DE4231711A1 - Steuervorrichtung fuer einen katalysator mit einem elektrischen anwaermer - Google Patents
Steuervorrichtung fuer einen katalysator mit einem elektrischen anwaermerInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung
für einen Katalysator mit einem elektrischen Erhitzer zum
Reinigen des Abgases eines Fahrzeugmotors.
Die Abgaskontrolle eines Kraftfahrzeuges ist jedes Jahr
angesichts des allgemeinen Umweltschutzes immer strenger
geworden. Seit kurzem ist es zu einem großen Ausmaß
erforderlich, einen Grad von Kohlenwasserstoffen (HC), die
während mehrerer Minuten einer Aufwärmperiode ausgestoßen
werden, nachdem ein Motor angelassen worden ist, zu
reduzieren. Um den sozialen Anforderungen gerecht zu
werden, wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein
Katalysator von einem elektrischen Erhitzer, der in den
Katalysator eingebaut ist, während einer vorgegebenen
Periode vor und nach dem Starten des Motors erwärmt wird,
wodurch eine Zeit zum Aktivieren des Katalysators
herabgesetzt wird.
Fig. 2 zeigt einen Aufbau einer Steuervorrichtung für einen
Katalysator mit einem elektrischen Erhitzer, der eine
herkömmliche Motorsteuereinheit beinhaltet. Eine Bezugszahl
1 bezeichnet einen Motor, 2 einen Drucksensor zum Erfassen
einer Last des Motors 1, 3 einen Drehzahlsensor zum
Erfassen einer Drehzahl des Motors 1, 4 ein Einlaßrohr, 5
eine Einspritzeinrichtung zum Zuführen von Kraftstoff an
den Motor 1, 6 eine Motorsteuereinheit, 7 ein Abgasrohr,
8 eine Katalysatoreinheit zum Reinigen von Abgas, die an
dem Abgasrohr 7 vorgesehen ist, 9 einen elektrischen
Erhitzer, der in die Katalysatoreinheit 8 eingebaut ist, 10
einen Generator, der von dem Motor 1 angetrieben wird, 11
eine Batterie, 12 einen Steuerschalter, um den elektrischen
Erhitzer 9 ein- und auszuschalten, 13 einen
Schlüsselschalter, 14 eine Katalysatorsteuereinheit zum
Steuern eines Öffnens und Schließens des Steuerschalters
12, und 15 einen Anlasser zum Anlassen des Motors 1.
Bei dem obigen Aufbau, berechnet die Motorsteuereinheit 6,
die lnformation über eine Last eines Motors, die auf der
Grundlage des Drucksensors 2 erhalten wird, und Information
einer Drehzahl eines Motors, die auf der Grundlage des
Drehzahlsensors 3 erhalten wird, eine Kraftstoffmenge, die
an den Motor 1 zugeführt werden soll, d. h. eine
Ansteuerungsimpulsbreite der Injektionseinrichtung 5, und
steuert den Motor so, daß das Luft-Kraftstoffverhältnis des
Motors 1 auf ein vorgegebenes Verhältnis eingestellt wird.
Nach Verbrennung in dem Motor 1 werden die giftigen Gase
(HC, CO, NOx), gereinigt, indem sie durch die
Katalysatoreinheit 8 geführt werden. Um den
Reinigungswirkungsgrad der Katalysatoreinheit 8 bis auf 80%
zu fördern, ist es notwendig, daß eine Temperatur des
Katalysators 400 bis 500°C oder darüber erreicht. Die
Batterie 11 wird von dem von dem Motor 1 angetriebenen
Generator 10 geladen. Der Anlasser 15 wird von der Batterie
11 über den Schlüsselschalter 13 angesteuert.
Da die Temperatur des Katalysators wenige Minuten nach
Anlassen des Motors 1 nicht auf einen ausreichenden Wert
erhöht ist, ist jedoch der Reinigungswirkungsgrad gering
und die giftigen Abgaskomponenten (insbesondere HC) werden
zu einem großen Ausmaß ausgestoßen. Zum Lösen dieses
Problems wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein
Voraufwärmen und Erwärmen nach dem Anlassen von einem in
der Katalysatoreinheit 8 untergebrachten elektrischen
Erhitzer durchgeführt werden.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das einen Betrieb der
Katalysatorsteuereinheit 14 zeigt. Im Schritt 101 bestimmt
der Betrieb, ob der Schlüsselschalter 13 normal in eine
IG-Position eingeschaltet ist (siehe Fig. 2). Wenn der
Schalter 13 eingeschaltet ist, schaltet im Schritt 102 der
Betrieb den Steuerschalter 12 ein und verursacht einen
Stromfluß von der Batterie 11 an den elektrischen Erhitzer
9 während einer vorgegebenen Periode (ungefähr 20 Sekunden
zum Voraufwärmen, ungefähr 20 Sekunden zum Aufwärmen nach
einem Starten). Indem ein Stromfluß an den elektrischen
Erhitzer 9 verursacht wird, wird die Katalysatortemperatur,
wie in Kurve "b" in Fig. 4 gezeigt, erhöht. Die Kurve "a"
in Fig. 4 zeigt die Anhebung der Katalysatortemperatur,
wenn der elektrische Erhitzer 9 nicht verwendet wird. Wenn
das Voraufwärmen und das Erwärmen nach dem Anlassen von dem
elektrischen Erhitzer 9 durchgeführt werden, wird die
Erhöhung der Katalysatortemperatur beschleunigt, so wie in
Kurve "b" gezeigt und die Katalysatortemperatur erreicht in
einer kurzen Zeit eine Aktivierungstemperatur.
Jedoch ist eine Energie, die zum Aufwärmen des elektrischen
Erhitzers 9 benötigt wird, 3 bis 5 kW. Deswegen ist ein
Entladestrom der Batterie 11 mit 12 V 250 bis 400 A. Obwohl
das Entladen in einer kurzen Zeit durchgeführt wird, ist
die entladene Menge der Batterie 11 nicht vernachlässigbar.
Da die an den elektrischen Erhitzer angelegte Energie sehr
groß ist, wird, wie oben bei der herkömmlichen
Steuervorrichtung für einen Katalysator mit einem
elektrischen Erhitzer beschrieben, eine Restkapazität der
Batterie 11 beträchtlich erniedrigt, so wie in Fig. 5
gezeigt. Wenn der Motor 1 gestoppt wird, nachdem der Motor
1 angelassen worden ist, und bevor das Laden der Batterie
11 durch den Generator 10 zu einem ausreichenden Maße
durchgeführt wird, und danach der Betrieb zum Starten
nochmals durchgeführt wird, wird die Restkapazität der
Batterie 11 weiter durch den Energieverbrauch zum Vorwärmen
erniedrigt. Dementsprechend kann der Anlasser 15 von der
Batterie 11 nicht mit einer ausreichenden Umdrehungszahl
angetrieben werden und der Motor 1 befindet sich in einem
Bereich, in dem keine Möglichkeit zum Starten besteht.
Da die Energieversorgung für den elektrischen Erhitzer 9 in
der herkömmlichen Vorrichtung groß ist, wenn ein Strom von
der Batterie 11 vor einem Starten (Durchdrehen) fließt,
wird außerdem die Restkapazität der Batterie 11 erniedrigt
und wie in Kurve "d" in Fig 13 gezeigt, wird die an den
Anlasser 15 beim Anlassen angelegte Spannung beträchtlich
erniedrigt (Kurve "c" zeigt eine normale Batteriespannung).
Als Folge davon wird die Umdrehungsanzahl des Motors beim
Starten von Kurve "e" auf Kurve "f" in Fig. 14 erniedrigt,
wodurch die Anlaßeigenschaften verschlechtert werden. Wenn
insbesondere eine Temperatur des Motors niedriger als -10°C
oder weniger ist, wird ein Lastdrehmoment des Anlassers 15
erhöht, da die Viskosität eines Motoröls groß ist. Mit
diesem Ansteigen wird außerdem ein Anlaßstrom "g" in Fig.
14 erhöht, die Spannung der Batterie 11 beträchtlich
erniedrigt und die Drehzahl zum Durchdrehen des Motors 1
wird auch beträchtlich erniedrigt, wodurch der Motor in
einen Bereich fällt, bei dem ein Anlassen unmöglich wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Steuervorrichtung für einen Katalysator mit einem
elektrischen Erhitzer zu schaffen, die einen Abfall einer
Batteriekapazität verhindern kann, indem ein Stromfluß von
einer Batterie an einen elektrischen Erhitzer eines
Katalysators bewirkt wird und ein sanftes Anlassen eines
Motors durchgeführt wird.
Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird eine Steuervorrichtung für einen Katalysator mit einem
elektrischen Erhitzer geschaffen, der an einem Abgasrohr
eines Motors vorgesehen ist, mit einem Katalysator zum
Reinigen von Abgas und einem elektrischen Erhitzer zum
Aufwärmen des Katalysators vor und nach einem Anlassen des
Motors, umfassend:
eine Batterie, die von einem durch den Motor angetriebenen Generator geladen wird, zum Zuführen von Energie an den elektrischen Erhitzer und zum Ansteuern eines Anlassers;
einen Stromsensor zum Erfassen von Lade- und Entladestrom der Batterie;
eine Summationseinrichtung zum Summieren eines Wertes des Lade- und Entladestroms, nachdem ein Strom an den elektrischen Erhitzer begonnen hat zu fließen, bis der Motor seinen Betrieb aufnimmt und bis der Motor seinen Betrieb einstellt; und
eine Einrichtung zum Vergleichen des summierten Wertes mit einem vorgegebenen Wert und zum Verhindern des Stromflusses an den elektrischen Erhitzer während einer Periode wenigstens bevor der Motor seinen Betrieb aufnimmt, wenn der summierte Wert kleiner gleich dem vorgegebenen Wert ist.
eine Batterie, die von einem durch den Motor angetriebenen Generator geladen wird, zum Zuführen von Energie an den elektrischen Erhitzer und zum Ansteuern eines Anlassers;
einen Stromsensor zum Erfassen von Lade- und Entladestrom der Batterie;
eine Summationseinrichtung zum Summieren eines Wertes des Lade- und Entladestroms, nachdem ein Strom an den elektrischen Erhitzer begonnen hat zu fließen, bis der Motor seinen Betrieb aufnimmt und bis der Motor seinen Betrieb einstellt; und
eine Einrichtung zum Vergleichen des summierten Wertes mit einem vorgegebenen Wert und zum Verhindern des Stromflusses an den elektrischen Erhitzer während einer Periode wenigstens bevor der Motor seinen Betrieb aufnimmt, wenn der summierte Wert kleiner gleich dem vorgegebenen Wert ist.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine Steuervorrichtung für einen Katalysator
mit einem elektrischen Erhitzer vorgeschlagen,
der an einem Abgasrohr eines Motors vorgesehen ist, mit einem Katalysator zum Reinigen von Abgas und einem elektrischen Erhitzer zum Erwärmen des Katalysators vor und nach dem Anlassen des Motors, umfassend:
eine Batterie, die von einem von dem Motor angetriebenen Generator geladen wird, zum Zuführen von Energie an den elektrischen Erhitzer und zum Antreiben eines Anlassers;
eine Einrichtung zum Berechnen einer Entlademenge der Batterie durch Multiplizieren eines ersten Wertes eines vorgegebenen Stroms, der an den elektrischen Erhitzer fließt, mit einer Zeit eines Stromflusses an den elektrischen Erhitzer;
eine Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Drehzahl des Motors;
eine Einrichtung zum Berechnen eines erzeugten Stroms eines Generators auf der Grundlage der Drehzahl des Motors;
eine Einrichtung zum Berechnen einer Lademenge der Batterie durch Summieren eines zweiten Wertes des erzeugten Stroms; und
eine Einrichtung zum Verhindern eines Stromflusses an den elektrischen Erhitzer während einer Periode wenigstens bevor der Motor seinen Betrieb aufnimmt, wenn ein dritter Wert der Lademenge, der von der Entlademenge subtrahiert wird, niedriger ist als ein vorgegebener Wert.
der an einem Abgasrohr eines Motors vorgesehen ist, mit einem Katalysator zum Reinigen von Abgas und einem elektrischen Erhitzer zum Erwärmen des Katalysators vor und nach dem Anlassen des Motors, umfassend:
eine Batterie, die von einem von dem Motor angetriebenen Generator geladen wird, zum Zuführen von Energie an den elektrischen Erhitzer und zum Antreiben eines Anlassers;
eine Einrichtung zum Berechnen einer Entlademenge der Batterie durch Multiplizieren eines ersten Wertes eines vorgegebenen Stroms, der an den elektrischen Erhitzer fließt, mit einer Zeit eines Stromflusses an den elektrischen Erhitzer;
eine Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Drehzahl des Motors;
eine Einrichtung zum Berechnen eines erzeugten Stroms eines Generators auf der Grundlage der Drehzahl des Motors;
eine Einrichtung zum Berechnen einer Lademenge der Batterie durch Summieren eines zweiten Wertes des erzeugten Stroms; und
eine Einrichtung zum Verhindern eines Stromflusses an den elektrischen Erhitzer während einer Periode wenigstens bevor der Motor seinen Betrieb aufnimmt, wenn ein dritter Wert der Lademenge, der von der Entlademenge subtrahiert wird, niedriger ist als ein vorgegebener Wert.
Entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine Steuervorrichtung für einen Katalysator
mit einem an einem Abgasrohr eines Motors vorgesehenen
elektrischen Erhitzer vorgeschlagen, die einen Katalysator
zum Reinigen von Abgas und einen elektrischen Erhitzer zum
Erwärmen des Katalysators vor und nach einem Anlassen des
Motors besitzt, umfassend:
eine Batterie, die von einem von dem Motor angetriebenen Generator geladen wird, zum Zuführen von Energie an den elektrischen Erhitzer und zum Antreiben eines Anlassers;
einen Temperatursensor zum Erfassen einer Motortemperatur; und
eine Einrichtung zum Vergleichen der Motortemperatur mit einem vorgegebenen Wert und zum Verhindern eines Stromflusses an den elektrischen Erhitzer, bevor der Motor seinen Betrieb aufnimmt, wenn die Motortemperatur kleiner gleich dem vorgegebenen Wert ist.
eine Batterie, die von einem von dem Motor angetriebenen Generator geladen wird, zum Zuführen von Energie an den elektrischen Erhitzer und zum Antreiben eines Anlassers;
einen Temperatursensor zum Erfassen einer Motortemperatur; und
eine Einrichtung zum Vergleichen der Motortemperatur mit einem vorgegebenen Wert und zum Verhindern eines Stromflusses an den elektrischen Erhitzer, bevor der Motor seinen Betrieb aufnimmt, wenn die Motortemperatur kleiner gleich dem vorgegebenen Wert ist.
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der
Lade- und Entladestrom (bzw. der geladene und entladene
Strom) von dem Stromsensor erfaßt. Der Wert des Lade- und
Entladestroms wird summiert, wodurch die Lademenge der
Batterie berechnet wird. Wenn die Lademenge kleiner gleich
dem vorgegebenen Wert ist, wird der Stromfluß an den
elektrischen Erhitzer, wenigstens bevor der Motor seinen
Betrieb aufnimmt, verhindert.
In dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die
Entlademenge der Batterie berechnet, indem der vorgegebene
Wert des Stromflusses an den elektrischen Erhitzer mit der
Zeit eines Stromflusses an den elektrischen Erhitzer
multipliziert wird. Die Lademenge wird berechnet, indem der
erzeugte Strom des Generators, der durch die Motordrehzahl
berechnet wird, aufsummiert wird. Wenn der Wert der
Lademenge, die von der Entlademenge subtrahiert ist,
kleiner gleich dem vorgegebenen Wert ist, wird der
Stromfluß an den elektrischen Erhitzer wenigstens, bevor
der Motor seinen Betrieb aufnimmt, verhindert.
In dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die
Motortemperatur von dem Temperatursensor erfaßt. Wenn die
Motortemperatur kleiner gleich dem vorgegebenen Wert ist,
wird der Stromfluß an den elektrischen Erhitzer verhindert,
bevor der Motor seinen Betrieb aufnimmt.
Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung werden aus der nun folgenden
Beschreibung, unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen, weiter ersichtlich.
In den Zeichnungen zeigten
Fig. 1 ein Konstruktionsdiagramm eines
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
Fig. 2 ein Konstruktionsdiagramm der herkömmlichen
Vorrichtung;
Fig. 3 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der
herkömmlichen Vorrichtung zeigt;
Fig. 4 ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen Zeit
und Temperatur eines Katalysators zeigt;
Fig. 5 ein charakteristisches Diagramm, das eine
Restkapazität einer Batterie aufgrund von an einen
elektrischen Erhitzer fließenden Strömen zeigt;
Fig. 6a bis 6d Zeitablaufdiagramme, die den Betrieb des
Ausführungsbeispiels 1 der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zeigen;
Fig. 7 ein charakteristisches Diagramm eines
Ausgangsstroms eines Generators entsprechend dem
Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ein Flußdiagramm, das den Betrieb des
Ausführungsbeispiels 1 der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zeigt;
Fig. 9 ein Flußdiagramm, das den Betrieb des
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zeigt;
Fig. 10 ein Konstruktionsdiagramm eines
Ausführungsbeispiels 2 der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
Fig. 11 ein Flußdiagramm, das einen Betrieb des
Ausführungsbeispiels 2 der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zeigt;
Fig. 12 ein Konstruktionsdiagramm eines
Ausführungsbeispiels 3 der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
Fig. 13 ein Diagramm, das eine Stromspannungskennlinie
einer Batterie zeigt;
Fig. 14 ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen
einer Motortemperatur, einer Motordrehzahl und
eines Anlaßstroms zeigt, wenn der Motor angelassen
wird; und
Fig. 15 ein Flußdiagramm, das den Betrieb des
Ausführungsbeispiels 3 der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zeigt.
Im folgenden wird ein erstes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben. Fig. 1 zeigt den Aufbau einer
Steuervorrichtung für einen Katalysator mit einem
elektrischen Erhitzer, das ein Ausführungsbeispiel einer
Motorsteuereinheit einschließt. Ein Bezugszeichen 14a
bezeichnet eine Katalysatorsteuereinheit, und 16 einen
Stromsensor zum Erfassen eines Lade- und Entladestroms der
Batterie 11. Der andere Aufbau ist der gleiche wie in Fig.
2.
Als nächstes wird der Betrieb des obigen Aufbaus unter
Bezugnahme auf die Zeitablaufdiagramme aus den Fig. 6(a)
bis 6(d) beschrieben. Wenn ein Aufwärmen oder ein Wärmen
nach einem Starten durchgeführt werden, indem ein Stromfluß
an den elektrischen Erhitzer 9 der, wie in Fig. 6(a)
gezeigt, in die Katalysatoreinheit 8 eingebaut ist, entlädt
sich die Batterie 11 durch einen großen Strom, wie in Fig.
6(c) gezeigt und als Folge davon wird die Restkapazität der
Batterie beträchtlich herabgesetzt, so wie in Fig. 6(d)
gezeigt. Sogar nachdem der Motor 1 angelassen wird, fließt
ein Strom von der Batterie 11 an den elektrischen Erhitzer
9 zum Erwärmen nach einem Anlassen. Obwohl der von dem
Motor 1 angetriebene Generator 10 beginnt, Energie zu
erzeugen, ist der von dem elektrischen Erhitzer 9
verbrauchte Strom im Vergleich mit dem erzeugten Strom
verhältnismäßig groß (der erzeugte Strom beträgt 60 bis 80
A, der verbrauchte Strom beträgt 200 bis 400 A).
Dementsprechend wird die Batterie 11 weiter entladen. Wenn
das Aufwärmen des elektrischen Erhitzers 9 nach einem
Anlassen beendet ist, wird ein Laden der Batterie 11
ermöglicht.
Die Motordrehzahl variiert entsprechend einem Laufzustand
eines Fahrzeuges, wie in Fig. 6(b) gezeigt. Die Drehzahl
des Generators 10, der mit dem Motor 1 über einen Riemen
gekoppelt ist, variiert in ähnlicher Weise. Da ein
abgegebener Strom des Generators 10 bezüglich seiner
Drehzahl eine, wie in Fig. 7 gezeigte,
Sättigungscharakteristik besitzt, ist der Ladestrom der
Batterie 11 so wie in Fig. 6(c) gezeigt. Die Restkapazität
der Batterie 11 erholt sich allmählich durch den Ladestrom,
wie in Fig. 6(d) gezeigt. Wenn der Ausgangsstrom des
Generators 10 von einer elektrischen Last, beispielsweise
einer Scheinwerferlampe, verbraucht wird, wird die geladene
Menge der Batterie 11 herabgesetzt und die Regeneration der
Batterie 11 wird verzögert.
In der Praxis wird für den Stromsensor 16 zum Erfassen des
Lade- und Entladestroms der Batterie 11 ein Sensor unter
Verwendung eines Nebenschlußwiderstandes oder ein Sensor
unter Verwendung eines Hall-Elementes verwendet. Da beide
zu einer wohlbekannten Technologie gehören, wird eine
ausführliche Beschreibung weggelassen. Als nächstes wird
der Betrieb der Katalysatorsteuereinheit 14a beschrieben.
Normalerweise ist der Steuerschalter 12 für eine
vorgegebene Zeit eingeschaltet, da der Schlüsselschalter 13
in die IG-Position eingeschaltet worden ist, wodurch ein
Stromfluß an den elektrischen Erhitzer 9 verursacht wird.
Durch Empfangen des Ausgangs des Stromsensors 16 arbeitet
die Katalysatorsteuereinheit 14a so wie in einem
Flußdiagramm aus Fig. 8 dargestellt. Im Schritt 200 tastet
der Betrieb zunächst ein Ausgangssignal I des Stromsensors
16 an jedem vorgegebenen Zeitintervall To
(beispielsweise 0.1 Sekunden) ab. In Schritt 201 summiert
der Betrieb den Wert bei jedem Abtastpunkt.
Der Stromwert I besitzt einen negativen Wert, wenn die
Batterie 11 entladen wird und einen positiven Wert wenn die
Batterie geladen wird. In dieser Art und Weise wird der
Stromwert I abgetastet, nachdem der Stromfluß an den
elektrischen Erhitzer 9 begonnen hat, bis zum Abschluß des
Motorbetriebes. Eine Lademenge Ah(c) wird erhalten, indem
der Stromwert I mit der Abtastzeit T0 multipliziert wird.
Dieser Wert wird in einem nichtflüchtigen Speicher sogar
nach Stehenbleiben des Motors beibehalten. In der
herkömmlichen Vorrichtung fließt ein Strom immer an den
elektrischen Erhitzer, nachdem der Motor stehen bleibt und
wenn das nächste Anlassen durchgeführt wird. In diesem
Ausführungsbeispiel arbeitet die Vorrichtung so wie in
einem Flußdiagramm aus Fig. 9 gezeigt.
Im Schritt 300 bestimmt der Betrieb, ob der
Schlüsselschalter 13 eingeschaltet ist. Wenn der
Schlüsselschalter 13 eingeschaltet ist, bestimmt der
Betrieb im Schritt 301, ob die Lademenge Ah der Batterie in
dem vorangegangenen Lauf größer ist als ein Kriterium
Ah(x). Wenn die Lademenge Ah der Batterie größer ist als
das Kriterium Ah(x), schreitet der Betrieb zum Schritt 302
weiter und verursacht einen Stromfluß an den elektrischen
Erhitzer für eine vorgegebene Zeit. Wenn Ah < Ah(X),
verhindert der Betrieb wenigstens einen Stromfluß an den
elektrischen Erhitzer 9 vor einem Anlassen. Soweit es das
Erwärmen nach einem Anlassen betrifft, ist es
wünschenswert, den Stromfluß danach in Anbetracht eines
Schutzes der Batterie 11 zu verhindern. Jedoch sollte diese
Betrachtung bezüglich der Reinigung des Abgases entschieden
werden.
Als eine Regel sollte das Kriterium Ah(x) vorzugsweise
einen Wert ein wenig größer als Null besitzen. Der Grund
hierfür liegt darin, daß der Ladewirkungsgrad der Batterie
11 nicht 100% ist und die Batterie einen Ladeverlust
aufweist. Unter Verwendung des Kriteriums ist eine
Wiederholung des Stromflusses an den elektrischen Erhitzer
in einem kurzen Zeitintervall untersagt, wodurch eine
Herabsetzung der Restkapazität der Batterie 11 verhindert
wird.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wurde der Fall
beschrieben, bei dem die Lademenge der Batterie 11 von dem
Stromsensor 16 erfaßt wird. Ein zweites Ausführungsbeispiel
wird entsprechend den Fig. 10 und 11 beschrieben. Fig. 10
zeigt die Konstruktion des Ausführungsbeispiels 2 der
erfindungsgemäßen Vorrichtung. Eine Bezugszahl 14b
bezeichnet eine Katalysatorsteuereinheit. Ein Ausgang des
Drehzahlsensors 3 wird der Katalysatorsteuereinheit 14b
anstelle der Motorsteuereinheit 6 eingegeben. Der andere
Aufbau ist der gleiche wie in Fig. 2.
Zunächst wird der Betrieb der Katalysatorsteuereinheit 14
unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm aus Fig. 11
beschrieben. Im Schritt 400 liest der Betrieb den Betrieb
des elektrischen Erhitzers 9. Im Schritt 401 liest der
Betrieb einen Wert IH eines Stroms an den elektrischen
Erhitzer, der vorher in einem Speicher der
Katalysatorsteuereinheit 14b gespeichert worden ist. Der
Betrieb multipliziert den Wert IH mit einer Betriebszeit
T1 des elektrischen Erhitzers 9, wodurch eine
Entlademenge Ah(d) der Batterie 11 berechnet wird. Im
Schritt 402 tastet der Betrieb eine Drehzahl des Motors
Ne durch einen Ausgang des Drehzahlsensors 3 zu jedem
vorgegebenen Zeitintervall T0 ab. In Schritt 403 liest
der Betrieb einen erzeugten Strom IG von der Ne-IG
Kennlinie des in Fig. 7 gezeigten Generators 10. In Schritt
404 multipliziert der Betrieb I′G, den erzeugten Strom
IG minus einem Durchschnitt von verschiedenen
elektrischen Lasten, die normalerweise verwendet werden,
beispielsweise eine Zündspule (beispielsweise IG·0.6)
mit dem Abtastintervall T0 und erhält einen Schätzwert
einer Lademenge Ah(c) durch Aufsummieren der Produkte, bis
der Motor 1 stehen bleibt. Im Schritt 405 erhält der
Betrieb eine Lade- und Entlademenge Ah aus einer Differenz
zwischen der im Schritt 401 erhaltenen Entlademenge Ah(d)
der Batterie und der im Schritt 404 erhaltenen Lademenge
Ah(c). Diese Lade- und Entlademenge Ah wird in einem nicht
flüchtigen Speicher gespeichert, sogar nachdem der
Schlüsselschalter 13 ausgeschaltet worden ist. Beim
nächsten Anlassen des Motors 1 fließt ein Strom an den
elektrischen Erhitzer 9 nur, wenn die Lade- und
Entlademenge Ah gleich ist oder größer als ein vorgegebener
Wert Ah(x), wie in dem ersten Beispiel unter Verwendung des
Stromsensors 16.
Wie oben beschrieben, wird entsprechend dem ersten und dem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch einen
Stromfluß an den elektrischen Erhitzer des Katalysators ein
Ladezustand der Batterie bestimmt. Wenn die
Ladeelektrizität unzureichend ist, wird der Stromfluß an
den elektrischen Erhitzer unterbunden, wenigstens bevor der
Motor seinen Betrieb aufnimmt. Dementsprechend kann die
Vorrichtung verhindern, daß die Kapazität der Batterie
herabgesetzt wird, die von der Batterie an den Anlasser
angelegte Spannung wird aufrechterhalten und das Anlassen
des Motors von dem Anlasser kann gleichmäßig durchgeführt
werden.
Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
wie folgt erklärt. Fig. 12 zeigt die Konstruktion des
dritten Ausführungsbeispiels. Der gleiche Abschnitt wie in
Fig. 2 ist mit demselben Bezugszeichen versehen und die
Erklärung davon wird weggelassen. Eine Bezugszahl 14c
bezeichnet eine Katalysatorsteuereinheit, und 20 einen
Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur des Motors
1. Der Temperatursensor 20 ist an einer Position
angebracht, an der eine Erfassung einer Kühlwasser- oder
Motoröl-Temperatur möglich ist.
Im folgenden wird der Betrieb der obigen Konstruktion unter
Bezugnahme auf ein Flußdiagramm in Fig. 15 beschrieben. In
Schritt 501 bestimmt der Betrieb, ob der Schlüsselschalter
13 eingeschaltet ist. Wenn der Schlüsselschalter 13
eingeschaltet ist, schreitet der Betrieb zum Schritt 502
weiter und liest einen Ausgang des Temperatursensors 20. Im
Schritt 503 vergleicht der Betrieb eine Temperatur "t", die
aus dem Ausgang des Temperatursensors 20 erhalten wird, mit
einem vorgegebenen Wert "t1". Wenn t < t1 erfüllt ist,
schreitet der Betrieb zum Schritt 504 weiter und erzeugt
einen Stromfluß an dem elektrischen Erhitzer 9 von der
Batterie 11 für eine vorgegebene Zeit vor dem Anlassen des
Motors. Wenn t ≦ t1, kehrt der Betrieb zum Schritt 501
zurück und verursacht keinen Stromfluß an den elektrischen
Erhitzer 9.
Wenn der Stromfluß vor einem Anlassen beendet ist, wird ein
Antreiben (Durchdrehen) des Anlassers 15 durch die Batterie
11 durchgeführt. Natürlich wird der Stromfluß an den
elektrischen Erhitzer 9 nach einem Anlassen des Motors für
eine vorgegebene Zeit durchgeführt. Der vorgegebene Wert
t1 wird in Anbetracht der Temperaturabhängigkeit der
Viskosität des Motoröls, der Kapazität der Batterie 11 und
der Temperaturkennlinie des Innenwiderstandes der Batterie
bestimmt. Um eine gute Anlaßeigenschaft zu erhalten, ist
t1 vorzugsweise in einem Bereich von 0 bis -10°C. Wenn
dementsprechend die Motortemperatur niedriger ist als der
niedrigste Wert des Bereichs, wird der Stromfluß an einen
elektrischen Erhitzer vor Anlassen des Motors (Vorwärmen)
verhindert. Wenn t1 zu t1 = -10°C bestimmt wird, wird
der Stromfluß an den elektrischen Erhitzer 9 vor dem
Anlassen untersagt, wenn die Motortemperatur kleiner gleich
-10°C ist. Wie in Kurve "e" aus Fig. 14 gezeigt, wird
dementsprechend die Motordrehzahl beim Durchdrehen mit
einem hohen Wert versehen und der Motor 1 wird hervorragend
angelassen.
Wie oben beschrieben, wird entsprechend dem dritten Aspekt
der vorliegenden Erfindung, die Motortemperatur erfaßt.
Wenn die Motortemperatur kleiner gleich dem vorgegebenen
Wert ist, wird der Stromfluß an den elektrischen Erhitzer,
bevor der Motor einen Betrieb aufnimmt, verhindert.
Dementsprechend kann die Herabsetzung der Batteriekapazität
vor dem Anlassen des Motors verhindert werden und eine
vergleichsweise hohe Drehzahl des Motors kann
sichergestellt werden, sogar wenn der Motor kalt ist, wobei
das Lastdrehmoment des Anlassers groß ist, wodurch eine
Unmöglichkeit eines Anlassens verhindert wird.
Claims (3)
1. Steuervorrichtung für einen Katalysator (8) mit einem
elektrischen Erhitzer (9), der an einem Abgasrohr (7)
eines Motors (1) vorgesehen ist, mit einem Katalysator
(8) zum Reinigen von Abgas und einem elektrischen
Erhitzer (9) zum Erwärmen des Katalysators (8) vor und
nach einem Anlassen des Motors (1), umfassend:
eine Batterie (11), die von einem durch den Motor (1) angetriebenen Generator (1c) geladen wird, zum Zuführen von Energie an den elektrischen Erhitzer (9) und zum Antreiben eines Anlassers (15);
einen Stromsensor (16) zum Erfassen von Lade- und Entladestrom der Batterie (11);
eine Summationseinrichtung zum Summieren eines Wertes des Lade- und Entladestroms, nachdem ein Strom an den elektrischen Erhitzer (9) begonnen hat zu fließen, bis der Motor (1) seinen Betrieb aufnimmt und bis der Motor (1) seinen Betrieb einstellt; und
eine Einrichtung zum Vergleichen des summierten Wertes mit einem vorgegebenen Wert und zum Verhindern des Stromflusses an den elektrischen Erhitzer (9) während einer Periode wenigstens bevor der Motor (1) seinen Betrieb aufnimmt, wenn der summierte Wert kleiner gleich dem vorgegebenen Wert ist.
eine Batterie (11), die von einem durch den Motor (1) angetriebenen Generator (1c) geladen wird, zum Zuführen von Energie an den elektrischen Erhitzer (9) und zum Antreiben eines Anlassers (15);
einen Stromsensor (16) zum Erfassen von Lade- und Entladestrom der Batterie (11);
eine Summationseinrichtung zum Summieren eines Wertes des Lade- und Entladestroms, nachdem ein Strom an den elektrischen Erhitzer (9) begonnen hat zu fließen, bis der Motor (1) seinen Betrieb aufnimmt und bis der Motor (1) seinen Betrieb einstellt; und
eine Einrichtung zum Vergleichen des summierten Wertes mit einem vorgegebenen Wert und zum Verhindern des Stromflusses an den elektrischen Erhitzer (9) während einer Periode wenigstens bevor der Motor (1) seinen Betrieb aufnimmt, wenn der summierte Wert kleiner gleich dem vorgegebenen Wert ist.
2. Steuervorrichtung für einen Katalysator (8) mit einem
elektrischen Erhitzer (9), der an einem Abgasrohr
eines Motors (1) vorgesehen ist, mit einem Katalysator
(8) zum Reinigen von Abgas und einem elektrischen
Erhitzer (9) zum Aufwärmen des Katalysators (8) vor
und nach dem Anlassen des Motors (1), umfassend:
eine Batterie (11), die von einem von dem Motor angetriebenen Generator (1c) geladen wird, zum Zuführen von Energie an den elektrischen Erhitzer (9) und zum Ansteuern eines Anlassers (15);
eine Einrichtung zum Berechnen einer Entlademenge (Ah(d) der Batterie (11) durch Multiplizieren eines ersten Wertes eines vorgegebenen Stroms, der an den elektrischen Erhitzer (9) fließt, mit einer Zeit (t1) eines Stromflusses an den elektrischen Erhitzer (9);
eine Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Drehzahl (Ne) des Motors (1);
eine Einrichtung zum Berechnen eines erzeugten Stroms (IG) eines Generators (1c) auf der Grundlage der Drehzahl des Motors (1);
eine Einrichtung zum Berechnen einer Lademenge (Ah(c) der Batterie (11) durch Summieren eines zweiten Wertes des erzeugten Stroms; und
eine Einrichtung zum Verhindern eines Stromflusses an den elektrischen Erhitzer (9) während einer Periode wenigstens bevor der Motor (1) seinen Betrieb aufnimmt, wenn ein dritter Wert der Lademenge, der von der Entlademenge subtrahiert wird, niedriger ist als ein vorgegebener Wert.
eine Batterie (11), die von einem von dem Motor angetriebenen Generator (1c) geladen wird, zum Zuführen von Energie an den elektrischen Erhitzer (9) und zum Ansteuern eines Anlassers (15);
eine Einrichtung zum Berechnen einer Entlademenge (Ah(d) der Batterie (11) durch Multiplizieren eines ersten Wertes eines vorgegebenen Stroms, der an den elektrischen Erhitzer (9) fließt, mit einer Zeit (t1) eines Stromflusses an den elektrischen Erhitzer (9);
eine Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Drehzahl (Ne) des Motors (1);
eine Einrichtung zum Berechnen eines erzeugten Stroms (IG) eines Generators (1c) auf der Grundlage der Drehzahl des Motors (1);
eine Einrichtung zum Berechnen einer Lademenge (Ah(c) der Batterie (11) durch Summieren eines zweiten Wertes des erzeugten Stroms; und
eine Einrichtung zum Verhindern eines Stromflusses an den elektrischen Erhitzer (9) während einer Periode wenigstens bevor der Motor (1) seinen Betrieb aufnimmt, wenn ein dritter Wert der Lademenge, der von der Entlademenge subtrahiert wird, niedriger ist als ein vorgegebener Wert.
3. Steuervorrichtung für einen Katalysator (8) mit einem
elektrischen Erhitzer (9), der an einem Abgasrohr (7)
eines Motors (1) angebracht ist, mit einem Katalysator
(8) zum Reinigen von Abgas und einem elektrischen
Erhitzer (9) zum Aufwärmen des Katalysators (8) vor
und nach einem Anlassen des Motors (1), umfassend die
folgenden Merkmale:
eine Batterie (11), die von einem von dem Motor (1) angetriebenen Generator (1c) geladen wird, zum Zuführen von Energie an den elektrischen Erhitzer (9) und zum Antreiben eines Anlassers (15);
einen Temperatursensor (20) zum Erfassen einer Motortemperatur; und
eine Einrichtung zum Vergleichen der Motortemperatur mit einem vorgegebenen Wert (t1) und zum Verhindern eines Stromflusses an den elektrischen Erhitzer (9), bevor der Motor (1) seinen Betrieb aufnimmt, wenn die Motortemperatur kleiner gleich dem vorgegebenen Wert ist.
eine Batterie (11), die von einem von dem Motor (1) angetriebenen Generator (1c) geladen wird, zum Zuführen von Energie an den elektrischen Erhitzer (9) und zum Antreiben eines Anlassers (15);
einen Temperatursensor (20) zum Erfassen einer Motortemperatur; und
eine Einrichtung zum Vergleichen der Motortemperatur mit einem vorgegebenen Wert (t1) und zum Verhindern eines Stromflusses an den elektrischen Erhitzer (9), bevor der Motor (1) seinen Betrieb aufnimmt, wenn die Motortemperatur kleiner gleich dem vorgegebenen Wert ist.
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