DE4215787A1 - Luft/brennstoff-verhaeltnis-steuerungsgeraet fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Luft/brennstoff-verhaeltnis-steuerungsgeraet fuer eine brennkraftmaschine

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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 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
  • 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).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19545694A1 (de) * 1995-12-07 1997-06-12 Vdo Schindling Verfahren zur Regelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine
DE19801815A1 (de) * 1998-01-19 1999-07-22 Volkswagen Ag Mager-Regeneration von NOx-Speichern

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3266699B2 (ja) * 1993-06-22 2002-03-18 株式会社日立製作所 触媒の評価方法及び触媒効率制御方法ならびにNOx浄化触媒評価装置
JP3356902B2 (ja) * 1994-12-14 2002-12-16 本田技研工業株式会社 車両用内燃エンジン制御装置
JP3357492B2 (ja) * 1994-12-14 2002-12-16 本田技研工業株式会社 車両用内燃エンジン制御装置
US6210641B1 (en) * 1997-07-09 2001-04-03 Denso Corporation Air-fuel ratio control system and gas sensor for engines
JPH11237361A (ja) * 1997-12-15 1999-08-31 Nippon Soken Inc ガスセンサ
US6076348A (en) * 1998-06-26 2000-06-20 Ford Motor Company Engine operating system for maximizing efficiency and monitoring performance of an automotive exhaust emission control system
US6253542B1 (en) * 1999-08-17 2001-07-03 Ford Global Technologies, Inc. Air-fuel ratio feedback control
DE102006002257B4 (de) * 2006-01-17 2008-04-24 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Abgaskatalysators einer Brennkraftmaschine
US8061124B2 (en) * 2006-12-20 2011-11-22 Cummins, Inc. Dynamic rich time capability for aftertreatment systems
US7997063B2 (en) * 2007-10-29 2011-08-16 Ford Global Technologies, Llc Controlled air-fuel ratio modulation air fuel sensor input
CN111089023B (zh) * 2020-03-20 2020-07-17 山东赛马力动力科技有限公司 一种燃气发电机组空燃比测控装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3837984A1 (de) * 1987-11-10 1989-05-18 Bosch Gmbh Robert Verfahren und vorrichtung zur lambdaregelung
DE3938056A1 (de) * 1988-11-18 1990-05-23 Mitsubishi Motors Corp Sauerstoffuehler

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5417414A (en) * 1977-07-08 1979-02-08 Nippon Soken Inc Exhaust gas purifying system
JPS5537562A (en) * 1978-09-08 1980-03-15 Nippon Denso Co Ltd Air-fuel ratio control system
DE2937802A1 (de) * 1979-09-19 1981-04-09 Degussa Verbesserte sonde zur messung des sauerstoffgehalts im abgas von verbrennungskraftmaschinen
US4739614A (en) * 1985-02-22 1988-04-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Double air-fuel ratio sensor system in internal combustion engine
JPH0639932B2 (ja) * 1985-06-13 1994-05-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
DE3807907A1 (de) * 1987-03-13 1988-10-13 Mitsubishi Motors Corp Sauerstoffuehler, und lambdaregelung fuer eine brennkraftmaschine mit einem solchen fuehler
DE3870782D1 (de) * 1987-09-22 1992-06-11 Japan Electronic Control Syst Elektronische steuerungsvorrichtung fuer das kraftstoff-luftverhaeltnis eines inneren verbrennungsmotors.
JPH0331546A (ja) * 1989-06-27 1991-02-12 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の空燃比制御装置
JPH03148057A (ja) * 1989-11-06 1991-06-24 Toyota Motor Corp 酸素濃度センサのヒータ制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3837984A1 (de) * 1987-11-10 1989-05-18 Bosch Gmbh Robert Verfahren und vorrichtung zur lambdaregelung
DE3938056A1 (de) * 1988-11-18 1990-05-23 Mitsubishi Motors Corp Sauerstoffuehler

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19545694A1 (de) * 1995-12-07 1997-06-12 Vdo Schindling Verfahren zur Regelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine
DE19545694C2 (de) * 1995-12-07 2001-07-26 Mannesmann Vdo Ag Verfahren zur Regelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine
DE19801815A1 (de) * 1998-01-19 1999-07-22 Volkswagen Ag Mager-Regeneration von NOx-Speichern

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JPH04339146A (ja) 1992-11-26

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