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Dokumentenidentifikation DE10152603B4 23.03.2006
Titel Elektronische Steuereinheit zum Steuern des Zündzeitpunkts während der Reduktion von in einem Mager-NOx-Katalysator gespeichertem NOx
Anmelder Honda Giken Kogyo K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Wakui, Masayuki, Wako, Saitama, JP;
Suzuki, Junichi, Wako, Saitama, JP;
Ueno, Masayuki, Wako, Saitama, JP;
Kitamura, Osamu, Wako, Saitama, JP
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Anmeldedatum 25.10.2001
DE-Aktenzeichen 10152603
Offenlegungstag 02.05.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.03.2006
IPC-Hauptklasse F02D 43/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F02P 5/15(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F01N 9/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft das Steuern/Regeln des Zündzeitpunkts von für Automobile verwendeten Motoren, und insbesondere das Steuern des Zündzeitpunkts von Motoren in mit einem Mager-NOx-Katalysator versehenen Automobilen.

Es ist bekannt, dass in einem Magerverbrennungsmotor mit einem Mager-NOx-Katalysator (LNC) ein Luft/Kraftstoff-(A/F)-Verhältnis periodisch zur fetten Seite hin geändert wird, um das von dem LNC während des Magerverbrennungsbetriebs gespeicherte NOx zu reduzieren. Eine weitere Technik dient zur Zündzeitverzögerung (Nacheilung), während das Luft/Kraftstoffverhältnis im fetten Zustand gehalten wird, um das Motordrehmoment zu absorbieren, das während des angefetteten Betriebs auftreten könnte, um das Schlechterwerden der Antriebsfähigkeit (d.h. einen Stoß) durch eine mögliche Drehmomentfluktuation zu unterdrücken.

Aus der DE 199 438 14 A1 ist ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Reinigung einer NOx-Falle, die im Abgasweg eines Motors mit Direkteinspritzung angeordnet ist, bekannt, worin ein Übergang von einem mageren Kraftstoffgemisch zu einem fetten Kraftstoffgemisch in einem einzigen Motortakt ohne wesentliche Änderung des Motor-Luftflusses vorgenommen wird. Dies wird erreicht, indem die Kraftstoffflussrate wesentlich erhöht wird, während zur Vermeidung von wahrnehmbaren Drehmoment-Änderungen der Zündvorgang verzögert wird. Durch die während der Reinigung abgegebene erhöhte Menge von Kraftstoff werden erheblich mehr reduzierende Substanzen emittiert als bei herkömmlichen Strategien. Dementsprechend kann der erforderliche Arbeitszyklus erheblich verkürzt werden, wobei ohne Nachteile im Kraftstoffverbrauch die gleiche Reduktion von NOx erreicht wird.

Die DE 199 60 828 A1 offenbart ein Verfahren zur Schwefelregeneration eines NOx-Speicherkatalysators einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine, der NOx in einer oxidierenden Abgaszusammensetzung adsorbiert und in einer reduzierenden Abgaszusammensetzung desorbiert, und welcher während einer Phase der Schwefelregeneration SOx in einer reduzierenden Abgaszusammensetzung mit temporärer Temperaturerhöhung durch vorübergehende Spätzündung desorbiert, wobei während der Phase der Schwefelregeneration das Luft-Kraftstoffverhältnis &lgr; auf einen Wert < 1 eingestellt wird. Um auf möglichst einfache Weise eine Schwefeldesorption zu erreichen, ist vorgesehen, daß während der Schwefelregeneration der Brennkraftmaschine, welche bei Normalbetrieb geschichtet mager und in Phasen der NOx-Desorption homogen-fett betrieben wird, eine Ladungsschichtung im Brennraum erzeugt wird.

Gemäß der DE 198 44 745 C1 werden in Abhängigkeit der Temperatur des NOx-Speicherkatalysators während der Regenerationsphase unterschiedliche Steuermaßnahmen zur Erzielung einer Drehmomentneutralität beim Umschalten von Magerbetrieb auf Fettbetrieb bzw. umgekehrt ausgewählt. Durch die gezielte Beeinflussung der Katalysatortemperatur über die Kombination von Zylinderfüllungs- und/oder vorübergehende Spätverstellung der Zündung ist es möglich, die zu Beginn und zu Ende einer Regenerationsphase auftretenden Drehmomentschwankungen zu kompensieren und dabei die Katalysatortemperatur dennoch in einem für die Schadstoffspeicherung und Umwandlung günstigen Bereich zu halten.

Beispielsweise offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-103015 ein Verfahren zum Steuern der Ansaugluftmenge während des Anfettungs-Reduktionsprozesses (Nach-Fett-Schalten-Prozess) sowie das Nacheilen des Zündzeitpunkts, um die Antriebsfähigkeit während des Anfettungs-Reduktionsprozesses zu verbessern.

Bei diesen herkömmlichen Techniken könnte jedoch eine Anfettungs-Reduktionsdauer, die zum Reduzieren des mit NOx gesättigten Mager-NOx-Katalysators erforderlich ist, zu lang werden, wenn beispielsweise das Automobil mit langsamer Geschwindigkeit fährt. Wenn der Zündzeitpunkt über diese gesamte lange Anfettungs-Reduktionsdauer verzögert bleibt, könnte die Verbrennungseffizienz abnehmen und daher könnte der Kraftstoffverbrauch schlechter werden.

Zur Lösung des vorgenannten Problems wird nach einem Aspekt der Erfindung eine elektronische Steuereinheit vorgesehen, umfassend: ein Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuer/Regelmittel zum Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses zur fetten Seite hin, wenn die vom Mager-NOx-Katalysator gespeicherte NOx-Menge einen vorbestimmten Wert überschreitet, und Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses zurück zur mageren Seite, wenn eine erste vorbestimmte Dauer abgelaufen ist; ein Verzögerungsmittel zum Verzögern des Zündzeitpunkts synchron mit der Änderung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zur fetten Seite hin durch das Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuer/Regelmittel; und ein Dekrementiermittel zum Dekrementieren eines durch das Verzögerungsmittel verzögerten Betrags des Zündzeitpunkts um einen vorbestimmten Betrag, wenn eine zweite vorbestimmte Dauer, die kürzer als die erste vorbestimmte Dauer ist, nach dem Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses zur fetten Seite hin abgelaufen ist.

Der Zündzeitpunkt wird synchron mit der Luft/Kraftstoffverhältnis-Änderung zur fetten Seite hin verzögert, und der Verzögerungsbetrag des Zündzeitpunkts wird dekrementiert, nachdem eine vorgestimmte Zeitdauer abgelaufen ist. Durch den so ausgestalteten Anfettungsbetrieb zur Reduktion des NOx-Katalysators läßt sich eine Verschlechterung der Verbrennungswirkung und des Kraftstoffverbrauchs verhindern, ohne die Antriebsleistung zu beeinträchtigen.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die erste vorbestimmte Zeitdauer eine Zeitdauer, die abläuft, bevor ein akkumulierter Wert SRSNT1 des Ansaugluftmengen-Korrelationswerts einen Schwellenwert erreicht, und die zweite vorbestimmte Zeitdauer entspricht einem Wert TIGRSR, der später erläutert wird.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung dekrementiert das Dekrementiermittel der elektronischen Steuereinheit den Verzögerungs-Zeitbetrag allmählich bis zu einem Haltewert. Weil der Verzögerungs-Zeitbetrag allmählich bis zum Haltewert dekrementiert wird, lässt sich eine Verschlechterung der Verbrennungswirkung des Kraftstoffverbrauchs verhindern, ohne die Antriebsleistung zu beeinträchtigen.

Die Erfindung wird nun in Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Motors, einer Abgasreinigungseinheit und einer elektronischen Steuereinheit nach einer Ausführung der Erfindung zeigt;

2 ist ein Flussdiagramm zum Berechnen eines Regelungs-Sollwerts eines Luft/Kraftstoffverhältnisses;

3 ist ein Flussdiagramm zum Berechnen eines Ansaugluftmengen-Korrelationswerts;

4 ist ein Flussdiagramm zum Berechnen eines akkumulierten Werts einer Ansaugluftmenge, die nach dem Übergang von mager zu stöchiometrisch zunimmt;

5 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung eines Soll-Luft/Kraftstoffverhältnisses während des Anfettungs-Reduktionsprozesses;

6 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung eines Verzögerungsbetrags während des Anfettungs-Reduktionsprozesses;

7 ist ein Flussdiagramm zur Berechnung eines Verzögerungsbetrags während des Anfettungs-Reduktionsprozesses;

8 ist ein grafisches Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Verzögerungsbetrag IGRSP und der Zeitgebung des Anfettungs-Reduktionsprozesses darstellt;

9(A) ist ein Blockdiagramm, das eine Tabelle und deren Interpolation zur Berechnung eines Basisverzögerungsbetrags IGRSPO während des Anfettungs-Reduktionsprozesses darstellt;

9(B) ist ein Blockdiagramm, das eine Tabelle und deren Interpolation zur Berechnung eines Haltewerts IGRSI des Verzögerungsbetrags während des Anfettungs-Reduktionsprozesses darstellt; und

10 ist ein Blockdiagramm, das eine Tabelle zum Erhalt eines Koeffizienten KIGRSP aus dem Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis darstellt.

1 zeigt die Struktur eines Motors, an dem die Erfindung anzuwenden ist. Wie in 1 dargestellt, umfasst ein Motor 1 ein Luftansaugrohr 2, eine Zündkerze 5, eine Kraftstoffeinspritzdüse 6, Sensoren 11 sowie ein Abgassystem. Das Ansaugrohr 2 ist mit einem Drucksensor 7 versehen, um den Druck (PB) in dem Ansaugrohr zu erfassen, der durch den Drucksensor 7 in ein elektrisches Signal umgewandelt und einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 20 zugeführt wird.

Die Sensoren 11 umfassen einen Motordrehzahl-(NE)-Sensor, der bei einer vorbestimmten Kurbelwinkelstellung der Kurbelwelle des Motors 1 einen Signalimpuls (OT-Impuls) erzeugt und das Signal der ECU 20 zuführt. Die Sensoren 11 repräsentieren allgemein eine Mehrzahl von Sensoren, die einige andere Sensoren beinhalten, wie etwa einen Motorwassertemperatursensor.

In dem Abgassystem ist ein Dreiwegekatalysator (TWC) 13 vorgesehen, um das Abgas von HC, CO und NOx zu reinigen. Stromabwärts des TWC 13 ist ein Mager-NOx-Katalysator (LNC) 15 in Serie vorgesehen, um das NOx zu speichern. Der LNC speichert das während des Magerbetriebs erzeugte NOx. Dann wird das gespeicherte NOx durch in dem Abgas enthaltenes HC und CO reduziert, um während des Anfettungsbetriebs N2 freizusetzen. Stromauf des TWC ist ein linearer A/F-(LAF)-Sensor 14 vorgesehen, der ein elektrisches Signal ausgibt, das zu einem Luft/Kraftstoffverhältnis angenähert proportional ist. Zwischen dem TWC und dem LNC ist ein O2-Sensor 16 vorgesehen, der ein elektrisches Signal ausgibt, um den Pegel ein/aus-artig zwischen der mageren und der fetten Seite in Bezug auf ein theoretisches Luft/Kraftstoffverhältnis zu ändern. Die Signale von diesen Sensoren werden der ECU 20 zugeführt.

Die elektronische Steuereinheit ECU 20 ist in einem Computer implementiert, der einen nur-Lesespeicher (ROM) zum Speichern von an der CPU auszuführenden Programmen und von mit den Programmen zu verwendenden Daten, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) zum Vorsehen von Arbeitsbereichen für Rechenoperationen, eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) zur Ausführung von Programmen, elektronische Schaltungen einschließlich einer Prozessorschaltung zur Bearbeitung von Eingabesignalen von den verschiedenen Sensoren sowie eine Treiberschaltung zum Ausgeben von Steuersignalen an jedes Motorelement aufweist. 1 zeigt die ECU 20 mit Funktionsblöcken auf der Basis einer solchen Hardwarekonfiguration.

Allgemeine Funktion der elektronischen Steuereinheit

Ein NOx-Speicherungs-Schätzblock 23 erhält den Ansaugrohrdruck PB von dem Sensor 7 und die Motordrehzahl NE von den Sensoren 11 und schätzt dann die von dem Mager-NOx-Katalysator 15 gespeicherte NOx-Menge auf der Basis der erhaltenen PB- und NE-Signale.

Während des Magerverbrennungsbetriebs nimmt ein Addierblock 25 eine mögliche NOx-Menge an, die während des Anfettungs-Reduktionsprozesses gespeichert sein sollte. Der Addierblock 25 addiert dann diese angenommene Menge zu der gespeicherten NOx-Menge, die zuvor von dem NOx-Speicherungs-Schätzblock 23 geschätzt wurde, um einen Summenwert zu erhalten. Der erhaltene Summenwert wird mit einem vorbestimmten Sättigungswert durch einen Bestimmungsblock 26 verglichen. Wenn der Bestimmungsblock 26 bestimmt, dass der Summenwert der gespeicherten NOx-Menge den vorbestimmten Wert überschreitet, wird ein Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeitsflag F-RSPOK auf 1 gesetzt. In Antwort auf diese Setzung setzt ein Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis-Setzblock 21 ein Luft/Kraftstoffverhältnis auf ein Anfettungsreduktions-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KBSRSP. In einer Ausführung beträgt z.B. das Anfettungsreduktions-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis 13,0. Der Grund dafür, dass der Addierblock 25 die NOx-Menge addiert, die während des Anfettungs-Reduktionsprozesses gespeichert werden sollte, ist wie folgt: Auch während des Anfettungs-Reduktionsprozesses könnte eine gewisse NOx-Menge in dem Mager-NOx-Katalysator 15 gespeichert werden. Durch die Bestimmung des Übergangs zu der Anfettungsreduktion auf der Basis der Summe dieser voraussichtlichen Menge zu der geschätzten Menge des gespeicherten NOx lässt sich verhindern, dass das während des Anfettungs-Reduktionsprozesses erzeugte NOx in die Luft freigesetzt wird, ohne vom Mager-NOx-Katalysator 15 gespeichert zu werden.

Ein Betriebszustand-Bestimmungsblock 24 bestimmt den Betriebszustand des betreffenden Automobils auf der Basis von Parametern, wie etwa der Motordrehzahl, dem Luftansaugrohrdruck und dem Gaspedalöffnungsgrad. Der Betriebszustand-Bestimmungsblock 24 bestimmt dann einen Übergang zwischen einem Magerverbrennungs-Betriebsmodus und einem stöchiometrischen Betriebsmodus und schickt dann ein entsprechendes Signal zu dem Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis-Setzblock 21.

Wenn der Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis-Setzblock 21 von dem Betriebszustand-Bestimmungsblock 24 das Signal erhält, das den Übergang von dem Magerverbrennungsbetrieb zu dem stöchiometrischen Betrieb (nachfolgend als "Übergang von mager zu stöchiometrisch" genannt) anzeigt, führt er einen Prozess durch, um das Luft/Kraftstoffverhältnis von einem theoretischen Wert auf einen fetten Wert zu setzen, so dass das in dem Mager-NOx-Katalysator 15 während des Magerverbrennungsbetriebs gespeicherte NOx reduziert werden kann und daher der Mager-NOx-Katalysator 15 seine Funktionsfähigkeit wieder erlangen kann. Dieser Prozess wird "Anfettungsprozess beim Übergang zu stöchiometrisch" genannt. In einer Ausführung kann z.B. der Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis-Setzblock 21 das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KBS1 für den Anfettungsprozess beim Übergang von mager zu stöchiometrisch auf 13,0 setzen. In diesem Fall addiert der Addierblock 25 die NOx-Menge, von der angenommen wird, das sie während des Anfettungsprozesses beim Übergang zu stöchiometrisch gespeichert wird, zu der gespeicherten NOx-Menge, die von dem NOx-Speicherungs-Schätzblock 23 geschätzt worden ist. Dieser resultierende Wert wird als Schwellenwert von einem Schwellenwert-Setzblock 29 verwendet, um einen Abschluss des Anfettungsprozesses zu bestimmen.

Ein Ansaugluftmengen-Korrelationswert-Akkumulationsblock 27 startet die Akkumulation des Ansaugluftmengen-Korrelationswerts NTI, wenn er ein Umkehrsignal von dem O2-Sensor 16 erhält (das anzeigt, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Mager-NOx-Katalysator 15 fließenden Abgases von der mageren Seite zur fetten Seite wechselt). Da die Ansaugluftmenge mit der Menge reduzierender Gase (HC und CO) korreliert, korreliert auch die akkumulierte Menge der Ansaugluft, die sich seit der Änderung des Luft/Kraftstoffverhältnisses des Abgases von der mageren Seite zur fetten Seite hin akkumuliert hat, mit dem Fortgang der Reduktion des vom Mager-NOx-Katalysator 15 gespeicherten NOx. Wenn der akkumulierte Ansaugluftmengen-Korrelationswert, der von dem Akkumulationsblock 27 akkumuliert ist, den von dem Schwellenwert-Setzblock 29 gesetzten Schwellenwert erreicht, entscheidet ein Reduktionsabschluss-Entscheidungsblock 31, den Reduktionsprozess abzuschließen und schickt ein entsprechendes Signal zu dem Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis-Setzblock 21.

Während des Anfettungs-Reduktionsprozesses in dem Magerverbrennungsbetrieb setzt der Schwellenwert-Setzblock 29 als Schwellenwert einen Festwert. Während des Anfettungsprozesses beim Übergang von mager zu stöchiometrisch erhält der Schwellenwert-Setzblock 29 einen entsprechenden Schwellenwert, indem er eine Tabelle auf der Basis des Summenwerts absucht, der erhalten wird, indem die NOx-Menge, von der angenommen wird, dass sie während des Anfettungsprozesses beim Übergang zu stöchiometrisch gespeichert wird, zu der gespeicherten NOx-Menge, die in dem NOx-Speicherungs-Schätzblock 23 geschätzt worden ist, addiert wird.

Ein Kraftstoffeinspritz-Steuerblock 22 berechnet eine Kraftstoffeinspritz-Impulslänge Tout durch folgende Gleichung unter Verwendung des geltenden Soll-Luft/Kraftstoffverhältnisses und treibt die Kraftstoffeinspritzeinheit 6 an: Tout = TIM·Kcyl + TiVb(1) worin TIM eine Basis-Kraftstoffeinspritzdauer bezeichnet, Kcyl ein Kraftstoffkorrekturglied bezeichnet und TiVb eine ungültige Kraftstoffeinspritzdauer bezeichnet. Für TIM und TiVb werden geeignete Werte vorab gewählt. Das Kraftstoffkorrekturglied wird durch folgende Gleichung berechnet: Kcyl = KCMD·KAF(2) worin KCMD ein vorwärts koppelndes (F/F) Korrekturglied bezeichnet, das mit dem Basis-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KBS und dem Anfettungs-Reduktions-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KBSRSP in Abhängigkeit von den Betriebszuständen zu bestimmen ist. KAF ist ein Rückkopplungs-(F/B)-Korrekturglied. Die ECU 20 führt die Luft/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplung mit KCMD als Sollwert aus.

2 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung des F/F-Korrekturglieds KCMD darstellt, das bei jedem OT-Impuls ausgeführt wird. Zuerst wird der Ansaugluftmengen-Korrelationswert mittels eines anderen Prozesses berechnet, der später in Bezug auf 3 beschrieben wird (S201). Dann wird das Basis-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KBS mittels eines Basis-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis-Berechnungsprozesses in Abhängigkeit von den Betriebszuständen berechnet, was ebenfalls später in Verbindung mit 6 beschrieben wird (S203). Das Anfettungs-Reduktions-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KBSRSP wird mittels eines Anfettungs-Reduktionskoeffizienten-Berechnungsprozesses berechnet, der später in Bezug auf 7 erläutert wird (S205). KBS wird auf KCMD gesetzt (S207), und das F/B-Korrekturglied KAF wird mittels der Regelungsberechnung berechnet (S209). Somit wird das Einspritzkorrekturglied Kcyl auf der Basis des Luft/Kraftstoffverhältnisses berechnet, das zur Berechnung der Kraftstoffeinspritz-Impulsdauer Tout erforderlich ist.

Zurück zu 1. Der Zündzeitpunkt-Steuerblock 41 steuert den Zündzeitpunkt für die Zündkerze 5 gemäß folgender Gleichung: IGLOG = IGMAP + IGCR(3) worin IGLOG einen End-Zündzeitpunkt bezeichnet, IGMAP einen Basis-Zündzeitpunkt bezeichnet und IGCR ein Zündzeitpunkt-Korrekturglied bezeichnet. IGMAP wird aus einem Kennfeld mit der Motordrehzahl NE und dem Ansaugrohrdruck PB als Parameter abgefragt. IGCR wird durch folgende Gleichung berechnet: IGCR = IGTW – IGRSP + (andere Korrekturglieder)(4) worin IGTW eine auf der Motorwassertemperatur beruhendes Korrekturglied bezeichnet und IGRSP einen Verzögerungsbetrag während des Anfettungs-Reduktionsprozesses bezeichnet. Der Verzögerungsbetrag während des Anfettungs-Reduktionsprozesses wird durch einen Verzögerungsbetrag-Berechnungsblock 43, einen Verzögerungsgrad-Verminderungsblock 45, einen Verzögerungs-Halteblock 47 und einen Verzögerungs-Dekrementierblock 49 gesteuert.

Der Verzögerungsbetrag-Berechnungsblock 43 berechnet einen Verzögerungsbetrag IGRSP (siehe 8), wenn das Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeitsflag F-RSPOK durch den Bestimmungsblock 26 auf 1 gesetzt ist. In Antwort auf den Erhalt des Verzögerungsbetrags IGRSP von dem Verzögerungsbetrag-Berechnungsblock 43, wenn das Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeitsflag F-RSPOK auf 1 gesetzt ist, startet der Zündzeit-Steuerblock 41 die Verzögerung des Zündzeitpunkts, nachdem eine vorbestimmte Verzögerungsdauer CIGRSP abgelaufen ist, nachdem das Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeitsflag F-RSPOK auf 1 gesetzt worden ist. Der Verzögerungsbetrag (Nacheilbetrag) wird berechnet, indem ein Wert, der durch die Tabellenabsuche auf der Basis der Motorlast erhalten wurde (was später im Detail in Bezug auf 6 erläutert wird), mit einem auf dem Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis beruhenden Koeffizienten multipliziert wird. Die Verzögerungsdauer CIGRSP entspricht einer mechanischen Verzögerung von der Zeit, zu der der Kraftstoffeinspritz-Steuerblock 22 die elektrische Steuerung für den Anfettungs-Reduktionsprozess startet, zu der Zeit, zu der das angefettete Gasgemisch tatsächlich dem Motor zugeführt wird. Diese Verzögerungsdauer wird in einer Ausführung auf gleich 8 OT-Impulse gesetzt.

Der Verzögerungsgrad-Verminderungsblock 45 vermindert graduell den Verzögerungsbetrag, nachdem eine vorbestimmte Dauer, beispielsweise eine Sekunde, nach dem Start der Verzögerung abgelaufen ist. Diese graduelle Minderung wird zu dem Zweck durchgeführt, die Emission und die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, ohne die Antriebsfähigkeit zu verschlechtern, wie oben beschrieben. Der Verzögerungs-Halteblock 47 berechnet einen unteren Grenzwert IGRSJ für die graduelle Abnahme der Verzögerung auf der Basis einer Tabellenabsuche in Abhängigkeit von den Lastzuständen. Wenn der Verzögerungsbetrag die Untergrenze IGRSJ erreicht, stoppt der Verzögerungs-Halteblock 47 den graduellen Minderungsprozess und hält den Verzögerungsbetrag auf der Untergrenze IGRSJ.

Wenn das angefettete Abgas dem Mager-NOx-Katalysator 15 durch die Anfettungs-Reduktions-Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuerung zugeführt wird und infolge hiervon die Ausgangssignale des O2-Sensors umkehren, startet der Ansaugluftmengen-Korrelationswert-Akkumulationsblock 27 mit der Akkumulation des Ansaugluftmengen-Korrelationswerts, der mit der Abgasmenge korreliert. Wenn der akkumulierte Wert den Schwellenwert erreicht, der von dem Schwellenwert-Setzblock 29 gesetzt worden ist, setzt der Entscheidungsblock 31 das Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeitsflag F-RSPOK auf 0 (null). In Antwort hierauf dekrementiert der Verzögerungs-Dekrementierblock 49 graduell den Verzögerungsbetrag von dem Haltewert auf null. Somit wird der Zündzeitpunkt zum normalen Zündzeitpunkt zurückgebracht.

Akkumulation der Abgasströmungsmenge

In dieser Ausführung wird der akkumulierte Wert des Ansaugluftmengen-Korrelationswerts als Ersatz für einen akkumulierten Wert der Abgasströmungsmenge verwendet, der durch den Ansaugluftmengen-Korrelationswert-Akkumulationsblock 27 in 1 berechnet wird. 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung des Ansaugluftmengen-Korrelationswerts NTI darstellt, der in Schritt S201 von 2 durchgeführt wird. In Schritt S301 von 3 wird NETI berechnet, indem 1/16 der Basis-Kraftstoffeinspritzdauer TIM mit der Motordrehzahl NE multipliziert wird. Dann wird NTI berechnet, indem NETI mit einem Luftdruck-Korrekturglied KPA multipliziert wird, der auf der Basis eines von einem Luftdrucksensor erfassten Luftdrucks zu bestimmen ist (S303). Alternativ kann statt der Berechnung der Ansaugluftmenge die tatsächlich gemessene Menge als die Ansaugluftmenge verwendet werden.

4 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung eines akkumulierten Werts SRSNTI des NTI darstellt, wenn der Anfettungs-Reduktionsprozess während des Magerverbrennungsbetriebs durchgeführt wird. Zuerst bestimmt der Prozess, ob das Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeitsflag F-RSPOK auf 1 gesetzt ist oder nicht (S401). Falls nicht, setzt der Prozess den akkumulierten Wert SRSNTI auf null (S405). Wenn das Flag auf 1 gesetzt ist, bestimmt der Prozess, ob die Ausgabe SVO2 des O2-Sensors 16 einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet oder nicht, nämlich, ob das Luft/Kraftstoffverhältnis von der mageren Seite zur fetten Seite hin umgedreht wurde (S403). Wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis nicht umgedreht wurde, endet der Prozess. Wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis umgedreht wurde, wird das durch den Prozess von 3 berechnete NTI zu dem zuvor akkumulierten Wert addiert, um den gegenwärtigen akkumulierten Wert SRSNTI zu erzeugen. Dieser gegenwärtige akkumulierte Wert wird verwendet, um den Abschluss des Anfettungs-Reduktionsprozesses in Schritt S519 von 5 zu bestimmen.

Berechnung des Soll-A/F-Verhältnisses KBSRSP für den Anfettungs-Reduktionsprozess während des Magerverbrennungsbetriebs

In Bezug auf 5 wird nun der Anfettungs-Reduktionsprozess für das Luft/Kraftstoffverhältniswährenddes Magerverbrennungsbetriebsbeschrieben (Schritt S205 von 2). Dieser Anfettungs-Reduktionsprozess wird zu dem Zweck durchgeführt, während des Magerverbrennungsbetriebs das Luft/Kraftstoffverhältnis vorübergehend zur fetten Seite hin zu ändern, um das von dem Mager-NOx-Katalysator gespeicherte NOx zu reduzieren und die Reinigungsfunktion des Katalysators wiederherzustellen.

Der Prozess bestimmt, ob die Magerverbrennungssteuerung/regelung zugelassen wird oder nicht, indem er das Magerverbrennungs-Zulässigkeitsflag F-LB prüft (S501). Wenn das Flag auf 1 gesetzt ist, was bedeutet, dass die Magerverbrennungssteuerung zulässig ist, sucht der Prozess ein NOx-Speicherungs-Schätzwert-(CTSV)-Kennfeld ab unter Verwendung der Motordrehzahl NE und des Ansaugrohrdrucks PB als Parameter, die durch den jeweiligen Sensor erfasst werden, um einen NOx-Speicherungs-Schätzwert CTSV zu erhalten (S503). Dieser Prozess addiert den in Schritt S503 erhaltenen NOx-Speicherungs-Schätzwert zu dem zuvor geschätzten Wert des gespeicherten NOx, um den gegenwärtigen Wert CRSPR zu erzeugen (S505): Dann addiert der Prozess die NOx-Menge CRSPRS, von der angenommen wird, dass sie während des Magerverbrennungsbetriebs von dem Mager-NOx-Katalysator gespeichert wurde, zu dem gegenwärtigen CRSP, um den Schätzwert CRSPR für das gespeicherte NOx zu erhalten (S507).

Der Prozess bestimmt dann, ob der Schätzwert CRSPR für das gespeicherte NOx einen vorbestimmten Sättigungs-Bestimmungswert überschreitet oder nicht (S509). Wenn der Schätzwert CRSPR den vorbestimmten Sättigungs-Bestimmungswert nicht überschreitet, endet der Prozess, weil kein Anfettungs-Reduktionsprozess erforderlich ist, und startet den Akkumulationsprozess für den Schätzwert des gespeicherten NOx in Schritt S501 in dem nachfolgenden Prozesszyklus erneut. Wenn der Schätzwert CRSPR den vorbestimmten Sättigungs-Bestimmungswert überschreitet, wird in Schritt S511 und den nachfolgenden Schritten der Anfettungs-Reduktionsprozess durchgeführt.

Der Prozess bestimmt dann, ob das Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeitsflag F-RSPOK auf 1 gesetzt ist oder nicht (S511). Wenn das Flag auf 0 gesetzt ist, setzt der Prozess das Flag F-RSPOK auf 1 (S513) und setzt das Luft/Kraftstoffverhältnis KBSRSP für den Anfettungs-Reduktionsprozess auf das Anfettungs-Reduktions-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis (beispielsweise 13,0) (S515). Dann setzt der Prozess in Abhängigkeit von den Betriebszuständen das Basis-Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KBS auf KBSRSP.

Wenn in Schritt S511 das Magerverbrennungs-Zulässigkeitsflag auf 1 gesetzt ist, geht der Prozess zu Schritt S519 weiter, um zu bestimmen, ob der akkumulierte Wert SRSNTI des Ansaugluftmengen-Korrelationswerts NTI einen Abschluss-Schwellenwert überschreitet. Wenn er den Abschluss-Schwellenwert nicht überschreitet, geht der Prozess zu Schritt S515 weiter, worin der Anfettungs-Reduktionsprozess weitergeht. Wenn der akkumulierte Wert für NTI den Abschluss-Schwellenwert in Schritt S519 überschreitet, setzt der Prozess den gegenwärtigen Schätzwert CRSP des gespeicherten NOx auf den Anfangswert (entsprechend der NOx-Menge, die beim Übergang von dem Anfettungsprozess zum Magerbetrieb gespeichert sein sollte) (S521), setzt das Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeitsflag F-RSPOK auf null (S523), setzt KBSRSP auf das theoretische Luft/Kraftstoffverhältnis (S525) und endet dann.

Verzögerungssteuerung/regelung für den Zündzeitpunkt während des Anfettungs-Reduktionsprozesses

In Bezug auf 6 bis 9 wird die Verzögerungssteuerung/regelung für den Zündzeitpunkt während des Anfettungs-Reduktionsprozesses (RSP) beschrieben. Der in 6 und 7 dargestellte Prozess wird bei jedem OT-Impuls durchgeführt. Wenn das Magerverbrennungs-Zulässigkeitsflag F-LB auf 1 gesetzt ist (S601) und das Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeitsflag F-RSPOK ebenfalls auf 1 gesetzt ist (S603), dann setzt der Prozess ein Verzögerung-in-Betrieb-Flag auf 1 (S605) und geht zu den Verzögerungssteuerschritten weiter, beginnend von Schritt S607.

Wenn die Verzögerungsdauer CIGRSP, die in 8 gezeigt ist und beispielsweise 8 OT-Impulse dauert, abgelaufen ist (S607), jedoch die Anfangsdauer TIGRSR (beispielsweise eine Sekunde) noch nicht abgelaufen ist (S609), erhält der Prozess jeweilige Verzögerungswerte IGRSPH und IGRSPL von einer Hochlasttabelle und einer Niederlasttabelle, die in 9(A) gezeigt sind, unter Verwendung der Motordrehzahl als Parameter, und interpoliert diese Werte mit dem Ansaugrohrdruck, um einen Basis-Verzögerungswert IGRSPO zu erhalten (S611) (siehe 9(A)). Dann setzt der Prozess ein Halteflag F-IGRSJ auf null (S613) und erhält einen Verzögerungs-Koeffizienten KIGRSP entsprechend dem Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis KCMDT aus dem in 10 gezeigten Diagramm (S615). Der Prozess multipliziert den in Schritt S611 erhaltenen Basis-Verzögerungswert IGRSPO mit dem in Schritt S615 erhaltenen Verzögerungs-Koeffizienten KIGRSP, um den Verzögerungsbetrag IGRSP zu bearbeiten (S617).

Wenn die Verzögerungsdauer CIGRSP in Schritt S607 nicht abgelaufen ist, geht der Prozess zu Schritt S619 weiter, um die Verzögerungsdauer zu dekrementieren und den Verzögerungsbetrag IGRSP in Schritt S621 auf null zu setzen.

Wenn die Anfangsdauer TIGRSR in Schritt S609 abgelaufen ist, bestimmt der Prozess, ob eine Schrittdauer zum graduellen Vermindern des Verzögerungsbetrags, nämlich die Dauer eines Schritts, mit der in 8 gezeigten Weise der Verzögerungsbetrag allmählich abnimmt, nachdem die Dauer TIGRSR abgelaufen ist, null ist oder nicht (S623). Wenn sie null ist, erhält der Prozess Verzögerungs-Haltewerte IGRSJH und IGRSJL jeweils aus einem Hochlastdiagramm und einem Niederlastdiagramm, wie in 9(B) gezeigt, unter Verwendung der Motordrehzahl als Parameter, und interpoliert diese Werte mit dem Ansaugrohrdruck PBGA, um den Verzögerungs-Haltewert IGRSJ zu erhalten (S625) (siehe 9(B)).

Dann geht der Prozess zu Schritt S627 weiter, um zu bestimmen, ob das Halteflag F-IGRSJ auf 1 gesetzt ist oder nicht: Wenn es nicht auf 1 gesetzt ist, subtrahiert der Prozess eine Schrittdauer für graduelle Abnahme (DIGRSR in 8) von dem vorherigen Wert des Basis-Verzögerungsbetrags IGRSPO, um den gegenwärtigen Verzögerungsbetrag zu erhalten (S629). Wenn in Schritt S631 der gegenwärtige Wert des Basis-Verzögerungsbetrags kleiner oder gleich dem Haltewert ist (IGRSJ in 8), setzt der Prozess den Basis-Verzögerungsbetrag IGRSPO auf den Haltewert IGRSJ (S633), setzt das Halteflag F-IGRSJ auf 1 (S635) und geht zu Schritt S615 weiter.

Wenn das Halteflag F-IGRSJ in Schritt S627 auf 1 gesetzt ist, geht der Prozess zu Schritt S633 weiter. Wenn der Basis-Verzögerungsbetrag IGRSPO den Haltewert IGRSJ in Schritt S631 überschreitet, setzt der Prozess die vorgenanne Schrittdauer für die graduelle Abnahme an einem Timer oder Zähler (S637) und geht zu Schritt S615 weiter. Wenn die Schrittdauer für die graduelle Abnahme in Schritt S623 nicht null ist, dekrementiert der Prozess die Schrittdauer (S624) und geht zu Schritt S615 weiter.

Wenn das Magerverbrennungs-Zulässigkeitsflag F-LB in Schritt S601 nicht auf 1 gesetzt ist, was bedeutet, dass der Magerverbrennungsbetrieb während des Anfettungs-Reduktionsprozesses vehindert wird, geht der Prozess zu Schritt S704 von 7 weiter, um den Verzögerungsbetrag IGRSP graduell zu vermindern. Wenn das Anfettungs-Reduktions-Zulässigkeitsflag F-RSPOK in Schritt S603 nicht auf 1 gesetzt ist, geht der Prozess zu Schritt S701 von 7 weiter, um die Verzögerungsdauer CIGRSR auf null zu setzen. Dann subtrahiert der Prozess den Schrittwert für die graduelle Minderung von dem vorherigen Wert des Verzögerungsbetrags IGRSP, um den gegenwärtigen Wert zu erhalten (S703). Wenn der gegenwärtige Wert kleiner als null ist (S705), setzt der Prozess den Verzögerungsbetrag auf null (S707) und setzt das Verzögerung-in-Betrieb-Flag auf null (S709). Dann setzt der Prozess den Verzögerungsdauer-CIGRSP-Timer oder -Zähler auf einen vorbestimmten Wert (beispielsweise 8 OT-Impulse) (S711), setzt die Anfangsdauer TIGRSR auf einen vorbestimmten Wert (beispielsweise eine Sekunde) (S713) und endet. Der Prozess endet somit, nachdem er die Parameter zum graduellen Mindern der Verzögerung auf die jeweiligen Anfangswerte setzt, entweder, wenn der Anfettungs-Reduktionsprozess nicht zugelassen wird, oder, wenn der Magerverbrennungszustand verloren gegangen ist.

Obwohl in der obigen Ausführung der lineare Luft/Kraftstoffverhältnissensor als der Luft/Kraftstoffverhältnissensor stromauf des Dreiwegekatalysators verwendet wird, kann alternativ auch ein O2-Sensor verwendet werden.

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinheit 20 zum Steuern/Regeln eines Luft/Kraftstoffverhältnisses A/F eines Motors 1, der in seinem Abgassystem einen Mager-NOx-Katalysator 15 aufweist, um zu verhindern, dass die Kraftstoffeffizienz abnimmt, ohne die Antriebseigenschaft durch den Anfettungsbetrieb zum Reduzieren des NOx Katalysators zu verschlechtern. Die elektronische Steuereinheit 20 umfasst: ein Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuer/Regelmittel 21-27 zum Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses A/F, zur fetten Seite hin, wenn die vom Mager-NOx-Katalysator 15 gespeicherte NOx-Menge CRSPR. einen vorbestimmten Wert überschreitet S509, und Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses A/F zurück zur mageren Seite, wenn eine erste vorbestimmte Dauer TIGRSR abgelaufen ist; ein Verzögerungsmittel 41 zum Verzögern des Zündzeitpunkts IGLOG, synchron mit der Änderung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zur fetten Seite hin durch das Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuer/Regelmittel; und ein Dekrementiermittel 49 zum Dekrementieren eines durch das Verzögerungsmittel 41 verzögerten Betrags IGRSP des Zündzeitpunkts um einen vorbestimmten Betrag DIGRSR, wenn eine zweite vorbestimmte Dauer CIGRSP, die kürzer als die erste vorbestimmte Dauer TIGRSR ist, nach dem Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses A/F zur fetten Seite hin abgelaufen ist. Erfindungsgemäß lässt sich verhindern, dass die Kraftstoffeffizienz abnimmt, ohne die Antriebseigenschaft durch den Anfettungsbetrieb zum Reduzieren des NOx-Katalysators 15 zu verschlechtern, weil der Zündzeitpunkt synchron mit der Änderung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zur fetten Seite hin verzögert wird und der Verzögerungsbetrag dekrementiert wird, nachdem eine vorbestimmte Dauer abgelaufen ist. In einer Ausführung dekrementiert das Dekrementiermittel 49 den Verzögerungsbetrag graduell bis zu einem Haltewert.


Anspruch[de]
  1. Elektronische Steuereinheit (20) zum Steuern/Regeln eines Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) eines Motors (1), der in seinem Abgassystem einen Mager-NOx-Katalysator (15) aufweist, umfassend:

    ein Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuer/Regelmittel (21-27) zum Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zur fetten Seite hin, wenn die vom Mager-NOx-Katalysator (15) gespeicherte NOx-Menge (CRSPR) einen vorbestimmten Wert überschreitet (S509), und Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zurück zur mageren Seite, wenn eine erste vorbestimmte Dauer (TIGRSR) abgelaufen ist;

    ein Verzögerungsmittel (41) zum Verzögern des Zündzeitpunkts (IGLOG) synchron mit der Änderung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zur fetten Seite hin durch das Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuer/Regelmittel; und

    ein Dekrementiermittel (49) zum Dekrementieren eines durch das Verzögerungsmittel (41) verzögerten Betrags (IGRSP) des Zündzeitpunkts um einen vorbestimmten Betrag (DIGRSR), wenn eine zweite vorbestimmte Dauer (CIGRSP), die kürzer als die erste vorbestimmte Dauer (TIGRSR) ist, nach dem Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zur fetten Seite hin abgelaufen ist.
  2. Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekrementiermittel (49) den verzögerten Betrag (IGRSP) bis zu einem Haltewert (IGRSJ) graduell dekrementiert.
  3. Verfahren zum Steuern/Regeln eines Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) eines Motors, der in seinem Abgassystem einen Mager-NOx-Katalysator (15) aufweist, umfassend:

    Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zur fetten Seite hin, wenn die von dem Mager-NOx-Katalysator (15) gespeicherte NOx-Menge (CRSPR) einen vorbestimmten Wert überschreitet (S509);

    Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zurück zur mageren Seite hin, wenn eine erste vorbestimmte Dauer (TIGRSR) abgelaufen ist;

    Verzögern des Zündzeitpunkts (IGLOG) synchron mit der Änderung des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zur fetten Seite hin; und

    Dekrementieren eines Betrags (IGRSP) des im Verzögerungsschritt verzögerten Zündzeitpunkts um einen vorbestimmten Betrag (DIGRSR), wenn eine zweite vorbestimmte Dauer (CIGRSP), die kürzer als die erste vorbestimmte Dauer (TIGRSP) ist, nach dem Ändern des Luft/Kraftstoffverhältnisses (A/F) zur fetten Seite hin abgelaufen ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dekrementierschritt den verzögerten Betrag (IGRSP) bis zu einem Haltewert (IGRSJ) graduell dekrementiert.
Es folgen 10 Blatt Zeichnungen






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