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Die
Erfindung betrifft ein System und Verfahren zur Regelung eines an
eine Emissions-Regelvorrichtung
gekoppelten Verbrennungsmotors.
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In
Direkteinspritzungs-Funkenzündungs-Motoren
arbeitet der Motor während
Betrieb mit geschichtetem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, in welchem die Verbrennungskammern
geschichtete Lagen von Gemischen unterschiedlicher Luft/Kraftstoff-Verhältnisse
enthalten, bei oder nahe weit geöffneter
Drosselklappe. Die der Zündkerze
nächstliegende
Schicht enthält
eine stöchimetrische
Mischung oder eine hinsichtlich der Stöchiometrie geringfügig fette
Mischung, und nachfolgende Schichten enthalten zunehmend magere
Mischungen. Der Motor kann außerdem
in einem homogenen Betriebsmodus mit einer homogenen Mischung aus
Luft und Kraftstoff arbeiten, die in der Verbrennungskammerwährend ihres
Ansaughubs durch frühe
Einspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskammer hinein geschaffen wird.
Homogener Betrieb kann entweder mager hinsichtlich der Stöchiometrie,
bei Stöchiometrie,
oder fett hinsichtlich der Stöchiometrie
sein.
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Direkteinspritzungs-Motoren
sind außerdem an
als Drei-Wege-Katalysatoren bekannte Emissions-Regelvorrichtungen
gekoppelt, die optimiert sind um CO, HC und NOx zu senken. Wenn
er bei hinsichtlich der Stöchiometrie
mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnismischungen
arbeitet, ist ein für
die NOx-Speicherung optimierter Drei-Wege-Katalysator – als NOx-Falle
oder -Katalysator bekannt – typischerweise
stromabwärts
des ersten Drei-Wege-Katalysators angeschlossen. Während magerem,
fettem und stöchiometrischem
Betrieb kann in dem Kraftstoff enthaltener Schwefel in Form von
SOx in der Emissions-Regelvorrichtung eingeschlossen werden. Dies
verschlechtert allmählich
die Kapazität der
Emissions-Regelvorrichtung zur Speicherung von NOx, ebenso wie den
Wirkungsgrad der Emissions-Regelvorrichtung. Um Schwefeleffekten
entgegenzuwirken sind verschiedene Schwefelentgiftungs-Verfahren
verfügbar.
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Ein
Verfahren, die Verschlechterung einer NOx-Falle aufgrund von Schwefelvergiftung
zu bestimmen, verwendet eine Abschätzung der NOx-Speicherkapazität oder einer
NOx-Absorptionsmenge.
Speziell wird die Kapazität
der NOx-Falle abgeschätzt,
indem man die Falle vollständig
mit NOx sättigt
und dann eine Menge an gespeichertem NOx aus dem Kraftstoff berechnet,
der benutzt wird um gespeichertes NOx zu spülen. Ein derartiges Verfahren
wird in
EP 732 250 offenbart.
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Die
Erfinder haben hierin zahlreiche Nachteile erkannt, wenn die Fallenkapazität dazu benutzt wird
zu bestimmen wann ein Entgiftungszyklus zu verrichten ist. Speziell
kann ein derartiger Ansatz zu oft Entgiftungszyklen anfordern und
dadurch die Kraftstoffersparnis verschlechtern, weil in der Verrichtung
von Entgiftungszyklen ein Kraftstoffersparnis-Nachteil besteht.
In anderen Worten erfordern bekannte Verfahren zur Verrichtung von
Entgiftungszyklen eine bestimmte Kraftstoffmenge, um Wärme zu erzeugen
und die Temperatur anzuheben. Diese Kraftstoffmenge trägt nicht
zur Bewegungsenergie bei und kann daher die Fahrzeug-Kraftstoffersparnis verschlechtern.
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Ähnlich kann
ein derartiger Ansatz zu selten Entgiftungszyklen anfordern. Ein
derartiger Betrieb verschlechtert die Kraftstoffersparnis ebenfalls,
weil häufigere
Füll- und
Spülzyklen
nötig sein
werden um vorgeschriebene Emissionen zu erfüllen. In anderen Worten resultiert
Vergiftung in einer geringeren Kapazität und weniger kraftstoffsparender
NOx-Spülung, was
die Kraftstoffersparnis insgesamt senken kann.
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Ein
anderes Verfahren, um zu bestimmen wann Entgiftungszyklen zu verrichten
sind, benutzt ein Abschätzungsschema.
In diesem Ansatz wird eine in der NOx-Falle gespeicherte Menge an
SOx auf Grundlage der Betriebsbedingungen abgeschätzt. Zum
Beispiel wird eine gespeicherte Menge an SOx auf Grundlage der Fahrentfernung
abgeschätzt.
In einem anderen Beispiel wird die Menge an gespeichertem SOx auf
Grundlage von Motor-Betriebsbedingungen abgeschätzt. Dann wird der Entgiftungszyklus
verrichtet, wenn die abgeschätzte Menge
an gespeichertem SOx einen vorherbestimmten Wert erreicht. Ein derartiges
Verfahren ist in
U.S. 5,657,625 beschrieben,
ebennso wie in
EP 0858837 .
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Die
Erfinder haben hierin einen Nachteil mit dem obigen Ansatz erkannt.
Besonders wird in Abhängigkeit
der Einstellung des vorherbestimmten Wertes die Kraftstoffersparnis
bedeutend beeinträchtigt.
Zum Beispiel werden Entgiftungszyklen zu häufig sein, wenn der Wert zu
hoch eingestellt ist. Mit zu häufiger
Entgiftung wird die Kraftstoffersparnis verschlechtert werden, weil
zu oft Kraftstoff verbraucht wird um eine Entgiftung zu verrichten.
Mit zu seltener Entgiftung wird die Kraftstoffersparnis ähnlich verschlechtert
werden, weil Füll-
und Spülzyklen
ineffizient sein werden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Regelung eines an
eine für
reversible Vergiftung anfällige
Emissions-Regelvorrichtung gekoppelten Motors bereit, wobei der
Motor in der Lage ist in einem ersten Betriebszustand und einem
zweiten Betriebszustand zu arbeiten, und das Verfahren es umfaßt einen
Einfluß zu
bestimmen, den Motor in dem ersten Betriebszustand zu betreiben;
verglichen damit, den Motor in dem zweiten Betriebszustand zu betreiben;
und einen Entgiftungszyklus in Reaktion auf mindestens diesen Einfluß zu verrichten;
worin dieser Entgiftungszyklus die reversible Vergiftung senkt.
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Indem
man Emissions-Regelvorrichtungs-Entgiftungszyklen auf Grundlage
von Einflüssen
verschiedener Betriebsbedingungen erlaubt, ist es möglich zu
bestimmen ob die Verrichtung von Entgiftungszyklen die Fahrzeugleistung
verbessern, verschlechtern, oder minimalen Einfluß auf sie
haben. In anderen Worten kann es der Fall sein daß die Verrichtung
einer Entgiftung längeren
mageren Betrieb und daher verbesserte Kraftstoffersparnis erlauben kann.
Es kann jedoch auch der Fall sein, daß die Handlung eine Entgiftung
zu verrichten die Kraftstoffersparnis stärker verschlechtern wird als
irgendwelche Gewinne durch längeren
mageren Betrieb, wodurch sich verschlechterte Kraftstoffersparnis
ergibt. Die vorliegende Erfindung erlaubt verbesserten Betrieb,
um diese Hindernisse zu überwinden.
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Ein
Vorteil des obigen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist verbesserte
Kraftstoffersparnis, ohne die Emissionsleistung zu verschlechtern.
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Weiterhin
stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Regelung eines
an eine Emissions-Regelvorrichtung
gekoppelten Motors bereit, wobei der Motor in der Lage ist in einem
ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand zu arbeiten,
und das Verfahren es umfaßt
eine Kraftstoffersparnis für den
Betrieb des Motors bei der ersten Betriebsbedingung zu bestimmen;
einen Kraftstoffverlust für
Betrieb des Motors bei der zweiten Betriebsbedingung zu bestimmen;
und auf Grundlage dieser Kraftstoffersparnis und dieses Kraftstoffverlustes
entweder die erste Betriebsbedingung oder die zweite Betriebsbedingung
zu ermöglichen.
Indem man sowohl einen Kraftstoffverlust wie auch eine Kraftstoffersparnis
in Betracht zieht, ist es möglich
zu bestimmen ob Betriebsbedingungen zu ermöglichen sind, so daß optimale
Kraftstoffersparnis erhalten wird. Wenn zum Beispiel der magere
Betrieb der erste Betriebszustand ist und ein Entgiftungszyklus
der zweite Betriebszustand ist, so wird ein Entgiftungszyklus nicht gerechtfertigt
sein, wenn der Kraftstoffverlust höher ist als die potentielle
Kraftstoffersparnis.
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Ein
Vorteil des obigen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist verbesserte
Kraftstoffersparnis, ohne die Emissionsleistung zu verschlechtern.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug
auf die beigefügten Zeichnungen
weiter beschrieben werden, in welchen:
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1–2 Blockdiagramme
einer Ausführungsform
sind, in der die Erfindung zum Vorteil genutzt wird; und
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3–14, 15A, 15B und 15C problemorientierte Ablaufdiagramme verschiedener
von einem Abschnitt der in 1 gezeigten
Ausführungsform
verrichteter Operationen sind. Direkteinspritzungs-Funkenzündungs-Verbrennungsmotor 10,
der eine Mehrzahl von Verbrennungskammern umfaßt, wird vom elektronischen
Motorregler 12 wie in 1 gezeigt
geregelt. Verbrennungskammer 30 von Motor 10 schließt Verbrennungskammerwände 32 mit
dem darin positionierten und mit Kurbelwelle 40 verbundene
Kolben 36 ein. In diesem speziellen Beispiel schließt Kolben 30 eine Aussparung
oder Schale (nicht gezeigt) ein, um bei der Bildung geschichteter
Ladungen aus Luft und Kraftstoff zu helfen. Verbrennungskammer 30 ist
als mit Ansaugkrümmer 44 und
Abgaskrümmer 48 über jeweilige
Einlaßventile 52a und 52b (nicht
gezeigt) und Auslaßventile 54a und 54b (nicht
gezeigt) in Verbindung stehend gezeigt. Kraftstoffeinspritzung 66 ist an
Verbrennungskammer 30 direkt angeschlossen gezeigt, um
flüssigen
Kraftstoff im Verhältnis
zur Pulsweite des von Regler 12 über einen herkömmlichen
elektronischen Treiber 68 empfangenen Signals fpw direkt
dort hinein zu liefern. Kraftstoff wird über ein herkömmliches
Hochdruck-Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) einschließlich Kraftstofftank,
Kraftstoffpumpen und Kraftstoffreling zu Kraftstoffeinspritzung 66 geliefert.
Ansaugkrümmer 44 ist
mit Drosselkörper 58 über Drosselplatte 62 in
Verbindung stehend gezeigt. In diesem speziellen Beispiel ist Drosselplatte 62 an
Elektromotor 94 gekoppelt, so daß die Stellung von Drosselplatte 62 über Elektromotor 94 von
Regler 12 geregelt ist. Auf diese Konfiguration wird allgemein
als elektronische Drosselregelung (ETC, Electronic Throttle Control;
elektronische Drosselregelung) Bezug genommen, welche auch während der
Leerlaufdrehzahl-Regelung eingesetzt wird. In einer alternativen
Ausführungsform
(nicht gezeigt), welche den Fachleuten wohlbekannt ist, ist ein Umgehungs-Luftdurchgangsweg
parallel zu Drosselklappe 62 angeordnet, um den angesaugten
Luftstrom während
der Leerlaufdrehzahl-Regelung über ein
innerhalb des Luftdurchgangsweges angeordnetes Drossel-Regelventil zu regeln.
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Abgassauerstoff-Sensor 76 ist
als stromaufwärts
von Katalysator 70 an Abgaskrümmer 48 gekoppelt
gezeigt. In diesem speziellen Beispiel liefert Sensor 76 das
Signal UEGO zu Regler 12, welcher Signal UEGO in ein relatives
Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ umwandelt.
Signal UEGO wird während
der Rückführungsregelung
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
in einer Art und Weise zum Vorteil genutzt, um das durchschnittliche
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
-wie hierin später
beschrieben – bei
einem gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis beizubehalten.
In einer alternativen Ausführungsform
kann Sensor 76 das Signal EGO (nicht gezeigt) liefern,
welches andeutet ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis entweder mager hinsichtlich
der Stöchimetrie
oder fett hinsichtlich der Stöchiometrie
ist.
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Das
herkömmliche,
verteilerlose Zündsystem 88 liefert
in Reaktion auf das Zündzeitpunktsignal
SA von Regler 12 über
Zündkerze 92 einen
Zündfunken
zu Verbrennungskammer 30.
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Regler 12 bewirkt
durch Regelung der Einspritzeinstellung, daß Verbrennungskammer 30 entweder
in einem homogenen Luft/Kraftstoff-Verhältnismodus oder einem geschichteten
Luft/Kraftstoff-Verhältnismodus
arbeitet. In dem geschichteten Modus aktiviert Regler 12 die
Kraftstoffeinspritzung 66 während des Motor-Verdichtungshubs,
so daß Kraftstoff
direkt in die Schale von Kolben 36 hinein eingespritzt
wird. Dadurch werden geschichtete Luft/Kraftstoff-Verhältnisschichten
gebildet. Die der Zündkerze
nächstliegende
Schicht enthält
eine stöchiometrische
Mischung oder eine hinsichtlich der Stöchiometrie geringfügig fette
Mischung, und nachfolgende Schichten enthalten zunehmend magere Mischungen.
Während
des homogenen Modus aktiviert Regler 12 die Kraftstoffeinspritzung 66 während des
Ansaughubs, so daß eine
im Wesentlichen homogene Luft/Kraftstoff-Verhältnismischung gebildet wird,
wenn über
Zündsystem 88 Zündleistung
zu Zündkerze 92 geliefert
wird.
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Regler 12 regelt
die Menge des von Kraftstoffeinspritzung 66 gelieferten
Kraftstoffs, so daß die homogene
Luft/Kraftstoff-Verhältnismischung
in Kammer 30 als im Wesentlichen (oder nahezu) stöchiometrisch,
bei einem hinsichtlich der Stöchiometrie
fetten Wert, oder bei einem hinsichtlich der Stöchiometrie mageren Wert gewählt werden
kann. Betrieb im Wesentlichen (oder nahezu) bei Stöchiometrie nimmt
auf herkömmliche,
oszillierende Regelung im geschlossenen Regelkreis um Stöchiometrie
herum Bezug. Die geschichtete Luft/Kraftstoff-Verhältnismischung
wird sich stets bei einem hinsichtlich der Stöchiometrie mageren Wert befinden,
wobei das exakte Luft/Kraftstoff-Verhältnis eine Funktion der zu
Verbrennungskammer 30 gelieferten Menge an Kraftstoff ist.
Es ist ein zusätzlicher
Aufteilungsmodus des Betriebs verfügbar, in dem während des
Abgashubs zusätzlicher
Kraftstoff eingespritzt wird, während man
in dem geschichteten Modus arbeitet. Es ist auch ein zusätzlicher
Aufteilungsmodus des Betriebs verfügbar, in dem während des
Ansaughubs zusätzlicher
Kraftstoff eingespritzt wird, während
man in dem geschichteten Modus arbeitet, wo ein kombinierter Homogen-
und Aufteilmodus verfügbar
ist.
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Das
Stickoxid-(NOx-)Absorptionsmittel oder Falle 72 ist stromabwärts von
Katalysator 70 positioniert gezeigt. NOx-Falle 72 absorbiert
NOx, wenn Motor 10 hinsichtlich der Stöchiometrie mager arbeitet.
Das absorbierte NOx wird nachfolgend während eines NOx-Spülzyklus
mit HC reagiert und katalysiert, wenn Regler 12 Motor 10 dazu
bringt entweder in einem fetten Modus oder einem nahezu stöchiometrischen
Modus zu arbeiten.
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Regler 12 ist
in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer
gezeigt, der einschließt:
Mikroprozessoreinheit 102; Eingabe/Ausgabe-Schnittstellen 102; ein
elektronisches Speichermedium für
ausführbare Programme
und Kalibrierwerte, in diesem speziellen Beispiel als Nur-Lese-Speicherchip 106 gezeigt;
Direktzugriffsspeicher 108; Keep-Alive-Speicher 110; und
einen herkömmlichen
Datenbus.
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Regler 12 ist
als – zusätzlich zu
den zuvor besprochenen Signalen – verschiedene Signale von an
Motor 10 angeschlossenen Sensoren empfangend gezeigt, einschließlich: ein
Maß des
angesaugten Luftmassenstroms (MAF; Mass Air Flow; Luftmassenstrom)
von dem an Drosselkörper 58 angeschlossenen
Luftmassenstrom-Sensor 100; die Motorkühlmittel-Temperatur (ECT, Engine Coolant Temperature;
Motorkühlmittel-Temperatur)
von dem an Kühlmantel 114 angeschlossenen
Temperatursensor 112; ein Profilzündungs-Aufnahmesignal (PIP;
Profile Ignition Pickup; Profilzündungs-Aufnahme)
von dem an Kurbelwelle 40 angeschlossenen Hall-Effekt-Sensor,
das eine Anzeige der Motordrehzahl (RPM) ergibt; Drosselstellung
TP (TP, Throttle Position; Drosselstellung) von Drosselstellungs-Sensor 120;
und Krümmerabsolutdruck-Signal
MAP (MAP, Manifold Absolute Pressure; Krümmerabsolutdruck) von Sensor 122.
Motordrehzahl-Signal RPM wird von Regler 12 in herkömmlicher
Art und Weise aus Signal PIP erzeugt, und Krümmerdruck-Signal MAP liefert
eine Anzeige der Motorlast.
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In
diesem speziellen Beispiel werden Temperatur Tcat des Katalysators 70 und
Temperatur Ttrp der NOx-Falle 72 wie in U.S.-Patent Nr.
5,414,994 offenbart aus dem Motorbetrieb gefolgert, dessen Beschreibung
hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird. In einer alternativen
Ausführungsform
wird Temperatur Tcat von Temperatursensor 124 bereitgestellt,
und Temperatur Ttrp wird von Temperatursensor 126 bereitgestellt.
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Kraftstoffsystem 130 ist über Rohr 132 an Ansaugkrümmer 44 angeschlossen.
In Kraftstoffsystem 130 erzeugte Kraftstoffdämpfe (nicht
gezeigt) gelangen durch Rohr 132 und werden über Spülventil 134 geregelt.
Spülventil 134 empfängt Regelsignal PRG
von Regler 12. Abgassensor 14 ist ein Sensor der
zwei Ausgabesignale erzeugt. Erste Ausgabesignale (SIGNAL1) und
zweite Ausgabesignale (SIGNAL2) werden beide von Regler 12 empfangen. Abgassensor 140 kann
ein den Fachleuten bekannter Sensor sein, der in der Lage ist sowohl
das Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis
wie auch die Stickoxidkonzentration anzuzeigen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
zeigt SIGNAL1 das Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis an, und SIGNAL2 zeigt
die Stickoxidkonzentration an. In dieser Ausführungsform weist Sensor 140 eine
erste Kammer (nicht gezeigt) auf, in welche Abgase zuerst eintreten,
wo aus einem ersten Pumpstrom eine Messung des Sauerstoffpartialdrucks
erzeugt wird. Außerdem
wird der Sauerstoffpartialdruck in der ersten Kammer auf ein vorherbestimmtes
Niveau geregelt. Das Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann dann auf Grundlage
dieses ersten Pumpstroms angezeigt werden. Als nächstes tritt das Abgas in eine
zweite Kammer (nicht gezeigt), wo NOx zersetzt und durch einen zweiten
Pumpstrom gemessen wird, der ein vorherbestimmtes Niveau verwendet.
Die Stickoxidkonzentration kann dann auf Grundlage dieses zweiten
Pumpstroms angezeigt werden.
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In
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Bestimmung der
Verschlechterung der Stickoxid-Konzentrationsmessung vorgenommen werden,
wenn bestimmt wird daß die
Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnismessung
verschlechtert ist. Dies liegt daran daß die Stickoxidkonzentration
in der zweiten Kammer nicht genau detektiert wird, es sei denn die
erste Kammer regelt den Sauerstoffpartialdruck richtig. Wird in
anderen Worten bestimmt daß der
Betrieb der ersten Kammer (wo der Partialdruck des Sauerstoffs gemessen
wird) verschlechtert ist, so ist es dann möglich zu bestimmen, daß jenes
die Stickoxidkonzentration anzeigende Signal (SIGNAL2) verschlechtert
ist, wie hierin später unter
besonderem Bezug auf 13 beschrieben.
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Unter
Bezug auf 2 wird nun ein Motor mit Kanaleinspritzung 11 gezeigt,
in dem Kraftstoff durch Einspritzung 66 in Ansaugkrümmer 44 hinein eingespritzt
wird. Motor 10 wird homogen im Wesentlichen bei Stöchiometrie,
fett hinsichtlich der Stöchiometrie
oder mager hinsichtlich der Stöchiometrie
betrieben. Kraftstoff wird durch ein herkömmliches Kraftstoffsystem (nicht
gezeigt) zu Kraftstoffeinspritzung 66 geliefert, das einen
Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und eine Kraftstoffreling einschließt.
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Die
Fachleute werden mit Blick auf diese Offenlegung erkennen, daß die Verfahren
der vorliegenden Erfindung entweder mit Motoren mit Kanaleinspritzung
oder mit Direkteinspritzungsmotoren zum Vorteil verwendet werden
kann.
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Unter
Bezug auf 3–5 werden Routinen
zur Bestimmung von Leistungseinflüssen für den Betrieb in verschiedenen
Motor-Betriebsbedingungen beschrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Leistungseinfluß ein
prozentualer Kraftstoffersparnis-Einfluß gegenüber dem stöchiometrischen Betrieb. Der
Einfluß kann
ein Vorteil sein, wobei gegenüber
dem stöchiometrischen
Betrieb Kraftstoff gespart wird, oder ein Kraftstoffverlust. In
anderen Worten bestimmen die folgenden Routinen die relativ zum
stöchiometrischen
Betrieb gesparte Kraftstoffersparnis oder die relativ zum stöchiometrischen
Betrieb verlorene Kraftstoffersparnis. Die Fachleute werden jedoch
mit Blick auf diese Offenlegung erkennen, das verschiedene andere
Leistungseinflüsse
benutzt werden können
um unterschiedliche Betriebsmodi zu vergleichen, wie zum Beispiel
etwa Kraftstoffverbrauchs-Einfluß, Kraftstoffeffizienz-Einfluß, Kraftstoffersparnisse,
Kraftstoffverlust, Motoreffizienz-Einfluß, Kraftstoffersparnis pro von
dem Fahrzeug zurückgelegter
Entfernung, oder ein Fahrbarkeits-Einfluß.
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Unter
speziellem Bezug auf 3 wird nun eine Routine zur
Bestimmung eines maximalen Kraftstoffersparnis-Vorteils beschrieben,
der bereitgestellt werden kann wenn man mager arbeitet und annimmt daß Emissions-Regelvorrichtung 72 entgiftet
wurde; in einer bevorzugten Ausführungsform
spezieller, daß eine
Schwefelentgiftung abgeschlossen wurde. In anderen Worten bestimmt
die Routine den potentiellen, maximalen Kraftstoffersparnis-Vorteil,
der nach Verrichtung eines Entgiftungszyklus bereitgestellt werden
kann. Als erstes wird in Schritt 308 der Zähler j gleich
Null zurückgesetzt.
Als nächstes
wird in Schritt 310 eine Bestimmung vorgenommen, ob ein Entgiftungszyklus
gerade abgeschlossen wurde. Ein Entgiftungszyklus wie hierin beschrieben
nimmt auf irgendeinen Betriebszyklus Bezug, in dem Betriebsbedingungen
verändert
werden um eine Verunreinigung zu entfernen. Zum Beispiel ist ein
derartiger Entgiftungszyklus ein Schwefel-Entgiftungszyklus, in dem
die Abgastemperatur erhöht
wird und der Motor im Wesentlichen bei Stöchiometrie oder fett hinsichtlich
der Stöchiometrie
betrieben wird, um die Emissions-Regelvorrichtung 72 vergiftenden
Schwefel zu entfernen. Lautet die Antwort auf Schritt 310 JA,
so schreitet die Routine zu Schritt 312 fort, wo Parameter
OLD_FE_MAX gleich dem Parameter FILTERED_FE_MAX gesetzt wird. Außerdem wird
in Schritt 312 der Zähler
j gleich Eins gesetzt. Zähler
j verfolgt die Anzahl an NOx-Füll/Spülzyklen
nach einem Entgiftungszyklus, über
welche der maximale Kraftstoffersparnis-Vorteil gemittelt wird.
Als nächstes
wird in Schritt 314 eine Bestimmung vorgenommen, ob gerade
eine NOx-Füll/Spülzyklus
abgeschlossen wurde. Lautet die Antwort auf Schritt 314 JA,
so wird eine Bestimmung vorgenommen ober Zähler j gleich Eins ist. Lautet
die Antwort auf Schritt 316 JA, so fährt die Routine zu Schritt 318 fort.
In Schritt 318 berechnet die Routine den vorübergehenden
Kraftstoffersparnis-Vorteil (FE_TEMPj) auf Grundlage
des gegenwärtigen
Kraftstoffersparnis-Vorteils (FE_CUR), wobei der gegenwärtige Kraftstoffersparnis-Vorteil
wie unten beschrieben berechnet wird. Dieser vorübergehende Kraftstoffersparnis-Vorteil
stellt über
einen NOx-Füll/Spülzyklus gemittelt
den Kraftstoffersparnis-Vorteil dar, der verglichen mit dem Betrieb
des Motors im Wesentlichen bei Stöchiometrie erzielt wird. Als
nächstes
wird in Schritt 320 der maximale Kraftstoffersparnis-Vorteil (FE_MAX)
auf Grundlage des vorübergehenden Kraftstoffersparnis-Vorteils
beerechnet. Als nächstes wird
der Zähler
j in Schritt 332 schrittweise erhöht. Als nächstes wird in Schritt 324 eine
Bestimmung vorgenommen, ob Zähler
j höher
steht als ein vorherbestimmter Wert J1. Der vorherbestimmte Wert
J1 stellt die Anzahl von NOx-Füll/Spülzyklen
nach einem Entgiftungszyklus dar, über welche der durch mageren Betrieb
bereitgestellte, maximale Kraftstoffersparnis-Vorteil, verglichen
mit stöchiometrischem
Betrieb berechnet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform
stellt der vorherbestimmte Wert J1 die Anzahl der NOx-Füll/Spülzyklen nach einem Entgiftungszyklus
dar, über
welche der maximale Kraftstoffersparnis-Vorteil gemittelt wird.
Diese Mittelwertbildung erlaubt es Schwankungen in den Fahrzeug-Betriebsbedingungen
bei der Bestimmung des maximalen Kraftstofferspanis-Vorteils Rechnung
zu tragen, so daß ein
repräsentativer
Wert erhalten wird. Lautet die Antwort auf Schritt 324 JA,
so wird der gefilterte, maximale Kraftstoffersparnis-Vorteil (FIL_FE_MAX) gleich
dem maximalen Kraftstoffersparnis-Vorteil gesetzt.
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Fährt man
mit 3 fort, so wird in Schritt 326 der vorübergehende
Kraftstoffersparnis-Vorteil (FE_TEMPj) auf Grundlage des gegenwärtigen Kraftstoffersparnis-Vorteils
(FE_CUR) berechnet, wenn die Antwort auf Schritt 316 NEIN
lautet. Der gegenwärtige
Kraftstoffersparnis-Vorteil (FE_CUR) stellt den durch mageren Betrieb
bereitgestellten gegenwärtigen
Kraftstoffersparnis-Vorteil relativ zum stöchiometrischen Betrieb dar
und wird auf Grundlage von Betriebsbedingungen berechnet. Wie speziell
in U.S.-Patent 6,708,483 beschrieben, betitelt „Method And Apparatus For
Controlling Lean-Burn Engine Based Upon Predicted Performance Impact" und dem gleichen
Abtretungsempfänger
wie die vorliegende Erfindung zugewiesen, welches hiermit durch Bezugnahme
ausdrücklich
eingeschlossen wird, wird ein Leistungseinfluß als ein prozentualer, mit
dem Motorbetrieb bei gewählten
mageren oder fetten Betriebsbedingunen in Zusammenhang stehender Kraftstoffersparnis-Vorteil/Nachteil
relativ zu einer stöchiometrischen
Referenz-Betriebsbedingung bei MBT eingestellt, wobei der Regler
zuerst bestimmt ob das Magerverbrennungs-Merkmal aktiviert ist.
Ist das Magerverbrennungsmerkmal aktiviert, wie zum Beispiel durch
den Magerverbrennungsbetrieb-Merker LB_RUNNING_FLG angedeutet, welcher
gleich logisch Eins sein kann, so bestimmt der Regler 12 einen
ersten Wert TQ_LB, der eine angezeigte Drehmomentabgabe für den Motor
darstellt, wenn er bei der gewählten
mageren oder fetten Betriebsbedingung arbeitet, auf Grundlage seines
gewählten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
LAMBSE und des Ausmaßes
an Verzögerung
DELTA_SPARK hinsichtlich MBT der gewählten Zündungseinstellung und weiterhin
auf den Kraftstoffstrom normiert. Dann bestimmt Regler 12 einen
zweiten Wert TQ_STOICH, der eine angezeigte Drehmomentabgabe für den Motor 10 darstellt,
wenn man bei MBT mit stöchiometrischem Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeitet,
gleichermaßen
auf den Kraftstoffstrom normiert. Speziell wird TQ_LB als eine Funktion
des gewünschten
Motordrehmoments, der Motordrehzahl, des gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
und DELTA_SPARK bestimmt. Weiterhin wird TQ_STOICH als eine Funktion
des gewünschten
Motordrehmoments und der Motordrehzahl bestimmt. Als nächstes berechnet
der Regler 12 das Magerverbrennungs-Drehmomentverhältnis TR_LB, indem
er den ersten normierten Drehmomentwert TQ_LB durch den zweiten
normierten Drehmomentwert TQ_STOICH teilt.
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Fortfahrend
bestimmt der Regler 12 einen Wert SAVINGS, der für die kumulierte
Kraftstoffersparnis bezeichnend ist, die relativ zu dem stöchiometrischen
Referenz-Betriebszustand
erreicht wird, indem man bei dem gewählten mageren Betriebszustand
arbeitet, auf Grundlage des Luftmassenwert AM, des gegenwärtigen (mageren
oder fetten) Magerverbennungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (LAMBSE)
und des bestimmten Magerverbrennungs-Drehmomentverhältnisses
TR_LB, worin SAVINGS = SAVINGS + (AM·LAMBSE·14,65·(1 – TR)).
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Der
Regler 12 bestimmt dann einen Wert DIST_ACT_CUR, der für die von
dem Fahrzeug seit Start des letzten Fallenspülungs- oder Entschwefelungsereignisses
tatsächlich
zurückgelegten
Kilometer bezeichnend ist. Während
der „gegenwärtige", tatsächliche
Entfernungswert DIST_ACT_CUR in jedweger geeigneten Art und Weise
bestimmte wird, bestimmt der Regler 14 den gegenwärtig tatsächlich zurückgelegten
Entfernungswert DIST_ACT_CUR, indem er detektierte oder bestimmte
Augenblickswerte VS für
die Fahrzeuggeschwindigkeit anspeichert. Weil der durch Verwendung
des Magerverbrennungs-Merkmals zu erhaltende Kraftstoffersparnis-Vorteil
durch die „Kraftstoffeinbuße" jedes zugehörigen Fallen-Spülereignisses
gesenkt wird, bestimmt der Regler 12 in dem beispielhaften
System den „gegenwärtigen" Wert FE_CUR für den Kraftstoffersparnis-Vorteil
nur einmal pro NOx-Füllzyklus.
Und weil die Kraftstoffeinbuße
des Spülereignisses
direkt mit der vorangehenden Fallen-„Füllung" ind Zusammenhang steht, wird der gegenwärtige Kraftstoffersparnis-Vorteilswert FE_CUR
bevorzugt in dem Moment bestimmt, in dem man das Spülereignis – wie unten
beschrieben – für soeben
abgeschlossen hält.
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Fährt man
mit 3 fort, so wird in Schritt 328 der maximale
Kraftstoffersparnis-Vorteil als eine Funktion (f1)
des maximalen Kraftstoffersparnis-Vorteils und des vorübergehenden
Kraftstoffersparnis-Vorteils berechnet. Auf diese Weise wird der
von einer entgifteten Emissions-Regelvorrichtung bereitgestellte
Kraftstoffersparnis-Vorteil über
mehrere NOx-Füll/Spülzyklen
gefiltert. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Filterung
durch eine laufende Mittelwertfunktion von der Form in der folgenden
Gleichung verrichtet, wobei (fk) ein Filterkoeffizient zwischen
Null und Eins ist. Die Fachleute werden mit Blick auf diese Offenlegung
erkennen, daß dies ein
Einpol-Tiefpaßfilter
ist. output = (1 – fk)output + (fk)inputoder output = (1 – ik)old_output
+ (fk)input; old_output = output
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Somit
ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich
den Kraftstoffersparnis-Vorteil zu bestimmen, der durch eine entgiftete
Emissions-Regelvorrichtung bereitgestellt wird.
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Unter
Bezug auf 4 wird nun eine Routine zur
Bestimmung des augenblicklichen oder gegenwärtigen Kraftstoffersparnis-Vorteils
beschrieben, der durch einen hinsichtlich der Stöchiometrie mageren Betrieb
mit der Emissions-Regelvorrichtung 72 in ihrem gegenwärtigen Zustand
bereitgestellt wird, sei er nun vergiftet oder entgiftet. Als erstes
wird in Schritt 410 eine Bestimmung vorgenommen, ob ein
NOx-Füll/Spülzyklus
gerade abgeschlossen wurde. Lautet die Antwort auf Schritt 410 JA,
so fährt
die Routine zu Schritt 412 fort, wo Parameter OLD_FE_CUR
gleich Parameter FIL_FE_CUR gesetzt wird. Als nächstes berechnet die Routine
in Schritt 414 den gegenwärtigen Kraftstoffersparnis-Vorteil
(FE_CUR). Als nächstes
berechnet die Routine in Schritt 416 den gefilterten gegenwärtigen Kraftstoffersparnis-Vorteil
(FIL_FE_CUR) auf Grundlage eines gefilterten Wertes des gegenwärtigen Kraftstoffersparnis-Vorteils und des
Parameters OLD_FE_CUR. In anderen Worten stellt der gegenwärtige Kraftstoffersparnis-Vorteil
(FIL_FE_CUR) den Kraftstoffersparnis-Vorteil dar, der verwirklicht wird
wenn das System fortfährt
zu arbeiten wie es dies gegenwärtig
tut und keine Entgiftung verrichtet wird. Dementsprechend ist (FIL_FE_CUR)
der Kraftstoffersparnis-Vorteil, der erzielt wird indem man keinen
Entgiftungszyklus verrichtet.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
stellt Funktion (f2) die hierin oben beschriebene
laufende Mittelwertfunktion dar. Folglich kann gemäß der vorliegenden
Erfindung ein über
mehrere NOx-Füll/Spülzyklen
gemittelter Kraftstoffersparnis-Vorteil bestimmt werden. Dieser
Wert kann dann auf verschiedene Weisen zum Vorteil genutzt werden,
da er eine Online-Messung
der durch mageren Betrieb bereitgestellten, verbesserten Kraftstoffersparnis-Leistung
gemittelt bereitstellt, um Schwankungen von Zyklus zu Zyklus zu
entfernen.
-
Nun
unter Bezug auf 5, wird eine Routine zur Bestimmung
einer durch Verrichtung eines Entgiftungszyklus erfahrenen Kraftstoffersparnis-Einbuße beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform
spezieller ein Entgiftungszyklus der SOx entfernt.
-
Als
erstes wird in Schritt 510 eine Bestimmung vorgenommen,
ob ein Entgiftungszyklus soeben abgeschlossen wurde. Lautet die
Anstwort auf Schritt 510 JA, so fährt die Routine zu Schritt 512 fort, wo
eine Kraftstoffersparnis-Einbuße
berechnet wird. Die gegenwärtige
Kraftstoffersparnis-Einbuße
des letzten Entgiftungszyklus (CUR_FE_PENALTY) wird berechnet, indem
man den überschüssigen,
zur Erzeugung von Wärme
benutzten Kraftstoff oder den überschüssigen,
zum Betrieb in einem Zustand verglichen mit einem anderen Zustand
benutzten Kraftstoff durch die zwischen Entgiftungszyklen zurückgelegte
Entfernung teilt. In anderen Worten wird die Einbuße zur Verrichtung
eines Entgiftungszyklus über die
Entfernung zwischen zwei Entgiftungszyklen verteilt. Als nächstes wird
in Schritt 514 eine gefilterte Kraftstoffersparnis-Einbuße berechnet,
indem man die gegenwärtige
Kraftstoffersparnis-Einbuße gemäßt Funktion
(f3) filtert, welche in einer bevorzugten Ausführungsform
die hierin oben beschriebene laufende Durchschnittsfunktion darstellt.
Somit ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich
die durch Verrichtung eines Entgiftungszyklus erfahrene Kraftstoffersparnis-Einbuße zu bestimmen.
In einer alternativen Ausführungsform
kann die Kraftstoffersparnis-Einbuße zur Verrichtung eines Entgiftungszyklus auf
einen vorherbestimmten Wert eingestellt werden.
-
Die
Fachleute werden mit Blick auf diese Offenlegung verschiedene Veränderungen
der vorliegenden Erfindung erkennen, die ein ähnliches Ergebnis erzielen.
Zum Beispiel kann der während
mehrerer Entgiftungszyklen verwendete, durchschnittliche Überschußkraftstoff
durch die zwischen all diesen Entgiftungszyklen zurückgelegte
Gesamtentfernung geteilt werden, um dadurch eine gemittelte Kraftstoffersparnis-Einbuße zur Verrichtung
eines Entgiftungszyklus bereitzustellen.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
kann die Kraftstoffersparnis-Einbuße zur Verrichtung eines Entgiftungszyklus
als eine Funktion von Fahrzeug- und/oder Motor-Betriebsparametern
gespeichert werden. Zum Beispiel kann die Kraftstoffersparnis-Einbuße gegen
die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Abgastemperatur gespeichert
werden, die erfahren wird bevor man diesen Entgiftungszyklus verrichtet.
Die Fachleute werden mit Blick auf diese Offenlegung verschiedene
andere Faktoren erkennen, die eine Kraftstoffersparnis-Einbuße zur Verrichtung
eines Entgiftungszyklus beeinflussen, wie zum Beispiel etwa Motordrehzahl,
Luftmassenstrom, Krümmerdruck,
Zündungseinstellung,
Luft/Kraftstoff-Verhältnis,
Abgasrückführungsmenge
und Motordrehmoment.
-
In
noch einer anderen Ausführungsform kann
die Kraftstoffersparnis-Einbuße
wie nun beschrieben bestimmt werden. Als erstes frischt Regler 12 einen
gespeicherten Wert DIST_ACT_DSX auf, welcher die tatsächliche
Entfernung darstellt, die das Fahrzeug seit Beendigung oder „Ende" des unmittelbar
vorangegangenen Entschwefelungs- oder Entgiftungsereignisses zurückgelegt
hat. Dann bestimmt der Regler 12 ob gegenwärtig ein
Entschwefelungsereignis stattfindet. Während irgendein geeignetes Verfahren
benutzt wird um die Falle zu entschwefeln, ist ein beispielhaftes
Entschwefelungsereignis durch Betrieb eines der Motorzylinder mit
einer mageren Luft/Kraftstoff-Mischung und der anderen der Motorzylinder
mit einer fetten Luft/Kraftstoff-Mischung gekennzeichnet, um dadurch
Abgas mit einer geringfügig
fetten Einstellung zu erzeugen. Als nächstes bestimmt der Regler 12 die
entsprechenden, kraftstoffnormierten Drehmomentwerte TQ_DSX_LEAN
und TQ_DSX_RICH als Funktion gegenwärtiger Betriebsbedingungen.
Speziell werden TQ_DSX_LEAN und TQ_DSX_RICH als Funktionen des gewünschten
Motordrehmoments, der Motordrehzahl, des gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
und DELTA_SPARK bestimmt. Dann bestimmt der Regler 12 weiter
den entsprechenden kraftstoffnormierten, stöchiometrischen Drehmomentwert
TQ_STOICH als eine Funktion des gewünschten Motordrehmoments und
der Motordrehzahl. Der Regler 12 berechnet dann einen kumulierten
Kraftstoffersparnis-Einbußenwert
wie folgt: PENALTY = PENALTY + (AM/2·LAMBSE·14,65·(1 – TR_DSX_LEAN))
+
(AM/2·LAMBSE·14,65·(1 – TR_DSX_RICH))
-
Dann
setzt der Regler 12 einen Kraftstoffersparnis-Einbuße-Berechnungsmerker,
um dadurch sicherzustellen daß der
gegenwärtige
Entschwefelungskraftstoffersparnis-Einbußenwert FE_PENALTY_CUR sofort
nach Beendigung des laufenden Entschwefelungsereignisses bestimmt wird.
-
Bestimmt
der Regler 12 daß ein
Entschwefelungsereignis gerade beendet wurde, so bestimmt der Regler 12 dann
den gegenwärtigen
Wert FE_PENALTY_CUR für
die mit dem beendeten Entschwefelungsereignis in Zusammenhang stehende Kraftstoffersparnis-Einbuße, berechnet
als der kumulierte Kraftstoffersparnis-Einbußenwert PENALTY geteilt durch
den tatsächlichen
Entfernungswert DIST_ACT_DSX. Auf diese Weise wird die mit einem Entschwefelungsereignis
in Zusammenhang stehende Kraftstoffersparnis-Einbuße über die
tatsächliche Entfernung
verteilt, die das Fahrzeug seit dem unmittelbar vorigen Entschwefelungsereignis
zurückgelegt hat.
Als nächstes
berechnet der Regler 12 einen laufenden Mittelwert FE_PENALTY
der letzten m derzeitigen Kraftstoffersparnis-Einbußenwerte FE_PENALTY_CUR, um
damit ein relativ störungsunempfindliches
Maß des
Kraftstoffersparnis-Leistungseinflusses eines derartigen Entschwefelungsereignisses
bereitzustellen. Der Wert FE_PENALTY kann an Steile des Werts FIL_FE_PENALTY
benutzt werden. Nur anhand eines Beispiels reicht der durchschnittliche
negative Leistungseinfluß oder
die „Einbuße" von zwischen ungefähr 0,3 Prozent
bis ungefähr
0,5 Prozent der durch Magerverbrennungsbetrieb erreichten Leistungssteigerung.
Abschließend setzt
der Regler 23 den Kraftstofersparnis-Einbuße-Berechnungsmerker
FE_PNLTY_CALC_FLG, zusammen mit dem zuvor bestimmten (und aufsummierten)
tatsächlichen
Entfernungswert DIST_ACT_DSX und dem gegenwärtigen Kraftstoffersparnis-Einbußenwert
PENALTY, in Erwartung des nächsten
Entschwefelungsereignisses zurück.
-
Unter
Bezug auf 6 wird eine Routine beschrieben,
um zu bestimmen ob ein Entgiftungszyklus aufzunehmen oder zu beginnen
ist. Zuerst wird in Schritt 610 eine Bestimmung vorgenommen
ob der von einer entgifteten Emissions-Regelvorrichtung bereitgestellte
maximale, potentielle Kraftstoffersparnis-Vorteil minus den von
dem Entgiftungszyklus in ihrem gegenwärtigen Zustand bereitgestellten,
gegenwärtigen
Kraftstoffersparnis-Vorteil höher
ist als die durch Verrichtung eines Entgiftungszyklus erfahrene
Kraftstoffersparnis-Einbuße.
Speziell wird der Unterschied zwischen Parameter FIL_FE_MAX und Parameter
FIL_FE_CUR mit Parameter FIL_FE_PENALTY verglichen. Lautet die Antwort
auf Schritt 610 JA, so hat die Routine bestimmt daß größere Kraftstoffersparnis
bereitgestellt werden kann indem man einen Entgiftungszyklus verrichtet,
statt mit einem Betrieb des Motors mager hinsichtlich der Stöchiometrie
fortzufahren und NOx-Füll/Spülzyklen zu
verrichten. Lautet die Antwort auf Schritt 610 NEIN, so
hat die Routine bestimmt daß größere Kraftstoffersparnis
durch fortwährenden
Betrieb im gegenwärtigen
Zustand bereitgestellt werden kann. In anderen Worten liefert Betrieb
der Emissions-Regelvorrichtung
in ihrem gegenwärtigen
Zustand bessere Kraftstoffersparnis als zu versuchen den Betrieb der
Emissions-Regelvorrichtung zu verbessern, indem man einen Entgiftungszyklus
verrichtet. Als nächstes
wird in Schritt 162 eine Bestimmung vorgenommen, ob die
normierte NOx-Speicherfähigkeit (FIL_NOX_STORED)
der Emissions-Regelvorrichtung geringer ist als Grenzwert C1. Das
normierte, gespeicherte NOx (FIL_NOX_STORED) wird berechnet wie
hierin später
unter besonderem Bezug auf 9 und 10 beschrieben.
Lautet die Antwort auf Schritt 612 JA, so fährt die
Routine zu Schritt 613 fort, wo eine Bestimmung vorgenommen
wird ob die seit dem letzten Entgiftungszyklus zurückgelegte Entfernung
größer ist
als die Grenzentfernung (DISTANCE_LIMIT). Lautet die Antwort auf
Schritt 613 JA, so fährt
die Routine zu Schritt 614 fort, wo eine Bestimmung erfolgt
ob Parameter A1 gleich Eins ist. Parameter A1 wird auf Grundlage
der Fahrzeugaktivität
bestimmt, wie hierin später
unter speziellem Bezug auf 7 beschrieben.
Lautet die Antwort auf Schritt 614 JA, so wird in Schritt 616 ein
Entgiftungszyklus begonnen. Die in 6 gezeigte
Ausführungsform
ist die für
das Beispiel eines Motors mit Kanaleinspritzung. In einer alternativen
Ausführungsform,
welche für
Direkteinspritzungsmotoren verwendet werden kann, ist Schritt 614 beseitigt.
Dies liegt daran, weil es in Motoren mit Kanaleinspritzung herausfordernd
ist unter allen Betriebsbedingungen gut geregelte Entgiftungstemperaturen
bereitzustellen. In einem Direkteinspritzungsmotor jedoch kann Entgiftung
zu fast jeder Zeit verrichtet werden, weil Kraftstoff während des
Abgashubs eingespritzt werden kann, um das Abgassystem zu erwärmen.
-
Unter
Bezug auf 6 wird nun eine Routine zur
Bestimmung der Fahrzeugaktivität
beschrieben. Zuerst berechnet die Routine in Schritt 710 die Motorleistung
(Pe). In einer bevorzugten Ausführungsform
ist dies die tatsächliche
Motorleistung; in einer bevorzugten Ausführungsform kann jedoch auch
die gewünschte
Motorleistung benutzt werden. An Stelle der Motorleistung können auch
verschiedene andere Parameter benutzt werden, wie zum Beispiel etwa
Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, Motordrehmoment, Raddrehmoment
oder Radleistung. Als nächstes
wird Motorleistung (Pe) in Schritt 712 mit einem Hochpaßfilter
G1(s) gefiltert, wobei s der den Fachleuten
bekannte Laplace-Operator ist, um die hochpaßgefilterte Motorleistung (HPe)
zu erzeugen. Als nächstes
wird in Schritt 714 der Absolutwert (AHPe) der paßgefilterten
Motorleistung (HPe) berechnet. In Schritt 716 wird der
Absolutwert (AHPe) mit Filter G1(s) tiefpaßgefiltert,
um Signal (LAHPe) zu erzeugen. In Schritt 718 wird Anpassungsfaktor
K1 als eine vorherbestimmte Funktion g von Signal (LAHPe) berechnet.
Dann wird in Schritt 720 eine Bestimmung vorgenommen, ob
Signal (LAHPe) kleiner ist als der Kalibrierparameter (DESOX_VS_ACT_ENABLE_CAL).
Lautet die Antwort auf Schritt 720 JA, so wird Parameter
A1 in Schritt 722 auf Eins gesetzt. Ansonsten wird Wert
A1 in Schritt 724 auf Null gesetzt.
-
Unter
Bezug auf 8 zeigt ein Graph von Funktion
g wie Anpassungsfaktor K1 in einer bevorzugten Ausführungsform
als eine Funktion von Signal (LAHPe) variiert. Wie in der bevorzugten
Ausführungsform
gezeigt wird Anpassungsfaktor K1 gesenkt, während die Fahrzeugaktivität zunimmt.
Während
die Fahrzeugaktivität
abnimmt, wird Anpassungsfaktor K1 auf einen Maximalwert von 0,7
erhöht.
-
Unter
Bezug auf 9 und 10 wird nun
eine Routine zur Bestimmung von in einer Emissions-Regelvorrichtung
gespeichertem NOx beschrieben. Speziell beschreibt die Routine ein
Verfahren zur Bestimmung eines konsistenten Meßwertes des gespeicherten NOx,
der über
mehrere NOx-Füll/Spülzyklen
gemittelt werden kann. Als erstes wird in Schritt 910 eine
Bestimmung vorgenommen, on eine NOx-Spülung gerade abgeschlossen wurde.
In einer alternativen Ausführungsform
kann außerdem
eine zusätzliche
Prüfung
verwendet werden, ob Magerbretrieb aufgenommen wurde. Lautet die
Antwort auf Schritt 910 JA, so wird die Abschätzung des
gespeicherten NOx (NOX_STORED) in Schritt 912 auf Null
zurückgesetzt.
Speziell nimmt die Routine an, daß eine vollständige NOx-Spülung abgeschlossen
wurde und alles gespeicherte NOx entfernt wurde. Würde in einer
alternativen Ausführungsform
allerdings nur ein Teil des NOx gespült, so würde das gespeicherte NOx in
Schritt 912 statt auf Null auf diesen Teilwert gesetzt
werden. Als nächstes wird
in Schritt 913 der Merker Z auf Null gesetzt, um anzuzeigen
daß der
gespeicherte NOx-Wert nicht vollständig abgeschätzt ist.
Als nächstes
wird in Schritt 914 eine Bestimmung vorgenommen, ob der Motor
mager hinsichtlich der Stöchiometrie
arbeitet. Lautet die Antwort auf Schritt 914 JA, so fährt die Routine
zu Schritt 916 fort. In Schritt 916 wird eine Berechnung
des Speisegas-NOx (NOX_FG) auf Grundlage von Betriebsbedingungen
erzeugt. Speziell wird von dem Motor erzeugtes Speisegas-NOx auf Grundlage
von Funktion (h1) unter Verwendung von Betriebsbedingungen berechnet,
wie zum Beispiel etwa SIGNAL1 (oder gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Motors), Luftmassenstrom (mair), Motortemperatur (TENG) und Motordrehzahl (RPM).
Dieses Speisegas-NOx kann dann benutzt werden um das in NOx-Falle 72 eintretende
NOx darzustellen. Die Fachleute werden mit Blick auf diese Offenlegung
erkennen, daß verschiedene
zusätzliche
Faktoren verwendet werden können,
wie etwa Faktoren die einer NOx-Speicherung oder -Reduktion aufgrund
der Aktivität
von Drei-Wege-Katalysator 70 Rechnung tragen.
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Fährt man
mit 9 fort, so wird in Schritt 918 eine Bestimmung
vorgenommen, ob das Verhältnis
des die Falle 72 verlassenden NOx zu dem in die Falle eintretenden
NOx größer ist
als Schwellenwert C2. Zum Beispiel kann Schwellenwert C2 auf 0,65 eingestellt
sein. Lautet die Antwort auf Schritt 918 NEIN, so wird
ein NOx-Unterschied (NOX_DELTA) zwischen dem eintretenden NOx (NOX_FG)
und dem austretenden NOx (SIGNAL2) in Schritt 920 berechnet.
Als nächstes
wird in Schritt 922 eine angesammelte NOx-Speicherung (NOX_STORED)
durch numerisches aufsummieren des NOx-Unterschieds (NOX_DELTA)
bestimmt. Lautet die Antwort auf Schritt 918 JA, so wird
Merker Z auf Eins gesetzt, um anzuzeigen daß eine konsistente MEssung
des gespeicherten NOx abgeschlossen und vollständig abgeschätzt wurde.
-
Unter
Bezug auf 10 wird in Schritt 1012 eine
Bestimmung vorgenommen, ob eine NOx-Spülung gerade abgeschlossen wurde.
Lautet die Antwort auf Schritt 1012 JA, so schreitet die
Routine zu Schritt 1014 fort. In Schritt 1014 wir
das gefilterte und normierte, gespeicherte NOx (FIL_NOX_STORED) durch
filtern des gespeicherten NOx (NOX_STORED) gemäß Funktion (f4)
berechnet, welche in einer bevorzugten Ausführungsform die hierin oben
beschriebene gleitende Durchschnittsfunktion darstellt.
-
Somit
ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich
einen Wert zu berechnen der einen konsistenten und normierten NOx-Speicherwert
darstellt, der in der Bestimmung einer Verschlechterung und zur
Bestimmung benutzt werden kann, ob ein Entgiftungszyklus zu verrichten
ist.
-
Unter
Bezug auf 11 wird eine Routine beschrieben
um ein erstes Ausgabesignal (SIGNAL1) von Sensor 140 zu
verwenden, um Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung im geschlossenen Regelkreis
zu verrichten. Als erstes wird in Schritt 1110 eine Bestimmung
vorgenommen, ob ein Unterschied zwischen SIGNAL1 und dem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
(air_fuel_stoich) größer ist
als ein vorherbestimmter Unterschied (D1). In anderen Worten wird
eine Bestimmung vorgenommen, ob das erste Ausgabesignal von Abgassensor 140 eine
von Stöchiometrie
unterschiedliches Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigt. Lautet die Antwort
aus Schritt 1110 JA., so fährt die Routine zu Schritt 1112 fort.
In Schritt 1112 bestimmt die Routine einen Luft/Kraftstoff-Fehler
(afe) auf Grundlage des Unterschieds zwischen dem gewünschten
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
(air_fuel_desired) und dem ersten Ausgabesignal (SIGNAL1). Als nächstes erzeugt
die Routine in Schritt 1114 ein Kraftstoff-Einspritzsignal (fpw)
auf Grundlage des bestimmten Fehlers (afe) und der Zylinderladung
(m_cyl_air) und des gewünschten
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (air_fuel_desired).
Zusätzlich
wird Funktion g2 benutzt, um den Luft/Kraftstoff-Fehler (afe) zu
modifizieren, und kann verschiedene Regelfunktionen darstellen,
zum Beispiel einen Proportional-, Integral- und Differentialregler.
Außerdem
wird Funktion g1 benutzt um die gewünschte Masse an in den Zylinder hinein
eintretendem Kraftstoff in ein Signal umzuwandeln, das zu Kraftstoffeinspritzung 66 gesendet
werden kann. Außerdem
werden die Fachleute mit Blick auf diese Offenlegung erkennen, daß verschienene andere,
Informationen von anderen Abgassensoren beinhaltende Korrekturen
verwendet werden können. Zum
Beispiel können
zusätzliche
Korrekturen von Sensor 76 benutzt werden.
-
Ist
Schritt 1110 NEIN, so fährt
die Routine zu Schritt 1116 fort und berechnet das Kraftstoff-Einspritzsignal (fpw)
auf Grundlage der Zylinderladungsmenge und des gewünschten
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
unter Verwendung von Funktion g1. Somit ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich
die Kraftstoffsteuerung unter Verwendung der ersten Ausgabe von
Sensor 140 zu verbessern, der stromabwärts von NOx-Falle 72 angeordnet
ist, wann immer das erste Ausgabesignal einen von Stöchiometrie
abweichenden Wert anzeigt. Auf diese Weise beeinflussen NOx-Speicherung
und Sauerstoffspeicherung, ebenso wie NOx-Reduktion, die Luft/Kraftstoff-Rückführungsregelung
im geschlossenen Regelkreis unter Verwendung eines stomabwärts einer NOx-Falle
angeordneten Sensors nicht nachteilig.
-
Unter
Bezug auf 12 ist eine Routine alternativ
zu der in 11 beschriebenen gezeigt. In dieser
alternativen Routine werden verschiedene Zeitgeber benutzt, um die
erste Ausgabe von Abgassensor 140 zum Gebrauch in der Luft/Kraftstoff-Rückführungsregelung
auszuschließen,
wann immer bestimmt wird daß einer
der folgenden Zustände
vorliegt: Sauerstoff wird in NOx-Falle 72 gespeichert,
und/oder Stickoxid wird freigegeben und durch einen reduzierenden
Bestandteil in dem Abgas in NOx-Falle 72 reduziert. Außerdem kann
diese alternative Ausführungsform
zum Vorteil genutzt werden, um zu bestimmen wann die Überwachung
von Abgassensor 140 – wie
hierin später
unter speziellem Bezug auf 13 und 14 beschrieben – zu ermöglichen
ist.
-
Fährt man
mit 12 fort, so wird in Schritt 1210 eine
Bestimmung vorgenommen, ob das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (air_fuel_desired) geändert wurde.
Speziell wird eine Bestimmung vorgenommen, ob sich das gewünschte Luft/Kraftstoff Verhältnis von
fett auf stöchiometrisch
oder mager geändert
hat, oder ob sich das gewünschte Luft/Kraftstoff- Verhältnis von
mager auf stöchiometrisch
oder fett geändert
hat. Lautet die Antwort auf Schritt 1210 JA, so wird der
Zähler
C3 auf Null zurückgesetzt.
Ansonsten wird Zähler
C3 in Schritt 1214 schrittweise erhöht. Als nächstes wird in Schritt 1216 eine
Bestimmung vorgenommen, ob das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch oder
fett ist. Lautet die Antwort aus Schritt 1216 JA, so wird
in Schritt 1218 eine Bestimmung vorgenommen, ob Zähler C3
höher als
Schwellenwert D2 ist. Ansonsten wird, wenn die Antwort auf Schritt 1216 NEIN
lautet, in Schritt 1220 eine Bestimmung vorgenommen, ob
Zähler
C3 höher
als Schwellenwert D3 ist. Lautet die Antwort entweder auf Schritt 1218 oder Schritt 1220 JA,
so ermöglicht
die Routine in Schritt 1222 die Überwachung.
-
In
anderen Worten stellen Dauer D2 und Dauer D3 Zeitdauern dar, vor
denen die erste Ausgabe von Abgassensor 140 nicht für die Rückführungsregelung
verwendet werden kann, weil sie Stöchiometrie anzeigen wird selbst
wenn das in NOx-Falle 72 eintretende Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht
stöchiometrisch
ist. Somit ist die erste Ausgabe von Abgassensor 140 nach
Dauer D3 zur Überwachung
oder Rückführungsregelung
gültig,
wenn von stöchiometrisch
oder fett auf mager gewechselt wird. Ähnlich ist die erste Ausgabe
von Abgassensor 140 nach Dauer D2 zur Überwachung oder Rückführungsregelung gültig, wenn
von magerem Betrieb zu fettem oder stöchiometrischem Betrieb gewechselt
wird. In einer bevorzugten Ausführungsform
basiert Dauer D2 auf der Sauerstoffspeicherung von Falle 72,
und Dauer D3 basiert sowohl auf der Sauerstoffspeicherung wie auch
der NOx-Speicherung von Falle 72. Anders gesagt ist SIGNAL1
für das
in Falle 72 eintretende Luft/Kraftstoff-Verhältnis bezeichnend,
wenn der Sauerstoffspeicher einmal gespeichert ist wenn man von
fett nach mager wechselt. Und ist der gespeicherte Sauerstoff und
das gespeichete NOx einmal reduziert, wenn man von mager nach fett
wechselt, ist SIGNAL1 für
das in In Falle 72 eintretende Luft/Kraftstoff-Verhältnis bezeichnend.
-
Fährt man
mit 12 fort, so wird in Schritt 1124 eine
Bestimmung des Luft/Kraftstoff-Fehlers (afe)
vorgenommen, indem das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (air_fuel_desired)
und die erste Ausgabe von Abgassensor 140 (SIGNAL1) abgezogen
werden. Als nächstes
wird in Schritt 1226 das Kraftstoffeinspritzsignal (fpw)
in einer zu Schritt 1114 ähnlichen Art und Weise berechnet.
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Lauten
die Antworten entweder auf Schritt 1218 oder 1220 NEIN,
so fährt
die Routine zu Schritt 1228 fort, um das Kraftstoffeinspritzsignal
wie hierin in Schritt 1116 beschrieben zu berechnen. Somit
ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich
die erste Ausgabe von Abgassensor 140 zur Luft/Kraftstoff-Rückführungsregelung
zu verwenden.
-
Unter
Bezug auf 13 wird nun eine Routine zur
Bestimmung der Verschlechterung des zweiten Ausgabesignals von Abgassensor 140 beschrieben.
Speziell wird eine Routine zur Bestimmung der Verschlechterung der
angezeigten NOx-Konzentration auf Grundlage des ersten Ausgabesignals
von Abgassensor 140 beschrieben, wenn das erste Ausgabesignal
für ein
Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis
bezeichnend ist. Als erstes wird in Schritt 1310 eine Bestimmung
vorgenommen, ob Überwachung
wie in Schritt 1222 beschrieben ermöglicht ist, oder ob der Motor
in einem nahezu stöchiometrischen
Zustand arbeitet. Weiterhin wird auch eine Bestimmung vorgenommen,
ob das erste Ausgabesignal von Abgassensor 140 verschlechtert
ist. Wenn SIGNAL1 für
das in Falle 72 eintretende Luft/Kraftstoff-Verhältnis bezeichnend
ist, kann es in anderen Worten benutzt werden um eine Abschätzung der
Falle 72 verlassenden NOx-Konzentration zu liefern. Lautet
die Antwort auf Schritt 1310 JA, so fährt die Routine zu Schritt 1312 fort.
In Schritt 1312 schätzt
die Routine das zweite Ausgabesignal (est_signal2) auf Grundlage mehrerer
Zustände
ab. Speziell wird Funktion h2 mit dem Speisegas-NOx (NOX_FG) und
dem ersten Ausgabesignal von Abgassensor 140 (SIGNAL1) verwendet.
In anderen Worten versucht die Routine das Falle 72 verlassende
NOx auf Grundlage des in die Falle eintretenden NOx und des Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
abzuschätzen.
Zusätzlich
können verschiedene
andere dynamische Effekte von NOx-Falle 72 hinzugefügt werden,
um der Sauerstoffspeicherung und der Stickoxid- und Sauerstoffreduktion
Rechnung zu tragen. Weiterhin kann die Effizienz von Falle 72 eingeschlossen
werden, um das austretende NOx auf Grundlage des in Falle 72 eintetenden
NOx abzuschätzen.
Wenn während
stöchiometrischem
Betrieb verrichtet kann jedoch angenommen werden, daß das insgesamt
gespeicherte NOx konstant ist. Als nächstes werden in Schritt 1314 der
Absolutwert des Unterschieds zwischen dem geschätzten, die NOx-Falle 72 verlassenden
NOx (EST_SIGNAL2) und der gemessenen zweiten Ausgabe von Abgassensor 140 (SIGNAL2)
mit Schwellenwert C4 verglichen. Lautet die Antwort auf Schritt 1314 JA,
so wird Zähler
C5 in Schritt 1316 schrittweise erhöht. Als nächstes wird in Schritt 1318 eine
Bestimmung vorgenommen, ob Zähler
C5 höher
ist als Schwellenwert C6. Lautet die Antwort auf Schritt 1318 JA,
so zeigt die Routine Verschlechterung der zweiten Ausgabe von Abgassensor 140 in
Schritt 1320 an.
-
Somit
ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich
zu bestimmen, wann der NOx-Sensor – welcher die zweite Ausgabe
von Abgassensor 140 ist – sich verschlechtert hat,
indem man mit einem abgeschätzten
Wert des die Falle 72 verlassenden NOx vergleicht.
-
Unter
Bezug auf 14 wird nun eine Routine zur
Bestimmung der Verschlechterung des zweiten Ausgabesignals von Sensor 140 auf
Grundlage des ersten Ausgabesignals von Sensor 140 beschrieben.
Als erstes wird in Schritt 1410 eine Bestimmung vorgenommen,
ob eine Überwachung
ermöglicht
wurde oder ob man nahe Stöchiometrie
arbeitet. Lautet die Antwort auf Schritt 1410 JA, so fährt die
Routine zu Schritt 1412 fort. In Schritt 1412 schätzt die
Routine das Luft/Kraftstoff-Verhältnis,
das von dem ersten Ausgabesignal (SIGNAL1) von Abgassensor 140 gemessen
werden sollte. In anderen Worten schätzt die Routine das NOx-Falle 72 verlassende
Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis
auf Grundlage verschiedener Betriebsparameter ab. Das abgeschätzte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AFTP_EST)
wird in einer bevorzugten Ausführungsform
auf Grundlage des von Sensor 76 (UEGO) gemessenen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses,
des von Luftmassenstromsensor 100 gemessenen Luftmassenstroms
und der Kraftstoff-Einspritzmenge (fpw) abgeschätzt. Die Fachleute werden mit
Blick auf diese Offenlegung verschiedene andere Signale und Verfahren
erkennen, die benutzt werden können
um jenes die NOx-Falle verlassende Luft/Kraftstoff-Verhältnis abzuschätzen. Zum
Beispiel können
dynamische Effekte sowohl von Katalysator 70 wie auch 72 eingeschlossen
werden, die NOx-Speicherung, Sauerstoffspeicherung, Temperatureffekten,
und verschiedenen anderen den Fachleuten bekannten Effekten Rechnung
tragen.
-
Fährt man
mit 14 fort, so wird in Schritt 1414 der
Absolutwert des Unterschieds zwischen dem abgeschätzten Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AFTP_EST)
und dem ersten Ausgabesignal von Abgassensor 140 (SIGNAL1)
mit Schwellenwert C7 verglichen. Lautet die Antwort auf Schritt 1414 JA,
so wird Zähler
C8 in Schritt 1416 Schrittweise erhöht. Als nächstes wird in Schritt 1418 der
Zähler
C8 mit Schwellenwert C9 verglichen. Lautet die Antwort auf Schritt 1418 JA,
so wird in Schritt 1420 eine Anzeige bereitgestellt daß sich sowohl
das erste Ausgabesignal wie auch das zweite Ausgabesignal von Abgassensor 140 verschlechtert
hat. Somit ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich
zu bestimmen, daß die
von dem zweiten Ausgabesignal von Abgassensor 140 gemessene
NOx-Konzentration sich verschlechtert hat, wenn bestimmt wird daß der im
ersten Ausgabesignal von Abgassensor 140 angezeigte Sauerstoffpartialdruck
sich verschlechtert hat.
-
Nun
unter Bezug auf 15A–15C zeigen
diese Abbildungen ein Beispiel des Betriebs gemäß der vorliegenden Erfindung.
Speziell zeigen die Graphen wann das erste Ausgabesignal (SIGNAL1)
von Sensor 140 für
die Luft/Kraftstoff-Regelung oder die Überwachung gültig ist. 15A zeigt das in NOx-Falle 72 eintretende
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
gegen die Zeit. 15B zeigt das NOx-Falle 72 verlassende
Luft/Kraftstoff-Verhältnis gegen
die Zeit. 15C zeigt, ob das erste Ausgabesignal
(SIGNAL1) von Sensor 140 für die Luft/Kraftstoff-Regelung
oder für
die Überwachung gültig ist.
-
Vor
der Zeit t1 sind das eintretende Luft/Kraftstoff-Verhältnis und
das austretende Luft/Kraftstoff-Verhältnis beide mager, und das
erste Ausgabesignal (SIGNAL1) ist für Regelung oder Überwachung
gültig.
Dann wird bei Zeit t1 eine Bestimmung vorgenommen, um den mageren
Betrieb zu beenden und das in Falle 72 gespeicherte NOx – wegen
der Gramm NOx/Kilometer am Auspuff, oder weil durch mageren Betrieb
nicht länger
ein Kraftstoffersparnis-Vorteil bereitgestellt wir, oder aus anderen Gründen wie
hierin oben beschrieben – zu
spülen. Zur
Zeit t1 wird das eintretende Luft/Kraftstoff-Verhältnis von
mager auf fett geändert. Ähnlich ändert sich
das austretende Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu Zeit t1 auf stöchiometrisch,
bis alles gespeicherte NOx und Sauerstoff reduziert sind, was zu
Zeit t2 auftritt. Somit ist gemäß der vorliegenden
Erfindung das stromabwärts
von NOx-Falle 72 gemessene, stöchiometrische Luft/Kraftstoff
Verhältnis
während
des Intervalls von Zeit t1 bis t2 nicht gleich dem Luft/Kraftstoff
Verhältnis
stromaufwärts
von NOx-Falle 72. Nach Zeit t2 wird stromabwärts von
NOx-Falle 72 ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis gemessen,
und diese Messung kann für
die Luft/Kraftstoff-Regelung oder Überwachung verwendet werden.
Bei Zeit t3 wird das eintretende Luft/Kraftstoff zurück auf ein
mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis
geändert.
Erneut ändert sich
das austretende Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf stöchiometrisch,
bis zu Zeit t4 die gesamte Sauerstoffspeicherkapazität von NOx-Falle 72 gesättigt ist. Somit
ist das stromabwärts
von NOx-Falle 72 gemessene, stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Zeit
t3 bis Zeit t4 nicht gleich dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis stromaufwärts von
NOx-Falle 72. Nach Zeit t4 kann das eintretende Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch Sensor 140 gemessen
werden, und kann somit für Regelung
und Überwachung
benutzt werden.
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Die
Fachleute werden mit Blick auf diese Offenlegung erkennen, daß die obigen
Verfahren mit jedem Entgiftungsverfahren anwendbar sind. In einer bevorzugten
Ausführungsform
kann das in
U.S. 5,758,493 beschriebene
Entgiftungsverfahren benutzt werden, welches hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen
wird.