DE4328099C2 - Verfahren zum Erfassen der Verschlechterung des Katalysators eines Verbrennungsmotors - Google Patents
Verfahren zum Erfassen der Verschlechterung des Katalysators eines VerbrennungsmotorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Verfahren dieser Art sind aus DE 41 22 702 C2 und DE 41 01 616
A1 bekannt.
Als Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung
ist eine Vorrichtung in der
JP-A-4-109045 offenbart. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-
Regelungsverfahren und die in dieser Veröffentlichung offen
barte Vorrichtung sind versehen mit: einer Reinigungsein
richtung, welche in einem Abgasrohr des Verbrennungsmotors
angeordnet ist; einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor
einrichtungen, welche auf der stromaufwärtigen Seite bzw. der
stromabwärtigen Seite der Reinigungseinrichtung angeordnet
sind; einer Kraftstoff-Zuführeinrichtung zum Zuführen von
Kraftstoff zu Zylindern des Verbrennungsmotors; und einer
elektronischen Regelungseinrichtung zum Empfangen der
Detektorsignale von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor
einrichtung zum Regeln der Kraftstoff-Zuführeinrichtung, wobei
ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemischs, welches den
Zylindern des Verbrennungsmotors zuzuführen ist, aufgrund eines
Detektorsignals von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-
Detektoreinrichtung auf der stromaufwärtigen Seite geregelt
wird, und die Regelungseinrichtung eine Verschlechterung des
Zustands der Reinigungseinrichtung entsprechend einer Änderung
der Detektorsignale der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor
einrichtung auf der stromabwärtigen Seite erfaßt und anzeigt,
wenn ein Sollwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses geändert
wird, wodurch ermöglicht wird, daß erfaßt wird, ob oder ob
nicht eine Verschlechterung des Katalysators stattgefunden hat,
was in relativ kurzer Zeit und mit einer hohen Zuverlässigkeit
möglich ist.
Eine weitere Vorrichtung ist in der JP-A-4-116239
offenbart. Gemäß dieser Katalysator-Verschlechterungs-Diagnose-
Vorrichtung wird eine Ver
schlechterung des Katalysators dadurch erkannt, daß ein
Ausgangssignal eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors auf der
stromaufwärtigen Seite eines Katalysators und ein Ausgangs
signal eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors auf der strom
abwärtigen Seite miteinander verglichen werden, wobei für den
Fall, daß ein Updating der gelernten Korrektur, wozu der
stromabwärtige Sensor verwendet wird, nicht ausreichend durch
geführt wird, eine Diagnose unterbunden wird, wodurch verhin
dert werden kann, daß sich die Diagnosegenauigkeit aufgrund
einer tatsächlichen Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhäl
tnisses seinerseits oder einer Änderung des Vergleichs-
Bezugswerts verschlechtert.
Eine herkömmliche Katalysator-Verschlechterungs-Erfas
sungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor erfaßt einen
verschlechterten Betriebszustand eines Katalysatormaterials in
einem Katalysator. Jedoch ist eine Katalysator-Verschlech
terungs-Erfassungsvorrichtung mit den Funktionen, einen ver
schlechterten Zustand von zwei Abgassensoren zu erfassen,
zwischen welchen das Katalysatormaterial angeordnet ist, bisher
nicht bekannt, insbesondere zum Erfassen des verschlechterten
Zustands des vorderen Sauerstoffsensors.
Obgleich keine Unannehmlichkeiten bei normalem Betriebs
zustand des Fahrzeugs vorhanden sind, wird beispielsweise bei
der Verwendung von verbleitem Benzin der Motor einer Verun
reinigung durch das Blei ausgesetzt. Eine Unannehmlichkeit
besteht beispielsweise darin, daß die Funktion des Katalysator
materials des Katalysators und die Funktion des vorderen
Sauerstoffsensors sich deutlich verschlechtern, die Abgas-
Reinigungsfunktion des Katalysatormaterials in dem Katalysator
sich verschlechtert, und die Regelbarkeit des Luft-Kraftstoff-
Verhältnisses des vorderen Sauerstoffsensors sich
verschlechtert. In dem Falle, in dem eine Hochspannungslitze
herausgezogen wird und ein Feuer aufgrund eines Unfalls
auftritt, wird das Katalysatormaterial in dem Katalysator oder
der vordere Sauerstoffsensor beschädigt. In ähnlicher Weise wie
bei Verwenden von verbleitem Benzin wie oben erwähnt, treten
Schwierigkeiten derart auf, daß die Funktion des
Katalysatormaterials in dem Katalysator oder die Funktion des
vorderen Sauerstoffsensors sich spürbar verschlechtern, wodurch
die Abgas-Reinigungsfunktion des Katalysatormaterials in dem
Katalysator sich verschlechtert und die Regelbarkeit des Luft-
Kraftstoff-Verhältnisses des vorderen Sauerstoffsensors sich
verschlechtert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß auch eine Ver
schlechterung der Sauerstoffsensoren, insbesondere des vor dem
Katalysator angeordneten, mit berücksichtigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kenn
zeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Hierdurch ist es mög
lich, die schädlichen Bestandteile im Abgas weiter zu verrin
gern.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weite
ren Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 bis 17 ein erstes Ausführungsbeispiel, wobei die
einzelnen Figuren zeigen:
Fig. 1 eine Katalysator- Verschlechterungs-
Erfassungsvorrichtung,
Fig. 2 ein Flußdiagramm der Katalysator-Verschlech
terungs-Erfassungsvorrichtung,
Fig. 3 ein schematisches Konstruktions-Blockdiagramm
eines Hauptteils der Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs
vorrichtung;
Fig. 4(a) ein Diagramm, welches das Ausgangssignal eines
vorderen Sauerstoffsensors zeigt, Fig. 4(b) ein Diagramm,
welches das Ausgangssignal eines hinteren Sauerstoffsensors im
Falle eines hohen Reinheitsgrads zeigt, und Fig. 4(c) ein
Diagramm, welches das Ausgangssignal des hinteren
Sauerstoffsensors bei einem geringen Reinheitsgrad zeigt;
Fig. 5(a) ein Diagramm, welches das Ausgangssignal des
vorderen Sauerstoffsensors zeigt, und Fig. 5(b) ein Diagramm,
welches den vorderen Sauerstoffsensor-Rückkopplungs-Korrektur
wert zeigt;
Fig. 6 ein Diagramm, welches einen Katalysator-
Verschlechterungs-Erfassungsbereich zeigt, welcher von einer
Motorlast und einer Motordrehzahl begrenzt wird;
Fig. 7 ein Diagramm, welches die Beziehungen zwischen
dem Dual-Sauerstoff-Rückkopplungs-Regelungs-Korrekturwert SOXFB
oder Dual-Sauerstoffsensor-Rückkopplungs-Regelungs-Korrektur-
Mittelwert SOXFLAV, der Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit DLR
und der Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit DRL, veranschaulicht;
Fig. 8(a) ein Diagramm, welches das Ausgangssignal des
vorderen Sauerstoffsensors zeigt, und Fig. 8(b) ein Diagramm,
welches das Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors
zeigt;
Fig. 9 ein Diagramm, welches eine Änderung in dem
Verschlechterungs-Erfassungswert in der Beziehung zwischen dem
Katalysator-Reinheitsgrad und der Ansprech-Verzögerungszeit
TDLY des hinteren Sauerstoffsensors zum Erfassen der Ver
schlechterung des Katalysators zeigt;
Fig. 10 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der
Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors
zum Erfassen einer Verschlechterung des Katalysators und der
Motorlast zeigt;
Fig. 11 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der
Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors
zum Erfassen der Verschlechterung des Katalysators und der
Abgastemperatur zeigt;
Fig. 12 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der
Zyklusdauer TFR des vorderen Sauerstoffsensors und der
Motorlast zeigt;
Fig. 13 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem
Koeffizient KTDLY und der Zyklusdauer TFR des Ausgangssignals
des vorderen Sauerstoffsensors zeigt;
Fig. 14 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen
FTDLY zeigt, welches aufgrund der Summe der Ansprech-
Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors zum
Erfassen der Verschlechterung des Katalysators und aufgrund des
Koeffizienten KTDLY und dem Katalysator-Reinheitsgrad berechnet
wurde;
Fig. 15 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der
Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors
zum Erfassen der Verschlechterung des Katalysators und der
Zyklusdauer TFR zeigt;
Fig. 16 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der
Änderung ΔTDLY der Messung und ΔTFR zeigt; und
Fig. 17 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der
Abweichung ΔTDLY der Messung und dem vorderen Sauerstoff-
Rückkopplungswert zeigt.
Fig. 18 bis 40 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung; In der Zeichnung zeigen:
Fig. 18 eine schematische Konstruktionsdarstellung einer
Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 19 ein Flußdiagramm zum Erläutern der Funktions
weise zum Erfassen einer Verschlechterung des Katalysators;
Fig. 20 ein Flußdiagramm zum Erläutern der Funktions
weise zum Erfassen der Verschlechterung des Katalysators, wobei
Fig. 20 eine Fortsetzung des Flußdiagramms gemäß Fig. 19 ist;
Fig. 21 ein Konstruktions-Blockdiagramm eines Hauptteils
der Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung;
Fig. 22 ein erläuterndes Diagramm, welches einen
Korrekturwert der Rückkopplungs-Regelung zeigt;
Fig. 23 ein erläuterndes Diagramm der Zyklusdauern der
Detektorsignale von den Sauerstoffsensoren;
Fig. 24 ein Diagramm zum Erläutern eines Detektorsignal-
Zustands eines von dem vorderen Sauerstoffsensor ausgegebenen
Detektorsignals;
Fig. 25 ein Diagramm zum Erläutern einer Ansprech-
Verzögerungszeit eines hinteren Sauerstoffsensors;
Fig. 26 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen
einem Katalysator-Reinheitsfaktor und einer Ansprech-Verzöge
rungszeit darstellt;
Fig. 27 ein erläuterndes Diagramm, welches zeigt, wann
die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt
sind;
Fig. 28 ein Verhältnisdiagramm, welches das Verhältnis
zwischen der Zyklusdauer eines ersten Detektorsignals von dem
vorderen Sauerstoffsensor und dem Ansprech-Verzögerungszeit-
Koeffizient zeigt;
Fig. 29 ein Verhältnisdiagramm, welches das Verhältnis
zwischen der Motorlast und der Ansprech-Verzögerungszeit zeigt;
Fig. 30 ein Verhältnisdiagramm, welches das Verhältnis
zwischen der Abgastemperatur und der Ansprech-Verzögerungszeit
zeigt;
Fig. 31 ein Verhältnisdiagramm, welches das Verhältnis
zwischen der Motorlast und der Zyklusdauer des von dem vorderen
Sauerstoffsensor ausgegebenen Signals zeigt;
Fig. 32 ein Verhältnisdiagramm, welches die Beziehung
zwischen dem Katalysator-Reinheitsfaktor und der Ansprech-
Verzögerungszeit zeigt;
Fig. 33 ein Verhältnisdiagramm, welches die Beziehung
zwischen dem hinteren Rückkopplungs-Regelungswert im normalen
Betriebszustand und den Hoch/Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeiten
zeigt;
Fig. 34 ein Verhältnisdiagramm, welches die Beziehung
zwischen dem hinteren Rückkopplungs-Regelungswert bei Erfassen
einer Verschlechterung und den Hoch/Niedrig-Umkehr-Verzöge
rungszeiten zeigt;
Fig. 35 ein Verhältnisdiagramm, welches die Beziehung
zwischen dem hinteren Rückkopplungs-Regelungswert im normalen
Betriebszustand und dem hinteren Rückkopplungs-Regelungswert
bei Erfassen einer Verschlechterung zeigt;
Fig. 36 ein Zeitdiagramm, welches die Korrektur mittels
des zweiten Detektorsignals von dem hinteren Sauerstoffsensor
zeigt;
Fig. 37 ein erläuterndes Diagramm, welches die
Zyklusdauer des ersten Detektorsignals von dem vorderen
Sauerstoffsensor zeigt;
Fig. 38 ein Verhältnisdiagramm, welches die Beziehung
zwischen der Zyklusänderung und der Meßabweichung zeigt;
Fig. 39 ein Verhältnisdiagramm, welches die Beziehung
zwischen dem Korrekturwert des ersten Rückkopplungs-Regelungs
werts und der Meßabweichung der Ansprech-Verzögerungszeit
zeigt; und
Fig. 40 ein Verhältnisdiagramm, welches die Beziehung
zwischen dem Zyklus des ersten Detektorsignals von dem vorderen
Sauerstoffsensor und der Abgasmenge zeigt.
Fig. 41 bis 53 beziehen sich auf ein drittes Aus
führungsbeispiel der Erfindung. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 41 eine schematische Konstruktionsdarstellung einer
Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 42 ein Flußdiagramm zum Erfassen der
Verschlechterung mittels der Katalysator-Verschlechterungs-
Erfassungsvorrichtung;
Fig. 43 ein Blockdiagramm der Katalysator-Verschlech
terungs-Erfassungsvorrichtung;
Fig. 44 ein Ausgangs-Wellenform-Diagramm des Ausgangs
signals des ersten Sauerstoffsensors;
Fig. 45 ein Ausgangs-Wellenform-Diagramm zum Zeitpunkt
eines hohen Reinheitsgrades des zweiten Sauerstoffsensors;
Fig. 46 ein Ausgangs-Wellenform-Diagramm zu einem
Zeitpunkt geringer Reinheit des zweiten Sauerstoffsensors;
Fig. 47 ein Ausgangs-Wellenform-Diagramm des zweiten
Sauerstoffsensors, wenn eine Hoch-Niedrig-Erfassungs-Spannung
klein ist;
Fig. 48 ein Ausgangs-Wellenform-Diagramm des zweiten
Sauerstoffsensors, wenn die Hoch-Niedrig-Erfassungs-Spannung
groß ist;
Fig. 49 ein erläuterndes Diagramm zum Erfassen einer
Verschlechterung des Katalysators nur aufgrund eines Zyklus
verhältnisses und eines Bereichsverhältnisses;
Fig. 50 ein erläuterndes Diagramm für das Erfassen einer
Verschlechterung des Katalysators in dem Fall, in dem ein
Zyklusverhältnis und ein Bereichsverhältnis mittels eines
Korrekturwerts korrigiert werden;
Fig. 51 ein erläuterndes Diagramm eines Katalysator-
Verschlechterungs-Erfassungsbereichs;
Fig. 52 ein erläuterndes Diagramm für die Korrektur
mittels einer Abgastemperatur; und
Fig. 53 ein erläuterndes Diagramm für die Korrektur
mittels einer Motorlast.
Fig. 1 bis 17 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel.
In Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor 2 gezeigt, ein
Einlaßkanal 4 und ein Abgaskanal 6.
Der Einlaßkanal 4 weist einen Luftfilter 8, einen Luft-
Strömungsmesser 10, einen Drosselkörper 12, und einen Einlaß
krümmer 14 auf, welche in der genannten Reihenfolge, ausgehend
von der stromaufwärtigen Seite her, angeordnet sind. Der
Einlaßkanal 4 in dem Drosselkörper 12 weist ein Einlaß-
Drosselventil 16 auf. Der Einlaßkanal 4 in dem Einlaßkriimmer 14
ist wie folgt konstruiert: es ist ein Druckausgleichsbehälter-
Teil 4-A vorgesehen, welcher als Einlaß-Sammelabschnitt dient;
und es sind erste, zweite, dritte und vierte, einander parallel
verlaufende Abzweigungs-Einlaßkanalabschnitte (nur ein
einzelner Abzweigungs-Einlaßkanal 4-1 ist in Fig. 1 gezeigt)
vorgesehen, welche von dem Druckausgleichsbehälterteil 4-A
abzweigen. Der erste, zweite, dritte und vierte Abzweigungs-
Einlaßkanal sind jeweils mit einem zugehörigen ersten, zweiten,
dritten und vierten Zylinder verbunden (wovon nur ein einzelner
Zylinder 18 in Fig. 1 gezeigt ist).
Der Abgaskanal 6 wird durch einen Abgaskrümmer 20, ein
stromaufwärtiges Abgasrohr 22, einen Katalysator 24, und ein
stromabwärtiges Abgasrohr 26 ausgebildet, welche in der
genannten Reihenfolge, ausgehend von der stromaufwärtigen
Seite, miteinander verbunden sind. Der Abgaskanal 6 in dem
Abgaskrümmer 20 ist konstruiert durch: einen ersten, zweiten,
dritten und vierten, zueinander parallelen Abgaskanal (wie die
Kanäle 6-1), welche mit einem jeweiligen des ersten bis vierten
Zylinders (wie beispielsweise mit dem Zylinder 18) verbunden
sind, und ein Abgas-Sammelabschnitt 6-A ist vorgesehen, an
welchem die ersten bis vierten Abzweigungs-Abgaskanäle
zusammenlaufen. Der Katalysator 24 weist ein
Katalysatormaterial 28 auf.
Ein Kraftstoff-Einspritzventil 30 verbindet jeden der
Zylinder 18 mit einem Kraftstofftank 36 mittels eines Kraft
stoff-Zuführkanals 34 über einen Kraftstoff-Verteilerkanal 32.
Der Kraftstoff wird mittels einer Kraftstoffpumpe 38 durch
einen Kraftstoff-Filter 40 hindurch zugeführt. Der Kraftstoff-
Verteilerkanal 32 verteilt den Kraftstoff und führt ihn so dem
ersten, zweiten, dritten und vierten Kraftstoff-Einspritzventil
30 zu.
Eine Kraftstoffdruck-Regelungseinrichtung 42 reguliert
den Kraftstoffdruck des Kraftstoffs, wie er in dem Kraftstoff-
Verteilerkanal 32 vorhanden ist. Die Kraftstoffdruck-Rege
lungseinrichtung 42 regelt den Kraftstoffdruck auf einen
vorbestimmten Wert mittels eines Einlaßdrucks ein, welcher von
einem Verbindungskanal 44 zugeführt wird, welcher mit dem
Einlaßkanal 4 verbunden ist. Der überschüssige Kraftstoff wird
zu dem Kraftstofftank 36 mittels eines Kraftstoff-Rückführ
kanals 46 zurückgeführt.
Darüberhinaus ist der Kraftstofftank 36 mit dem Einlaß
kanal 4 des Drosselkörpers 12 mittels eines Kraftstoffdampf-
Kanals 48 für Kraftstoffdampf verbunden. Ein Zweiwege-Ventil 50
und ein Abscheidegefäß 52 sind in dem Kanal 48 hintereinander
angeordnet. Ein Bypass-Kanal 54 ist mit dem Einlaßkanal 4
verbunden und sorgt für eine Umgehung des Einlaß-Drosselventils
16. Ein Leerlauf-Luftmengen-Regelungsventil 56 ist in dem
Bypass-Kanal 54 zum Regeln der Strömung durch diesen
vorgesehen. Wenn es notwendig ist, die Leerlaufdrehzahl beim
Starten des Motors, bei hohen Temperaturen, und entsprechend
einer ansteigenden elektrischen Ladung oder ähnlichem zu
regeln, öffnet oder schließt das Leerlauf-Luftmengen-
Regelungsventil 56 den Bypass-Kanal 54, wodurch die Luftmenge
vergrößert oder verkleinert wird und die Leerlaufdrehzahl
stabilisiert wird. Weiter sind ein Luftregler 58, ein
Leistungs-Steuerschalter 60 und ein Luftmengen-Steuerventil 62
zum Steuern der Leistung vorgesehen.
Der Luftmengen-Strömungsmesser 10, das erste bis vierte
Einspritzventil 30, das Leerlauf-Luftmengen-Regelungsventil 56,
und das Luftmengen-Steuerventil 62 zum Steuern der Leistung
sind mit einer Regelungseinheit 64 verbunden. Ein Kurbelwellen-
Winkelsensor 66, ein Verteiler 68, ein Öffnungsstellungssensor
70 zum Erfassen der Öffnungsstellung des Einlaß-Drosselventils
16, ein Klopfsensor 72, ein Wassertemperatursensor 74, und ein
Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 76 sind mit der
Regelungseinheit 64 verbunden. Der Verteiler 68 ist mit der
Regelungseinheit 64 mittels einer Zündspule 78 und einer
Leistungs-Zuführeinheit 80 für die Zündung verbunden.
Weiter sind gemäß Fig. 1 ein Membranelement 86, eine
Batterie 88, eine Thermosicherung 90, ein Alarm-Relais 92, eine
Warnleuchte 94, und ein Hauptschalter 96 vorgesehen.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, dient ein vorderer Sauer
stoffsensor 82 (02-Sensor) als ein erster Abgassensor zum
Erfassen der Sauerstoffkonzentration als einen Abgaskompo
nentenwert, welcher auf der stromaufwärtigen Seite des
Katalysators 24 erfaßt wird, und ein hinterer Sauerstoffsensor
84 (02-Sensor) ist vorgesehen, welcher auf der stromabwärtigen
Seite des Katalysators 24 angeordnet ist, wobei beide
Sauerstoffsensoren mit der Regelungseinheit 64 verbunden sind.
Die Regelungseinheit 64 führt eine sogenannte Dual-Sauerstoff-
Rückkopplungs-Regelung derart aus, daß die Kraftstoffzufuhr-
Menge zu dem ersten bis vierten Einspritzventil 30 des
Verbrennungsmotors 2 geregelt wird. Das Luft-Kraftstoff-
Verhältnis wird zunächst auf einen Wert in einem stationären
Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 2 aufgrund des ersten
Detektorsignals von dem vorderen 02-Sensor 82 geregelt, während
andererseits das Luft-Kraftstoff-Verhältnis offen im Falle des
Beschleunigungs/Verzögerungs-Betriebs anders als im stationären
Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 2 geregelt wird, und
wenn die zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Durchführbedingungen
erfüllt sind, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufgrund
einer zweiten Rückkopplungs-Regelung mit Hilfe eines zweiten
Detektorsignals von dem hinteren 02-Sensor 84 geregelt, während
anderenfalls, d. h. bei Nichterfüllung der zweiten Rück
kopplungs-Regelungs-Durchführbedingungen, das Luft-Kraftstoff-
Verhältnis offen geregelt wird.
Die Regelungseinheit 64 ist mit einer Überprüfungs
funktion ausgestattet, welche derart funktioniert, daß, wenn
eine Verschlechterung erfaßt wird, ein Rückkopplungs-Rege
lungswert auf einen höheren Wert als bei Normalbetrieb fest
gesetzt wird, wobei die Dual-Sauerstoffsensor-Rückkopplungs-
Regelung, welche als Dual-Abgassensor-Rückkopplungs-Regelung
funktioniert, gestoppt wird, eine Hoch-Erfassungs-Ver
zögerungszeit und eine Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit
entsprechend dem Verhältnis zu dem Zeitpunkt der normalen Dual-
Sauerstoffsensor-Rückkopplungs-Regelung festgesetzt werden, um
eine Hoch/Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit auf einen
vorbestimmten Wert festzulegen, wobei ein Rückkopplungs-
Korrekturwert entsprechend dem Verschlechterungs-Erfassungswert
festgesetzt wird, die Ansprech-Verzögerungszeit des hinteren
Sauerstoffsensors 84 als zweite Abgassensor-Ansprech-
Verzögerungszeit entsprechend der Motorlast und der Abgas
temperatur korrigiert wird, dieser Wert mittels einer
Zyklusdauer des vorderen Sauerstoffsensors 82 korrigiert wird,
welcher als erster Abgassensor dient, die Ansprech-Verzöge
rungszeit des hinteren Sauerstoffsensors 84 nach Vervoll
ständigung der Korrektur mit dem Verschlechterungs-Erfassungs
wert verglichen wird, und eine Verschlechterung des Katalysa
tormaterials 28 im Inneren des Katalysators 24 so erkannt wird.
Wie im Detail anhand von Fig. 4 zu erkennen ist, wird
gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Verschlechterungszustand
auf Imitations-Weise durch ein Zyklusdauerverhältnis
entsprechend der Ansprech-Verzögerungszeit und einem Bereichs-
Verhältnis zwischen dem Detektorsignal des vorderen
Sauerstoffsensors 82 und dem Detektorsignal des hinteren
Sauerstoffsensors 84 ermittelt. Wie anhand der Fig. 4(a),
4(b) und 4(c) zu erkennen ist, ändert sich das Ausgangssignal
des hinteren Sauerstoffsensors 84 entsprechend eines
stromaufwärts herrschenden Katalysator-Reinheits-Verhältnisses.
Um eine Änderung der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des
hinteren Sauerstoffsensors zwecks Erfassen einer
Verschlechterung des Katalysators zu verringern, wie in Fig.
5(b) gezeigt ist, muß der Rückkopplungs-Korrekturwert des
vorderen Sauerstoffsensors auf einen größeren Wert als bei
Normalbetrieb festgesetzt werden.
Die Regelungseinheit 64 beginnt mit dem Verschlech
terungs-Erfassungsbetrieb nur dann, wenn vorbestimmte
Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen zum Erfassen des
Zustands des Katalysatormaterials 28 in dem Katalysator 24
erfüllt sind.
Die vorbestimmten Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen
des Katalysatormaterials 28 in dem Katalysator 24 sind
folgende:
- 1. Während der Durchführung der Haupt-Sauerstoff- Rückkopplung.
- 2. Während der Durchführung der Dual-Sauerstoff- Rückkopplung.
- 3. Innerhalb des in Fig. 6 gezeigten Bereichs.
- 4. Aufwärmvorgang des Motors ist beendet
- 5. Die Einlaß-Lufttemperatur muß ≧ einem festgesetzten Wert sein.
- 6. Die Geschwindigkeit muß konstant sein.
(Die Änderung der Luftmenge, der Drosselklappen-Öffnungs
stellung, der Einspritzmenge, und ähnliches müssen gleich oder
kleiner als ein festgesetzter Wert sein).
Darüber hinaus hat die Regelungseinheit 64 auch die
Funktion, eine Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit und eine
Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit entsprechend dem Verhältnis
zu dem Zeitpunkt, an welchem die Dual-Sauerstoffsensor-
Rückkopplungs-Regelung als ein normaler Dual-Sauerstoffsensor
dient, festzusetzen; und wenn die Hoch/Niedrig-Erfassungs-
Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt ist,
werden die Änderungscharakteristiken des Ausgangsverhaltens des
vorderen Sauerstoffsensors 82 durch eine Zyklusdauer des
vorderen Sauerstoffsensors 82 als der erste Sauerstoffsensor
gemessen, und der Verschlechterungs-Erfassungswert wird durch
die Änderungscharakteristiken korrigiert.
Nachfolgend wird im Detail erläutert, daß für den Fall,
daß die Motorlast und die Abgastemperatur auf vorbestimmte
Werte festgesetzt werden, ein in Fig. 15 gezeigtes Verhältnis
zwischen einer Zyklusdauer TFR des vorderen Sauerstoffsensors
und der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoff
sensors besteht, um die Verschlechterung des Katalysators zu
erfassen. Weil jedoch tatsächlich eine Veränderung der
Messungen auftritt, wie anhand der gestrichelten Linien gezeigt
ist, wird eine solche Änderung ΔTDLY der Messung verringert.
Die Änderung ΔTDLY der Messung oder Meßabweichung steigt
in ähnlicher Weise wie die Zyklusdauer TFR des zweiten
Sauerstoffsensors an.
Es ist erforderlich, die Änderung ΔTDLY der Messung der
Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors
für ein Erfassen der Verschlechterung des Katalysators zu
verringern.
Bei Erfassen der Verschlechterung werden zum Verringern
der Änderung ΔTDLY der Messung die folgenden drei Schritte
ausgeführt:
- 1. Die Dual-Sauerstoffsensor-Rückkopplungs-Regelung wird gestoppt.
- 2. Die Summe aus einer Hoch-Erfassungs-Verzögerungs zeit DLR und einer Niedrig-Erfassungs-Verzögerungs zeit DRL werden auf einen vorbestimmten Wert fest gesetzt.
- 3. Der Rückkopplungs-Korrekturwert wird auf einen hohen Wert festgesetzt.
Aufgrund einer Korrektur mittels der Maschinenlast, der
Abgastemperatur und der Änderungscharakteristiken des
Sauerstoffsensors aufgrund von Messungen, kann die Ansprech-
Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors zum
Bestimmen der Verschlechterung des Katalysators genau erfaßt
werden.
Die Regelung aufgrund der Katalysator-Verschlechterungs-
Erfassungsvorrichtung wird nachfolgend anhand eines Fluß
diagramms gemäß Fig. 2 beschrieben.
Durch Starten des Verbrennungsmotors 2 wird ein Programm
gemäß dem Flußdiagramm in Schritt 100 gestartet.
Eine Überprüfung wird in Schritt 102 vorgenommen, um zu
sehen, ob die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedin
gungen als vorbestimmte Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen
zum Überprüfen des Katalysatormaterials 28 des Katalysators 24,
wie in Fig. 6 gezeigt, erfüllt sind oder nicht. Wenn in
Schritt 102 "NEIN" entschieden wird, wird die obige
Datenverarbeitungs-Schleife wiederholt bis die Antwort in dem
Entscheidungsschritt 102 "JA" ist. Wenn in Schritt 102 "JA"
erfaßt wird, wird die Dual-Sauerstoffsensor-
Rückkopplungsregelung gestoppt, wie in Fig. 10 gezeigt ist,
und die Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit DLR und die Niedrig-
Erfassungs-Verzögerungszeit DRL werden in Schritt 104 mittels
des Verhältnisses der normalen Dual-Sauerstoffsensor-
Rückkopplungs-Regelung berechnet.
In Schritt 106 wird, wie in Fig. 5(b) gezeigt ist, der
Sauerstoff-Rückkopplungs-Korrekturwert für den vorderen Sauer
stoffsensors auf einen Wert aufgrund eines Erfassens der
Verschlechterung festgesetzt, was aufgrund eines Sprung-
Korrekturwerts (KS) und eines Integral-Korrekturwerts
(Gradient) (KI) geschieht.
Die Hoch/Niedrig-Erfassungszeit wird in Schritt 108
berechnet (TDLY).
Die Verzögerungszeit TDLY wird n-mal gemessen und die
Zyklusdauer TFR des vorderen Sauerstoffsensors, die Motorlast
EC, und die Abgastemperatur werden dabei in Schritt 110
gemessen. Zu diesem Zeitpunkt kann der Zyklus des Rück
kopplungs-Korrekturwerts ebenfalls gemessen und verwendet
werden.
Eine Überprüfung erfolgt in Schritt 112, um zu sehen, ob
die Verzögerungszeit TDLY n-mal stabil gemessen werden kann
oder nicht.
Wenn in Schritt 112 "NEIN" entschieden wird, schreitet
das Programm zu Schritt 114 fort, um das Erfassen der Ver
schlechterung des Katalysators X-male zu wiederholen. Wenn in
Schritt 112 "JA" entschieden wird, wird der Mittelwert von n-
malen der Verzögerungszeit TDLY, der Mittelwert von TFR, der
Mittelwert der Motorlast EC und der Mittelwert der Abgas
temperatur in Schritt 116 berechnet.
Eine Überprüfung erfolgt in Schritt 118, um zu über
prüfen, ob die Verzögerungszeit TDLY nach Durchführen des
Datenverarbeitungsschrittes 114 stabil ist oder nicht, um das
Erfassen der Verschlechterung des Katalysators X-male zu
wiederholen. Wenn in Schritt 118 "NEIN" erfaßt wird, wird
bestimmt, daß der Katalysator 24 normal arbeitet, was in
Schritt 120 geschieht. Das Datenverarbeitungsprogramm schreitet
dann zu dem Endschritt 128 des Programms fort. Wenn jedoch in
Schritt 118 "JA" erfaßt wird, schreitet das Daten
verarbeitungsprogramm zu Schritt 116 fort, um den Mittelwert
von n-Messungen der Verzögerungszeit TDLY, den Mittelwert von
TFR, den Mittelwert der Motorlast EC und den Mittelwert der
Abgastemperatur zu berechnen.
Nach Beendigung des Datenverarbeitungsschrittes 116 zum
Berechnen des Mittelwerts von n-Werten der Verzögerungszeit
TDLY, des Mittelwerts von TFR, des Mittelwerts der Motorlast EC
und des Mittelwert der Abgastemperatur, wie in Fig. 10 und
11 gezeigt ist, wird die Verzögerungszeit TDLY entsprechend der
Motorlast EC und der Abgastemperatur in Schritt 122 korrigiert.
Wie in Fig. 12 gezeigt ist, wird der Mittelwert der
Zyklusdauer TFR des vorderen Sauerstoffsensors aufgrund der
Motorlast EC in Schritt 124 korrigiert.
Der Mittelwert der Zyklusdauer TFR des vorderen Sauer
stoffsensors wird mit einer Zyklusdauer verglichen, bei welcher
der Rückkopplungs-Regelungswert auf einen Verschlechterungs-
Erfassungswert von der Regelungseinheit 64 festgesetzt wurde,
wobei entschieden wird, ob TFR < a ist oder nicht, was in
Schritt 126 erfolgt.
Wenn in Schritt 126 "NEIN" entschieden wird, d. h. wenn
TFR ≧ a ist, wird entschieden, daß der vordere Sauerstoffsensor
82 in seiner Funktion verschlechtert ist, so daß das Erfassen
der Verschlechterung des vorderen Sauerstoffsensors und das
Erfassen der Verschlechterung des Katalysators in Schritt 128
gestoppt wird. Das Programm schreitet dann zu dem Endschritt
138 fort. Wenn jedoch in Schritt 126 "JA" entschieden wird, wie
in Fig. 13 gezeigt ist, wird ein endgültiger Verschlech
terungs-Erfassungswert FTDLY in Schritt 130 durch die Summe aus
der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoff
sensors zum Erfassen der Verschlechterung des Katalysators und
aus einem Koeffizient KTDLY aufgrund der folgenden Gleichung
berechnet:
FTDLY = TDLY × KTDLY.
Der berechnete Wert FTDLY wird in Schritt 132 mit dem
Verschlechterungs-Erfassungswert (siehe Katalysator-Reinigungs-
Verhältnis gemäß Fig. 14) verglichen, welcher von der
Regelungseinheit 64 vorher festgesetzt wurde.
Durch Vergleichen des berechneten Werts FTDLY und des
Verschlechterungs-Erfassungswerts wird ein Entscheidungsschritt
134 vorgenommen, um zu erfassen, ob das Katalysatormaterial 28
des Katalysators 24 sich verschlechtert hat oder nicht. Wenn in
Schritt 134 "NEIN" erfaßt wird, schreitet das Programm zu
seinem Endschritt 138 fort. Wenn in Schritt 134 "JA" erfaßt
wird, wird in Schritt 136 bestimmt, daß das Katalysatormaterial
28 in dem Katalysator 24 sich nicht in seinem normalen Zustand
befindet. Nach Schritt 136 wird das Programm in Schritt 138
beendet.
Zum Ändern der Charakteristiken des vorderen Sauerstoff
sensors 82 wird aufgrund des Erfassens der Verschlechterung
durch Ausführen der folgenden drei Schritte die Meßabweichung
ΔTDLY der Messung verringert:
- 1. Die Dual-Sauerstoffsensor-Rückkopplungs-Regelung wird gestoppt.
- 2. Die Summe aus Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit DLR und der Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit DRL wird auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt.
- 3. Der Rückkopplungs-Korrekturwert wird auf einen hohen Wert festgesetzt.
Durch Korrektur bei Messung der Motorlast, der
Abgastemperatur und der Charakteristiken des vorderen
Sauerstoffsensors wird die Ansprech-Verzögerungszeit TDLY zur
Beurteilung der Verschlechterung des Katalysators genau
gemessen.
Aufgrund dieser Maßnahme wird die Verschlechterung des
Katalysatormaterials 28 des Katalysators 24 und des vorderen
Sauerstoffsensors 82 genau erfaßt. Auf ein Warnsignal für den
Benutzer aufgrund des Erfassens der Verschlechterung, kann eine
Wartung und Inspektion sofort durchgeführt werden. Es kann so
verhindert werden, daß ungereinigtes Abgas in die Atmosphäre
herausgeführt wird. Es kann so ein Beitrag zum Umweltschutz
geleistet werden.
Weil die Meßabweichung für das Messen von TDLY verringert
werden kann, kann das Erfassen einer Verschlechterung genauer
erfolgen, und ein falsch eingestellter Betrieb aufgrund des
Erfassens der Verschlechterung kann verhindert werden, was von
hohem praktischem Wert ist.
Weil es weiter möglich ist, eine Anpassung an das Aus
führungsbeispiel durch ein einfaches Ändern des Programms der
Regelungseinheit vorzunehmen, ist die Konstruktion nicht
kompliziert, und die Vorrichtung kann einfach hergestellt
werden, wobei die Kosten verringert werden und so wirtschaft
liche Vorteile erzielt werden.
Gemäß des oben im Detail beschriebenen Ausführungs
beispiels ist also eine Regelungseinrichtung mit einer
Entscheidungs- und Erfassungsfunktion vorgesehen, wobei die
Regelungseinheit derart gestaltet ist, daß aufgrund eines
Erfassens einer Verschlechterung der Rückkopplungs-Rege
lungswerts auf einen höheren Wert als beim Normalzustand
festgesetzt wird, wobei die Dual-Abgassensor-Rückkopplungs-
Regelung gestoppt wird, die Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit
und die Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit entsprechend einem
Zeitverhältnis zu einer normalen Dual-Abgassensor-Rückkopp
lungs-Regelung festgesetzt wird, um die Hoch/Niedrig-Erfas
sungs-Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festzu
setzen, wobei der Rückkopplungs-Korrekturwert auf einen
Verschlechterungs-Erfassungswert festgesetzt wird, die zweite
Abgassensor-Ansprech-Verzögerungszeit aufgrund der Motorlast
und der Abgastemperatur korrigiert wird, dieser Wert mittels
einer Zyklusdauer des ersten Sauerstoffsensors korrigiert wird,
die Ansprech-Verzögerungszeit des zweiten Abgassensors mit dem
Verschlechterungs-Erfassungswert verglichen wird, und die
Verschlechterung des Katalysatormaterials erfaßt wird. Aus
diesem Grund können die Verschlechterung des Katalysator
materials und des ersten Abgassensors von der Regelungs
einrichtung genau erfaßt werden. Aufgrund einer Warnung an den
Benutzer bei erfaßter Verschlechterung kann eine Wartung und
Inspektion sofort ausgeführt werden, um zu verhindern, daß
ungereinigtes Abgas in die Atmosphäre gelangen kann.
Andererseits ist die Regelungseinrichtung vorgesehen, um
die Funktion auszuüben, die Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit
und die Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit in Abhängigkeit von
dem Verhältnis der Zeiten bei normaler Dual-Abgassensor-
Rückkopplungs-Regelung festzusetzen, und wenn die Hoch-/
Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten
Wert festgesetzt ist, die Änderungscharakteristiken der
Ausgangssignale des ersten Abgassensors mittels der ersten
Abgassensor-Zyklusdauer zu messen, und die Verschlechterung des
Erfassungswerts durch die Änderungscharakteristiken zu
korrigieren. Dadurch kann die Meßabweichung verringert werden.
Die Genauigkeit für das Erfassen der Verschlechterung kann
verbessert werden. Die falsche Betriebsweise aufgrund des
Erfassens der Verschlechterung kann verhindert werden.
Weil es darüberhinaus möglich ist, das Ausführungs
beispiel durch einfaches Ändern des Programms der Rege
lungseinrichtung zu verändern, ist diese Konstruktion nicht
kompliziert, und die Vorrichtung kann einfach hergestellt
werden, wobei die Herstellungskosten verringert werden und ein
ökonomischer Vorteil erzielt wird.
Die Fig. 18 bis 40 zeigen ein zweites Ausführungs
beispiel.
Aus Fig. 18 ist ein Verbrennungsmotor 202 mit einem
elektronischen Kraftstoff-Einspritzsystem und einer Kataly
sator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung, einem
Zylinderblock 204, einem Zylinderkopf 206, einem Kolben 208,
einem Luftfilter 210, einem Einlaßrohr 212, einem Drosselkörper
214, einem Einlaßkrümmer 216, einem Einlaßkanal 218, einem
Abgasrohr 220 und einem Abgaskanal 222 zu sehen.
Ein Luft-Strömungsmesser 224 ist zum Messen der herein
geführten Luftmenge an dem Einlaßrohr 212 zwischen dem Luft
filter 210 und dem Drosselkörper 214 angeordnet, wobei das Rohr
212 einen ersten Einlaßkanal 218-1 ausbildet.
Ein Hohlraum-Resonator 226 ist zum Verringern der Ansaug
luft-Geräusche auf der stromaufwärtigen Seite des Luftfilters
210 angeordnet. Ein Eingangs-Drosselventil 228 ist in einem
zweiten Eingangskanal 218-2 angeordnet, welcher in dem
Drosselkörper 214 ausgebildet ist und mit dem ersten Einlaß
kanal 218-1 verbunden ist. Der zweite Einlaßkanal 218-2 ist mit
einem dritten Einlaßkanal 218-3 verbunden, welcher in dem
Einlaßkrümmer 216 ausgebildet ist, wobei die Verbindung über
einen Druckausgleichsbehälter 230 erfolgt. Die stromabwärtige
Seite des dritten Einlaßkanals 218-3 ist mit einer Verbren
nungskammer 234 des Verbrennungsmotors 202 mittels eines
Einlaßventils 232 verbunden. Der Abgaskanal 222 ist mit der
Verbrennungskammer 234 mittels eines Abgasventils 236
verbunden.
Ein vorderer Sauerstoffsensor 238 (wie ein erster
Abgassensor mit einer Heizeinrichtung), ein Katalysatormaterial
240, und eine Thermosicherung 242 sind nacheinander mit dem
Abgasrohr 220 in stromabwärtiger Strömungsrichtung verbunden.
Der vordere Sauerstoffsensor 238 ist mit einem Abgaskanal 222
auf der stromaufwärtigen Seite des Katalysatormaterials 240
verbunden und erfaßt die Sauerstoffkonzentration in dem
Abgaskanal 222 und erzeugt ein erstes Detektorsignal
(vergleiche Fig. 21).
Ein zweiter Sauerstoffsensor 244 (wie ein zweiter Abgas
sensor) ist in dem Abgaskanal 222 auf der stromabwärtigen Seite
des Katalysatormaterials 240 vorgesehen. Der hintere
Sauerstoffsensor 244 erfaßt die Sauerstoffkonzentration in dem
Abgaskanal 222 auf der stromabwärtigen Seite des Katalysator
materials 240 und erzeugt ein zweites Detektorsignal
(vergleiche Fig. 21).
Ein Kraftstoff-Einspritzventil 246 ist mit einem Verbin
dungsteil des Einlaßkrümmers 216 und dem Zylinderkopf 206
verbunden, um Kraftstoff in die Verbrennungskammer 234 ein
spritzen zu können.
Der Kraftstoff in einem Kraftstofftank 248 wird mit Druck
dem Kraftstoff-Einspritzventil 246 zugeführt. Das heißt, der
Kraftstoff in dem Kraftstofftank 248 wird mit Druck einem
Kraftstoff-Zuführkanal 252 mittels einer Kraftstoffpumpe 250
zugeführt und mit Hilfe eines Kraftstoff-Filters 254 gefiltert
und dann in einen Kraftstoff-Verteilerkanal 256 eingespeist.
Der Druck des Kraftstoffs wird mittels einer Kraftstoffdruck-
Regelungseinrichtung 258 auf einen vorbestimmten Wert einge
stellt. Danach wird der Kraftstoff dem Kraftstoff-Einspritz
ventil 246 zugeführt.
Ein Ende eines Kraftstoffdampf-Kanals 260 ist mit einem
oberen Teil des Kraftstofftanks 248 verbunden. Das andere Ende
des Kanals 260 ist mit dem zweiten Einlaßkanal 218-2 des
Drosselkörpers 214 verbunden. Ein Zweiwege-Ventil 262 und ein
Abscheidegefäß 264 sind hintereinander in dem Kraftstoffdampf-
Kanal 260 ausgehend von der Seite des Kraftstofftanks 248 in
dieser Reihenfolge angeordnet.
Ein Bypass-Luftkanal 266 ist zum Umgehen des Einlaß-
Drosselventils 228 vorgesehen, um den ersten Einlaßkanal 218-1
und das Innere des Druckausgleichsbehälters 230 miteinander zu
verbinden. Ein Leerlaufdrehzahl-Regelungsventil (ISC-Ventil)
268 stellt die Bypass-Luftmenge durch Öffnen oder Schließen des
Bypass-Luftkanals 266 ein.
Ein Hilfs-Bypass-Luftkanal 270 zum Umgehen des Einlaß-
Drosselventils 228 ist in dem Drosselkörper 214 ausgebildet.
Der Hilfs-Bypass-Luftkanal 270 wird mittels einer Hilfs-Bypass-
Luftmengen-Einstellvorrichtung 272 geöffnet oder geschlossen.
Aufgrunddessen wird die Leerlaufdrehzahl-Regelungseinheit
274 durch den Bypass-Luftkanal 266, das Leerlauf-Drehzahl-
Regelungsventil 268, den Hilfs-Bypass-Luftkanal 270 und die
Hilfs-Bypass-Luftmengen-Einstellvorrichtung 272 ausgebildet.
Die Leerlaufdrehzahl-Regelungseinheit 274 führt eine
Rückkopplungsregelung der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungs
motors 202 auf eine Soll-Leerlaufdrehzahl mittels des Rege
lungsventils 268 aus. Die Regelungseinheit 274 stellt auch die
Soll-Leerlaufdrehzahl mittels der Hilfs-Bypass-Luftmengen-
Einstellvorrichtung 272 ein.
Ein Luftkanal 276 ist zwischen dem Inneren des Druck
ausgleichsbehälters 230 und dem Bypass-Luftkanal 266 verbunden.
Ein Luftventil 278, welches entsprechend der Temperatur des
Kühlwassers des Motors oder ähnlichem geregelt wird, regelt die
Strömung durch den Luftkanal 276. Der Luftkanal 276 und das
Luftventil 278 bilden eine Luft-Reguliereinrichtung 280 aus.
Ein Luftkanal 282 für eine Leistungssteuerung ist mit dem
Inneren des Druckausgleichsbehälters 230 und dem Bypass-
Luftkanal 266 verbunden. Ein Regelungsventil 284 zum Regeln der
Leistung ist in dem Luftkanal 282 angeordnet. Der Betrieb des
Regelungsventils 284 wird mittels eines Leistungs-
Steuerschalters 286 geregelt.
Um das Beiblasgas, welches in dem Verbrennungsmotor 202
erzeugt wird, zu dem Einlaßsystem zurückzuführen, ist ein
erster Beiblasgas-Rückführkanal 290 mit einem PCV-Ventil 288
verbunden, welches an dem Druckausgleichsbehälter 230 ange
bracht ist, und ein zweiter Beiblasgas-Rückführkanal 292 ist
mit dem ersten Einlaßkanal 218-1 verbunden, wobei die Kanäle
290 und 292 mit dem Zylinderkopf 206 verbunden sind.
Ein Drosselventil-Sensor 294 ist vorgesehen, um einen
Öffnungszustand des Einlaß-Drosselventils 228 zu erfassen. Ein
Membranelement 296 ist vorgesehen, um ein plötzliches Schließen
des Einlaß-Drosselventils 228 zu verhindern.
Eine Zündspule 300 ist mit einer Zündleistungsquelle 298
verbunden und weiter mit einem Verteiler 304 verbunden, um so
einen Zündmechanismus 302 auszubilden.
Ein Kurbelwellen-Winkelsensor 306 ist vorgesehen, um den
Kurbelwellen-Winkel des Verbrennungsmotors 202 zu erfassen.
Ein Wassertemperatursensor 310 ist vorgesehen, um die
Temperatur des Kühlwassers des Motors in einem Kühlwasserkanal
308 zu erfassen, welcher in dem Zylinderblock 204 ausgebildet
ist, und ein Klopfsensor 312 ist vorgesehen, um einen Klopf-
Betriebszustand des Verbrennungsmotors 202 zu erfassen, wobei
der Klopfsensor 312 und der Kühlwassertemperatursensor 310 bei
an dem Zylinderblock 204 befestigt sind.
Der Luft-Strömungsmesser 224, der vordere Sauerstoff
sensor 238, der hintere Sauerstoffsensor 244, das Kraftstoff-
Einspritzventil 246, die Kraftstoffpumpe 250, das Leerlauf
drehzahl-Regelungsventil 268, das Leistungs-Steuerventil 284,
der Leistungs-Steuerschalter 286, der Drosselventil-Stellungs
sensor 294, die Leistungseinheit 298, der Kurbelwellen-Winkel
sensor 306, der Wassertemperatursensor 310, und der Klopfsensor
312 sind mit der Regelungseinrichtung (d. h. der Motor-
Regelungseinheit ECU) 314 verbunden.
Ein Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 316, eine Diagnose
leuchte 318, ein Diagnoseschalter 320, ein Testschalter 322,
und eine Batterie 328 sind mittels einer Sicherung 324 und
eines Hauptschalters 326 verbunden, und eine Alarmleuchte 332
ist mittels eines Alarmrelais 330 verbunden, wobei alle mit der
Regelungseinrichtung 314 verbunden sind. Die Thermosicherung
ist mit dem Alarmrelais 330 verbunden.
Die Regelungseinrichtung 314 regelt derart, daß ver
schiedene Detektorsignale von verschiedenen Sensoren zu dieser
geliefert werden, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis dual
rückkopplungsgeregelt ist, indem ein vorbestimmter Korrektur
wert aufgrund des Erfassens eines Verschlechterungszustandes
des Katalysatormaterials 240 (vergleiche Fig. 22) ermittelt
wurde, und wenn die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs
bedingungen erfüllt sind, wird ein zweiter Rückkopplungs-
Regelungswert entsprechend desjenigen zweiten Rückkopplungs-
Regelungswerts festgesetzt, welcher bei nicht erfüllten
Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen herrscht,
d. h. in dem Normalzustand, wobei die Summe einer Hoch-Umkehr-
Verzögerungszeit und einer Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeit auf
einen vorbestimmten Wert festgesetzt ist, ein Verhältnis einer
Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit und ein Verhältnis einer Niedrig-
Umkehr-Verzögerungszeit gleichgesetzt werden, ein Korrekturwert
des Rückkopplungs-Regelungswerts auf einen höheren Wert als in
dem Falle festgesetzt wird, wenn die Katalysator-Ver
schlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind, und
eine Integral-Erfassungszeit des zweiten Rückkopplungs-Rege
lungswerts in dem Falle, in dem die Katalysator-
Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind, auf
einen kürzeren Wert als in dem Falle festgesetzt wird, in dem
die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht
erfüllt sind.
Der Kern dieses zweiten Ausführungsbeispiels wird nach
folgend im Detail beschrieben. Als eine Katalysator-Ver
schlechterungs-Erfassungsmethode, wie in Fig. 25 gezeigt ist,
wird eine Ansprech-Verzögerungszeit von den Detektorsignalen
des vorderen Sauerstoffsensors 238 und des hinteren Sauer
stoffsensors 244 erfaßt. Oder, wie in Fig. 23 gezeigt ist,
wird ein Bereichsverhältnis von jedem Detektorsignal in einer
Imitations-Weise erfaßt.
Gemäß dem in Fig. 25 gezeigten Ausführungsbeispiel wird
eine Verschlechterung des Katalysators aufgrund der Ansprech-
Verzögerungszeiten TDLY des vorderen Sauerstoffsensors 238 und
des hinteren Sauerstoffsensors 244 erfaßt. Wie in Fig. 23
gezeigt ist, wird ein zweites Detektorsignal von dem hinteren
Sauerstoffsensor 244 durch einen Katalysator-Reinheitsfaktor
des Katalysators stromaufwärts des Sensors beeinflußt. Wenn der
Katalysator-Reinheitsfaktor gut ist, ist die Ansprech-
Verzögerungszeit TDLY des Katalysatormaterials 240 lang, d. h.
die Verzögerungszeit des zweiten Detektorsignals des hinteren
Sauerstoffsensors 244 relativ zu dem ersten Detektorsignal des
vorderen Sauerstoffsensors 238 ist lang. Wie in Fig. 37
gezeigt ist, ist die Ansprech-Verzögerungszeit TDLY, wie sie in
Fig. 25 gezeigt ist, Abhängig von einer F/B-Zyklusdauer (TFR)
des ersten Detektorsignals von dem vorderen Sauerstoffsensor
238. Wie in Fig. 26 gezeigt ist, wird eine Meßabweichung ΔTDLY
der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY durch eine Änderung der
Zyklusdauer (TFR) des ersten Detektorsignals von dem vorderen
Sauerstoffsensor 238 beeinflußt. Darüberhinaus wird, wie in
Fig. 38 und 39 gezeigt ist, die Meßabweichung ΔTDLY der
Ansprech-Verzögerungszeit TDLY ebenfalls durch den
Korrekturwert des ersten Rückkopplungs-Regelungswerts
beeinflußt.
Wie in Fig. 27 gezeigt ist, sind die Katalysator-Ver
schlechterungs-Erfassungsbedingungen in den Fällen erfüllt, in
welchen: die erste Rückkopplungs-Regelung ausgeführt wird (die
Haupt-Rückkopplung ausgeführt wird); die zweite Rückkopplungs-
Regelung ausgeführt wird (Dual-Rückkopplung wird ausgeführt);
der Aufwärmvorgang des Verbrennungsmotors 202 beendet ist; die
Eingangstemperatur ≧ einem festgesetzten Wert ist; und eine
vorbestimmte Geschwindigkeit herrscht.
Die Hoch/Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeiten DLR, DRL gemäß
Fig. 33 ändern sich auf die vorbestimmten Werte der
Hoch/Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeiten DIR, DRL entsprechend
des zweiten Rückkopplungs-Regelungswerts (vergleiche Fig. 33)
in dem Normalzustand zu einem Zeitpunkt des Erfassens der
Verschlechterung gemäß Fig. 34, d. h. wenn die Katalysator-
Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind. Dabei
wird die Summe der Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit DLR und der
Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeit DRL auf einen vorbestimmten
Wert, beispielsweise 500 ms festgesetzt, und ein Regelungsmodus
wird eingeschaltet, so daß ein Verhältnis der Hoch-Umkehr-
Verzögerungszeit DLR und ein Verhältnis der Niedrig-Umkehr-
Verzögerungszeit DRL gemäß Fig. 35 gleichgesetzt werden. Wie
in Fig. 24 gezeigt ist, werden die Korrekturwerte Ks und Ki
des ersten Rückkopplungs-Regelungswerts auf einen größeren Wert
als die entsprechenden Werte im Normalzustand gesetzt, weil die
Gründe nach Fig. 39 vorliegen.
Eine Integral-Erfassungszeit tk gemäß Fig. 36 wird für
das Erfassen der Verschlechterung festgesetzt. Um die Messung
der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY aufgrund eines Erfassens der
Verschlechterung zu stabilisieren, ist es erforderlich, daß
eine Zykluszeit TFR des ersten Detektorsignals von dem vorderen
Sauerstoffsensors 238 auf einen längeren Wert festgesetzt wird
als bei Normalzustand. Wenn jedoch die Zyklusdauer TFR des
ersten Detektorsignals lang ist, vergrößert sich die
Abgasmenge, wie in Fig. 40 gezeigt ist. Aus diesem Grund wird
die Regelungs-Ansprechzeit reduziert und die Verschlechterungs-
Erfassungszeitspanne wird verringert.
Jedesmal wenn eine Hoch/Niedrig-Umkehr, d. h. ein
Durchlaufen der Nullinie des zweiten Detektorsignals von dem
hinteren Sauerstoffsensor 244 stattfindet, wird eine
sprungartige Korrektur durchgeführt. Eine Integral-Korrektur
wird jedesmal nach Verstreichen der Zeitspanne tk durchgeführt.
Die Hoch/Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeiten DRL/DLR des ersten
Detektorsignals von dem vorderen Sauerstoffsensor 238 werden
entsprechend Fig. 34 durch einen zweiten Rückkopplungs-
Regelungswert RSOXFB aufgrund eines Erfassens der
Verschlechterung zu diesem Zeitpunkt festgesetzt oder geregelt.
Die Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des zweiten Detektorsignals
von dem hinteren Sauerstoffsensor 244 gemäß Fig. 25 wird
gemessen.
Die Betriebsweise gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird
nachfolgend anhand der Flußdiagramme gemäß Fig. 19 und 20
beschrieben.
Bei der Regelungseinrichtung, wie sie in Fig. 19 gezeigt
ist, wird gemäß Schritt 402 beim Starten des Verbrennungsmotors
202 ein Programm gestartet. Zunächst werden die Katalysator-
Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen empfangen, wie sie in
Fig. 27 dargestellt sind, was in Schritt 404 geschieht. Die
Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen sind dann,
wie in Fig. 27 gezeigt, erfüllt, wenn die folgenden
Bedingungen erfüllt sind: die erste (primäre) Rückkopplungs-
Regelung wird durchgeführt; die Dual-Rückkopplungs-Regelung
wird durchgeführt; der Betriebszustand liegt innerhalb des
Bereichs G; der Aufwärmvorgang des Verbrennungsmotors 202 ist
beendet; die Einlaß-Temperatur ≧ dem gesetzten Wert; und es
herrscht eine vorbestimmte Geschwindigkeit.
Eine Überprüfung erfolgt, um zu erkennen, ob die Kataly
sator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind oder
nicht, was in Schritt 406 geschieht. Wenn in Schritt 406 "NEIN"
entschieden wird, wird die Überprüfungsschleife wiederholt.
Wenn in Schritt 406 "JA" entschieden wird, wird ent
sprechend einem zweitem (hinterer) Rückkopplungs-Regelungswert
SOXFB im Normalzustand, wie in Fig. 33 gezeigt, der zweite
Rückkopplungs-Regelungswert RSOXFB gemäß Fig. 35 aufgrund des
Erfassens der Verschlechterung in dem Fall, in dem die
Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt
sind, neu gesetzt, was in Schritt 408 geschieht. Dabei wird die
Summe der Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit DLR und der Niedrig-
Umkehr-Verzögerungszeit DRL auf einen vorbestimmten Wert,
beispielsweise 500 ms, festgesetzt, und das Verhältnis der
Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit DLR und das Verhältnis der
Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeit DRL werden gleichgesetzt
(vergleiche Fig. 35).
Nachfolgend werden die Korrekturwerte Ks und Ki des
ersten (vorderen) Rückkopplungs-Regelungswerts auf einen
vorbestimmten Wert in der Regelungseinrichtung in Schritt 410,
wie in Fig. 24 gezeigt, festgesetzt. Um dabei die Messung der
Ansprech-Verzögerungszeit TDLY zu stabilisieren, seine vorbe
stimmte Zeitspanne, d. h. ein Korrekturwert des ersten Rück
kopplungs-Regelungswerts, wird auf einen größeren Wert als im
Normalzustand festgesetzt.
Die in Fig. 36 gezeigte Integral-Erfassungszeit tk wird
nun auf einen Wert festgesetzt, welcher in der Regelungs
einrichtung 314 vorher für die Verschlechterungs-Erfassung
festgesetzt wurde, was in Schritt 412 geschieht. Das heißt,
wenn die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen
erfüllt sind, weil die Zeitspanne der Rückkopplungs-Regelung
länger als im Normalzustand ist, wird die Regelungs-Ansprech
zeit reduziert und die Verschlechterungs-Erfassungszeit wird
verringert.
Wie in Fig. 36 gezeigt ist, wird bei jedem Hoch-/
Niedrig-Nulliniendurchgang des zweiten Detektorsignals von dem
hinteren Sauerstoffsensor 244 eine Sprungkorrektur
durchgeführt, und jeweils nach Verstreichen der Zeitspannen tk
wird eine Integral-Korrektur durchgeführt wird, was in Schritt
414 geschieht.
Wie in Fig. 34 gezeigt ist, wird die Hoch-/Niedrig-
Umkehr-Verzögerungszeit DLR, DRL des ersten Detektorsignals des
vorderen Sauerstoffsensors 238 durch den zweiten Rückkopplungs-
Regelungswert RSOXFB aufgrund eines Erfassens der
Verschlechterung geregelt (Schritt 416).
Wie in Fig. 25 gezeigt ist, wird die Ansprech-Verzö
gerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors 244 gemessen
(Schritt 418).
Der Grund, warum die Ansprech-Verzögerungszeit TDLY wie
oben erwähnt gemessen wird, ist der, daß es notwendig ist, daß
die Zyklusdauern der Detektorsignale von dem vorderen
Sauerstoffsensor 238 und dem hinteren Sauerstoffsensor 244
annähernd gleich sind. Aus diesem Grund muß für den Fall, daß
der hintere Sauerstoffsensor 244 kein so schlechtes Betriebs
verhalten zeigt, die Zeitspanne der Signale von dem vorderen
Sauerstoffsensor 238 auf einen langen Wert festgesetzt werden.
Aus diesem Grund wird die Höhe der Korrekturwerte (Sprungwert
Ks, Integralwert Ki) des ersten Rückkopplungs-Regelungswerts
verändert.
Eine Erläuterung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf
das in Fig. 20 gezeigte Flußdiagramm gegeben. Die Ansprech-
Verzögerungszeit TDLY wird n-male gemessen, und die Zyklusdauer
TFR des ersten Detektorsignals des vorderen Sauerstoffsensors
238 wird ebenso wie die Motorlast EC und eine Abgastemperatur
zur gleichen Zeit gemessen (Schritt 420).
Die Bedingungen zum Entscheiden, ob die Ansprech-Ver
zögerungszeiten TDLY n-male stabil gemessen werden können oder
nicht, werden eingegeben (Schritt 422).
Eine Überprüfung wird nun vorgenommen, um zu sehen, ob
die Ansprech-Verzögerungszeit TDLY stabil gemessen wurde oder
nicht (Schritt 424). Wenn in Schritt 424 "JA" ermittelt wurde,
wird der Mittelwert von n Zyklusdauern TFR des ersten Detektor
signals des vorderen Sauerstoffsensors 238 sowie der Mittelwert
von der Motorlast und der Abgastemperatur errechnet (Schritt
426). Wie in den Fig. 29 und 30 gezeigt ist, wird die
Ansprech-Verzögerungszeit TDLY entsprechend der Motorlast und
der Abgastemperatur korrigiert (Schritt 428). Der Grund, warum
die Ansprech-Verzögerungszeit TDLY aufgrund der Motorlast, der
Abgastemperatur und ähnlichem korrigiert wird, ist der, daß die
Ansprech-Verzögerungszeit sich entsprechend einer
Strömungsgeschwindigkeit des Abgases oder einer Ansprechzeit
des Katalysatormaterials 240 ändert. Als Korrekturbasis wird
1,0 angenommen. Die durchschnittliche Zyklusdauer TFR des
ersten Detektorsignals des vorderen Sauerstoffsensors 238 wird,
wie in Fig. 31 gezeigt, entsprechend der Motorlast korrigiert
(Schritt 430).
Wie in Fig. 28 gezeigt ist, wird eine Überprüfung
durchgeführt, um zu ermitteln, ob TFR < a ist oder nicht
(Schritt 432). Es wird eine Berechnung nach folgender Gleichung
durchgeführt: endgültige Ansprech-Verzögerungszeit FTDLY =
Ansprech-Verzögerungszeit TDLY × Koeffizient KTDLY (Schritt
434). Wie in Fig. 32 gezeigt ist, wird die endgültige
Ansprech-Verzögerungszeit FTDLY mit derjenigen Ansprech-
Verzögerungszeit verglichen, welche in der Regelungseinrichtung
314 vorher festgesetzt wurde (Schritt 436).
Eine weitere Überprüfung wird durchgeführt, um zu
erkennen, ob das Katalysatormaterial 240 sich verschlechtert
hat oder nicht (Schritt 438). Wenn in Schritt 438 "JA" er
mittelt wurde, wird bestimmt, daß der Katalysator nicht normal
funktioniert (Schritt 440). Diese Tatsache wird dem Benutzer
durch das Aufleuchten einer Signalleuchte oder ähnliches
(Schritt 442) signalisiert. Das Programm wird dann beendet
(Schritt 444).
Wenn in Schritt 438 "NEIN" ermittelt wurde, wird ent
schieden, daß der Katalysator normal funktioniert (Schritt
446). Das Programm wird dann beendet (Schritt 444).
Wenn in Schritt 432 "NEIN" ermittelt wird, wird eine
Verschlechterung des vorderen Sauerstoffsensors 238 erkannt
(Schritt 448). Das Programm schreitet dann zu Schritt 442 fort.
Wenn in Schritt 424 "NEIN" ermittelt wird, wird das
Erfassen der Verschlechterung n-male wiederholt (Schritt 450).
Bedingungen, um zu entscheiden, ob die Ansprech-Verzögerungs
zeit TDLY stabil gemessen werden kann oder nicht, werden
eingegeben (Schritt 452). Eine Überprüfung wird durchgeführt,
um zu erkennen, ob die Messung stabil wird oder nicht (Schritt
454).
Wenn in Schritt 452 "JA" ermittelt wird, springt das
Programm zu Schritt 426 zurück und die nachfolgende Regelung
wird durchgeführt.
Wenn andererseits in Schritt 545 "NEIN" ermittelt wird,
wird entschieden, daß der Katalysator normal funktioniert
(Schritt 456). Das heißt, in dem Fall, in dem die Ansprech-
Verzögerungszeit TDLY nicht stabil wird, obwohl die Kata
lysator-Verschlechterungsmessung x-male wiederholt wurde,
bedeutet dies, daß der vordere Sauerstoffsensor 238 in seiner
Funktion nicht verschlechtert ist. Aus diesem Grund, auch wenn
die Korrektur durchgeführt wird, ist die Zyklusdauer des
vorderen Sauerstoffsensors nicht gleich der Zyklusdauer des
hinteren Sauerstoffsensors 244, und der Wert variiert, so daß
das Katalysatormaterial 240 eine normale Funktion zeigt.
Das Erfassen der Verschlechterung wird beendet und die
zweite Rückkopplungs-Regelung wird aufgrund des Erfassens der
Verschlechterung auf die Dual-Rückkopplungs-Regelung gemäß dem
ordnungsgemäßen Zustand zurückgestellt (Schritt 458). Das
Programm wird dann beendet (Schritt 444).
Auf diese Weise kann die Genauigkeit für das Erfassen der
Verschlechterung des Katalysatormaterials 240 und der
Sauerstoffsensoren 238 sowie 244 verbessert werden, d. h., die
Meßgenauigkeit der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY kann
verbessert werden.
Aufgrund der Erfassung der Verschlechterung, weil die
zweite Rückkopplungs-Regelung aufgrund des Erfassens der
Verschlechterung geändert wurde, um sich von dem ordnungs
gemäßen Zustand zu unterscheiden, wird die Meßabweichung ΔTDLY
der Verschlechterungs-Erfassung reduziert und die
Verschlechterungs-Erfassungs-Genauigkeit kann verbessert
werden.
Weiter werden durch Schalten des zweiten Rückkopplungs-
Regelungswerts in dem Normalzustand und das Erfassen der
Verschlechterung so ausgeführt, daß das Verhältnis zwischen der
Hoch/Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeit DRL, DLR auf einen
vorbestimmten Wert festgesetzt wird, so daß die Erzeugung der
Menge von schädlichen Abgaskomponenten aufgrund des Umschaltens
auf den Dual-Rückkopplungs-Regelungsbetrieb reduziert werden
kann.
Weil darüberhinaus eine Regelung derart durchgeführt
wird, daß die Summe DLR + DRL der Hoch/Niedrig-Umkehr-
Verzögerungszeit aufgrund des Erfassens der Verschlechterung
stets auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt wird, ist die
Zyklusdauer TFR des ersten Detektorsignals von dem vorderen
Sauerstoffsensor 238 auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt,
und die Meßabweichung ΔTDLY der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY
kann verringert werden.
Weil die Genauigkeit des Erfassens der Verschlechterung
ebenfalls verbessert wird, kann ein fehlerhafter Betrieb des
Erfassens der Verschlechterung vermieden werden.
Weil weiter die Integral-Erfassungszeit des zweiten Rück
kopplungs-Regelungswerts aufgrund des Erfassens der Ver
schlechterung auf einen kürzeren Wert als im Normalzustand
festgesetzt wurde, kann die erzeugte Abgasmenge verringert
werden.
Wie aus der obigen detaillierten Beschreibung klar wird,
ist eine Regelungseinrichtung zum derartigen Regeln vorgesehen,
daß, wenn die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs
bedingungen erfüllt sind, der zweite Rückkopplungs-Regelungs
wert aufgrund einer erfaßten Verschlechterung entsprechend dem
zweiten Rückkopplungs-Regelungswert in dem Fall festgesetzt
wird, in welchem die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs
bedingungen erfüllt sind, d. h., in dem Normalzustand wird die
Summe der Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit und der Niedrig-Umkehr-
Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt, das
Verhältnis der Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit und das Verhältnis
der Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeit werden auf einen
gegenseitig gleichen Wert festgesetzt, der Korrekturwert des
ersten Rückkopplungs-Regelungswerts wird auf einen größeren
Wert festgesetzt als in dem Fall, in dem die Katalysator-
Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind, und
die Integral-Erfassungszeit des zweiten Rückkopplungs-
Regelungswerts wird in dem Fall, in dem die Katalysator-
Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind, auf einen
kürzeren Wert festgesetzt als in dem Falle, in dem die
Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht
erfüllt sind. Aus diesem Grund wird die Genauigkeit des
Erfassens der Verschlechterung des Katalysatormaterials und die
Genauigkeit des Erfassens von jedem Abgassensor verbessert.
Eine Abweichung der Messung der Verschlechterung des
Katalysators wird in dem Falle verringert, in dem die
Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt
sind. Wenn die zweiten Rückkopplungs-Regelungswerte in den
Fällen, in denen die Katalysator-Verschlechterungs-Er
fassungsbedingungen nicht erfüllt und in welchem sie erfüllt
sind, sich ändern, kann die Menge der erzeugten schädlichen
Abgaskomponenten verringert werden und eine Abweichung des
Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungswerts kann ebenfalls
verringert werden.
Die Fig. 41 bis 53 zeigen ein drittes Ausführungs
beispiel der Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvor
richtung.
Wie in Fig. 41 dargestellt ist, sind vorgesehen ein
Verbrennungsmotor 502, ein Einlaßkanal 504 und ein Auslaßkanal
506. Der Einlaßkanal 504 ist durch einen Luftfilter 508, einen
Luft-Strömungsmesser 510, einen Drosselkörper 512, und einen
Einlaßkrümmer 514 ausgebildet, welche, ausgehend von der strom
aufwärtigen Seite, in der vorgenannten Reihenfolge miteinander
verbunden sind. Der Einlaßkanal 504 in dem Drosselkörper 512
ist mit einem Einlaß-Drosselventil 516 versehen. Der
Einlaßkanal 504 ist mit einer Verbrennungskammer 518 des
Verbrennungsmotors 502 verbunden.
Der Abgaskanal 506 ist mit der Verbrennungskammer 518
verbunden und wird durch den Abgaskrümmer 520, ein strom
aufwärtiges Abgasrohr 522, einen Katalysator 524, und ein
stromabwärtiges Abgasrohr 526 ausgebildet, welche in der
vorgenannten Reihenfolge, ausgehend von der stromaufwärtigen
Seite, miteinander verbunden sind. Der Abgaskanal 506 in dem
Katalysator 524 weist ein Katalysatormaterial 528 auf.
Der Verbrennungsmotor 502 weist ein Einspritzventil 530
auf, welches zu der Verbrennungskammer 518 hin ausgerichtet
ist. Das Kraftstoff-Einspritzventil 530 ist mit einem
Kraftstofftank 536 mittels eines Kraftstoff-Verteilungskanals
532 aufgrund eines Kraftstoff-Zuführkanals 534 verbunden. Der
Kraftstoff in dem Kraftstofftank 536 wird mit Druck von einer
Kraftstoffpumpe 538 zugeführt. Verunreinigungen werden aus dem
Kraftstoff mittels eines Kraftstoff-Filters 540 entfernt und
danach wird der Kraftstoff dem Kraftstoff-Verteilerkanal 532
mittels des Kraftstoff-Zuführkanals 534 zugeführt und wird
verteilt und zu dem Kraftstoff-Einspritzventil 530 zugeführt.
Der Kraftstoff-Verteilerkanal 532 weist eine Kraft
stoffdruck-Regelungseinrichtung 542 auf, um den Kraftstoffdruck
einzustellen. Die Kraftstoffdruck-Regelungseinrichtung 542
stellt den Kraftstoffdruck auf einen vorbestimmten Wert mittels
des Einlaß-Atmosphärendrucks ein, welcher in einen
Verbindungskanal 544 eingeführt wird, der mit dem Einlaßkanal
504 verbunden ist, und führt überschüssigen Kraftstoff zu dem
Kraftstofftank 536 mittels eines Kraftstoff-Rückführkanals 546
zurück.
Der Kraftstofftank 536 ist derart angeordnet, daß er mit
dem Einlaßkanal 504 des Drosselkörpers 512 mittels eines Kraft
stoffdampf-Kanals 548 verbunden ist. Ein Zweiwege-Ventil 550
und ein Abscheidegefäß 552 sind in dem Weg des Kraftstoffdampf-
Kanals 548 angeordnet. Der Drosselkörper 512 weist einen
Bypasskanal 554 auf, welcher das Einlaßdrossel-Ventil 516
umgeht. Ein Leerlauf-Luftmengen-Regelungsventil 565 ist in dem
Weg des Bypasskanals 554 angeordnet. Weiter sind ein Luftregler
558, ein Leistungs-Steuerschalter 560, ein Luftmengen-
Regelungsventil 562 zum Steuern der Leistung, ein Beiblas
luftkanal 564, und ein PCV-Ventil 566 vorgesehen.
Der Luft-Strömungsmesser 510, das Kraftstoff-Einspritz
ventil 530, das Leerlauf-Luftmengen-Regelungsventil 556, und
das Luftmengen-Regelungsventil 562 zum Steuern der Leistung
sind mit einem Regelungsteil 568 der Regelungseinrichtung
verbunden. Ein Kurbelwellen-Winkelsensor 570, ein Verteiler
572, ein Öffnungsstellungs-Sensor 574 des Eingangs-Drossel
ventils 516, ein Klopfsensor 546, ein Wassertemperatursensor
578, und ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 580 sind mit dem
Regelungsteil 568 verbunden. Weiter sind eine Zündspule 582 und
eine Zündleistungsquelle 584 vorgesehen.
Bei dem Verbrennungsmotor 502 sind ein erster Sauerstoff
sensor 586 bzw. ein zweiter Sauerstoffsensor 588 zum Erfassen
der Sauerstoffkonzentration als ein Abgaskomponentenwert an dem
Abgaskanal 506 auf der stromaufwärtigen Seite bzw. der
stromabwärtigen Seite von Katalysatormaterial 528 vorgesehen.
Der erste und zweite Sauerstoffsensor 586 bzw. 588 sind mit dem
Regelungsteil 568 verbunden.
Wie in Fig. 43 gezeigt ist, führt der Regelungsteil 568
die erste Rückkopplungs-Regelung des Betriebs des Kraftstoff-
Einspritzventils 530 aus, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf
einen Sollwert aufgrund des ersten Detektorsignals
einzustellen, welches von dem ersten Sauerstoffsensor 586
erzeugt wird, und führt eine zweite Rückkopplungs-Regelung aus,
um die erste Rückkopplungs-Regelung aufgrund eines zweiten
Detektorsignals zu korrigieren, welches von dem zweiten
Sauerstoffsensor 588 erzeugt wird.
Weiter sind ein Membranelement 590, eine Thermosicherung
592, ein Alarmrelais 594, eine Alarmleuchte 596, ein
Diagnoseschalter 598, ein TS-Schalter 600, eine Diagnoseleuchte
602, ein Hauptschalter 604, und eine Batterie 606 vorgesehen.
Bei einem derartigen Verbrennungsmotor 502 weist die
Regelungseinrichtung 568 einen Erfassungsteil 608, d. h. einen
Entscheidungsteil, auf, um mathematische Verknüpfungen
durchzuführen, um den verschlechterten Zustand des
Katalysatormaterials 528 erfassen zu können. Der Erfassungsteil
608 führt die mathematischen Verknüpfungen derart durch, daß
für den Fall, daß vorbestimmte Verschlechterungs-Erfassungs-
Durchführungsbedingungen erfüllt sind, die Anzahl der ersten
Detektorsignal-Zyklusdauern und die Anzahl der zweiten
Detektorsignal-Zyklusdauern innerhalb einer vorbestimmten
arithmetischen Betriebszeit TCAL dadurch gemessen werden, daß
die Zyklusdauern TFR und TRE gemessen werden, während denen das
erste Detektorsignal des ersten Sauerstoffsensors 586 und das
zweite Detektorsignal des zweiten Sauerstoffsensors 588 ihre
Vorzeichen ändern, wobei ein Zyklusverhältnis SHUKI berechnet
wird und ein Bereich, welcher das erste Detektorsignal umgibt,
sowie ein Bereich, welcher das zweite Detektorsignal umgibt,
innerhalb der vorbestimmten arithmetischen Betriebszeit TCAL
mittels der Bereiche SFR und SRE gemessen werden, welche von
den Zyklusdauern TFR und TRE umgeben werden, während die ersten
und zweiten Detektorsignale sich umkehren, wodurch ein
Bereichsverhältnis SR berechnet wird, eine Motorlast und eine
Abgastemperatur als Betriebszustandswerte des Verbrennungs
motors 2 in der vorbestimmten arithmetischen Betriebszeit TCAL
gemessen werden, wobei ein Korrekturwert α berechnet wird, ein
Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswert REK,
bei welchem das Zyklusverhältnis SHUKI und das
Bereichsverhältnis SR durch den Korrekturwert α korrigiert
wurden, ermittelt wird, und der Verschlechterungszustand des
Katalysatormaterials 528 aufgrund des Verschlechterungs-
Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswerts REK erfaßt wird.
Das heißt, der Erfassungsteil 608 berechnet das
Zyklusverhältnis SHUKI und das Bereichsverhältnis SR aus den
Zyklusdauern TFR und TRE des ersten bzw. zweiten Detektor
signals des ersten bzw. zweiten Sauerstoffsensors 586 bzw. 588,
wodurch der Verschlechterungszustand des Katalysatormaterials
528 in einer Imitations-Weise erfaßt wird.
Das Erfassen mittels der Katalysator-Verschlechterungs-
Erfassungsvorrichtung wird nachfolgend anhand von Fig. 42
erläutert.
Wenn der Verbrennungsmotor 502 gestartet wird (Schritt
700) werden vorbestimmte Katalysator-Verschlechterungs-
Erfassungs-Durchführungsbedingungen gelesen (Schritt 701) und
eine Überprüfung findet statt, um zu erkennen, ob die
Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs-Durchführungsbedin
gungen erfüllt sind oder nicht (Schritt 702). Wie in Fig. 51
gezeigt ist, werden die Katalysator-Verschlechterungs-Erfas
sungs-Durchführungsbedingungen als gegeben oder nicht gegeben
entschieden, indem überprüft wird, ob alle der folgenden
Bedingungen erfüllt sind oder nicht: die erste Rückkopplungs-
Regelung wird mittels des ersten Sauerstoffsensors 586 durch
geführt; die zweite Rückkopplungs-Regelung wird mittels des
zweiten Sauerstoffsensors 588 durchgeführt; die Betriebs
bedingungen liegen innerhalb eines Katalysator-Verschlech
terungs-Erfassungsbereichs, welcher durch eine Motorlast Ec und
eine Motordrehzahl Ne bestimmt wird; das Aufwärmen des Ver
brennungsmotors ist vollendet; die Einlaß-Lufttemperatur ist
größer gleich einem gesetzten Wert (Einlaß-Lufttemperatur ≧
festgesetzter Wert); und es herrscht eine vorbestimmte Ge
schwindigkeit (ein Wechsel in der Motorlast Ec wie aufgrund der
Menge der Einlaßluft, des Öffnungsgrads des Drosselventils, der
eingespritzten Kraftstoffmenge, oder ähnlichem ist gleich oder
kleiner als ein festgesetzter Wert).
Bei dem obigen Entscheidungsschritt (Schritt 702) wird
"NEIN" entschieden, wenn eine der obigen Bedingungen nicht
erfüllt ist, und das Programm kehrt dann zum Lesen der Kata
lysator-Verschlechterungs-Erfassungs-Durchführungsbedingungen
(Schritt 701) zurück. Wenn bei der Entscheidung (Schritt 702)
alle Bedingungen erfüllt sind und die Antwort "JA" lautet, wird
die Messung einer Anzahl von Zyklusdauern des ersten
Detektorsignals und einer Anzahl von Zyklusdauern des zweiten
Detektorsignals und eine Messung der Motorlast und der Abgas
temperatur als Betriebszustands-Werte des Verbrennungsmotors
502 begonnen (Schritt 703). Eine Messung eines ersten
Umgebungsbereichs des ersten Detektorsignals und eines zweiten
Umgebungsbereichs des zweiten Detektorsignals wird dann in
Schritt 704 gestartet. Die vorbestimmte arithmetische Betriebs
zeit TCAL wird gezählt (Schritt 705). Eine Überprüfung findet
statt, ob oder ob nicht die obigen verschiedenen Messungen
vervollständigt wurden, ohne daß die Katalysator-
Verschlechterungs-Erfassungs-Durchführungsbedingungen innerhalb
der arithmetischen Betriebszeit TCAL verlassen wurden (Schritt
706).
Wie in den Fig. 44 bis 46 gezeigt ist, wird für das
Messen der Anzahl der ersten Detektorsignal-Zyklen und der
Anzahl der zweiten Detektorsignal-Zyklen die Anzahl der
Zyklusdauern TFR und TRE gemessen, während welchen das erste
Detektorsignal, welches von dem ersten Sauerstoffsensor 586
erzeugt wird, und das zweite Detektorsignal, welches von dem
zweiten Sauerstoffsensor 588 erzeugt wird, zwischen dem hohen
und niedrigen Zustand wechseln, wobei diese Messungen innerhalb
der vorbestimmten arithmetischen Betriebszeit TCAL erfolgen und
ein Aufsummieren vorgenommen wird. Wie in Fig. 44 bis 46
gezeigt ist, werden der erste Detektorsignal-Umgebungsbereich
und der zweite Detektorsignal-Umgebungsbereich, welche die
Bereiche SFR und SRE darstellen, durch die Zyklusdauern TFR und
TRE begrenzt, in welchen das erste und zweite Detektorsignal
zwischen der unteren Grenzspannung VFL und der oberen
Grenzspannung VRL innerhalb der vorbestimmten arithmetischen
Betriebszeit TCAL wechseln, gemessen und aufsummiert. Die
Motorlast und die Abgastemperatur als die oben erwähnten
Betriebszustands-Werte werden innerhalb der vorbestimmten
Betriebszeit TCAL gemessen und aufsummiert.
In dem obigen Entscheidungsschritt (Schritt 706) ist in
dem Fall, in dem obige verschiedene Messungen erst dann beendet
wurden, nachdem die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs-
Durchführungsbedingungen bereits innerhalb der arithmetischen
Betriebszeit TCAL verlassen wurden, die Antwort "NEIN", wonach
das Programm zu dem Leseschritt der Katalysator-
Verschlechterungs-Erfassungs-Durchführungsbedingungen (Schritt
701) zurückspringt. Gemäß dem obigen (Schritt 706), für den
Fall, daß die verschiedenen Messungen vervollständigt wurden,
ohne daß die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs-
Durchführungsbedingungen innerhalb der arithmetischen
Betriebszeit TCAL verlassen wurden, und die Antwort "JA" ist,
wird das Zyklusverhältnis SHUKI aus der Anzahl der ersten
Detektorsignal-Zyklen und der Anzahl der zweiten
Detektorsignal-Zyklen berechnet, und das Bereichs-Verhältnis SR
wird aus dem ersten Detektorsignal-Umgebungsbereich und dem
zweiten Detektorsignal-Umgebungsbereich berechnet, der Ver
schlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswert REK wird
aus dem Zyklusverhältnis SHUKI und aus dem Bereichs-Verhältnis
SR berechnet, der Durchschnittswert wird aus der Motorlast und
der Abgastemperatur als Betriebszustands-Werte innerhalb der
arithmetischen Betriebszeit TCAL berechnet, und der
Korrekturwert α wird ermittelt (Schritt 707).
Das Zyklusverhältnis SHUKI wird berechnet durch:
Zyklusverhältnis SHUKI = (Anzahl der Zyklen TFR innerhalb der
arithmetischen Betriebszeit TCAL)/(Anzahl der Zyklen TRE
innerhalb der arithmetischen Betriebszeit TCAL). In dem Fall,
in dem der Zyklus TRE des zweiten Detektorsignals innerhalb der
arithmetischen Betriebszeit TCAL keinen Wechsel, also
Nulldurchgang, aufweist, wird TRE = 1 gesetzt. Es wird nun
angenommen, daß das Zyklusverhältnis SHUKI die folgenden
Bedingungen erfüllt: das verwendete Katalysatormaterial
(geringer Reinheitsgrad) < Zyklusverhältnis SHUKI < frisches
Katalysatormaterial (hoher Reinheitsgrad).
Das Bereichsverhältnis SR wird berechnet durch: das
Bereichsverhältnis SR = (die Summe der Bereiche SRE innerhalb
der arithmetischen Betriebszeit TCAL)/(die Summe der Bereiche
SFR innerhalb der arithmetischen Betriebszeit TCAL). Wie in
Fig. 47 und 48 gezeigt ist, wird das Bereichsverhältnis SR
so festgelegt, daß SR = SRE/SFR, wenn eine Hoch-Niedrig-
Erfassungsspannung e bei dem zweiten Sauerstoffsensor 588 <
0.45 V ist. SRE wird größer, wenn ein Reinheitsgrad groß ist.
Das heißt, die folgende Bedingung ist erfüllt: Reinheitsgrad
niedrig < SR < Reinheitsgrad hoch.
Der Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungs
wert REK, welcher durch die Berechnung in Schritt 707 ermittelt
wird, wird durch den Korrekturwert α korrigiert (Schritt 708).
Das heißt, wie in Fig. 52 und 53 gezeigt ist, berechnet sich
REK wie folgt: REK = SR × SHUKI × α; (REK ≧ 1), wodurch der
Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswert REK,
welcher aus dem Zyklusverhältnis SHUKI und dem Bereichsver
hältnis SR berechnet wird, durch die Motorlast Ec und die
Abgastemperatur in Form eines Korrekturwerts α korrigiert wird,
wodurch nach der Korrektur der Verschlechterungs-Erfassungs-
Arithmetik-Verknüpfungswert REK erhalten wird.
Die Berechnung zum Erhalten des korrigierten Verschlech
terungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswerts REK wird
innerhalb der arithmetischen Betriebszeit TCAL wie oben erwähnt
n-male durchgeführt (Schritt 709). Eine Überprüfung wird
durchgeführt, um zu erkennen, ob die Berechnung zum Erhalten
des korrigierten Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-
Verknüpfungswerts REK innerhalb der arithmetischen Betriebszeit
TCAL n-male wiederholt wurde oder nicht (Schritt 710). Wenn der
Entscheidungsschritt (Schritt 710) "NEIN" ergibt, springt das
Datenverarbeitungsprogramm zurück zum Leseschritt für das Lesen
der Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs-Durchfüh
rungsbedingungen (Schritt 701).
Wenn in dem Entscheidungsschritt (Schritt 710) "JA"
ermittelt wurde, wie in Fig. 50 gezeigt ist, wird aus den
korrigierten Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-
Verknüpfungswerten REK, welche durch die arithmetische Ver
knüpfung n-male berechnet wurden (Schritt 711), ein
arithmetischer Mittelwert REKAV berechnet. Der arithmetische
Mittelwert REKAV wird mit einem Verschlechterungs-Erfassungs
wert verglichen, welcher zuvor in dem Erfassungsteil 608
(Schritt 712) festgesetzt wurde, wodurch entschieden wird, ob
der Katalysator in seiner Funktion sich verschlechtert hat oder
nicht (Schritt 713).
In dem Entscheidungsschritt (Schritt 713) werden für den
Fall, daß sich das Katalysatormaterial 528 in seiner Funktion
verschlechtert hat und die Antwort entsprechend "JA" ist, Warn
einrichtungen (nicht dargestellt) wie Alarmleuchten oder
ähnliches aktiviert und so wird ein Alarmsignal erzeugt
(Schritt 714). Nachdem der Verbrennungsmotor 502 gestartet
wurde und nachdem die Überprüfung des Katalysatormaterials 528
gemäß Schritten 701 bis 714 einmal durchgeführt wurde, wird
diese Überprüfung der Verschlechterung nicht mehr durchgeführt
(Schritt 715), bis der Verbrennungsmotor 502 nachfolgend wieder
ausgeschaltet wurde. Das Datenverarbeitungsprogramm wird
beendet (Schritt 716). Aufgrund des Entscheidungsschritts 713
wird, auch wenn das Katalysatormaterial 528 sich nicht
verschlechtert hat und die Antwort "NEIN" ist, die Überprüfung
der Verschlechterung ebenfalls nicht mehr durchgeführt (Schritt
715), bis der Verbrennungsmotor 502 nachfolgend ausgeschaltet
wurde. Das Datenverarbeitungsprogramm wird beendet (Schritt
716).
Wie oben erwähnt wird für den Fall, daß die vorbestimmten
Verschlechterungs-Erfassungs-Durchführungsbedingungen erfüllt
sind, mittels dem Erfassungsteil 608, welcher in der
Regelungseinrichtung 568 vorgesehen ist, ein Verschlechterungs-
Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswert REK ermittelt, in
welchem das Zyklusverhältnis SHUKI und das Bereichsverhältnis
SR des ersten und zweiten Detektorsignals in der arithmetischen
Betriebszeit TCAL mittels des Korrekturwerts α korrigiert
wurden und es wurde der Verschlechterungszustand des
Katalysatormaterials 528 durch den arithmetischen Mittelwert
REKAV des Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-
Verknüpfungswerts REK berechnet, welcher seinerseits n-male
ermittelt wurde.
Aufgrunddessen, verglichen mit einem Entscheidungs
schritt, welcher nur auf dem Zyklusverhältnis SHUKI und dem
Bereichsverhältnis SR, wie in Fig. 49 und 50 gezeigt,
basiert, wird nicht nur das Zyklusverhältnis SHUKI des ersten
und zweiten Detektorsignals ermittelt, sondern auch das
Bereichsverhältnis SR berechnet und multipliziert und der
arithmetische Mittelwert REKAV wird aus n-malen aufgrund der
Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswerte REK
ermittelt, welche durch den Korrekturwert α korrigiert wurden,
und die Entscheidung wird so durchgeführt. Aus diesem Grund
kann der Verschlechterungszustand des Katalysatormaterials 528
korrekt gemessen werden und die Genauigkeit der Entscheidung
über den Verschlechterungszustand kann verbessert werden.
Aus diesem Grund kann eine genau Wartungs-Information
bezüglich des Zustands des Katalysatormaterials 528 erhalten
werden und es erfolgt kein sinnloses Auswechseln des
Katalysatormaterials 528 aufgrund falscher Informationen. Eine
sinnlose Verwirrung aufgrund von Falschinformationen kann
vermieden werden. Die Zuverlässigkeit kann verbessert werden.
Wie oben beschrieben wird gemäß diesem besonders
bevorzugten Ausführungsbeispiel nicht nur das Zyklusverhältnis
des ersten Detektorsignals des ersten Abgassensors und des
zweiten Detektorsignals des zweiten Abgassensors ermittelt,
sondern es wird auch das Bereichsverhältnis berechnet und
multipliziert, und der Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-
Verknüpfungswert wird aufgrund des ermittelten Korrekturwerts
korrigiert und daraufhin erfolgt die Überprüfung. Deshalb kann
der Verschlechterungszustand des Katalysators korrekt erfaßt
werden und die Entscheidungsgenauigkeit über den
Verschlechterungszustand kann verbessert werden.
SOXFB: Dual-Sauerstoff-Rückkopplungs-Regelungs-Korrekturwert
SOXFLAV: Dual-Sauerstoffsensor-Rückkopplungs-Regelungs- Korrektur-Mittelwert
SOXFLAV: Dual-Sauerstoffsensor-Rückkopplungs-Regelungs- Korrektur-Mittelwert
- 1. Der Dual-Sauerstoff-Rückkopplungs-Regelungs-Korrekturwert wird auf 30% festgesetzt
- 2. Es wird festgesetzt: DRL = 50 msec und DLR = 250 msec
- 3. DRL : DLR = 1 : 5 (Verhältnis)
- 4. Vergleiche und Verteile die Hoch-/Niedrig-Erfassungs- Verzögerungszeit, so daß DRL + DLR = 600 ms. In diesem Fall gilt, daß DRL = 100 ms, DLR = 500 ms
* Berechne so, daß DRL + DLR immer auf einen vorbestimmten Wert
festgesetzt ist.
* Der Reinheitsgrad des Katalysators, welcher dem
Verschlechterungs-Erfassungswert entspricht, liegt innerhalb
eines Bereichs von a bis b%, so daß der genaue Reiheitsgrad
nicht erfaßt werden kann.
Setze den F/B-Korrekturwert auf einen höheren Wert als im
Normalzustand, um die Messung von TDLY zu stabilisieren.
Wenn eine Verschlechterung erfaßt wird, wird aufgrund einer
Verlängerung der F/B-Zeitdauer verglichen mit dem Normalzustand,
die Regelungs-Ansprechzeit verringert, wodurch die
Verschlechterungs-Erfassungszeit verringert wird.
Der Reinheitsgrad des Katalysators, welcher dem
Verschlechterungs-Erfassungswert entspricht, liegt innerhalb
eines Bereichs von a bis b%, so daß der genaue Reiheitsgrad
nicht erfaßt werden kann.
Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen
- 1. Die Haupt-Sauerstoff-Rückkopplung findet statt
- 2. Die Dual-Sauerstoff-Rückkopplung findet statt
- 3. Innerhalb Bereichs G
- 4. Aufwärmvorgang des Motors ist beendet
- 5. Die Einlaß-Lufttemperatur muß ≧ einem festgesetzten Wert sein.
- 6. Die Geschwindigkeit muß konstant sein. (Die Änderung der Luftmenge, der Drosselklappen-Öffnungsstellung, der Einspritzmenge, und ähnliches müssen gleich oder kleiner als ein festgesetzter Wert sein).
Wenn die Motorlast und die Abgastemperatur konstant sind, ist
eine Beziehung gemäß Fig. 37 zwischen TFR und TDLY vorhanden.
Weil ein Meßfehlerbereich, wie anhand der gestrichelten Linien
gezeigt, vorhanden ist, ist es eine Aufgabe, ΔTDLY zu
verringern.
Wenn eine Änderung von TFB groß ist, steigt ΔTDLY wie in Fig. 24
gezeigt an. Wenn daher TDLY gemessen wird, ist es erforderlich,
ΔTFR so klein wie möglich zu setzen. Zu diesem Zweck wird gemäß
diesem Ausführungsbeispiel (DRL + DLR) bei Erfassen einer
Verschlechterung stets auf einen konstanten Wert geregelt,
während der vordere Sauerstoffsensor-F/B-Regelungswert auf einen
hohen Wert oder ähnliches festgesetzt wird.
o Zyklusverhältnis 01145 00070 552 001000280000000200012000285910103400040 0002004328099 00004 01026 SHUKI = (Anzahl der Zyklen TFR innerhalb der
Zeitspanne TCAL) : (Anzahl der Zyklen TRE innerhalb der
Zeitspanne TCAL)
(wobei TRE = 1 ist, wenn innerhalb der Zeitspanne TCAL keine
Vorzeichenumkehr stattfindet)
o Katalysator-Haltbarkeit (geringer Reinheitsgrad < SHUKI <
neuer Katalysator (hoher Reiheitsgrad)
o Bereichs-Verhältnis (SR) =
(SRE gesamt in der Zeitspanne TCAL). (SFR gesamt in der
Zeitspanne TCAL)
Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen
- 1. Die Haupt-Sauerstoff-Rückkopplung findet statt
- 2. Die Dual-Sauerstoff-Rückkopplung findet statt
- 3. Innerhalb Bereichs G
- 4. Aufwärmvorgang des Motors ist beendet
- 5. Die Einlaß-Lufttemperatur muß ≧ einem festgesetzten Wert sein.
- 6. Die Geschwindigkeit muß konstant sein. (Die Änderung der Luftmenge, der Drosselklappen-Öffnungsstellung, der Einspritzmenge, und ähnliches müssen gleich oder kleiner als ein festgesetzter Wert sein).
Claims (4)
1. Verfahren zum Erfassen der Verschlechterung des Katalysa
tors eines Verbrennungsmotors, bei dem ein erster Sauer
stoffsensor (82) in einem Abgaskanal (6) vor dem Kataly
sator (24) und ein zweiter Sauerstoffsensor (84) im Ab
gaskanal (26) hinter dem Katalysator (24) angeordnet ist,
wobei eine Rückkopplungs-Regelung des Luft-Kraftstoff-
Verhältnisses auf der Grundlage der Ausgangssignale der
Sauerstoffsensoren (82, 84) vorgenommen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Erfassen eines verschlechterten Betriebszustands
des Motors ein Regel-Korrekturwert auf einen größeren
Wert festgesetzt wird als bei Normalbedingungen, eine
Sauerstoffsensor-Rückkopplungs-Regelung gestoppt wird,
eine Verzögerungszeit (DLR) für die Beurteilung eines
fetten Gemisches und eine Verzögerungszeit (DRL) für die
Beurteilung eines mageren Gemisches entsprechend einem
Zyklusdauerverhältnis bei normaler Sauerstoffsensor-Rück
kopplungs-Regelung derart festgesetzt werden, daß die
Verzögerungszeiten (DLR, DRL) auf einen vorbestimmten Wert
festgesetzt werden, der Regel-Korrekturwert auf einen
Verschlechterungs-Erfassungswert festgesetzt wird, die
Ansprech-Verzögerungszeit (DLY) des hinteren Sauerstoff
sensors (84) aufgrund der Motorlast und der Abgastempera
tur korrigiert wird, und dieser Wert mittels der Zyklus
dauer (TFR) des vorderen Sauerstoffsensors (82) korrigiert
wird, wobei die Ansprech-Verzögerungszeit (TDLY) des hin
teren Sauerstoffsensors (84) nach Beendigung der Korrek
tur mit dem Verschlechterungs-Erfassungswert verglichen
wird, und die Verschlechterung des Katalysators (24) er
faßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verzögerungszeit (DLR) für die Beurteilung eines
fetten Gemisches und die Verzögerungszeit (DRL) für die
Beurteilung eines mageren Gemisches entsprechend einem
Zeitverhältnis bei normaler Sauerstoffsensor-Rückkopp
lungsregelung festgesetzt werden, und wenn die Verzöge
rungszeiten (DRL, DLR) auf einen vorbestimmten Wert fest
gesetzt wurden, Änderungscharakteristiken eines Ausgangs-
Betriebsverhaltens des vorderen Sauerstoffsensors (82)
mittels Zyklusdauer (TFR) des vorderen Sauerstoffsensors
(82) gemessen werden, und der Verschlechterungs-Erfas
sungswert aufgrund der Änderungscharakteristiken korri
giert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste Rückkopplungs-Regelung durchgeführt wird,
um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen Sollwert auf
der Grundlage eines ersten Rückkopplungs-Regelungswerts
festzusetzen, welcher aus dem Ausgangssignal des vorderen
Sauerstoffsensors (82), berechnet wird, und eine zweite
Rückkopplungs-Regelung durchgeführt wird, um den ersten
Rückkopplungs-Regelungswert durch Erfassen eines Ver
schlechterungszustands des Katalysators (24) aufgrund
eines zweiten Rückkopplungs-Regelungswerts zu korrigie
ren, welcher mit Hilfe des Ausgangssignals des hinteren
Sauerstoffsensors (84) berechnet wird, und daß für den
Fall, daß die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs
bedingungen erfüllt sind, der zweite Rückkopplungs-Rege
lungswert aufgrund der Feststellung eines verschlechter
ten Betriebszustands des Motors entsprechend demjenigen
zweiten Regelungswert festgesetzt wird, welcher herrscht,
wenn die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedin
gungen nicht erfüllt sind, wobei die Summe einer ersten
Verzögerungszeit bei Umkehr eines fetten Gemisches und
einer zweiten Verzögerungszeit bei Umkehr eines mageren
Gemisches auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt wird,
ein Verhältnis der ersteren Verzögerungszeit und ein Ver
hältnis der zweiten Verzögerungszeit auf einen gemeinsa
men, gleichen Wert festgesetzt werden, ein Korrekturwert
eines ersten Rückkopplungs-Regelungswerts auf einen höhe
ren Wert als ein Korrekturwert in dem Fall, in dem die
Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt
sind, festgesetzt wird, und eine Integral-Erfassungszeit
tK eines zweiten Regelungswerts für den Fall, daß die
Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen er
füllt sind, auf einen kleineren Wert als eine Integral-
Erfassungszeit verglichen mit dem Fall, in dem die Kata
lysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht
erfüllt sind, festgesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Fall, in dem vorbestimmte Verschlechterungs-
Erfassungs-Durchführungsbedingungen erfüllt sind, die
Anzahl der Zyklen (TFR) des vorderen Sauerstoffsensors
(82) und die Anzahl der Zyklen (TRE) des hinteren Sauer
stoffsensors (84) innerhalb einer vorbestimmten
arithmetischen Betriebszeit (TCAL) aufgrund der Zyklus
dauern, in welchen die Ausgangssignale des vorderen und
hinteren Sauerstoffsensors (82, 84) jeweils ihre Vorzei
chen wechseln, gemessen werden, wonach ein Zyklusverhält
nis (SHUKI) berechnet wird, ein Umgebungsbereich
basierend auf dem Ausgangssignal des vorderen Sauer
stoffsensors (82) und ein Umgebungsbereich basierend auf
dem Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors (84)
innerhalb der vorbestimmten arithmetischen Betriebszeit
(TCAL) aus den Bereichen (SFR, SRE) gemessen werden, wel
che durch die Zyklusdauern (TFR, TRE) begrenzt werden, in
welchem die Ausgangssignale der Sauerstoffsensoren (82,
84) zwischen einer oberen Grenzspannung (VRL) und einer
unteren Grenzspannung (VFL) wechseln, wodurch ein
Bereichsverhältnis (SR) berechnet wird, und ein den Be
triebszustand des Verbrennungsmotors charakterisierender
Betriebszustandswert innerhalb der vorbestimmten arithme
tischen Betriebszeit (π AL) gemessen wird, wobei mittels
des Betriebszustandswerts ein Korrekturwert (α) berechnet
wird, Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüp
fungswerte (REK) berechnet werden, in welchen das Zyklus
verhältnis (SHUKI) und das Bereichsverhältnis (SR) mit
tels des Korrekturwerts (α) korrigiert wurden, und eine
arithmetische Verknüpfung durchgeführt wird, um den Ver
schlechterungszustand des Katalysators (24) aufgrund der
Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswerte
(REK) zu ermitteln.
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---|---|---|---|
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JP4253607A JPH0681634A (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 内燃機関の触媒劣化判定装置 |
JP04253605A JP3074960B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 内燃機関の触媒劣化判定装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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DE4328099A1 DE4328099A1 (de) | 1994-03-10 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4328099A Expired - Lifetime DE4328099C2 (de) | 1992-08-31 | 1993-08-20 | Verfahren zum Erfassen der Verschlechterung des Katalysators eines Verbrennungsmotors |
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