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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasemissionsregelsystem für einen
Verbrennungsmotor, und insbesondere ein solches Abgasemissionsregelsystem,
das eine NOx (Stickoxid)-Beseitigungsvorrichtung
zum Beseitigen von NOx enthält
und eine Funktion hat, eine Verschlechterung der NOx-Beseitigungsvorrichtung
zubestimmen.
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Wenn
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
eines einem Verbrennungsmotor zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches
in einen mageren Bereich in Bezug auf ein stöchiometrisches Verhältnis gelegt
wird, nimmt die NOx-Emissionsmenge
tendenziell zu. Um dies zu überwinden,
enthält
eine bekannte Technik zur Abgasemissionsregelung das Vorsehen einer NOx-Beseitigungsvorrichtung,
die ein NOx-Absorbens zum Absorbieren von NOx enthält, in einem Auspuffsystem
des Motors. Das NOx-Absorbens hat eine solche Charakteristik, dass
dann, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einen mageren Bereich
in Bezug auf das stöchiometrische
Verhältnis
gelegt wird und die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen daher
relativ hoch ist (die NOx-Menge
groß ist)
(dieser Zustand wird nachfolgend als "magerer Abgaszustand" bezeichnet), absorbiert das NOx-Absorbens NOx.
Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in
einem fetten Bereich in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis gelegt
wird und die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen daher relativ
niedrig ist (dieser Zustand wird nachfolgend als "fetter Abgaszustand" bezeichnet), entlädt das NOx-Absorbiens
das absorbierte NOx. Die dieses NOx-Absorbens enthaltende NOx-Beseitigungsvorrichtung
ist so konfiguriert, dass das von dem NOx-Absorbens entladene NOx
in dem fetten Abgaszustand durch KW und CO reduziert und dann als
Stickstoffgas abgegeben wird, während
KW und NOx durch NOx oxidiert werden und dann als Wasserdampf und
Kohlendioxid abgegeben werden.
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Es
gibt natürlich
eine Grenze für
die NOx-Menge, die durch das NOx-Absorbens
absorbiert werden kann, und diese Grenze sinkt tendenziell mit der
Verschlechterung des NOx-Absorbens. Eine Technik der Bestimmung
des Verschlechterungsgrads des NOx-ABsorbens ist an sich bekannt (japanische
Patentoffenlegung Nr. Hei 10-299460). In dieser Technik sind zwei
Sauerstoffkonzentrationssensoren stromauf und stromab der NOx-Beseitigungsvorrichtung
angeordnet, und die Luft-Kraftstoff-Verhältnisanreicherung
zum Entladen des von dem NOx-Absorbens absorbierten NOx wird ausgeführt. Dann
wird der Verschlechterungsgrad des NOx-Absorbens gemäß einer
Verzögerungszeitdauer
ab der Zeit, wenn ein Ausgangswert von dem stromaufwärtigen Sauerstoffkonzentrationssensor zum
einem Wert gewechselt hat, der ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzeigt,
bis zu der Zeit, wenn ein Ausgangswert von dem stromabwärtigen Sauerstoffkonzentrationssensor
zu einem Wert gewechselt hat, der ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzeigt,
bestimmt.
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Jedoch ändert sich
in dem Fall, dass ein Katalysator zur Abgasreinigung stromauf des
stromaufwärtigen
Sauerstoffkonzentrationssensors vorgesehen ist, die Übergangscharakteristik
der Ausgabe von dem stromaufwärtigen
Sauerstoffkonzentrationssensor bei der Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
entsprechend dem Verschlechterungsgrad des Katalysators (in anderen
Worten, die Übergangscharakteristik
einer Sauerstoffkonzentration an der stromabwärtigen Seite des Katalysators ändert sich).
Wenn dementsprechend die oben erwähnte herkömmliche Technik so wie sie
ist angewendet wird, wird die Genauigkeit der Verschlechterungsbestimmung
reduziert.
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D.h.,
wenn der Katalysator stromauf des stromaufwärtigen Sauerstoffkonzentrationssensors älter wird
(der Verschlechterungsgrad des Katalysators wird größer), wird
die Steigung einer Änderung
in der Ausgabe von dem stromaufwärtigen
Sauerstoffkonzentrationssensor im Falle der Ausführung der Luft-Kraftstoff-Verhältnisanreicherung
größer. Daher gibt
es eine Tendenz, dass, wenn der stromaufwärtige Katalysator älter wird
(der Verschlechterungsgrad des Katalysators wird größer), die
Verzögerungszeitdauer
ab der Zeit, zu der die Ausgabe von dem stromaufwärtigen Sauerstoffkonzentrationssensor
einen vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat, bis zu der
Zeit, zu der die Ausgabe von dem stromabwärtigen Sauerstoffkonzentrationssensor
den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet,
kürzer
wird. Dementsprechend wird eine Verzögerungszeitdauer in dem Fall,
dass ein neuer Katalysator stromauf einer verschlechterten NOx-Beseitigungsvorrichtung vorgesehen
wird, im Wesentlichen gleich der Verzögerungszeitdauer in dem Fall,
dass ein alter Katalysator stromauf einer normalen NOx-Beseitigungsvorrichtung
vorgesehen ist, sodass ein Fall auftritt, in dem es schwierig ist,
zwischen der verschlechterten NOx-Beseitigungsvorrichtung und der
normalen NOx-Beseitigungsvorrichtung
zu unterscheiden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Abgasemissionsregelsystem
anzugeben, das die Verschlechterung einer NOx-Beseitigungsvorrichtung unabhängig vom
Verschlechterungsgrad eines stromauf der NOx-Beseitigungsvorrichtung
vorgesehenen Katalysators akkurat bestimmen kann.
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Gemäß Anspruch
1 sieht die vorliegende Erfindung ein Abgasemissionsregelsystem
für einen Verbrennungsmotor
vor, der einen in einem Auspuffsystem des Motors vorgesehenen Katalysator
zum Reinigen von Abgasen sowie eine stromab des Katalysators vorgesehene
NOx-Beseitigungsvorrichtung zum
Absorbieren von NOx, das in einem mageren Abgaszustand in den Abgasen
enthalten ist, aufweist. Das Abgasemissionsregelsystem umfasst:
einen ersten Sauerstoffkonzentrationssensor, der zwischen dem Katalysator
und der NOx- Beseitigungsvorrichtung
vorgesehen ist, um die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen zu
erfassen; einen zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor, der stromab
der NOx-Beseitigungsvorrichtung vorgesehen ist, um die Sauerstoffkonzentration
in den Abgasen zu erfassen; ein Luft-Kraftstoff-Verhältnisschaltmodul
zum Umschalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des dem Motor zuzuführenden
Luft-Kraftstoff-Gemisches von einem mageren Bereich zu einem fetten
Bereich in Bezug auf ein stöchiometrisches
Verhältnis;
ein erstes Reduktionskomponentenmengen-Berechnungsmodul zum Berechnen
einer ersten Reduktionskomponentenmenge, welche die Menge reduzierender Komponenten
ist, die in die NOx-Beseitigungsvorrichtung fließt, ab der Zeit, zu der, nach
dem Umschalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem mageren Bereich
zu dem fetten Bereich, die Ausgabe von dem ersten Sauerstoffkonzentrationssensor
einen ersten Referenzwert erreicht hat; ein zweites Reduktionskomponentenmengen-Berechnungsmodul zum
Berechnen einer zweiten Reduktionskomponentenmenge, die die Menge
reduzierender Komponenten ist, die in die NOx-Beseitigungsvorrichtung
fließt, ab
der Zeit, zu der die Ausgabe von dem ersten Sauerstoffkonzentrationssensor
einen zweiten Referenzwert erreicht, entsprechend einem fetteren
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
in Bezug auf den ersten Referenzwert; und ein Verschlechterungsbestimmungsmodul zum
Bestimmen, ob die Nox-Beseitigungsvorrichtung normal oder schlechter
geworden ist, gemäß der ersten
und zweiten Reduktionskomponentenmenge und der Ausgabe von dem zweiten
Sauerstoffkonzentrationssensor.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die Nox-Beseitigungsvorrichtung
normal ist, wenn die erste Reduktionskomponentenmenge größer als
gleich einem OK-Bestimmungsschwellenwert
zu der Zeit ist, zu der die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
den ersten Referenzwert erreicht hat.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung schlechter
geworden ist, wenn die erste Reduktionskomponentenmenge geringer
als ein NG- Bestimmungsschwellenwert
zu der Zeit ist, zu der die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
den ersten Referenzwert erreicht hat.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung normal
ist, wenn die erste Reduktionskomponentenmenge größer oder
gleich einem NG-Bestimmungsschwellenwert
und kleiner als ein OK-Bestimmungsschwellenwert ist, der größer als
der NG-Bestimmungsschwellenwert zu der Zeit ist, zu der die Ausgabe
von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor den ersten Referenzwert
erreicht hat, und wenn die zweite Reduktionskomponentenmenge größer oder
gleich einem vorbestimmten Bestimmungsschwellenwert zu der Zeit
ist, zu der die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
den zweiten Referenzwert erreicht hat.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung schlechter
geworden ist, wenn die erste Reduktionskomponentenmenge größer oder
gleich einem NG-Bestimmungsschwellenwert
und kleiner als ein OK-Bestimmungsschwellenwert ist, der größer ist
als der NG-Bestimmungsschwellenwert, zu der Zeit, zu der die Ausgabe
von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor den ersten Referenzwert
erreicht hat, und wenn die zweite Reduktionskomponentenmenge kleiner
als ein vorbestimmter Bestimmungsschwellenwert zu der Zeit ist,
zu der die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
den zweiten Referenzwert erreicht hat.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung schlechter
geworden ist, wenn die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
größer als der
erste Referenzwert zu der Zeit ist, zu der die erste Reduktionskomponentenmenge
einen NG-Bestimmungsschwellenwert
erreicht hat.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung normal
ist, wenn die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
kleiner als oder gleich dem ersten Referenzwert zu der Zeit ist,
zu der die erste Reduktionskomponentenmenge einen OK-Bestimmungsschwellenwert
erreicht hat.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung normal
ist, wenn die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
größer als
der erste Referenzwert zu der Zeit ist, zu der die erste Reduktionskomponentenmenge
einen OK-Bestimmungsschwellenwert
erreicht hat, und wenn die Ausgabe von den zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor kleiner
oder gleich dem zweiten Referenzwert zu der Zeit ist, zu der die
zweite Reduktionskomponentenmenge einen vorbestimmten Bestimmungsschwellenwert
erreicht hat.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung schlechter
geworden ist, wenn die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
größer als der
erste Referenzwert zu der Zeit ist, zu der die erste Reduktionskomponentenmenge
einen OK-Bestimmungsschwellenwert
erreicht hat, und wenn die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
größer als
der zweite Referenzwert zu der Zeit ist, zu der die zweite Reduktionskomponentenmenge
einen vorbestimmten Bestimmungsschwellenwert erreicht hat.
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In
einer anderen Ausführung
führt,
wenn ein Betriebszustand des Motors im Wesentlichen konstant ist,
das Verschlechterungsbestimmungsmodul die Bestimmung unter Verwendung
einer ersten Zeitdauer durch, als eine abgelaufene Zeitdauer ab
der Zeit, zu der die Ausgabe von dem ersten Sauerstoffkonzentrationssensor
den ersten Referenzwert erreicht hat, nach dem Umschalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
von dem mageren Bereich zu dem fetten Bereich, sowie einer zweiten
Zeitdauer als abgelaufener Zeitdauer ab der Zeit, zu der die Ausgabe
von dem ersten Sauerstoffkonzentrationssensor den zweiten Referenzwert
erreicht hat.
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Mit
dieser Konfiguration wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von
dem mageren Bereich zu dem fetten Bereich umgeschaltet. Danach wird
die erste Zeitdauer gemessen. Ferner wird die zweite Zeitdauer gemessen.
Dann wird die Verschlechterung der NOx-Beseitigungsvorrichtung gemäß den oben
gemessenen ersten und zweiten Zeitdauern und der Ausgabe von dem
zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor bestimmt. Die Beziehung zwischen
der zweiten Zeitdauer und der Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
ist weniger empfindlich auf den Verschlechterungsgrad des Katalysators, der
stromauf der NOx-Beseitigungsvorrichtung vorgesehen ist, und die
Beziehung zwischen der ersten Zeitdauer und der Ausgabe von dem
zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor ist weniger empfindlich auf Schwankungen
in den Reaktionscharakteristiken der Sauerstoffkonzentrationssensoren.
Dementsprechend kann unter Berücksichtigung
der ersten und zweiten Zeitdauern eine akkurate Verschlechterungsbestimmung
durchgeführt
werden.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung normal
ist, wenn die erste Zeitdauer größer oder gleich
einem OK-Bestimmungsschwellenwert zu der Zeit ist, zu der die Ausgabe
von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor den ersten Referenzwert erreicht
hat.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung schlechter
geworden ist, wenn die erste Zeitdauer kleiner als ein NG-Bestimmungsschwellenwert
zu der Zeit ist, zu der die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
den ersten Referenzwert erreicht hat.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung normal
ist, wenn die erste Zeitdauer größer oder gleich
einem NG-Bestimmungsschwellenwert und kleiner als ein OK-Bestimmungsschwellenwert
ist, der größer als
der NG-Bestimmungsschwellenwert zu
der Zeit ist, zu der die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
den ersten Referenzwert erreicht hat, und wenn die zweite Zeitdauer größer oder
gleich einem vorbestimmten Schwellenwert zu der Zeit ist, zu der
die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor den zweiten Referenzwert
erreicht hat.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung schlechter
geworden ist, wenn die erste Zeitdauer größer oder gleich einem NG-Bestimmungsschwellenwert
und kleiner als ein OK-Bestimmungsschwellenwert ist, der größer ist
als der NG-Bestimmungsschwellenwert,
zu der Zeit, zu der die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
den ersten Referenzwert erreicht hat, und wenn die zweite Zeitdauer
kleiner als ein vorbestimmter Bestimmungsschwellenwert zu der Zeit
ist, zu der die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
den zweiten Referenzwert erreicht hat.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung schlechter
geworden ist, wenn die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
größer als der
erste Referenzwert zu der Zeit ist, zu der die erste Zeitdauer einen
NG-Bestimmungsschwellenwert erreicht hat.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung normal
ist, wenn die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
kleiner oder gleich dem ersten Referenzwert zu der Zeit ist, zu
der die erste Zeitdauer einen OK-Bestimmungsschwellenwert erreicht
hat.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung normal
ist, wenn die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
größer als
der erste Referenzwert zu der Zeit ist, zu der die erste Zeitdauer einen
OK-Bestimmungsschwellenwert erreicht hat, und wenn die Ausgabe von
dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor kleiner oder gleich dem
zweiten Referenzwert zu der Zeit ist, zu der die zweite Zeitdauer
einen vorbestimmten Bestimmungsschwellenwert erreicht hat.
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Das
Verschlechterungsbestimmungsmodul bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung schlechter
geworden ist, wenn die Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
größer als der
erste Referenzwert zu der Zeit ist, zu der die erste Zeitdauer einen
OK-Bestimmungsschwellenwert erreicht hat, und wenn die Ausgabe von
dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor größer als der zweite Referenzwert
zu der Zeit ist, zu der die zweite Zeitdauer einen vorbestimmten
Bestimmungsschwellenwert erreicht hat.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration eines Verbrennungsmotors
und eines Abgasemissionsregelsystems dafür gemäß einer bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Flussdiagramm, das ein Programm zur Berechnung eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniskoeffizienten
(KCMD) in der bevorzugten Ausführung
zeigt;
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3 ist
ein Zeitdiagramm zur Darstellung der Einstellung des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniskoeffizienten
während
des Magerbetriebs;
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4 ist
ein Flussdiagramm, das ein Programm zur Bestimmung von Ausführungsbedingungen
der Verschlechterungsbestimmung einer NOx-Beseitigungsvorrichtung zeigt;
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5 ist
ein Flussdiagramm, das ein Programm zur Ausführung der Verschlechterungsbestimmungs
der NOx-Beseitigungsvorrichtung in der bevorzugten Ausführung zeigt;
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6A und 6B sind
Zeitdiagramme zur Darstellung von Änderungen in den Ausgangswerten von
den zwei Sauerstoffkonzentrationssensoren über die Zeit; und
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7 ist
ein Flussdiagramm, das eine Modifikation des in 5 gezeigten
Prozesses zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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Nun
werden gegenwärtig
bevorzugte Ausführungen
der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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In
Bezug auf 1 ist schematisch eine allgemeine
Konfiguration eines Verbrennungsmotors (der nachfolgend als "Motor" bezeichnet wird)
und eines Steuersystems dafür
gezeigt, das ein Abgasemissionsregelsystem gemäß einer bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung enthält.
Der Motor 1 kann ein Vierzylindermotor sein. Der Motor 1 weist
ein Einlassrohr 2 auf, das mit einem Drosselventil 3 versehen
ist. Ein Drosselventilöffnungswinkel (θTH)-Sensor 4 ist
mit dem Drosselventil 3 verbunden. Der Sensor 4 gibt
ein elektrisches Signal entsprechend einem Öffnungswinkel des Drosselventils 3 aus
und liefert das Signal zu einer elektronischen Steuereinheit (die
nachfolgend als "ECU" bezeichnet wird) 5 aus,
um den Motor 1 zu steuern/zu regeln.
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Kraftstoffeinspritzventile 6,
von denen nur eines gezeigt ist, sind in das Einlassrohr 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.
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Ein
Absoluteinlassdruck (PBA)-Sensor 8 ist unmittelbar stromab
des Drosselventils 3 vorgesehen. Ein Absolutdrucksignal,
das durch den Absoluteinlassdrucksensor 8 ein elektrisches
Signal umgewandelt ist, wird der ECU 5 zugeführt. Ein
Einlasslufttemperatur (TA)-Sensor 9 ist stromab des Absoluteinlassdrucksensors 8 vorgesehen,
um die Einlasslufttemperatur TA zu erfassen. Ein elektrisches Signal, das
der erfassten Einlasslufttemperatur TA entspricht, wird von dem
Sensor 9 ausgegeben und der ECU 5 zugeführt.
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Ein
Motorkühlmitteltemperatur
(TW)-Sensor 10, wie etwa ein Thermistor, ist an dem Körper des Motors 1 angebracht,
um eine Motorkühlmitteltemperatur
(Kühlwassertemperatur)
TW zu erfassen. Ein Temperatursignal, das der erfassten Motorkühlmitteltemperatur
TW entspricht, wird von dem Sensor 10 ausgegeben und der
ECU 5 zugeführt.
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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 einen OT-Signalimpuls an
einer Kurbelwinkelposition aus, die sich an einem vorbestimmten
Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt (OT) befindet, der dem Beginn
eines Ansaugtakts jedes Zylinders des Motors 1 entspricht
(alle 180° Kurbelwinkel
im Falle eines Vierzylindermotors). Der Zylinderunterscheidungssensor 12 gibt
einen Zylinderunterscheidungssignalimpuls bei einer vorbestimmten
Kurbelwinkelposition für
einen bestimmten Zylinder des Motors 1 aus. Diese Signalimpulse,
die von den Sensoren 11 und 12 ausgegeben werden,
werden der ECU 5 zugeführt.
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Ein
Auspuffrohr 13 des Motors 1 ist mit einem Dreiwegekatalysator
und einer NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 als NOx-Beseitigungsmittel
versehen, das stromab des Dreiwegekatalysators 14 angeordnet
ist.
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Der
Dreiwegekatalysator 14 hat eine Sauerstoffspeicherkapazität und hat
die Funktion, im mageren Abgaszustand, wo das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines
dem Motor 1 zuzuführenden
Luft-Kraftstoff-Gemisches in einen mageren Bereich in Bezug auf
das stöchiometrische
Verhältnis
gelegt wird und die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen daher relativ
hoch ist, etwas von dem in den Abgasen enthaltenen Sauerstoff zu
speichern. Der Dreiwegekatalysator 14 hat auch die Funktion,
in dem fetten Abgaszustand, wo das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem
Motor 1 zuzuführenden
Luft-Kraftstoff-Gemisches in einen fetten Bereich in Bezug auf das
stöchiometrische
Verhältnis
gelegt wird und die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen daher
relativ niedrig ist, mit einem großen Anteil von KW- und CO-Komponenten,
das in den Abgasen enthaltene KW und CO mittels des gespeicherten
Sauerstoffs zu oxidieren.
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Die
NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 enthält ein NOx-Absorbens zum Absorbieren
von NOx sowie einen Katalysator zum Beschleunigen von Oxidation und
Reduktion. Die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 absorbiert
NOx in dem mageren Abgaszustand, wo das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des
dem Motor 1 zuzuführenden
Luft-Kraftstoff-Gemisches in einen mageren Bereich in Bezug auf
das stöchiometrische
Verhältnis
gelegt ist. Die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 entlädt das absorbierte
NOx in dem fetten Abgaszustand, wo das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des
dem Motor 1 zugeführten
Luft-Kraftstoff-Gemisches sich in der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses oder
in einem fetten Bereich in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis befindet,
um hierdurch das entladene NOx durch KW und CO in Stickstoffgas
zu reduzieren, und das KW und CO in Wasserdampf und Kohlendioxid
zu oxidieren.
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Wenn
die von dem NOx-Absorbens absorbierte NOx-Menge die Grenze von dessen
NOx-Absorptionskapazität
erreicht, d.h. die maximale NOx-Absorptionsmenge,
kann das NOx-Absorbens kein NOx mehr absorbieren. Dementsprechend
wird, um das absorbierte NOx zu entladen und zu reduzieren, das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
angereichert, d.h. es wird eine Reduktionsanreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
durchgeführt.
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Ein
Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor
vom proportionalen Typ (der nachfolgend als "LAF-Sensor" bezeichnet wird) 17 ist an
dem Auspuffrohr 13 an einer Position stromauf des Dreiwegekatalysators
angebracht. Der LAF-Sensor 17 gibt
ein elektrisches Signal aus, das zu der Sauerstoffkonzentration
(dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis)
in den Abgasen im Wesentlichen proportional ist, und führt das
elektrische Signal der ECU 5 zu.
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Ein
Sauerstoffkonzentrationssensor vom binären Typ (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-Beseitigungvorrichtung 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 deren 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 sie geben in einem mageren Bereich in Bezug auf das stöchiometrische
Verhältnis
ein Niedrigpegelsignal aus.
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Der
Motor 1 hat einen Ventilsteuerungsumschaltmechanismus 30,
der in der Lage ist, die Ventilsteuerzeit der Einlassventile und
Auslassventile zwischen einer Hochdrehzahlventilsteuerzeit, die
für einen
Hochdrehzahlbetriebsbereich des Motors 1 geeignet ist,
und einer Niederdrehzahlventilsteuerzeit, die für einen Niederdrehzahlbetriebsbereich
der Motors 1 geeignet ist, umzuschalten. Dieses Umschalten
der Ventilsteuerzeit beinhaltet auch das Umschalten eines Ventilshubbetrags.
Ferner wird, wenn die Niederdrehzahlventilsteuerzeit ausgewählt ist,
eines der zwei Einlassventile in jedem Zylinder gestoppt, um eine
stabile Verbrennung auch in dem Fall sicherzustellen, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in
Bezug auf das stöchiometrische
Verhältnis
mager eingestellt ist.
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Der
Ventilsteuerungsumschaltmechanismus 3 hat einen solchen
Typ, dass das Umschalten der Ventilsteuerzeit hydraulisch ausgeführt wird.
D.h. 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.
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Ein
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 erfasst die Fahrgeschwindigkeit
(Fahrzeuggeschwindigkeit) VP eines vom Motor 1 angetriebenen
Fahrzeugs. Der Geschwindigkeitssensor 20 ist mit der ECU 5 verbunden
und führt
der ECU 5 ein Erfassungssignal zu.
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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, und einer Funktoin des Umwandelns von
analogen Signalwerten in digitale Signalwerte, eine zentrale Prozessoreinheit
(die nachfolgend als "CPU" bezeichnet wird) 5b,
einen Speichersatz 5c, bestehend aus einem ROM (Festwertspeicher),
der vorab verschiedene Betriebsprogramme speichert, die von der
CPU 5b auszuführen sind,
und einem RAM (Direktzugriffspeicher) zum Speichern der Berechnungsergebnisse
oder dgl. von der CPU 5b, sowie eine Ausgabeschaltung 5d zum Zuführen von
Treibersignalen zu den Kraftstoffeinspritzventilen 6.
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Die
CPU 5b bestimmt verschiedene Motorbetriebszustände entsprechend
den oben erwähnten verschiedenen
Motorbetriebsparametersignalen und berechnet eine Kraftstoffeinspritzdauer
TOUT jedes Kraftstoffeinspritzventils 6 zum Öffnen synchron
mit dem OT-Signalimpuls
gemäß der Gleichung
1, gemäß den oben
bestimmten Motorbetriebszuständen. TOUT = TIM × KCMD × KLAF × K1 + K2 (1)
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TIM
ist eine Basiskraftstoffmenge, insbesondere eine Basiskraftstoffeinspritzdauer
jedes Kraftstoffeinspritzventils 6, und sie wird durch
Abfrage eines TI-Kennfelds bestimmt, das entsprechend der Motordrehzahl
NE und dem absoluten Einlassdruck PBA gesetzt ist. Das TI-Kennfeld ist so gesetzt,
dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
eines dem Motor 1 zuzuführenden
Luft-Kraftstoff-Gemisches im Wesentlichen gleich dem stöchiometrischen
Verhältnis
in einem Betriebszustand gemäß der Motordrehzahl
NE und dem absoluten Einlassdruck PBA wird. D.h. die Basiskraftstoffmenge
TIM hat einen Wert, der im Wesentlichen proportional zu einer Einlassluftmenge
(einem Massenfluss) pro Zeiteinheit von dem Motor ist.
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KCMD
ist ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniskoeffizient, der gemäß Motorbetriebsparametern,
wie etwa der Motordrehzahl NE, dem Drosselventilöffnungswinkel θTH und der
Motorkühlmitteltemperatur TW
gesetzt wird. Der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniskoeffizient KCMD ist proportional
zum Kehrwert eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/F, d.h. proportional
zu einem Kraftstoff-Luft-Verhältnis
F/A, und nimmt für das
stöchiometrische
Verhältnis
einen Wert von 1,0 ein, sodass KCMD auch als Solläquivalenzverhältnis bezeichnet
wird. Ferner wird in dem Fall der Ausführung der Reduktionsanreicherung
oder der Verschlechterungsbestimmung der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15,
die nachfolgend beschrieben wird, der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniskoeffizient
KCMD auf einen vorbestimmten Anreicherungswert KCMDRR oder KCMDRM
für die
Anreicherung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gesetzt.
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KLAF
ist ein duch PID (Proportional Integral Differenzial)-Regelung berechneter
Luft-Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizient,
sodass ein erfasstes Äquivalenzverhältnis KACT,
das aus einem erfassten Wert von dem LAF-Sensor 17 berechnet wird, gleich
dem Solläquivalenzverhältnis KCMD wird,
in dem Fall, dass die Bedingungen für die Ausführung einer Rückkopplungsregelung
erfüllt
sind.
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K1
und K2 sind jeweils ein Korrekturkoeffizient bzw. eine Korrekturvariable,
die entsprechend verschiedenen Motorparametersignalen jeweils berechnet
sind. Der Korrekturkoeffizient K1 und die Korrekturvariable K2 sind
vorbestimmte Werte, die verschiedene Charakteristiken wie etwa die
Kraftstoffverbrauchscharakteristiken und die Motorbeschleunigungscharakteristiken
entsprechend den Motorbetriebszuständen optimieren.
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Die
CPU 5b liefert ein Treibersignal zum Öffnen jedes Kraftstoffeinspritzventils 6 gemäß der oben erhaltenen
Kraftstoffeinspritzdauer TOUT durch die Ausgabeschaltung 5d zu
dem Kraftstoffeinspritzventil 6.
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2 ist
ein Flussdiagramm, das ein Programm zur Berechnung des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniskoeffizienten
KCMD zeigt, angewendet auf die oben erwähnte Gleichung 1. Dieses Programm
wird von der CPU 5b mit vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt.
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In
Schritt S21 wird bestimmt, ob der Motor in einem Magerbetriebszustand
ist oder nicht, d.h. ob ein in Schritt S28 gespeicherter Wert KCMDB
des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniskoeffizienten
KCMD, der nachfolgend während
der normalen Steuerung beschrieben wird, kleiner als "1,0" ist oder nicht. Wenn
KCMDB größer oder
gleich "1,0" ist, d.h. wenn der
Motor 1 nicht in dem Magerbetriebszustand ist, geht das
Programm direkt zu Schritt S25 weiter, worin ein Reduktionsanreicherungsflag
FRROK, das durch "1" die Ausführungsdauer
der Reduktionsanreicherung anzeigt, auf der "0" gesetzt
wird, und ein Verschlechterungsbestimmungsanreicherungsflag FRMOK,
das durch "1" die Ausführungsdauer
der Luft-Kraftstoff-Verhältnisanreicherung
zur Verschlechterungsbestimmung der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 anzeigt,
ebenfalls auf "0" gesetzt wird. Danach
wird eine Reduktionsanreicherungszeit TRR (z.B. 5 bis 10 Sekunden)
auf einen Herunterzähltimer TMRR
gesetzt, auf den in Schritt S33 Bezug genommen wird, unten beschrieben,
und wird eine Verschlechterungsbestimmungsanreicherungszeit TRM,
die länger
ist als die Reduktionsanreicherungszeit TRR, auf einen Herunterzähltimer
tmRM gesetzt, auf den in Schritt S37 Bezug genommen wird, ebenfalls
unten beschrieben. Dann werden die Timer tmRR und tmRM gestartet
(Schritt S26). Es wird eine normale Steuerung ausgeführt, um
den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniskoeffizienten
KCMD gemäß den Motorbetriebszuständen zu
setzen (Schritt S27). Grundlegend wird der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniskoeffizient
KCMD gemäß der Motordrehzahl NE
und dem absoluten Einlassdruck PBA gesetzt. Jedoch wird in dem Zustand,
wo die Motorkühlmitteltemperatur
TW niedrig ist oder der Motor 1 in einem vorbestimmten
Hochlastbetriebszustand ist, der Wert des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniskoeffizienten KCMD
entsprechend diesen Bedingungen gesetzt. Dann wird der in Schritt
S27 berechnete Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniskoeffizient
KCMDM als gespeicherter Wert KCMDB gespeichert (Schritt S28) und
dieses Programm endet.
-
Wenn
in Schritt S21 KCMDB kleiner als "1,0" ist,
d.h. wenn der Motor 1 in dem mageren Betriebszustand ist,
wird ein in Schritt S23 zu verwendender Inkrementwert ADDNOx gemäß der Motordrehzahl NE
und dem absoluten Einlassdruck PBA bestimmt (Schritt S22). Der Inkrementwert
ADDNOx ist ein Parameter entsprechend der NOx-Menge, die während des
Magerbetriebs pro Zeiteinheit abgegeben wird. Dieser Parameter vergrößert sich
mit einer Zunahme der Motordrehzahl NE und mit einer Zunahme des absoluten
Einlassdrucks PBA.
-
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,
d.h. einen Zählwert, der
der von dem NOx-Absorbens absorbierten NOx-Menge entspricht. 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 die normale Steuerung
ausgeführt
wird, d.h. der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniskoeffizient KCMD gemäß den Motorbetriebszuständen gesetzt
wird. Der zulässige
Wert CNOxREF wird auf einen Wert entsprechend einer NOx-Menge gesetzt,
der ein wenig kleiner ist als die maximale NOx-Absorptionsmenge
des NOx-Absorbens.
-
Wenn
in Schritt S24 CNOx größer als
CNOxREF ist, dann wird bestimmt, ob ein Verschlechterungsbestimmungsbefehlsflag
FCMD "1" ist oder nicht (Schritt
S30). Wenn dieses Flag auf "1" gesetzt ist, zeigt
dies an, dass der Ausführungsbefehl
für die Verschlechterungsbestimmung
für die
NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 aktiv
ist. Es genügt,
die Verschlechterungsbestimmung für die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 einmal
pro Motorbetriebsperiode auszuführen
(eine Dauer seit dem Start bis zum Stopp des Motors). Dann wird
das Verschlechterungsbestimmungsbefehlsflag FMCMD auf "1" zu der Zeit gesetzt, zu der der Motorbetriebszustand
nach dem Start des Motors stabil wird.
-
Anfänglich ist
das Flag FMCMD auf "0" gesetzt. Daher geht
das Programm von Schritt S30 zu Schritt S31 weiter, worin das Reduktionsanreicherungsflag
FRROK auf "1" gesetzt wird. Anschließend wird
der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniskoeffizient KCMD
auf einen vorbestimmten Anreicherungswert KCMDRR entsprechend einem
Wert gesetzt, der einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von z.B. 14,0 äquivalent
ist, um hierdurch die Reduktionsanreicherung auszuführen (Schritt
S32). Dann wird bestimmt, ob der gegenwärtige Wert des Timers tmRR "0" ist oder nicht (Schritt S33). Wenn
tmRR nicht "0" ist, endet dieses
Programm. Wenn tmRR gleich "0" ist, wird das Reduktionsanreicherungsflag
FRROK auf "0" gesetzt und wird
der gegenwärtige
Wert des NOx-Mengenzählers
CNOx auf "0" rückgesetzt
(Schritt S34). Dementsprechend wird die Antwort auf Schritt S24
anschließend
negativ (NEIN), sodass dann die normale Steuerung ausgeführt wird.
-
Wenn
in Schritt S24 CNOx größer als
CNOxREF ist, und zwar in dem Zustand, wo der Verschlechterungsbestimmungsbefehl
ausgegeben worden ist (FMCMD = 1), geht das Programm von Schritt
S30 zu Schritt S35 weiter, worin das Verschlechterungsbestimmungsanreicherungsflag FRMOK
auf "1" gesetzt wird. Anschließend wird
der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniskoeffizient
KCMD auf einen vorbestimmten Verschlechterungsbestimmungsanreicherungswert
KCMDRM gesetzt (1 < KCMDRM < KCMDRR), entsprechend
einem Wert, der von dem mageren Bereich ein wenig von einem Wert,
der zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von
z.B. 14,0 äquivalent
ist, verschoben ist, um hierdurch die Verschlechterungsbestimmungsanreicherung
auszuführen
(Schritt S36). Der Grund dafür,
den Anreicherungsgrad bei der Ausführung der Verschlechterungsbestimmung
kleiner zu machen als den Anreicherungsgrad der gewöhnlichen
Reduktionsanreicherung ist, dass dann, wenn der Anreicherungsgrad groß ist und
die Anreicherungszeit kurz ist, eine unrichtige Bestimmung auftreten
könnte.
Dementsprechend kann durch das Reduzieren des Anreicherungsgrads
und Erhöhen
der Anreicherungsausführungszeit
TRM die Genauigkeit der Verschlechterungsbestimmung verbessert werden.
-
Anschließend wird
bestimmt, ob der gegenwärtige
Wert des Timers tmRM "0" ist oder nicht (Schritt
S37). Wenn tmRM nicht gleich 0 ist, endet dieses Programm. Wenn
tmRM gleich "0" ist, werden sowohl
das Verschlechterungsbestimmungsanreicherungsflag FRMOK als auch
der Verschlechterungsbestimmungsbefehlsflag FMCMD auf "0" gesetzt und wird der gegenwärtige Wert
des NOx-Mengenzählers
CNOx auf "0" rückgesetzt
(Schritt S38). Dementsprechend wird die Antwort auf Schritt S24 anschließend negativ
(NEIN), sodass dann die normale Steuerung ausgeführt wird.
-
Gemäß dem in 2 gezeigten
Prozess wird die Reduktionsanreicherung intermittierend ausgeführt, wie
mit einer durchgehenden Linie in 3 gezeigt
(während
einer Zeitdauer zwischen t1 und t2, einer Zeitdauer zwischen t3
und t4 und einer Zeitdauer zwischern t5 und t6), in einem Motorbetriebszustand,
wo der Magerbetrieb zugelassen ist, sodass das NOx, das durch das
NOx-Absorbens in der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 absorbiert
ist, mit geeigneten Intervallen entladen wird. Ferner wird in dem
Fall, dass der Verschlechterungsbestimmungsbefehl vor der Zeit t3
ausgegeben wird, z.B. die Verschlechterungsbestimmungsanreicherung
derart ausgeführt,
dass der Anreicherungsgrad kleiner gemacht wird als der Reduktionsanreicherungsgrad, und
dass die Ausführungszeitdauer
länger
gemacht wird (TRM = Zeitdauer zwischen t3 und t4a) als die Ausführungszeitdauer
während
der Reduktionsanreicherung.
-
4 ist
ein Flussdiagramm, das ein Programm zu Bestimmung einer Ausführungsbedingung der
Verschlechterungsbestimmung für
die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 zeigt.
Dieses Programm wird durch die CPU 5b synchron mit der
Erzeugung eines OT-Signalimpulses ausgeführt.
-
In
Schritt S51 wird bestimmt, ob ein Aktivierungsflag FNTO2 "1" ist oder nicht. Wenn das Flag FNTO2
auf "1" gesetzt ist, zeigt
dies an, dass der stromabwärtige
O2-Sensor 19 aktiviert ist. Wenn FNTO2 "1" ist,
d.h. wenn der stromabwärtige O2-Sensor 19 aktiviert
worden ist, dann wird bestimmt, ob ein Magerbetriebsflag FLB "1" ist oder nicht (Schritt S52). Wenn
das Flag FLB auf "1" gesetzt ist, zeigt
dies an, dass ein Magerbetrieb, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in
einem mageren Bereich in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis gesetzt
ist, zugelassen ist. Wenn FLB "1" ist, dann wird bestimmt,
ob das Reduktionsanreicherungsflag FRROK "0" ist
oder nicht (Schritt S53).
-
Wenn
die Antwort auf einen der Schritte S51 bis S53 negativ ist (NEIN),
werden ein erster Abgasmengenparameter GAIRLNCL und zweiter Abgasmengenparameter
GAIRLNCH, die in dem in 5 gezeigten Prozess berechnet
und verwendet werden, unten beschrieben, auf "0" gesetzt
(Schritt S56) und wird ein Ausführungsbedingungflag
FMCND67B auf "0" gesetzt (Schritt
S57). Das Flag FMCND67B zeigt, wenn es auf "1" gesetzt
ist, an, dass die Ausführungsbedingung
der Verschlechterungsbestimmung erfüllt ist. Dann endet dieses
Programm.
-
Wenn
die Antworten auf alle Schritt S51 bis S53 positiv sind (JA), dann
wird bestimmt, ob der Motorbetriebszustand normal ist oder nicht
(Schritt S54).
-
Insbesondere
wird bestimmt, ob die Motordrehzahl NE in dem Bereich zwischen einer
vorbestimmten Obergrenze NEH (z.B. 3000 Upm) und einer vorbestimmten
Untergrenze NEL (z.B. 1200 Upm) liegt, der absolute Einlassdruck
PBA in dem Bereich zwischen einer vorbestimmten Obergrenze PBAH
(z.B. 88 kPa) und einer vorbestimmten Untergrenze PBAL (z.B. 21
kPa) liegt, die Einlasslufttemperatur TA in dem Bereich zwischen
einer vorbestimmten Obergrenze TAH (z.B. 100 °C) und einer vorbestimmten Untergrenze
TAL (z.B. –7 °C) liegt, die
Motorkühlmitteltemperatur
TW in dem Bereich zwischen einer vorbestimmten Obergrenze TWH (z.B.
100 °C)
und einer vorbestimmten Untergrenze TWL (z.B: 75 °C) liegt
und die Fahrzeuggeschwindigkeit VP in dem Bereich zwischen einer
vorbestimmten Obergrenze VPH (z.B. 120 km/h) und einer vorbestimmten
Untergrenze VPL (z.B. 35 km/h) liegt oder nicht. Wenn zumindest
eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist, wird die Antwort auf
Schritt S54 negativ (NEIN) und das Programm geht zu Schritt S56
weiter. Wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, wird die Antwort
auf Schritt S54 positiv (JA), und das Programm geht zu Schritt S55
weiter, worin bestimmt wird, ob das Verschlechterungsbestimmungsanreicherungsflag
FRMOK "1" ist oder nicht.
-
Bis
die NOx-Menge, die durch das NOx-Absorbens in der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 absorbiert
ist, angenähert
maximal wird (Sättigungszustand)
und das Verschlechterungsbestimmungsanreicherungsflag FRMOK in dem
Prozess von 2 auf "1" gesetzt
wird, geht das Programm von Schritt S55 zu Schritt S56 weiter. Wenn
FRMOK gleich "1" ist, dann wird bestimmt,
ob eine Ausgangsspannung SVO2 von dem stromaufwärtigen O2-Sensor 18 eine erste stromaufwärtige Referenzspannung
SVREFL (z.B. 0,3 V) überschritten
hat oder nicht (Schritt S58). Während
einer bestimmten Zeitdauer nach dem Start der Verschlechterungsbestimmungsanreicherung werden
KW und CO durch den Dreiwegekatalysator 14 oxidiert, sodass
die Ausgangsspannung SVO2 weiterhin kleiner ist als die Referenzspannung
SVREFL. Dementsprechend geht das Programm von Schritt S58 zu Schritt
S59 weiter, worin der erste Abgasmengenparameter GAIRLNCL auf "0" gesetzt wird. Dann wird das Ausführungsbedingungsflag FMCND67B
auf "1" gesetzt (Schritt
S62), und dieses Programm endet.
-
Wenn
der in dem Dreiwegekatalysator 14 akkumulierte Sauerstoff
ausgeht, was zu einem fetten Abgaszustand in der Nähe des O2-Sensors 18 führt, und
die Ausgangsspannung SVO2 die erste stromabwärtige Referenzspannung SVREFL überschreitet,
geht das Programm zu Schritt S60 weiter, worin bestimmt wird, ob
die Ausgangsspannung SVO2 eine zweite stromaufwärtige Referenzspannung SVREFH
(z.B. 0,6 V) überschreitet
oder nicht, die größer ist
als die erste stromaufwärtige
Referenzspannung SVREFL. Da zuerst SVO2 kleiner ist als SVREFH,
wird der zweite Abgasmengenparameter GAIRLNCH auf "0" gesetzt (Schritt S61), und dann geht
das Programm zu Schritt S62 weiter. Wenn SVO2 größer als SVREFH wird, geht das
Programm von Schritt S60 direkt zu Schritt S62 weiter, ohne Schritt
S61 auszuführen.
-
5 ist
ein Flussdiagramm, das ein Programm zur Bestimmung der Verschlechterung
der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 zeigt. Dieses Programm
wird von der CPU 5b synchron mit der Erzeugung eines OT-Signalimpulses
ausgeführt.
-
In
Schritt S71 wird bestimmt, ob das Ausführungsbedingungflag FMCND67B "1" ist oder nicht. Wenn FMCND67B "0" ist, was anzeigt, dass die Ausführungsbedingung
nicht erfüllt
ist, wird ein Bestimmungsverhinderungsflag FEXT67B, auf das in Schritt S74
Bezug genommen wird, auf "0" gesetzt (Schritt S78),
und dann endet dieses Programm. In dem Fall, dass durch die Schritte
S75 bis S77 und S80 bestimmt wird, dass sich die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 in
einem Zustand in der Mitte zwischen einem normalen Zustand und einem
verschlechterten Zustand befindet, wird das Bestimmungsverhinderungsflag
FEXT67B auf "1" gesetzt (Schritt
S85).
-
Wenn
in Schritt S71 FMCND67B "1" ist, wird bestimmt,
ob die Ausgangsspannung SVO2 von dem stromaufwärtigen O2-Sensor 18 die
zweite stromaufwärtige
Referenzspannung SVREFH überschreitet oder
nicht (Schritt S72). Da zuerst SVO2 kleiner als SVREFH ist, geht
das Programm unmittelbar zu Schritt S74 weiter, worin bestimmt wird,
ob das Bestimmungsverhinderungsflag FEXT67B "1" ist
oder nicht (Schritt S74). Da zuerst FEXT67B "0" ist,
geht das Programm zu Schritt S75 weiter, worin bestimmt wird, ob
eine Ausgangsspannung TVO2 von dem stromabwärtigen O2-Sensor 19 größer oder
gleich einer ersten stromabwärtigen
Referenzspannung TVREFL (z.B. 0,3 V) ist oder nicht, die im Wesentlichen
gleich der ersten stromaufwärtigen
Referenzspannung SVREFL ist. Unmittelbar nachdem das Ausführungsbedingungsflag
FMCND67B "1" geworden ist, ist
TVO2 kleiner als TVREFL. Dementsprechend geht das Programm zu Schritt
S76 weiter, worin der erste Abgasmengenparameter GAIRLNCL ua sder
unten gezeigten Gleichung (2) errechnet wird. GAIRLNCL = GAIRLNCL + TIM (2)
-
Hierbei
ist TIM eine Basiskraftstoffmenge, die entsprechend einem Motorbetriebszustand
(Motordrehzahl NE und Absoluteinlassdruck PBA) so gesetzt wird,
dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
das stöchiometrische
Verhältnis
wird. Dementsprechend ist TIM ein Parameter, der proportional zu
einer Einlassluftmenge pro Zeiteinheit von dem Motor 1 ist.
In anderen Worten, TIM ist ein Parameter, der proportional zu einer
Abgasmenge pro Zeiteinheit von dem Motor 1 ist. Während SVO2
kleiner oder gleich SVREFL ist, wird durch den Prozess von 4 der
Abgasmengenparameter GAIRLNCL auf "0" gehalten.
Dementsprechend wird ab der Zeit, zu der die Ausgangsspannung SVO2
von dem stromabfwärtigen
O2-Sensor 18 die erste stromaufwärtige Referenzspannung SVREFL überschreitet,
aus der Berechnung von Schritt S76 der erste Abgasmengenparameter GAIRLNCL
erhalten, der einen Integralwert der Abgasmenge anzeigt, die in
die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 fließt. Ferner wird während der
Ausführung
der Verschlechterungsbestimmung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf
einem festen fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (einem Wert entsprechend KCMDRM)
in einem fetten Bereich in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis gehalten.
Daher hat dieser Abgasmengenparameter GAIRLNCL einen Wert, der proportional
zu einem Integralwert der Menge in den Abgasen enthaltener reduzierender
Komponenten (KW und CO) ist.
-
Wenn
in Schritt S75 TVO2 größer oder
gleich TVREFL wird, geht das Programm zu Schritt S77 weiter, worin
bestimmt wird, ob der erste Abgasmengenparameter GAIRLNCL größer oder
gleich einem OK-Bestimmungsschwellenwert
GAIRLOK ist oder nicht. Wenn GAIRLNCL größer oder gleich GAIRLOK ist,
wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 normal
ist, und es wird ein Normalitätsflag FOK67B
auf "1" gesetzt (Schritt
S79), das anzeigt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 normal
ist. Dann wird ein Endeflag FDONE67B auf "1" gesetzt (Schritt
S82), welches anzeigt, das die Verschlechterungsbestimmung beendet
ist, und dieses Programm endet.
-
Wenn
in Schritt S77 bestimmt wird, dass GAIRLNCL kleiner als GAIRLOK
ist, wird bestimmt, ob der erste Abgasmengenparameter GAIRLNCL größer oder
gleich einem NG-Bestimmungsschwellenwert GAIRLNG ist oder nicht,
der kleiner ist als der OK-Bestimmungsschwellenwert GAIRLOK (Schritt S80).
Wenn GAIRLNCL kleiner als GAIRLNG ist, wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 schlechter
geworden ist (ein Verschlechterungsgrad wird als ein unstabiler
Pegel bestimmt), und ein Verschlechterungsflag FFSD67B wird auf "1" gesetzt (Schritt S81), was anzeigt,
dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 schlechter geworden
ist. Dann geht das Programm zu Schritt S82 weiter.
-
Wenn
in Schritt S80 GAIRLNCL größer oder gleich
GAIRLNG ist, wird das Bestimmungsverhinderungsflag FEXT67B auf "1" gesetzt (Schritt S85), und dieses Programm
endet. Nach der Ausführung
von Schritt S85 geht das Programm von Schritt S74 zu Schritt S83
weiter.
-
In
dem Fall, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 normal
ist, wird ein Wert GAIRLNCLR des ersten Abgasmengenparameters GAIRLNCL ("GAIRLNCLR" wird nachfolgend
als "erster fetter Umkehrparameterwert" bezeichnet), zu
der Zeit, zu der die stromabwärtige
O2-Sensorausgabe TVO2 die erste stromabwärtige Referenzspannung TVREFL
erreicht hat, größer als
der OK-Bestimmungsschwellenwert GAIRLOK wird, auch unter Berücksichtigung
der Differenzen in den Eigenschaften einer Mehrzahl von NOx-Beseitigungsvorrichtungen.
In anderen Worten, der OK-Bestimmungsschwellenwert
GAIRLOK wird als ein Schwellenwert gesetzt, gemäß dem die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 zuverlässig als
normal bestimmt werden kann, auch unter Berücksichtigung von Differenzen
in den Eigenschaften einer Mehrzahl von NOx-Beseitigungsvorrichtungen.
Ferner wird der NG-Bestimmungsschwellenwert GAIRLNCNG al sein Schwellenwert gesetzt,
gemäß dem die
NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 zuverlässig als schlechter geworden
bestimmt werden kann, auch unter Berücksichtigung von Differenzen
in den Eigenschaften einer Mehrzahl von NOx-Beseitigungsvorrichtungen. Wenn der
erste fette Umkehrparameterwert GAIRLNCLR in dem Bereich zwischen
dem NG-Bestimmungsschwellenwert GAIRLNCNG und dem OK-Bestimmungsschwellenwert
GAIRLNCOK liegt, wird die Bestimmung, ob die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 normal
oder schlechter geworden ist, verhindert und wird die Bestimmung
unter Verwendung des zweiten Abgasmengenparameters GAIRLNCH ausgeführt, wie
unten beschrieben.
-
Wenn
in Schritt S72 die stromaufwärtige O2-Sensorausgabe
SV02 die zweite stromaufwärtige Referenzspannung
SVREFH überschreitet,
wird der zweite Abgasmengenparameter GAIRLNCH aus der unten gezeigten
Gleichung (3) errechnet (Schritt S73). Gleichung (3) wird erhalten,
indem man "GAIRLNCL" in Gleichung (2)
durch "GAIRLNCH" ersetzt. GAIRLNCH = GAIRLNCH + TIM (3)
-
Durch
die Schritte S72 und S73 wird der zweite Abgasmengenparameter GAIRLNCH
erhalten, der einen Integralwert der Abgasmenge anzeigt, die in
die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 fließt, und zwar ab der Zeit, zu
der die stromaufwärtige
O2-Sensorausgabe SVO2 die zweite stromaufwärtige Referenzspannung SVREFH überschreitet.
Ferner wird während
der Ausführung
der Verschlechterungsbestimmung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf
einem festen fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten (ein Wert entsprechend
KCMDRM) in einem fetten Bereich in Bezug auf das stöchiometrische
Verhältnis. Dementsprechend
hat der zweite Abgasmengenparameter GAIRLNCH auch einen Wert, der
proportional zu einem Integralwert der Menge von in den Abgasen
enthaltenen reduzierenden Komponenten (KW und CO) ist.
-
Wenn
in Schritt S85 das Verschlechterungsverhinderungsflag FEXT67B auf "1" gesetzt ist, geht das Programm von
Schritt S74 zu Schritt S83 weiter, worin bestimmt wird, ob die stromabwärtige O2-Sensorausgabe
TVO2 größer oder
gleich einer zweiten stromabwärtigen
Referenzspannung TVREFH (z.B. 0,6 V) ist oder nicht, die im Wesentlichen
gleich der zweiten stromaufwärtigen
Referenzspannung SVREFH ist. Da TVO2 kleiner als TVREFH ist, endet dieses
Programm sofort. Wenn TVO2 größer oder gleich
TVREFH wird, dann wird bestimmt, ob der zweite Abgasmengenparameter
GAIRLNCH größer oder
gleich einem vorbestimmten Bestimmungsschwellenwert GAIRHOK ist
oder nicht (Schritt S84). Wenn der zweite Abgasmengenparameter GAIRLNCH
größer oder
gleich dem vorbestimmten Bestimmungsschwellenwert GAIRHOK ist, wird
bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 normal
ist, und das Programm geht zu Schritt S79 weiter. Wenn hingegen
GAIRLNCH kleiner als GAIRHOK ist, wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 schlechter
geworden ist (der Verschlechterungsgrad ist ein nicht nutzbarer
Pegel), und das Programm geht zu Schritt S81 weiter.
-
Der
Prozess von 5 wird wie folgt zusammengefasst:
- 1) Wenn der erste Abgasmengenparameter GAIRLNCL
größer oder
gleich dem OK-Bestimmungsschwellenwert GAIRLOK zu der Zeit ist,
zu der die stromabwärtige
O2-Sensorausgabe TVO2 die erste stromabwärtige Referenzspannung TVREFL
erreicht hat, wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 normal
ist (Schritte S75, S77 und S79).
- 2) Wenn der erste Abgasmengenparameter GAIRLNCL kleiner als
der NG-Bestimmungsschwellenwert GAIRLNG zu der Zeit ist, zu der
die stromabwärtige
O2-Sensorausgabe TVO2 die erste stromabwärtige Referenzspannung TVREFL
erreicht hat, wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 schlechter
geworden ist (Schritte S75, S77, S80 und S81).
- 3) Wenn der erste Abgasmengenparameter GAIRLNCL größer oder
gleich dem NG-Bestimmungsschwellenwert GAIRLNG ist und kleiner als der
OK-Bestimmungsschwellenwert GAIRLOK zu der Zeit ist, zu der die
stromabwärtige
O2-Sensorausgabe TVO2 die erste stromabwärtige Referenzspannung TVREFL
erreicht hat, wird die Bestimmung davon, ob die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 normal
oder schlechter geworden ist, verhindert (Schritte S75, S77, S80
und S85). Anschließend
wird die folgende Bestimmung durchgeführt.
- 3A) Wenn der zweite Abgasmengenparameter GAIRLNCH größer oder
gleich dem vorbestimmten Bestimmungsschwellenwert GAIRHOK zu der Zeit
ist, zu der die stromabwärtige
O2-Sensorausgabe TVO2 die zweite stromabwärtige Referenzspannung TVREFH
erreicht hat, wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 normal ist
(Schritte S83, S84 und S79).
- 3B) Wenn der zweite Abgasmengenparameter GAIRLNCH kleiner als
der vorbestimmte Bestimmungsschwellenwert GAIRHOK zu der Zeit ist,
zu der die stromabwärtige
O2-Sensorausgabe TVO2 die zweite stromabwärtige Referenzspannung TVREFH
erreicht hat, wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 schlechter
geworden ist (Schritte S83, S84 und S81).
-
In
der oben erwähnten
bevorzugten Ausführung
wird der erste Abgasmengenparameter GAIRLNCL, der einen Integralwert
der Abgasmenge anzeigt (d.h. die Menge reduzierender Komponenten),
die in die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 fließen, ab
der Zeit, zu der die Ausgabe SVO2 von dem stromaufwärtigen O2-Sensor 18 die
erste stromaufwärtige
Referenzspannung SVREFL erreicht hat, berechnet, und wird der zweite
Abgasmengenparameter GAIRLNCH, der einen Integralwert der Abgasmenge
anzeigt (d.h. die Menge reduzierender Komponenten), die in die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 fließen, ab
der Zeit, zu der die stromaufwärtige O2-Sensorausgabe SVO2
die zweite stromaufwärtige
Referenzspannung SVREFH erreich hat, berechnet. Dann wird die Verschlechterung
der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 gemäß den ersten
und zweiten Abgasmengenparametern GAIRLNCL und GAIRLNCH und der
stromabwärtigen
O2-Sensorausgabe TVO2 berechnet. Ein Wert GAIRLNCHR des zweiten
Abgasmengenparameters GAIRLNCH ("GAIRLNCHR" wird nachfolgend
als "zweiter fetter Umkehrparameterwert" bezeichnet) zu der
Zeit, zu der die stromabwärtige
O2-Sensorausgabe TVO2 die zweite stromabwärtige Referenzspannung TVO2 überschreitet,
weniger empfindlich auf den Verschlechterungsgrad des Dreiwegekatalysators 14, der
stromaufwärts
der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 vorgesehen ist, im Vergleich
zu dem ersten fetten Umkehrparameterwert GAIRLNCLR. Dementsprechend
erlaubt die Verwendung der ersten und zweiten Abgasmengenparameter
GAIRLNCL und GAIRLNCH eine akkurate Verschlechterungsbestimmung.
-
Wenn
der Motorbetriebszustand während der
Ausführung
der Verschlechterungsbestimmung im Wesentlichen konstant ist (d.h.
wenn der Motorbetriebszustand, wo die Verschlechterungsbestimmung zugelassen
wird, auf einen relativ engen Motordrehzahlbereich und einen relativ
engen absoluten Einlassdruckbereich beschränkt ist), können die ersten und zweiten
Abgasmengenparameter GAIRLNCL und GAIRLNCH durch eine erste Verzögerungszeitdauer
TDLY1 und eine zweite Verzögerungszeitdauer
TDLY2 ersetzt werden. Die Verschlechterung der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 kann
gemäß der ersten
Verzögerungszeitdauer
TDLY1 ab der Zeit, zu der die stromaufwärtige O2-Sensorausgabe SVO2 die
erste stromaufwärtige
Referenzspannung SVREFL erreicht hat, bis zu der Zeit, zu der die
stromabwärtige
O2-Sensorausgabe TVO2 die erste stromabwärtige Referenzspannung TVREFL
erreicht, und gemäß der zweiten
Verzögerungszeitdauer
TDLY2 ab der Zeit, zu der die stromaufwärtige O2-Sensorausgabe SVO2 die zweite stromaufwärtige Referenzspannung
SVREFH erreicht hat, bis zu der Zeit, zu der die stromabwärtige O2-Sensorausgabe
TVO2 die zweite stromabwärtige
Referenzspannung TVREFH erreicht, bestimmt werden. In diesem Fall
kann in den Gleichungen (2) und (3) zur Berechnung der ersten
und zweiten Abgasmengenparameter GAIRLNCL und GAIRLNCH die Basiskraftstoffmenge
TIM auf einen konstanten Wert ΔT
verändert
werden, wodurch jeder Abgasmengenparameter zu einem Parameter wird,
der dem konstanten Motorbetriebszustand entspricht und proportional
zu einer abgelaufenen Zeitdauer ist. Ferner können die Verschlechterungsbestimmungsschwellenwerte
GAIRLOK, GAIRLNG und GAIRHOK entsprechend dem zu erfassenden Verschlechterungsgrad
geeignet eingestellt werden.
-
6A und 6B zeigen Änderungen
in der stromaufwärtigen
O2-Sensorausgabe
SVO2 und der stromabwärtigen
O2-Sensorausgabe TVO2 über die
Zeit in Bezug auf Dreiwegekatalysatoren und NOx-Beseitigungsvorrichtungen mit unterschiedlichen
Verschlechterungsgraden in dem Fall, wo der Motorbetriebszustand
konstant ist und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zur Zeit t0 zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert wird. In den 6A und 6B entsprechen
die Verzögerungszeitdauern TOKL1,
TOKL2, TOKL3, TNGL1, TNGL2 und TNGL3 der oben erwähnten ersten
Verzögerungszeitdauer TDLY1,
und die Verzögerungszeitdauern
TOKH1, TOKH2, TOKH3, TNGH1, TNGH2 und TNGH3 entsprechen der oben
erwähnten
zweiten Verzögerungszeitdauer
TDLY2. Ferner zeigt 6A Daten in Bezug auf eine normale
NOx-Beseitigungsvorrichtung, und 6B zeigt
Daten in Bezug auf eine schlechter gewordene NOx-Beseitigungsvorrichtung. Ferner zeigen
die durchgehenden Linien L1S, L2S und L3S in den 6A und 6B Veränderungen in
der stromaufwärtigen
O2- Sensorausgabe
SVO2, und die unterbrochenen Linien L1T, L2T und L3T in den 6A und 6B zeigen Änderungen
in der stromabwärtigen
O2-Sensorausgabe
TVO2. Die durchgehende Linie L1S und die unterbrochene Linie L1T
zeigen Daten in dem Fall, dass ein neuer Dreiwegekatalysator verwendet
wird. Die durchgehende Linie L2S und die unterbrochene L2T zeigen
Daten in dem Fall, dass ein Dreiwegekatalysator nach einer Fahrtstrecke
von 80.000 km verwendet wird. Die durchgehende Linie L3S und die
unterbrochene L3T zeigen Daten in dem Fall, dass ein noch schlechter gewordener
Dreiwegekatalysator verwendet wird.
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In
dem Fall der normalen NOx-Beseitigungsvorrichtung wird, wenn der
Dreiwegekatalysator schlechter wird, die erste Verzögerungszeitdauer TDLY
kürzer
(TOKL1 > TOKL2 > TOKL3). Ferner liegt
die kürzeste
Verzögerungszeitdauer
TOKL3 ziemlich nahe an der längsten
Verzögerungszeitdauer
TNGL1, die der schlechter gewordenen NOx-Beseitigungsvorrichtung entspricht.
Dementsprechend ist es, wenn nur die erste Verzögerungszeitdauer TDLY für die Bestimmung
verwendet wird, schwierig, zwischen der normalen NOx-Beseitigungsvorrichtung
und der schlechter gewordenen NOx-Beseitigungsvorrichtung akkurat
zu unterscheiden.
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Andererseits ändert sich
in dem Fall der schlechter gewordenen NOx-Beseitigungsvorrichtung die zweite Verzögerungszeitdauer
TDLY2 bei einer Änderung
des Verschlechterungsgrads des Dreiwegekatalysators nicht stark
(die Verzögerungszeitdauern
TNGH1, TNGH2 und TNGH3 unterscheiden sich nicht stark voneinander)
und kann von der kürzesten
Verzögerungszeitdauer
TOKH3 der normalen NOx-Beseitigungsvorrichtung klar unterschieden werden.
Jedoch ist die zweite Verzögerungszeitdauer
TDLY empfindlicher auf eine Differenz in den Reaktionscharakteristiken
(Änderungen
in den Reaktionscharakteristiken) zwischen dem stromaufwärtigen O2-Sensor
und dem stromabwärtigen
O2-Sensor als die erste Verzögerungszeitdauer
TDLY1. Daher kann unter Verwendung sowohl der ersten Verzögerungszeitdauer TDLY1
als auch der zweiten Verzögerungszeitdauer
TDLY2 die Verschlechterung der NOx-Beseitigungsvorrichtung akkurat
bestimmt werden.
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Daher
wird in dieser bevorzugten Ausführung
die Bestimmung mittels der zweiten Verzögerungszeitdauer TDLY2 durchgeführt, wenn
sich die erste Verzögerungszeitdauer
TDLY1 in der nähe
der Zeitdauer TOKL3 befindet. D.h. beim Prozess von 5 wird
die Bestimmung mittels des zweiten Abgasmengenparameters GAIRLNCH
durchgeführt, wenn
das Bestimmungsverhinderungsflag FEXT67B auf "1" gesetzt
ist (Schritte S83 und S84), wodurch eine akkurate Verschlechterungsbestimmung
erlaubt wird.
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In
dieser bevorzugten Ausführung
bildet die ECU 5 ein Luft-Kraftstoff-Verhältnisschaltmodul,
ein erstes Messmodul, ein zweites Messmodul, ein Verschlechterungsbestimmungsmodul,
ein erstes Reduktionskomponentenmengenberechnungsmodul und ein zweites
Reduktionskomponentenmengenberechnungsmodul. Insbesondere entspricht Schritt
S36 in 2 dem Luft-Kraftstoff-Verhältnisschaltmodul.
Die Schritte S58 und S59 in 4 und die
Schritte S75 und S76 in 5 entsprechen dem ersten Messmodul
oder dem ersten Reduktionskomponentenmengenberechnungsmodul. Die
Schritte S60 und S61 in 4 und die Schritte S73 und S83 in 5 entsprechen
dem zweiten Messmodul oder dem zweiten Reduktionskomponentenmengenberechnungsmodul.
Die Schritte S77, 580 und S84 in 5 entsprechen
dem Verschlechterungsbestimmungsmodul. Das ROM der ECU 5 entspricht
einem computerlesbaren Medium, das vom Computer ausführbare Anweisungen
speichert, um zu bewirken, dass ein Computer (CPU 5b) ein
Verfahren zur Verschlechterungsbestimmung der NOx-Beseitigungsvorrichtung
ausführt.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige bevorzugte Ausführung beschränkt, sondern es
können
verschiedene Modifikationen vorgenommen werden. Z.B. kann der Prozess
von 5 so modifiziert werden, wie in 7 gezeigt.
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Der
Prozess von 7 wird vorgesehen durch Wechseln
der Positionen der Schritte S75 bis S77, S79 bis S81, S83 und S84
in 5, Wechseln der Schritte S75 und S83 jeweils zu
den Schritten S75A und S83A, und Hinzufügen der Schritte S91 bis S93.
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Wenn
FMCND67B "0" ist, was anzeigt,
dass die Ausführungsbedingung
der Verschlechterungsbestimmung nicht erfüllt ist, wird ein NG-Bestimmungsendeflag
FGAIRL auf "0" gesetzt (Schritt
S91), welches anzeigt, dass eine NG-Bestimmung gemäß dem ersten
Abgasmengenparameter GAIRLNCL und der stromabwärtigen O2-Sensorausgabe TVO2 nicht beendet ist,
und das Programm geht zu Schritt S78 weiter.
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Wenn
das Verschlechterungsverhinderungsflag FEXT67B "0" ist,
geht das Programm von Schritt S74 durch Schritt S76 zu Schritt S90
weiter, worin bestimmt wird, ob das NG-Bestimmungsendeflag FGAIRL "1" ist oder nicht. Da zuerst das Flag FGAIRL "0" ist, wird bestimmt, ob der erste Abgasmengenparameter
GAIRLNCL größer oder
gleich dem NG-Bestimmungsschwellenwert
GAIRLNG ist oder nicht (Schritt S80). Wenn GAIRLNCL kleiner als GAIRLNG
ist, geht das Programm zu Schritt S91 weiter. Wenn GAIRLNCL größer oder
gleich GAIRLNG wird, wird das NG-Bestimmungsendeflag
FGAIRL auf "1" gesetzt (Schritt
S92), und es wird bestimmt, ob die stromabwärtige O2-Sensorausgabe TVO2 größer als
die erste stromabwärtige
Referenzspannung TVREFL ist oder nicht (Schritt S93). Wenn TVO2
kleiner oder gleich TVREFL ist, geht das Programm zu Schritt S78
weiter. Wenn TVO2 größer als TVREFL
ist, wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 schlechter
geworden ist (der Verschlechterungsgrad ist ein nicht nutzbarer
Pegel), und wird das Verschlechterungsflag FFSD67B auf "1" gesetzt (Schritt S81).
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Nachdem
das NG-Bestimmungsendeflag FGAIRL auf "1" gesetzt
ist, geht das Programm von Schritt S90 zu Schritt S77 weiter, worin
bestimmt wird, ob der erste Abgasmengenparameter GAIRLNCL größer oder
gleich dem OK- Bestimmungsschwellenwert
GAIRLOK ist oder nicht. Wenn GAIRLNCL kleiner als GAIRLOK ist, endet
das Programm sofort. Wenn GAIRLNCL größer oder gleich GAIRLOK wird, wird
bestimmt, ob die stromabwärtige
O2-Sensorausgabe
TVO2 kleiner oder gleich der ersten stromabwärtigen Referenzspannung TVREFL
ist oder nicht (Schritt S75A). Wenn TVO2 kleiner oder gleich TVREFL
ist, wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 normal
ist, und das Programm geht zu Schritt S79 weiter. Wenn in Schritt
S75A TVO2 größer als
TVREFL ist, wird das Bestimmungsverhinderungsflag FEXT67B auf "1" gesetzt (Schritt S85).
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Nachdem
das Flag FEXT67B auf "1" gesetzt ist, geht
das Programm von Schritt S74 zu Schritt S84 weiter, worin bestimmt
wird, ob der zweite Abgasmengenparameter GAIRLNCH größer oder gleich
dem vorbestimmten Schwellenwert GAIRHOK ist oder nicht. Wenn GAIRLNCH
kleiner als GAIRHOK ist, endet das Programm sofort. Wenn GAIRLNCH
größer oder
gleich GAIRHOK ist, wird bestimmt, ob die stromabwärtige O2-Sensorausgabe TVO2
kleiner oder gleich der zweiten stromabwärtigen Referenzspannung TVREFH
ist oder nicht (Schritt S83A). Wenn TVO2 kleiner oder gleich TVREFH
ist, wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 normal
ist, und das Programm geht zu Schritt S79 weiter. Wenn TVO2 rößer als
TVREFH ist, wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 schlechter
geworden ist (der Verschlechterungsgrad ist ein nicht nutzbarer
Pegel) und das Programm geht zu Schritt S81 weiter.
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Der
Prozess von 7 wird wie folgt zusammengefasst:
- 1) Wenn die stromabwärtige O2-Sensorausgabe TVO2
die erste stromabwärtige
Referenzspannung TVREFL zu der Zeit überschreitet, zu der der erste
Abgasmengenparameter GAIRLNCL den NG-Bestimmungsschwellenwert GAIRLNCG erreicht
hat, wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 schlechter
geworden ist (Schritte S80, S93 und S81).
- 2) Wenn die stromabwärtige
O2-Sensorausgabe TVO2 kleiner oder gleich der ersten stromabwärtigen Referenzspannung
TVREFL zu der Zeit ist, zu der der erste Abgasmengenparameter GAIRLNCL
den OK-Bestimmungsschwellenwert GAIRLOK
erreicht hat, wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 normal
ist (Schritte S77, S75A und S79).
- 3) Wenn die stromabwärtige
O2-Sensorausgabe TVO2 die erste stromabwärtige Referenzspannung TVREFL
zu der Zeit überschreitet,
zu der der erste Abgasmengenparameter GAIRLNCL den OK-Bestimmungsschwellenwert
GAIRLOK erreicht hat, wird die Bestimmung davon, ob die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 normal
oder schlechter geworden ist, verhindert (Schritte S77, S75A und
S85), und dann wird die folgende Bestimmung durchgeführt.
- 3A) Wenn die stromabwärtige
O2-Sensorausgabe TVO2 kleiner oder gleich der zweiten stromabwärtigen Referenzspannung
TVREFH zu der Zeit ist, zu der der zweite Abgasmengenparameter GAIRLNCH
den vorbestimmten Bestimmungsschwellenwert GAIRHOK erreicht hat,
wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 normal
ist (Schritte S84, S83A und S79).
- 3B) Wenn die stromabwärtige
O2-Sensorausgabe TVO2 die zweite stromabwärtige Referenzspannung TVREF
zu der Zeit überschreitet,
zu der der zweite Abgasmengenparameter GAIRLNCH den vorbestimmten
Bestimmungsschwellenwert GAIRHOK erreicht hat, wird bestimmt, dass
die NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 schlechter geworden
ist (Schritte S84, S83A und S81).
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Ferner
ist in der oben beschriebenen Ausführung der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor
vom proportionalen Typ (Sauerstoffkonzentrationssensor) 17 stromauf
des Dreiwegekatalysators 14 vorgesehen, und die Sauerstoffkonzentrationssensoren 18 und 19 vom
binären
Typ sind jeweils stromauf und stromab der NOx-Beseitigungsvorrichtung 15 vorgesehen. Der
Typ und die Anordnung jedes Sauerstoffkonzentrationssensors sind
nicht auf die obige Ausführung beschränkt. Z.B.
können
alle Sauerstoffkonzentrationssensoren entweder vom proportionalen
Typ oder binären
Typ sein.
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Es
wird ein Abgasemissionsregelsystem für einen Verbrennungsmotor offenbart,
der einen Katalysator aufweist, der in einem Auspuffsystem des Motors
zur Abgasreinigung vorgesehen ist, sowie eine NOx-Beseitigungsvorrichtung,
die stromab des Katalysators vorgesehen ist, um NOx zu absorbieren,
das im mageren Abgaszustand in den Abgasen enthalten ist. Ein erster
Sauerstoffkonzentrationssensor ist zwischen dem Katalysator und
der NOx-Beseitigungsvorrichtung vorgesehen, und zweiter Sauerstoffkonzentrationssensor
ist stromab der NOx-Beseitigungsvorrichtung vorgesehen. Es wird
eine erste Zeitdauer gemessen, die eine abgelaufene Zeitdauer ab
der Zeit ist, zu der die Ausgabe von dem ersten Sauerstoffkonzentrationssensor
den ersten Referenzwert erreicht hat, nach dem Umschalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
von dem mageren Bereich zu dem fetten Bereich. Es wird eine zweite
Zeitdauer gemessen, die eine abgelaufene Zeitdauer ab der Zeit ist,
zu der die Ausgabe von dem ersten Sauerstoffkonzentrationssensor
einen zweiten Referenzwert erreicht hat, entsprechend einem fetteren
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
in Bezug auf den ersten Referenzwert. Es wird gemäß den ersten
und zweiten Zeitdauern und der Ausgabe von dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor
bestimmt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung normal oder schlechter
geworden ist.