der Luftunterdrückung zeigen; dies ist darauf zu
rückzuführen, daß zur ausreichenden Oxidationsreaktion von
Abgaskomponenten (HC und CO) auf der Oberfläche der Elek
trode 33 eine bestimmte Zeitspanne erforderlich ist, wenn HC
und CO in einer großen Menge in einem unausgeglichenen bzw.
unbalancierten Verbrennungsgas und einem eine niedrige Tem
peratur aufweisenden Abgas enthalten sind. Das heißt, seine
Kennlinie der elektromotorischen Kraft weicht von der des
theoretischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses zur mageren
Seite hin ab.
Demgegenüber verhindert die Katalysatorschicht 35 gemäß der
Darstellung in den Fig. 2A und 2B, daß die Kennlinie der
elektromotorischen Kraft von der des theoretischen
Luft/Brennstoff-Verhältnisses abweicht, da in der Katalysa
torschicht 35 in einem gewissen Ausmaß eine Oxidationsreak
tion stattfindet, so daß die in dem unausgeglichenen Ver
brennungsgas und dem die niedrige Temperatur aufweisenden
Abgas enthaltenen Komponenten innerhalb einer kurzen Zeit
spanne in der Katalysatorschicht 35, die auf dem Weg vorge
sehen ist, über den sie die Elektrode 33 erreichen, in aus
reichendem Maße oxidiert werden. Die Katalysatorschicht 35
verringert darüber hinaus CH4, um zu verhindern, daß das Aus
gangssignal des Sauerstoffsensors unter dem Einfluß von NOx
abweicht, so daß die Kennlinie der elektromotorischen Kraft
der des theoretischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses angenä
hert werden kann.
Der stromab des Rhodium-Katalysators 11 angeordnete Sauer
stoffsensor 13 ist demgegenüber ein herkömmlicher Sauer
stoffsensor, der gemäß der Darstellung in den Fig. 3A und
3B keine Katalysatorschicht aufweist. Nachfolgend werden die
sich bei Verwendung eines derartigen herkömmlichen, keine
Katalysatorschicht aufweisenden Sauerstoffsensors stromab
des Rhodium-Katalysators 11 ergebenden Auswirkungen näher
erläutert, das heißt die Auswirkungen der Verwendung eines
Sauerstoffsensors, dessen katalytische Wirkung niedrig ist
(da Platin eine katalytische Wirkung hat).
Fig. 5A zeigt die Charakteristik bzw. Kennlinie eines kata
lytischen Reinigungsverhältnisses von im Abgas enthaltenen
CO und NOx in Abhängigkeit vom Luftunterdrückungsgrad γ,
wenn der Rhodium-Katalysator 11 normal bzw. voll funktions
fähig ist. Fig. 5B zeigt eine entsprechende Ausgangssignal-
Kennlinie des Sauerstoffsensors 13 in Abhängigkeit vom Luft
unterdrückungsgrad γ, wenn der Rhodium-Katalysator 11 voll
funktionsfähig ist. Demgegenüber zeigt Fig. 5C die Kennlinie
des katalytischen Reinigungsverhältnisses bzw. -vermögens
von im Abgas enthaltenen CO und NOx in Abhängigkeit vom
Luftunterdrückungsgrad γ, wenn der Rhodium-Katalysator 11
einen verschlechterten Zustand aufweist. Fig. 5D zeigt eine
entsprechende Ausgangssignal-Kennlinie des Sauerstoffsensors
13 in Abhängigkeit vom Luftunterdrückungsgrad γ, wenn der
Rhodium-Katalysator 11 diesen verschlechterten Zustand auf
weist. Das Reinigungsverhältnis PR ist definiert durch die
Formel: PR={(IASC-OASC)/IASC}×100%, in der mit IASC die
jeweilige Menge der bestimmten, in dem dem Rhodium-Katalysa
tor 11 zugeführten Abgas enthaltenen Komponente (zum Bei
spiel HC, CH4, oder auch CO) und OASC die Menge der bestimm
ten Komponente bezeichnet ist, die in dem von dem Rhodium-
Katalysator 11 wieder abgegebenen Abgas enthalten ist.
Wie aus den Fig. 5A und 5B hervorgeht, ist das katalyti
sche Reinigungsverhältnis um einen Luftunterdrückungsgrad γ
von 1 herum (theoretisches Luft/Brennstoff-Verhältnis) hoch.
Wenn sich demgegenüber die Eigenschaften des Rhodium-Kataly
sators 11 verschlechtert haben, verschiebt sich ein Bereich,
bei dem das katalytische Reinigungsverhältnis hoch ist (und
der nachfolgend als "Fenster" bezeichnet wird), gemäß der
Darstellung in den Fig. 5C und 5D zur fetten Seite hin.
Diese Verschiebung der Fensterposition hat verschiedene Ur
sachen. Es wird angenommen, daß eine dieser Ursachen darin
liegt, daß die Reinigungscharakteristik von NOx abnimmt, da
in großer Menge Sauerstoff existiert, der aufgrund der ver
schlechterten Eigenschaften des Rhodium-Katalysators 11
nicht durch eine Oxidationsreaktion im Rhodium-Katalysator
11 verbraucht wird.
Wenn gemäß vorstehender Erläuterung stromab des Rhodiumkata
lysators 11 der Sauerstoffsensor mit einer hohen katalyti
schen Wirkung verwendet wird, obgleich sich die Position des
Fensters zur fetten Seite hin verschiebt, ändert sich die
elektromotorische Kraft bei dem Luftunterdrückungsgrad von
1 stets so, wie dies aus dem Verlauf der durchgezogenen
Kurve in Fig. 5D hervorgeht, so daß eine Steuerung in demje
nigen Bereich, in dem das katalytische Reinigungsverhältnis
hoch ist, unmöglich ist. Wenn demgegenüber stromab des Rho
dium-Katalysators 11 der eine geringe katalytische Wirkung
aufweisende Sauerstoffsensor vorgesehen wird, folgt die an
hand der gestrichelten Kurve in Fig. 5D gezeigte Änderung
der elektromotorischen Kraft des Sauerstoffsensors 13 der
Lageverschiebung des Fensters, so daß die Position des Be
reichs, an dem das katalytische Reinigungsverhältnis stets
hoch ist bzw. das Fenster erfaßt werden kann.
Demzufolge wird im Ausführungsbeispiel der Erfindung der
eine leistungsfähige katalytische Wirkung aufweisende Sauer
stoffsensor 12 stromauf des Rhodium-Katalysators 11 vorgese
hen, während der eine niedrige katalytische Wirkung aufwei
sende Sauerstoffsensor 13 stromab des Rhodium-Katalysators
11 vorgesehen wird. Dies hat zur Folge, daß das
Luft/Brennstoff-Verhältnis zum theoretischen
Luft/Brennstoff-Verhältnis hin gesteuert wird, da keine Ab
weichung der Ausgangssignal-Kennlinie auftritt, obgleich der
Sauerstoffsensor 12 dem unausgeglichenen bzw. ungereinigten
Verbrennungsgas ausgesetzt ist. Darüber hinaus kann das
Luft/Brennstoff-Verhältnis im Ansprechen auf eine Abweichung
der Fensterposition in sicherer Weise derart gesteuert wer
den, daß mittels eines später näher beschriebenen Verfahrens
stets ein hohes katalytisches Reinigungsverhältnis im Rho
dium-Katalysator 11 erzielbar ist.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 9
ein Verfahren zum Steuern des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
des Gasmotors 1 unter Verwendung der Sauerstoffsensoren 12
und 13 näher beschrieben, das heißt ein Verfahren zur Be
rechnung eines Steuerungsbetrags für das Steuerventil 8.
Fig. 6 zeigt anhand eines Flußdiagramms eine Steuerungsaus
maß-Berechnungsroutine zur Berechnung eines Steuerungsaus
maßes D des Steuerventils 8.
Zunächst wird in einem Schritt 301 ein Basis- bzw. Grund-
Steuerungsausmaß DB unter Verwendung eines mittels des An
saugluft-Drucksensors 9 erfaßten Ansaugluftdrucks PM sowie
einer mittels des Motordrehzahlsensors 15 ermittelten Motor
drehzahl NE in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung
berechnet:
DB ← (PM - PMOS) × KPMB × KNE × KDB + DOS (1)
In dieser Gleichung bezeichnet PMOS einen in Fig. 11 gezeig
ten Wert, der einem in der Beziehung zwischen dem Ansaug
luftdruck PM und der Gesamt-Gasdurchflußmenge vorliegenden
Versatz bzw. Offsetwert entspricht, der in Übereinstimmung
mit jedem Gasmotor eingestellt wird; KPMB bezeichnet einen
Umsetzungskoeffizienten zum Umsetzen des Ansaugluftdrucks in
ein Leistungsverhältnis; KNE bezeichnet einen Motordrehzahl-
Kompensationskoeffizienten, der in Übereinstimmung mit der
Motordrehzahl NE eingestellt ist, da gemäß der Darstellung
in Fig. 12 eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl NE und
dem Motordrehzahl-Kompensationskoeffizienten KNE vorliegt;
KDB bezeichnet einen in Übereinstimmung mit dem Ansaugluft
druck PM und der Motordrehzahl NE eingestellten Kompensati
onskoeffizienten; und DOS bezeichnet einen Wert, der einem
Versatz- bzw. Offsetwert entspricht, der in der in Fig. 13
gezeigten Beziehung zwischen dem Leistungsverhältnis und der
Umgehungs-Durchflußmenge vorliegt, und der in ähnlicher
Weise wie der Wert PMOS in Übereinstimmung mit jedem Gasmo
tor eingestellt wird.
In einem Folgeschritt 302 wird unter Verwendung des Ansaug
luftdrucks PM, der Motordrehzahl NE sowie eines
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Kompensationskoeffizienten FAF in
Übereinstimmung mit folgender Gleichung ein Kompensations-
Steuerungsausmaß DF berechnet:
DF ← (PM - PMOS) × KPMF × KNE × FAF (2)
In dieser Gleichung ist mit KPMF ein Wert bezeichnet, der in
Übereinstimmung mit folgender Gleichung eingestellt ist, die
eine Neigung α einer eine Beziehung zwischen dem Ansaugluft
druck PM und der Gesamt-Gasdurchflußmenge angebenden Kurve
sowie einer Neigung β einer eine Beziehung zwischen dem Lei
stungsverhältnis und der Umgehungs-Durchflußmenge angebenden
Kurve verwendet:
KPMF ← α/β (3)
In einem Nachfolgeschritt 303 wird das Steuerungsausmaß D in
Abhängigkeit von dem Grund-Steuerungsausmaß DB und dem Kom
pensations-Steuerungsausmaß DF, die gemäß vorstehender Er
läuterung berechnet worden sind, berechnet. In einem Schritt
304 wird ein dem Steuerungsausmaß D entsprechendes Steuersi
gnal ausgegeben und dem Steuerventil 8 zugeführt. Daraufhin
ist die Steuerungsausmaß-Berechnungsroutine beendet.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Einstellen des
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Kompensationskoeffizienten FAF
näher erläutert. Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm, das eine
Haupt-Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerungsrou
tine zur Berechnung des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Kompensa
tionskoeffizienten FAF in Übereinstimmung mit einem Aus
gangswert V1 (einem ersten Ausgangswert) des ersten Sauer
stoffsensors 12 darstellt. Diese Haupt-Luft/Brennstoff-Ver
hältnis-Rückkopplungssteuerungsroutine wird bei jedem vorbe
stimmten Zeitintervall (von beispielsweise 4 ms in diesem
Ausführungsbeispiel) gestartet und durchgeführt.
Zunächst wird in einem Schritt 401 überprüft, ob ein Haupt-
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungszustand vorliegt
oder nicht. Dieser Haupt-Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rück
kopplungszustand besteht in diesem Ausführungsbeispiel bei
spielsweise darin, daß die Maschine gestartet wurde und sich
der erste Sauerstoffsensor 12 in einem aktiven Zustand oder
dergleichen befindet. Falls darauf entschieden wird, daß
kein Haupt-Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungszustand
vorliegt, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 402, bei dem
der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Kompensationskoeffizient FAF
auf den Wert 0 eingestellt wird (FAF <-0).
Wenn demgegenüber dahingehend entschieden wird, daß der
Haupt-Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungszustand vor
liegt, führt die zentrale Recheneinheit im Anschluß an einen
Schritt 403 die Haupt-Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopp
lungssteuerung durch.
Im Schritt 403 liest die zentrale Recheneinheit 20a den er
sten Ausgangswert V1 aus. In einem Folgeschritt 404 wird
überprüft, ob der erste Ausgangswert V1 gleich oder kleiner
als eine erste Bezugs- bzw. Referenzspannung VR1 (von bei
spielsweise 0,45 V in diesem Ausführungsbeispiel) ist oder
nicht, das heißt, ob sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis in
einem fetten oder in einem mageren Zustand befindet. Demge
mäß wird der in Fig. 10A gezeigte Ausgangswert V1 des Sauer
stoffsensors 12 gemäß der Darstellung in Fig. 10B bewertet
bzw. überprüft. Wenn der erste Ausgangswert V1 gleich der
oder kleiner als die erste Referenzspannung VR1 ist, das
heißt, wenn sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis in einem ma
geren Zustand befindet, schreitet der Ablauf zu einem
Schritt 405, bei dem die zentrale Recheneinheit 20a den je
weiligen Wert eines ersten Verzögerungszählers CDLY1 um eins
verringert (CDLY1<-CDLY1-1).
In Folgeschritten 406 und 407 wird der erste Verzögerungs
zähler CDLY1 unter Verwendung eines ersten Fettverzögerungs-
Intervalls TDR1 überwacht. Im einzelnen wird im Schritt 406
darüber entschieden, ob der Wert des ersten Verzögerungszäh
lers CDLY1 kleiner als das erste Fettverzögerungs-Intervall
TDR1 ist. Falls der Wert des ersten Verzögerungszählers
CDLY1 kleiner als das erste Fettverzögerungs-Intervall TDR1
ist, schreitet der Ablauf zu dem Schritt 407, bei dem die
zentrale Recheneinheit 20a den Wert des ersten Verzögerungs
zählers CDLY1 erneut auf das erste Fettverzögerungs-Inter
vall TDR1 einstellt.
Wenn im Schritt 404 demgegenüber der erste Ausgangswert V1
größer als die erste Referenzspannung VR1 ist, befindet sich
das Luft/Brennstoff-Verhältnis in einem fetten Zustand, so
daß der Ablauf zu einem Schritt 408 verzweigt, bei dem die
zentrale Recheneinheit 20a den Wert des ersten Verzögerungs
zählers CDLY1 um eins erhöht (CDLY1<-CDLY1+1).
In Folgeschritten 409 und 410 wird der erste Verzögerungs
zähler CDLY1 unter Verwendung eines ersten Magerverzöge
rungs-Intervalls TDL1 überwacht. Hierzu wird im Schritt 409
überprüft, ob der Wert des ersten Verzögerungszählers CDLY1
größer als das erste Magerverzögerungs-Intervall TDL1 ist.
Wenn der Wert des ersten Verzögerungszählers CDLY1 gleich
dem oder größer als das erste Magerverzögerungs-Intervall
TDL1 ist, wird zum Schritt 410 verzweigt, bei dem die zen
trale Recheneinheit 20a den Wert des ersten Verzögerungszäh
lers CDLY1 erneut auf das erste Magerverzögerungs-Intervall
TDL1 einstellt.
Das vorstehend erwähnte erste Fettverzögerungs-Intervall
TDR1 wird auf einen Zählwert eingestellt, der dem Verzöge
rungsintervall der fetten Seite entspricht, die durch einen
negativen Wert definiert ist. Dieses Verzögerungsintervall
der fetten Seite ist vorgesehen, um die Beurteilung auf
rechtzuerhalten, daß das Ausgangssignal des ersten Sauer
stoffsensors 12 einen mageren Zustand anzeigt, obgleich die
ses Ausgangssignal einen Übergang von einem mageren Zustand
zu einem fetten Zustand anzeigt, wie dies aus Fig. 10C
hervorgeht. Das vorstehend erwähnte erste Magerverzögerungs-
Intervall TDL1 wird auf einen Zählwert eingestellt, der dem
Verzögerungsintervall der mageren Seite entspricht, die mit
einem positiven Wert definiert ist. Dieses
Verzögerungsintervall der mageren Seite ist vorgesehen, um
die Beurteilung aufrechtzuerhalten, daß das Ausgangssignal
des ersten Sauerstoffsensors 12 einen fetten Zustand an
zeigt, obgleich dieses Ausgangssignal einen Übergang von ei
nem fetten Zustand zu einem mageren Zustand anzeigt, wie aus
Fig. 10C hervorgeht.
Wenn der Wert des ersten Verzögerungszählers CDLY1 bezüglich
eines Bezugswerts von Null positiv ist, wird entschieden,
daß sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis nach der Verzöge
rungsverarbeitung in einem fetten Zustand befindet. Wenn der
Wert des ersten Verzögerungszählers CDLY1 demgegenüber nega
tiv ist, wird entschieden, daß sich das Luft/Brennstoff-Ver
hältnis nach der Verzögerungsverarbeitung in einem mageren
Zustand befindet. Das erste Fettverzögerungs-Intervall TDR1
sowie das erste Magerverzögerungs-Intervall TDL1 werden in
Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des zweiten Sauer
stoffsensors 13 von einer untergeordneten Luft/Brennstoff-
Verhältnis-Rückkopplungssteuerung kompensiert.
In einem Schritt 411 wird überprüft, ob ein Vorzeichen des
ersten Verzögerungszählers CDLY1, das gemäß vorstehender Be
schreibung eingestellt ist, invertiert ist oder nicht, das
heißt, es wird entschieden, ob das Luft/Brennstoff-Verhält
nis im Anschluß an die Verzögerungsverarbeitung einen Über
gang aufweist oder nicht. Wenn das Luft/Brennstoff-Verhält
nis nach der Verzögerungsverarbeitung einen Übergang auf
weist, wird in Schritten 412 bis 414 eine Überspringungsver
arbeitung durchgeführt.
Im Schritt 412 wird entschieden, ob der betreffende Übergang
ein solcher von einem fetten Zustand zu einem mageren Zu
stand ist oder nicht. Wenn entschieden wird, daß ein Über
gang vom fetten Zustand zum mageren Zustand vorliegt,
schreitet der Ablauf zum Schritt 413, bei dem der
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Kompensationskoeffizient FAF um
einen Überspringungsbetrag RS1 aufgestuft wird (FAF<-FAF+
RS1). Wenn demgegenüber entschieden wird, daß ein Übergang
vom mageren Zustand zum fetten Zustand vorliegt, wird zum
Schritt 414 verzweigt, bei dem der Luft/Brennstoff -Verhält
nis-Kompensationskoeffizient FAF um den Überspringungs-Be
trag RS1 herabgestuft wird (FAF<-FAF-RS1).
Wenn im Schritt 411 demgegenüber erkannt wird, daß das
Luft/Brennstoff-Verhältnis im Anschluß an die Verzögerungs
verarbeitung keinen Übergang aufweist, wird in Schritten 415
bis 417 eine Integrationsverarbeitung durchgeführt. Im
Schritt 415 wird entschieden, ob der erste Verzögerungszäh
ler CDLY1 gleich oder kleiner als 0 ist oder nicht, das
heißt, ob sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis in einem fet
ten Zustand oder einem mageren Zustand befindet. Wenn ent
schieden wird, daß es sich in einem mageren Zustand befin
det, wird zum Schritt 416 verzweigt, bei dem der
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Kompensationskoeffizient FAF um
eine erste Integrationskonstante K1 aufgestuft wird (FAF<-
FAF+K1). Wenn demgegenüber erkannt wird, daß sich das
Luft/Brennstoff-Verhältnis in einem fetten Zustand befindet,
verzweigt der Ablauf zum Schritt 417, bei dem der
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Kompensationskoeffizient FAF um
die erste Integrationskonstante K1 herabgestuft wird (FAF <-
FAF-K1).
Damit ist die Haupt-Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopp
lungssteuerungsroutine beendet.
Die Verwendung des ersten Sauerstoffsensors 12, der eine
leistungsfähige Katalysatorwirkung hat, ermöglicht daher
eine genaue Ermittlung dahingehend, ob sich das
Luft/Brennstoff-Verhältnis in einem fetten Zustand oder in
einem mageren Zustand befindet, da sich der erste Ausgangs
wert V1 stets ändert, wenn sich das Luft/Brennstoff-Verhält
nis in einem theoretischen Luft/Brennstoff-Verhältnis des
Gasmotors 1 befindet, obgleich der erste Sauerstoffsensor 12
dem unausgeglichenen bzw. ungereinigten Verbrennungsgas aus
gesetzt ist. Mit anderen Worten ist es möglich, das
Luft/Brennstoff-Verhältnis derart einzustellen, daß der Rho
dium-Katalysator 11 das Abgas höchst wirkungsvoll reinigt.
Bei dieser Haupt-Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungs-
Steuerung wird die erste Integrationskonstante K1 auf einen
Wert eingestellt, der ausreichend kleiner als der erste
Überspringungsbetrag RS1 ist, so daß der Luft/Brennstoff-
Verhältnis-Kompensationskoeffizient FAF im mageren Zustand
allmählich gemäß der Darstellung in Fig. 10E zunimmt. Das
zugeführte Brenngas bzw. dessen Menge wird daher allmählich
vergrößert, um das Luft/Brennstoff-Verhältnis zur fetten
Seite hin zu steuern. In einem fetten Zustand nimmt der
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Kompensationskoeffizient FAF dem
gegenüber allmählich ab. Demzufolge nimmt die Menge des zu
geführten Brenngases allmählich ab, um das Luft/Brennstoff-
Verhältnis zur mageren Seite hin zu steuern.
Die Fig. 8 und 9 zeigen ein Flußdiagramm der untergeord
neten Luft/BrennstoffVerhältnis-Rückkopplungsroutine zum
Einstellen der in der Haupt-Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rück
kopplungssteuerung verwendeten Verzögerungsintervalle, das
heißt zum Einstellen des ersten Fettverzögerungs-Intervalls
TDR1 und des ersten Magerverzögerungs-Intervalls TDL1, und
zwar in Übereinstimmung mit einem Ausgangswert V2 des zwei
ten Sauerstoffsensors 13 (zweiter Ausgangswert), der in Fig.
10E gezeigt ist. Diese untergeordnete Luft/Brennstoff-Ver
hältnis-Rückkopplungssteuerungsroutine wird zu jedem vor
bestimmten Zeitraum (von beispielsweise 1 s. bei diesem Aus
führungsbeispiel) gestartet und durchgeführt.
In einem Anfangsschritt 501 wird zunächst überprüft, ob eine
untergeordnete Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungsbe
dingung bzw. -Situation bewirkt ist bzw. vorliegt oder
nicht. So sollte die untergeordnete Luft/Brennstoff-Verhält
nis-Rückkopplungsbedingung in diesem Ausführungsbeispiel
beispielsweise den beiden folgenden Bedingungen genügen: (1)
die Haupt-Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungsbedingung
liegt vor und (2) der zweite Sauerstoffsensor 13 befindet
sich in einem aktiven Zustand.
Wenn entschieden wird, daß keine untergeordnete
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungsbedingung vorliegt,
schreitet der Ablauf zu einem Schritt 502, bei dem ein zu
letzt vorliegender Verzögerungs-Kompensationswert DLTDO
durch einen später erläuterten Lernwert DLTDAV ersetzt wird
(DLTDO<-DLTDAV), um die untergeordnete Luft/Brennstoff-
Verhältnis -Rückkopplungssteuerung auf den nächsten
Steuerungsvorgang vorzubereiten. In einem Folgeschritt 503
wird der Lernwert DLTDAV in einen Verzögerungs-Kompensati
onswert DLTD eingesetzt (DLTD<-DLTDAV), worauf der Ablauf
zu einem Schritt 523 verzweigt.
Wenn demgegenüber entschieden wird, daß die untergeordnete
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungsbedingung vorliegt,
führt die zentrale Recheneinheit 20a die sich an einen
Schritt 504 anschließende Verarbeitung durch.
Im Schritt 504 liest die zentrale Recheneinheit 20a den
zweiten Ausgangswert V2 aus. In einem Folgeschritt 505
stellt die zentrale Recheneinheit 20a eine zweite Bezugs-
bzw. Referenzspannung VR2 in Übereinstimmung mit dem Ansaug
luftdruck PM ein. Gemäß dem in Fig. 14 gezeigten Kurvenver
lauf liegt zwischen dem Ansaugluftdruck PM und der zweiten
Referenzspannung VR2 eine gegenseitige Beziehung in der
Weise vor, daß die zweite Referenzspannung VR2 mit einer Zu
nahme im Ansaugluftdruck PM abnimmt.
In einem Folgeschritt 506 wird entschieden, ob der zweite
Ausgangswert V2 gleich der oder kleiner als die zweite Refe
renzspannung VR2 ist oder nicht, das heißt, ob sich das von
dem zweiten Sauerstoffsensor 13 erfaßte Luft/Brennstoff-Ver
hältnis gemäß dem in Fig. 10F gezeigten Kurvenverlauf in ei
nem fetten Zustand oder einem mageren Zustand befindet. Wenn
der zweite Ausgangswert V2 gleich der oder kleiner als die
zweite Referenzspannung VR2 ist, das heißt, wenn sich das
Luft/Brennstoff-Verhältnis in einem mageren Zustand befin
det, schreitet der Ablauf zu einem Schritt 507, bei dem die
zentrale Recheneinheit 20a den jeweiligen Wert eines zweiten
Verzögerungszählers CDLY2 um eins verringert (CDLY2<-CDLY2
-1).
In Folgeschritten 508 und 509 wird der zweite Verzögerungs
zähler CDLY2 unter Verwendung eines zweiten Fettverzöge
rungs-Intervalls TDR2 überwacht, worauf der Ablauf zu einem
Schritt 513 verzweigt. Im einzelnen wird im Schritt 508 ent
schieden, ob der Wert des zweiten Verzögerungszählers CDLY2
kleiner als das zweite Fettverzögerungs-Intervall TDR2 ist.
Wenn der Wert des zweiten Verzögerungszählers CDLY2 kleiner
als das zweite Fettverzögerungs-Intervall TDR2 ist, wird zum
Schritt 509 verzweigt, bei dem die zentrale Recheneinheit
20a den Wert des zweiten Verzögerungszählers CDLY2 erneut
auf das zweite Fettverzögerungs-Intervall TDR2 einstellt.
Wenn der zweite Ausgangswert V2 im Schritt 506 demgegenüber
größer als die zweite Referenzspannung VR2 ist, das heißt,
wenn sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis in einem fetten Zu
stand befindet, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 510,
bei dem die zentrale Recheneinheit 20a den Wert des zweiten
Verzögerungszählers CDLY2 um eins erhöht (CDLY2 CDLY2+
1).
In Folgeschritten 511 und 512 wird der zweite Verzögerungs
zähler CDLY2 unter Verwendung eines zweiten Magerverzöge
rungs-Intervalls TDL2 überwacht, worauf der Ablauf zum
Schritt 513 verzweigt. Im einzelnen wird im Schritt 511 ent
schieden, ob der Wert des zweiten Verzögerungszählers CDLY2
größer als das zweite Magerverzögerungs-Intervall TDL2 ist.
Wenn der Wert des zweiten Verzögerungszählers CDLY2 gleich
dem oder größer als das zweite Magerverzögerungs-Intervall
TDL2 ist, verzweigt der Ablauf zu dem Schritt 512, bei dem
die zentrale Recheneinheit 20a den Wert des zweiten Verzöge
rungszählers TDLY2 erneut auf das zweite Magerverzögerungs-
Intervall einstellt.
Ein dem Verzögerungs-Intervall der fetten Seite entsprechen
der Zählwert, der mit einem negativen Wert definiert ist,
wird auf das oben erwähnte zweite Fettverzögerungs-Intervall
TDR2 eingestellt. Dieses Verzögerungs-Intervall der fetten
Seite ist vorgesehen, um die Beurteilung darüber aufrechtzu
erhalten, daß das Ausgangssignal des zweiten Sauerstoffsen
sors 13 einen mageren Zustand aufweist, obgleich dieses Aus
gangssignal einen Übergang von einem mageren Zustand zu ei
nem fetten Zustand zeigt, wie dies aus Fig. 10G hervorgeht.
Ein dem Verzögerungs-Intervall der mageren Seite entspre
chender Zählwert, der durch einen positiven Wert definiert
ist, wird auf das vorstehend erwähnte zweite Magerverzöge
rungs-Intervall TDL2 eingestellt. Dieses Verzögerungs-Inter
vall der mageren Seite ist vorgesehen, um die Beurteilung
darüber aufrechtzuerhalten, daß das Ausgangssignal des zwei
ten Sauerstoffsensors 13 einen fetten Zustand anzeigt, ob
gleich dieses Ausgangssignal einen Übergang von einem fetten
Zustand zu einem mageren Zustand anzeigt.
Wenn der Wert des zweiten Verzögerungszählers CDLY2 bezüg
lich eines Referenzwerts von Null positiv ist, wird angenom
men, daß sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis nach der Verzö
gerungs-Verarbeitung in einem fetten Zustand befindet. Wenn
der Wert des zweiten Verzögerungszählers CDLY2 demgegenüber
negativ ist, wird angenommen, daß sich das Luft/Brennstoff-
Verhältnis nach der Verzögerungs-Verarbeitung in einem mage
ren Zustand befindet.
Im Schritt 513 wird entschieden, ob ein jeweiliges Vorzei
chen des gemäß vorstehender Beschreibung eingestellten zwei
ten Verzögerungszählers CDLY2 invertiert ist oder nicht, das
heißt es wird entschieden, ob das Luft/Brennstoff-Verhältnis
nach der Verzögerungs-Verarbeitung einen Übergang aufweist
oder nicht. Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis nach der
Verzögerungs-Verarbeitung einen Übergang aufweist, verzweigt
der Ablauf zu einem Schritt 514, bei dem ein Durchschnitts
wert des letztmaligen Verzögerungs-Kompensationswerts DLTDO
und des Verzögerungs-Kompensationswerts DLTD für den Lern
wert DLTDAV eingestellt wird (DLTDAV<-(DLTDO+DLTD)/2).
In einem Folgeschritt 515 wird in den Verzögerungs-Kompensa
tionswert DLTDO der Verzögerungs-Kompensationswert DLTD ein
gesetzt (DLTDO <-DLTD), worauf der Ablauf zu einem Schritt
516 verzweigt, bei dem darüber entschieden wird, ob der vor
liegende Übergang ein solcher von einem fetten Zustand zu
einem mageren Zustand ist oder nicht. Wenn entschieden wird,
daß ein Übergang vom fetten Zustand zum mageren Zustand vor
liegt, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 517, bei dem
der Verzögerungs-Kompensationswert DLTD um einen zweiten
Fettüberspringungs-Betrag SSR verringert wird (DLTD<-DLTD
-SSR), worauf zu einem Schritt 523 verzweigt wird. Wenn
demgegenüber dahingehend entschieden wird, daß ein Übergang
vom mageren Zustand zum fetten Zustand vorliegt, verzweigt
der Ablauf zu einem Schritt 518, bei dem der Verzögerungs-
Kompensationswert DLTD um einen zweiten Mager-
Überspringungsbetrag SSL vergrößert wird (DLTD<-DLTD+
SSL), worauf ebenfalls zum Schritt 523 verzweigt wird. Der
zweite Fettüberspringungs-Betrag SSR wird auf einen Wert
eingestellt, der gleich groß wie oder größer als der zweite
Magerüberspringungs-Betrag SSL ist (in diesem
Ausführungsbeispiel wird der zweite Fettüberspringungs-Be
trag SSR auf einen Wert eingestellt, der gleich dem Wert des
zweiten Magerüberspringungs-Betrags SSL ist).
Wenn demgegenüber im Schritt 513 erkannt wird, daß nach der
Verzögerungs-Verarbeitung kein Übergang im Luft/Brennstoff-
Verhältnis vorliegt, wird zu einem Schritt 519 verzweigt,
bei dem eine zweite Integrationskonstante SK in Übereinstim
mung mit dem Ansaugluftdruck PM eingestellt wird. Der An
saugluftdruck PM und die zweite Integrationskonstante SK
werden derart eingestellt, daß in Übereinstimmung mit der
Darstellung in Fig. 16, die eine Beziehung zwischen der
zweiten Integrationskonstante SK und dem Ansaugluftdruck PM
zeigt, der Ansaugluftdruck PM um so kleiner wird, je kleiner
die zweite Integrationskonstante wird.
In einem Folgeschritt 520 wird entschieden, ob der Zählstand
des zweiten Verzögerungszählers CDLY2 gleich oder kleiner
als 0 ist oder nicht, das heißt, ob sich das
Luft/Brennstoff-Verhältnis in einem fetten Zustand oder ei
nem mageren Zustand befindet. Wenn entschieden wird, daß es
sich in einem mageren Zustand befindet, wird zum Schritt 512
verzweigt, bei dem der Verzögerungs-Kompensationswert DLTD
um die im Schritt 519 eingestellte zweite Integrationskon
stante SK verringert wird (DLTD<-DLTD-SK), worauf der
Ablauf zum Schritt 523 verzweigt. Wenn im Schritt 520 demge
genüber erkannt wird, daß sich das Luft/Brennstoff-Verhält
nis in einem fetten Zustand befindet, wird zu einem Schritt
522 verzweigt, bei dem der Verzögerungs-Kompensationswert
DLTD um die zweite Integrationskonstante SK vergrößert wird
(DLTD<-DLTD+SK), worauf der Ablauf zum Schritt 523 fort
schreitet.
Im Schritt 523 wird entschieden, ob der wie vorstehend er
wähnt eingestellte Verzögerungs-Kompensationswert DLTD klei
ner als ein Referenzwert DLTD1 ist. Der Referenzwert DLTD1
wird in folgender Gleichung verwendet:
TDRMIN = TDR0 + DLTD1 (4)
In dieser Gleichung bezeichnet TDRMIN einen Zählwert, der
einem minimalen Zeitintervall des Verzögerungs-Intervalls
der fetten Seite in der Haupt-Luft/Brennstoff-Verhältnis-
Rückkopplungssteuerung entspricht. Da das erste Fettverzöge
rungs-Intervall TDR1 gemäß vorstehender Erläuterung als ein
negativer Wert definiert ist, entspricht TDRMIN darüber
hinaus einem oberen Grenzwert des ersten Fettverzögerungs-
Intervalls TDR1. TDR0 bezeichnet einen Zählwert, der einem
Anfangswert des ersten Fettverzögerungs-Intervalls TDR1 ent
spricht.
Wenn der Verzögerungs-Kompensationswert DLTD im Schritt 523
kleiner als der Referenzwert DLTD1 ist, das heißt, wenn das
durch den Verzögerungs-Kompensationswert DLTD kompensierte
erste Fettverzögerungs-Intervall TDR1 kleiner als der obere
Grenzwert TDRMIN ist, wird zu einem Schritt 524 verzweigt,
bei dem das erste Magerverzögerungs-Intervall TDL1 auf einen
Minimalwert TDLMIN eingestellt wird. Der Minimalwert TDLMIN
ist ein Minimalwert des ersten Magerverzögerungs-Intervalls
TDL1. In einem Folgeschritt 525 wird das erste Fettverzöge
rungs-Intervall TDR1 mit der Summe aus dem Verzögerungs-Kom
pensationswert DLTD und dem Anfangswert TDR0 belegt (TDR1<-
TDR0+DLTD).
In Folgeschritten 526 und 527 wird das erste Fettverzöge
rungs-Intervall TDR1 unter Verwendung eines unteren Grenz
werts TR1 überwacht. Im einzelnen wird im Schritt 526 ent
schieden, ob das erste Fettverzögerungs-Intervall TDR1 klei
ner als der untere Grenzwert TR1 ist, der ein einem maxima
len Intervall des Verzögerungsintervalls der fetten Seite in
der Haupt-Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung
entsprechender Zählwert ist.
Wenn das erste Fettverzögerungs-Intervall TDR1 kleiner als
der im Schritt 525 eingestellte untere Grenzwert TR1 ist,
wird zu einem Schritt 527 verzweigt, bei dem das erste Fett
verzögerungs-Intervall TDR1 erneut auf den unteren Grenzwert
TR1 eingestellt wird.
Wenn im Schritt 523 demgegenüber festgestellt wird, daß der
Verzögerungs-Kompensationswert DLTD gleich dem oder größer
als der Referenzwert DLTD1 ist, das heißt, daß das durch den
Verzögerungs-Kompensationswert DLTD kompensierte erste Fett
verzögerungs-Intervall TDR1 gleich dem oder größer als der
obere Grenzwert TDRMIN ist, wird zu einem Schritt 528 ver
zweigt, bei dem das erste Magerverzögerungs-Intervall TDL1
auf den Wert (TDL1<-TDL0+(DLTD-100)) eingestellt wird,
worin TDL0 einen Anfangswert des ersten Magerverzögerungs-
Intervalls TDL1 bezeichnet.
In einem Folgeschritt 529 wird das erste Fettverzögerungs-
Intervall TDR1 auf den oberen Grenzwert TDRMIN eingestellt
und die zentrale Recheneinheit 20a führt eine Überwachungs
verarbeitung gemäß den Schritten 530 und 531 durch. Im ein
zelnen wird im Schritt 530 darüber entschieden, ob das erste
Magerverzögerungs-Intervall TDL1 größer als ein oberer
Grenzwert TL1 ist. Wenn das erste Magerverzögerungs-Inter
vall TDL1 größer als der obere Grenzwert TL1 ist, wird zum
Schritt 531 verzweigt, bei dem das erste Magerverzögerungs-
Intervall TDL1 erneut auf einen oberen Grenzwert TL1 einge
stellt wird (TDL1<-TL1), womit die Durchführung dieser
Routine beendet ist.
In der untergeordneten Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopp
lungssteuerung wird die zweite Integrationskonstante SK auf
einen Wert eingestellt, der ausreichend kleiner als die
zweiten Überspringungs-Beträge SSR und SSL ist, so daß der
Verzögerungs-Kompensationswert DLTD in einem mageren Zustand
allmählich zunimmt oder das erste Magerverzögerungs-Inter
vall TDL1 abnimmt. Wenn sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis
in einem fetten Zustand befindet, nimmt darüber hinaus das
erste Magerverzögerungs-Intervall TDL1 allmählich ab, so daß
das erste Fettverzögerungs-Intervall TDR1 allmählich abnimmt
oder das erste Magerverzögerungs-Intervall TDL1 zunimmt. Die
Verwendung des eine schwache Katalysatorwirkung aufweisenden
Sauerstoffsensors stellt daher sicher, daß das Zentrum der
Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses der dem Gasmotor
1 Luft/Brennstoff-Mischung aufgrund der unter Bezugnahme auf
Fig. 5 erläuterten Gründe zur Position des Fensters gebracht
wird, wie dies in Fig. 10I gezeigt ist.
Das mittels der untergeordneten Luft/Brennstoff-Verhältnis-
Rückkopplungssteuerung kompensierte erste Verzögerungs-In
tervall ist darüber hinaus wie folgt:
Wenn der Verzögerungs-Kompensationsbetrag DLTD gleich dem oder größer als der Basiswert DLTD1 ist, wie dies in den Fig. 15A bis 15D anhand von Zeitdiagrammen dieses Ausfüh rungsbeispiels gezeigt ist, das heißt, wenn das Verzöge rungs-Intervall der fetten Seite auf einen größeren Wert als das minimale Intervall eingestellt ist, wird das Verzöge rungs-Intervall der mageren Seite auf das minimale Intervall eingestellt und das Verzögerungs-Intervall der fetten Seite in Übereinstimmung mit dem Verzögerungs-Kompensationsbetrag DLTD eingestellt.
Wenn der Verzögerungs-Kompensationsbetrag DLTD gleich dem oder größer als der Basiswert DLTD1 ist, wie dies in den Fig. 15A bis 15D anhand von Zeitdiagrammen dieses Ausfüh rungsbeispiels gezeigt ist, das heißt, wenn das Verzöge rungs-Intervall der fetten Seite auf einen größeren Wert als das minimale Intervall eingestellt ist, wird das Verzöge rungs-Intervall der mageren Seite auf das minimale Intervall eingestellt und das Verzögerungs-Intervall der fetten Seite in Übereinstimmung mit dem Verzögerungs-Kompensationsbetrag DLTD eingestellt.
Wenn der Verzögerungs-Kompensationsbetrag DLTD andererseits
gleich dem oder kleiner als der Basis-Wert DLTD1 ist, das
heißt, wenn das Verzögerungs-Intervall der fetten Seite auf
einen Wert gleich dem minimalen oder kleiner als das mini
male Intervall eingestellt ist, wird das Verzögerungs-Inter
vall der fetten Seite auf das minimale Intervall eingestellt
und das Verzögerungs-Intervall der mageren Seite wird in
Übereinstimmung mit dem Verzögerungs-Kompensationsbetrag
DLTD eingestellt. Daher wird in dem Verzögerungs-Intervall
der Haupt-Luft/Brennstoff-Verhältnis -Rückkopplungssteuerung
verhindert, daß das mittels des Katalysators erzielbare Rei
nigungsverhältnis in der Steuerungsfrequenz der Haupt-
Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung abnimmt,
wobei diese Abnahme dadurch hervorgerufen wird, daß eines
der Verzögerungs-Intervalle der fetten oder mageren Seite
auf das minimale Intervall eingestellt ist, so daß das Ver
zögerungs-Intervall groß wird.
Fig. 18 zeigt ein Funktions-Blockschaltbild dieses Ausfüh
rungsbeispiels.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Umgehungs-Brennstoff-
Zufuhrkanal 7 stromauf des regelbaren Ventils 5 geöffnet, so
daß das Brenngas stromauf von dem regelbaren Ventil 5
vorbeigeleitet wird. Es ist jedoch auch möglich, das Brenn
gas stromab des regelbaren Ventils 5 vorbeizuleiten oder die
Ansaugluft anstelle des Brenngases vorbeizuleiten. Darüber
hinaus kann der Brennstoff mittels eines nicht gezeigten
Einspritzventils zugeführt werden.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die
zweite Referenzspannung VR2 und die zweite Integrationskon
stante SK in Übereinstimmung mit einer Flußgeschwindigkeit
des Gasgemisches eingestellt. Es ist jedoch auch möglich,
die zweiten Überspringungsbeträge SSL und SSR in Überein
stimmung mit dem Ansaugluftdruck PM unter Verwendung der in
Fig. 17 gezeigten Kennlinie, die eine Beziehung zwischen den
Überspringungsbeträgen SSR und SSL sowie dem Ansaugluftdruck
PM zeigt, einzustellen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die
Anwendung des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens für
einen Gasmotor 1 beschrieben. Die Erfindung ist jedoch
selbstverständlich auch für andere Brennkraftmaschinen ver
wendbar, wie zum Beispiel einen Benzinmotor oder derglei
chen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird
das in der Verarbeitung des Ausgangssignals des ersten Sau
erstoffsensors 12 verwendete Verzögerungs-Intervall in Über
einstimmung mit dem Ausgangssignal des zweiten Sauerstoff
sensors 13 kompensiert. Jedoch ist es auch möglich, weitere
Parameter (wie beispielsweise die Integrationskonstante, den
Überspringungs-Betrag, die Referenzspannung), die bei der
Verarbeitung des Ausgangssignals des ersten Sauerstoffsen
sors 12 verwendet werden, zu kompensieren.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der keine Ka
talysatorschicht aufweisende zweite Sauerstoffsensor 13
stromab des Rhodium-Katalysators 11 angeordnet, um der Ab
weichung der Fensterposition beim Auftreten einer Ver
schlechterung des Rhodium-Katalysators sicher zu folgen. Je
doch ist es auch möglich, einen solchen zweiten Sauerstoff
sensor 13 zu verwenden, der eine Katalysatorschicht mit ei
ner geringeren katalytischen Wirkung als die des ersten Sau
erstoffsensors 12 aufweist. Bei dem beschriebenen Ausfüh
rungsbeispiel ist die Katalysatorschicht 35 im ersten Sauer
stoffsensor ausgebildet, der eine leistungsfähige Katalysa
torwirkung aufweist. Jedoch sind auch andere Verfahren mög
lich, welche die Katalysatorwirkung des ersten Sauerstoff
sensors 12 durch Erhitzen des ersten Sauerstoffsensors 12
auf eine höhere Temperatur als die des zweiten Sauerstoff
sensors 13 anheben.
Gemäß vorstehender Beschreibung schlägt die vorliegende Er
findung die Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses ei
ner Brennkraftmaschine zur Erhöhung des Reinigungsgrads des
Rhodium-Katalysators durch genaues und kontinuierliches Er
fassen des theoretischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses vor,
obgleich sich das Abgas in einem unausgeglichenen Zustand
oder einem Zustand niedriger Temperatur befindet, und zwar
indem das Luft/Brennstoff-Verhältnis zur Brennkraftmaschine
unter Zugrundelegung des Erfassungsergebnisses des ersten
und zweiten Sauerstoffdichtesensors gesteuert wird, wobei
der erste Sauerstoffsensor stromauf eines zur Reinigung der
in der Brennkraftmaschine erzeugten Abgase vorgesehenen Rho
dium-Katalysators und der zweite Sauerstoffsensor stromab
dieses Rhodium-Katalysators angeordnet ist, wobei die Fähig
keit zum Oxidieren oder Verringern einer bestimmten, im Ab
gas enthaltenen Komponente beim ersten Sauerstoffdichtesen
sor leistungsfähiger als beim zweiten Sauerstoffsensor ist.
Durch kontinuierliches und genaues Erfassen der Abweichung
desjenigen Bereichs, bei dem der Reinigungswirkungsgrad hoch
ist, gegenüber einer Verschlechterung des Rhodium-Katalysa
tors oder dergleichen, wird erfindungsgemäß ferner eine
Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses geschaffen, die
zu einer höchst wirkungsvollen Reinigung im Rhodium-Kataly
sator in der Lage ist.
Claims (6)
1. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungsgerät für eine
Brennkraftmaschine mit:
- a) einem Katalysator (11), der in einem Abgassystem (10) der Brennkraftmaschine (1) zur Reinigung eines ersten Abgases der Brennkraftmaschine (1) vorgesehen ist;
- b) einem ersten Sauerstoffdichtesensor (12), der stromauf des Katalysators (11) in dem Abgassystem (10) vor gesehen ist und auf eine erste Sauerstoffdichte eines ersten Abgases der Brennkraftmaschine (1) anspricht, um zu erfas sen, ob sich ein Luft/Brennstoff-Verhältnis der Brennkraft maschine (1) in einem fetten Zustand oder einem mageren Zu stand bezüglich eines theoretischen Luft/Brennstoff-Verhält nisses der Brennkraftmaschine (1) befindet;
- c) einem zweiten Sauerstoffdichtesensor (13), der stromab des Katalysators (11) in dem Abgassystem (10) vorge sehen ist und auf eine zweite Sauerstoffdichte eines zweiten Abgases, das durch den Katalysator (11) gelangt ist, an spricht, um zu erfassen, ob sich das Luft/Brennstoff-Ver hältnis der Brennkraftmaschine (1) in einem fetten Zustand oder einem mageren Zustand bezüglich eines theoretischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine (1) be findet; und
- d) einer Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungseinrich tung (20) zum Steuern des Luft/Brennstoff-Verhältnisses in Übereinstimmung mit den Erfassungsergebnissen des ersten und zweiten Sauerstoffsensors (12, 13), wobei der erste Sauerstoffsensor (12) eine Funktion zum Oxi dieren und Verringern einer bestimmten Komponente aufweist, die leistungsfähiger als die des zweiten Sauerstoff dichtesensors (13) ist.
2. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungsgerät für eine
Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Sauerstoffdichtesensor (12) aufweist:
- a) einen Festkörperelektrolyten (31), der in Form ei ner Röhre mit einem offenen Ende und einem geschlossenen Ende ausgebildet ist;
- b) eine erste Elektrodenschicht (32), die auf einem Bereich der inneren Oberfläche der Röhre aufgeschichtet ist;
- c) eine zweite Elektrodenschicht (33), die einen Be reich der äußeren Oberfläche der Röhre bedeckt, wobei der Festkörperelektrolyt (31) sowie die erste (32) und die zweite Elektrodenschicht (33) ein Sauerstoffkonzentrations element bilden;
- d) eine Schutzschicht (34), welche die zweite Elektro denschicht (33) bedeckt; und
- e) eine Katalysatorschicht (35), welche die Schutz schicht (34) bedeckt und zum Oxidieren oder Verringern der bestimmten Komponente dient.
3. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungsgerät für eine
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der zweite Sauerstoffdichtesensor (13) auf
weist:
- a) einen Festkörperelektrolyten (31), der in Form ei ner Röhre mit einem offenen und einem geschlossenen Ende ausgebildet ist;
- b) eine erste Elektrodenschicht (32), die auf einem Bereich der inneren Oberfläche der Röhre aufgeschichtet ist;
- c) eine zweite Elektrodenschicht (33), die einen Be reich der äußeren Oberfläche der Röhre bedeckt, wobei der Festkörperelektrolyt (31) sowie die erste (32) und die zweite Elektrodenschicht (33) ein Sauerstoffkonzentrations element bilden; und
- d) eine Schutzschicht (34), welche die zweite Elektro denschicht (33) bedeckt.
4. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungsgerät für eine mit
einem gasförmigen Brennstoff versorgte Brennkraftmaschine
mit:
- a) einem Katalysator (11), der in einem Abgassystem (10) der Brennkraftmaschine (1) zur Reinigung eines ersten Abgases der Brennkraftmaschine (1) vorgesehen ist;
- b) einem ersten Sauerstoffdichtesensor (12), der stromauf des Katalysators (11) in dem Abgassystem (10) vor gesehen ist und auf eine erste Sauerstoffdichte des ersten Abgases der Brennkraftmaschine (1) anspricht, um zu erfas sen, ob ein Luft/Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftma schine (1) bezüglich eines theoretischen Luft/Brennstoff- Verhältnisses der Brennkraftmaschine (1) in einem fetten Zu stand oder einem mageren Zustand vorliegt;
- c) einem zweiten Sauerstoffdichtesensor (13), der stromab des Katalysators (11) in dem Abgassystem (10) vorge sehen ist und auf eine zweite Sauerstoffdichte eines zwei ten, durch den Katalysator (11) hindurch strömenden Abgases anspricht, um zu erfassen, ob das Luft/Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine (1) bezüglich eines theoretischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine (1) in einem fetten Zustand oder einem mageren Zustand vorliegt; und
- d) einer Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungseinrich tung (20) zur Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses in Übereinstimmung mit den Erfassungsergebnissen des ersten und zweiten Sauerstoffsensors (12, 13), wobei der erste Sauerstoffsensor (12) in der Lage ist, eine bestimmte Komponente wirkungsvoller zu oxidieren und zu ver ringern, als der zweite Sauerstoffdichtesensor (13).
5. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungsgerät für eine
Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Sauerstoffdichtesensor (12) aufweist:
- a) einen Festkörperelektrolyten (31), der in Form ei ner Röhre mit einem offenen Ende und einem geschlossenen Ende ausgebildet ist;
- b) eine erste Elektrodenschicht (32), die auf einem Bereich der inneren Oberfläche der Röhre aufgeschichtet ist;
- c) eine zweite Elektrodenschicht (33), die einen Be reich der äußeren Oberfläche der Röhre bedeckt, wobei der Festkörperelektrolyt (31) sowie die erste (32) und die zweite Elektrodenschicht (33) ein Sauerstoffkonzentrations element bilden;
- d) eine Schutzschicht (34), welche die zweite Elektro denschicht (33) bedeckt; und
- e) eine Katalysatorschicht (35), welche die Schutz schicht (34) bedeckt und zum Oxidieren oder Verringern der bestimmten Komponente dient.
6. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungsgerät für eine mit
Benzin versorgt Brennkraftmaschine mit:
- a) einem Katalysator (11), der in einem Abgassystem (10) der Brennkraftmaschine (1) zur Reinigung eines ersten Abgases der Brennkraftmaschine (1) vorgesehen ist;
- b) einem ersten Sauerstoffdichtesensor (12), der stromauf des Katalysators (11) in dem Abgassystem (10) vor gesehen ist und auf eine erste Sauerstoffdichte des ersten Abgases der Brennkraftmaschine (1) anspricht, um zu erfas sen, ob ein Luft/Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftma schine (1) bezüglich eines theoretischen Luft/Brennstoff- Verhältnisses der Brennkraftmaschine (1) in einem fetten Zu stand oder einem mageren Zustand vorliegt;
- c) einem zweiten Sauerstoffdichtesensor (13), der stromab des Katalysators (11) in dem Abgassystem (10) vorge sehen ist und auf eine zweite Sauerstoffdichte eines zwei ten, durch den Katalysator (11) hindurch strömenden Abgases anspricht, um zu erfassen, ob das Luft/Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine (1) bezüglich eines theoretischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine (1) in einem fetten Zustand oder einem mageren Zustand vorliegt; und
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Owner name: DENSO CORP., KARIYA, AICHI, JP TOKYO GAS CO. LTD., |
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