DE4338917A1 - Verfahren und Vorrichtung einer bordeigenen Katalysator-Wirkungsgrad-Überwachung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung einer bordeigenen Katalysator-Wirkungsgrad-ÜberwachungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Überwachung des Katalysator-
Wirkungsgrades bei der Behandlung von Abgasen einer Ver
brennungskraftmaschine. Insbesondere betrifft die Erfin
dung die Kraftstoffregelung eines geschlossenen Luft/Kraft
stoff-Regelkreises einer Verbrennungskraftmaschine,
der mit stromaufwärts und stromabwärts eines Katalysa
tors angeordneten Abgas-Sauerstoff-Sensoren (EGO) ausge
rüstet ist, mit einer periodischen bordeigenen Über
wachung des Wirkungsgrades des Katalysators.
Es ist bekannt, daß der Wirkungsgrad oder die Wirksam
keit eines Katalysators bei der Behandlung von Abgasen
einer Verbrennungskraftmaschine bemerkenswert durch das
Verhältnis von Luft zu Kraftstoff beeinflußt wird, die
der Maschine zugeführt werden. Bei einem stöchiometri
schen Verhältnis ist der katalytische Umwandlungswir
kungsgrad für die Oxidations- und auch die Reduktionsum
wandlungen hoch. Das stöchiometrische Luft/Kraftstoff
verhältnis ist definiert als das Verhältnis von Luft zu
Kraftstoff, welches bei einer perfekten Verbrennung zu
einem vollständigen Verbrauch des Kraftstoffes führen
würde. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMBDA eines Luft/Kraft
stoff-Gemisches ist das Verhältnis von
- a) dem Luftgewichtsbetrag geteilt durch den Kraftstoff gewichtsbetrag der zu einem Zeitpunkt tatsächlich der Maschine zugeführten Luft bzw. des zugeführten Kraftstoffes zu
- b) dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
Der Einsatz geschlossener Kraftstoffregelkreissysteme
ist bekannt, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einem
engen Bereich um das stöchiometrische Verhältnis zu hal
ten, und zwar als Umwandlungsfenster. Es sind geschlos
sene Kraftstoffregelkreissysteme bekannt, die jeweils
einen vor und hinter dem Katalysator angeordneten EGO-
Sensor verwenden, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in
nerhalb des Umwandlungsfensters zu halten.
Es ist weiterhin bekannt, daß der Wirkungsgrad oder die
Wirksamkeit einer katalytischen Umwandlung durch die
Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators beeinflußt
wird. Ein gut arbeitender Katalysator senkt die Sauer
stoffkonzentrationsschwankungen in dem Abgasstrom. Ein
System zum Testen des Katalysator-Wirkungsgrades, das in
dem SAE-Papier Nr. 900062, "Detection of Catalyst Perfor
mance Using On-Board Diagnostics", vorgeschlagen wurde,
verwendet zwei Abgassauerstoffsensoren, einen stromauf
wärts und einen stromabwärts des Katalysators, um den
Sauerstoffgehalt im Abgas zu erfassen. Das System ver
wendet Testsignale in der Form von Luft/Kraftstoff-Ver
hältnisschwingungen auf beiden Seiten der Stöchiometrie
in vorbestimmten Beträgen oder Frequenzen, die durch
Kraftstoffregelsystemstörungen bewirkt werden. Durch
Vergleich des Wechsels in den Reaktionsmustern zwischen
dem stromaufwärts- und dem stromabwärtsliegenden EGO-
Sensor kann eine Aussage über die Katalysatorwirksamkeit
gemacht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur genauen und verläßlichen Bestimmung des Katalysator-
Wirkungsgrades zu schaffen, insbesondere für ein bordei
genes System und vorzugsweise ein Verfahren, welches
geeignet ist, in ein Gesamt-Kraftstoff-Regelsystem einer
Verbrennungskraftmaschine eingefügt zu werden.
Mit der Erfindung wird ein bordeigenes Verfahren zur
Überwachung des Katalysator-Wirkungsgrades bezüglich der
Abgasbehandlung einer Verbrennungskraftmaschine geschaf
fen. Der Katalysator-Wirkungsgrad wird bestimmt durch
die Messung einer Umwandlercharakteristik bezogen auf
den Behandlungs-Wirkungsgrad von Kohlenwasserstoff (HC),
speziell auf die Sauerstoff-Speicherkapazität des Kata
lysators. In vorteilhafter Weise ist das erfindungsge
mäße Verfahren zur Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhält
nisses einer Luft/Kraftstoff-Mischung, die einer Ver
brennungskraftmaschine zugeführt wird, zur Behandlung
des Abgases der Maschine und zur periodischen Durchfüh
rung einer bordeigenen Überwachung des Katalysator-Wir
kungsgrades bei der Abgas-Behandlung vorgesehen. Das
Abgas wird von der Maschine dem Katalysator durch eine
stromaufwärtsliegende Abgasleitung zugeführt, wobei es
einer ersten EGO-Sensorvorrichtung ausgesetzt wird, die
ein erstes EGO-Signal erzeugt, welches einen dem Sauer
stoffgehalt des Abgases entsprechenden Wert hat. Das
Abgas wird stromabwärts des Katalysators durch eine
zweite Abgasleitung geführt, wo es einer zweiten EGO-
Sensorvorrichtung ausgesetzt wird, die ein zweites EGO-
Signal erzeugt, welches einen dem Sauerstoffgehalt in
dem stromabwärtsseitigen Abgas entsprechenden Wert hat.
Kraftstoff-Regelvorrichtungen werden zur Regelung des
Luft- zu Kraftstoffverhältnisses betrieben, in welchem
Kraftstoff der Maschine in Abhängigkeit von einem Kraft
stoff-Strömungs-Regelungssignal zugeführt wird. Die
Kraftstoff-Regelvorrichtung wird im normalen Betriebsmo
dus als ein 2-EGO geschlossenes Kraftstoff-Regelsystem
betrieben, entsprechend einer dem Fachmann bekannten
Technik. So wird beispielsweise in einer bevorzugten
Ausführungsform das Kraftstoff-Strömungs-Regelsignal der
Kraftstoff-Regelvorrichtung auf der Basis des ersten
EGO-Sensors erzeugt, um das Verhältnis im wesentlichen
innerhalb der Grenzen zu halten, die einen Bereich um
einen mittleren Luft- zu Kraftstoff-Verhältnisbetrag
definieren, der einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-
Verhältnis entspricht. Der mittlere Luft- zu Kraftstoff-
Verhältnisbetrag wird eingestellt oder "angeschnitten"
auf der Basis des zweiten, stromabwärtsseitigen EGO-
Signals entsprechend der oben genannten bekannten Tech
nik.
Das Verfahren umfaßt weiterhin die Durchführung eines
Testes des Wirkungsgrades des Katalysators durch Unter
brechung des normalen Betriebsmodus mit einem Testbe
triebsmodus der Kraftstoff-Regelvorrichtung, welcher
eine geschlossene Kraftstoff-Regelung auf der Basis
wenigstens des ersten EGO-Signals ohne das zweite EGO-
Signal umfaßt. Luft zu Kraftstoff-Störungen werden
erzeugt, wobei ein mageres Initialintervall mit einem
gegenüber dem stöchiometrischen höheren Luft zu Kraft
stoff-Verhältnis eingerichtet wird. Dem mageren Initial
intervall folgen eine Reihe satter Intervalle mit gegen
über dem stöchiometrischen Verhältnis niedrigeren Luft
zu Kraftstoff-Verhältnissen, welche sich mit mageren
Intervallen abwechseln. Ein Wirkungsgradwert für den
Katalysator wird auf der Basis der Anzahl von Störungen
bestimmt, die dem mageren Initiatorintervall folgen und
von der ersten EGO-Sensorvorrichtung erfaßt werden, im
Vergleich zu der Anzahl, die von der zweiten EGO-Sensor
vorrichtung erfaßt werden. Der Wirkungsgradwert wird
dann mit einem vorbestimmten gespeicherten Wert vergli
chen, der einem annehmbaren Minimumwirkungsgrad des
Katalysators entspricht. Für den Fall, daß der Vergleich
des Wirkungsgradwertes mit dem gespeicherten Wert
anzeigt, daß der Katalysator-Wirkungsgrad unterhalb des
akzeptablen Mindestwertes liegt, kann ein Katalysator-
Fehlersignal erzeugt oder eine andere Maßnahme eingelei
tet werden. Nach der Vervollständigung des Testmodus
werden die Störungen beendet und die Kraftstoff-Regel
vorrichtung wiederum in dem normalen Betriebsmodus als
ein 2-EGO-Sensor Kraftstoff-Regelsystem betrieben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bringen
bemerkenswerte Vorteile, insbesondere bei der bordeige
nen Überwachung des Wirkungsgrades eines Katalysators,
insbesondere eines Drei-Wege-Katalysators. Solche bevor
zugten Ausführungen, welche im Detail weiter unten
beschrieben werden, sehen ein 2-EGO geschlossenes Kraft
stoff-Regelsystem mit einer periodischen bordeigenen
Katalysatorüberwachung vor. Insbesondere bewirkt bei
dieser Ausführung das magere Initialintervall eine
erhöhte Exaktheit und Verläßlichkeit. Die Amplitude und
die Frequenz und die Form der Störungen des Luft- zu
Kraftstoff-Verhältnisses sind bei einem vorhandenen
System einfach einstellbar, welches nach dem Stand der
Technik bekannte Techniken und Systemkomponenten verwen
det. Weitere Vorteile und Merkmale unterschiedlicher
bevorzugter Ausführungen ergeben sich aus der folgenden
Offenbarung und detaillierten Beschreibung.
Verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfin
dung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen be
schrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Verbrennungs
kraftmaschine eines Fahrzeuges mit einer
Vorrichtung zur Regelung des Luft/Kraft
stoff-Verhältnisses des Luft und Kraftstoff
gemisches für die Maschine, zur Behandlung
der Maschinenabgase und zur periodischen
Überwachung der Katalysatorwirksamkeit bei
der Behandlung der Abgase gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 ein Regelblockdiagramm für das Kraftstoff
regel-, Abgasbehandlungs- und Überwachungs
system der Ausführungsform gemäß Fig. 1,
Fig. 3 ein Diagramm, welches den Spannungsausgang
eines EGO-Sensors als Funktion des Luft-/Kraft
stoff-Verhältnisses LAMBDA zeigt,
Fig. 4 ein Flußdiagramm, welches die Verfahrens
schritte zeigt, die bei der Berechnung der
Kraftstoff-Strömungsrate FPW während des
Normalbetriebs der in den Fig. 1 und 2
gezeigten Vorrichtung durchgeführt werden,
Fig. 5A ein Diagramm, welches die Störungen des
Luft- zu Kraftstoff-Verhältnisses des
Testbetriebsmodus des Systems gemäß Fig. 1
und 2 zeigt,
Fig. 5B ein Diagramm gemäß Fig. 5A, welches die
Störungen in dem stromaufwärtsseitigen
EGO-Sensor-Ausgangssignal zeigt,
Fig. 6 ein Flußdiagramm, welches die Verfahrens
schritte zeigt, die bei der Durchführung
eines Wirksamkeitstests des Katalysators
der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 in
Verbindung mit dem Gesamt-Kraftstoff-Strö
mungs-Regelverfahren durchgeführt werden
und
Fig. 7 ein Flußdiagramm, welches die Verfahrens
schritte zeigt, um die Kraftstoffströmungs
rate zu berechnen und eine Katalysatorüber
wachung in Verbindung mit der Ausführungs
form gemäß Fig. 1 und 2 durchzuführen.
Der Fachmann erkennt aus dem Vorstehenden, daß die vor
liegende Erfindung in einer Vorrichtung, einem Verfahren
und einem System zur periodischen bordeigenen Überwa
chung oder Diagnose des Wirkungsgrades eines Katalysa
tors bezüglich der Behandlung der Abgase einer Verbren
nungsmaschine eingesetzt werden kann. Die Begriffe "Wir
kungsgrad" und "Wirksamkeit" werden hier austauschbar
verwendet, mit der Bedeutung jedes geeigneten Maßes oder
jeder geeigneten Bestimmung der Effektivität des Kata
lysators. Somit kann der oben beschriebene Katalysator-
Wirkungsgrad-Wert bestimmt, gespeichert oder ausgedrückt
werden, als ein Verhältnis, ein Teil oder dergleichen
von Störungen, die von dem ersten EGO-Sensor wahrgenom
men wurden, gegenüber solchen, die von dem zweiten EGO-
Sensor wahrgenommen wurden. Mit "periodisch" ist gele
gentlich oder intermittierend gemeint, beispielsweise
einmal oder mehrmals, nachdem der Betrieb nach einer
Nicht-Betriebsphase wieder aufgenommen wird. In diesem
Zusammenhang bedeutet der Hinweis auf die Initialisie
rung des Tests oder der Testphase während des im wesent
lichen gleichmäßigen Betriebes der Maschine das Starten
des Tests, wenn die Maschine in einem geschlossenem 2-
EGO-Sensorregelbetrieb ist, vorteilhafterweise unter
normalen Geschwindigkeits- und Lastbedingungen, und
nicht notwendigerweise, daß die Maschine unter solchen
Bedingungen verbleiben muß oder während der gesamten
geplanten Testphase in einem Gleichgewichtsstatus ver
bleiben muß.
Wie oben ausgeführt wird die Katalysatorüberwachung in
vorteilhafter Weise bei Ausführungsformen eingesetzt,
die ein 2-EGO-Sensor geschlossenes Kraftstoff-Regelsy
stem aufweisen und sowohl einen stromaufwärtsseitigen
als auch einen stromabwärtsseitigen EGO-Sensor verwenden
und einen adaptiven stromaufwärtsseitigen EGO-Schalt
punkt (vorteilhaft HEGO) aufweisen. Solche Kraftstoff-
Regelsysteme sind dem Fachmann bekannt und können unter
Berücksichtigung der Offenbarung und Beschreibung der
vorliegenden Erfindung in einfacher Weise zur Realisie
rung der vorbeschriebenen bordeigenen Katalysatorüberwa
chung angepaßt werden. Geeignete Kraftstoff-Regelsysteme
sind beispielsweise beschrieben in der US-PS 3,939,654,
Creps und in der US-PS 4,027,477, Storey, auf deren
Offenbarungen im folgenden Bezug genommen wird. Jedes
dieser Patente beschreibt ein geschlossenes 2-EGO-Sensor
Kraftstoff-Regelsystem, wobei eine erste Regelschleife
einen stromaufwärtsseitigen EGO-Sensor und einen Propor
tionalregler umfaßt. Eine zweite Regelschleife umfaßt
einen stromabwärtsseitigen EGO-Sensor und einen Doppel
integratorregler. Andere derartige Systeme sind offen
bart in der US-PS 4,831,838, Nagai et. al. und der US-PS
4,840,027, Okumura, welche jede einen Proportional- und
Integral-(PI)-Regler in einer ersten Regelschleife mit
einem stromaufwärtsseitigen EGO-Sensor verwendet. Auf die
Offenbarungen beider Druckschriften wird im folgenden
Bezug genommen. In einer Ausführung der Systeme, die in
den Nagai et. al. und Okumura Patenten offenbart sind,
werden einstellbare Parameter des PI-Reglers auf der
Basis des Ausgangs eines stromabwärtsseitigen EGO-Sen
sors modifiziert. Die modifizierbaren Parameter umfassen
einen Vorschubbetrag oder einen Rück- und einen Integra
tionsbetrag oder eine Schwelle für einen Regelgrenz-
Zyklus. Andere Regelsystem-Parameter, wie beispielsweise
Zeitverzögerung und Referenzspannung können ebenfalls
auf der Basis des Ausganges eines stromabwärtsseitigen
EGO-Sensors modifiziert werden. Der Ausgang des strom
aufwärtsseitigen EGO-Sensors kann auch zur Erzeugung
eines zweiten Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbe
trages verwendet werden, der in einer Hauptkraftstoff-
Regelgleichung verwendet wird.
Andere bekannte Kraftstoff-Regelsysteme mit Doppel-EGO-
Sensoren, von denen einer stromaufwärts und einer strom
abwärts eines Katalysators angeordnet ist, die zur
Anwendung für die erfindungsgemäße Ausführung geeignet
sind, weisen ein Kaskaden-Regelschema auf, wobei ein
Signal des stromabwärtsseitigen EGO-Sensors mit einem
Vergleichssignal einem Summierer zugeführt wird. Der
Ausgang des Summierers wird einem ersten PI-Regler zuge
führt. Ein Ausgangssignal des stromaufwärtsseitigen EGO-
Sensors wird zusammen mit dem Ausgang des ersten PI-Reg
lers einem zweiten Summierer zugeführt. Der Ausgang des
zweiten Summierers wird einem zweiten PI-Regler zuge
führt, welcher dann das Rücknahmesignal zur Regelung des
Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses der Maschine erzeugt. In
anderen geeigneten Verfahren ist an beide Summierer ein
Referenzsignal angelegt. Der Ausgang des ersten PI-
Reglers wird nicht an den zweiten Summierer angelegt,
sondern regelt statt dessen den Parameter des zweiten
PI-Reglers. Dieses Verfahren ist als Parameter-Regelung
bekannt, da die Parameter des zweiten Reglers ihrerseits
durch den Ausgang des ersten Reglers geregelt werden.
Zu Zwecken der Beschreibung und nicht einer Beschränkung
werden nachfolgend vorteilhafte Ausführungsbeispiele mit
Doppel-EGO-Kraftstoff-Regelvorrichtungen, -verfahren und
-systemen für eine Verbrennungskraftmaschine beschrie
ben, welche den bordeigenen Katalysator-Überwachungsas
pekt der Erfindung in einer 2-EGO-Kraftstoff-Regelvor
richtung aufweisen. Bei solchen bevorzugten Ausführungs
beispielen, die im folgenden detailliert beschrieben
werden, ist eine Verbrennungskraftmaschine mit einem
Katalysator und zwei EGO-Sensoren vorgesehen, wobei
einer stromaufwärts und der andere stromabwärts des
Katalysators angeordnet ist. Das Kraftstoff-Regelsystem
umfaßt einen ersten Vergleicher zur Erzeugung eines
ersten Signals aus dem Ausgangssignal des stromaufwärts
seitigen EGO-Sensors. Ein solches erstes Signal hat
einen konstanten Absolutwert (beispielsweise "1"), ver
ändert sich jedoch hinsichtlich des Vorzeichens als eine
Funktion des Ausgangssignals des stromaufwärtsseitigen
EGO-Sensors. Ein zweiter Vergleicher, oder alternativ
eine Beschränkungsvorrichtung, erzeugt ein zweites
Signal als eine Funktion des stromaufwärtsseitigen EGO-
Sensorsignals. Das zweite hat ebenfalls einen konstanten
Absolutwert, variiert jedoch hinsichtlich des Vorzei
chens als eine Funktion des stromabwärtsseitigen EGO-
Sensorausgangssignals. Eine Korrekturvorrichtung mit
einem Hochpaßfilter, welcher auf das erste Signal rea
giert, erzeugt ein drittes Signal. Eine Vorrichtung zur
Verbindung des skalierten zweiten Signals mit dem drit
ten Signal erzeugt ein viertes Signal, und eine Regel
vorrichtung, die einen auf das vierte Signal reagieren
den PI-Regler verwendet, erzeugt ein Luft-/Kraftstoff-
Verhältniskorrektursignal. Vorzugsweise umfaßt das
Regelsystem weiterhin eine Vorrichtung zur offenen Rege
lung einer Luft-Kraftstoffmischung, die während bestimm
ter Phasen unabhängig von den EGO-Sensorausgangssignalen
ist, beispielsweise während des Anfangsbetriebs der
Maschine, bei dem einer oder beide EGO-Sensoren noch
nicht die Betriebstemperatur erreicht haben.
Das System hat einen Normalbetriebsmodus und entspre
chend dem bordeigenen Katalysator-Überwachungsaspekt der
vorliegenden Erfindung einen Testbetriebsmodus. Während
des letzteren Modus wird das von dem stromabwärtsseiti
gen EGO-Sensor erzeugte Signal durch ein Störungssignal
ersetzt, wie oben beschrieben.
Das Störungssignal wird durch einen Signalgenerator in
an sich bekannter Weise erzeugt. Der Signalgenerator ist
vorzugsweise als funktionales Element des Maschinen
regelcomputers ausgebildet. Das Kraftstoff-Strömungs-
Regelsignal basiert während des Testmodus auf (a) der
Satt/Magerumschaltung des stromaufwärtsseitigen EGO-Sen
sors in an sich bekannter Weise um einen mittleren Luft-
Kraftstoffverhältniswert, der dem stöchiometrischen Ver
hältnis entspricht, wie von dem stromabwärtsseitigen
EGO-Sensor vor Einleitung des Testbetriebsmodus ein
gestellt oder "angeschnitten" und b) dem Störungssignal,
welches ein Magerinitialintervallsignal umfaßt, um das
Verhältnis von Luft zu Kraftstoff zur Einrichtung einer
mageren Basislinie zu erhöhen, gefolgt von alternieren
den Satt-Mager-Störungssignalen. Die Ausgangssignale des
stromaufwärtsseitigen und des stromabwärtsseitigen EGO-
Sensors werden dann im Testintervall ausgewertet. Spezi
ell wird die Anzahl solcher Störungen, die von dem
stromaufwärtsseitigen EGO-Sensor in dem stromaufwärts
seitigen Abgas erfaßt wurden, mit der Anzahl der Störun
gen verglichen, die von dem stromabwärtsseitigen EGO-
Sensor in dem stromabwärtsseitigen Abgas (d. h., strom
abwärtsseitig vom Katalysator) erfaßt wurden. Natürlich
erkennt der Fachmann, daß zum Zählen der Störungen eher
unabhängige Sensoren als EGO-Sensoren eines Kraftstoff-
Regelsystems verwendet werden sollen. Die Magerinitial
basislinie wird in vorzugsweise für 1 bis 10 Sekunden
eingerichtet, in besonders bevorzugter Weise für 5
Sekunden, wodurch das Magerinitialintervallsignal das
Luft zu Kraftstoff-Verhältnis vorzugsweise um 3% bis
7% erhöht, in besonders bevorzugter Weise um 5% bezo
gen auf den mittleren Kraftstoff-Verhältniswert entspre
chend der Stöchiometrie. Die sofort folgende Reihe
alternierender Satt- und Magerstörungen liegen in vor
zugsweise ebenfalls um 3% bis 7% um das mittlere Luft-
zu Kraftstoff-Verhältnis.
Die alternierenden Störungen liegen nicht notwendiger
weise symmetrisch um den mittleren Wert. Kurze Impulse
von 5% bis 7% satter als das stöchiometrische Verhält
nis können sich mit längeren Impulsen von nur 3% bis 5%
magerer abwechseln, oder umgekehrt. Die Form der
Impulse kann eine Rechteckwellenform sein oder eine
Rundwellenform, beispielsweise eine sinusartige Wellen
form. Die Dauer der alternierenden Störungen liegt vor
zugsweise zwischen 50 und 200 msec., in besonders
bevorzugter Weise bei 100 msec. für herkömmliche Fahr
zeugmotorsysteme.
Bei übermäßiger Länge verbrennen zu viele Sattimpulse
den im Katalysator gespeicherten Sauerstoff und werden
im stromabwärtsseitigen Abgas erfaßt, was zur Ablehnung
eines an sich funktionsfähigen Katalysators führt. Vor
zugsweise haben die alternierenden Störungen eine Fre
quenz von 2 Hz bis 10 Hz. Es ist offensichtlich, daß
diese Frequenz höher als die 1 Hz-Frequenz des Kraft
stoff-Regelbegrenzungszyklus ist, der typisch ist für
bekannte geschlossene Kraftstoff-Regelsysteme herkömmli
cher Maschinen. Während einer typischen 20-Sekunden-
Testmodusphase wird ein 5-Sekunden-Magerintervall zur
Voreinstellung des Katalysators gefolgt von Sattstörun
gen verwendet, die sich mit Magerstörungen in einer Fre
quenz von 2 Hz bis 5 Hz in den verbleibenden 15 Sekunden
abwechseln. Somit können in einem typischen 20-Sekunden-
Test nach dem einleitenden 5-Sekunden-Magerinterval 30
bis 75 abwechselnde Satt- und Magerstörungen durchge
führt werden, wodurch man eine statistisch signifikante
Basis für den Katalysator-Wirkungsgrad-Test erhält. Der
resultierende, auf dem Vergleich der Anzahl abwechseln
der Störungen, die stromaufwärts und stromabwärts des
Katalysators erfaßt wurden, basierende Wert repräsen
tiert die Katalysatorbedingungen und wird mit einem vor
bestimmten, gespeicherten Wert verglichen, welcher einen
Wirkungsgrad- oder Wirksamkeitsgrenzwert definiert. Wenn
der Vergleich eine Katalysatorwirksamkeit unterhalb des
Grenzwertes anzeigt, wird ein Fehlersignal erzeugt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein Mikrocomputer 100 zur
Regelung eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eingesetzt,
welches einer Verbrennungsmaschine 102 zugeführt wird.
Der Mikrocomputer 100 umfaßt eine zentrale Recheneinheit
(CPU) 104, einen nur Lesespeicher (ROM) 106 zum Spei
chern einer Hauptmaschinenregelroutine und anderer Rou
tinen, wie beispielsweise einer Kraftstoffströmungsrou
tine und Einstellkonstanten, Nachschlagetabellen usw.,
einen Zugriffsspeicher (RAM) 108 und herkömmliche Ein
gangs-/Ausgangsschnittstellen (I/O) 110. Die Schnitt
stellen 110 umfassen Analog/Digitalwandler (A/D) zur
Umwandlung verschiedener analoger Eingangssignale, digi
tale Eingänge, Digital/Analogwandler (D/A) zur Umwand
lung verschiedener digitaler Ausgangssignale und
digitale Ausgänge.
Der Mikrocomputer 100 umfaßt weiterhin herkömmliche Ele
mente, wie einen Zeitgenerator und eine Vorrichtung zur
Erzeugung verschiedener Zeitsignale, Zähler, Treiber und
dgl. Der Mikrocomputer 100 regelt das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis durch Betätigung von Einspritztreibern 112 in
Abhängigkeit von Aktionen des Bedienungspersonals und
variablen Betriebsbedingungen und Parametern der
Maschine 102. Der Mikrocomputer 100 sammelt Eingangspa
rameter und führt Berechnungen von Regelsignalen in
einem festgelegten Sammelintervall DELTA T (ΔT), wie
beispielsweise 20 msec., aus. Wenn der Mikrocomputer 100
eine variable Samplingrate aufweist, sollte ein Timer
verwendet werden, welcher eine Zeitmessung zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Samplings durchführen und eine
gemessene Samplingzeit DELTA T zuweisen kann.
Die Maschine 102 ist in diesem besonderen Ausführungs
beispiel als herkömmliche Vier-Zylinder-Verbrennungs
kraftmaschine dargestellt, welche Kraftstoffeinspritzdü
sen 114, 116, 118 und 120 aufweist, die mit einer Kraft
stoffleitung 121 verbunden sind. Jede Kraftstoffein
spritzdüse wird elektronisch durch entsprechende Signale
von dem Einspritztreiber 112 aktiviert. Jede Einspritz
düse 114, 116, 118 und 120 ist weiterhin in herkömmli
cher Weise mit einem entsprechenden Verbrennungszylinder
verbunden. Die Abgase aus dem Verbrennungszylinder wer
den über einen Abgasverteiler 122 abgeleitet und durch
einen Drei-Wege-Katalysator 124 welcher CO, HC und NOx
Verunreinigungen im Abgas entfernt, und durch einen Aus
puff 126 ausgestoßen. In dem Abgasverteiler 122, strom
aufwärts des Katalysators 124, ist ein erster EGO-Sensor
128 (EGO1) zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration in
den Abgasen angeordnet. In dem Auspuffrohr 126, stromab
wärts des Katalysators 124, ist ein zweiter EGO-Sensor
130 (EGO2) zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration
hinter dem Katalysator 124 eingesetzt. Beide EGO-Senso
ren 128 und 130 erzeugen Ausgangsspannungssignale, wel
che über den Analog/Digitalwandler der I/O-Schnittstelle
110 übertragen werden. Verschiedene geeignete alterna
tive EGO-Sensoren sind dem Fachmann bekannt, einschließ
lich beheizter EGO-Sensoren (HEGO) usw. In diesem
Zusammenhang wird Bezug genommen auf die Erörterung bei
spielhaft geeigneter EGO-Sensoren in der US-PS 5,077,870,
Hamburg.
Ein in Verbindung mit dem Einlaßverteiler 134 stehender
Lufteinlaß 132 dient zur Einleitung von Luft hinter der
Drosselklappenplatte 136 in den Verbrennungszylinder.
Ein Drosselklappenpositionssensor 138 ist zur Erzeugung
eines Drosselklappenpositionssignals TP mit der Drossel
klappenplatte 136 verbunden. Mit dem Einlaßverteiler
134 ist weiterhin ein Massenluftstromsensor 140 verbun
den, um ein der Luftströmungsmenge entsprechendes Signal
MAF zu erzeugen, welches der Menge des in die Maschine
eingeleiteten Luftstroms entspricht sowie ein Tempera
tursensor 142 zur Erzeugung eines die Temperatur der
eingeführten Luft erfassenden Signals TA. Mit dem Zylin
derblock der Maschine 102 ist ein Kühlwassertemperatur
sensor 144 verbunden, um ein Signal TW zu erzeugen,
welches die Maschinenkühlmitteltemperatur anzeigt. Ein
Kurbelwinkelpositionssensor 146 ist mit der Kurbelwelle
der Maschine 102 verbunden, um ein Kurbelwinkelpositi
onssignal CA der Kurbelposition zu erfassen.
Ein Ansaugdrucksensor MAP kann anstelle eines Luftströ
mungsmengensensors 140 verwendet werden, um in bekannter
Weise eine Anzeige der Maschinenbelastung zu liefern.
Andere, für den Betrieb der Maschine erforderliche her
kömmliche Komponenten, wie beispielsweise ein Zündsy
stem, sind in Fig. 1 nicht gezeigt. Es ist weiterhin zu
bemerken, daß die Erfindung in vorteilhafter Weise mit
anderen Maschinentypen verwendet werden kann, beispiels
weise mit Maschinen mit einer anderen Zylinderzahl als
vier, Kreiskolbenmaschinen und dgl.
Der Betrieb eines 2-EGO geschlossenen Sensor-Kraftstoff
regelsystems bei der Regelung des Luft/Kraftstoffver
hältnisses wird im folgenden mit besonderem Hinweis auf
ein Regelblockdiagramm gemäß Fig. 2 und das dazugehörige
Diagramm in Fig. 3 erläutert, welches die EGO-Sensoraus
gangsspannung VEGO als Funktion von LAMBDA zeigt, also
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis relativ zum stöchiometri
schen Luft/Kraftstoffverhältnis. Obwohl die Beschreibung
sich auf eine Mikrocomputerrealisierung bezieht, kann
das Regelsystem auch mit analogen Mitteln ausgeführt
werden.
Die Ausgangsspannungen VEGO1 und VEGO2 des stromauf
wärtsseitigen EGO1-Sensors 128 und des stromabwärtssei
tigen EGO2-Sensors 130 werden über einen A/D-Wandler in
der I/O-Vorrichtung 110 entsprechenden Vergleichern 200
und 202 zugeführt. An jedem Vergleicher liegen die Refe
renzsignale REF1 bzw. REF2 an, welche der EGO-Ausgangs
spannung bei einem stöchiometrischen Verhältnis
entsprechen, VREF, wie in Fig. 3 gezeigt. Jeder Verglei
cher 200 und 202 erzeugt ein Ausgangssignal COMP1 bzw.
COMP2, welches einen konstanten Absolutwert hat, jedoch
hinsichtlich des Vorzeichens variiert, je nach dem auf
welcher Seite des stöchiometrischen Verhältnisses das
entsprechende EGO-Ausgangsspannungssignal, VEGO1 und
VEGO2, liegt.
Der Ausgang COMP1 des Vergleichers 200 wird dem Satt/
Magerverhältnisregler 204 sowie dem PI-Regler 210
zugeführt. Der Ausgang COMP2 des zweiten Vergleichers
202 wird einem Integralregler 206 zugeführt. Der Ausgang
des Integralreglers 206 wird dem Vergleicher 200 über
einen Schalter 296 zugeführt. Der Schalter 296 ist im
Normalbetriebsmodus geschlossen, so daß das Ausgangssi
gnal des Integralreglers 206 zur Modifizierung der Ver
gleichsspannung verwendet wird, bei welcher COMP1
bestimmt, ob das EGO1 des stromaufwärtsseitigen EGO-Sen
sors 128 satt oder mager ist. Im Testmodus ist der
Schalter 196 geöffnet, um diejenige Vergleichsspannung
einzufrieren, bei der COMP1 eine derartige Bestimmung
bei dem Wert, den die Vergleichsspannung bei Beginn des
Testmodus hatte, durchführt.
Der Ausgang COMP1 des ersten Vergleichers 200 wird dem
PI-Regler 210 und weiterhin dem Satt/Magerverhältnisreg
ler 204 zugeführt. Während des Normalbetriebsmodus wird
das Ausgangssignal des PI-Reglers 210 dem Kraftstoffbe
rechnungsblock 212 über den Schalter 298 zugeführt. Im
Testmodus wird das Ausgangssignal des Satt/Magerreglers
204 anstelle des Signals des PI-Reglers 210 dem Kraft
stoffberechnungsblock 212 über den Schalter 298 zuge
führt. Der PI-Reglerblock 210 ist vorzugsweise ein Pro
portional- und Integralregler, der ein Ausgangssignal
LAMCOR berechnet, welches einen Luft/Kraftstoffverhält
niskorrekturbetrag darstellt. Die Eingangswerte H und G,
die zur Berechnung von LAMCOR auf der Basis von COMP1
gespeicherten Tabellen 214 entnommen werden, sind ein
Rücksprungsignal und ein Rampenwert für den PI-Regler
und stellen einstellbare Werte des Regelsystems dar. Der
Wert der Parameter H und G kann in Tafeln oder Tabellen
214 als Funktion der Drehzahl und Maschinenbelastung
gespeichert sein. Das Ausgangssignal SIG des Funktions
generators 300 wird dem Kraftstoff-Berechnungsblock 212
während des Testmodus zugeführt. Die drei Schalter 296,
297 und 298 sind funktionsgemäß innerhalb des Mikrocom
puters 100 zusammengefaßt, um gemeinsam vom Normalmodus
in den Testmodus umzuschalten. So ist im Normalmodus der
Schalter 296 geschlossen, der Schalter 297 geöffnet und
der Schalter 298 verbindet den PI-Regler 210 mit dem
Kraftstoffberechnungsblock 212. Im Testmodus ist der
Schalter 296 geöffnet, der Schalter 297 geschlossen und
der Schalter 298 verbindet den Satt/Magerverhältnisreg
ler 204 mit dem Kraftstoffberechnungsblock 212.
Der Kraftstoffberechnungsblock 212 berechnet in herkömm
licher Weise die Kraftstoffströmungsrate FPW, ein Regel
signal für die Einspritztreiber 112. Die Berechnung kann
einen Basiswert der im offenen Wirkungskreis arbeitenden
Kraftstoff-Strömungsregelung verwenden, welcher vorzugs
weise eine Funktion der Maschinenlast/-drehzahl ist, die
aus dem ROM-Speicher 106 entnommen wird oder im Kraft
stoffberechnungsblock 212 gespeichert ist. Die Berech
nung kann weiterhin einen Kraftstoff-Korrekturbetrag
verwenden, welcher beispielsweise auf der Maschinenauf
wärmtemperatur, der Batteriespannung und dgl. basieren
kann und ebenfalls vorzugsweise aus Tabellen entnehmbar
ist.
Ein bevorzugter Betrieb des Mikrocomputers 100 zur
Kraftstoff-Strömungsregelung während des Normalbetriebs
modus wird im folgenden unter besonderer Bezugnahme auf
das Flußdiagramm gemäß Fig. 4 näher beschrieben. Der
Fachmann wird bemerken, daß die Kraftstoff-Regelunterrou
tine, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, in typischer Weise
eine Reihe von Unterroutinen ist, die wiederholt nach
einander während der Maschinenregelung durchgeführt wer
den, beispielsweise in Verbindung mit Zündfunkenre
gelunterroutinen, einer EGR-Unterroutine usw.
Zu Beginn eines jeden Samplingintervalles werden die
Maschinenparameter in Schritt 400 aufgenommen. Die
Maschinendrehzahl und -belastung werden dann in herkömm
licher Weise aus dem Kurbelwellenpositionssignal CA und
dem Luftströmungsmengensignal MAF berechnet. Während des
Schritts 402 wird der Basis-Kraftstoff-Einspritzbetrag
FB des offenen Wirkungskreises durch Entnahme und Inter
polation aus einer Geschwindigkeits/Lasttabelle aus dem
ROM-Speicher 106 bestimmt. Bei Schritt 404 wird der
Kraftstoff-Korrekturbetrag FCOR berechnet basierend auf
Eingangswerten, beispielsweise der Ansauglufttemperatur
TA und der Kühlwassertemperatur TW, der Batteriespannung
und dergleichen.
In Schritt 406 wird geprüft, ob der stromaufwärtsseitige
EGO-Sensor 128 ausreichend aufgewärmt ist und/oder
andere Bedingungen erfüllt sind, um den geschlossenen
Schleifenbetrieb beginnen zu können. Diese Bedingungen
können umfassen, ob die Kühlwassertemperatur TW einen
vorgewählten Bereich erreicht hat, die Ansauglufttempe
ratur TA, ein beobachtetes EGO-Sensorschalten, die seit
dem Beginn abgelaufene Zeit und dgl., sind jedoch nicht
darauf beschränkt. Weiterhin können verschiedene Maschi
nenbetriebszustände, wie beispielsweise die weit geöff
nete Drosselklappe oder der verlängerte Leerlauf, eine
offene Schleifenregelung erfordern, nachdem die
geschlossenen Schleifenbedingungen auf andere Weise
erfüllt sind. Die Maschine kann gleichzeitig mit der
stromaufwärtsseitigen offenen und der stromabwärtsseiti
gen offenen Schleifenregelung betrieben werden, d. h.,
die Signale beider Sensoren, des stromaufwärtsseitigen
EGO-Sensors und des stromabwärtsseitigen EGO-Sensors,
werden außer acht gelassen. Dies findet typischerweise
dann statt, wenn beispielsweise während eines Kaltstar
tes und/oder zu irgend einer anderen Zeit die EGO-Senso
ren nicht ausreichend aufgewärmt sind. Befindet sich das
Regelsystem in der stromaufwärtsseitigen offenen Schlei
fenregelung, befindet es sich bei dem hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel ebenfalls immer in dem stromabwärts
seitigen offenen Schleifenregelungsmodus. Bei bestimmten
Bedingungen kann eine Stromaufwärtsschleifenregelung
(beispielsweise wenn das Regelsystem das stromaufwärts
seitige EGO-Sensorsignal empfängt und benutzt) erfolgen,
während stromabwärtsseitig eine offene Schleifenregelung
durchgeführt wird. Dies kann beispielsweise dann erfol
gen, wenn der stromaufwärtsseitige EGO-Sensor ausrei
chend erwärmt wurde, während der stromabwärtsseitige
EGO-Sensor noch nicht ausreichend aufgewärmt ist und/oder
während einiger harter Beschleunigungsbedingungen,
wie für den Fachmann erkennbar. Unter normalen Standard
bedingungen wird das System jedenfalls eine stromauf
wärtsseitige und eine stromabwärtsseitige geschlossene
Schleifenregelung durchführen.
Wird die geschlossene Schleifenregelung aufgerufen, wird
in Schritt 408 der Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrektur
betrag LAMCOR errechnet, wobei das Ausgangssignal des
PI-Reglers 210 einen Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrek
turbetrag für die geschlossene Schleife darstellt. Ande
renfalls wird LAMCOR in Schritt 410 auf 1 gesetzt. Die
Frequenz des Grenzzyklus wird hauptsächlich durch Para
meter des stromaufwärtsseitigen Bereiches des Regel
systems bestimmt. Der stromabwärtsseitige EGO-Sensor
liefert jedoch ein Vorspannungssignal, welches den
Satt/Magerschaltpunkt für das stromaufwärtsseitige EGO-
Sensorsignal verschiebt, wodurch der Grenzzyklus um
seine Referenzspannung REF1 asymmetrisch wird. Zur sel
ben Zeit wird der Ausgang des stromabwärtsseitigen EGO2-
Sensors um seine Referenzspannung REF2 zentriert. Der
Ausgang LAMCOR des PI-Reglers bringt zwei Sprünge her
vor. Der erste Sprung erfolgt dann, wenn das Signal des
stromaufwärtsseitigen EGO-Sensors die Referenzspannung
REF1 kreuzt, und der zweite Sprung erfolgt, wenn das
Signal des stromabwärtsseitigen EGO-Sensors seine Refe
renzspannung REF2 kreuzt. Der logische Weg sowohl von
Schritt 410 als auch von Schritt 408 führt zu Schritt
412, in welchem der Kraftstoffberechnungsblock 212 ein
Kraftstoff-Flußsignal FPW auf der Basis von LAMCOR
berechnet. Das Signal FPW treibt die Kraftstoffein
spritzdüse in Schritt 414. Schritt 416 führt das System
von der Kraftstoff-Flußberechnungsroutine zur Hauptrou
tine zurück.
Es versteht sich von selbst, daß während verschiedener
Maschinenbetriebsmodi, insbesondere bei unterschiedli
chen Drehzahlen und Belastungen, die kalibrierbaren
Parameter des Regelsystems eine Nachstellung zur optima
len Regelung erfordern. Diese Parameter umfassen den
Rückstellwert H und den Rampenwert G des PI-Reglers 210.
Um eine Nacheichung dieser Parameter zu erreichen, wer
den eine Vielzahl von Funktionen oder Tabellen (bei
spielsweise die Tabelle 214 in Fig. 2) mit Maschinendreh
zahlen und Belastungswerten als Eingangswerte verwen
det. Es versteht sich weiterhin, daß verschiedene Maß
nahmen, wie beispielsweise Zeitverzögerer oder Filter
verwendet werden können, um das Regelsystem vor Auswir
kungen einer hochfrequenten EGO-Sensor-Umschaltung zu
schützen. Solche Veränderungen können einfach in ver
schiedenen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfin
dung vom Fachmann unter Beachtung der vorliegenden
Offenbarung durchgeführt werden.
Der Betrieb des Systems zur periodischen Katalysator
überwachung bei gleichzeitiger Kraftstoff-Flußregelung
zu der Maschine wird im folgenden unter Bezugnahme auf
die Fig. 2, 5A, 5B, 6 und 7 beschrieben. Ein Testinter
vall beginnt typischerweise während eines im wesentli
chen gleichmäßigen Maschinenbetriebs, Dauer ca. 20
Sekunden. Mehrfache Versuche können erforderlich sein,
bevor ein gültiger Test vorliegt. Einer oder mehrere
gültige Tests können während einer gegebenen Periode
gleichmäßigen Betriebs durchgeführt werden. Ein Überwa
chungstest beginnt während eines Normalbetriebs mit
geschlossener Schleife. Der Begriff "periodisch" wird in
der Bedeutung von gelegentlich oder absatzweise verwen
det, beispielsweise einmal (oder öfter) zu jedem Zeit
punkt, zu dem der Maschinenbetrieb nach einer Periode
des Nicht-Betriebs wieder gestartet wird. In diesem
Zusammenhang bedeutet das Einleiten einer Testperiode
während des im wesentlichen gleichförmigen Betriebs der
Maschine, die Testperiode zu beginnen, wenn die Maschine
im geschlossenen Schleifenbetrieb arbeitet, nicht not
wendigerweise, daß alle Maschinenbetriebsparameter kon
stant sein müssen und auch nicht notwendigerweise, daß
die Maschine während der gesamten vorgesehenen Testperi
ode in dem gleichförmigen Betrieb verbleiben muß.
Zu Beginn des Testes werden die Schalter 296, 297 und
298 in den Testmodus geschaltet. Somit wird das Aus
gangssignal des Satt/Magerreglers 204 durch das des PI-
Reglers 210 ersetzt und das Signal vom Integralregler
206 wird vom Vergleicher 200 entfernt. Der Schalter 297
wird geschlossen, um dem Kraftstoffberechnungsblock 212
ein Testsignal SIG von einem Signalgenerator, in Fig. 2
als Funktionsgenerator 300 bezeichnet, zuzuführen. Wie
oben beschrieben bewirkt das Testsignal SIG das Ein
gangsmagerintervall und die resultierenden abwechselnden
Satt/Magerstörungen, vorzugsweise als periodische Funk
tion mit einer Frequenz, die höher als die Grenzzyklus-
Frequenz für die geschlossene-Schleifen-Kraftstoffrege
lung basierend auf dem stromaufwärtsseitigen EGO-Sensor
ist. Das Störungssignal kann in diesem Sinne als Hoch
frequenzsignal angesehen werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß der Einfluß des Störungs
signals und des Testmodusbetriebs auf die aktuelle
Maschinenleistung von der Bedienungsperson im allgemei
nen nicht wahrgenommen werden wird. Der Wert FPW wird
den Einspritztreibern 112 zugeführt und wird in erster
Linie durch den Wert von FB bestimmt. Das Testsignal
stört den Wert FB nur leicht gegenüber seinem stöchiome
trischen Wert. Wie bereits ausgeführt haben die Satt- und
Magerstörungen eine asymmetrische Wellenform um den
mittleren Luft- zu Kraftstoffverhältniswert, welcher dem
stöchiometrischen Wert entspricht (zuletzt eingestellt
auf der Basis des stromabwärtsseitigen EGO-Sensors vor
dem Umschalten auf den Testbetriebsmodus). Gemäß ver
schiedener besonders bevorzugter Ausführungen der Erfin
dung regelt die Kraftstoff-Regelvorrichtung die
Störungen, die dem Eingangsmagerintervall folgen, bis zu
einem gewünschten Satt/Magerverhältnis (welches nicht
1,0 sein muß), durch Vergleichen der Zeitdauer jedes
Satt-Störungsintervalles mit einem oder beiden angren
zenden Mager-Störungsintervallen. Bei dieser Verwendung
ist ein angrenzendes Intervall ein der Satt-Störung
direkt vorhergehendes oder direkt folgendes Intervall.
Gemäß Fig. 5A und 5B wechselt sich eine Rechteckwellen
reihe (zur Erleichterung der Beschreibung) von Satt-Stö
rungen mit der Amplitude "a" oberhalb des mittleren
Luft- zu Kraftstoffverhältniswertes, der dem stöchiome
trischen entspricht, mit längeren Mager-Störungen der
niedrigeren Amplitude "b" ab. Die Amplituden "a" und "b"
werden durch die Werte "c" und "d" (nicht maßstablich
gezeichnet) gemäß 5B geregelt. Der Wert "c" ist die
Zeitdauer einer Satt-Störung, erfaßt durch den stromauf
wärtsseitigen EGO-Sensor. Der Wert "d" ist die Dauer
einer angrenzenden Mager-Störung. Der stromaufwärtssei
tige Störungszähler 304 kann so ausgelegt werden, daß er
die Zeitdauer in an sich bekannter Weise und mit den dem
Fachmann bekannten Mitteln mißt und vergleicht. Die vor
beschriebene Bevorzugung gleichsinniger und entgegenge
setzter Störungen wird in verschiedenen bevorzugten Aus
führungsbeispielen realisiert durch eine geschlossene
Schleifen-Regelung des Kraftstoff-Regelsystems, welche
das Messen und Vergleichen der Zeitdauer angrenzender
Satt- und Mager-Störungen umfaßt, um geeignete prozen
tuale Abweichungen von dem mittleren Luft- zu Kraft
stoff-Verhältniswert einzustellen.
Die Signale VEGO1 und VEGO2 der stromaufwärtsseitigen
und stromabwärtsseitigen EGO-Sensoren werden zu Stö
rungszählern geführt, die beispielsweise Signalfilter
und Registereinrichtungen aufweisen. Der stromaufwärts
seitige Störungszähler 304 zählt die Luft- zu Kraft
stoff-Verhältnis Störungen im stromaufwärtsseitigen Ab
gas. Der stromabwärtsseitige Störungszähler 302 zählt
entsprechend die Störungen in dem stromabwärtsseitigen
Abgas. Die Zählungen beider werden einem Entscheidungs
block 306 zugeführt, welcher die Werte in jeder geeigne
ten Weise vergleicht, beispielsweise durch Berechnung
des Prozentsatzes stromabwärtsseitig erfaßter stromauf
wärtsseitiger Störungen. Der Entscheidungsblock ver
gleicht dann den resultierenden Katalysator-Wirkungs
gradwert mit einem gespeicherten Wert, der so vorbe
stimmt ist, daß er einem akzeptablen Minimalwirkungsgrad
für den Katalysator entspricht. Der gespeicherte Wert
kann in einfacher Weise vom Fachmann empirisch vorbe
stimmt werden und hängt von den Maschinensystemcharakte
ristika und der Größe der Störungen ab. Zur Erzielung
verläßlicher und exakter Ergebnisse werden die Störungen
in vorteilhafter Weise für ein gegebenes Maschinensystem
so konfiguriert, daß sie einen gespeicherten Wert zwi
schen 40% und 60%, vorzugsweise um 45% ergeben, der
einem akzeptablen Katalysator-Minimum-Wirkungsgrad ent
spricht. Somit erzeugt der Entscheidungsblock, wenn
höhere Prozentzahlen stromaufwärtsseitiger Störungen in
dem stromabwärtsseitigen Abgas entdeckt werden, ein Feh
lersignal oder leitet eine andere geeignete Maßnahme
ein.
Optional kann das Fehlersignal einen Licht- und/oder
Geräuschalarm für die Bedienungsperson des Fahrzeugs
ansteuern. Weiterhin kann optional ein das Bestehen des
Testes anzeigendes Signal erzeugt werden, wenn das Test
ergebnis den vorgegebenen Wert nicht übersteigt.
Die Betriebsweise des Mikrocomputers 100 bei der Rege
lung des Kraftstoffflusses der Maschine 102 während der
Katalysator-Überwachung wird anhand des Flußdiagrammes
in Fig. 7 erläutert. Zu Beginn eines jeden Prüfinter
valls werden die Maschinenparameter in Schritt 700 auf
genommen. Die Maschinendrehzahl und -belastung werden in
herkömmlicher Weise aus einem Kurbelpositionssignal CA
und einem Massenluftströmungssignal MAF berechnet. Wäh
rend des Schrittes 702 wird der Basis-Kraftstoff-Ein
spritzbetrag FB bei offener Schleife durch Entnahme und
Interpolation aus einer Drehzahl-/Lasttabelle aus dem
ROM-Speicher 106 bestimmt. In Schritt 704 wird ein
Kraftstoff-Korrekturbetrag FCOR berechnet, beispiels
weise basierend auf den Aufwärmbedingungen der Maschine,
der Ansauglufttemperatur TA, der Kühlwassertemperatur
TW, der Batteriespannung und dergleichen. Einige Maschi
nenbetriebsbedingungen, wie eine weitgeöffnete Drossel
klappe oder verlängerter Leerlauf können auch dann eine
offene Schleifenkraftstoffregelung erfordern, wenn
andere geschlossene Schleifenbedingungen erfüllt sind.
Somit werden die Erfordernisse einer geschlossenen
Schleife in Schritt 706 überprüft. Sind die Erforder
nisse für eine geschlossene Schleifenregelung der Kraft
steuerung nicht erfüllt, wird in Schritt 724 der Luft-
zu Kraftstoff-Verhältniskorrekturbetrag LAMCOR auf 1
gesetzt. Der Schritt 716 berechnet den endgültigen
Kraftstofffluß FPW auf der Basis der Haupt-Kraftstoff-
Flußgleichung, die für den Normalbetrieb oben beschrie
ben wurde. In Schritt 718 werden Kraftstoff-Einspritzdü
sen angeregt und in Schritt 720 erfolgt die Rückkehr zur
Hauptmikrocomputerroutine.
Wenn die geschlossenen Schleifen-Kraftstoffregelanforde
rungen in Schritt 706 als erfüllt festgestellt werden,
wird in Schritt 708 geprüft, ob ein Katalysatortest
erforderlich ist. Ein Test ist beispielsweise erforder
lich, wenn während des aktuellen Betriebs der Maschine
seit dem Start nach einer Nicht-Betriebsperiode noch
kein Test erfolgreich abgeschlossen wurde. Ist ein Test
erforderlich, werden in Schritt 710 die Gleichförmig
keitsbedingungen (stead y state) überprüft. Zusätzlich
kann in Schritt 710 geprüft werden, ob zusätzliche Vor
bedingungen erfüllt sind. Anwendbare behördliche Vor
schriften können gleichförmige Fahrzeug-, Maschinen
drehzahl- und Belastungsbedingungen spezifizieren und
begrenzen, ein Aufwärmen der stromaufwärts- und
stromabwärtsseitigen EGO-Sensoren vorschreiben, usw.
Wenn all diese Bedingungen nicht erfüllt sind, wird in
Schritt 712 der Test abgebrochen. In Schritt 714 wird
dann der Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag für
die 2-EGO geschlossene Sensor-Schleifen-Kraftstoffrege
lung, wie oben beschrieben, für den Normalbetriebsmodus
berechnet. Sind die Bedingungen in Schritt 710 erfüllt,
wird ein Katalysator-Wirkungsgrad-Test mittels des
Schrittes 722 durchgeführt, gefolgt durch die Schritte
716, 718 und 720, wie oben ausgeführt. Der Rückkehr
schritt 720 kann das Verfahren direkt zu dem dem Start
block direkt vorhergehenden Block 700 oder zur Hauptrou
tine zum Durchlaufen bis zu Block 700 zurückführen.
Die Betriebsweise des Mikrocomputers 100 in Schritt 722
zur Durchführung eines Katalysator-Wirkungsgradtests ist
in dem Flußdiagramm in Fig. 6 dargestellt. Anwendbare
Vorschriften können erfordern, daß der Test in einer
vorgegebenen Zeitperiode, beispielsweise in 20 Sekunden,
abgeschlossen ist. In vorteilhafter Weise umfaßt der
Mikrocomputer 100 dafür eine Zeiteinrichtung, um die
abgelaufene Zeit seit Testbeginn zu überwachen. Die
Zeiteinrichtung wird in Schritt 600 aktualisiert. In
Schritt 602 wird geprüft, ob die vorgegebene Testdauer
erreicht wurde. Ist die Testdauerzeit nicht erreicht,
wird in Schritt 604 ein Funktionsgenerator 300 aktuali
siert, welcher die periodische Testfunktion SIG bereit
stellt. Wie oben ausgeführt, wird ein Eingangsmager
intervall festgelegt, bevor die abwechselnden Störungen
erzeugt und gezählt werden, vorzugsweise von 0,25 bis 10
Sekunden, typischerweise um 5 Sekunden. Entsprechend
wird die seit Testbeginn abgelaufene Zeit in Schritt 610
geprüft. Hat die abgelaufene Zeit den vorgegebenen Wert
überschritten, üblicherweise 5 Sekunden, werden in den
Schritten 612 und 614 die erfaßbaren Störungen in den
stromaufwärts- und stromabwärtsseitigen Abgasen, wie
oben beschrieben, unter Berücksichtigung der Berech
nungsblöcke 302 und 304 gemäß Fig. 2 gezählt. Der
Schritt 616 zeigt den Ausgang zum Schritt 716 in dem
Flußdiagramm in Fig. 7. Das Verfahren kann anschließend
in einem oder mehreren zusätzlichen Zyklus bzw. Zyklen
wiederholt werden. Nachdem das Testintervall abgelaufen
ist, wie durch Schritt 602 vorgegeben, wird in Schritt
618 der Katalysator-Wirkungsgradwert berechnet, typi
scherweise durch Teilen der gesamt gezählten Anzahl von
Störungen, die in dem stromabwärtsseitigen Abgas erfaßt
wurden, durch die gesamt gezählte Anzahl in dem strom
aufwärtsseitigen Abgas, und das Ergebnis wird mit einem
gespeicherten Wert verglichen, der so vorbestimmt ist,
daß er einem akzeptablen Katalysator-Mindestwirkungsgrad
entspricht. Wenn dazu aufgefordert wird, kann im Ent
scheidungsblock 618 die Abgabe eines Fehlersignals ein
geleitet werden, wie oben in Verbindung mit Entschei
dungsblock 306 gemäß Fig. 2 beschrieben.
Das Lesen der vorhergehenden Beschreibung verschiedener
bevorzugter Ausführungsbeispiele durch den Fachmann wird
verschiedene Abwandlungen und Modifikationen innerhalb
des Geistesspektrums der Erfindung hervorbringen. Es ist
beabsichtigt, daß das Spektrum der folgenden Ansprüche
all diese Abwandlungen und Modifikationen umfaßt.
Claims (11)
1. Verfahren zur Regelung des Luft- zu Kraftstoff-Verhält
nisses einer Luft- und Kraftstoffmischung, die einer
Verbrennungsmaschine (102) zugeführt wird, zur Behand
lung des Abgases der Maschine (102) und zur periodischen
Überwachung der Katalysatorwirksamkeit bei der Behand
lung des Abgases, umfassend die folgenden Schritte:
- A) Führen des Abgases von der Maschine (102) zum Kata lysator (124) durch erste Abgasführungsvorrichtungen (122), wobei das Abgas einer ersten EGO-Sensor-Vorrich tung (128) zur Erzeugung eines ersten EGO-Signals mit einem Wert, der dem darin enthaltenen Sauerstoffgehalts wert entspricht, ausgesetzt wird;
- B) Führen des Abgases von dem Katalysator (124) durch eine zweite Abgasführungsvorrichtung (126), wobei es einer zweiten EGO-Sensor-Vorrichtung (130) zur Erzeugung eines zweiten EGO-Signals ausgesetzt wird, mit einem Wert, der dem darin enthalten Sauerstoffgehaltswert ent spricht;
- C) Betreiben einer Kraftstoffregelvorrichtung zur Rege lung des Luft- zu Kraftstoff-Verhältnisses, bei welchem Kraftstoff der Maschine (102) in Abhängigkeit von einem Kraftstoff-Strömungsregelsignal zugeführt wird, wobei das Luft- zu Kraftstoffverhältnis während des Normalbe triebsmodus im wesentlichen einen durch Grenzen defi nierten Bereich um einen Wert, der einem stöchiome trischen Luft- zu Kraftstoffverhältnis entspricht, durchläuft, und wobei das Kraftstoff-Strömungsregelsi gnal während eines Normalbetriebsmodus der Kraftstoffre gelvorrichtung wenigstens auf dem ersten EGO-Signal und dem zweiten EGO-Signal basiert;
- D) Durchführen eines Testes des Wirkungsgrades des Katalysators (124) durch Unterbrechen des Normalbetriebsmodus mit einem Testbetriebsmodus der Kraftstoff-Regelvorrichtung während einer Testperiode, umfassend das Durchführen einer geschlossenen Schleifen- Kraftstoffregelung basierend wenigstens auf dem ersten EGO-Signal ohne das zweite EGO-Signal, mit Luft- zu Kraftstoff-Verhältnisstörungen mit
- a) einem Eingangsmagerintervall des Luft- zu Kraft stoffverhältnisses, welches höher als das stöchiometri sche Verhältnis ist, gefolgt von einer Reihe satter Intervalle, die sich mit mageren Intervallen um einen Haupt-Luft- zu Kraftstoff-Verhältniswert abwechseln, welcher im wesentlichen dem stöchiometrischen Verhältnis entspricht und
- b) der Bestimmung eines Wirkungsgradwertes basierend auf der Anzahl der Störungen, die von der ersten EGO- Sensorvorrichtung (128) erfaßt wurden, geteilt durch die Anzahl, die von der zweiten EGO-Sensorvorrichtung (130) erfaßt worden sind und
- E) Vergleichen des Wirkungsgradwertes mit einem vorbe stimmten gespeicherten Wert, der einem akzeptablen Mini mumwirkungsgrad für den Katalysator (124) entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch kennzeichnet, daß es
weiterhin den Schritt der Erzeugung eines
Katalysatorfehlersignals umfaßt, wenn der Vergleich von
Schritt (F) anzeigt, daß der Katalysatorwirkungsgrad
unterhalb des akzeptablen Minimalwirkungsgrades liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Eingangsmagerintervall eine Dauer von 0,25 bis 10
Sekunden umfaßt, während welcher das Luft- zu Kraft
stoff-Verhältnis 3% bis 5% höher als das stöchiometri
sche Verhältnis ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Störungen während der abwechselnden Satt- und Mager
intervalle, die dem Eingangsmagerintervall folgen, einer
Sinuskurven-Wellenform folgen, wobei die maximal und
akkumulierten Abweichungen vom stöchiometrischen
Verhältnis gleich und entgegengesetzt für die abwech
selnden Satt- und Magerintervalle sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Satt- und Magerintervalle von gleicher Zeitdauer
sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dauer der Satt- und Magerintervalle zwischen 50 und
200 msec. liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die dem Eingangsmagerintervall folgenden Störungen eine
Frequenz zwischen 2 Hz bis 5 Hz haben.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wirkungsgradwert das Verhältnis der Anzahl der
Störungen ist, die dem Eingangsmagerintervall folgen,
und zwar der Anzahl der vom zweiten EGO-Sensor erfaßten
durch die Anzahl der von dem ersten EGO-Sensor erfaßten.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kraftstoff-Regelvorrichtung die Störungen regelt,
die dem Eingangsmagerintervall folgen, bis zu einem vor
bestimmten Verhältnis von Satt- und Magerintervallen,
indem jede Zeitdauer, in welcher der erste EGO-Sensor
ein satteres als das stöchiometrische Luft- zu Kraft
stoff-Verhältnis erfaßt, mit der Zeitdauer verglichen
wird, in welcher ein angrenzendes mageres als das stö
chiometrische Luft- zu Kraftstoffverhältnis erfaßt wird.
10. Verfahren zur Regelung des Luft- zu Kraftstoff-Verhält
nisses einer Luft- und Kraftstoffmischung, die einer
Verbrennungsmaschine (102) zugeführt wird, zur Behand
lung von Abgasen von der Maschine (102) und zur periodi
schen Überwachung der Katalysatorwirksamkeit bei der
Abgasbehandlung, umfassend die folgenden Schritte:
- A) Führen des Abgases von der Maschine (102) zum Kata lysator (124) durch erste Abgasführungsvorrichtungen (122), wobei das Abgas einer ersten EGO-Sensor-Vorrich tung (128) zur Erzeugung eines ersten EGO-Signals mit einem Wert, der dem darin enthaltenen Sauerstoffgehalts wert entspricht, ausgesetzt wird;
- B) Führen des Abgases von dem Katalysator (124) durch eine zweite Abgasführungsvorrichtung (126), wobei es einer zweiten EGO-Sensor-Vorrichtung (130) zur Erzeugung eines zweiten EGO-Signals ausgesetzt wird, mit einem Wert, der dem darin enthalten Sauerstoffgehaltswert ent spricht;
- C) Betreiben einer Kraftstoffregelvorrichtung zur Rege lung des Luft- zu Kraftstoff-Verhältnisses, bei welchem Kraftstoff der Maschine (102) in Abhängigkeit von einem Kraftstoff-Strömungsregelsignal zugeführt wird, wobei das Luft- zu Kraftstoff-Verhältnis während des Normalbetriebsmodus im wesentlichen einen durch Grenzen definierten Bereich um einen Wert, der einem stöchiome trischen Luft- zu Kraftstoff-Verhältnis entspricht, durchläuft, und wobei das Kraftstoff-Strömungsregel signal während eines Normalbetriebsmodus der Kraftstoffregelvorrichtung wenigstens auf dem ersten EGO-Signal und dem zweiten EGO-Signal basiert;
- D) Durchführen eines Testes des Wirkungsgrades des Katalysators durch Unterbrechen des Normalbetriebsmodus mit einem Testbetriebsmodus der Kraftstoffregelvor richtung während einer Testperiode, umfassend
- a) Durchführen einer geschlossenen Schleifen-Kraft stoffregelung basierend auf wenigstens dem ersten EGO- Signal ohne das zweite EGO-Signal, mit Luft- zu Kraft stoff-Verhältnis-Störungen mit einem Eingangs-5-Sekun den-Magerintervall des Luft- zu Kraftstoffverhältnisses, welches 5% größer als das stöchiometrische ist, gefolgt durch 30 bis 75 Sattintervalle bei Luft- zu Kraftstoff- Verhältnissen, die 3% bis 5% niedriger als das stö chiometrische sind und die sich sinusförmig mit gleichen und entgegengesetzten Magerintervallen abwechseln;
- E) Bestimmen eines Wirkungsgradwertes auf der Basis der Anzahl von Störungen, die dem Eingangsmagerintervall folgen und von der ersten EGO-Sensorvorrichtung (128) erfaßt wurden geteilt durch die Anzahl, die von der zweiten EGO-Sensorvorrichtung (130) erfaßt wurden;
- F) Vergleichen des Wirkungsgradwertes mit einem vorbe stimmten gespeicherten Wert, der einem akzeptablen Mini mumwirkungsgrad des Katalysators (124) entspricht und
- G) Erzeugen eines Katalysatorfehlersignals, wenn der Vergleich von Schritt (F) anzeigt, daß der Katalysator wirkungsgrad unter dem akzeptablen Minimumwirkungsgrad liegt.
11. Vorrichtung zur Regelung des Luft- zu Kraftstoffverhält
nisses einer Luft- und Kraftstoffmischung, die einer
Verbrennungsmaschine (102) zugeführt wird, zur Behand
lung der Abgase der Maschine (102) und zur periodischen
Überwachung des Katalysator-Wirkungsgrades bei der
Abgasbehandlung, umfassend:
- A) Eine erste Abgasführungsvorrichtung (122) zum Führen des stromaufwärtsseitigen Abgases von der Maschine (102) zum Katalysator (124), mit einer ersten EGO-Sensorvor richtung (128), die dem stromaufwärtsseitigen Abgas aus gesetzt ist, um ein erstes EGO-Signal zu erzeugen, welches einen dem darin enthaltenen Sauerstoffgehalts wert entsprechenden Wert hat;
- B) Eine zweite Abgasführungsvorrichtung (126) zum Füh ren des stromabwärtsseitigen Abgas es unterhalb des Kata lysators (124), mit einer zweiten EGO-Sensorvorrichtung (130), die dem stromabwärtsseitigen Abgas ausgesetzt wird, um zweites EGO-Signal zu erzeugen, welches einen dem darin enthaltenen Sauerstoffgehaltswert entsprechen dem Wert hat;
- C) Eine Kraftstoffregelvorrichtung zur Regelung des Luft- zu Kraftstoff-Verhältnisses, bei welchem Kraft stoff der Maschine (102) in Abhängigkeit von einem Kraftstoff-Strömungsregelsignal zugeführt wird, mit einem Normalbetriebsmodus und einem Testbetriebsmodus, wobei die Kraftstoff-Regelvorrichtung umfaßt:
- a) Eine Kraftstoffströmungs-Regelsignalgeneratorvor richtung zur Erzeugung des Kraftstoffströmungsregelsi gnals und
- b) eine Störungssignalgeneratorvorrichtung zur Erzeu
gung eines Eingangs-Magerintervallsignals, ausgelegt um
das Luft- zu Kraftstoffverhältnis 3% bis 7% gegenüber
einem stöchiometrischen Verhältnis entsprechenden mitt
leren Luft- zu Kraftstoff-Verhältniswert für ein Ein
gangsintervall von 1 bis 10 Sekunden zu erhöhen und zur
Erzeugung einer danach folgenden Reihe abwechselnder
Satt- und Magersignale, bei denen das Luft- zu Kraft
stoff-Verhältnis 3% bis 7% gegenüber dem mittleren
Luft- zu Kraftstoffverhältniswert für jeweils 50 bis 200 msec.
verringert bzw. erhöht ist, wobei das Kraftstoff-
Regelsignal von dem Kraftstoff-Strömungsregelsignalgene
rator basiert:
Im Normalbetriebsmodus auf der Basis des ersten und zweiten EGO-Signals, um das Luft- zu Kraftstoffverhält nis innerhalb eines Grenzzyklusses zu halten, der einen Bereich um den mittleren Luft- zu Kraftstoff-Verhältnis wert definiert, und
im Testbetriebsmodus auf der Basis des ersten EGO- Signals und des Störungssignals ohne das zweite EGO- Signal und - D) Eine Zählvorrichtung zum
- a) Erfassen und zum Zählen einer ersten Anzahl von Luft- zu Kraftstoffverhältnisstörungen in dem stromauf wärtsseitigen Abgas und einer zweiten Anzahl von Luft- zu Kraftstoff-Verhältnisstörungen in dem stromabwärts seitigen Abgas während des Testbetriebsmodus,
- b) Berechnen eines Katalysator-Wirkungsgradwertes auf der Basis der genannten ersten und zweiten Anzahl,
- c) Vergleichen des Katalysator-Wirkungsgradwertes mit einem vorbestimmten gespeicherten Wert, der einem akzep tablen Minimumwirkungsgrad des Katalysators (124) ent spricht und
- d) Auslösen eines Katalysator-Fehlersignals, wenn der Katalysator-Wirkungsgradwert anzeigt, daß der Katalysa tor-Wirkungsgrad niedriger als der akzeptable Minimum wirkungsgrad ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/981,736 US5272872A (en) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | Method and apparatus of on-board catalytic converter efficiency monitoring |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4338917A1 true DE4338917A1 (de) | 1994-05-26 |
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---|---|---|---|
DE4338917A Expired - Fee Related DE4338917C2 (de) | 1992-11-25 | 1993-11-15 | Verfahren und Vorrichtung einer bordeigenen Katalysator-Wirkungsgrad-Überwachung |
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---|---|
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JP (1) | JPH06207510A (de) |
DE (1) | DE4338917C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10239258A1 (de) * | 2002-08-22 | 2004-03-04 | Volkswagen Ag | Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit einer Kraftstoffregelungsvorrichtung |
AT513842B1 (de) * | 2013-06-17 | 2014-08-15 | Avl List Gmbh | Verfahren zur Überprüfung der Wirksamkeit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5410872A (en) * | 1993-10-04 | 1995-05-02 | Ford Motor Company | Automotive engine having catalytic exhaust aftertreatment device and secondary air injection control system for minimum catalyst light-off time |
US5467593A (en) * | 1994-05-04 | 1995-11-21 | Chrysler Corporation | Method of electronic fuel injection feedback control |
US5544481A (en) * | 1995-03-31 | 1996-08-13 | Ford Motor Company | Engine air/fuel control system and catalytic converter monitoring |
US5732553A (en) * | 1995-04-20 | 1998-03-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device for determining deterioration of a catalytic converter for an engine |
EP1184548B1 (de) * | 1995-10-26 | 2005-04-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Feststellungsvorrichtung der Katalysatorverschlechterung einer Brennkraftmaschine |
GB2311863B (en) * | 1996-04-03 | 1999-11-24 | Gen Motors Corp | Catalytic converter monitor |
CA2304674A1 (en) * | 1997-10-17 | 1999-04-29 | The Dow Chemical Company | Compositions of interpolymers of alpha-olefin monomers with one or more vinyl or vinylidene aromatic monomers |
AU4199999A (en) | 1998-06-11 | 1999-12-30 | Dow Chemical Company, The | Elastic films made from alpha-olefin/vinyl aromatic and/or aliphatic or cylcoaliphatic vinyl or vinylidene interpolymers |
US6006153A (en) * | 1998-10-22 | 1999-12-21 | Chrysler Corporation | Discrete processing catalyst monitoring |
DE10039965A1 (de) | 2000-08-16 | 2002-02-28 | Siemens Ag | Verfahren und Anordnung zur Abgasuntersuchung an Kraftfahrzeugen mit bordeigenem Motorsteuerungs- und Diagnosesystem |
US6668617B2 (en) * | 2001-08-01 | 2003-12-30 | Daimlerchrysler Corporation | 02 Sensor filter |
DE10309422B4 (de) * | 2003-03-05 | 2016-09-29 | Volkswagen Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung eines NOx-Sensors |
US6996974B2 (en) * | 2003-10-14 | 2006-02-14 | General Motors Corporation | Fuel control failure detection based on post O2 sensor |
US8473089B2 (en) | 2009-06-30 | 2013-06-25 | Lam Research Corporation | Methods and apparatus for predictive preventive maintenance of processing chambers |
US8295966B2 (en) * | 2009-06-30 | 2012-10-23 | Lam Research Corporation | Methods and apparatus to predict etch rate uniformity for qualification of a plasma chamber |
US8983631B2 (en) | 2009-06-30 | 2015-03-17 | Lam Research Corporation | Arrangement for identifying uncontrolled events at the process module level and methods thereof |
KR101741272B1 (ko) * | 2009-06-30 | 2017-05-29 | 램 리써치 코포레이션 | 플라즈마 프로세싱 툴을 위한 인-시츄 프로세스 모니터링 및 제어를 위한 방법 및 장치 |
US8271121B2 (en) * | 2009-06-30 | 2012-09-18 | Lam Research Corporation | Methods and arrangements for in-situ process monitoring and control for plasma processing tools |
US8618807B2 (en) | 2009-06-30 | 2013-12-31 | Lam Research Corporation | Arrangement for identifying uncontrolled events at the process module level and methods thereof |
US8538572B2 (en) | 2009-06-30 | 2013-09-17 | Lam Research Corporation | Methods for constructing an optimal endpoint algorithm |
US9230371B2 (en) | 2013-09-19 | 2016-01-05 | GM Global Technology Operations LLC | Fuel control diagnostic systems and methods |
US9359967B2 (en) * | 2014-09-03 | 2016-06-07 | Ford Global Technologies, Llc | Method for identification of a threshold-level catalyst |
EP3541869A1 (de) | 2016-11-16 | 2019-09-25 | Dow Global Technologies LLC | Zusammensetzung mit ausgleich von verlustfaktor und additivakzeptanz |
US11156177B2 (en) * | 2019-10-04 | 2021-10-26 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for catalyst monitoring enablement |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4122702A1 (de) * | 1990-07-09 | 1992-01-23 | Nissan Motor | Vorrichtung zur diagnose der katalysatordegradation fuer ein luft-kraftstoffverhaeltnis-regelsystem |
DE4112478A1 (de) * | 1991-04-17 | 1992-10-22 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und vorrichtung zum beurteilen des alterungszustandes eines katalysators |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5077970A (en) * | 1990-06-11 | 1992-01-07 | Ford Motor Company | Method of on-board detection of automotive catalyst degradation |
US5099647A (en) * | 1991-06-28 | 1992-03-31 | Ford Motor Company | Combined engine air/fuel control and catalyst monitoring |
-
1992
- 1992-11-25 US US07/981,736 patent/US5272872A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-10-28 JP JP5270373A patent/JPH06207510A/ja active Pending
- 1993-11-15 DE DE4338917A patent/DE4338917C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4122702A1 (de) * | 1990-07-09 | 1992-01-23 | Nissan Motor | Vorrichtung zur diagnose der katalysatordegradation fuer ein luft-kraftstoffverhaeltnis-regelsystem |
DE4112478A1 (de) * | 1991-04-17 | 1992-10-22 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und vorrichtung zum beurteilen des alterungszustandes eines katalysators |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10239258A1 (de) * | 2002-08-22 | 2004-03-04 | Volkswagen Ag | Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit einer Kraftstoffregelungsvorrichtung |
AT513842B1 (de) * | 2013-06-17 | 2014-08-15 | Avl List Gmbh | Verfahren zur Überprüfung der Wirksamkeit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung |
AT513842A4 (de) * | 2013-06-17 | 2014-08-15 | Avl List Gmbh | Verfahren zur Überprüfung der Wirksamkeit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4338917C2 (de) | 1995-08-31 |
US5272872A (en) | 1993-12-28 |
JPH06207510A (ja) | 1994-07-26 |
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