[go: up one dir, main page]

DE69128398T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Verschlechterung des Abgasreinigers eines Innenverbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Verschlechterung des Abgasreinigers eines Innenverbrennungsmotors

Info

Publication number
DE69128398T2
DE69128398T2 DE69128398T DE69128398T DE69128398T2 DE 69128398 T2 DE69128398 T2 DE 69128398T2 DE 69128398 T DE69128398 T DE 69128398T DE 69128398 T DE69128398 T DE 69128398T DE 69128398 T2 DE69128398 T2 DE 69128398T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel ratio
air
value
engine
average
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69128398T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69128398D1 (de
Inventor
Toshio Manaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of DE69128398D1 publication Critical patent/DE69128398D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69128398T2 publication Critical patent/DE69128398T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/007Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02Catalytic activity of catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

    1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Verschlechterung eines Katalysators, der sich zur Reinigung der Abgase in einer Auspuffleitung befindet.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Zur Verringerung der schädlichen Bestandteile in Abgasen ist die Reinigung der Abgase durch einen ternären Katalysator oder dergleichen bekannt, der sich in einer Auspuffleitung einer Brennkraftmaschine befindet, und wobei ein derartiger Katalysator mittlerweise in zahlreichen Staaten gesetzlich vorgeschrieben ist.
  • Der Zustand dieser Katalysatoren verschlechtert sich im Laufe des,Einsatzes allmählich. Wenn sich der Zustand des Katalysators verschlechtert, ohne daß Gegenmaßnahmen vorgenommen werden, und wenn das Kraftfahrzeug weiter in Betrieb genommen wird, so werden die Abgase nicht mehr nätürlich gereinigt, wodurch für die Umwelt Probleme entstehen, wie zum Beispiel das Problem der Luftverschmutzung. Speziell zur Verhinderung von Luftverschmutzungen wurden in letzter Zeit zunehmend gesetzliche Auflagen zur Erfassung der Verschlechterung der Funktionsweise von Katalysatoren erlassen, sowie zur Erzeugung einer für den Fahrer erkennbaren Warnung bzw. eines Warnhinweises hinsichtlich der Verschlechterung des Katalysators, wie dies etwa durch OBD-II, eine gesetzliche Vorschrift des U.S. amerikanischen Bundesstaates Kalifornien vorgesehen wird.
  • Vorrichtungen oder Verfahren zur Überwachung der Verschlechterung eines Katalysators werden zum Beispiel in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 97852/1988 sowie in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift 231252/1988 beschrieben. In diesen beiden dem Stand der Technik entsprechenden Dokumenten wird am Eingang sowie am Ausgang eines Katalysators jeweils ein Sauerstoffsensor vorgesehen. Im Betrieb variiert das Ausgangssignal des Eingangssensors zwischen hohen und niedrigen Signalwerten, welche durch die sogenannte Lambda-Sauerstoffsensor-Rückführungsregelung für die Kraftstoffeinspritzung bewirkt werden. In der erstgenannten, dem Stand der Technik entsprechenden Veröffentlichung wird die Anzahl der Signalveränderungen an den Eingangs- und Ausgangssensoren je Zeiteinheit gemessen, und wenn sich der Katalysator im guten Zustand befindet, ist die Anzahl der Signalveränderungen je Zeiteinheit an dem Ausgangssensor deutlich geringer als die Anzahl der Veränderungen an dem Eingangssensor. Wenn die Anzahl der Veränderungen an dem Ausgangssensor innerhalb einer Zeiteinheit eine vorbestimmte Anzahl überschreitet, so wird eine Verschlechterung des Katalysators festgestellt. In dem letztgenannten Dokument sollte die Signalamplitude an den Eingangs- und Ausgangssensoren eine vorbestimmte Differenz aufweisen (die Amplitude des Ausgangssensors ist dabei niedriger als die Amplitude des Eingangssensors), und wenn die Differenz unter den genannten vorbestimmten Wert absinkt, wird die Verschlechterung des Katalysators festgestellt.
  • Die gemäß dem obengenannten Stand der Technik eingesetzten Vorrichtungen und Verfahren weisen jedoch das Problem auf, daß für die Ausführung der notweridigen Berechnungen ein verhältnismäßig langer Zeitraum erforderlich ist, und folglich tritt hinsichtlich der Erfassung einer Verschlechterung des Katalysatorzustandes eine Verzögerung auf. Des weiteren ist die Zuverlässigkeit dieser Erfassungsergebnisse unzulänglich.
  • In JP-A-2033408 wird eine Vorrichtung zur Veränderung des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses von einem konstanten Wert durch ein bevorzugtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis bis zu einem vorbestimmten durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältniswert offenbart. Dabei wechselt der Motor von einer Kraftstoffzufuhrunterbrechung zu einer Seite des bevorzugten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, die einen fetten Zustand aufweist. Alternativ verändert sich das Luft-Kraftstoff- Verhältnis von voller Belastung, das heißt aus dem fettesten Zustand, in einen mageren Zustand auf der Magerseite des bevorzugten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Eine derartige Vorrichtung kann nur zwischen den extremen Drosselklappenstellungen betätigt werden, das heißt geschlossen oder ganz offen sein.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen und präzisen Feststellung der Verschlechterung eines Katalysators vorzusehen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Vorgesehen ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Überwachung der Verschlechterung der Abgasreinigungseinrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß dem gegenständlichen Anspruch 1.
  • Vorgesehen ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Überwachung der Verschlechterung der in einer Auspuffleitung einer Brennkraftmaschine vorgesehenen Abgasreinigungseinrichtung dieser Brennkraftmaschine gemäß dem gegenständlichen Anspruch 6.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Ansprechverhalten des Sensors für das Luft-Kraftstoff- Verhältnis hinter dem Katalysator bei einer Veränderung des mittleren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (die während einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückführungs regelung auftreten kann) um einen Meßwert der Sauerstoff(O&sub2;)-Aufnahmekapazität des Katalysators. Wenn die Sauerstoff-Aufnahmekapazität somit sinkt (mit anderen Worten, wenn sich der Zustand des Katalysators verschlechtert), erfolgt das Ansprechverhalten des Sensors für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis hinter dem Katalysator schneller.
  • Demgemäß diagnostiziert die vorliegende Erfindung den Wirkungsgrad des Katalysators auf zuverlässige Weise durch Überwachung der Reaktionszeit des hinteren Sensors für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft in bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • Figur 1 schematisch und teilweise im Aufriß eine Ansicht der gesamten Konstruktiqn einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses;
  • Figur 2 ein schematisches Blockdiagramrn einer Vorrichtung zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • die Figuren 3(a) - (d) Funktionskurven an verschiedenen Abschnitten der Regelungsvorfichtung;
  • Figur 4 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Wirkungsgrad des Katalysators und der Reaktionsverzögerungszeit (Tc);
  • die Figuren 5(a) - (c) den Figuren 3(a) - (c) entsprechende Funktionskurven, wobei sich die Mittel bzw. Einrichtungen, durch die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert wird, von denen aus den Figuren 3(a) - (d) unterscheiden; und
  • die Figuren 6 und 7 Flußdiagramme der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Regelungsvorrichtung.
  • In den Figuren sind die gleichen Teile mit übereinstimmenden Bezugsziffern bezeichnet.
  • Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • In der Abbildung aus Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine dargestellt.
  • In der Abbildung aus Figur 1 verläuft die durch einen Luftfilter 10 eingelassene Luft durch einen Luftstromsensor 8, wie zum Beispiel einen Hitzdraht-Luftdurchflußmesser, zum Messen der Ansaugluftmenge, einen Drosselklappensensor 1 zur Erfassung des Öffnungsgrades (zum Beispiel einen Drehwinkelsensor) einer Drosselklappe, eine Sammelkammer 102 und eine Ansaugleitung 103, und wobei die Luft in jeden Zylinder 101 der Brennkraftmaschine 100 eingeführt wird. Ein Wassertemperatursensor 3 ist zum Messen der Motorkühlmitteltemperatur vorgesehen, und wobei ein Rotationssensor 4 zum Messen der Motordrehzahl vorgesehen ist. Der Rotationssensor kann zum Beispiel eine Drehscheibe umfassen, die mit der Kurbelwelle verbunden ist, wobei die Scheibe um deren äußere Peripherie eine Mehrzahl von Zähnen zur Bestimmung der Winkelstellung aufweist, sowie einen magnetischen Aufnehmer, der sich in der Nähe der Zähne und der entsprechenden Protuberanzen befindet.
  • Ein sogenannter "Katalysator" (zum Beispiel ein ternärer Katalysator) 7 zur Abgasreinigung befindet sich in einer Auspuffleitung 70, die Abgase aus den Zylindern 101 abgibt, und wobei erste und zweite Sauerstoffsensoren 5 und 6 (O&sub2;-Sensoren) entsprechend vor und hinter dem Katalysator 7 angeordnet sind. Die Sauerstoffsensoren erfassen die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen, wie dies allgemein bekannt ist.
  • Ausgangssignale des Luftstromsensors 8 stellen die Ansaugluftmenge Qa des Motors dar, wobei der Drosselklappensensor 1 das Drosselklappenöffnungssignals θTH vorsieht, wobei der Wassertemperatursensor 3 die Motorkühlwassertemperatur Tw vorsieht, wobei der Rotationssensor 4 die Motordrehzahl N vorsieht, und wobei die ersten und zweiten Sauerstoffsensoren 5, 6 Luft-Kraftstoff- Verhältnissignale vor und nach dem Katalysator darstellen, wobei diese Signale in eine Motor-Steuerungseinheit 9 eingegeben werden, die zum Beispiel einen Mikrocomputer umfaßt. Die Motor-Steuerungseinheit 9 berechnet ein Kraftstoff- Einspritzimpulssignal, das sich für den Betriebszustand des Motors eignet, der aus den verschiedenen Eingangssignalen ermittelt worden ist, wobei das Kraftstoff- Einspritzimpulssignal an eine Einspritzeinrichtung 2 abgegeben wird, um die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge zu regeln, sowie um dadurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft- Kraftstoff-Gemischs zu regeln.
  • Nachstehend wird die Lambdaregelung λ des zugeführten Kraftstoffes genauer beschrieben. Zuerst wird festgestellt, ob das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des ersten Sauerstoffsensors 5 fetter oder magerer ist als ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und wobei die Menge der Kraftstoffeinspritzung auf der Basis dieses Feststellungsbzw. Erfassungswertes erhöht oder verringert wird, so daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis immer so geregelt wird, daß es dem Wert des theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses entspricht. Die Abbildung aus Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung für das Luft- Kraftstoff-Verhältnis. Der Betriebszustand des Motors wird durch eine Betriebszustands-Erfassungseinrichtung festgestellt, und ein diesem Erfassungswert entsprechendes Kraftstoff- Einspritzimpulssignal Ti wird von der Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Regelungseinrichtung 14 berechnet und an die Kraftstoff-Zufuhreinrichtung 19 abgegeben. Auf Grund der Berichtigung des Kraftstoff-Einspritzimpulssignals Ti als Reaktion auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnissignal des ersten Sauerstoffsensors 5 wird das in der Praxis dem Motor zugeführte Luft-Kraftstoff-Verhältnis so geregelt, daß es ungefähr dem theoretischen (idealen) Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht.
  • Im Gegensatz dazu wird das Diskontinuitäts-Reaktionssignal eines mittleren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das durch den zweiten Sauerstoffsensor 6 hinter bzw. nach dem Katalysator 7 vorgesehen wird (eine Beschreibung erfolgt später im Text in bezug auf die Figur 3(d)), von einer Diskontinuitäts- Reaktionserfassungseinrichtung 16 für das mittlere Luft- Kraftstoff-Verhältnis gemessen, und der Wirkungsgrad des Katalysators wird durch eine Katalysatorwirkungsgrad- Berechnungseinrichtung 17 aus der Ausgabe der Diskontinuitäts- Reaktionserfassungseinrichtung 16 berechnet. Wenn der berechnete Katalysatorwirkungsgrad niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, so wird eine Alarm- bzw. Warneinrichtung 18 aktiviert, und das Ergebnis wird gleichzeitig in einen RAM- Speicher gespeichert.
  • Die Abbildungen aus den Figuren 3(a) - (d) zeigen Kurvenformen an Abschnitten der Vorrichtung, die für die Erläuterung der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung nützlich sind. Das Ausgangssignal des ersten Sauerstoffsensors 5 ist in der Abbildung aus Figur 3(a) dargestellt, wobei tR und tL entsprechend die Zeiträume bezeichnen, in denen das Luft- Kraftstoff-Verhältnis in bezug auf eine Feststellungswertsspannung VSL fett bzw. mager ist.
  • Bei einem in der Abbildung aus Figur 3(b) dargestellten λ- Korrektur- bzw. Berichtigungskoeffizienten α handelt es sich um einen Koeffizienten, der mit einer Basis- Einspritzimpulsbreite.multipliziert wird, und wenn der multiplizierte Koeffizientenwert ansteigt, verlängert sich die Einspritzimpulsbreite, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge zunimmt, und wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett wird. Wenn α im Gegensatz dazu kleiner wird, erfolgt die genau entgegengesetzte Reaktion. In der Kurvenforrn von α kann das Verhältnis zwischen dem mageren Zeitraum tL und dem fetten Zeitraum tR des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch entsprechende vorherige Auswahl der Rückführungsverstärkungs- Proportionalkomponenten PR, PL der Regelung des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses und der Integrationskomponenten IR, IL auf an sich bekannte Art und Weise geregelt werden, um zu gewährleisten, daß das durchschnittliche Luft-Kraftstoff- Verhältnis einen vorbestimmten Wert von 14,7 aufweist. Bei der vorliegenden Erfindung wird zumindest eine Komponente der Rückführungsverstärkungskomponenten oder der Integrationskomponenten während dem Betrieb des Motors verändert, so daß das mittlere Luft-Kraftstoff-Verhältnis aus einem mageren Zustand in einen fetten Zustand wechselt, wie dies in der Abbildung aus Figur 3(c) dargestellt ist. Die Veränderung der Komponenten wird zwischen dem Ein- und Ausschalten der Zündung mindestens einmal durchgeführt, um den erfindungsgemäßen Überwachungsvorgang zu bewirken.
  • Das Ausgangssignal des zweiten Sauerstoffsensors 6 (Figur 3(d)) beträgt etwa 0 V, wenn das mittlere Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Figur 3(c)) magerer ist als das theoretische Luft-Kraftstoff- Verhältnis, und es beträgt etwa 1 V, wenn das mittlere Luft- Kraftstoff-Verhältnis auf Grund der Sauerstoffrespiration in dem Katalysator 7 fetter ist als das theoretische Luft- Kraftstoff-Verhältnis. Die Verzögerungszeit Tc (Tco, Tcl) des Ausgangssignals des zweiten Sauerstoffsensors 6 nach einer stufenweisen Veränderung des mittleren Luft-Kraftstoff- Verhältnisses (vorzugsweise von mager zu fett (gemäß der Abbildung) oder alternativ von fett zu mager) weist zu dem Katalysatorwirkungsgrad das in der Abbildung aus Figur 4 dargestellte Verhältnis auf, und wobei der Katalysatorwirkungsgrad unter Verwendung dieses Verhältnisses aus der Verzögerungszeit Tc (mehrere Sekunden bis zu mehreren Dutzend von Sekunden) ermittelt werden kann. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Verzögerungszeit Tco aus der Abbildung aus Figur 3(d) um die Verzögerungszeit eines Katalysators, der eine Verschlechterung aufweist, und wobei die Verzögerung Tcl des Ausgangs des zweiten Sensors 6 den Zustand eines effizient funktionierenden Katalysators 7 darstellt. Im besonderen ist es möglich, die Verzögerungszeit Tc&sub5;&sub0; im voraus zu bestimmen, bei der der Wirkungsgrad des Katalysators 50% beträgt, so daß danach bei einer Verschlechterung des Katalysators eine Feststellung getroffen werden kann, wenn der tatsächlich gemessene Tc-Wert-kürzer ist als der Zeitraum Tc&sub5;&sub0;, und wobei danach ein Alarm bzw. ein Wamhinweis erzeugt werden kann.
  • Zur Veränderung des mittleren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wurde IR (die Integrationskomponente) bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel von einem niedrigen Wert in einen hohen Wert verändert (IRO (niedrig) T IR1 (hoch)), und IL wurde von einem hohen Wert in einen niedrigen Wert verändert (ILO (hoch) T IL1 (niedrig)), wie dies vorstehend in bezug auf Figur 3(b) beschrieben worden ist, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Art der Veränderung des mittleren Luft- Kraftstoff-Verhältnisses beschränkt ist. Zum Beispiel können die Proportionalkomponenten PR, PL (siehe Figur 5(b)) oder die Feststellungswertspannung VSL (siehe Figur 5(a)) verändert werden.
  • Bei den Abbildungen aus den Figuren 6 und 7 handelt es sich um Flußdiagramme, welche ein Beispiel eines Regelungsprogrammes zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses veranschaulichen. In dem Schritt 20 werden zuerst alle Parameter N, Qa, θTH und Tw eingelesen, welche die Betriebszustände des Motors darstellen. In dem Schritt 21 werden auf der Basis der Parameter die Einspritzimpulsbreiten-Korrekturkoeffizienten KAF, KAC, KTW bestimmt. In dem Schritt 22 wird als nächstes die Basis Kraftstoff-Einspritzimpulsbreite Tp aus Qa und N berechnet. Bei K handelt es sich dabei um die Konstante, die durch die Einspritzmengeneigenschaften der Einsprit zeinrichtung bestimmt wird. In dem Schritt 23 wird ein Einspritzeinrichtungs- Steuerspannungs-Korrekturimpuls TB berechnet, und ferner wird eine Einspritzimpulsbreite T&sub1; berechnet und zur Steuerung der Einspritzeinrichtung 2 abgegeben. Damit ist der Ablauf beendet.
  • Die Abbildung aus Figur 7 zeigt das Flußdiagramm zur Feststellung der Katalysatorverschlechterung der Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. In den Schritten 30, 31 und 32 wird durch Tw, N und θTH zuerst festgestellt, ob sich der Funktions- bzw. der Betriebsbereich innerhalb des Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Regelbereichs befindet, und wenn die Antwort auf die Feststellung "NEIN" lautet, so springt der Ablauf zu dem Schritt 35, in dem α = 1,0 gesetzt wird und der Ablauf endet.
  • Wenn das Ergebnis der vorstehend beschriebenen Schritte 30, 31 und 32 im Gegensatz dazu jedoch "JA" lautet, wird in dem Schritt 33 festgestellt, ob es sich um einen kontinuierlichen Betrieb handelt, und die Antwort darauf "NEIN" lautet, wird in dem Schritt 37 eine normale Rückführungsregelung in bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt. Diese Feststellung hinsichtlich eines konstanten Betriebs wird zum Beispiel dadurch durchgeführt, daß geprüft wird, ob Qa, N und θTH konstant sind. Wenn eine konstante Betriebsweise festgestellt worden ist, wird in dem Schritt 34 festgestellt, ob sich der Betriebs- bzw. der Funktionsbereich innerhalb eines Bereichs befindet, in dem der Katalysator überwacht wird, und wenn die Antwort wiederum "NEIN" lautet, wird eine Verarbeitung des Schrittes 37 bewirkt. Die Feststellung, ob sich der Bereich innerhalb des Bereiches befindet, in dem der Katalysator uberwacht werden soll, kann dadurch festgestellt werden, ob N ≤ Nc und θTH ≤ θTHC ist, wobei es sich bei NC und θTHC um vorbestimmte Werte handelt. Wenn der Motor mit anderen Worten zum Beispiel beschleunigt, so ist ein fettes Luft-Kraftstoff- Verhältnis erforderlich, und eine Katalysatorüberwachung sollte in diesem Zeitraum nicht durchgeführt werden.
  • Wenn die Antwort auf die Feststellungen in den Schritten 30, 31, 32, 33 und 34 "JA" lautet, so springt der Ablauf zu dem Schritt 36, in dem die Rückführungsregelungsverstärkung gemäß der Abbildung aus Figur 3(b) oder aus den Figuren 5(a), (b) verändert wird, und wobei die Reaktionsverzögerungszeit Tc des zweiten Sauerstoffsensors 6 gemessen wird, so daß eine Verschlechterung des Katalysators festgestellt wird und ein Alarm bzw. ein Wamhinweis erzeugt werden kann.
  • In dem Schritt 38 wird somit festgestellt, ob Tc niedriger ist als Tc&sub5;&sub0; oder nicht, und wenn die Antwort "JA" lautet, wird eine Warnlampe in dem Schritt 39 auf EIN geschältet, und gleichzeitig wird die Verschlechterung des Katalysators in einem RAM-Speicher gespeichert. Wenn die Antwort hingegen "NEIN" lautet, so bleibt die Warnlampe entweder ausgeschaltet oder sie wird in dem Schritt 40 auf AUS geschaltet, und in dem RAM-Speicher wird die Tatsache gespeichert, daß sich der Katalysator in einem guten Zustand befindet (keine Verschlechterung).
  • Aus der vorstehenden genauen Beschreibung der Erfindung wird deutlich, daß es durch die vorliegende Erfindung möglich ist, jede Verschlechterung des Katalysatorzustandes mit hoher Zuverlässigkeit innerhalb eines verhältnismäßig kurzen Zeitraums festzustellen, und als Konsequenz daraus entsteht die -ausgezeichnete Wirkung, daß Luftverschmutzungen, die auf Katalysatorverschlechterungen zurückzuführen sind, verringert werden können.

Claims (10)

1. Verfahren zur Überwachung der Verschlechterung der Abgasreinigungseinrichtung (7) einer Brennkraftrnaschine, die in einer Auspuffleitung (70) des genannten Motors (100) vorgesehen ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
(a) Bereitstellen einer Sensoreinrichtung (6) hinter der genannten Reinigungseinrichtung (7);
(b) Bereitstellen einer weiteren Sensoreinrichtung (5) vor der genannten Reinigungseinrichtung (7);
(c) Bereitstellen einer Steuerungseinrichtung (9) zur Steuerung eines tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft-Kraftstoff-Gernischs, das jedem Zylinder des genannten Motors zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
(d) die genannte Steuerungseinrichtung (9) das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis so steuert, daß es ein erforderliches mittleres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist;
(e) der genannte Motor (100) so angeordnet wird, daß er ein bevorzugtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einen Wert von 14,7 aufweist, wobei dieses Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Mitte zwischen einem fetten Zustand und einen mageren Zustand liegt;
(f) das genannte mittlere Luft-Kraftstoff-Verhältnis aus einer Ausgabe der genannten hinteren Sensoreinrichtung gemessen wird;
(g) eine Ausgabe der genannten oberen Sensoreinrichtung (5) dazu eingesetzt wird, die genannte Steuerungseinrichtung (9) über einen Regelkreisalgorithmus so zu steuern, daß das genannte mittlere Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem ersten Wert auf einer Seite des genannten bevorzugten Luft-Kraftstoff- Verhältnisses zu einem anderen Wert auf der anderen Seite des genannten bevorzugten Luft-Krafts toff-Verhältni 5 ses verändert wird; und
(h) der Zeitraum von der genannten Veränderung der genannten Ausgabe der genannten hinteren Sensoreinrichtung (6) gemessen wird, bis ein vorbestimmter Wert erreicht wird, wobei der genannte Zeitraum einen Verschlechterungszustand der genannten Reinigungs einrichtung anzeigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte mittlere Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses schrittweise von dem genannten ersten Wert in den genannten anderen Wert verändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der genannte erste Wert des vorbestimmten mittleren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf der mageren Seite des genannten bevorzugten Luft- Kraftstoff-Verhältnisses liegt, und wobei der genannte andere Wert des vorbestimmten mittleren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf der fetten Seite des genannten bevorzugten Luft-Kraftstoff- Verhältnisses liegt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mittlere Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch Modifikation einer Integrationskomponente (IR, IL), einer Proportionalkomponente (PR, PL) oder einer Feststellungswertspannung (VGL) verändert wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei festgestellt wird, ob sich der Motor in einem Zustand des Beharrungsbetriebs befindet, und nur wenn das Bestehen eines derartigen Zustands festgestellt wird, wird die genannte weitere Sensoreinrichtung dazü verwendet, die genannte Steuerungseinrichtung so zu steuern, daß das genannte mittlere Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert wird.
6. Vorrichtung zur Überwachung der Verschlechterung der Abgasreinigungseinrichtung (7) einer Brennkraftmaschine, die sich in der Auspuffleitung eines Motors (100) befindet, wobei die genannte Reinigungseinrichtung (7) eine Sensoreinrichtung (6) aufweist, die sich hinter der genannten Reinigungseinrichtung (7) befindet, wobei vor der genannten Reinigungseinrichtung (7) eine obere Sensoreinrichtung (5) vorgesehen ist, mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung (9) zur Steuerung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff- Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das jedem Zylinder (101) des genannten Motors (100) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte elektronische Steuerungseinrichtung (9) das genannte tatsächliche Luft- Kraftstoff-Verhältnis so steuert, daß es ein erforderliches mittleres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, wobei ferner eine Bestimmungseinrichtung vorgesehen ist, um zu Bestimnen, daß der genannte Motor (100) ein bevorzugtes Luft-Kraftstoff- Verhältnis mit einem Wert von 14,7 aufweist, wobei es sich dabei um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen einem fetten Zustand und einem mageren Zustand handelt, wobei die genannte elektronische Steuerungseinrichtung (9) so angeschlossen ist, daß sie von den beiden genannten Sensoreinrichtungen (5, 6) ein Ausgangssignal empfängt, wobei die genannte elektronische Steuerungseinrichtung auf der Basis der Ausgabe der oberen Sensoreinrichtung (5) das mittlere Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem ersten Wert auf einer Seite des genannten bevorzugten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einen genannten anderen Wert auf der anderen Seite des genannten Luft-Kraftstoff- Verhältnisses durch einen Regelkreisalgorithmus verändert, und wobei der Ansprechzeitraum, den die untere Sensoreinrichtung (6) zum Erreichen eines vorbestimmten Wertes benötigt, einen Verschlechterungszustand der genannten Reinigungseinrichtung (7) anzeigt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die genannte elektronische Steuerungseinrichtung (9) den Wert des genannten mittleren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses so steuert, daß sich dieser schrittweise von dem genannten ersten Wert in den genannten anderen Wert verändert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die genannte elektronische Steuerungseinrichtung (9) dafür sorgt, daß sich der genannte erste Wert des mittleren Luft-Kraftstoff- Verhältnisses auf der mageren Seite des genannten bevorzugten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses befindet, und daß sich der genannte andere Wert des genannten mittleren Luft-Kraftstoff- Verhältnisses auf der fetten Seite des genannten bevorzugten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses befindet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die genannte elektronische Steuerungseinrichtung (9) den Wert des mittleren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch Modifikation einer Integrationskomponente (IR, IL), einer Proportionalkomponente (PR, PL) oder einer Feststellungswertspannung (VSL) verändert.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei Feststellungseinrichtungen vorgesehen sind, die dazu dienen, festzustellen, ob sich der Motor in einem Zustand des Beharrungszustandsbetriebs befindet, und nur wenn das Bestehen eines derartigen Zustands festgestellt wird, ist die Steuerungseinrichtung (9) derart funktionsfähig, daß sie den Wert des genannten mittleren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem genannten ersten Wert in den genannten anderen Wert verändert.
DE69128398T 1990-08-29 1991-08-13 Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Verschlechterung des Abgasreinigers eines Innenverbrennungsmotors Expired - Fee Related DE69128398T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2225349A JP2796413B2 (ja) 1990-08-29 1990-08-29 内燃機関の空燃比制御方法及び装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69128398D1 DE69128398D1 (de) 1998-01-22
DE69128398T2 true DE69128398T2 (de) 1998-05-28

Family

ID=16827950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69128398T Expired - Fee Related DE69128398T2 (de) 1990-08-29 1991-08-13 Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Verschlechterung des Abgasreinigers eines Innenverbrennungsmotors

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5956940A (de)
EP (1) EP0478133B1 (de)
JP (1) JP2796413B2 (de)
KR (1) KR100202516B1 (de)
DE (1) DE69128398T2 (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2682993B1 (fr) * 1991-10-28 1994-01-28 Siemens Automotive Sa Procede de surveillance de l'efficacite d'un pot catalytique de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne.
US5379587A (en) * 1992-08-31 1995-01-10 Suzuki Motor Corporation Apparatus for judging deterioration of catalyst of internal combustion engine
JP3074975B2 (ja) * 1992-11-04 2000-08-07 スズキ株式会社 内燃機関の触媒劣化判定装置
US5265417A (en) * 1993-01-07 1993-11-30 Ford Motor Company Method and apparatus for determining the hydrocarbon conversion efficiency of a catalytic converter
JP3321477B2 (ja) * 1993-04-09 2002-09-03 株式会社日立製作所 排気浄化装置の診断装置
US5390490A (en) * 1993-11-04 1995-02-21 Ford Motor Company Method and apparatus for measuring the efficacy of a catalytic converter
JP3265794B2 (ja) * 1994-01-31 2002-03-18 スズキ株式会社 内燃機関の触媒劣化判定装置
GB2311863B (en) * 1996-04-03 1999-11-24 Gen Motors Corp Catalytic converter monitor
DE19803828B4 (de) * 1998-01-31 2010-05-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Beurteilung der Konvertierungsfähigkeit eines Katalysators
JP3374773B2 (ja) * 1998-12-28 2003-02-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の触媒劣化検出装置
JP3805562B2 (ja) * 1999-06-03 2006-08-02 三菱電機株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6354077B1 (en) * 2000-01-20 2002-03-12 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for controlling air/fuel level in two-bank exhaust system
JP2008261287A (ja) * 2007-04-12 2008-10-30 Fuji Heavy Ind Ltd ディーゼルエンジンのフィルタ目詰まり判定装置
US9435246B2 (en) 2013-11-19 2016-09-06 General Electric Company On-board catalyst health monitoring and control system adaptation in internal combustion engines

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2444334A1 (de) * 1974-09-17 1976-03-25 Bosch Gmbh Robert Verfahren und einrichtung zur ueberwachung der aktivitaet von katalytischen reaktoren
US4228775A (en) * 1978-11-17 1980-10-21 General Motors Corporation Closed loop air/fuel ratio controller with asymmetrical proportional term
DE3527175A1 (de) * 1985-07-30 1987-02-12 Daimler Benz Ag Verfahren zur erkennung des alterungszustandes eines abgaskatalysators bei einem mit (lambda)-sonderregelung des kraftstoff-luft-verhaeltnisses ausgeruesteten verbrennungsmotor
JPS63231252A (ja) * 1987-03-19 1988-09-27 Mitsubishi Motors Corp 酸素センサによる触媒の劣化時期検知方法
JP2536611B2 (ja) * 1989-02-03 1996-09-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の触媒劣化判別装置
US5088281A (en) * 1988-07-20 1992-02-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method and apparatus for determining deterioration of three-way catalysts in double air-fuel ratio sensor system
JP2526640B2 (ja) * 1988-07-20 1996-08-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の触媒劣化判別装置
DE3841685A1 (de) * 1988-12-10 1990-06-13 Daimler Benz Ag Verfahren zur erkennung des zustandes von katalysatoren
JP2688670B2 (ja) * 1989-08-07 1997-12-10 本田技研工業株式会社 内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法
US5077970A (en) * 1990-06-11 1992-01-07 Ford Motor Company Method of on-board detection of automotive catalyst degradation
US5157919A (en) * 1991-07-22 1992-10-27 Ford Motor Company Catalytic converter efficiency monitoring

Also Published As

Publication number Publication date
DE69128398D1 (de) 1998-01-22
US5956940A (en) 1999-09-28
KR920004707A (ko) 1992-03-28
JPH04109045A (ja) 1992-04-10
EP0478133A2 (de) 1992-04-01
KR100202516B1 (ko) 1999-06-15
EP0478133B1 (de) 1997-12-10
JP2796413B2 (ja) 1998-09-10
EP0478133A3 (en) 1993-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69003459T2 (de) System zum Bestimmen von Fehlern einer Sauerstoffmesszelle und zum Kontrollieren des Luft-/Brennstoff-Verhältnisses.
DE4039876B4 (de) Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für einen Motor
DE4339299C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur periodischen Überwachung des Katalysator-Wrrkungsgrades an einer Brennkraftmaschine
DE69410043T2 (de) Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE19837199B4 (de) System zum Erfassen eines Fehlers eines Kraftstoffdrucksensors in einer Brennkraftmaschine
DE60003105T2 (de) Vorrichtung zur Abgasemissionssteuerung einer Brennkraftmaschine
DE19711295B4 (de) Vorrichtung zur Ermittlung einer Verschlechterung eines Katalysators zur Abgasreinigung
DE3486373T2 (de) Fahrzeugmotorsteuersystem mit der Fähigkeit den Betriebszustand des Motors zu vermitteln und das passende Betriebsschema zu wählen.
DE3590028C2 (de)
DE68904840T2 (de) Geraet zur erfassung von verbrennungsausfaellen und steuerungssystem fuer einen verbrennungsmotor.
DE19620417C2 (de) Diagnoseverfahren und Diagnosesystem einer Katalysatoranlage zum Steuern des Abgases bei einem Verbrennungsmotor
DE69128398T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Verschlechterung des Abgasreinigers eines Innenverbrennungsmotors
DE3500594A1 (de) Zumesssystem fuer eine brennkraftmaschine zur beeinflussung des betriebsgemisches
DE4402850A1 (de) System zur Überwachung und Steuerung von Verbrennungsmotoren und deren Abgasemissionen unter Verwendung von Gassensoren
DE69400626T2 (de) Luft-Kraftstoffregelungssystem mit Überwachung der Aktivität eines Katalysators
DE19612212B4 (de) Diagnosevorrichtung für einen Luft/Brennstoffverhältnis-Sensor
DE69627100T2 (de) Feststellungsvorrichtung der Katalysatorverschlechterung einer Brennkraftmaschine
DE10049685A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Eigendiagnose eines NOX-Sensors
DE10340844B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Fehlerbestimmung bei einem Luftströmungssensor
DE10001133B4 (de) Vorrichtung zum Steuern des Luft-Kraftstoffverhältnisses bei einer Verbrennungskraftmaschine
DE19752965C2 (de) Verfahren zur Überwachung des Abgasreinigungssystems einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine
DE4404449A1 (de) Diagnosevorrichtung für einen katalytischen Konverter einer Verbrennungskraftmaschine
DE3634873A1 (de) Verfahren zum bestimmen der eignung eines abgaskonzentrationssensors
DE102005039882A1 (de) System zum Diagnostizieren einer Verschlechterung eines Luft/Kraftstoff-Sensors
DE68909496T2 (de) Elektrisches Steuergerät für Kraftfahrzeug und Kompensationsverfahren der Zeitverzögerung von Messdaten.

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee