DE69608731T2

DE69608731T2 - Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69608731T2
Application number: DE69608731T
Authority: DE
Inventors: Christopher Kirk Davey; Donald Fenwick Dickison; Robert Joseph Jerger
Original assignee: Ford Werke GmbH; Ford France SA; Ford Motor Co Ltd; Ford Motor Co
Current assignee: Ford Werke GmbH; Ford France SA; Ford Motor Co Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 2000-10-05
Anticipated expiration: 2016-03-02
Also published as: EP0735259B1; DE69608731D1; EP0735259A2; JPH08277738A; US5544481A; EP0735259A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektronische Motorsteuerungen für Brennkraftmaschinen. Insbesondere befaßt sie sich mit Luft-Kraftstoff-Steuerungen mit Überwachung des katalytischen Wandlers.
Systeme zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Motoren sind bekannt, in welchen der an den Motor gelieferte Kraftstoff anhand von Ausgangssignalen eingestellt wird, die mit sowohl stromoberhalb als auch stromunterhalb des katalytischen Wandlers angeordneten Abgas-Sauerstoff-Sonden gewonnen werden. Jedes Ausgangssignal wird durch Vergleichen der Ausgangsspannung jeder Sonde mit einem Referenzwert erzeugt, so daß ein zweistufiges Signal gebildet wird.
Auch ist es bekannt, den Wirkungsgrad des Wandlers zu überwachen, indem ein Verhältnis der Übergänge zwischen dem stromabwärtigen Zweipunktsignal und dem stromaufwärtigen Zweipunkt signal ermittelt wird. Eine derartige Lösung ist in der US-Patentschrift Nr. 5,385,016 oder US-A-5 228 287 offenbart.
Die Erfinder haben hier zahlreiche Probleme bei den obengenannten Lösungsvorschlägen erkannt. So können z. B. schlechte Motoreinstellung oder besondere Mischungen der Abgase im Auslaßkrümmer bewirken, daß die stromabwärtige Sonde gegenüber der Stöchiometrie fetten Abgasen ausgesetzt wird. Ein Vergleich des Ausganges der stromabwärtigen Sonde mit einer Referenzspannung kann nicht immer möglich sein. Unter solchen Umständen kann es sein, daß ein Übergang bzw. Sprung in der Sonden-Ausgangsspannung nicht erkannt wird, so daß die Genauigkeit der Angaben über den Wandlerwirkungsgrad darunter leidet. Ähnliche Probleme können auftreten, wenn sich der Spitze-Spitze-Spannungsausgang der Sonden verschlechtert.
Ein Ziel der hier offenbarten Erfindung ist, Angaben über den Wirkungsgrad eines katalytischen Wandlers jeweils von stromabwärtigen und stromaufwärtigen Sonden zu erzielen, und zwar unabhängig von den von derartigen Sonden gelieferten herkömmlichen Zweistufensignalen.
Das obige Ziel wird erreicht und Probleme von Lösungsvorschlägen nach dem bisherigen Stand der Technik gelöst, indem ein Steuersystem und ein Steuerverfahren für einen Motor vorgeschlagen wird, dessen Auspuff mit einem katalytischen Wandler bzw. sog. Katalysator gekoppelt ist, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen 1, 9 und 14 definiert sind. Nach einem besonderen Aspekt der Erfindung umfaßt das Steuerverfahren folgende Schritte: Abgabe von Kraftstoff an den Motor proportional zu einem Kraftstoffsignal; Einstellen des Kraftstoffsignals anhand einer Rückführungsvariablen, die aus einem Vergleich einer Referenzamplitude mit der Ausgangsamplitude einer stromoberhalb des Wandlers angeordneten stromaufwärtigen Abgas-Sauerstoffsonde abgeleitet wird; Beeinflussen des Kraftstoffsignals über ein Verlagerungssignal, das aus einem Vergleich eines Referenzwertes mit der Ausgangsamplitude einer stromabwärts des Wandlers angeordneten stromabwärtigen Abgas-Sauerstoffsonde abgeleitet ist; Erzeugen einer Amplitudendifferenz der Ausgangsamplitude der stromabwärtigen Sonde in jeder Meßperiode; in jeder Meßperiode Abspeichern der Ausgangsamplitude der stromabwärtigen Sonde als Spitzenamplitude, wenn die Amplitudendifferenz der Amplitude der stromabwärtigen Sonde eine Vorzeichenänderung erfährt; Anzeigen eines Signalsprunges der stromabwärtigen Sonde jedesmal dann, wenn die Differenz der stromabwärtigen Sonde eine Vorzeichenänderung erfährt, und eine Differenz zwischen dem gespeicherten Spitzenwert und dem bei einer vorangehenden Vorzeichenänderung der Amplitude der stromabwärtigen Sonde gespeicherten Spitzenwert einen vorgegebenen Wert überschreitet; und Anzeigen des Wandlerwirkungsgrades anhand eines Verhältnisses zwischen den Sprüngen des stromabwärtigen Signals und den Sprüngen des aus der Ausgangsamplitude der stromaufwärtigen Sonde abgeleiteten stromaufwärtigen Signals.
Ein Vorteil des oben beschriebenen Aspektes der Erfindung ist, daß Übergänge bzw. Sprünge der Abgas-Sauerstoffsonden unabhängig von dem Zweipunktsignal einer herkömmlichen Sonde geliefert werden. Dadurch werden genauere Angaben zum Wandlerwirkungsgrad gemacht, als dies bisher möglich war.
Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielartig näher erläutert; dabei zeigt:
Fig. 1: ein Blockdiagramm einer Ausführungsform, in welcher die Erfindung vorteilhaft zum Einsatz kommt; und
die Fig. 2, 3 A-3B, 4A-4B, 5A-5B, 6A-6B und 7A-7B: Flußdiagramme höherer Ordnung verschiedener, von einem Teil der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ausgeführten Operationen.
Es ist hier eine Steuerung 10 dargestellt, welche einen herkömmlichen Mikrocomputer aufweist, mit: einer Mikroprozessoreinheit 12; Eingangsschnittstellen 14; Ausgangsschnittstellen 16; einem Nurlesespeicher 18 zur Aufnahme des gesteuerten Programms; einem Schreib- und Lesespeicher 20 zur vorübergehenden Speicherung von Daten, der auch für Zählwerke oder Zeitgeber verwendet werden kann; einem Permanentspeicher 22 zur Ablage der Lernwerte; und einem herkömmlichen Datenbus. Die Ausgänge sind darstellungsgemäß mit herkömmlichen elektronischen Treibern 18 gekoppelt.
Die Steuerung 10 empfängt in der Darstellung verschiedene Signale von Sensoren, die mit dem Motor 28 gekoppelt sind, einschließlich: einem von einem Luftstromsensor 32 gelieferten Meßsignal für den Einlaßluft-Massestrom (MAF); der von einem Temperaturmeßgeber 40 gelieferten Temperatur der Motorkühlflüssigkeit (T); und der von einem Drehzahlmesser 42 gelieferten Angabe der Motordrehzahl (U/min bzw. RPM).
Ein Ausgangssignal FEGO1 wird von einer herkömmlichen Abgas- Sauerstoffsonde 44 geliefert, die mit dem rechten Auspuffkrümmer 56 gekoppelt ist, der in diesem besonderen Beispiel mit der rechten Zylinderreihe eines V8-Motors verbunden ist. In ähnlicher Weise wird in dieser Darstellung ein Ausgangssignal FEGO2 von einer herkömmlichen Abgas-Sauerstoffsonde 55 geliefert, die mit dem linken Auspuffkrümmer 57 gekoppelt ist. Beide Signale FEGO1 und FEGO2 werden jeweils in entsprechenden Vergleichsschaltungen 48 und 49 mit einem entsprechenden Bezugs- bzw. Referenzwert verglichen, der in der Mitte des durchschnittlichen Ausgangsspitze-Ausgangsspitze-Wertes der Sonde gewählt wird. Dementsprechende Signale FEGO1S und FEGO2S sind dann Zweipunktsignale mit einer bestimmten hohen Spannung, wenn die Abgase fett gegenüber der Stöchiometrie sind, und mit einer bestimmten niedrigen Spannung, wenn die Abgase mager gegenüber Stöchiometrie sind.
Eine weitere herkömmliche Abgas-Sauerstoffsonde 52 ist darstellungsgemäß mit dem Motorauspuffstromunterhalb des katalytischen Wandlers bzw. Katalysators 50 gekoppelt, die Sonde 52 liefert ein Signal REGO an die Steuerung 10, das zum Sauerstoffgehalt der Abgase in Beziehung steht. Das Ausgangssignal REGO wird auch mit einem Referenzwert verglichen, der seinem Mittelpunkt zugeordnet ist, so daß der Steuerung 10 ein Zweipunktsignal REGOS zugeführt wird. Das REGOS-Signal hat eine vorge gebene hohe Spannung, wenn die Abgase stromunterhalb des Katalysators 50 fett gegenüber Stöchiometrie sind, und eine bestimmte niedrige Spannung, wenn die Abgase mager gegenüber Stöchiometrie sind.
Der Ansaugkrümmer 58 und Ansaugkrümmer 59 sind jeweils mit der rechten Zylinderreihe und der linken Zylinderreihe von Motor 28 gekoppelt, und kommunizieren darstellungsgemäß auch mit jeweils einem Drosselgehäuse 60 und einem Drosselgehäuse 61. Jedes Drosselgehäuse ist wiederum mit einem einzigen Luftansaugstutzen 64 verbunden. In der Darstellung ist eine Drosselklappe 62 und der Luftstromsensor 32 mit dem Ansaugstutzen 64 verbunden.
Weiter zu Fig. 1 sind darstellungsgemäß herkömmliche elektronische Kraftstoff-Einspritzdüsen 76 und 77 mit den jeweiligen Drosselgehäusen 60 und 61 verbunden. Die Kraftstoff-Einspritzdüsen 76 liefern Kraftstoff proportional abhängig von der Pulsbreite eines von der Steuerung 10 gelieferten Signals fpw1, das über eine der herkömmlichen elektronischen Treiberschaltungen 18 geleitet wird. Ganz ähnlich liefert die Kraftstoff-Einspritzdüse 77 Kraftstoff proportional zur Pulsbreite eines Signals fpw2, das von der Steuerung 10 über eine der elektronischen Treiberschaltungen 18 gesendet wird. Den Kraftstoff-Einspritzdüsen 76 und 77 wird Kraftstoff von einem herkömmlichen Kraftstoffsystem mit einem Kraftstofftank 80, einer Kraftstoffpumpe 82 und einer Kraftstoff-Verteilerleitung 84 zugeführt.
Der Fachmann wird erkennen, daß hier ein System mit Zentraleinspritzung (central fuel injected - CFI) für jede Zylinderreihe dargestellt ist, die hier beanspruchte Erfindung ist jedoch auch auf Zylinderreihen mit separaten Kraftstoff-Einspritzdüsen für jeden Zylinder anwendbar.
Nun bezugnehmend auf Fig. 2 soll dort ein Flußdiagramm einer von der Steuerung 10 durchlaufenen Routine zur Erzeugung eines Kraftstoff-Nachstellsignals FT beschrieben werden. Die Routine beginnt nach dem Starten der Luft-Kraftstoff-Regelung im geschlossenen Regelkreis (Schritt 104), in Reaktion auf vorgegebene Motorbetriebsbedingungen wie z. B. die Temperatur. Bei Be ginn der Regelung im geschlossenen Regelkreis wird das REGOS- Signal aus der Vergleichsschaltung 54 abgelesen (Schritt 108) und anschließend in der nachstehend beschriebenen Proportional- Integral-Steuerung verarbeitet.
Ist das REGOS-Signal niederwertig (Schritt 116), war jedoch in der vorangehenden Hintergrundschleife der Steuerung 10 hochpegelig (Schritt 118), wird ein vorgegebener Proportionalterm Pj vom Kraftstoff-Nachstellsignal FT abgezogen (Schritt 120). Liegt das REGOS-Signal tief (Schritt 116) und war auch während der vorangehenden Hintergrundschleife niedrig (Schritt 118), wird ein vorgegebener Integralterm Dj oder Δj vom Kraftstoff- Nachstellsignal FT abgezogen (Schritt 122).
Ebenso wird, wenn das Signal REGOS hochpegelig ist (Schritt 116) und auch während der vorangehenden Hintergrundschleife der Steuerung 10 hochpegelig war (Schritt 124), der Integralterm Dj (Δj) zum Kraftstoff-Nachstellsignal addiert (Schritt 126). Ist das Signal REGOS hochpegelig (Schritt 116), war aber im vorangehenden Durchlauf durch die Hintergrundschleife niederpegelig (Schritt 124), wird der Proportionalterm Pi zum Kraftstoff- Nachstellsignal FT addiert (Schritt 128).
Dem oben beschriebenen Betrieb zufolge wird das Kraftstoff- Nachstellsignal FT von einer Proportional-Integral-Steuerung erzeugt, die auf die Abgas-Sauerstoffsonde 52 anspricht. Die Integrationsschritte zur Integration des REGOS-Signals im Sinne einer Luft-Kraftstoff-Korrektur ins Magere werden durch die Integrationsschritte Di oder Δi geliefert, und der Proportionalterm für eine solche Korrektur wird durch Pi gestellt. Im großen und ganzen bewirken der Integralterm Di und der Proportionalterm Pj eine Luft-Kraftstoff-Korrektur ins Fette.
Eine separate Kraftstoffversorgungs- und Kraftstoffeinstellroutine wird von der Steuerung 10 sowohl für die linke als auch für die rechte Zylinderreihe ausgeführt. Nimmt man zunächst einmal Bezug auf die rechte Zylinderreihe und die zugehörigen Fig. 3A-3B, so wird zunächst eine Kraftstoffmenge in einer of fenen Steuerkette bestimmt, indem das Meßergebnis des Einlaßluft-Massestromes (MAF) durch das gewünschte Luft-Kraftstoff- Verhältnis AFd geteilt wird, das bei Benzinverbrennungsmotoren in der Regel der stöchiometrische Wert ist (Schritt 158r). Diese in offener Steuerkette bestimmte Kraftstoffcharge wird dann justiert, in diesem Falle geteilt, durch die Rückführungsvariable FV1. Die sich daraus ergebende gewünschte Kraftstoffmenge, ausgedrückt als Signal Fd1, wird dann in ein entsprechendes Pulsbreitensignal fpw1 umgerechnet (Schritt 159r).
Ist bestimmt worden, daß jetzt eine Regelung im geschlossenen Regelkreis erwünscht ist (Schritt 160r), indem z. B. Motorbetriebsbedingungen wie die Temperatur (T) überwacht werden, wird im Schritt 162r das Signal FEGO1S abgelesen. In Schritt 164r wird das Kraftstoff-Nachstellsignal FT von der zuvor mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Routine her transferiert.
Eine herkömmliche Proportional- und Integral-Steuerroutine wird nun in den Schritten 165r-178r durchgeführt. Der Proportionalterm Pi oder der Proportionalterm Pj wird ausgewählt, um die gewünschte Luft-Kraftstoff-Verlagerung zu erzielen, die durch das Kraftstoff-Nachstellsignal FT angezeigt wird (Schritt 165r). Ist z. B. eine Luft-Kraftstoff-Verlagerung in Richtung mager erforderlich, wird der Proportionalterm Pi erhöht. Im Gegensatz dazu wird, wenn eine Luft-Kraftstoff-Verlagerung in Richtung fett erforderlich ist, der Proportionalterm Pj proportional zum Kraftstoff-Nachstellsignal FT erhöht. Der Fachmann wird erkennen, daß solche Luft-Kraftstoff-Beeinflussungen auch durch Verringern der Proportionaltermini, durch Erhöhen der Integraltermini oder Senken der Integraltermini um einen Wert erzielt werden können, der zum Erreichen der Luft-Kraftstoff- Verlagerung nötig ist.
Liegt das FEGO1S-Signal niedrig (Schritt 166r), war aber bei einem vorhergehenden Durchlauf der Steuerung 10 durch die Hintergrundschleife hochpegelig (Schritt 168r), wird ein vorgewählter Proportionalterm Pj von der Rückführungsvariablen FV1 subtrahiert (Schritt 170r). Liegt das FEGO1S-Signal niedrig (Schritt 116r) und war auch während der vorangehenden Hintergrundschleife niederpegelig (Schritt 168r), wird der vorgewählte Integralterm Dj von der Rückführungsvariablen FV1 abgezogen (Schritt 172r).
Der Integralterm Di (Δi) wird zur Rückführungsvariablen FV1 addiert (Schritt 176r), wenn das Signal FEGO1S hochpegelig ist (Schritt 166r) und auch beim vorigen Durchlauf der Steuerung 10 durch die Hintergrundschleife hochpegelig war (Schritt 174r). Ist das Signal FEGO1S hochpegelig (Schritt 166r), war aber in der vorangehenden Hintergrundschleife niederpegelig (Schritt 174r), wird der Proportionalterm Pi zur Rückführungsvariablen addiert (Schritt 178r).
Den oben beschriebenen Operationen zufolge wird die Rückführungsvariable FV1 von der Proportional- und Integralsteuerung(PI) in Reaktion auf ein Zweipunktsignal FEGO1S erzeugt, das von der stromaufwärtigen Abgas-Sauerstoffsonde 44 geliefert wird.
Grundsätzlich ähnliche Operationen werden von der Steuerung 10 ausgeführt, um: die gewünschte Menge flüssigen, dem Motor 28 zugeführten Kraftstoffes zu bestimmen (Kraftstoffsignal Fd2 und Pulsbreitensignal fpw2); und die gewünschte Kraftstoffmenge mittels der Rückführungsvariablen FV2 nachzujustieren, welche sowohl zu dem Zweipunktsignal FEGO1S und zu dem Kraftstoff-Nachstellsignal FT in Beziehung steht. Die von der Steuerung 10 ausgeführten Routinen zur Abgabe von Kraftstoff an den linken Ansaugkrümmer 59 sind in den in den Fig. 4A-4B dargestellten Prozeßschritten 158L-178L beschrieben. Diese Prozeßschritte sind im wesentlichen dieselben wie die vorstehend mit Bezug auf die Abgabe von Kraftstoff an den rechten Ansaugkrümmer 58 unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 3A-3B beschriebenen, wobei gleiche Bezugszahlen gleiche Prozeßschritte und gleiche Bauteile bezeichnen.
Bezieht man sich nun auf die Fig. 5A-5B, so wird dort die Routine zur Anzeige von Übergängen bzw. "Sprüngen" im Ausgangs signal der stromaufwärtigen Abgas-Sauerstoffsonden erstellt. In diesem besonderen Beispiel, in dem ein gegabelter Auspuffkrümmer mit einem einzelnen Katalysator verbunden ist, wird ein abgeleitetes stromaufwärtiges Signal (FEGOI) erzeugt. Das stromaufwärtige abgeleitete Signal (FEGOI) entspricht einer hypothetischen einzelen Abgas-Sauerstoffsonde, die stromoberhalb des Katalysators 50 angeordnet ist. Die hierin beschriebene Routine ist auch auf einen stromoberhalb des Katalysators 50 angeordneten einzelnen Abgas-Sauerstoffsensor anwendbar.
Betrachtet man nun insbesondere die in den Fig. 5A-5B dargestellte Unterroutine, wird dort das Ableitsignal FEGOI gleich der Ausgangsspannungsamplitude FEGO1 der Sonde 44 gesetzt (Schritt 214), wenn das Signal FEGO1 größer als das Signal FEGO2 ist (Schritt 204) und ein gegabelter Auspuffkrümmer verwendet wird (Schritt 200). Für den Fall, daß die Ausgangsspannung FEGO2 der Sonde 55 größer als die Ausgangsspannung FEGOI ist (Schritt 204), wird das abgeleitete Signal FEGOI gleich der Ausgangsspannung FEGO2 gesetzt (Schritt 210). Für den Fall, daß keine Gabelrohrkonstruktion für den Auspuffkrümmer verwendet wird (Schritt 200), wird das abgeleitete Signal FEGOI gleich der Ausgangsspannung der einzigen Abgas-Sauerstoffsonde gesetzt (Sonde 44 in diesem besonderen Beispiel), wie es in Schritt 214 dargestellt ist.
In Schritt 216 wird die Differenz zwischen dem abgeleiteten Signal FEGOIi des gegenwärtigen Durchlaufes der Steuerung 10 durch die Hintergrundschleife (i) und dem abgeleiteten Signal FEGOIi-1 der vorangehenden Hintergrundschleife (i-1) zur Erzeugung eines Signales DELTAIi herangezogen. Das Vorzeichen von Signal DELTAIi wird in Schritt 220 als Signal SLOPESGN abgespeichert. Wenn der absolute Wert des Signals DELTAIi kleiner als ein Unempfindlichkeitsbereich DBAND ist (224), wird weiterhin das abgeleitete Signal FEGOIi-1 aus der vorausgehenden Hintergrundschleife als Signal FEGOIi für diesen Durchgang durch die Hintergrundschleife gespeichert (Schritt 226), und die Unterroutine wird bei Schritt 220 verlassen.
Ist der Absolutwert des Signals DELTAIi größer als der Unempfindlichkeitsbereich DBAND (224) und die Neigung von Signal DELTAIi positiv (228), wird das Signal SLOPE gleich "1" gesetzt (232). Das Signal SLOPE wird gleich "0" gesetzt (234), wenn die Neigung von Signal DELTAIi negativ ist (228) und der Absolutwert von Signal DELTAIi kleiner als der Unempfindlichkeitsbereich DBAND ist (224).
Ändert sich das Vorzeichen von Signal DELTAIi zwischen zwei aufeinanderfolgenden Hintergrunddurchläufen der Steuerung 10 (238), wird das abgeleitete Signal FEGOIi als ein Spitzenwert (Signal PEAK) während des gegenwärtigen Hintergrunddurchganges (i) gespeichert, wie es bei Schritt 242 dargestellt ist.
Übersteigt die Differenz zwischen dem gegenwärtigen Signal PEAK und dem zuvor gespeicherten Spitzenwert (Signal PRVPEAK) einen einstellbaren Wert GATAMPU (246), wird in Schritt 250 für das abgeleitete Signal FEGOI ein Übergangs- bzw. Sprung-Merker TRANSFEGOI gesetzt, und die Routine wird verlassen.
Die Unterroutine zur Ermittlung von Ausgangsamplitudensprüngen des Signals REGO für den Sensor 52 soll nun mit Bezug auf die in den Fig. 6A-6B dargestellte Unterroutine beschrieben werden.
Die Ausgangsamplitude des Signals REGO wird in Schritt 314 abgelesen. In Schritt 316 wird die Differenz zwischen dem Signal REGOi des gegenwärtigen Durchlaufes der Steuerung 10 durch die Hintergrundschleife (i) und dem Signal REGOi-1 für die vorangegangene Hintergrundschleife (i-1) zur Erzeugung eines Signals DELTARi herangezogen. Das Vorzeichen für DELTARi wird in Schritt 320 als Signal SLOPESGN abgespeichert. Ist der Absolutwert des Signals DELTARi kleiner als der Unempfindlichkeitsbereich DBAND (323), wird weiter das Signal REGOi-1 aus der vorangehenden Hintergrundschleife als Signal REGOi für die jetzige Hintergrundschleife gespeichert (Schritt 326), und die Unterroutine wird bei Schritt 320 verlassen.
Ist der Absolutwert des Signals DELTARi größer als der Unempfindlichkeitsbereich DBAND (324), und die Neigung des Signals DELTARi ist positiv (328), dann wird ein Signal SLOPE gleich "1" gesetzt (332). Das Signal SLOPE wird gleich "0" gesetzt (334), wenn die Neigung des Signals DELTARi negativ ist (328), und der Absolutwert des Signals DELTARi kleiner als der Unempfindlichkeitsbereich DBAND ist (324).
Ändert sich das Vorzeichen von Signal DELTARi zwischen zwei aufeinanderfolgenden Hintergrunddurchläufen der Steuerung 10 (338), wird das abgeleitete Signal REGOi als ein Spitzenwert (Signal PEAK) während des gegenwärtigen Hintergrunddurchganges (i) gespeichert, wie es bei Schritt 342 dargestellt ist.
Übersteigt die Differenz zwischen dem gegenwärtigen Signal PEAK und dem zuvor gespeicherten Spitzenwert (Signal PRVPEAK) einen einstellbaren Wert CATAMPU (346), wird in Schritt 350 für das abgeleitete Signal REGO ein Übergangs- bzw. Sprung-Merker TRANSREGO gesetzt, und die Routine wird verlassen.
Ein Beispiel der Anzeige des Wandler-Wirkungsgrades soll nun insbesondere mit Bezug auf die Flußdiagramme in den Fig. 7A- 7B erläutert werden. In Schritt 690 werden die ursprünglichen Motorbetriebsbedingungen geprüft, bevor der nachstehend beschriebene Testzyklus begonnen wird. Insbesondere sollte die Motortemperatur (T) in einem bestimmten Bereich liegen, ein vorgegebener Zeitraum seit dem Anlassen des Motors soll verstrichen sein, und die Luft-Kraftstoff-Regelung soll über einen vorgegebenen Mindestzeitraum bereits im geschlossenen Regelkreis erfolgt sein.
Für jeden Hintergrunddurchlauf wird das abgeleitete Signal FEGOI in der vorstehend mit Bezug auf die Fig. 5A-5B beschriebenen Unterroutine abgelesen (Schritt S94). Das abgeleitete FEGOI-Signal ist eine Ableitung aus einem Ausgang einer hypothetischen Abgas-Sauerstoffsonde, die einem hypothetischen Gemisch von Abgasen aus dem rechten Auspuffkrümmer 56 und dem linken Auspuffkrümmer 57 ausgesetzt ist.
Weiter zu den Fig. 7A-7B wird in den Schritten 700, 704 und 706 der Ansaugluftstrombereich bestimmt, in dem der Motor 28 arbeitet. Diese Bereiche werden für das vorliegende Beispiel als Bereich (1), Bereich (2) und Bereich (n) beschrieben, wobei vorteilhaft "n" Ansaugluftstrombereiche herangezogen werden. Angenommen, der Motor arbeitet in dem Luftstrombereich (1), werden nun die Zustandsübergänge des abgeleiteten Signals FEGOI gezählt, um so ein Zählwertsignal CIE&sub1; zu erzeugen. Dieser Zählwert wird in Schritt 712 mit einem Maximalzählwert CIE1max verglichen. Während der Motorbetrieb weiter im Luftstrombereich (1) bleibt, wird eine Prüfperiode von bestimmter Dauer erzeugt, indem bei jedem Übergang bzw. Sprung des Signals FEGOI der Zählwert CIE&sub1; um Eins erhöht wird, bis der Zählwert CIE&sub1; gleich dem Maximalzählwert CIE1max ist (Schritt 716). In diesem Prüfzeitraum (1), der ein Unter-Prüfzeitraum des Gesamtprüfzeitraumes des Wandlerwirkungsgrades ist, wird der Zählwert CR&sub1; bei jedem Sprung des Signals REGOS um Eins erhöht (Schritt 718). Anders ausgedrückt, der Zählwert CR&sub1; wird bei jedem Signalsprung von REGOS aufgestockt, bis der Zählwert CIE&sub1; gleich CIE1max ist.
Liegt der Motorbetrieb im Luftstrombereich (2), wie in Schritt 704 dargestellt, werden in den Schritten 722, 726 und 728 Zählwerte CIE&sub2; und CR&sub2; in ähnlicher Weise bestimmt, wie es weiter oben für den Luftstrombereich (1) mit Bezug auf die Schritte 712, 716 und 718 beschrieben wurde. Bei jedem Spannungssprung von Signal FEGOI wird der Zählwert CIE&sub2; aufgestockt, bis er den maximalen Zählwert CIE2max erreicht (Schritt 722). So wird ein vorgegebener Prüf-Unterzeitraum (2) definiert. Während des Prüfzeitraumes (2) wird der Zählwert CR&sub2; bei jedem Signalsprung von REGOS um Eins erhöht (Schritt 728).
Die oben beschriebenen Operationen erfolgen für jeden der in den Testzeitraum fallenden Luftstrombereiche. Arbeitet der Motor 28 im für den Testzeitraum höchstmöglichen Luftstrombereich (n), wie es in Fig. 706 dargestellt ist, werden dann ein Unter-Prüfzeitraum (n), ein Zählwert CIEn und ein Zählwert CRn erzeugt, wie es in den Schritten 732, 736 und 738 dargestellt ist.
In Schritt 750 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob der Motor 28 für die jeweiligen Testperioden (1 ... n) der Wandlertestperiode in allen Luftstrombereichen (1 ... n) gearbeitet hat. Anders ausgedrückt wird in Schritt 750 bestimmt, wann jeder Zählwert für die Übergänge in Signal IE (CIE&sub1; ... CIEn) seinen jeweiligen Maximalwert (CIE1max ... CIEmax) erreicht hat. Die Zählwerte der Übergänge des Signals IE (CIE1 ... CIEn) für die betreffenden Testzeiträume (1 ... n) werden in Schritt 754 zusammengezählt, so daß ein Gesamtzählwert CIEt erzeugt wird. Aus den oben beschriebenen Gründen kann der gleiche Gesamtzählwert CIEt auch durch Zusammenziehen aller Maximalzählwerte (CIE1max ... CIEmax) für die jeweiligen Testzeiträume (1 ... n) erzielt werden.
Der Gesamtzählwert CRt wird in Schritt 756 durch Summieren der Zählwerte (CR&sub1; ... CRn) für die entsprechenden Testzeiträume (1 ... n) erzeugt. Ein Verhältnis der Gesamtzählwerte CRt zu dem Gesamtzählwert CIEt wird dann in den Schritten 760 berechnet, und alle Zählwerte werden anschließend in Schritt 762 zurückgesetzt. Ist der Rechenwert größer als ein vorgegebenes Referenzverhältnis (RAT), wird ein Merker gesetzt (Schritte 766 und 770), welcher anzeigt, daß der Wirkungsgrad des Wandlers unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt.
Das in Schritt 766 berechnete tatsächliche Verhältnis kann als Maß für den Wandlerwirkungsgrad verwendet werden. Aufgrund der vorstehend hierin beschriebenen Vorteile ist diese Angabe des Wandlerwirkungsgrades über einen größeren Bereich von Wandlerwirkungsgraden zutreffend, als dies bisher möglich war.
Es wurde hier ein Betriebsbeispiel angeführt, in welchem die beiden stromaufwärtigen Sonden 44 und 55 in einem Gabelauspuffrohr angeordnet sind, und ein einziges abgeleitetes Signal von beiden Sonden gemeinsam erzeugt wird. Die hierin beanspruchte Erfindung kann jedoch vorteilhaft auch in Verbindung mit anderen Auspuffanordnungen zum Einsatz gebracht werden, z. B. solche, die nur eine Sonde verwenden.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung eines Motors, dessen Auspuff (56, 57) mit einem katalytischen Wandler (50) gekoppelt ist, welches folgende Schritte aufweist:

Erfassen von Änderungen im Gradienten der Ausgangsamplitude von einer stromunterhalb des Wandlers (50) angeordneten stromabwärtigen Abgas-Sauerstoffsonde (52);

Abgabe einer Anzeige eines stromabwärtigen Schaltsprunges immer dann, wenn eine Differenz zwischen einer bei einer ersten der besagten Gradientenänderungen auftretenden ersten der besagten Ausgangsamplituden der stromabwärtigen Sonde (52) und einer bei einer zweiten der besagten Gradientenänderungen auftretenden zweiten der besagten Ausgangsamplituden der stromabwärtigen Sonde einen vorgegebenen Wert überschreitet; und

Anzeigen des Wirkungsgrades des katalytischen Wandlers anhand eines Verhältnisses zwischen Zählwerten der Schaltsprunganzeigen für besagte stromabwärtige Sonde und einem Verhältnis von Zählwerten von Sprüngen in einem stromaufwärtigen Signal, das von wenigstens einer stromoberhalb des Wandlers angeordneten stromaufwärtigen Abgas-Sauerstoffsonde (44, 55) erzeugt wird.

2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, außerdem folgende Schritte aufweisend:

Erzeugen eines stromabwärtigen Zweipunktsignals durch Vergleich eines Referenzwertes mit der Ausgangsamplitude der stromabwärtigen Sonde; und

Nachstellen des an den Motor gelieferten Kraftstoffes mittels eines Korrektursignals, das aus dem stromabwärtigen Zweipunktsignal abgeleitet wird.

3. Steuerverfahren nach Anspruch 2, außerdem folgende Schritte aufweisend:

Erzeugen eines stromaufwärtigen Zweipunktsignals durch Vergleich einer Referenzamplitude mit der Ausgangsamplitude der besagten stromaufwärtigen Abgas-Sauerstoffsonde; und

weiteres Korrigieren der besagten abgegebenen Kraftstoffmenge über eine Rückführungsvariable, welche aus besagtem stromaufwärtigem Zweipunktsignal abgeleitet ist.

4. Steuerverfahren nach Anspruch 3, in welchem besagtes stromaufwärtiges Signal die besagte Ausgangsamplitude der stromaufwärtigen Sonde ist.

5. Steuerverfahren nach Anspruch 4, in welchem besagtes Korrektursignal besagte abgegebene Kraftstoffmenge durch Beeinflussung der Rückführungsvariablen nachstellt.

6. Steuerverfahren nach Anspruch 4, in welchem besagte stromaufwärtige Signalsprünge stets dann erzeugt werden, wenn eine Differenz zwischen einer bei einer ersten der besagten Gradientenänderungen auftretenden ersten Ausgangsamplitude der besagten stromaufwärtigen Abgas-Sauerstoffsonde und einer darauffolgenden, bei einer zweiten Gradientenänderung der Ausgangsamplitude der besagten stromaufwärtigen Abgas-Sauerstoffsonde entstehenden zweiten Ausgangsamplitude der besagten stromabwärtigen Abgas-Sauerstoffsonde eine vorgegebene Differenz übersteigt.

7. Steuerverfahren nach Anspruch 2, in welchem besagtes stromaufwärtiges Signal von dem Ausgang einer ersten stromaufwärtigen Abgas-Sauerstoffsonde und einer zweiten stromaufwärtigen Abgas-Sauerstoffsonde abgeleitet wird, die beide stromoberhalb von dem Wandler angeordnet sind.

8. Steuerverfahren nach Anspruch 7, in welchem besagtes stromaufwärtiges Signal dem Ausgang der besagten ersten Sonde gleichgesetzt wird, wenn besagter erster Sondenausgang größer als besagter zweiter Sondenausgang ist, und dem Ausgang der besagten zweiten Sonde gleichgesetzt wird, wenn besagter zweiter Sondenausgang größer als besagter erster Sondenausgang ist.

9. Steuerverfahren für einen Motor, dessen Auspuff mit einem katalytischen Wandler gekoppelt ist, welches Verfahren folgende Schritte aufweist:

Abgabe von Kraftstoff an den Motor proportional zu einem Kraftstoffsignal;

Einstellen des Kraftstoffsignals anhand einer Rückführungsvariablen, die aus einem Vergleich einer Referenzamplitude mit der Ausgangsamplitude einer stromoberhalb des Wandlers angeordneten stromaufwärtigen Abgas-Sauerstoffsonde abgeleitet wird;

Beeinflussen des Kraftstoffsignals gemäß einem Verlagerungssignal, das aus einem Vergleich eines Referenzwertes mit der Ausgangsamplitude einer stromabwärts des Wandlers angeordneten stromabwärtigen Abgas-Sauerstoffsonde abgeleitet ist;

Erzeugen einer Amplitudendifferenz der Ausgangsamplitude der besagten stromabwärtigen Sonde in jeder Meßperiode;

Speichern der Ausgangsamplitude der stromabwärtigen Sonde als Spitzenamplitude in jeder Meßperiode, wenn die Amplitudendifferenz der Amplitude der stromabwärtigen Sonde eine Vorzeichenänderung erfährt;

Anzeigen eines Sprunges der stromabwärtigen Sonde jedesmal dann, wenn die Differenz der stromabwärtigen Sonde eine Vorzeichenänderung erfährt, und eine Differenz zwischen dem gespeicherten Spitzenwert und dem bei einer vorangehenden Vorzeichenänderung der Amplitude der stromabwärtigen Sonde gespeicherten Spitzenwert einen vorgegebenen Wert überschreitet; und

Anzeigen des Wandlerwirkungsgrades anhand eines Sprungverhältnisses zwischen den Sprüngen der besagten stromabwärtigen Sonde und den Sprüngen des aus der Ausgangsamplitude der stromaufwärtigen Sonde abgeleiteten stromaufwärtigen Signals.

10. Steuerverfahren nach Anspruch 9, des weiteren die Schritte der Anpassung des besagten vorgegebenen Wertes in Abhängigkeit von einem Durchschnitt der besagten Differenzen zwischen den gespeicherten Spitzenwerten beinhaltend.

11. Steuerverfahren nach Anspruch 9, außerdem folgende Schritte aufweisend:

Erzeugen einer Amplitudendifferenz des besagten stromaufwärtigen Signals für jede Testperiode;

Speichern des besagten stromaufwärtigen Signals als eine Spitzenamplitude in jeder Testperiode, wenn besagte Amplitudendifferenz im stromaufwärtigen Signal eine Vorzeichenänderung erfährt; und

Anzeigen eines stromaufwärtigen Signalsprunges, wenn besagte stromaufwärtige Signaldifferenz eine Vorzeichenänderung erfährt und eine Differenz zwischen besagtem gespeichertem Spitzenwert und besagtem bei einer vorangehenden Vorzeichenänderung des besagten stromaufwärtigen Signales gespeichertem Spitzenwert einen vorgegebenen Wert überschreitet.

12. Steuerverfahren nach Anspruch 9, in welchem besagtes stromaufwärtiges Signal sowohl von besagtem stromaufwärtigem Sondenausgang als auch von einer stromoberhalb des Wandlers angeordneten zweiten Abgas-Sauerstoffsonde abgeleitet wird.

13. Steuerverfahren nach Anspruch 9, in welchem besagtes stromaufwärtiges Signal gleich der Ausgangsamplitude der besagten stromaufwärtigen Sonde ist.

14. Steuersystem für einen Motor, dessen Auspuff mit einem katalytischen Wandler gekoppelt ist, welches System folgendes beinhaltet:

eine Kraftstoff-Steuerung, welche ein stromabwärtiges Zweipunktsignal erzeugt, indem sie einen Referenzwert mit einer stromunterhalb des Wandlers angeordneten stromabwärtigen Abgas- Sauerstoffsonde vergleicht, und den an den Motor gelieferten Kraftstoff mittels eines Korrektursignals nachstellt, das von besagtem stromabwärtigem Zweipunktsignal abgeleitet wird;

Prozessormittel zur Erfassung von Gradientenänderungen der Ausgangsamplitude der besagten stromabwärtigen Sonde, wobei besagte Prozessormittel eine Anzeige eines stromabwärtigen Schaltsprunges immer dann liefern, wenn eine Differenz zwischen einer bei einer ersten der besagten Gradientenänderungen entstehenden ersten Ausgangsamplitude der besagten stromabwärtigen Sonde und einer darauffolgenden, bei einer zweiten der besagten Gradientenänderungen auftretenden zweiten Ausgangsamplitude der besagten stromabwärtigen Sonde einen vorgegebenen Wert überschreitet; und

Anzeigemittel zur Anzeige des Wirkungsgrades des katalytischen Wandlers anhand eines Verhältnisses zwischen den Zählwerten der besagten stromabwärtigen Signalsprunganzeigen und einem Verhältnis der Zählwerte an Sprüngen eines stromaufwärtigen Signals, das über wenigstens eine stromoberhalb des Wandlers angeordnete stromaufwärtige Abgas-Sauerstoffsonde gewonnen wird.

15. Steuersystem nach Anspruch 14, in welchem besagte Kraftstoff-Steuerung außerdem besagte Kraftstoffabgabe in Reaktion auf eine von besagter stromaufwärtiger Sonde gewonnene Rückführvariable nachstellt.