DE60022806T2

DE60022806T2 - Abgasentgiftungsanlage einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60022806T2
Application number: DE60022806T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Yokohama city Takahashi; Kimiyoshi Yokohama city Nishizawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: EP1036927A3; EP1036927B1; JP4158268B2; DE60022806D1; EP1036927A2; JP2000265885A; US6679050B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasemissions- Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus WO 98/46868 bekannt.
Einige Katalysatoren zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine nehmen NO_x im Abgas auf, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Sinkt die Sauerstoffkonzentration im Abgas, d.h. ändert sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in ein stöchiometrisches bzw. fettes Verhältnis, wird das vom Katalysator aufgenommene NO_x desorbiert und das desorbierte NO_x wird mittels des im Abgas vorhandenen HC und CO reduziert (JPA 6-336916, veröffentlicht 1994).
Motoröl bzw. Schmieröl enthält jedoch im allgemeinen Schwefel, und SO_x (Schwefeloxide) im Abgas neigen dazu, vom Katalysator leichter aufgenommen bzw. im Katalysator abgelagert zu werden, wenn das Fahrzeug über einen langen Zeitraum bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird. Wird eine große Menge an SO_x im Katalysator abgelagert, nimmt die Aufnahmekapazität für NO_x ab, und die Leistung der Abgasreinigung wird erheblich beeinträchtigt.
Das im Katalysator abgelagerte SO_x wird vom Katalysator abgegeben, wenn die Temperatur des Katalysators über dessen gewöhnliches Niveau ansteigt. Steigt die Menge des im Katalysator abgelagerten SO_x also an, wird die Temperatur des Katalysators erhöht, um das SO_x zu entfernen.
Wie im Dokument JPA 10-54274 (veröffentlicht 1998) gezeigt ist werden, wenn die Menge des im Katalysator abgelagerten SO_x ansteigt und die Aufnahme von NO_x durch den Katalysator abnimmt, für einen vorbestimmten Zeitraum magere Fehlzündungen des Motors ausgeführt. Dies führt dazu, dass sich der Anteil unverbrannter Bestandteile im Abgas erhöht, so dass sich die Temperatur des Katalysators erhöht, wenn diese unverbrannten Bestandteile im Katalysator verbrannt werden. Dabei wird SO_x abgegeben.
Alternativ dazu wird der Zündzeitpunkt des Motors verzögert, um die Temperatur des Abgases zu erhöhen und SO_x aus dem Katalysator abzugeben.
Obgleich beim Durchführen einer Fehlzündung und dem Verbrennen unverbrannter Bestandteile im Katalysator der Temperaturanstieg groß ist, ist es schwierig, die Menge der in den Katalysator geleiteten unverbrannten Bestandteile zu steuern. Es besteht die Gefahr, dass der Temperaturanstieg zu hoch ist und dadurch die Lebensdauer des Katalysators beeinträchtigt wird.
Andererseits wird die Lebensdauer des Katalysators nicht beeinträchtigt, wenn auf Grund der Verzögerung des Zündzeitpunktes die Temperatur des Katalysators durch das Ansteigen der Abgastemperatur indirekt ansteigt; jedoch wird nicht immer ein Temperaturanstieg erreicht, der ausreicht um SO_x abzugeben.
Es ist ein Verfahren bekannt, die Zusammensetzung des Abgases unmittelbar nach dem Anlassen des Motors zu verbessern, indem ein Dreiwege-Katalysator am Anfang des Abgaskanals, d.h. im Abgassammler installiert wird, in welchem sich die Temperatur nach dem Anlassen schnell erhöht. Wird jedoch ein Katalysator zur NO_x-Aufnahme auch hinter dem Dreiwege-Katalysator installiert und wird versucht, dessen Temperatur zu erhöhen, um SO_x aus dem hinteren Katalysator abzugeben, erhöht sich die Temperatur des vorderen Katalysators zu stark und diese Temperaturbedingungen führen zu einem baldigen Verschleiß des vorderen Katalysators.
In WO 98/46868 ist ein Verfahren zum Aufheizen eines NO_x-Abscheiders eines Abgassystems einer Brennkraftmaschine (Ottomotor) mit einem Dreiwege-Katalysator und einem NO_x-Abscheider veröffentlicht, welche nacheinander angeordnet sind. Um die Temperatur des NO_x-Abscheiders zu erhöhen, wird die Erhöhung des Regulierungsgrades des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vorgeschlagen. Das Temperaturverhalten des bekannten Katalysators ist bei Verschleiß des Katalysators problematisch.
Es ist deshalb ein Ziel dieser Erfindung, eine Abgasemissions-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, welche die Temperatur eines hinteren Katalysators wirksam erhöht, während sie einen Temperaturanstieg eines vorderen Katalysators verhindert.
Besagtes Ziel wird entsprechend der Erfindung mittels des in Anspruch 1 dargestellten Gegenstands erreicht. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Die Details sowie andere Eigenschaften und Vorteile dieser Erfindung werden in der weiteren Ausführung der Beschreibung erläutert und sind in den begleitenden Zeichnungen dargestellt.
1 ist eine schematische Darstellung einer Motor-Abgasemissions-Steuervorrichtung entsprechend dieser Erfindung.
2 stellt eine Routine zur Bestimmung der Bedingungen für eine SO_x-Abgabe dar.
3 stellt eine Routine zur Bestimmung der Bedingungen für einen Temperaturanstieg dar.
4 ist ein Kennliniendiagramm, welches zur Einstellung eines Ziel-Äquivalenzverhältnisses verwendet wird.
5 stellt eine Routine zur Bestimmung der Bedingungen für ein fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dar.
6 stellt eine Routine zur Einstellung eines Steuerwerts für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis dar.
7 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis der Amplitude einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung zur Temperatur des Katalysators darstellt.
8 stellt eine Routine für den Fall der veränderbaren Gestaltung von PLb und PRb dar.
9 ist eine Abbildung, welche das Verhältnis der Sauerstoff-Speicherkapazität eines vorderen Dreiwege-Katalysators und einer erforderlichen Amplitude einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung darstellt.
10 stellt eine Routine für den Fall variablen Gestaltung von PHOSR dar.
11 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis der vergangenen Zeit nach Beginn der Steuerung des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und die Menge des abgegebenen SO_x darstellt.
12 stellt eine Routine zur Berechnung eines Korrekturkoeffizienten für eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplung dar.
13 stellt eine Routine zum Einstellen des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dar.
14 stellt eine Routine zum Einstellen eines Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts und einer Einspritzmenge dar.
15 stellt eine Routine zur Einstellung eines Zündzeitpunktes dar.
16 ist eine Abbildung, welche das Verhältnis eines Betrages des Verzögerungswinkels des Zündzeitpunktes und einer Abgastemperatur darstellt.
17 stellt eine Routine zur Einstellung eines Abgasventil-Öffnungszeitpunktes dar.
18 ist eine Abbildung, welche das Verhältnis eines Abgasventil-Öffnungszeitpunktes und die Abgastemperatur darstellt.
19 ist ein Zeitdiagramm für die Steuerung der SO_x-Abgabe.
20 stellt eine Routine zur Bestimmung der Bedingungen für eine SO_x-Abgabe entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung dar.
21 ist eine Abbildung, welche das Verhältnis der im hinteren Dreiwege-Katalysator gespeicherten Gesamtmenge an NO_x und SO_x sowie die NO_x-Konzentration nach dem hinteren Dreiwege-Katalysators darstellt.
22 stellt eine Routine für den Fall der variablen Gestaltung von PHOSR im zweiten Ausführungsbeispiel dar.
23 stellt eine Routine zur Bestimmung der Bedingungen für eine SO_x-Abgabe entsprechend eines dritten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung dar.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Wie in 1 dargestellt ist, enthält ein Einlasskanal 2 einer Brennkraftmaschine 1 einen Luftströmungsmesser 3, welcher eine Lufteinlassmenge erfasst, eine Drosselklappe 4, welche die Lufteinlassmenge einstellt, und einen Einspritzer 5, welcher Kraftstoff in den Einlasskanal 2 einspritzt. Der Einspritzer 5 kann den Kraftstoff direkt in einen Zylinder des Motors 1 einspritzen.
Ein vorderer Dreiwege-Katalysator 8 und ein hinterer Dreiwege-Katalysator 9 zur Abgasreinigung befinden sich hintereinander in einem Abgaskanal 7 des Motors 1.
Der vordere Dreiwege-Katalysator 8 führt die Reduzierung des NO_x im Abgas und die Oxidation des HC und CO mit maximaler Umwandlungsleistung durch, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Der vordere Dreiwege-Katalysator 8 nimmt den Sauerstoff im Abgas bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf und speichert ihn und setzt den gespeicherten Sauerstoff frei, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases fett ist (nachfolgend als „Sauerstoff-Speicherkapazität" bezeichnet), wie im Falle eines herkömmlichen Dreiwege-Katalysators.
Auf Grund dieser Sauerstoff-Speicherkapazität kann der vordere Dreiwege-Katalysator 8 NO_x, HC und CO effektiv entfernen, selbst wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases regelmäßig kleinen Schwankungen um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis unterliegt.
Der hinter dem vorderen Dreiwege-Katalysators 8 angebrachte hintere Dreiwege-Katalysator 9 verfügt ebenso über eine Sauerstoff-Speicherkapazität. Der hintere Dreiwege-Katalysator 9 nimmt das NO_x im Abgas bei einem magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases auf und speichert es (nachfolgend als „NO_x-Speicherkapazität" bezeichnet). Ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases fett, verfügt er auch über die Fähigkeit NO_x zu reduzieren, indem HC und CO im Abgas verwendet werden. Dank dieser Fähigkeit können beim Betreiben des Motors 1 bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gute Abgaseigenschaften aufrecht erhalten werden.
Die Sauerstoff-Speicherkapazität des vorderen Dreiwege-Katalysators 8 ist niedriger eingestellt als die Sauerstoff-Speicherkapazität des hinteren Dreiwege-Katalysators 9, um die Menge an HC, CO, NO_x und O₂ im Abgas zu erhöhen, welches durch den vorderen Dreiwege-Katalysators 8 strömt, wenn die Steuerung des Temperaturanstieges des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 durchgeführt wird, wie später erläutert wird.
Ein vorderer Sauerstoffsensor 10 befindet sich vor dem vorderen Dreiwege-Katalysator 8, und ein hinterer Sauerstoffsensor 11 befindet sich entsprechend dahinter. Die Sauerstoffsensoren 10 und 11 erfassen, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 strömenden Abgases und das aus dem vorderen Dreiwege-Katalysator 8 strömende Abgas fetter oder magerer ist als das Abgas mit dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Anstelle der Sauerstoffsensoren 10 und 11 können lineare Sensoren für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis permanent erfassen, verwendet werden.
Der hintere Dreiwege-Katalysator 9 ist mit einem Sensor 12 für die Katalysatortemperatur ausgestattet, welcher die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 erfasst. Ein NO_x-Sensor 18, welcher die NO_x-Konzentration im Abgas erfasst, befindet sich hinter dem hinteren Dreiwege-Katalysator 9.
Eine Steuerung 6 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Festwertspeicher (ROM), einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) und eine Ein-/Ausgabe-Schnittstelle (I/O). Die Signale aus dem oben benannten Luftströmungsmesser 3, aus den Sauerstoffsensoren 10 und 11, dem Sensor 12 für die Katalysatortemperatur und aus dem NO_x-Sensor 18 werden an die Steuerung 6 übermittelt.
Außerdem werden ein Signal für die Kühlwassertemperatur von einem Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur, ein Ref-Signal und ein Pos-Signal von einem Kurbelwinkelsensor 14, ein Signal für den Betrag des Niederdrückens des Beschleunigerpedals von einem Sensor 15 für die Beschleunigerstellung, ein Signal für die Fahrzeuggeschwindigkeit von einem Sensor 16 für die Fahrzeuggeschwindigkeit und ein Signal für den Motorstart von einem Starterschalter 17 an die Steuerung 6 übermittelt.
Die Steuerung 6 steuert die oben benannte Drosselklappe 4, den Einspritzer 5 und eine Zündkerze 19 auf der Grundlage verschiedener Signale.
Das SO_x im Abgas wird ebenfalls im hinteren Dreiwege-Katalysator aufgefangen und gespeichert. Erhöht sich jedoch die Menge des im hinteren Dreiwege-Katalysator gespeicherten SO_x, sinkt die NO_x-Speicherkapazität des hinteren Dreiwege-Katalysators 9.
Die Steuerung 6 schätzt daraufhin die Menge des im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeicherten SO_x, und bestimmt die Bedingungen für die SO_x-Abgabe auf der Grundlage der geschätzten Menge an SO_x. Sind die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe erfüllt, wird die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 erhöht, und das gespeicherte SO_x wird abgegeben.
Die Steuerung 6 erhöht genauer gesagt die Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung bei der Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, sie erhöht die Mengen an CO, HC, NO_x und O₂, welche durch den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 geleitet werden und sie erhöht damit die Mengen an CO, HC, NO_x und O₂, welche in den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 strömen. Indem diese auf den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 einwirken, wird die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 erhöht und das gespeicherte SO_x wird abgegeben.
Zu diesem Zeitpunkt führt die Steuerung 6 die Rückkopplungssteuerung des Mittelwertes des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf das stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch, so dass die Oxidation/Reduzierung von HC, CO und NO_x im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 mit maximaler Effizienz durchgeführt wird und die Reaktionswärme maximiert wird. Darüber hinaus wird der Zündzeitpunkt des Motors 1 verzögert und der Öffnungszeitpunkt des Abgasventils wird vorverschoben, um den Effekt des Temperaturanstieges des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 weiter zu erhöhen.
2 ist eine Routine zur Bestimmung der Bedingungen für eine SO_x-Abgabe. Diese Routine wird von der Steuerung 6 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt ausgeführt, z.B. aller 10 ms.
Dabei wird die im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeicherte Menge an SO_x abgeschätzt. Auf der Grundlage der abgeschätzten gespeicherten Menge an SO_x wird bestimmt, ob die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe erfüllt sind, und das Flag Fsox wird gesetzt.
Zuerst wird in einem Schritt S101 die Ausgabe des Sensors 12 für die Katalysatortemperatur A/D-gewandelt und die Katalysatortemperatur Tcat des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 berechnet. Die Motordrehzahl N wird auf der Grundlage eines Wiederholungsintervalls eines Signals (z.B. des Ref-Signals) des Kurbelwinkelsensors 14 ermittelt. Eine Motorlast T (z.B. ein erzeugtes Ziel-Drehmoment des Motors 1 entsprechend eines Betrages des Niederdrückens des Beschleunigerpedals) wird auf der Grundlage der Ausgabe des Sensors 15 für die Beschleunigerstellung berechnet.
In einem Schritt S102 wird bestimmt, ob die im Schritt S101 ermittelte Katalysatortemperatur Tcat niedriger ist als eine SO_x-Abgabetemperatur Tcat2. Ist die Katalysatortemperatur Tcat niedriger ist als die SO_x-Abgabetemperatur Tcat2, wird bestimmt, dass sich der hintere Dreiwege-Katalysator 9 im SO_x-Auffangzustand befindet und die Routine fährt mit einem Schritt S103 fort. Ist die Katalysatortemperatur Tcat höher ist als die SO_x-Abgabetemperatur Tcat2, wird bestimmt, dass sich der hintere Dreiwege-Katalysator 9 im SO_x-Abgabezustand befindet und die Routine fährt mit einem Schritt S107 fort.
Im Schritt S103 wird eine über einen vorbestimmten Zeitraum (hier ist dies die Ausführungszeit der Routine von 10 ms) durch den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 aufgefangene Menge an SO_x ΔSOXa mittels folgender Gleichung ermittelt. ΔSOXa = (Menge an über einen vorbestimmten Zeitraum in den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 strömenden SOx) × (SOX-Auffangrate des hinteren Dreiwege-Katalysators 9) (1)
Die Menge an über einen vorbestimmten Zeitraum in den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 strömenden SO_x wird auf der Grundlage der Motordrehzahl N, der Motorlast T und des durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet.
Die SO_x-Auffangrate des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 (Menge des pro Zeiteinheit aufgefangenen SO_x/Menge des pro Zeiteinheit einströmenden SO_x) wird z.B. auf der Grundlage der gegenwärtigen SO_x-Speichermenge SOXz (geschätzter Wert der zum unmittelbar vorangegangenen Zeitpunkt ermittelten SO_x-Speichermenge), der Katalysatortemperatur Tcat und des durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet.
Ein von einer später erläuterten Routine zur Festlegung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestelltes Ziel-Äquivalenzverhältnis TFBYA wird als durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet.
Die SO_x-Auffangrate des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 ist ein Wert im Bereich von 0 bis 1, der die folgenden Merkmale besitzt.

– Die SO_x-Auffangrate erhöht sich mit dem Absinken der SO_x-Speichermenge SOX des hinteren Dreiwege-Katalysators 9. Beträgt die SO_x-Speichermenge SOX Null, so ist die SO_x-Auffangrate maximal.
– Die SO_x-Auffangrate ist maximal wenn die Temperatur Tcat des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 eine vorbestimmte Temperatur ist.
– Die SO_x-Auffangrate wird geringer, wenn die Temperatur niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist und nimmt unterhalb der Arbeitstemperatur des Kataly sators den Wert 0 an. Die SO_x-Auffangrate wird ebenso kleiner, wenn die Temperatur über die vorbestimmte Temperatur hinaus ansteigt. Oberhalb der SO_x-Abgabetemperatur Tcat2 beträgt die SO_x-Auffangrate 0.
– Die SO_x-Auffangrate wird kleiner, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis niedrigere Niveaus an Magerkeit aufweist. Bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis beträgt die SO_x-Auffangrate 0.

Nachdem die über einen vorbestimmten Zeitraum aufgefangene Menge an SO_x ΔSOXa ermittelt wurde, fährt die Routine mit einem Schritt S104 fort.
Im Schritt S104 wird ΔSOXa der zum unmittelbar vorangegangenen Zeitpunkt ermittelten abgeschätzten SOX-Speichermenge SOXz hinzugefügt und die aktuelle abgeschätzte SO_x-Speichermenge SOX wird ermittelt.
In einem Schritt S105 wird bestimmt, ob die abgeschätzte SO_x-Speichermenge SOX größer ist als ein vorbestimmter Wert SOXmax. Ist diese größer als der vorbestimmte Wert SOXmax, fährt die Routine mit einem Schritt S106 fort.
Im Schritt S106 wird das Flag Fsox auf 1 gesetzt, wodurch angezeigt wird, dass die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe erfüllt sind. Der vorbestimmte Wert SOXmax wird derart eingestellt, dass eine vorbestimmte NO_x-Speicherkapazität NOXth im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 erhalten bleibt.
Andererseits wird in dem Schritt S107 eine über einen vorbestimmten Zeitraum (hier 10 ms) vom hinteren Dreiwege-Katalysator 9 abgegebene Menge an SOX ΔSOXa mittels folgender Gleichung ermittelt. ΔSOXr = (vorbestimmter Zeitraum) × (SOx-Abgaberate des hinteren Dreiwege-Katalysators 9) (2)
Hierbei ist die SO_x-Abgaberate des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 die vom hinteren Dreiwege-Katalysator 9 pro Zeiteinheit abgegebene Menge an SO_x. Die SO_x-Abgaberate wird aus der gegenwärtigen SO_x-Speichermenge SOXz (abgeschätzter Wert der zum unmittelbar vorangegangenen Zeitpunkt ermittelten SO_x-Speichermenge), aus der als Parameter verwendeten Katalysatortemperatur Tcat und dem durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt.
Ein von einer später erläuterten Routine eingestelltes Ziel-Äquivalenzverhältnis TFBYA wird als durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet. Da jedoch das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch die Verschiebung des Steuer-Mittelwertes der Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in den fetten Bereich verschoben werden kann, während TFBYA = 1 während der SO_x- Abgabesteuerung aufrecht erhalten werden kann, wird der Grad an Fettheit in diesem Fall auch berücksichtigt.
Die SO_x-Abgaberate des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 besitzt die folgenden Merkmale.

– Die SO_x-Abgaberate sinkt mit dem Absinken der SO_x-Speichermenge SOX des hinteren Dreiwege-Katalysators 9. Beträgt die SO_x-Speichermenge SOX Null, dann beträgt auch die SO_x-Abgaberate Null.
– Die SO_x-Abgaberate wird kleiner wenn die Katalysatortemperatur Tcat des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 sinkt. Unterhalb der SO_x-Abgabetemperatur Tcat2 beträgt die SO_x-Abgaberate Null.
– Die SO_x-Abgaberate verringert sich mit dem Absinken des Grades an Fettheit. Bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis beträgt die SO_x-Abgaberate Null.

Nachdem die vom hinteren Dreiwege-Katalysator 9 abgegebene Menge an SO_x ΔSOXr ermittelt wurde, fährt die Routine mit einem Schritt S108 fort. Im Schritt S108 wird ΔSOXr von der zum unmittelbar vorangegangenen Zeitpunkt ermittelten abgeschätzten SO_x-Speichermenge SOXz abgezogen und die aktuelle abgeschätzte SO_x-Speichermenge SOX wird ermittelt.
In einem Schritt S109 wird bestimmt, ob die abgeschätzte SO_x-Speichermenge SOX kleiner ist als ein vorbestimmter Wert SOXmin (< SOXmax). Ist sie kleiner als der vorbestimmte Wert SOXmin, fährt die Routine mit einem Schritt S110 fort und das Flag Fsox wird auf Null gesetzt, wodurch angezeigt wird, dass die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe nicht erfüllt sind. Der vorbestimmte Wert SOXmin wird auf einen kleinen Wert nahe 0 festgelegt.
Daher wird beim Ausführen dieser Routine die aufgefangene Menge an SO_x ΔSOXa bzw. die Abgabemenge ΔSOXr des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 pro vorbestimmtem Zeitraum auf der Grundlage der Katalysatortemperatur Tcat ermittelt. Die SO_x-Speichermenge SOX wird mittels Gesamtberechnung dieser Mengen abgeschätzt.
Überschreitet diese abgeschätzte SO_x-Speichermenge SOX den vorbestimmten Wert SOXmax, wird Fsox = 1 aufrecht erhalten, bis das SO_x fast vollständig abgegeben wurde. Der Grund dafür, dass Fsox = 1 aufrecht erhalten wird bis das SO_x fast vollständig abgegeben wurde ist der, dass wiederholtes Beginnen und Abbrechen der SO_x-Abgabesteuerung verhindert werden soll.
Das vom hinteren Dreiwege-Katalysator 9 aufgefangene SO_x wird selbst nach Abstellen des Motors in seinem derzeitigen Zustand im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeichert, so dass die abgeschätzte SO_x-Speichermenge SOX von der Speicher einheit der Steuerung 6 selbst nach Abstellen des Motors gespeichert wird. Die gespeicherte abgeschätzte SO_x-Speichermenge SOX wird beim nächsten Anlassen des Motors 1 als Anfangswert der abgeschätzten SO_x-Speichermenge SOX abgelesen und für die nachfolgende Berechnung der abgeschätzten SO_x-Speichermenge SOX verwendet.
Hierbei wird die SO_x-Speichermenge SOX mittels einer Gesamtberechnung der SO_x-Auffangmenge ΔSOXa und der Abgabemenge ΔSOXr pro vorbestimmtem Zeitraum abgeschätzt; der Vorgang kann jedoch vereinfacht werden, indem z.B. die Schritte S103, S107 übersprungen werden und ΔSOXa bzw. ΔSOXr als feststehende Werte in den Schritten S104 und S108 eingesetzt werden.
3 ist eine Routine zur Bestimmung der Bedingungen für einen Temperaturanstieg. Diese Routine wird von der Steuerung 6 in einem vorbestimmten Intervall ausgeführt, z.B. aller 10 ms.
Hierbei wird auf der Grundlage des Flags Fsox und der Katalysatortemperatur Tcat des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 bestimmt, ob die Bedingungen für den Temperaturanstieg des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 erfüllt sind, und ein Flag Fheat wird gesetzt.
Zuerst wird in einem Schritt S201 die Ausgabe des Sensors 12 für die Katalysatortemperatur A/D-gewandelt und die Katalysatortemperatur Tcat des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 berechnet. Die Motordrehzahl N wird auf der Grundlage eines Wiederholungsintervalls eines vorbestimmten Signals des Kurbelwinkelsensors 14 ermittelt. Die Motorlast T wird auf der Grundlage der Ausgabe des Sensors 15 für die Beschleunigerstellung ermittelt.
In einem Schritt S202 wird mittels des Flags Fsox bestimmt, ob die Bedingungen für die Abgabe des im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeicherten SO_x erfüllt sind. Sind die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe erfüllt (Fsox = 1), fährt die Routine mit einem Schritt S203 fort. Sind sie nicht erfüllt (Fsox = 0), fährt die Routine mit einem Schritt S207 fort.
Im Schritt S203 wird bestimmt, ob die Katalysatortemperatur Tcat höher ist als eine vorbestimmte Temperatur Tcat1. Ist die Katalysatortemperatur Tcat höher ist als die vorbestimmte Temperatur Tcat1 fährt die Routine mit einem Schritt S204 fort und ist dem nicht so, fährt die Routine mit dem Schritt S207 fort.
Die vorbestimmte Temperatur Tcat1 wird auf eine Temperatur eingestellt, die niedriger ist als die SO_x-Abgabetemperatur Tcat2. Wird versucht, die Temperatur auf über die SO_x-Abgabetemperatur Tcat2 zu erhöhen, wenn die Katalysatortemperatur Tcat noch niedriger ist als Tcat1, wird eine spezielle Steuerung zur Erhöhung der Katalysatortemperatur über einen langen Zeitraum fortgesetzt. Dies hat eine sehr nachteilige Wirkung auf die Emission bzw. den Kraftstoffverbrauch. Diese Verarbeitung vermeidet daher die Durchführung der Steuerung des Temperaturanstieges unterhalb des Wertes Tcat1.
Befinden sich jedoch die Motordrehzahl N und die Motorlast T innerhalb eines vorbestimmten Bereiches (z.B. im Bereich B in 4) und scheint es wahrscheinlich, dass sich die Katalysatortemperatur bei der Durchführung der Steuerung des Temperaturanstieges schnell erhöht, kann die Steuerung des Temperaturanstieges auch dann gestattet werden, wenn die Katalysatortemperatur Tcat niedriger ist als Tcat1.
In einem Schritt S204 wird bestimmt, ob sich die Motordrehzahl N und die Motorlast T in einem Bereich A der 4 befinden. Befinden sich die Motordrehzahl N und die Motorlast T im Bereich A, fährt die Routine mit einem Schritt S205 fort, andernfalls fährt die Routine mit dem Schritt S207 fort. Der Bereich A ist ein Bereich, in dem die Katalysatortemperatur Tcat über die SO_x-Abgabetemperatur Tcat2 erhöht werden kann, wenn die Steuerung des Temperaturanstieges des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 ausgeführt wird.
In Abhängigkeit vom Motor kann die Katalysatortemperatur Tcat über die SO_x-Abgabetemperatur Tcat2 erhöht werden, selbst wenn die Steuerung des Temperaturanstieges in einem Bereich eines mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (TFBYA < 1) ausgeführt wird. In einem solchen Fall können sämtliche Bereiche, in welchen ein Temperaturanstieg möglich ist, als Bereich A festgelegt werden, und während die Bedingungen für eine Abgabe des im Katalysator gespeicherten SO_x (Fsox = 1) erfüllt sind, wird der Steuerung des Katalysator-Temperaturanstieges Vorrang vor dem Betrieb mit magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis gegeben.
In einem Schritt S205 wird bestimmt, ob die Katalysatortemperatur Tcat niedriger ist als eine Temperatur Tcat3. Beträgt sie weniger als die Temperatur Tcat3, fährt die Routine mit einem Schritt S206 fort, andernfalls fährt die Routine mit dem Schritt S207 fort.
Hierbei wird die Temperatur Tcat3 höher eingestellt als die SO_x-Abgabetemperatur Tcat2, da der hintere Dreiwege-Katalysator 9 bei zu großer Temperaturerhöhung eher verschleißt, d.h. wenn die Katalysatortemperatur Tcat höher ist als Tcat3.
Im Schritt S206 wird ein Flag Fheat auf 1 gesetzt, wodurch angezeigt wird, dass die Bedingungen für den Temperaturanstieg des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 erfüllt sind. Im Schritt S207 wird das Flag Fheat auf 0 gesetzt, wodurch angezeigt wird, dass die Bedingungen für den Temperaturanstieg des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 nicht erfüllt sind.
Daher wird bei der Ausführung dieser Routine auf der Grundlage des Flag Fsox, der Katalysatortemperatur Tcat des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 und der Betriebsbedingungen bestimmt, ob die Bedingungen für den Temperaturanstieg des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 erfüllt sind. Sind die Bedingungen für den Temperaturanstieg des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 erfüllt, wird das Flag Fheat auf 1 gesetzt, und sind sie nicht erfüllt, wird das Flag Fheat auf 0 gesetzt.
Genauer gesagt, wenn die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe erfüllt sind, sich der Betriebsbereich im Bereich A und die Katalysatortemperatur Tcat des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 sich zwischen den vorbestimmten Temperaturen Tcat1 und Tcat3 befindet, wird bestimmt, dass die Bedingungen für den Temperaturanstieg erfüllt sind.
5 ist eine Routine zur Bestimmung der Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Diese Routine wird von der Steuerung 6 in einem vorbestimmten Intervall ausgeführt, z.B. aller 10 ms.
Hierbei wird auf der Grundlage des Flags Fsox und der Katalysatortemperatur Tcat ein Flag Frich gesetzt, wodurch angezeigt wird, dass die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt sind.
Zuerst wird in einem Schritt S301 die Ausgabe des Sensors 12 für die Katalysatortemperatur A/D-gewandelt und die Katalysatortemperatur Tcat berechnet. In einem Schritt S302 wird mittels des Flags Fsox bestimmt, ob die Bedingungen für eine Abgabe des im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeicherten SO_x erfüllt sind. Sind die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe erfüllt (Fsox = 1), fährt die Routine mit einem Schritt S303 fort, und sind sie nicht erfüllt (Fsox = 0), fährt die Routine mit einem Schritt S305 fort.
Im Schritt S303 wird bestimmt, ob die Katalysatortemperatur Tcat höher ist als die SO_x-Abgabetemperatur Tcat2. Ist die Katalysatortemperatur Tcat höher ist als die SO_x-Abgabetemperatur Tcat2, fährt die Routine mit einem Schritt S304 fort. Ist die Katalysatortemperatur Tcat jedoch niedriger ist als die SO_x-Abgabetemperatur Tcat2, fährt die Routine mit einem Schritt S305 fort.
Im Schritt S304 wird das Flag Frich auf 1 gesetzt, wodurch angezeigt wird, dass die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt sind.
Im Schritt S305 wird das Flag Frich auf 0 gesetzt, wodurch angezeigt wird, dass die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht erfüllt sind.
Daher wird beim Ausführen dieser Routine auf der Grundlage des Flags Fsox und der Katalysatortemperatur Tcat bestimmt, ob die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt sind. Sind die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt, wird das Flag Frich auf 1 gesetzt und sind sie nicht erfüllt, wird das Flag Frich auf 0 gesetzt.
Genauer gesagt wird bestimmt, dass die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt sind, wenn die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe erfüllt sind und die Katalysatortemperatur Tcat des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 höher ist als die SO_x-Abgabetemperatur Tcat2. Daraufhin wird das Flag Frich auf 1 gesetzt.
6 ist eine Routine zur Einstellung eines Steuerwertes für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Diese Routine wird von der Steuerung 6 in einem vorbestimmten Intervall ausgeführt, z.B. aller 10 ms.
Hierbei werden die grundlegenden Steuerparameter PL1, PR1 und ein Korrekturwert PHOS auf der Grundlage der Flags Fsox, Fheat und Frich festgelegt.
Die grundlegenden Steuerparameter PL1, PR1 sind grundlegende Steuerparameter der Proportionalsteuerung bei der Berechnung eines Korrekturfaktors α einer Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Genauer gesagt ist der Parameter PL1 ein Proportionalzuwachs des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und der Parameter PR1 ist ein Proportionalzuwachs des mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Die Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung bei der Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird umso größer je größer die grundlegenden Steuerparameter PL1, PR1 sind.
Der Korrekturwert PHOS stellt einen Korrekturwert dar, welcher das Gleichgewicht der Proportionalsteuerung des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und der Proportionalsteuerung des mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während der Berechnung des später erläuterten Korrekturkoeffizienten α für die Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verändert. Ist der Korrekturwert PHOS positiv, dann ist der Steuer-Mittelwert (= durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases) der Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hoch. Ist der Korrekturwert PHOS negativ, wird der Steuer-Mittelwert klein.
Entsprechend dieses Ausführungsbeispiels wird im normalen Fahrbetrieb, wenn die Bedingungen für eine Abgabe des im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeicherten SO_x nicht erfüllt sind, eine doppelte Sauerstoffsensor-Rückkopplungssteuerung ausgeführt, welche den Korrekturwert PHOS auf der Grundlage der Ausgabe des hinteren Sauerstoffsensors 11 regelt. Sind die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe jedoch erfüllt, wird der Korrekturwert PHOS mittels einer offenen Steuerung festgelegt.
Die mittels dieser Einstellungsroutine für den Steuerwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses festgelegten Werte PL1, PR1 und PHOS werden zur Berechnung des später erläuterten Korrekturkoeffizienten α für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplung verwendet.
Zuerst wird in einem Schritt S401 auf der Grundlage des Flags Fsox bestimmt, ob die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe erfüllt sind.
In einem Schritt S402 wird auf der Grundlage des Flags Fheat bestimmt, ob die Bedingungen für den Temperaturanstieg erfüllt sind.
In den Schritten S403 und S406 wird auf der Grundlage des Flags Frich bestimmt, ob die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt sind.
Die nachfolgenden Schritte werden in Abhängigkeit der Flags Fsox, Fheat und Frich untergliedert. Sie werden nachfolgend als Fälle [1]–[5] bezeichnet.
[1] Fsox = 1, Fheat = 1, Frich = 1
Sind die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe, die Bedingungen für den Temperaturanstieg und die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt, geht die Routine zu einem Schritt S404 über.
Im Schritt S404 werden PL1 und PR1 auf PLb und PRb eingestellt und PHOS wird auf PHOSR eingestellt.
Werden PL1 und PR1 auf PLb und PRb eingestellt, wird die Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung des in den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 strömenden Abgases größer als die für den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 geeignete Amplitude, d.h. als die Amplitude, bei welcher der vordere Dreiwege-Katalysator 8 HC, CO und NO_x wirksam reinigen kann. Außerdem wird die Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung des in den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 strömenden Abgases kleiner als die für den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 geeignete Amplitude, d.h. als die Amplitude, bei welcher der hintere Dreiwege-Katalysator 9 HC, CO und NO_x wirksam reinigen kann.
Des weiteren werden PLb und PRb derart festgelegt, dass der Steuer-Mittelwert tatsächlich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung nur mit den grundlegenden Steuerparametern PL1 und PR1 ausgeführt wird (d.h. wenn der Korrekturwert PHOS nicht hinzugefügt wird). Im Allgemeinen gleichen sich die Beträge von PLb und PRb tatsächlich.
PLb und PRb sind jeweils als einzelne feststehende Werte oder als multiple feststehende Werte (entsprechend der Motordrehzahl und Motorlast) im Speicher (ROM) der Steuerung 6 gespeichert.
PLb und PRb können auch ermittelt werden, indem eine Anstiegskorrektur mit einem vorbestimmten Verhältnis und einem vorbestimmten Korrekturbetrag bezogen auf PLa und PRa vorgenommen wird, wobei diese Werte die Beträge der grundlegenden Steuerparameter der Proportionalsteuerung während des normalen Fahrbetriebes bestimmen.
PLb und PRb können auch entsprechend des Ausmaßes des Verschleißes des vorderen Dreiwege-Katalysators 8 festgelegt werden. In diesem Fall werden diese Werte vom Schreib-Lese-Speicher (RAM) in der Steuerung 6 gespeichert.
Andererseits stellt PHOSR einen Wert dar, welcher das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases in den fetten Bereich bringt. PHOSR wird als einzelner feststehender Wert oder als multiple feststehende Werte (entsprechend der Motordrehzahl und Motorlast) im Speicher (ROM) der Steuerung 6 gespeichert.
Alternativ kann der Korrekturwert PHOSR auch entsprechend der SO_x-Abgabemenge festgelegt werden. In diesem Fall wird der Korrekturwert PHOSR im Schreib-Lese-Speicher (RAM) gespeichert.
[2] Fsox = 1, Fheat = 1, Frich = 0
Sind die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe und die Bedingungen für den Temperaturanstieg erfüllt, die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis jedoch nicht erfüllt, geht die Routine zu einem Schritt S405 über.
Im Schritt S405 werden die grundlegenden Steuerparameter PL1 und PR1 auf PLb und PRb eingestellt und der Korrekturwert PHOS wird auf PHOSS eingestellt.
Hierbei sind PLb und PRb die gleichen Werte wie die im Schritt S404 eingestellten Werte. Andererseits stellt PHOSS einen Wert dar, welcher das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 strömenden Abgases in den Bereich des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bringt. PHOSS wird als einzelner feststehender Wert oder als multiple feststehende Werte (entsprechend der Motordrehzahl und Motorlast) im Speicher (ROM) der Steuerung 6 gespeichert.
PLb und PRb werden derart festgelegt, dass der Steuer-Mittelwert tatsächlich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung nur mit den grundlegenden Steuerparametern PL1 und PR1 ausgeführt wird, so dass PHOSS auf 0 gesetzt werden kann.
Wenn der Korrekturwert PHOS derart berechnet wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis während des nor malen Fahrbetriebs unter Verwendung der doppelten Sauerstoffsensor-Rückkopplung in diesem Ausführungsbeispiel entspricht, kann PHOSS dem zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Durchschnitt des Korrekturwertes PHOS gleichgesetzt werden.
[3] Fsox = 1, Frich = 1, Fheat = 0
Sind die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe und die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt, die Bedingungen für den Temperaturanstieg jedoch nicht erfüllt, geht die Routine zu einem Schritt S407 über.
Im Schritt S407 werden die grundlegenden Steuerparameter PL1 und PR1 auf PLa und PRa eingestellt und der Korrekturwert PHOS wird auf PHOSR eingestellt.
PHOSR gleicht dem im Schritt S404 eingestellten Wert. Andererseits stellen PLa und PRa Werte dar, welche den Betrag der grundlegenden Steuerparameter der Proportionalsteuerung während des normalen Fahrbetriebes definieren. Werden die grundlegenden Steuerparameter PL1 und PR1 auf PLa und PRa eingestellt, wird die Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung des Abgases kleiner als die für den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 geeignete Amplitude eingestellt, d.h. als die Amplitude, bei welcher der vordere Dreiwege-Katalysator 8 HC, CO und NO_x wirksam reinigen kann.
Des weiteren werden PLa und PRa derart festgelegt, dass der Steuer-Mittelwert tatsächlich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung nur mit den grundlegenden Steuerparametern PL1 und PR1 ausgeführt wird (d.h. wenn der Korrekturwert PHOS nicht hinzugefügt wird). Grundsätzlich werden die Beträge von PLa und PRa einander angenähert.
PLa und PRa werden als einzelne feststehende Werte oder als multiple feststehende Werte (entsprechend der Motordrehzahl und Motorlast) im Speicher (ROM) der Steuerung 6 gespeichert. PLa und PRa können auch entsprechend des Ausmaßes des Verschleißes des vorderen Dreiwege-Katalysators 8 festgelegt werden und werden in diesem Fall im RAM gespeichert.
[4] Fsox = 1, Fheat = 0, Frich = 0
Sind nur die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe erfüllt, die Bedingungen für den Temperaturanstieg sowie die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis jedoch nicht erfüllt, geht die Routine zu einem Schritt S408 über.
Im Schritt S408 werden die grundlegenden Steuerparameter PL1 und PR1 auf PLa und PRa eingestellt und der Korrekturwert PHOS wird auf PHOSS eingestellt. PLa und PRa gleichen denen im Schritt S407 festgelegten Werten und PHOSS gleicht dem in Schritt S405 festgelegten Wert.
[5] Fsox = 0, Fheat = 0, Frich = 0
Sind sämtliche Bedingungen, nämlich die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe, die Bedingungen für den Temperaturanstieg und die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht erfüllt, geht die Routine zu einem Schritt S409 über.
Im Schritt S409 werden die grundlegenden Steuerparameter PL1 und PR1 auf PLa und PRa eingestellt. Der Korrekturwert PHOS wird auf der Grundlage der Ausgabe des hinteren Sauerstoffsensors 11 ermittelt, so dass das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 strömenden Abgases das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
In einem Ausführungsbeispiel, in welchem die doppelte Sauerstoffsensor-Rückkopplungssteuerung während des normalen Fahrbetriebes nicht ausgeführt wird, kann der Korrekturwert PHOS auf PHOSS festgelegt werden.
Obgleich oben benannte Routine in einem vorbestimmten Intervall ausgeführt wird, werden PL1, PR1 und PHOS in der Rückkopplungssteuerung nur dann berücksichtigt, wenn bei der Berechnung des Korrekturkoeffizienten α für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplung in nachfolgend erläuterter Routine die proportionale Steuerung ausgeführt wird. Daher kann diese Routine entsprechend der Zeitsteuerung, mit der die proportionale Steuerung ausgeführt wird, durchgeführt werden.
Werden die grundlegenden Steuerparameter PL1 und PR1 auf PLb und PRb eingestellt und wird die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung ausgeführt, dann erhöht sich die Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung. Die aus dem Motor 1 ausgestoßene Menge an HC, CO, NO_x und O₂ erhöht sich, und die Reinigungsrate des vorderen Dreiwege-Katalysators 8 sinkt. Anders ausgedrückt erhöhen sich die Mengen des durch den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 strömenden HC, CO, NO_x und O₂.
Erhöhen sich die Mengen des durch den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 strömenden HC, CO, NO_x und O₂, dann steigt auch der Betrag der katalytischen Reaktionen im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 und die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 steigt auf Grund der Reaktionswärme zu diesem Zeitpunkt an. Andererseits steigt die Temperatur des vorderen Dreiwege-Katalysators 8 nicht an, da die katalytischen Reaktionen im vorderen Dreiwege-Katalysator 8 nicht zunehmen (Pfeil C in 7).
Der vordere Dreiwege-Katalysator 8 vertilgt über eine geringere Sauerstoff Speicherkapazität als der hintere Dreiwege-Katalysator 9 und die Breite der für den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 geeigneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung ist kleiner als die Breite der für den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 geeigneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung. Aus diesem Grund werden PLb und PRb auf weit höhere Werte auf PLa und PRa eingestellt, welche eine Menge an HC, CO, NO_x und O₂ an den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 leiten können, der seine Temperatur schnell erhöhen kann.
Selbst bei der Verwendung von zwei Katalysatoren, bei denen die Breite der für den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 geeigneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung einer Breite der für den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 geeigneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung entspricht, ist es in Anbetracht der Tatsache, dass sich die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankungen im vorderen Dreiwege-Katalysator 8 und darüber hinaus im Abgaskanal 7 verringern, dennoch möglich, PLb und PRb auf Werte einzustellen, welche die Breite der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung am Einlass des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 kleiner gestalten als die für den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 geeignete Breite der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung, während sie die Breite der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung am Einlass des vorderen Dreiwege-Katalysators 8 größer gestalten als die für den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 geeignete Breite der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung.
Um PLb und PRb entsprechend des Ausmaßes des Verschleißes des vorderen Dreiwege-Katalysators 8 einzustellen, wird die in 8 gezeigte Verarbeitung ausgeführt.
8 ist eine Routine zur Einstellung von PLb und PRb entsprechend des Ausmaßes des Verschleißes des vorderen Dreiwege-Katalysators 8.
Zunächst wird in einem Schritt S411 bestimmt, ob die Erfassung des Verschleißes des vorderen Dreiwege-Katalysators 8 durchgeführt wurde.
Der Verschleiß des vorderen Dreiwege-Katalysators 8 wird unter den folgenden Bedingungen erfasst, z.B.:

– Die F/B-Bedingungen sind erfüllt.
– Die Motordrehzahl und Motorlast befinden sich innerhalb eines vorbestimmten Betriebsbereiches für die Verschleißerfassung.
– Die Schwankungsrate der Motordrehzahl und Motorlast befindet sich innerhalb eines vorbestimmten Grenzbereiches.

Die F/B-Bedingungen sind erfüllt, wenn die folgenden drei Bedingungen erfüllt sind.

– Die Aktivität des vorderen Sauerstoffsensors 10 ist abgeschlossen.
– Der Korrekturkoeffizient COEF für den Betrag der Kraftstofferhöhung beträgt 1, d.h. die Steuerung des Betrages der Kraftstofferhöhung unmittelbar nach dem Starten des Motors ist abgeschlossen.
– Das Ziel-Äquivalenzverhältnis TFBYA beträgt 1, d.h. das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.

Entspricht die Anzahl der Umkehrungen des hinteren Sauerstoffsensors 11 dem Wert HZRATE, während der vordere Sauerstoffsensor 10 eine vorbestimmte Anzahl an Umkehrungen ausführt, dann erhöht sich das Ausmaß des Verschleißes des vorderen Dreiwege-Katalysators 8 mit dem Anstieg von HZRATE. Wird hierbei ein neuer Wert HZRAZE berechnet, wird festgestellt, dass „die Verschleißerfassung ausgeführt wurde" und ein Schritt S412 wird durchgeführt. Solange eine Neuberechnung von HZRATE nicht stattfindet, wird die Einstellung aus dem unmittelbar vorangegangenen Zeitpunkt beibehalten.
Im Schritt S412 werden PLb und PRb durch das Ersetzen von HZRATE in den Funktionen f8 und f9 ermittelt. Verschleißt der vordere Dreiwege-Katalysator 8 und verringert sich dessen Sauerstoff-Speicherkapazität, erhöht sich die Menge des durch den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 strömenden HC, CO und NO_x selbst bei gleichbleibender Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung. Um den Temperaturanstieg im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 auf die gleiche Größenordnung einzustellen, muss die Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung während der Steuerung des Temperaturanstieges verringert werden, wie in 9 dargestellt ist.
Die Funktionen f8 und f9 werden daher so festgelegt, dass die Beträge von PLb und PRb um so geringer werden, je stärker die Verschlechterung von HZRATE des vorderen Dreiwege-Katalysators 8 ist.
PLb und PRb werden auf Werte (f8(0), f9(0)) festgelegt, welche den Katalysatoren ohne Verschleiß entsprechen, bis die erste Erfassung des Katalysatorverschleißes ausgeführt wird.
Wird PHOSR entsprechend der SO_x-Abgabemenge eingestellt, wird die in 10 dargestellte Verarbeitung ausgeführt.
10 ist eine Routine zur Einstellung von PHOSR entsprechend der SO_x-Abgabemenge.
Zunächst wird in einem Schritt S421 auf der Grundlage des Flags Frich bestimmt, ob die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt sind. Sind die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt (Frich = 1), geht die Routine zu einem Schritt S422 über; andernfalls (Frich = 0) wird die Routine beendet.
In einem Schritt S422 wird PHOSR durch das Ersetzen der SO_x-Abgabemenge SOX und der Katalysatortemperatur Tcat des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 in der Funktion f3 ermittelt.
Die Funktion f3 wird derart festgelegt, dass die Fettheit auf Grund des Wertes PHOSR die folgenden Merkmale besitzt.

– Die Fettheit nimmt mit dem Absinken der SO_x-Speichermenge SOX des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 ab und beträgt 0 wenn die SO_x-Speichermenge SOX Null ist.
– Die Fettheit nimmt mit dem Absinken der Katalysatortemperatur Tcat des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 ab und beträgt unterhalb der SO_x-Abgabetemperatur Tcat2 Null.

Daher wird auf Grund der Verarbeitung dieser Routine PHOSR entsprechend der SO_x-Abgabemenge festgelegt. Die SO_x-Abgabemenge variiert, wie in 11 dargestellt ist, entsprechend der Zeit nach Beginn der Steuerung des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, und da die SO_x-Speichermenge mit der vergangenen Zeit sinkt, nimmt die Fettheit mit der vergangenen Zeitdauer nach Beginn der Steuerung des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ab.
12 ist eine Routine zur Berechnung eines Korrekturkoeffizienten α für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplung. Diese Routine wird von der Steuerung 6 in einem vorbestimmten Intervall ausgeführt, z.B. aller 10 ms.
Hierbei wird der Korrekturkoeffizient α bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung ermittelt.
Zuerst wird in einem Schritt S501 die Ausgabe des vorderen Sauerstoffsensors 10 A/D-gewandelt, und ein Signal OSF1 für die Sauerstoffkonzentration wird berechnet.
In einem Schritt S502 wird bestimmt, ob die F/B-Bedingungen erfüllt sind. Sind die F/B-Bedingungen erfüllt, fährt die Routine mit einem Schritt S503 fort, und sind sie nicht erfüllt, geht die Routine zu einem Schritt S513 über.
In den Schritten S503 bis S512 wird der Korrekturkoeffizient α für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung mittels Proportionalsteuerung unter Verwendung der grundlegenden Steuerkonstanten (Proportionalzuwachs PL1 des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, Proportionalzuwachs PR1 des mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses), des Korrekturwertes PHOS sowie einer Integralsteuerung unter Verwendung der grundlegenden Steuerkonstanten (Integralzuwachs IL des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, Integralzuwachs IR des mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) auf der Grundlage des Ergebnisses eines Vergleiches des Signals OSF1 für die Sauerstoffkonzentration mit einem Schwellenwert SLF1 ermittelt. Der dem Korrekturkoeffizienten α im Flussdiagramm beigefügte Index z bezeichnet den zum unmittelbar vorangegangenen Zeitpunkt ermittelten Wert (dem vor 10 ms ermittelten Wert).
Andererseits wird in einem Schritt S523 der Korrekturkoeffizient α auf 1 festgelegt.
Der mittels dieser Routine ermittelte Korrekturkoeffizient α wird in einer unten beschriebenen Routine zur Berechnung des Kraftstoff-Einspritzzeitpunktes und der Kraftstoff-Einspritzmenge verwendet.
13 ist eine Routine zur Festlegung eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Diese Routine wird von der Steuerung 6 in einem vorbestimmten Intervall ausgeführt, z.B. aller 10 ms.
Hierbei wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Ziel-Äquivalenzverhältnis) entsprechend den Fahrbedingungen und der Bestimmung, ob die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt sind, festgelegt.
Zunächst wird in einem Schritt S601 die Motordrehzahl N auf der Grundlage eines Wiederholungsintervalls eines vorbestimmten Signals des Kurbelwinkelsensors 14 ermittelt. Die Motorlast T wird ebenso auf der Grundlage der Ausgabe des Sensors 15 für die Beschleunigerstellung ermittelt.
In einem Schritt S602 wird das Ziel-Äquivalenzverhältnis TFBYA entsprechend der Motordrehzahl N und der Motorlast T unter Bezugnahme auf ein in 4 dargestelltes Kennliniendiagramm für die Einstellung eines Ziel-Äquivalenzverhältnisses festgelegt. Dabei ist das Ziel-Äquivalenzverhältnis TFBYA das Verhältnis des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis/Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis). Beträgt TFBYA 1, ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wenn TFBYA größer als 1 ist, dann ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett, und wenn TFBYA kleiner als 1 ist, dann ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager.
In einem Schritt S603 wird auf der Grundlage des Flags Frich bestimmt, ob die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt sind. Sind die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt (Frich = 1), geht die Routine zu einem Schritt S604 über.
Im Schritt S604 wird bestimmt, ob der im Schritt S602 festgelegte Wert TFBYA kleiner als 1 ist. Ist TFBYA kleiner als 1, geht die Routine zu einem Schritt S605 über, und im Schritt S605 wird TFBYA auf 1 eingestellt.
Deshalb wird auf Grund der Verarbeitung dieser Routine das Ziel-Äquivalenzverhältnis TFBYA entsprechend der Fahrbedingungen festgelegt, sind jedoch die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt, wird das Ziel-Äquivalenz verhältnis TFBYA auf 1 eingestellt, selbst wenn die Fahrbedingungen sich im Betriebsbereich des mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses befinden.
Das heißt, dass nach dem Beginn der Steuerung der SO_x-Abgabe die Steuerung des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses fortgesetzt wird, während sich die Katalysatortemperatur oberhalb der SO_x-Abgabetemperatur befindet und eine SO_x-Abgabe ermöglicht wird.
Das in diesem Schritt festgelegte Ziel-Äquivalenzverhältnis TFBYA wird zur Berechnung der Kraftstoff-Einspritzmenge in einer später beschriebenen Routine zur Festlegung des Kraftstoff-Einspritzzeitpunktes und der Kraftstoff-Einspritzmenge wie auch in verschiedenen anderen Routinen als ein Wert verwendet, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentiert.
14 ist eine Routine zur Einstellung des Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts und der Kraftstoff-Einspritzmenge. Diese Routine wird in einem vorbestimmten Intervall ausgeführt, z.B. aller 10 ms.
Dabei werden eine Kraftstoff-Einspritzmenge Ti und ein Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt TITM ermittelt, so dass das in oben beschriebener Routine zur Festlegung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestellte Ziel-Äquivalenzverhältnis TFBYA verwirklicht wird.
Zunächst wird in einem Schritt S701 eine Lufteinlassmenge Qa auf der Grundlage der Ausgabe des Luftstrommessers 3 ermitelt. Die Motordrehzahl N wird auf der Grundlage eines Wiederholungsintervalls eines vorbestimmten Signals vom Kurbelwinkelsensor 14 ermittelt.
In einem Schritt S702 wird basierend auf der Lufteinlassmenge Qa und der Motordrehzahl N eine grundlegende Kraftstoff-Einspritzmenge Tp, d.h. eine zum stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis äquivalente Menge mittels folgender Gleichung berechnet: Tp = K × Qa/N (3)K ist ein vorbestimmter Koeffizient.
In einem Schritt S703 wird die grundlegende Kraftstoff-Einspritzmenge Tp mit Hilfe des Ziel-Äquivalenzverhältnisses TFBYA, des Korrekturkoeffizienten COEF für die Kraftstoff-Erhöhungsmenge und des Korrekturkoeffizienten α für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplung korrigiert. Die Kraftstoff-Einspritzmenge Ti wird mittels folgender Gleichung berechnet: Ti = Tp × TFBYA × COEF × α (4)
In dieser Gleichung repräsentiert der Korrekturkoeffizient COEF für den Betrag der Kraftstoff-Erhöhung einen gemeinsamen Korrekturkoeffizienten für den Betrag der Kraftstoff-Erhöhung nach dem Starten und einen Korrekturkoeffizienten für den Betrag der Erhöhung der Wassertemperatur. Bei kaltem Motor 1 ist COEF größer als 1 und nach vollständigem Aufwärmen des Motors 1 beträgt COEF 1.
In einem Schritt S704 wird ein Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt TITM auf der Grundlage der im Schritt S703 ermittelten Kraftstoff-Einspritzmenge Ti sowie der Motordrehzahl N berechnet.
Die ermittelte Kraftstoff-Einspritzmenge Ti und der Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt TITM werden vom Speicher der Steuerung 6 gespeichert und von einer nicht dargestellten Kraftstoff-Einspritzroutine gelesen und verwendet, welche synchron mit der Drehung des Motors 1 ausgeführt wird. In der Kraftstoff-Einspritzroutine wird beispielsweise ein Signal an den Einspritzer 5 ausgegeben, so dass eine Kraftstoffmenge, die durch das Hinzufügen einer unwirksamen Einspritzmenge Ts zur Kraftstoff-Einspritzmenge Ti erhalten wird, bei einem mittels des Kraftstoff-Einspritzzeitpunktes TITM bestimmten Kurbelwinkel eingespritzt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel wird beim Fahren bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis die Schichtladung durchgeführt, und beim Fahren bei einem stöchiometrischen bzw. fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird die homogene Ladung durchgeführt. Aus diesem Grund wird beim Fahren bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt TITM im Verdichtungstakt eingestellt. Beim Fahren bei einem stöchiometrischen bzw. fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird der Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt TITM im Einlasstakt eingestellt.
15 ist eine Routine zur Einstellung eines Zündzeitpunktes ADV. Diese Routine wird von der Steuerung 6 in einem vorbestimmten Intervall ausgeführt, z.B. aller 10 ms.
Dabei wird der Zündzeitpunkt ADV auf der Grundlage des Flags Fheat eingestellt, welches durch die Routine zur Bestimmung oben beschriebener Bedingungen für den Temperaturanstieg gesetzt wird.
In einem Schritt S801 wird zunächst auf der Grundlage des Flags Fheat bestimmt, ob die Bedingungen für den Temperaturanstieg im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 erfüllt sind. Sind die Bedingungen für den Temperaturanstieg erfüllt (Fheat = 1), fährt die Routine mit einem Schritt S802 fort, und sind sie nicht erfüllt (Fheat = 0), geht die Routine zu einem Schritt S803 über.
Im Schritt S802 wird der Zündzeitpunkt ADV durch Abziehen eines vorbestimmten Verzögerungs-Korrekturwertes RTD von einem Zündzeitpunkt ADVC ermittelt, welcher zuvor entsprechend der Fahrbedingungen (Motordrehzahl N, Motorlast T) festgelegt wurde. Der Zündzeitpunkt ADVC wird z.B. so auf einen Zeitpunkt eingestellt, dass die Leistungsabgabe des Motors am größten ist, aber in einem Bereich, in dem kein Klopfen vorkommt. Wird der Zündzeitpunkt von ADVC ausgehend verzögert, wird die Verbrennung verzögert und die Abgastemperatur steigt. Das Verhältnis zwischen dem Betrag des Verzögerungswinkels und der Abgastemperatur ist in 16 dargestellt. Die Abgastemperatur steigt mit Vergrößerung des Verzögerungswinkels.
In einem Schritt S803, zu welchem die Routine übergeht, wenn die Bedingungen für den Temperaturanstieg nicht erfüllt sind, wird der Zündzeitpunkt ADV auf ADVC eingestellt.
Somit wird bei der Ausführung der Verarbeitung dieser Routine auf der Grundlage des Flags Fheat aus der Bestimmungsroutine für die Bedingungen des Temperaturanstieges bestimmt, ob die Bedingungen für den Temperaturanstieg im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 erfüllt sind. Sind die Bedingungen für den Temperaturanstieg erfüllt, dann wird der Zündzeitpunkt ADV um den vorbestimmten Betrag RTD verzögert, um die Temperatur zu erhöhen. Anschließend wird auf der Grundlage dieses Zündzeitpunktes ADV in einer nicht dargestellten Zündsteuerungsroutine ein Zündsignal an eine Zündkerze 19 ausgegeben.
17 ist eine Routine zur Einstellung eines Abgasventil-Öffnungszeitpunktes EVO. Diese Routine wird von der Steuerung 6 in einem vorbestimmten Intervall ausgeführt, z.B. aller 10 ms.
Dabei wird der Öffnungszeitpunkt EVO des Abgasventils auf der Grundlage des Flags Fheat eingestellt, welches durch die Routine zur Bestimmung der Bedingungen für den Temperaturanstieg festgelegt wird.
In einem Schritt S901 wird zunächst auf der Grundlage des Flags Fheat bestimmt, ob die Bedingungen für den Temperaturanstieg im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 erfüllt sind. Sind die Bedingungen für den Temperaturanstieg erfüllt (Fheat = 1), fährt die Routine mit einem Schritt S902 fort, und sind sie nicht erfüllt (Fheat = 0), geht die Routine zu einem Schritt S903 über.
Im Schritt S902 wird ein Öffnungszeitpunkt EVO des Abgasventils auf eine vorverschobenere Stellung als für den normalen Fahrbetrieb festgelegt. Ist der Öffnungszeitpunkt EVO des Abgasventils vorverschoben, fließt am Ende des Ausdehnungstaktes Gas in den Abgaskanal 7 und die Abgastemperatur steigt.
Das Verhältnis zwischen dem Öffnungszeitpunkt EVO des Abgasventils und der Abgastemperatur wird in 18 dargestellt. Die Abgastemperatur steigt mit Vergrößerung des Vorverstellungswinkels des Öffnungszeitpunkt EVO des Abgasventils.
Sind die Bedingungen für den Temperaturanstieg im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 jedoch nicht erfüllt (Fheat = 0), fährt die Routine mit dem Schritt S903 fort und der Öffnungszeitpunkt EVO des Abgasventils wird auf eine Stellung für den normalen Fahrbetrieb festgelegt.
Bei der Durchführung der Verarbeitung dieser Routine wird daher auf der Grundlage des Flags Fheat bestimmt, ob die Bedingungen für den Temperaturanstieg im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 erfüllt sind. Sind die Bedingungen für den Temperaturanstieg erfüllt, dann wird der Öffnungszeitpunkt des Abgasventils vorverschoben und die Abgastemperatur erhöht.
Anschließend wird mittels einer nicht dargestellten Ventilsteuerroutine ein Antriebssignal an einen verstellbaren Ventilmechanismus des Motors 1 ausgegeben, so dass der Öffnungszeitpunkt des Abgasventils dem Öffnungszeitpunkt EVO des Abgasventils entspricht.
Nun wird der Fall beschrieben, in welchem die oben beschriebenen Steuerungen ausgeführt werden und die Steuerungsvorrichtung für die Abgasemission die SO_x-Abgabesteuerung des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 durchführt.
In dieser Vorrichtung werden bei normalem Betrieb des Fahrzeuges bei stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis das im Abgas des Motors 1 enthaltene CO, HC und NO_x zum Großteil durch den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 reduziert. Das NO_x, welches während des Betriebes bei magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 nicht vollständig abgebaut werden konnte, wird durch den mit einer NO_x-Speicherkapazität ausgerüsteten hinteren Dreiwege-Katalysator 9 aufgefangen und reduziert. Das SO_x im Abgas wird ebenfalls im hinteren Dreiwege-Katalysator aufgefangen.
Erhöht sich jedoch die Menge des im hinteren Dreiwege-Katalysator gespeicherten SO_x, sinkt die NO_x-Speicherkapazität des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 auf Grund des gespeicherten SO_x.
Deshalb bestimmt die Steuerung 6, ob die Bedingungen für eine Abgabe des im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeicherten SO_x erfüllt sind, und wenn die Bedingungen für eine Abgabe von SO_x erfüllt sind, wird die SO_x-Abgabesteuerung des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 ausgeführt.
Genauer gesagt wird die Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung des in den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 strömenden Abgases durch die Erhöhung des Zuwachses aus der Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erhöht, wodurch sich die Menge an CO, HC, NO_x und O₂ erhöht, welche durch den vorderen Dreiwege-Katalysators 8 geleitet wird und in den hinteren Dreiwege-Katalysators 9 strömt.
In Folge dessen erhöht sich die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 auf Grund der Reaktionswärme bei der Reaktion des Gases mit dem hinteren Dreiwege-Katalysator 9, und das gespeicherte SO_x wird abgegeben.
Strömen CO, HC, NO_x und O₂ durch den vorderen Dreiwege-Katalysator 8, wird ein Temperaturanstieg im vorderen Dreiwege-Katalysator 8 unterdrückt.
Erhöht sich das Ausmaß des Verschleißes des vorderen Dreiwege-Katalysators 8, kommt es selbst bei gleichbleibender Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung zu einer Erhöhung der durch den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 in den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 geleiteten Menge an CO, HC, NO_x und O₂. Die Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung wird entsprechend des Ausmaßes des Verschleißes des vorderen Dreiwege-Katalysators 8 so eingestellt, dass die Merkmale des Temperaturanstieges im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 beibehalten werden.
Um CO, HC und NO_x mit maximaler Effizienz auf den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 wirken zu lassen sowie den Effekt des Temperaturanstieges des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 zu vergrößern, wird der Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 strömenden Abgases einer Rückkopplungssteuerung auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis unterzogen.
Um den Effekt des Temperaturanstieges des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 noch weiter zu vergrößern, wird der Zündzeitpunkt des Motors 1 verzögert und der Öffnungszeitpunkt des Abgasventils wird vorverschoben, um die Abgastemperatur zu erhöhen.
Nachdem die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 ausreichend erhöht wurde, wird die Steuerung des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgeführt, und das abgegebene SO_x wird reduziert. Die Menge des abgegebenen SO_x verändert sich entsprechend des im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeicherten SO_x, jedoch wird die Fettheit so eingestellt, dass das abgegebene SO_x wirksam reduziert wird.
Der Fall, in welchem die SO_x-Abgabesteuerung ausgeführt wird, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm in 19 beschrieben.
Hier wird zur Vereinfachung der Beschreibung angenommen, dass die Fahrbedingungen sich immer im Bereich A befinden.
Zunächst überschreitet zu einem Zeitpunkt t1 die im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeicherte SO_x-Menge einen vorbestimmten Wert, und die Bedingungen für eine Abgabe von SO_x sind erfüllt (Fsox = 1).
Ist die Temperatur Tcat des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 zu diesem Zeitpunkt jedoch noch niedrig, wird gewöhnlich eine normale Steuerung ausgeführt. Beim Fahren bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der normalen Steuerung hat die Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung einen normalen Wert.
Erreicht die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 zu einem Zeitpunkt t2 einen vorbestimmten Wert Tcat1, so sind die Bedingungen für den Temperaturanstieg im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 erfüllt, die grundlegenden Steuerkonstanten PL1 und PR1 werden auf PLb und PRb eingestellt und die Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung wird größer.
Der Korrekturwert PHOS wird ebenso auf PHOSS eingestellt und der Mittelwert der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung (= durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 und den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 strömenden Abgases) wird wirksam auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert.
Auf Grund der Größe der Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung sinkt die Reinigungsrate des vorderen Dreiwege-Katalysators 8 und die durch den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 geleiteten und in den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 strömende Menge an CO, HC, NO_x und O₂ erhöht sich. Außerdem wird durch die Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis die Reaktionswirkung auf den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 maximiert und der Effekt des Temperaturanstieges des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 wird vergrößert.
Die Verzögerung des Zündzeitpunktes und das Vorverschieben des Öffnungszeitpunktes des Abgasventils werden gleichzeitig ausgeführt. Auf Grund dessen erhöht sich die Abgastemperatur, und der Effekt des Temperaturanstieges des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 wird weiter erhöht.
Erreicht die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 zu einem Zeitpunkt t3 die SO_x-Abgabetemperatur Tcat2, so sind die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt, der Korrekturwert PHOS wird auf PHOSR eingestellt und das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 und in den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 strömenden Abgases wird so gesteuert, dass ein fettes Verhältnis erreicht wird. In Folge dessen wird die Abgabe aus dem hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gefördert und das abgegebene SO_x wird durch den unverbrannten Kraftstoff reduziert.
Obgleich der Effekt des Temperaturanstieges des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 bei einem fetten in Luft-Kraftstoff-Verhältnis etwas geringer ist, hat die Katalysatortemperatur Tcat bereits die SO_x-Abgabetemperatur Tcat2 erreicht, so dass dies kein Problem aufwirft. Die Temperatur steigt stattdessen eher schrittweise, so dass der Verschleiß des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 unterdrückt wird.
Erreicht die Katalysatortemperatur Tcat zu einem Zeitpunkt t4 den Wert Tcat3, werden die grundlegenden Steuerkonstanten PL1 und PR1 auf PLa und PRa eingestellt, um den Verschleiß des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 zu verhindern, die Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung nimmt wieder ihren normalen Betrag an und es wird verhindert, dass sich die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 übermäßig erhöht.
Außerdem werden der Zündzeitpunkt und der Öffnungszeitpunkt des Abgasventils wieder auf ihren normalen Zeitpunkt eingestellt, und ein weiterer Temperaturanstieg im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 wird unterdrückt. Es soll erwähnt werden, dass bei der Einstellung des Korrekturwertes PHOS auf PHOSR das in den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 und in den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 strömende Abgas noch fett ist.
Sinkt die Katalysatortemperatur Tcat zu einem Zeitpunkt t5 unter den Wert Tcat3, sind die Bedingungen für den Temperaturanstieg wiederum erfüllt, so dass die Luft-Kraftstoff Verhältnis-Schwankungsbreite erhöht, der Zündzeitpunkt verzögert, der Öffnungszeitpunkt des Abgasventils vorverschoben und der Temperaturanstieg des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 ausgeführt wird.
Außerdem wird das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den vorderen Dreiwege-Katalysator 8 und in den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 strömenden Abgases so gesteuert, dass ein fettes Verhältnis erreicht wird, und das abgegebene SO_x wird reduziert.
Erreicht die Katalysatortemperatur Tcat zu einem Zeitpunkt t6 wieder Tcat3, erhält das Flag Fheat den Wert 0, die Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung sowie der Zündzeitpunkt und der Öffnungszeitpunkt des Abgasventils nehmen wieder ihre normalen Beträge an und ein weiterer Temperaturanstieg des hinteren Dreiwiege-Katalysators 9 wird unterdrückt.
Wird zu einem Zeitpunkt t7 bestimmt, dass der Grossteil des im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeicherten SO_x abgegeben wurde, und dass damit die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe nicht mehr erfüllt sind, sind auch die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht mehr erfüllt, so dass das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis wieder auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zurückgeregelt wird. Die Steuerung der SO_x-Abgabe wird damit beendet.
Im nächsten Schritt wird ein zweites Ausführungsbeispiel erläutert.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Routine zur Bestimmung der Bedingungen für eine SO_x-Abgabe. Die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe werden auf der Grundlage der Ausgabe eines NO_x-Sensors 18 bestimmt, welcher sich hinter dem hinteren Dreiwege-Katalysator 9 befindet.
20 stellt eine Routine zur Bestimmung der Bedingungen für eine SO_x-Abgabe dar. Diese Routine wird von der Steuerung 6 in einem vorbestimmten Intervall ausgeführt, z.B. aller 10 ms.
Zuerst wird in einem Schritt S151 die Ausgabe des NO_x-Sensors 18 A/D-gewandelt und ein Signal NOXS für die NO_x-Konzentration wird berechnet. Die Ausgabe des Sensors 12 für die Katalysatortemperatur wird ebenso A/D-gewandelt und die Katalysatortemperatur Tcat des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 wird berechnet. Auch die Motordrehzahl N wird auf der Grundlage eines Wiederholungsintervalls eines vorbestimmten Signals des Kurbelwinkelsensors 14 ermittelt, und die Motorlast T wird auf der Grundlage der Ausgabe des Sensors 15 für die Beschleunigerstellung ermittelt.
In einem Schritt S152 wird auf der Grundlage des Ziel-Äquivalenzverhältnisses TFBYA bestimmt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein mageres Verhältnis gesteuert wird. Wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein mageres Verhältnis gesteuert (TFBYA < 1), fährt die Routine mit einem Schritt S153 fort, ist dies nicht der Fall, geht die Routine zu einem Schritt S160 über.
Im Schritt S153 wird die über einen vorbestimmten Zeitraum (hier 10 ms) durch den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 aufgefangene Menge an NO_x mittels folgender Gleichung ermittelt. ΔNOX = (Menge des über einen vorbestimmten Zeitraum in den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 strömenden NOx) × (NOx-Auffangrate des hinteren Dreiwege-Katalysators 9) (5)
Die Menge des über einen vorbestimmten Zeitraum in den hinteren Dreiwege-Katalysator 9 strömenden NO_x wird auf der Grundlage der Motordrehzahl N des Motors 1, der Motorlast T und des durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet.
Die NO_x-Auffangrate des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 (Menge des pro Zeiteinheit aufgefangenen NO_x/Menge des pro Zeiteinheit strömenden NO_x) wird z.B. auf der Grundlage der gegenwärtigen NO_x-Speichermenge NOXz (abgeschätzter Wert der zum unmittelbar vorangegangenen Zeitpunkt ermittelten NO_x-Speichermenge), der Katalysatortemperatur Tcat und des durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet.
Ein von der Routine zur Festlegung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestelltes Ziel-Äquivalenzverhältnis TFBYA wird als durchschnittliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet.
Die NO_x-Auffangrate des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 ist ein Parameter, welcher Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann und die folgenden Merkmale besitzt.

– Die NO_x-Auffangrate erhöht sich mit dem Absinken der NO_x-Speichermenge NOX des hinteren Dreiwege-Katalysators 9, und beträgt die NO_x-Speichermenge NOX Null, dann hat die NO_x-Auffangrate einen maximalen Wert.
– Die NO_x-Auffangrate ist maximal, wenn die Katalysatortemperatur Tcat des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 eine vorbestimmte Temperatur ist, und sie sinkt, wenn die Katalysatortemperatur Tcat niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur. Bei oder unterhalb der Katalysator-Aktivierungstemperatur beträgt die NO_x-Auffangrate 0 und sinkt mit dem Ansteigen der Temperatur über die vorbestimmte Temperatur.
– Die NO_x-Auffangrate wird kleiner, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis niedrigere Niveaus an Magerkeit aufweist und beträgt bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis 0. In einem Schritt S154 wird die zuletzt abgeschätzte NO_x-Menge NOX mittels Addition von ΔNOX zu der zum unmittelbar vorangegangenen Zeitpunkt berechneten abgeschätzten NO_x-Menge NOXz ermittelt.

In einem Schritt S155 wird bestimmt, ob die abgeschätzte NO_x-Menge NOX größer ist als ein vorbestimmter Betrag NOXth. Ist sie größer ist als ein vorbestimmter Betrag NOXth, geht die Routine zu einem Schritt S156 über; anderenfalls wird die Routine beendet. Dabei wird der vorbestimmte Betrag NOXth auf die NO_x-Speichertoleranz des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 bzw. auf einen etwas geringeren Wert eingestellt.
In einem Schritt S156 wird ein Flag Fnox auf 1 gesetzt, wodurch angezeigt wird, dass die Bedingungen für die Reduktion des im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeicherten NO_x erfüllt sind. Nach dem Setzen des Flags Fnox auf 1 wird eine Steuerung mittels einer nicht dargestellten Routine ausgeführt, durch welche das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vorübergehend auf ein fettes Verhältnis eingestellt wird.
In einem Schritt S157 wird bestimmt, ob ein Signal NOXS für die NO_x-Konzentration größer ist als ein erlaubter Betrag NOXSth. Die NO_x-Auffangrate des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 sinkt in dem Maße, in dem sich die Gesamtmenge des im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeicherten NO_x und SO_x erhöht, so dass sich bei Erhöhung der Gesamtmenge an NO_x und SO_x die NO_x-Konzentration hinter dem hinteren Dreiwege-Katalysators 9 erhöht, wie in 21 dargestellt ist.
Daher kann durch die Einstellung des erlaubten Wertes NOXSth auf die NO_x-Konzentration entsprechend der Menge an ausströmendem NO_x bei Speicherung der erlaubten Menge an SO_x und der vorbestimmten Menge NOXth von NO_x im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 bestimmt werden, ob eine vorbestimmte Menge oder mehr SO_x gespeichert ist.
In einem Schritt S158 wird ein Zähler Trich auf 0 zurückgesetzt, welcher der Messung der vergangenen Zeit nach dem Erfüllen der Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis dient.
In einem Schritt S159 wird das Flag Fsox auf 1 gesetzt, wodurch angezeigt wird, dass die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe erfüllt sind.
Andererseits wird im Schritt S160 die abgeschätzte NO_x-Speichermenge NOX auf 0 eingestellt. Diese Einstellung wird vorgenommen, da das im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeicherte NO_x schnell reduziert wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis bzw. auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird. In einem Schritt S161 wird das Flag Fnox auf 0 gesetzt.
In einem Schritt S162 wird bestimmt, ob die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt sind. Sind die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt (Frich = 1), geht die Routine zu einem Schritt S163 über, und der Zähler Trich beginnt zu zählen. Anderenfalls (Frich = 0) wird diese Routine beendet.
In einem Schritt S164 wird bestimmt, ob die nach Erfüllen der Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis vergangene Zeit Trich eine vorbestimmte Zeit Trth überschritten hat. Ist ihr Wert größer als jener der vorbestimmten Zeit Trth, wird bestimmt, dass das im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeicherte SO_x abgegeben wurde, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für einen vorbestimmten Zeitraum auf fett eingestellt war. Anschließend fährt die Routine mit einem Schritt S165 fort, und das Flag Fsox wird auf 0 gesetzt, wodurch angezeigt wird, dass die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe nicht erfüllt sind.
Zur Vereinfachung kann der Schritt S153 in der Berechnung von NO_x übergangen werden und der im Schritt S154 verwendete Wert ΔNOX kann als fester Wert eingestellt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wird daher auf der Grundlage der Ausgabe des NO_x-Sensors 18, welcher sich hinter dem hinteren Dreiwege-Katalysator 9 befindet, bestimmt, ob die SO_x-Abgabesteuerung des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 ausgeführt wird oder nicht.
Genauer gesagt wird bestimmt, dass die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe erfüllt sind, wenn die im hinteren Dreiwege-Katalysator 9 gespeicherte Menge an NO_x eine vorbestimmte Menge überschreitet und die NO_x-Konzentration hinter dem hinteren Dreiwege-Katalysator 9 einen vorbestimmten Wert überschreitet. Ist die vorbestimmte Zeit Trth nach Erfüllen der Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis vergangen, dann wird bestimmt, dass die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe nicht erfüllt sind.
Wird PHOSR in diesem zweiten Ausführungsbeispiel variabel gestaltet, wird darüber hinaus die in 22 dargestellte Verarbeitung ausgeführt.
22 ist eine Routine zur variablen Einstellung von PHOSR im zweiten Ausführungsbeispiel.
Zunächst wird in einem Schritt S251 auf der Grundlage des Flags Frich bestimmt, ob die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt sind. Sind die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt (Frich = 1), geht die Routine zu einem Schritt S252 über; anderenfalls (Frich = 0) wird die Routine beendet.
In einem Schritt S252 wird PHOSR mittels einer Funktion f7 berechnet. Die Funktion f7 wird dabei so bestimmt, dass die durch PHOSR beeinflusste Fettheit die folgenden Merkmale besitzt.

– Die Fettheit nimmt mit der vergangenen Zeit Trich nach Erfüllen der Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ab und beträgt 0, wenn Trich = Trth.
– Die Fettheit nimmt mit dem Absinken der Katalysatortemperatur Tcat des hinteren Dreiwege-Katalysators 9 ab und beträgt 0, wenn die Katatysatortemperatur Tcat unter der SO_x-Abgabetemperatur liegt.

Nun wird ein drittes Ausführungsbeispiel erläutert.
Die Routine zur Bestimmung der Bedingungen für eine SO_x-Abgabe entsprechend des dritten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von jener des ersten Ausführungsbeispiels.
23 stellt eine Routine zur Bestimmung der Bedingungen für eine SO_x-Abgabe dar. Diese Routine wird von der Steuerung 6 in einem vorbestimmten Intervall ausgeführt, z.B. aller 10 ms.
Zunächst wird in einem Schritt S171 auf der Grundlage eines von einem Starterschalter 17 ausgegebenen Signals bestimmt, ob der Zeitpunkt unmittelbar nach dem Starten des Motors liegt. Verändert sich das vom Starterschalter 17 ausgegebene Signal von AUS auf AN, wird bestimmt, dass der Zeitpunkt unmittelbar nach dem Starten des Motors liegt, und die Routine geht zu einem Schritt S172 über; anderenfalls fährt sie mit einem Schritt S174 fort.
Im Schritt S172 wird die Variable Trich auf 0 eingestellt. In einem Schritt S173 wird das Flag Fsox auf 1 gesetzt.
In einem Schritt S174 wird auf der Grundlage des Flags Frich bestimmt, ob die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt sind. Wird bestimmt, dass die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt sind (Frich = 1), geht die Routine zu einem Schritt S175 über; anderenfalls (Frich = 0) wird die Routine beendet.
Im Schritt S175 wird Trich gezählt. In einem Schritt S176 wird bestimmt, ob Trich den vorbestimmten Wert Trth überschritten hat. Wird bestimmt, dass Trich den Wert Trth überschritten hat, fährt die Routine mit einem Schritt S177 fort, und das Flag Fsox wird auf 0 gesetzt, wodurch angezeigt wird, dass die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe nicht erfüllt sind. Anderenfalls wird die Routine beendet.
In diesem Ausführungsbeispiel wird daher bestimmt, dass die Bedingungen für eine SO_x-Abgabe erfüllt sind, bis eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, seit die Bedingungen für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach dem Starten des Motors erfüllt sind.
In Folge dessen wird die SO_x-Abgabebesteuerung bei jeder Aufnahme des Fahrbetriebes des Fahrzeuges immer einmalig ausgeführt.
Obgleich die Erfindung oben mit Verweis auf bestimmte Ausführungsbeispiele erläutert wurde, ist die Erfindung nicht auf oben beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt. Modifikationen und Abweichungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ergeben sich für den Fachmann im Sinne der oben genannten Erklärungen. Der Umfang der Erfindung sei unter Verweis auf die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Abgasemissions-Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine (1), versehen mit einem Abgasrohr (7), die aufweist: einen vorderen Dreiwege-Katalysator (8), angeordnet in dem Abgasrohr (7), einen hinteren Dreiwege-Katalysator (9), angeordnet in dem Abgasrohr (7), wobei der Dreiwege-Katalysator (9) stromab des vorderen Dreiwege-Katalysators (8) vorgesehen ist, und ein Mikroprozessor (6) programmiert, zu: Steuern des Motors (1), so dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den vorderen Dreiwege-Katalysator (8) strömt, veranlasst wird periodisch nach fett oder mager um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu schwanken, und zum Erhöhen der Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung, wenn die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators (9) erhöht wird, gekennzeichnet dadurch, dass der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, den Erhöhungsgrad in der Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung mit der Erhöhung der Niveaus der Verschlechterung des vorderen Dreiwege-Katalysators (8) zu vermindern.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist zum: Steuern der Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung, um geringer als die Amplitude zu sein, bei der der vordere Dreiwege-Katalysator (8) wirksam HC, CO und NO_x in dem Abgas reinigen kann, wenn die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators (9) nicht erhöht ist, und Steuern der Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung, um größer als die Amplitude zu sein, bei der der vordere Dreiwege-Katalysator (8) wirksam HC, CO und NO_x in dem Abgas reinigen kann, wenn die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators (9) erhöht ist.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, zum: Steuern der Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung, um geringer als die Amplitude zu sein, bei der der hintere Dreiwege-Katalysator (9) wirksam HC, CO und NO_x in dem Abgas reinigen kann, wenn die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators (9) erhöht ist.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1–3, mit einem Sensor, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases erfasst, das in den vorderen Dreiwege-Katalysator (8) strömt, und wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, zur: Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Motors (1), auf ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, auf der Grundlage des erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu sein, und Erhöhen des Rückkopplungssteuerungsgewinns, um die Amplitude der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung zu erhöhen.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1–4, wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, den Durchschnittswert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu steuern, wenn die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators (β) erhöht ist.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1–5, wobei die Sauerstoffspeicherkapazität des vorderen Dreiwege-Katalysators (8) geringer als die Sauerstoffspeicherkapazität des hinteren Dreiwege-Katalysators (9) ist.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1–6, wobei der hintere Dreiwege-Katalysator (9) ein Katalysator ist, der NO_x entsprechend des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, das in den hinteren Dreiwege-Katalysator (9) strömt, speichert und reduziert.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist zum: Feststellen, ob oder nicht den Bedingungen für das Abgeben von SO_x, gespeichert in dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9), gegeben sind, oder nicht, und Erhöhen der Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators (9), wenn den Bedingungen für das Abgeben von in dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9) gespeicherten SO_x gegeben sind.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach Anspruch 8, mit außerdem einem Sensor (17) für das Erfassen des Startens des Motors (1), und wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, festzustellen, dass die Bedingungen für das Abgeben von in dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9) gespeicherten NO_x gegeben sind, wenn das Starten des Motors (1) erfasst wird.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, die in dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9) gespeicherte SO_x-Menge abzuschätzen, und festzustellen, ob den Bedingungen für das Abgeben des in dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9) gespeicherten SO_x genügt wird, auf der Grundlage der abgeschätzten SO_x-Speichermenge.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist zum: Feststellen, dass den Bedingungen für das Abgeben des in dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9) gespeicherten SO_x genügt wird, wenn die abgeschätzte SO_x-Speichermenge größer als eine erste vorbestimmte Menge ist, und Feststellen, dass den Bedingungen für das Abgegeben des in dem hinteren Dreiwege-Katalysators (9) gespeicherten SO_x nicht genügt wird, wenn die abgeschätzte SO_x-Speichermenge geringer als eine zweite vorbestimmte Menge ist, die geringer als die erste vorbestimmte Menge ist.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach Anspruch 8, außerdem einen Sensor (18) aufweisend, der die NO_x-Konzentration in dem Abgas erfasst, das aus dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9) ausströmt, und wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, zum: Abschätzen der SO_x-Menge, gespeichert in dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9), und Feststellen, dass den Bedingungen für das Abgeben von SO_x, gespeichert in dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9) genügt wird, auf der Grundlage der erfassten NO_x-Konzentration und einer abgeschätzten NO_x-Speichermenge.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, festzustellen, dass den Bedingungen für das Abgeben von in dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9) gespeicherten SO_x genügt wird, wenn die NO_x-Speichermenge, gespeichert in dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9), größer als eine vorbestimmte Menge ist, und die erfasste NO_x-Konzentration größer als eine vorbestimmte Konzentration ist.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8–13, mit außerdem einem Sensor (14, 15), der Fahrbedingungen erfasst und wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, das Ansteigen der Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators (9) zu stoppen, wenn die erfassten Fahrbedingungen außerhalb eines vorbestimmten SO_x-Abgabe-Fahrbereichs sind, ungeachtet ob den Bedingungen für das Abgeben von SO_x, gespeichert in dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9), genügt wird, oder nicht.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8–14, mit außerdem einen Sensor (12), der eine Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators (9) erfasst, und wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, das Ansteigen der Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators (9) zu stoppen, wenn die erfasste Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators (9) größer als eine vorbestimmte Temperatur ist, die größer als die SO_x-Abgabetemperatur ist, ungeachtet ob den Bedingungen für das Abgeben von in dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9) gespeicherten SO_x genügt wird, oder nicht.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8–15, mit außerdem einem Sensor (12), der die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators (9) erfasst und wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, die durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung auf fett zu steuern, wenn den Bedingungen für das Abgeben von in dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9) gespeicherten SO_x genügt wird, und die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators (9) größer als die SO_x-Abgabetemperatur ist.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, den Grad der Mischung „fett" zu erhöhen, je größer die in dem hinteren Dreiwege-Katalysator (9) gespeicherte SO_x-Menge ist.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, den Grad der Mischung „fett" zu vermindern, je länger die verstrichene Zeit von dem Start der fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung ist.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1–18, wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, den Zündzeitpunkt des Motors (1) zu verzögern, wenn die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators (9) erhöht ist.
Abgasemissions-Steuervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1–19, wobei der Mikroprozessor (6) außerdem programmiert ist, den Abgasventil-Öffnungszeitpunkt des Motors (1) vorzustellen, wenn die Temperatur des hinteren Dreiwege-Katalysators (9) erhöht ist.