-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Abgasemissionssteuer/regelsystem für eine Brennkraftmaschine,
und insbesondere ein Abgasemissionssteuer/regelsystem, das eine
Stickoxid-Beseitigungsvorrichtung zum Beseitigen von Stickoxiden
enthält,
sowie zum Bestimmen der Verschlechterung der Stickoxid-Beseitigungsvorrichtung.
-
Falls das Luft/Kraftstoffverhältnis eines
einer Brennkraftmaschine zuzuführenden
Luft/Kraftstoffgemischs in einen mageren Bereich in Bezug auf ein stöchiometrisches
Verhältnis
eingestellt wird (das heißt
im Falle der Ausführung
eines sogenannten Magerbetriebs), besteht die Tendenz, dass die
Emissionsmenge von Stickoxiden (die nachfolgend als "NOx" bezeichnet werden)
zunimmt. Zur Überwindung
dieses Problems enthält
eine bekannte Technik zur Abgasemissionssteuerung eine NOx-Beseitigungsvorrichtung,
die ein NOx-Absorbens zum Absorbieren von NOx in dem Auspuffsystem
des Motors enthält.
Das NOx-Absorbens hat eine Charakteristik, dass in dem Zustand,
wo das Luft/Kraftstoffverhältnis in
einen mageren Bereich in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis gestellt
ist und die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen daher relativ
hoch ist (die NOx-Menge groß ist)
(dieser Zustand wird nachfolgend als "magerer Abgaszustand" bezeichnet), das NOx-Absorbens das
NOx absorbiert, wohingegen in dem Zustand, in dem das Luft/Kraftstoffverhältnis in
einen fetten Bereich in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis gestellt
ist und die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen daher relativ
niedrig ist (dieser Zustand wird nachfolgend als "fetter Abgaszustand" bezeichnet), das
NOx-Absorbens das absorbierte NOx abgibt. Die dieses NOx-Absorbens enthaltende
NOx-Beseitigungsvorrichtung ist derart konfiguriert, dass das NOx,
das in dem fetten Abgaszustand von dem NOx-Absorbens abgegeben wird, durch
KW und CO reduziert wird und dann als Stickstoffgas abgegeben wird,
wohingegen KW und CO oxidiert werden und dann als Wasserdampf und
Kohlendioxid abgegeben werden.
-
Als Emissionssteuermittel wird häufig auch ein
Dreiwegekatalysator verwendet, der Oxidations- und Reduktionsfunktionen
hat; und ein Abgasemissionssteuer/regelsystem, das zusätzlich zu
einer NOx-Beseitigungsvorrichtung einen solchen Dreiwegekatalysator
enthält,
ist aus der
EP 0 903
478 A als gattungsbildendem Dokument bekannt. Der Dreiwegekatalysator
ist stromauf der NOx-Beseitigungsvorrichtung in dem Auspuffsystem
angeordnet. Dieses Abgasemissionssteuer/regelsystem enthält ferner zwei
Luft/Kraftstoffverhältnissensoren,
die jeweils stromauf und stromab der NOx-Beseitigungsvorrichtung
angeordnet sind. In diesem Abgasemissionssteuer/regelsystem wird
die Verschlechterung der NOx-Beseitigungsvorrichtung
gemäß Ausgaben
von den zwei Luft/Kraftstoffverhältnissensoren
bestimmt, wenn sich das Luft/Kraftstoffverhältnis vom mageren Luft/Kraftstoffverhältnis zum
fetten Luft/Kraftstoffverhältnis
oder umgekehrt verändert.
-
Insbesondere wird, beim Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses
vom mageren Luft/Kraftstoffverhältnis
zum fetten Luft/Kraftstoffverhältnis oder
umgekehrt, die Zeitdauer, während
der die Ausgabe von jedem der Luft/Kraftstoffverhältnissensoren,
die stromauf und stromab der NOx-Beseitigungsvorrichtung
angeordnet sind, einen dem stöchiometrischen
Verhältnis
entsprechenden Wert einhält, gemessen,
und dann wird die Verschlechterung gemäß der oben gemessenen Zeitdauer
bestimmt.
-
Jedoch werden in dem obigen herkömmlichen
Steuersystem Veränderungen
in den Reaktionscharakteristiken der Luft/Kraftstoffverhältnissensoren
nicht berücksichtigt,
so dass sich die Messergebnisse entsprechend den Reaktionscharakteristiken
verändern,
was ein Problem verursacht, dass die Bestimmung der Verschlechterung
in einigen Fällen ungenau
wird. Insbesondere werden in dem obigen herkömmlichen Steuersystem eine
Zeitdauer RCU, während
der die Ausgabe von dem stromauf der NOx-Beseitigungsvorrichtung
vorgesehenen Luft/Kraftstoffverhältnissensor
(stromab des Dreiwegekatalysators) einen Wert entsprechend dem stöchiometrischen
Verhältnis
einhält,
und eine Zeitdauer RCD, während
der die Ausgabe von dem stromab der NOx-Beseitigungsvorrichtung
vorgesehenen Luft/Kraftstoffverhältnissensor
einen Wert entsprechend dem stöchiometrischen
Verhältnis
einhält,
gemessen, und die Verschlechterung der NOx-Beseitigungsvorrichtung
wird durch eine Zeitdifferenz TSTR = RCD – RCU bestimmt. Diese Zeitdifferenz
TSTR nimmt zum Beispiel unterschiedliche Werte ein zwischen dem
Fall, in dem der stromaufwärtige Luft/Kraftstoffverhältnissensor
eine schnelle Reaktionscharakteristik und der stromabwärtige Luft/Kraftstoffverhältnissensor
eine langsame Reaktionscharakteristik hat, und dem Fall, in dem
der erstere eine langsame Reaktionscharakteristik und der letztere eine
schnelle Reaktionscharakteristik hat. Im Ergebnis ist die Genauigkeit
der Verschlechterung der Bestimmung reduziert.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Dementsprechend ist es Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein Abgasemissionssteuer/regelsysstem anzugeben,
das den Verschlechterungsgrad einer NOx-Beseitigungsvorrichtung
genauer als der Stand der Technik in dem Fall bestimmen kann, dass Sensoren
stromauf und stromab der NOx-Beseitigungsvorrichtung angeordnet
sind.
-
Die vorliegende Erfindung gibt ein
Abgasemissionssteuer/regelsystem für ein Auspuffsystem für eine Brennkraftmaschine
an, das ein NOx-Absorbens zum Absorbieren von Stickoxiden aufweist,
die in Abgasen in einem mageren Abgaszustand enthalten sind, und
Reduzieren der absorbierten Stickoxide in einem fetten Abgaszustand,
worin das Steuer/Regelsystem umfasst: einen ersten Sauerstoffkonzentrationssensor,
der stromauf des NOx-Absorbens vorgesehen ist, um die Sauerstoffkonzentration
in den Abgasen zu erfassen; einen zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor,
der stromab des NOx-Absorbens vorgesehen ist, um die Sauerstoffkonzentration
in den Abgasen zu erfassen; ein erstes Messmittel zum Messen einer
ersten Reaktionsverzögerungszeitdauer
ab der Zeit, wenn sich der Ausgabewert von dem ersten Sauerstoffkonzentrationssensor
zu einem Wert geändert
hat, der ein fettes Luft/Kraftstoffverhältnis anzeigt, bis zu der Zeit,
wenn der Ausgabewert von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
einen Wert einnimmt, der ein fettes Luft/Kraftstoffverhältnis anzeigt,
nach Änderung
des Luft/Kraftstoffverhältnisses
des der Maschine zuzuführenden Luft/Kraftstoffgemischs
von einem mageren Bereich zu einem fetten Bereich in Bezug auf ein
stöchiometrisches
Verhältnis;
ein zweites Messmittel zum Messen einer zweiten Reaktionsverzögerungszeitdauer ab
der Zeit, wenn sich der Ausgabewert von dem ersten Sauerstoffkonzentrationssensor
zu einem Wert geändert
hat, der ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis anzeigt, bis zu der Zeit,
wenn der Ausgabewert von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
einen Wert einnimmt, der ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis anzeigt,
nach Änderung
des Luft/Kraftstoffverhältnisses
von dem fetten Bereich zu dem mageren Bereich in Bezug auf das stöchiometrische
Verhältnis;
und ein Verschlechterungsbestimmungsmittel zum Bestimmen einer Verschlechterung
des NOx-Absorbens gemäß den ersten
und zweiten Reaktionsverzögerungszeitdauern,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlechterungsbestimmungsmittel
ein Korrekturmittel enthält,
um die erste Reaktionsverzögerungszeitdauer
gemäß der zweiten
Reaktionsverzögerungszeitdauer
zu korrigieren, und die Verschlechterung gemäß der durch das Korrekturmittel
korrigierten ersten Reaktionsverzögerungszeitdauer bestimmt.
-
Mit dieser Anordnung wird die erste
Reaktionsverzögerungszeitdauer
ab der Zeit, wenn sich der Ausgabewert von dem ersten Stickstoffkonzentrationssensor
zu einem ein fettes Luft/Kraftstoffverhältnis anzeigenden Wert geändert hat,
bis zu der Zeit, wenn der Ausgabewert von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
einen ein fettes Luft/Kraftstoffverhältnis anzeigenden Wert einnimmt,
gemessen, nachdem sich das Luft/Kraftstoffverhältnis eines der Maschine zuzuführenden
Luft/Kraftstoffgemischs vom mageren Bereich zum fetten Bereich in
Bezug auf das stöchiometrische
Verhältnis
geändert
hat. Ferner wird die zweite Reaktionsverzögerungszeitdauer ab der Zeit,
wenn sich der Ausgabewert von dem ersten Sauerstoffkonzentrationssensor
zu einem ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis anzeigenden Wert geändert hat,
bis zu der Zeit, wenn der Ausgabewert von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
einen ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis anzeigenden Wert eingenommen
hat, gemessen, nachdem sich das Luft/Kraftstoffverhältnis vom
fetten Bereich zum mageren Bereich in Bezug auf das stöchiometrische
Verhältnis
geändert
hat. Dann wird die Verschlechterung des Stickoxid-Beseitigungsmittels gemäß den oben
gemessenen ersten und zweiten Reaktionsverzögerungszeitdauern bestimmt.
Es wurde experimentell bestätigt,
dass die zweite Reaktionsverzögerungszeitdauer
nicht stark davon abhängig
ist, ob das NOx-Absorbens schlechter geworden ist oder nicht, sich
jedoch in Charakteristiken der Sauerstoffkonzentrationssensoren
widerspiegelt. Dementsprechend kann der Einfluss von Schwankungen
in den Eigenschaften der Sauerstoffkonzentrationssensoren eliminiert
werden, um eine genauere Verschlechterungsbestimmung zu gestatten,
indem die zweite Reaktionsverzögerungszeitdauer
mit der ersten Reaktionsverzögerungszeitdauer
verwendet wird, die den Verschlechterungsgrad des NOx-Absorbens
widerspiegelt.
-
Das Verschlechterungsbestimmungsmittel enthält ein Korrekturmittel
zum Korrigieren der ersten Reaktionsverzögerungszeitdauer entsprechend
der zweiten Reaktionsverzögerungszeitdauer
und bestimmt die Verschlechterung gemäß der durch das Korrekturmittel
korrigierten Reaktionsverzöge rungszeitdauer.
-
Bevorzugt berechnet das Korrekturmittel
einen Korrekturkoeffizienten gemäß einer Änderung
im Betriebszustand der Maschine während einer Dauer ab der Messzeit
der ersten Reaktionsverzögerungszeitdauer
bis zu der Messzeit der zweiten Reaktionsverzögerungszeitdauer, korrigiert
die zweite Reaktionsverzögerungszeitdauer
unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten und korrigiert die erste
Reaktionsverzögerungszeitdauer
unter Verwendung der korrigierten zweiten Reaktionsverzögerungszeitdauer.
-
Bevorzugt enthält das Abgasemissionssteuer/regelsystem
ferner einen Dreiwegekatalysator, der stromauf des ersten Sauerstoffkonzentrationssensors
vorgesehen ist, sowie ein Dreiwegekatalysator-Verschlechterungsbestimmungsmittel
zum Bestimmen der Verschlechterung des Dreiwegekatalysators, worin
das NOx-Absorbens-Verschlechterungsbestimmungsmittel die Verschlechterung
des NOx-Absorbens gemäß den ersten
und zweiten Reaktionsverzögerungszeitdauern
und dem Verschlechterungsgrad des Dreiwegekatalysators bestimmt.
In diesem Fall enthält
das Abgasemissionssteuerregelsystem ferner einen dritten Sauerstoffkonzentrationssensor,
der stromauf des Dreiwegekatalysators vorgesehen ist, worin das
Dreiwegekatalysator-Verschlechterungsbestimmungsmittel den Verschlechterungsgrad
des Dreiwegekatalysators gemäß dem Ausgabewert
von dem dritten Sauerstoffkonzentrationssensor und dem Ausgabewert
von dem ersten Sauerstoffkonzentrationssensor bestimmt.
-
Bevorzugt berechnet das Verschlechterungsbestimmungsmittel
einen ersten Mittelwert aus einer Mehrzahl von Messwerten der ersten
Reaktionsverzögerungszeitdauer
sowie einen zweiten Mittelwert aus einer Mehrzahl von Messwerten
der zweiten Reaktionsverzögerungszeitdauer
und bestimmt die Verschlechterung des NOx-Absorbens gemäß den ersten
und zweiten Mittelwerten.
-
Andere Ziele und Merkmale der Erfindung werden
aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in
Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen vollständiger
verständlich.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration einer Brennkraftmaschine
und eines Steuer/Regelsystems dafür gemäß einer bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt;
-
2 ist
ein Flussdiagramm, das ein Programm zur Berechnung eines Soll-Luft/Kraftstoffverhältniskoeffizienten
(KCMD) zeigt;
-
3 ist
ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der
Einstellung des Soll-Luft/Kraftstoffverhältniskoeffizienten
während
eines Magerbetriebs;
-
4und 5 sind Flussdiagramme, die
ein Programm zur Bestimmung der Verschlechterung des Dreiwegekatalysators
und einer NOx-Beseitigungsvorrichtung
zeigen;
-
6 ist
eine Grafik, die eine Tabelle zeigt, die in dem in 5 gezeigten Prozess verwendet wird; und
-
7A, 7Bund 7C sind Zeitdiagramme zur Erläuterung
von Veränderungen
in den Ausgangswerten von den Sauerstoffkonzentrationssensoren und
der Verzögerungszeitdauern
(TMON1, TMON2 und TMON3).
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
-
In Bezug auf 1 ist schematisch eine allgemeine Konfiguration
einer Brennkraftmaschine (nachfolgend als "Motor" bezeichnet) und eines Steuer/Regelsystems
dafür gezeigt,
einschließlich
eines Abgasemissionssteuer/regelsystems gemäß einer bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung. Der Motor ist zum Beispiel ein Vierzylindermotor 1 und
weist ein Ansaugrohr 2 auf, das mit einem Drosselventil 3 versehen
ist. Ein Drosselventilöffnungssensor
(θTH) 4 ist
mit dem Drosselventil 3 verbunden, um ein elektrisches
Signal entsprechend einem Öffnungswinkel
des Drosselventils 3 auszugeben und das elektrische Signal
einer elektrischen Steuereinheit (nachfolgend als "ECU" bezeichnet) 5 zuzuführen, um
den Motor 1 zu steuern/zu regeln.
-
Kraftstoffeinspritzventile 6,
von denen nur eines gezeigt ist, sind in die Ansaugrohre 2 an
Orten zwischen dem Zylinderblock des Motors 1 und dem Drosselventil 3 und
ein wenig stromauf der jeweiligen Einlassventile (nicht gezeigt)
eingesetzt. Diese Kraftstoffeinspritzventile 6 sind mit
einer Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) verbunden und sind mit der
ECU 5 elektrisch verbunden. Eine Ventilöffnungsdauer jedes Kraftstoffeinspritzventils 6 wird
durch ein von der ECU 5 ausgegebenes Signal gesteuert.
-
Ein Ansaugabsolutdruck-(PBA)-Sensor 8 ist unmittelbar
stromab des Drosselventils 3 vorgesehen. Ein Absolutdrucksignal,
das durch den Ansaugabsolutdrucksensor 8 in ein elektrisches
Signal umgewandelt ist, wird der ECU 5 zugeführt. Ein
Ansauglufttemperatur-(TA)-Sensor 9 ist stromab des Ansaugabsolutdrucksensors 8 vorgesehen,
um eine Ansauglufttemperatur TA zu erfassen. Ein der erfassten Ansauglufttemperatur
TA entsprechendes elektrisches Signal wird von dem Sensor 9 ausgegeben und
der ECU 5 zugeführt.
-
Ein Motorkühlmitteltemperatur-(TW)-Sensor 10,
wie etwa ein Thermistor, ist an dem Rumpf des Motors 1 angebracht,
um eine Motorkühlmitteltemperatur
(Kühlwassertemperatur)
TW zu erfassen. Ein der erfassten Motorkühlmitteltemperatur TW entsprechendes
Temepratursignal wird von dem Sensor 10 ausgegeben und
der ECU 5 zugeführt.
-
Ein Motordrehzahl-(NE)-Sensor 11 und
ein Zylinderunterscheidungs(CYL)-Sensor 12 sind gegenüber einer
Nockenwelle oder einer Kurbelwelle (beide nicht gezeigt) des Motors 1 angebracht.
Der Motordrehzahlsensor 11 gibt an einer Kurbelwinkelstellung,
die sich an einem vorbestimmten Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt
(OT) befindet, den Beginn eines Ansaughubs jedes Zylinders des Motors 1 (alle
180° Kurbelwinkel
im Falle eines Vierzylindermotors), ein OT-Signalimpuls aus. Der
Zylinderunterscheidungssensor 12 gibt an einer vorbestimmten Kurbelwinkelstellung
für einen
bestimmten Zylinder des Motors 1 einen Zylinderunterscheidungs-Signalimpuls
aus. Diese Signalimpulse, die von den Sensoren 11 und 12 ausgegeben
sind, werden der ECU 5 zugeführt.
-
Ein Auspuffrohr 13 des Motors 1 ist
mit einem Dreiwegekatalysator 14 und einer NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 als
Stickoxid-Beseitigungsmittel versehen, das stromab des Dreiwegekatalysators 14 angeordnet
ist.
-
Der Dreiwegekatalysator 14 hat
eine Sauerstoffspeicherkapazität
und hat die Funktion, den Sauerstoff zu speichern, der in den Abgasen
in dem mageren Abgaszustand enthalten ist, wo das Luft/Kraftstoffverhältnis eines
dem Motor 1 zuzuführenden Luft/Kraftstoffgemischs
in einen mageren Bereich in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis gestellt
ist und daher die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen relativ
hoch ist. Der Dreiwegekatalysator 14 hat auch die Funktion,
in den Abgasen enthaltenes KW und CO zu oxidieren, indem der gespeicherte
Sauerstoff im fetten Abgaszustand genutzt wird, wo das Luft/Kraftstoffverhältnis des
dem Motor 1 zuzuführenden
Luft/Kraftstoffgemischs in einen fetten Bereich in Bezug auf das
stöchiometrische
Verhältnis
gestellt ist und daher die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen
niedrig ist, bei einem großen
Anteil von KW- und CO-Komponenten.
-
Die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 enthält ein NOx-Absorbens
zum Absorbieren von NOx und einen Katalysator zum Beschleunigen
von Oxidation und Reduktion. Als NOx-Absorbens wird ein Absorbens
vom Speichertyp oder ein Absorbens vom Adsorptionstyp verwendet.
Das Absorbens vom Speichertyp speichert NOx im mageren Abgaszustand, wo
das Luft/Kraftstoffverhältnis
des dem Motor 1 zuzuführenden
Luft/Kraftstoffgemischs in einen mageren Bereich in Bezug auf das
stöchiometrische
Verhältnis
gesetzt ist und die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen daher
relativ hoch ist (der Anteil von NOx ist groß), wohingegen er das gespeicherte
NOx in den fetten Abgaszustand abgibt, wo das Luft/Kraftstoffverhältnis des
dem Motor 1 zuzuführenden Luft/Kraftstoffgemischs
in der Nähe
des stöchiometrischen
Verhältnisses
oder in einem fetten Bereich in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis liegt
und daher die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen relativ niedrig
ist. Andererseits adsorbiert das Absorbens vom Adsorptionstyp das
NOx in dem mageren Abgaszustand und reduziert NOx in dem fetten
Abgaszustand. In jedem Fall hat das NOx-Absorbens in der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 die
Funktion, das NOx in dem mageren Abgaszustand zu absorbieren und
das absorbierte NOx in dem fetten Abgaszustand abzugeben, um hierdurch
das abgegebene NOx durch KW und CO in Stickstoffgas zu reduzieren und
das KW und CO in Wasserdampf und Kohlendioxid zu oxidieren. Ein
Beispiel des NOx-Absorbens vom Speichertyp enthält Bariumoxid (BaO), und Beispiele
von NOx-Absorbens vom Adsorptionstyp beinhalten eine Kombination
von Natrium (Na) und Titan (Ti) und die Kombination von Strontium
(Sr) und Titan (Ti). Weiter enthalten Beispiele des Katalysators
in der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 Edelmetalle, wie
etwa Rhodium (Rh), Palladium (Pd) und Platin (Pt), sowohl im Speichertyp
als auch im Adsorptionstyp.
-
Wenn die von dem NOx-Absorbens absorbierende
NOx-Menge die Grenze seiner NOx-Absorptionskapazität erreicht,
das heißt
die maximale NOx-Absorptionsmenge,
absorbiert das NOx-Absorbens kein NOx mehr. Um daher das absorbierte
NOx abzugeben und es zu einer geeigneten Zeit zu reduzieren, wird
das Luft/Kraftstoffverhältnis
angefettet, das heißt
es wird eine Reduktionsanfettung des Luft/Kraftstoffverhältnisses
durchgeführt.
-
Ein Luft/Kraftstoffverhältnis vom
Proportionaltyp (der nachfolgend als "LAF-Sensor" bezeichnet wird) 17 ist an
dem Auspuffrohr 13 an einer Position stromauf des Dreiwegekatalysators 14 angebracht. Der
LAF-Sensor 17 gibt
ein elektrisches Signal aus, das im Wesentlichen proportional zur
Sauerstoffkonzentration (dem Luft/Kraftstoffverhältnis) in den Abgasen ist,
und führt
das elektrische Signal der ECU 5 zu.
-
Ein Sauerstoffkonzentrationssensor
vom Binärtyp
(der nachfolgend als "O2-Sensor" bezeichnet wird) 18 ist
an dem Auspuffrohr 13 an einer Position zwischen dem Dreiwegekatalysator 14 und
der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 angebracht, und ein O2-Sensor 19 ist
an dem Auspuffrohr 13 an einer Position stromab der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 angebracht.
Erfassungssignale von diesen Sensoren 18 und 19 werden
der ECU 5 zugeführt.
Jeder der O2-Sensoren 18 und 19 hat eine derartige
Charakteristik, dass sich seine Ausgabe in der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses
rasch ändert.
Insbesondere hat die Ausgabe von jedem der Sensoren 18 und 19 einen
hohen Pegel in einem fetten Bereich in Bezug auf das stöchiometrische
Verhältnis
und gibt ein Niedrigpegelsignal in einem mageren Bereich in Bezug
auf das stöchiometrische
Verhältnis
aus.
-
Der Motor 1 hat einen Ventilsteuerumschaltmechanismus 30,
der in der Lage ist, die Ventilsteuerzeit der Einlassventile und
der Auslassventile zwischen einer Hochdrehzahlventilsteuerzeit,
die für
einen Hochdrehzahl betriebsbereich des Motors 1 geeignet
ist, und einer Niederdrehzahlventilsteuerzeit, die für einen
Niederdrehzahlbetriebsbereich des Motors 1 geeignet ist,
umzuschalten. Dieses Umschalten der Ventilsteuerzeit beinhaltet
auch das Umschalten des Ventilhubbetrags. Ferner wird, wenn die
Niederdrehzahlventilsteuerzeit gewählt ist, eines der zwei Einlassventile
in jedem Zylinder gestoppt, um eine stabile Verbrennung sicherzustellen,
auch in dem Fall, in dem das Luft/Kraftstoffverhältnis in Bezug auf das stöchiometrische
Verhältnis
auf mager gestellt ist.
-
Der Ventilsteuerzeitumschaltmechanismus 30 hat
eine solche Bauart, dass das Umschalten der Ventilsteuerzeit hydraulisch
ausgeführt
wird. Das heißt,
ein Solenoidventil zur Durchführung
des hydraulischen Umschaltens und ein Öldrucksensor sind mit der ECU 5 verbunden.
Ein Erfassungssignal von dem Öldrucksensor
wird der ECU 5 zugeführt,
und die ECU 5 steuert das Solenoidventil zur Durchführung der
Umschaltsteuerung der Ventilsteuerzeit gemäß einem Betriebszustand des
Motors 1.
-
Die ECU 5 enthält eine
Eingabeschaltung 5a mit verschiedenen Funktionen, einschließlich einer Funktion
der Wellenformung von Eingangssignalen von den verschiedenen Sensoren,
einer Funktion der Korrektur der Spannungspegel der Eingangssignale auf
einen vorbestimmten Pegel, sowie eine Funktion des Umwandelns von
Analogsignalwerten in digitale Signalwerte, eine zentrale Prozessoreinheit
(die nachfolgend als "CPU" bezeichnet wird) 5b,
ein Speichermittel 5c zum vorherigen Speichern verschiedener
Betriebsprogramme, die von der CPU 5b auszuführen sind
und zum Speichern der Berechnungsergebnisse oder dgl. von der CPU 5b,
sowie eine Ausgabeschaltung 5d zum Liefern von Treibersignalen zu
den Kraftstoffeinspritzventilen 6.
-
Die CPU 5b bestimmt verschiedene
Motorbetriebszustände
entsprechend verschiedenen Motorbetriebsparametersignalen, wie oben
erwähnt, und berechnet
eine Kraftstoffeinspritzdauer TOUT für jedes Kraftstoffeinspritzventil 6 zur Öffnung synchron mit
dem OT-Signalimpuls gemäß Gleichung
(1) entsprechend den oben bestimmten Motorbetriebszuständen. TOUT = TiM × KCMD × KLAF × K1 + K2 (1)
-
TiM ist eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge jedes
Kraftstoffeinspritzventils 6, insbesondere eine Basis-Kraftstoffeinspritzdauer
jedes Kraftstoffeinspritzventils 6, und wird durch Absuchen
eines Ti-Kennfelds bestimmt, das gemäß der Motordrehzahl NE und
dem Ansaugabsolutdruck PBA gesetzt ist. Das Ti-Kennfeld ist so gesetzt,
dass das Luft/Kraftstoffverhältnis
eines dem Motor 1 zuzuführenden
Luft/Kraftstoffgemischs im Wesentlichen gleich dem stöchiometrischen
Verhältnis
wird, in einem Betriebszustand gemäß der Motordrehzahl NE und
dem Ansaugabsolutdruck PBA.
-
KCMD ist ein Soll-Luft/Kraftstoffverhältniskoeffizient,
der entsprechend den Motorbetriebsparametern gesetzt ist, wie etwa
der Motordrehzahl NE, der Drosselventilöffnung θTH und der Motorkühlmitteltemperatur
TW. Der Soll-Luft/Kraftstoffverhältniskoeffizient
KCMD ist proportional zum Kehrwert eines Luft/Kraftstoffverhältnisses
A/F, das heißt
proportional zum Kraftstoffluftverhältnis F/A und nimmt für das stöchiometrische
Verhältnis
einen Wert von 1,0 ein, so dass KCMD auch als Soll-Äquivalenzverhältnis bezeichnet
wird. Ferner wird in dem Fall der Ausführung der Reduktionsanreicherung
(wird nachfolgend beschrieben) der Soll-Luft/Kraftstoffverhältniskoeffizient KCMD auf einen
vorbestimmten Anreicherungswert KCMDR zur Anreicherung eines Luft/Kraftstoffverhältnisses
gesetzt.
-
KLAF ist ein durch PID-Regelung berechneter
Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturkoeffizient,
so dass ein erfasstes Äquivalenzverhältnis KACT, das aus
einem erfassten Wert von dem LAF-Sensor 17 berechnet wird,
gleich dem Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD
wird, falls die Bedingungen zur Ausführung einer Rückkopplungsregelung
erfüllt
sind.
-
K1 und K2 sind ein anderer Korrekturkoeffizient
und eine Korrekturvariable, die jeweils gemäß verschiedenen Motorparametersignalen
berechnet werden. Der Korrekturkoeffizient K1 und die Korrekturvariable
K2 werden auf vorbestimmte Werte gesetzt, um verschiedene Charakteristiken,
wie etwa Kraftstoffverbrauchscharakteristiken und Motorbeschleunigungscharakteristiken
gemäß den Motorbetriebszuständen zu
optimieren.
-
Die CPU 5b führt durch
die Ausgabeschaltung 5d dem Kraftstoffeinspritzventil 6 ein
Treibersignal zu, um jedes Kraftstoffeinspritzventil 6 gemäß der oben
erhaltenen Kraftstoffeinspritzdauer TOUT zu öffnen.
-
2 ist
ein Flussdiagramm, das ein Programm zur Berechnung des Soll-Luft/Kraftstoffverhältniskoeffizienten
KCMD zeigt, der auf die oben erwähnte
Gleichung (1) angewendet wird. Dieses Programm wird von der CPU 5b mit
vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt.
-
In Schritt S21 wird bestimmt, ob
der Motor 1 in einem Magerbetriebszustand ist oder nicht,
das heißt,
ob ein in Schritt S28 gespeicherter Wert KCMDB des Soll-Luft/Kraftstoffverhältniskoeffizienten
KCMD (nachfolgend beschrieben) während
der normalen Steuerung kleiner als "1,0" ist
oder nicht. Wenn KCMDB ≥ 1,0,
das heißt,
wenn sich der Motor 1 nicht im Magerbetriebszustand befindet,
geht das Programm direkt zu Schritt S25 weiter, worin ein Anreichungsflag
FRROK, das durch "1" die Dauer der Ausführung einer
Reduktionsanreicherung anzeigt, auf "0" gesetzt
wird. Danach wird eine Reduktionsanreicherungszeit TRR (zum Beispiel
5 bis 10 Sekunden) auf einen Herunterzähltimer tmRR gesetzt, auf den
in Schritt S32 Bezug genommen wird (wird später beschrieben), und wird
der Timer tmRR gestartet (Schritt S26). Dann wird eine normale Steuerung ausgeführt, um
den Soll-Luft/Kraftstoffverhältniskoeffizienten
KCMD gemäß den Motorbetriebszuständen zu
setzen (Schritt S27). Grundlegend wird der Soll-Luft/Kraftstoffverhältniskoeffizient
KCMD gemäß der Motordrehzahl
NE und dem Ansaugabsolutdruck PBA berechnet. In dem Zustand, wo
die Motorkühlmitteltemperatur
TW niedrig ist, oder in einem vorbestimmten Hochlastbetriebszustand
wird der Setzwert des Soll-Luft/Kraftstoffverhältniskoeffizienten KCMD gemäß diesen
Zuständen
verändert.
Dann wird der in Schritt S27 berechnete Soll-Luft/Kraftstoffverhältniskoeffizient
KCMD als Speicherwert KCMDB gespeichert (Schritt S28) und dieses
Programm beendet.
-
Wenn in Schritt S21 KCMDB < 1,0, das heißt, wenn
sich der Motor 1 im Magerbetriebszustand befindet, wird ein in Schritt
S23 zu verwendender Inkrementwert ADDNOx gemäß der Motordrehzahl NE und
dem Ansaugabsolutdruck PBA bestimmt (Schritt S22). Der Inkrementwert
ADDNOx ist ein Parameter entsprechend der NOx-Menge, die während des
Magerbetriebs pro Zeiteinheit abgegeben wird, und dieser Parameter
ADDNOx wird so gesetzt, dass er mit zunehmender Motordrehzahl NE
und mit zunehmendem Ansaugabsolutdruck PBA zunimmt.
-
In Schritt S23 wird der in Schritt
S22 bestimmte Inkrementwert ADDNOx auf den folgenden Ausdruck angewendet,
um einen NOx-Mengenzähler CNOx
zu inkrementieren, um hierdurch eine NOx-Abgasmenge zu erhalten,
das heißt
einen Zählwert
entsprechend der NOx-Menge, die durch das NOx-Absorbens absorbiert
ist. CNOx = CNOx + ADDNOx
-
In Schritt S24 wird bestimmt, ob
der gegenwärtige
Wert des NOx-Mengenzählers
CNOx einen zulässigen
Wert CNOxREF überschritten
hat oder nicht. Wenn die Antwort auf Schritt S24 negativ ist (NEIN),
geht das Programm zu Schritt S25 weiter, worin eine normale Steuerung
ausge führt
wird, das heißt,
der Soll-Luft/Kraftstoffverhältniskoeffizient KCMD
wird entsprechend den Motorbetriebsbedingungen gesetzt. Der zulässige Wert
CNOxREF wird auf einen Wert entsprechend einer NOx-Menge gesetzt,
die ein wenig kleiner ist als die maximale NOx-Absorptionsmenge
des NOx-Absorbens.
-
Wenn in Schritt S24 CNOx > CNOxREF, wird das
Anreicherungsflag FRROK auf "1" gesetzt (Schritt
S30), und der Soll-Luft/Kraftstoffverhältniskoeffizient KCMD wird
auf einen vorbestimmten Anreicherungswert KCMDR entsprechend einem
Wert gesetzt, der einem Luft/Kraftstoffverhältnis von 14,0 äquivalent
ist, um hierdurch die Reduktionsanreicherung auszuführen (Schritt
S31). Dann wird bestimmt, ob der gegenwärtige Wert eines Timers tmRR
gleich "0" ist oder nicht (Schritt
S32). Wenn tmRR > 0,
wird dieses Programm sofort beendet, wohingegen dann, wenn tmRR
= 0, wird das Anreicherungsflag FRROK auf "0" gesetzt,
und der gegenwärtige
Wert des NOx-Mengenzählers
CNOx wird auf "0" rückgesetzt (Schritt
S33). Dementsprechend wird die Antwort auf Schritt S24 im nächsten Zyklus
negativ (NEIN), so dass dann die normale Steuerung ausgeführt wird.
-
Gemäß dem in 2 gezeigten Prozess wird die Reduktionsanreicherung
intermittierend ausgeführt,
wie in 3 gezeigt (während einer
Zeitdauer zwischen t1 und t2, einer Zeitdauer zwischen t3 und t4,
sowie einer Zeitdauer zwischen t5 und t6) in einem Motorbetriebszustand,
wo der Magerbetrieb zugelassen ist, so dass das NOx, das von dem NOx-Absorbens
in der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 absorbiert ist, zu
einer geeigneten Zeit abgegeben wird.
-
Die 4 und 5 sind Flussdiagramme, die ein
Programm zur Verschlechterungsbestimmung des Dreiwegekatalysators 14 und
der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 zeigen.
Dieses Programm wird zu bestimmten Zeitintervallen ausgeführt (z.B.
10 msec).
-
In Schritt S40 wird bestimmt, ob
ein Endflag FCATMEND, welches durch "1" das
Ende der Verschlechterungsbestimmung anzeigt, "1" ist
oder nicht. Wenn FCATMEND = 1, das heißt, wenn die Verschlechterungsbestimmung
bereits beendet worden ist, geht das Programm zu Schritt S45 weiter. Wenn
FCATMEND = 0, das heißt,
wenn die Verschlechterungsbestimmung nicht beendet worden ist, wird
bestimmt, ob ein Messendeflag FLR, das durch "1" das
Ende der Messung mit einem zweiten Hochzähltimer tmMON2 (wird nachfolgend
beschrieben) anzeigt, "1" ist oder nicht (Schritt
S41). Wenn FLR = 1, geht das Programm direkt zu Schritt S62 weiter
(siehe 5).
-
Wenn in Schritt S41 FLR = 0, wird
bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeitdauer TLBCNT abgelaufen ist,
nachdem die Bedingungen für
die Ausführung des
Magerbetriebs erfüllt
sind (Schritt S42). Wenn TLBCNT nicht abgelaufen ist, geht das Programm
zu Schritt S45 weiter, wohingegen dann, wenn TLBCNT abgelaufen ist,
bestimmt wird, ob das Anreicherungsflag FRROK "1" ist
oder nicht (Schritt S43). Wenn FRROK = 0, das heißt, wenn
die Reduktionsanreicherung nicht ausgeführt wird, geht das Programm
zu Schritt S45 weiter. In Schritt S45 wird ein Verschlechterungsüberwachungsflag
FCATMON auf "0" gesetzt. Danach
werden ein erster Hochzähltimer tmMON1,
ein zweiter Hochzähltimer
tmMON2 und ein dritter Hochzähltimer
tmMON3 jeweils zur Verschlechterungsbestimmung alle auf "0" gesetzt, und erste, zweite und dritte
Timerbetriebsflags FTMR1, FTMR2 und FTMR3, die jeweils durch "1" den Start der Messung mit den ersten,
zweiten und dritten Hochzähltimern
tmMON1, tmMON2 und tmMON3 anzeigen, werden alle auf "0" gesetzt. Ferner wird auch das Messendeflag
FLR auf "0" gesetzt (Schritt S47).
Dann wird dieses Programm beendet.
-
Wenn in Schritt S43 FRROK = 1, das
heißt, wenn
die Reduktionsanreicherung ausgeführt wird, wird das Verschlechterungsüberwachungsflag FCATMON
auf "1" gesetzt (Schritt
S44), und es wird bestimmt, ob eine Ausgabe VLAF von dem LAF-Sensor 17 höher ist
als ein vorbestimmter Ausgangswert VLAFREF oder nicht (zum Beispiel
ein Wert entsprechend dem stöchiometrischen
Verhältnis)
(dieser Zustand zeigt an, dass sich das Luft/Kraftstoffverhältnis im
fetten Bereich befindet) (Schritt S46). Wenn VLAF ≤ VLAFREF,
geht das Programm zu Schritt S47 weiter, wohingegen dann, wenn VLAF > VLAFREF, das Programm
zu Schritt S48 weitergeht, worin bestimmt wird, ob das erste Timerbetriebsflag
FTMR1 gleich "1" ist oder nicht.
Da zunächst
FTMR1 = 0, wird der erste Timer tmMON1 gestartet und wird das erste
Timerbetriebsflag FTMR1 auf "1" gesetzt (Schritt
S49). Dann geht das Programm zu Schritt S50 weiter. In den nachfolgenden
Zyklen gilt in Schritt S48 FTMR1 = 1, so dass das Programm von Schritt
S48 direkt zu Schritt S50 weitergeht.
-
In Schritt S50 wird bestimmt, ob
eine Ausgabe SVO2 von dem O2-Sensor 18 höher ist
als ein vorbestimmter Ausgangswert SVO2REF oder nicht, der ein wenig
höher ist
als ein dem stöchiometrischen Verhältnis entsprechender
Wert. Zuerst erscheint der Effekt der Luft/Kraftstoffverhältnis-Anreicherung
an der stromabwärtigen
Seite des Dreiwegekatalysators 14 nicht, so dass SVO2 ≤ SVO2REF gilt
und das Programm direkt zu Schritt S62 weitergeht, worin bestimmt
wird, ob das Anreicherungsflag FRROK "0" ist oder
nicht. Wenn in Schritt S62 FRROK = 1, das heißt, wenn die Reduktionsanreicherung
ausgeführt wird,
endet dieses Programm.
-
Wenn in Schritt S50 SVO2 > SVO2REF, wird der
Timer tmMON1 gestoppt (Schritt S51) und wird bestimmt, ob das zweite
Timerbetriebsflag FTMR2 "1" beträgt oder
nicht (Schritt S52). Da zunächst FTMR2
= 0 gilt, wird der zweite Timer tmMON2 gestartet und wird das zweite
Timerbetriebsflag FTMR2 auf "1" gesetzt (Schritt
S53). Dann geht das Programm zu Schritt S54 weiter. In den anschließenden Zyklen
gilt in Schritt S52 FTMR2 = 1, so dass das Programm von Schritt
S53 direkt zu Schritt S54 weitergeht.
-
In Schritt S54 wird bestimmt, ob
eine Ausgabe TVO2 von dem O2-Sensor 19 höher ist
als ein vorbestimmter Ausgabewert TVO2REF oder nicht, der ein wenig
höher ist
als ein dem stöchiometrischen Verhältnis entsprechender
Wert. In dem ersten Zyklus erscheint der Effekt der Luft/Kraftstoffverhältnis-Anreicherung
an der stromabwärtigen
Seite der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 nicht,
so dass TVO2 ≤ TVO2REF
gilt und das Programm direkt zu Schritt S62 weitergeht, worin bestimmt
wird, ob das Anreicherungsflag FRROK "0" ist
oder nicht. Wenn in Schritt S62 FRROK = 1, das heißt, wenn
die Reduktionsanreicherung ausgeführt wird, endet dieses Programm.
-
Wenn in Schritt S54 TVO2 > TVO2REF, wird der
Timer tmMON2 gestoppt und wird das Messendeflag FLR auf "1" gesetzt (Schritt S55). Dann geht das
Programm zu Schritt S62 weiter und wird anschließend beendet.
-
Nachdem das Messendeflag FLR auf "1" gesetzt ist, wird der Fluss von Schritt
S41 direkt zu Schritt S62 wiederholt, um das Ende der Reduktionsanreicherung
abzuwarten. Wenn die Reduktionsanreicherung beendet ist, das heißt, wenn
sich der Soll-Luft/Kraftstoffverhältniskoeffizient KCMD von dem
vorbestimmten Anreicherungswert KCMDR zu einem Wert ( < 1,0) entsprechend
dem mageren Luft/Kraftstoffverhältnis
geändert
hat, gilt in Schritt S62 FRROK = 0. Dementsprechend geht das Programm
von Schritt S62 zu Schritt S63 weiter, worin bestimmt wird, ob die
Ausgabe SVO2 von dem O2-Sensor 18 niedriger ist als der
vorbestimmte Ausgangswert SVO2REF. Wenn SVO2 ≥ SVO2REF, endet dieses Programm,
wohingegen dann, wenn SVO2 < SVO2REF,
bestimmt wird, ob das dritte Timerbetriebsflag FTMR3 "1" ist oder nicht (Schritt S64). Da zunächst FTMR3
= 0 gilt, wird der dritte Timer tmMON3 gestartet und wird das dritte
Timerbetriebsflag FTMR3 auf "1" gesetzt (Schritt
S65). Dann geht das Programm zu Schritt S66 weiter. In den anschließenden Zyklen
gilt in Schritt S64 FTMR3 = 1, so dass das Pro gramm von Schritt
S64 direkt zu Schritt S66 weitergeht.
-
In Schritt S66 wird bestimmt, ob
die Ausgabe TVO2 von dem O2-Sensor 19 niedriger ist als
der vorbestimmte Ausgabewert TVO2REF oder nicht. Wenn TVO2 ≥ TVO2REF,
endet dieses Programm, wohingegen dann, wenn TVO2 < TVO2REF, der dritte
Timer tmMON3 gestoppt wird (Schritt S67) und bestimmt wird, ob der
gegenwärtige
Wert des ersten Timers tmMON1 kleiner als eine erste kritische Zeit TWCREF
ist oder nicht (Schritt S70). Der kleinere Wert des Timers tmMON1
zeigt an, dass der Dreiwegekatalysator 14 schlechter geworden
ist. Das heißt, wenn
der Wert des Timers tmMON 1 kleiner wird, wird der Verschlechterungsgrad
des Dreiwegekatalysators 14 höher. Wenn dementsprechend tmMON1 ≥ TWCREF, wird
bestimmt, dass der Dreiwegekatalysator 14 normal ist (Schritt
S72), wohingegen dann, wenn tmMON i < TWCREF, bestimmt wird, dass der Dreiwegekatalysator 14 schlechter
geworden ist (Schritt S71). Dann geht das Programm zu Schritt S73
weiter.
-
In Schritt S73 wird eine in 6 gezeigte KMON2-Tabelle
gemäß dem gegenwärtigen Wert des
ersten Timers tmMON1 abgefragt, um einen Dreiwegekatalysator-Korrekturkoeffizienten
KMON2 zu berechnen. Die KMON2-Tabelle ist so gesetzt, dass der Dreiwegekatalysator-Korrekturkoeffizient KMON2
mit einer Abnahme des Werts des ersten Timers tmMON1 größer wird,
das heißt
mit einem zunehmenden Verschlechterungsgrad des Dreiwegekatalysators 14.
In Schritt S74 wird ein Betriebszustand-Korrekturkoeffizient KMON3
gemäß einer Änderung
im Motorbetriebszustand während
einer Dauer ab der Startzeit der vorherigen Reduktionsanreicherung
bis zur gegenwärtigen
Zeit berechnet, insbesondere gemäß einer
Differenz DNE in der Motordrehzahl NE und einer Differernz DPBA
in dem Ansaugabsolutdruck PBA während
dieser Dauer.
-
In Schritt S75 wird ein korrigierter
Timerwert tmMON2C gemäß Gleichung
(2) berechnet. tmMON2C = tmMON2 × KMON2 – tmMON3 × KMON3 (2)
-
Der kleinere gegenwärtige Wert
des zweiten Timers tmMON2 gibt an, dass der Verschlechterungsgrad
der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 höher geworden ist. Jedoch verändert sich
der gegenwärtige
Wert des zweiten Timers tmMON2 mit dem Verschlechterungsgrad des
Dreiwegekatalysators 14. Dementsprechend wird der Einfluss
des Verschlechterungsgrads des Dreiwegekatalysators 14 beseitigt,
indem der Dreiwegekatalysator-Korrekturkoeffizient KMON2 gemäß dem Verschlechterungsgrad
des Dreiwegekatalysators 14 mit dem gegenwärtigen Wert
des zweiten Timers tmMON2 multipliziert wird. Ferner enthalten die
gegenwärtigen
Werte der zweiten und dritten Timer tmMON2 und tmMON3 eine Abweichung
aufgrund von Schwankungen in den Reaktionscharakteristiken (Reaktionszeit)
der O2-Sensoren 18 und 19 und einer Zeitdauer,
die erforderlich ist, damit die Abgase von dem O2-Sensor 18 zu
dem O2-Sensor 19 laufen. Die Abweichung aufgrund der Schwankungen
in den Reaktionscharakteristiken der O2-Sensoren 18 und 19,
die in den zwei Timerwerten enthalten sind, werden in einer kurzen
Zeitdauer der Messung von tmMON2 und tmMON3 als im Wesentlichen
konstant betrachtet. Jedoch ist die Zeitdauer, die der Lauf der
Abgase von dem O2-Sensor 18 zu
dem O2-Sensor 19 erfordert, von der Strömungsgeschwindigkeit der Abgase
abhängig,
so dass angenommen wird, dass diese Zeitdauer in Antwort auf eine Änderung
im Motorbetriebszustand verändern.
Dementsprechend wird der gegenwärtige
Wert des dritten Timers tmMON3 korrigiert, indem er mit dem Betriebszustand-Korrekturkoeffizienten
KMON3 multipliziert wird, und der korrigierte Timerwert ( = tmMON3 × KMON3)
von dem ersten Term in der rechten Seite von Gleichung (2) subtrahiert
wird, um hierdurch den Einfluss von Schwankungen in den Reaktionscharakteristiken
der O2-Sensoren 18 und 19 und den Einfluss der
oben erwähnten
Laufzeit der Abgase zu eliminieren, um hierdurch eine genaue Verschlechterungsbestimmung
zu gestatten.
-
Es ist experimentell bestätigt worden,
dass die durch den Timer tmMON3 gemessene Zeitdauer vom Verschlechterungsgrad
der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 nicht stark abhängig ist,
sondern hauptsächlich
Schwankungen in den Verschlechterungscharakteristiken (Reaktionscharakteristiken) der
O2-Sensoren 18 und 19 widerspiegelt.
-
In Schritt S76 wird bestimmt, ob
der korrigierte Timerwert tmMON2C kleiner als eine zweite kritische
Zeit TNOXREF ist oder nicht. Der kleinere Wert des zweiten Timers
tmMON2 gibt an, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 schlechter
geworden ist. Wenn dementsprechend tmMON2C > TNOXREF, wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 normal
ist (Schritt S78), wohingegen dann, wenn tmMON2C < TNOXREF bestimmt
wird, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 schlechter geworden
ist (Schritt S77). Dann wird das Endeflag FCATMEND auf "1" gesetzt (Schritt S79), und dieses Programm
endet.
-
Die erste kritische Zeit TWCREF ist
experimentell so bestimmt worden, dass sie einer Verzögerungszeitdauer
entspricht, wenn die Sauerstoffspeicherkapazität des Dreiwegekatalysators 14 zum
Beispiel auf etwa 50% von jenem eines neuen abgenommen hat, und
die zweite kritische Zeit TNOXREF ist experimentell so bestimmt
worden, dass sie einer Verzögerungszeitdauer
in dem Zustand entspricht, wo die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorbens
aufgrund thermischer Verschlechterung angenähert null geworden ist (in
einem vollständig
thermisch verschlechterten Zustand). Der korrigierte Timerwert tmMON2C
nimmt von einem Zustand einer neuen NOx-Beseitigungsvorrichtung
durch einen Zustand nach einer 50.000-Meilen-Fahrt und einem Schwefelvergiftungszustand
des NOx-Absorbens bis zum vollständig
thermisch verschlechterten Zustand, in dieser Reihenfolge, sequentiell
ab. Dementsprechend könnte
die zweite kritische Zeit TNOXREF auf eine längere Zeit gesetzt werden,
um den Zustand nach der 50.000-Meilen-Fahrt oder den Schwefelvergiftungszustand
zu bestimmen.
-
Gemäß dem in den 4 und 5 gezeigten Prozess
werden bei der Durchführung
der Reduktionsanreicherung (bei Änderung
des Luft/Kraftstoffverhältnisses
vom mageren Luft/Kraftstoffverhältnis zum
fetten Luft/Kraftstoffverhältnis),
nachdem die vorbestimmte Zeitdauer TLBCNT seit dem Beginn des Abmagerungsbetriebs
abgelaufen ist, damit das NOx-Absorbens NOx in einer Menge absorbiert,
die die Verschlechterungserfassung gestattet, eine erste Verzögerungszeitdauer
TMON1, eine zweite Verzögerungszeitdauer
TMON2 und eine dritte Verzögerungszeitdauer
TMON3 gemessen, wie in 7A bis 7C gezeigt. Der erste Timer
tmMON1 misst die erste Verzögerungszeitdauer
TMON1 ab der Zeit t11, wenn die Ausgabe VLAF von dem stromauf des
Dreiwegekatalysators 14 vorgesehenen LAF-Sensor 17 höher geworden
ist als der erste vorbestimmte Ausgabewert VLAFREF, bis zu der Zeit
t12, wenn die Ausgabe SVO2 von dem stromab des Dreiwegekatalysators 14 vorgesehenen
O2-Sensor 18 höher geworden
ist als der vorbestimmte Ausgabewert SVO2REF. Als Nächstes misst
der zweite Timer tmMON2 die zweite Verzögerungszeitdauer TMON2 ab der
Zeit t12, wenn die Ausgabe SVO2 von dem O2-Sensor 18 höher geworden
ist als der vorbestimmte Ausgabewert SVO2REF, bis zu der Zeit t13,
wenn die Ausgabe TVO2 von dem stromab der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 vorgesehenen
O2-Sensor 19 höher geworden
ist als der vorbestimmte Ausgabewert TVO2REF. Ferner misst, beim
Ende der Reduktionsanreicherung (beim Wechsel des Luft/Kraftstoffverhältnisses
vom fetten Luft/Kraftstoffverhältnis
zum mageren Luft/Kraftstoffverhältnis),
der dritte Timer tmMON3 die dritte Verzögerungszeitdauer TMON3 ab der
Zeit t14, wenn die Ausgabe SVO2 von dem O2-Sensor 18 niedriger
geworden ist als der vorbestimmte Ausgabewert SVO2REF, bis zu der
Zeit t15, wenn die Ausgabe TVO2 von dem O2-Sensor 19 niedriger
geworden ist als der vorbestimmte Ausgabewert TVO2REF.
-
Falls das Bestimmungskriterium so
gesetzt ist, dass bestimmt werden kann, ob die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorbens
angenähert null geworden
ist oder nicht, wird die von dem NOx-Absorbens absorbierte NOx-Menge,
die eine Verschlechterungserfassung gestattet, als eine NOx-Menge
definiert, die nicht kleiner ist als eine absorbierbare NOx-Menge,
in einem solchen Zustand, in dem die NOx-Absorptionskraft angenähert null
geworden ist. Falls das Bestimmungskriterium so gesetzt ist, dass
bestimmt werden kann, ob die NOx-Absorptionskapazität etwa 50%
von jener eines neuen Absorbers ist oder nicht, wird die von dem NOx-Absorbens
absorbierte NOx-Menge, die eine Verschlechterungserfassung gestattet,
definiert als eine NOx-Menge, die nicht kleiner ist als 50% der maximalen
Absorptionsmenge.
-
Die erste Verzögerungszeitdauer TMON1 ist ein
Parameter, der den Verschlechterungsgrad des Dreiwegekatalysators 14 anzeigt.
Die zweite Verzögerungszeitdauer
TMON2 entspricht einer Zeit, die für die Abgabe des gesamten,
von dem NOx-Absorbens absorbierten NOx erforderlich ist, und zeigt
die NOx-Absorptionskapazität
des NOx-Absorbens an. Das heißt,
die Verkürzung
der zweiten Verzögerungszeitdauer
TMON2 zeigt an, dass die NOx-Absorptionskapazität geringer geworden ist. Dementsprechend
kann, unter Verwendung der zweiten Verzögerungszeitdauer, die Verschlechterungsbestimmung
der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 durchgeführt werden.
Jedoch verändert
sich die zweite Verzögerungszeitdauer
TMON2 entsprechend dem Verschlechterungsgrad des Dreiwegekatalysators,
der stromauf der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 vorgesehen
ist. Insbesondere wird, wenn der Verschlechterungsgrad des Dreiwegekatalysators 14 höher wird,
die Abnahmezeit der Sauerstoffkonzentration an der stromabwärtigen Seite
des Dreiwegekatalysators 14 früher, und die Konzentrationen
von KW und CO mit einer reduzierenden Funktion werden größer. Dementsprechend
wird die Zeit, die zur Reduktion des absorbierten NOx erforderlich
ist, das heißt
die zweite Verzögerungszeitdauer
TMON2, kürzer,
obwohl die von dem NOx-Absorbens absorbierte NOx-Menge fest ist.
Unter Berücksichtigung
dieser Tatsache wird der Timerwert tmMON2 ( = die zweite Verzögerungszeitdauer TMON2)
um den Dreiwegekatalysator-Korrekturkoeffizienten KMON2 korrigiert, und
wenn der korrigierte Timerwert tmMON2C niedriger wird als die kritische
Zeit TNOXREF, wird bestimmt, dass das NOx-Absorbens schlechter geworden
ist. Daher kann die Verschlechterungsbestimmung der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 unabhängig vom
Verschlechterungsgrad des Dreiwegekatalysators genau ausgeführt werden.
-
Ferner wird gemäß dieser bevorzugten Ausführung die
dritte Verzögerungszeitdauer
TMON3 um den Betriebszustand-Korrekturkoeffizienten KMON3 gemäß einer Änderung
im Motorbetriebszustand korrigiert (einer Änderung während der Zeitdauer ab der Zeit
t13 zur Zeit t15), und die korrigierte dritte Verzögerungszeitdauer
TMON3 wird von der zweiten Verzögerungszeitdauer
TMON2 nach Korrektur durch den Dreiwegekatalysator-Korrekturkoeffizienten KMON2
subtrahiert. Dementsprechend kann der Einfluss von Schwankungen
in den Reaktionscharakteristiken der O2-Sensoren 18 und 19 eliminiert
werden, um hierdurch eine genaue Verschlechterungsbestimmung zu
bewirken.
-
Somit wird die zweite Verzögerungszeitdauer
TMON2 gemäß dem Verschlechterungsgrad
des Dreiwegekatalysators 14 korrigiert, der stromauf der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 vorgesehen
ist, und die korrigierte zweite Verzögerungszeitdauer TMON2 wird
weiter durch die dritte Verzögerungszeitdauer TMON3
korrigiert, um eine korrigierte Verzögerungszeitdauer (tmMON2C)
zu erhalten. Dann wird die Verschlechterung der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 durch
diese korrigierte Verzögerungszeitdauer
bestimmt. Dementsprechend kann die Verschlechterungsbestimmung der
NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 unabhängig vom Verschlechterungsgrad
des Dreiwegekatalysators 14 und vom Einfluss der Schwankungen
in den Eigenschaften der O2-Sensoren 18 und 19 akkurat
ausgeführt
werden.
-
An der oben beschriebenen Ausführung können verschiedene
Modifika tionen vorgenommen werden. Während zum Beispiel in der obigen
bevorzugten Ausführung
die Verschlechterungsbestimmung unter Verwendung von Messwerten
ausgeführt
wird, die durch einmaliges Messen der ersten, zweiten und dritten
Verzögerungszeitdauern
TMON1, TMON2 und TMON3 erhalten sind, kann die Messung der ersten,
zweiten und dritten Verzögerungszeitdauern TMON1,
TMON2 und TMON3 mehrere Male erfolgen, zum Beispiel etwa zehn Mal,
und der Durchschnitt der durch die mehreren Messungen erhaltenen
Werte kann zur Durchführung
der Bestimmung genutzt werden.
-
Das Verfahren zur Bestimmung des
Verschlechterungsgrads des Dreiwegekatalysators 14 kann
durch ein anderes bekanntes Verfahren ersetzt werden, wie es zum
Beispiel in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-212955
beschrieben wird.
-
Während
in der obigen bevorzugten Ausführung
die zweite Verzögerungszeitdauer
TMON2 (tmMON2) gemäß dem Verschlechterungsgrad
des Dreiwegekatalysators 14 korrigiert wird, kann die zweite
kritische Zeitdauer TNOXREF gemäß dem Verschlechterungsgrad
des Dreiwegekatalysators 14 korrigiert werden. In diesem
Fall wird die Korrektur der zweiten kritischen Zeitdauer TNOXREF
so gemacht, dass sie mit einem zunehmenden Verschlechterungsgrad
des Dreiwegekatalysators verringert wird.
-
Im Falle der Veränderung des vorbestimmten Anreicherungswerts
KCMDR, der bei der Ausführung
der Reduktionsanreicherung gemäß einem
Motorbetriebszustand angewendet wird, werden die Verzögerungszeitdauern
TMON1 und TMON2 durch den Wert KCMDR beeinflusst, so dass die kritischen Zeitdauern
TWCREF und TNOXREF, die zur Verschlechterungsbestimmung verwendet
werden, bevorzugt derart gesetzt werden, dass sie mit einer Zunahme
des Werts KCMDR abnehmen.
-
Während
ferner in der obigen bevorzugten Ausführung der Luft/Kraftstoffverhältnissensor
vom Proportionaltyp (Sauerstoffkonzentrationssensor) 17 stromauf
des Dreiwegekatalysators 14 vorgesehen ist und die Sauerstoffkonzentrationssensoren
vom Binärtyp 18 und 19 stromauf
bzw. stromab der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 vorgesehen
sind, ist der Typ und die Anordnung jedes Sauerstoffkonzentrationssensors
nicht auf das Obige beschränkt. Zum
Beispiel können
alle Sauerstoffkonzentrationsensoren entweder vom Proportionaltyp
oder vom Binärtyp
sein.
-
Während
ferner die obige bevorzugte Ausführung
auf ein Abgasemissionssteuer/regelsystem angewendet wird, das einen
Dreiwegekatalysator enthält,
ist die vorliegende Erfindung auch auf ein Abgasemissionssteuer/regelsystem
anwendbar, das keinen Dreiwegekatalysator enthält.
-
Die gegenwärtig offenbarten Ausführungen werden
in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht als restriktiv betrachtet.
Der Umfang der Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche anstatt durch die vorstehende
Beschreibung definiert.
-
Ein Abgasemissionssteuer/regelsystem
für eine
Stickoxid-Beseitigungsvorrichtung, wobei das Steuer/Regelsystem
einen ersten Sauerstoffkonzentrationssensor, der stromauf der Stickoxid-Beseitigungsvorrichtung
vorgesehen ist, und einen zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor,
der stromab der Stickoxid-Beseitigungsvorrichtung vorgesehen ist, aufweist.
Eine erste Reaktionsverzögerungszeitdauer
ab der Zeit, wenn sich der Ausgabewert von dem ersten Sauerstoffkonzentrationssensor
zu einem Wert geändert
hat, der ein fettes Luft/Kraftstoffverhältnis anzeigt, bis zu der Zeit,
wenn der Ausgabewert von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
einen Wert eingenommen hat, der ein fettes Luft/Kraftstoffverhältnis anzeigt,
wird gemessen. Eine zweite Reaktionsverzögerungszeitdauer ab der Zeit,
wenn sich der Ausgabewert von dem Sauerstoffkonzentrationssensor
zu einem Wert geändert hat,
der ein mageres Luft/ Kraftstoffverhältnis anzeigt, bis zu der Zeit,
wenn der Ausgabewert von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
einen Wert einnimmt, der ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis anzeigt,
wird gemessen. Die Verschlechterung der Stickoxid-Beseitigungsvorrichtung
wird entsprechend den ersten und zweiten Reaktionsverzögerungszeitdauern
bestimmt.