JP3482019B2 - 自動車の排ガスシステムと相まって二次空気システムを監視する方法および該方法を実施するための装置 - Google Patents
自動車の排ガスシステムと相まって二次空気システムを監視する方法および該方法を実施するための装置Info
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Description
ムと相まって二次空気システムを監視する方法に関す
る。さらに、本発明はこのような方法を実施するための
装置に関する。
庁(CARB)によって提案されている。この公知の方
法では、二次空気ポンプの回路が短時間閉じられ、これ
によって生ぜしめられた、λ値制御回路の制御行程が監
視される。この制御行程が所定の閾値を越えると、二次
空気ポンプが十分な大きさの空気流を供給することから
出発することができる。
で述べた方法を改良して、二次空気導入の信頼性の良い
監視が可能となるような方法を提供することである。
実施するための有利な装置を提供することである。
に本発明の方法では、二次空気流の信号を吸込空気流の
信号と、吸込空気流対単位時間当たりに調量される燃料
の、コンピュータにより求められた比の信号と、排ガス
通路内への二次空気導管の開口部の下流側における、セ
ンサによって求められた空燃比の信号とから求め、二次
空気システムの機能性を二次空気流の信号につき判断
し、この場合、吸込空気流とは内燃機関によって吸い込
まれた空気量流または空気質量流であるようにした。
装置の構成では、吸込空気流の信号を形成するための第
1の手段と、吸込空気流対単位時間当たりに調量される
燃料の、コンピュータにより求められた比の信号を形成
するための第2の手段と、排ガス通路内への二次空気導
管の開口部の下流側における空燃比の信号を形成するた
めの第3の手段と、前記第1の手段と、前記第2の手段
と、前記第3の手段とから二次空気流の信号を形成する
ための第4の手段と、前記第4の手段によって形成され
た信号につき二次空気システムの機能性を判断するため
の第5の手段とが設けられており、ただし吸込空気流
が、内燃機関によって吸い込まれた空気量流または空気
質量流であるようにした。
の信号につき二次空気システムの機能性が判断される。
本発明の利点は次の点に認められる。すなわち、二次空
気流の信号を形成するために付加的なセンサが必要とな
らない。なぜならば、このために必要となる信号はもと
もと提供されているか、またはもともと提供されている
信号から形成され得るからである。必要とされる信号は
吸込空気流の信号と、内燃機関によって吸い込まれる混
合気の空燃比の信号と、排ガス通路内への二次空気導管
の開口部の下流側における空燃比の信号である。
には、二次空気流が許容し得るインターバル内にあるか
どうかが求められる。このインターバルは内燃機関の運
転状態に関連して規定可能である。このことには次のよ
うな利点がある。すなわち、任意の運転状態において前
記判断を実施することができる。したがって、特に二次
空気ポンプがもともと作動している場合に前記判断を実
施することができる。これによって、二次空気ポンプの
接続頻度、つまり二次空気ポンプの回路の閉鎖頻度は減
じられる。このことは寿命の延長をもたらす。さらに、
不要な排ガス悪化が回避される。
が接続されている、つまりλ値回路が閉じられている状
態でも、またλ値回路が遮断された、つまりλ値回路が
開かれた状態でも、本発明による方法を実施することが
できる点にある。
説明する。
できるだけ迅速に作動温度にまでもたらすためには、内
燃機関と触媒との間の排ガス通路に新空気を導入するこ
とができる。排ガスと、排ガス通路中および/または触
媒中の導入された新空気との間の発熱反応によって、触
媒の加熱促進が生ぜしめられる。できるだけ少ない有害
物質放出量を得るためには、触媒をできるだけ迅速にそ
の作動温度にまで加熱することが目標とされる。したが
って、新空気を排ガス通路内に導入する二次空気システ
ムが整然として作動することが重要となる。本発明によ
れば、二次空気システムの機能性が、二次空気システム
によって形成される空気質量流(以下に、二次空気流と
呼ぶ)につき判断される。しかしコスト上の理由から、
二次空気流を検出するためのセンサは使用されない。そ
の代わりに、二次空気流は既知の量から求められる。詳
細に関しては、以下において説明する。
る。この内燃機関は二次空気システムを備えている。吸
込路102を介して、内燃機関100には空気/燃料混
合物が供給される。排ガスは排ガス通路104に放出さ
れる。吸込路102には、吸い込まれた空気の流れ方向
で見て空気量測定器または空気質量測定器106、たと
えば熱膜式のエアフローメータと、スロットルバルブ1
08と、このスロットルバルブ108の開放角度を検出
するためのセンサ110と、少なくとも1つの噴射ノズ
ル112とが設けられている。排ガス通路104には、
排ガスの流れ方向で見てO2センサ114と、温度セン
サ117を備えた触媒116とが配置されている。O2
センサ114の上流側では、排ガス通路104に二次空
気導管118が開口している。二次空気導管118を通
じて、二次空気ポンプ120によって排ガス通路104
に新空気を導入することができる。二次空気ポンプ12
0と、排ガス通路104への二次空気導管118の開口
部との間には、弁122が配置されている。この弁12
2はたとえば二次空気ポンプ120が遮断された状態
で、つまり二次空気ポンプ120の回路が開かれた状態
で排ガス通路104をシールするために必要となる。さ
らに弁122は、二次空気流に影響を与えるために使用
することもできる。
が設けられている。さらに、内燃機関100は、たとえ
ばシリンダ内で空気/燃料混合物を点火するための4つ
の点火プラグ126が取り付けられている。空気量測定
器または空気質量測定器106と、スロットルバルブ1
08の開放角度を検出するためのセンサ110と、O2
センサ114と、温度センサ117と、回転数センサ1
24との出力信号は、対応する接続導線を介して中央の
制御装置128に供給される。中央の制御装置128は
これらのセンサ信号を評価して、別の接続導線を介して
噴射ノズル112と、二次空気ポンプ120と、弁12
2と、点火プラグ126とを制御する。
ートが示されている。第1のステップ200では、二次
空気ポンプ120が接続され、つまり二次空気ポンプ1
20の回路が閉じられて、弁122が開かれる。第1の
ステップ200は一般に内燃機関の始動の直後か、また
は始動後に短時間で実施され、これにより触媒116が
できるだけ迅速に作動温度にまで加熱され、かつ/また
は内燃機関100の暖機運転段階における排ガス中の有
害物質成分が低減される。第1のステップ200に続い
て、第2のステップ202が行なわれる。この第2のス
テップ202では、O2センサ114がすぐに作動でき
る状態であるかどうかが問い合わされる。この第2のス
テップ202は、前記問合わせが満たされるまで実施さ
れる。第2のステップ202の問合わせが満たされる
と、つまりO2センサ114がすぐに作動できる状態と
なると、第3のステップ204が続いて行なわれる。
る。なぜならば、この第3のステップは、さらに下で説
明する実施例では不要となるからである。第3のステッ
プ204では、規定可能な条件が満たされるまで待機さ
れ、引き続きλ値制御回路が接続される。このλ値制御
回路によって、空気過剰係数が値1または別の適当な値
にまで制御される。この規定可能な条件は一般に、触媒
116が少なくとも部分的に最低作動温度に到達した後
でしかλ値制御回路が接続されないように設定される。
この条件は一般に、触媒温度と関連した量のための閾値
が越えられているかどうかが問い合わされるように設定
される。このような量とは、センサ117によって検出
されるか、または所定のモデルを用いて用いられる触媒
116の温度、内燃機関100の始動以来吸い込まれた
空気質量または空気量、内燃機関100の始動以来噴射
された燃料量(ただし、化学量論的な空燃比が存在して
いることが前提条件となる)、内燃機関100の始動以
来のクランク軸回転の数、内燃機関100の始動以来経
過した時間、排ガス温度、内燃機関100の温度等であ
る。しかし前記条件は、触媒がその最低作動温度にまだ
到達していない場合にλ値制御回路が既に接続されるよ
うに設定されていてもよい。さらに、前記条件が常時満
たされているように、つまりλ値制御回路が直ちに接続
されるように前記条件を設定することも可能である。
テップ206が行なわれる。この第4のステップ206
では、吸込空気流が求められる。すなわち、吸込路10
2内の空気質量流または空気量流が求められる。吸込空
気流は、たとえば空気質量測定器または空気量測定器1
06の出力信号から求められるか、または負荷信号と回
転数とから求められ得る。この負荷信号はスロットルバ
ルブ開放角度、スロットルバルブ108の下流側の圧力
または別の適当な信号から引き出すことができる。この
第4のステップ206に続いて、第5のステップ208
が行なわれる。この第5のステップ208では、単位時
間当たり調量される燃料質量が求められる。このこと
は、たとえばλ値制御回路のための前制御特性フィール
ドと、λ値制御回路の制御行程と、回転数とを用いて行
なうことができる。これに対して択一的に、単位時間当
たりに調量された燃料質量を噴射時間と回転数とから求
めることもできる。
プ210が続いている。この第6のステップ210で
は、内燃機関100によって吸い込まれた混合気の空燃
比が求められる。このためには、吸込空気流が、単位時
間当たりに調量された燃料質量によって割算される。空
燃比を空気過剰係数として表わしたい場合には、さらに
化学量論的な空燃比を表わす数14.7によって割算さ
れなければならない。
テップ212が行なわれる。このステップ212では、
二次空気導管118の開口部の下流側における排ガス通
路104内の空燃比が求められる。正確な方法はO2セ
ンサ114の構成に関連していて、当業者には周知であ
る。たとえば、O2センサ114から出力される電圧を
検出して、この電圧から空燃比を求めることができる。
214が続いている。この第8のステップ214では、
ステップ206,210,212で求められた量から二
次空気流が算出される。この場合に、ステップ212で
求められた、排ガス通路104内の空燃比が、ステップ
210で求められた吸込路102内の空燃比によって割
算され、割り算の結果から値1が引き算される。吸込空
気流との掛け算によって、二次空気流が得られる。
プ216が続いている。この第9のステップ216で
は、ステップ214で求められた二次空気流につき二次
空気システムの機能性が判断される。このためには、二
次空気流が規定のインターバル内にあるかどうかがチェ
ックされる。二次空気流が規定のインターバル内にある
と、第9のステップ216に第10のステップ218が
続く。このステップ218では、二次空気システムが整
然とした状態で作動していることが推論される。それに
対して第9のステップの問合わせが満たされていない
と、ステップ220が続く。このステップ220では、
エラーが存在していることが確認される。可能であれ
ば、ステップ220でエラーを排除するための適当な手
段が講じられる。さらに、エラーメモリへの登録が行な
われ、エラーの光学的な表示または音響学的な表示が行
なわれる。ステップ218でも、ステップ220でも、
フローチャートの進行は終了する。
は、ステップ216に対して規定可能な二次空気流のイ
ンターバルが内燃機関100の運転状態に関連して規定
可能であることにより得ることができる。こうして、申
し分なく機能する二次空気システムの場合でも二次空気
流が内燃機関100の運転状態に応じて変動し得ること
を考慮することができる。たとえば極めて高い排ガス対
圧が形成されると、小さな排ガス対圧の場合よりも僅か
な二次空気流が生ぜしめられる。
なるような、既に上で説明した実施例は、λ値制御回路
が遮断されている場合に、つまり運転が制御される場合
に、二次空気システムの機能チェックが実施されるよう
な使用事例に関するものである。このような実施例は、
たとえば極めて出力の大きい二次空気ポンプが設けられ
ている場合に使用することができる。その場合、二次空
気ポンプが接続されている場合にλ値制御が不可能とな
る場合が生じるおそれがある。なぜならば、λ値制御の
最大制御行程が、所望の空燃比を調節するためには不十
分であるからである。場合によってはこのような場合、
所望の空燃比を得るための制御は全く目標とされない。
なぜならば、このことは、内燃機関100が極めて濃厚
な空気/燃料燃混合物を用いて運転されることを生ぜし
めてしまうからである。
機関100が暖機段階において、存在するλセンサによ
って制御することのできないような空気/燃料混合物に
よって運転されることが望ましい点にある。このこと
は、たとえば出力電圧がほぼ1の空気過剰係数において
飛躍的に変化するようなO2センサ114が使用され、
かつそれと同時に所望の空気過剰係数が明らかに1とは
異なっているような場合である。
路を接続したくない場合でも、本発明による方法を使用
することができる。この場合、ステップ204は不要と
なる。さらに、ステップ212により二次空気ポンプ1
20が接続されている場合に排ガス通路104内の空燃
比を求めるためには、段階的な特性線を有するO2セン
サ114において出力信号に飛躍が生じるまで、λ値前
制御を所定の斜面にわたってシフトすることが可能であ
る。すなわち、この場合には、本発明による方法のため
に必要とされる空燃比を、O2センサ114を備えた排
ガス通路104への二次空気導管118の開口部の下流
側で求めることができる。このO2センサ104の出力
信号はほぼ1の空気過剰係数において飛躍的に変化す
る。内燃機関100によって吸い込まれる混合物の空燃
比はこの場合、飛躍の発生と同時に吸込空気流と、λ値
前制御の前制御値と、回転数とから求められる。
流のための信号および/または内燃機関100によって
吸い込まれる混合物の空燃比のための信号および/また
は排ガス通路104への二次空気導管118の開口部の
下流側における空燃比のための信号等を規定の時間イン
ターバルにわたって求めることができる。
システムを備えた内燃機関の概略図である。
ス通路、 106 空気量測定器、 108 スロット
ルバルブ、 110 センサ、 112 噴射ノズル、
114 O2センサ、 116 触媒、 118 二
次空気導管、120 二次空気ポンプ、 122 弁、
124 回転数センサ、 126点火プラグ、 12
8 制御装置、 200,202,204,206,2
08,210,212,214,216,218 ステ
ップ
Claims (10)
- 【請求項1】 自動車の排ガスシステムと相まって二次
空気システムを監視する方法において、二次空気流の信
号を 吸込空気流の信号と、 吸込空気流対単位時間当たりに調量される燃料の、コン
ピュータにより求められた比の信号と、 排ガス通路(104)内への二次空気導管(118)の
開口部の下流側における、センサ(114)によって求
められた空燃比の信号とから求め、 二次空気システムの機能性を二次空気流の信号につき判
断し、この場合、吸込空気流とは内燃機関(100)に
よって吸い込まれた空気量流または空気質量流であるこ
とを特徴とする、自動車の排ガスシステムと相まって二
次空気システムを監視する方法。 - 【請求項2】 二次空気流の信号が所定のインターバル
内にあると、二次空気システムを機能性ありと判断し、
二次空気流の信号が所定のインターバル外にあると、二
次空気システムを機能性なしと判断し、この場合、前記
インターバルが内燃機関(100)の運転状態に関連し
て規定可能である、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 二次空気流の信号を求めるために、排ガ
ス通路(104)内への二次空気導管(118)の開口
部の下流側における空燃比と、吸込空気流対単位時間当
たりに調量される燃料の、コンピュータにより求められ
た比とからの商の、値1からの偏差を吸込空気流と掛け
算する、請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 吸込空気流の信号を空気質量測定器また
は空気量測定器によって形成するか、または負荷の信号
と回転数の信号とから形成する、請求項1から3までの
いずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 吸込空気流の信号および/または吸込空
気流対単位時間当たりに調量された燃料の、コンピュー
タにより求められた比の信号および/または排ガス通路
(104)内への二次空気導管(118)の開口部の下
流側における空燃比の信号を、所定の時間インターバル
にわたって求める、請求項1から4までのいずれか1項
記載の方法。 - 【請求項6】 二次空気ポンプ(120)の回路がもと
もと閉じられている場合に、二次空気システムの機能性
をチェックする、請求項1から5までのいずれか1項記
載の方法。 - 【請求項7】 二次空気システムの機能性を、空燃比を
求めるための、すぐに作動できる状態にあるセンサ(1
14)でチェックする、請求項1から6までのいずれか
1項記載の方法。 - 【請求項8】 二次空気システムの機能性を、制御され
た運転状態でλ値制御回路が遮断された状態でチェック
する、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 内燃機関(100)の始動以来経過した
時間に関する条件、測定された触媒(116)の温度ま
たは所定のモデルを用いて求められた触媒(116)の
温度に関する条件、内燃機関(100)の始動以来導入
された空気質量または噴射された燃料質量に関する条件
または内燃機関(100)の始動以来のクランク軸回転
の数に関する条件が満たされるやいなや、λ値制御回路
を接続し、λ値制御回路が接続された状態で二次空気シ
ステムの機能性をチェックする、請求項1から7までの
いずれか1項記載の方法。 - 【請求項10】 自動車の排ガスシステムと相まって二
次空気システムを監視するための装置において、 吸込空気流の信号を形成するための第1の手段と、 吸込空気流対単位時間当たりに調量される燃料の、コン
ピュータにより求められた比の信号を形成するための第
2の手段と、 排ガス通路(104)内への二次空気導管(118)の
開口部の下流側における空燃比の信号を形成するための
第3の手段(114)と、 前記第1の手段と、前記第2の手段と、前記第3の手段
(114)とから二次空気流の信号を形成するための第
4の手段と、 前記第4の手段によって形成された信号につき二次空気
システムの機能性を判断するための第5の手段とが設け
られており、 ただし吸込空気流が、内燃機関(100)によって吸い
込まれた空気量流または空気質量流であることを特徴と
する、自動車の排ガスシステムと相まって二次空気シス
テムを監視するための装置。
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DE4343639.0 | 1993-12-21 | ||
DE4343639A DE4343639A1 (de) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | Verfahren zur Überwachung eines Sekundärluftsytems in Verbindung mit dem Abgassystem eines Kraftfahrzeugs |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH07233724A JPH07233724A (ja) | 1995-09-05 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP31508394A Expired - Lifetime JP3482019B2 (ja) | 1993-12-21 | 1994-12-19 | 自動車の排ガスシステムと相まって二次空気システムを監視する方法および該方法を実施するための装置 |
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