DE102004035229B4

DE102004035229B4 - Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor und Verfahren hierfür

Info

Publication number: DE102004035229B4
Application number: DE102004035229A
Authority: DE
Inventors: Shigeo Atsugi Ohkuma
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2024-07-22
Also published as: DE102004035229A1; US6973926B2; JP2005042638A; US20050016513A1

Abstract

Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1), mit
einem Abgasbestandteilkonzentrationsdetektor (13), der die Konzentration eines besonderen Bestandteils in einem Abgas des Verbrennungsmotors (1) ermittelt;
einer Heizvorrichtung (13a), die den Abgasbestandteilkonzentrationsdetektor (13) erwärmt;
einen Betriebszustanddetektor (11, 12, 14), der Betriebszustände des Verbrennungsmotors (1) ermittelt; und
eine Steuer- und Regeleinheit (10), die ein Konzentrationsermittlungssignal von dem Abgasbestandteilkonzentrationsdetektor (13) und ein Betriebszustandermittlungssignal von dem Betriebszustanddetektor (11, 12, 14) ermittelt, um die Heizvorrichtung (13a) basierend auf dem Betriebszustandermittlungssignal zu steuern und auch ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungssignal basierend auf dem Konzentrationsermittlungssignal abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und Regeleinheit (10) das Konzentrationsermittlungssignal von dem Abgasbestandteilkonzentrationsdetektor (13) glättet, um das Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungssignal basierend auf dem geglätteten Konzentrationsermittlungssignal zu berechnen, und
die Steuer- und Regeleinheit (10) beurteilt, ob ein Niedrigtemperaturzustand des Abgasbestandteilkonzentrationsdetektors (13) besteht, und einen Grad der Glättung auf einen Normalwert festsetzt, wenn der Niedrigtemperaturzustand nicht besteht, aber auf einen Wert, der kleiner als der...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung und ein Regelungsverfahren zum Regeln eines Kraftstoff-Luft-Verhältnisses eines Kraftstoff-Luft-Gemisches eines Verbrennungsmotors entsprechend der Konzentration eines spezifischen Bestandteils in einem Abgas des Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 11.

Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 09-088688 offenbart eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung, in der eine Heizvorrichtung auf einem Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor angeordnet ist, der ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis eines Kraftstoff-Luft-Gemischs basierend auf der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ermittelt, wobei der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor durch die Heizvorrichtung erwärmt wird, um in einem aktivierten Zustand gehalten zu werden.

Bei einem Verbrennungsmotor für ein Motorrad ist im allgemeinen der Motorhubraum klein, und auch die Wärmekapazität einer Abgasleitung ist klein, verglichen mit einem Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug.

Daher ist bei dem Verbrennungsmotor für ein Motorrad, wenn eine Abgaswärmemenge klein ist, wie z. B. in einer Leerlaufbetriebszeit, manchmal eine Temperaturänderung in einem Abgassystem groß, und kondensiertes Wasser wird erzeugt.

Wenn dann das kondensierte Wasser auf den Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor in einem Zustand auftrifft, wo der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor durch die Heizvorrichtung erwärmt wird, bilden sich an einem Element des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors Risse aufgrund eines Wärmeschocks.

Daher wird es notwendig, die Stromzuführung zu der Heizvorrichtung zu stoppen, wenn die Wärmemenge von dem Abgas klein ist, wie z.B. bei der Leerlaufbetriebszeit des Verbrennungsmotors.

Wenn außerdem die Stromzuführung zu der Heizvorrichtung gestoppt wird, kann der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor nicht in einem aktivierten Zustand gehalten werden, und daher ist notwendig, eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelung zu stoppen.

Wenn jedoch die Stromzuführung zu der Heizvorrichtung gestoppt wird, um die Elementrissbildung zu vermeiden, tritt eine Verzögerung auf, bis der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor vollständig aufgewärmt ist, wenn die Stromzuführung zu der Heizvorrichtung wieder aufgenommen wird, um die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelung zu starten.

Dann tritt das Problem auf, dass sich da eine Ansprechcharakteristik des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors während einer Zeitperiode verringert, bis der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor vollständig aufgewärmt ist, die Genauigkeit der Regelung beträchtlich verringert.

DE 100 15 282 A1 offenbart eine Sauerstoffkonzentrationserfassungseinrichtung und ein Verfahren zum Verwenden desselben, wobei eine Temperatur eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors erfaßt und eine elektrische Heizeinrichtung so gesteuert wird, daß ein Thermoschock des Sensorelementes gedämpft wird.

US 5 928 303 offenbart, Betriebszustände einer Brennkraftmaschine zu erfassen, und eine Heizung eines Sensors dementsprechend geeignet vorzunehmen.

Die ältere, aber nicht vorveröffentlichte DE 10 2004 032 469 offenbart eine Luft-Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine und ein zugehöriges Verfahren, wobei eine Stellgröße für eine Heizvorrichtung eines Konzentrationsdetektors entsprechend den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine eingestellt wird, und eine Regelung gemäß des Zustands der Heizvorrichtung eines Abgassensors umgeschaltet wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung und ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungsverfahren der vorgenannten Art zu verbessern, um eine Verschlechterung der Regelgenauigkeit des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses bei niedrigen Abgastemperaturen zu verhindern.

Gemäß einem Vorrichtungsaspekt wird die zuvor genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1.

Gemäß einem Verfahrensaspekt wird die zuvor genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungsverfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 11.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert. In diesen zeigen:
1 eine schematische Darstellung, die eine Systemkonfiguration eines Verbrennungsmotors einer Ausführungsform zeigt, und
2 einen Flussplan, der eine Heizvorrichtungssteuerung und eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelung in der Ausführungsform zeigt.
1 ist eine schematische Darstellung, die einen Einzylinder-Verbrennungsmotor für ein Motorrad bei einer Ausführungsform zeigt.
In 1 ist eine Drosselklappe 3 in einem Ansaugrohr 2 eines Verbrennungsmotors 1 angeordnet.
Die Drosselklappe 3 stellt eine Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors 1 ein.
Ein Kraftstoffeinspritzventil 4 ist in einem Ansaugrohr 2 auf der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 3 angeordnet.
In einem Brennraum 5 des Verbrennungsmotors 1 wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet aus Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzventil 4 eingespritzt wird und aus Luft, die durch die Drosselklappe 3 hindurchtritt.
Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird zur Verbrennung im Brennraum 5 mit einer Funkenzündung durch eine Zündkerze 6 gezündet.
Verbranntes Abgas des Verbrennungsmotors 1 wird über eine Abgasleitung 8, auf der ein Abgaskatalysator 7 angeordnet ist, in die Atmosphäre abgeführt.
Das Kraftstoffeinspritzventil 4 wird so gesteuert, dass es sich entsprechend einem Einspritzimpulssignal von einer Steuer- und Regeleinheit 10 öffnet.
Eine Kraftstoffeinspritzmenge durch das Kraftstoffeinspritzventil wird basierend auf der Impulsbreite des Kraftstoffeinspritzsignals gesteuert.
Die Steuer- und Regeleinheit 10 beinhaltet einen Mikrocomputer.
Die Steuer- und Regeleinheit 10 empfängt Ermittlungssignale von verschiedenen Sensoren, um das Einspritzimpulssignal durch den Rechenprozess basierend auf den Ermittlungssignalen abzugeben.
Als verschiedene Sensoren sind ein Luftmengenmesser 11, der die Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors 1 an der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe 3 ermittelt, ein Drehzahlsensor 12, der eine Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 ermittelt, ein Kraft stoff-Luft-Verhältnis-Sensor 13, der die Sauerstoffkonzentration innerhalb der Abgasleitung 8 auf der stromaufwärtigen Seite des Abgaskatalysators 7 ermittelt, um ein Kraftstoft-Luft-Verhältnis zu ermitteln, und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14, der eine Fahrgeschwindigkeit des Motorrads ermittelt, vorgesehen.
Der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 13 ist mit einer Heizvorrichtung 13a versehen, die ein Sensorelement erwärmt.
Es ist anzumerken, dass der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 13 ein Sensor sein kann, der einen breiten Bereich des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses aus der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ermittelt oder ein Sensor sein kann, der nur ermittelt, ob das Kraftstoft-Luft-Verhältnis fetter oder magerer als ein stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Verhältnis ist.
Hierbei regelt die Steuer- und Regeleinheit 10 die Kraftstoffeinspritzmenge durch das Kraftstoffeinspritzventil 4 so, dass das durch den Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 13 ermittelte Kraftstoff-Luft-Verhältnis mit dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis übereinstimmt.
Außerdem steuert die Steuer- und Regeleinheit 10 eine an die Heizvorrichtung 13a, die auf dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 13 vorgesehen ist, angelegte Spannung.
Ein Flussplan von 2 zeigt eine Steuerung der angelegten Spannung an die Heizvorrichtung 13a und die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelung durch die Steuer- und Regeleinheit 10.
In Stufe 1 werden Betriebszustände des Verbrennungsmotors 1 einschließlich einer Motordrehzahl Ne und einer Motor-Ansaugluftmenge Q eingelesen.
In Stufe S2 wird beurteilt, ob die Motordrehzahl Ne kleiner als ein Schwellenwert Ne1 ist und ob auch die Ansaugluftmenge Q kleiner als ein Schwellenwert Q1 ist.
Wenn hierbei beurteilt wird, dass die Motordrehzahl Ne kleiner als der Schwellenwert Ne ist und auch die Ansaugluftmenge Q kleiner als der Schwellenwert Q1 ist, schreitet die Steuerung zur Stufe S3 fort, wo 1 für den Merker F gesetzt wird.
In der nächsten Stufe S4 wird die Stromzuführung zu der Heizvorrichtung 13a abgeschaltet und auch die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelung wird gestoppt.
In einem Niedriglast- und Niedrigdrehzahl-Bereich des Verbrennungsmotors 1 wird, da sich die Temperatur der Abgasleitung beträchtlich zur Niedrigtemperaturseite hin verändert hat, kondensiertes Wasser erzeugt.
Wenn dann das kondensierte Wasser auf den Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 13 auftrifft, der durch die Heizvorrichtung 13a erwärmt wird, besteht die Möglichkeit einer Elementrissbildung aufgrund eines Wärmeschocks.
Ferner ist im Betriebsbereich der Niedrigdrehzahl und der Niedriglast die Notwendigkeit der präzisen Übereinstimmung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses mit dem Soll-Kraftstoff-Luft-Verhältnis relativ gering.
Wenn entsprechenderweise der Verbrennungsmotor bei niedriger Last und niedriger Drehzahl betrieben wird, wird die Stromzuführung zu der Heizvorrichtung 13a abgeschaltet, um eine Rissbildung des Elements zu verhindern.
Es ist anzumerken, dass der Aufbau solcherart sein kann, dass eine niedrige Spannung auf einer Stufe, bei der die Elementrissbildung vermieden werden kann, an die Heizvorrichtung 13a angelegt wird, wenn der Verbrennungsmotor 1 bei niedriger Last und niedriger Drehzahl betrieben wird.
Ferner kann der Aufbau solcherart ausgebildet sein, dass das Umschalten zwischen dem Abschalten der Stromzuführung zu der Heizvorrichtung 13a und dem Anlegen der niedrigen Spannung an die Heizvorrichtung 13a entsprechend einer abgelaufenen Zeit nach Starten des Motorbetriebs ausgeführt wird, wenn der Verbrennungsmotor 1 mit niedriger Last und niedriger Drehzahl betrieben wird.
Wenn andererseits in Stufe S2 beurteilt wird, dass die Motordrehzahl Ne gleich oder größer als der Schwellenwert Ne1 ist und/oder die Ansaugluftmenge Q gleich oder größer als der Schwellenwert Q1 ist, schreitet die Steuerung zur Stufe S5 fort.
In Stufe S5 wird eine Normalstromzuführungssteuerung zu der Heizvorrichtung 13a ausgeführt.
Die Normalstromzuführungssteuerung bedeutet eine Steuerung der angelegten Spannung entsprechend der Motorlast und der Motordrehzahl, eine Regelung einer angelegten Spannung basierend auf der Temperatur des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 13 oder eine Steuerung zum Anlegen einer relativ hohen konstanten Spannung.
Dann wird der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 13 auf der Aktivierungstemperatur durch die Normalstromzuführungssteuerung gehalten.
In der nächsten Stufe S6 wird beurteilt, ob 1 als Merker F gesetzt wurde.
Wenn 1 als Merker F gesetzt wurde, schreitet die Steuerung zur Stufe S7 fort.
In Stufe S7 wird beurteilt, ob Ne1 ≤ N1 < Ne 2 und auch Q1 ≤ Q < Q2 (Q1 < Q2) besteht.
Es ist nämlich, wie in Stufe S12 gezeigt ist, ein Bereich, wo Ne1 ≤ Ne < Ne2 und auch Q1 ≤ Q < Q2 besteht, ein Bereich A, der den Niedriglast- und Niedrigdrehzahl-Bereich umgibt, wo die Stromzuführung zu der Heizvorrichtung 13a und die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelung gestoppt wird.
Wenn entsprechenderweise beurteilt wurde, dass Ne1 ≤ Ne < Ne2 und auch Q1 ≤ Q < Q2 sind, entspricht der Motorbetrieb einem Betriebsbereich kurz nach Wechseln aus dem Betriebsbereich, wo die Stromzuführung zu der Heizvorrichtung 13a gestoppt wurde.
Wenn in Stufe S7 beurteilt wurde, dass Ne1 ≤ Ne < Ne2 und auch Q1 ≤ Q < Q2 sind, schreitet die Steuerung zur Stufe S8 fort.
In Stufe S8 wird beurteilt, ob eine Änderungsgeschwindigkeit ΔQ der Ansaugluftmenge Q einen vorbestimmten Wert ΔQ1 überschreitet, mit anderen Worten, ob die Ansaugluftmenge sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit vergrößernd ändert.
Wenn in Stufe S8 beurteilt wurde, dass die Änderungsgeschwindigkeit ΔQ der Ansaugluftmenge Q gleich dem vorbestimmten Wert ΔQ1 oder kleiner ist, schreitet die Steuerung zur Stufe S9 fort.
In Stufe S9 wird beurteilt, ob eine abgelaufene Zeit nach dem Start der Stromzuführung zur Heizvorrichtung 13a eine vorbestimmte Zeitdauer erreicht hat oder darüber liegt.
Wenn die abgelaufene Zeit nach Start der Stromzuführung kleiner als die vorbestimmte Zeitdauer ist, schreitet die Steuerung zur Stufe S10 fort.
In Stufe S10 wird ein relativ kleiner Wert in Übereinstimmung mit einem Niedrigtemperaturzustand des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors als die Wichtung festgesetzt, die bei einer Verarbeitung des gewichteten Mittels des Ermittlungssignals von dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 13 festgesetzt wird.
Die obige Wichtung ist eine Wichtung für einen vorhergehenden Wert, wenn die Verarbeitung des gewichteten Mittels für einen vorhergehenden gewichteten Mittelwert ausgeführt wird und einem neuesten Ermittlungsergebnis. Durch Verringern der Wichtung wird der Glättungsgrad des Ermittlungssignals von dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 13 geringer.
In dem Fall, wo die Steuerung von der Stufe S9 zur Stufe S10 fortschreitet, ist der Motorbetrieb in einem Betriebsbereich, wo die Abgastemperatur gering ist, kurz nachdem die Stromzuführung zu der Heizvorrichtung 13a wieder aufgenommen wurde, und wird auch in dem Niedrigabgastemperaturbereich stabilisiert, da die Änderung der Ansaugluftmenge klein ist und auch eine Heizungszeitdauer durch die Heizvorrichtung 13a unzureichend ist.
In solchen Zuständen wird abgeschätzt, dass, da die Temperatur des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 13 nicht die Aktivierungstemperatur erreicht, eine Ansprechcharakteristik des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 13 verringert wird.
Andererseits wird eine Verstärkung für die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelung so festgesetzt, dass sie in Übereinstimmung mit dem Ansprechen davon ist, wenn die Sensorelementtemperatur hoch ist und entsprechenderweise der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 13 vollständig aufgewärmt ist.
Wenn andererseits die Regelung normal zu der Niedrigabgastemperaturzeit ausgeführt wird, wo die Ansprechcharakteristik des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors verringert ist, wird die Genauigkeit der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelung verringert.
Daher wird in Stufe 10 die Wichtung des vorhergehenden Werts, wenn die Verarbeitung des gewichteten Mittels für das Ermittlungssignal von dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 13 ausgeführt, verringert, so dass eine Verschlechterung der Ansprechcharakteristik des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 13 aufgehoben wird.
Andererseits schreitet in dem Fall, wo in Stufe S7 beurteilt wurde, dass Ne1 ≤ Ne < Ne2 ist und auch Q1 ≤ Q < Q ist, die Steuerung zur Stufe S11 fort.
In dem Fall, wo beurteilt wurde, dass in Stufe S7 Ne1 ≤ Ne < Ne2 und auch Q1 ≤ Q < Q2 nicht besteht, wird beurteilt, dass der Motorbetrieb aus dem Bereich, wo die Stromzuführung zu der Heizvorrichtung 13a gestoppt wird, durch Durchqueren des Bereichs, wo Ne1 ≤ Ne < Ne2 und auch Q1 ≤ Q < Q2 besteht, zu einem Betriebsbereich, wo die Abgastemperatur höher ist, wechselt.
Wenn außerdem in Stufe S8 beurteilt wurde, dass die Änderungsgeschwindigkeit ΔQ der Ansaugluftmenge Q dem vorbestimmten Wert ΔQ1 überschreitet, wird abgeschätzt, dass die Temperatur des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 13 plötzlich aufgrund eines abrupten Anstiegs der Abgastemperatur ansteigt.
Wenn daher in Stufe S8 beurteilt wird, dass die Änderungsgeschwindigkeit ΔQ der Ansaugluftmenge Q den vorbestimmten Wert ΔQ1 überschreitet, schreitet die Steuerung zur Stufe S11 fort.
Außerdem wird in dem Fall, wo in Stufe S9 beurteilt wurde, dass die abgelaufene Zeit nach Starten der Stromzuführung zu der Heizvorrichtung 13a die vorbestimmte Zeitdauer oder darüber hinaus erreicht hat, wird abgeschätzt, dass die Temperatur des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 13 genügend hoch durch den Heizvorgang durch die Heizvorrichtung 13a ist.
Wenn entsprechenderweise die abgelaufene Zeit nach Starten der Stromzuführung zu der Heizvorrichtung 13a die vorbestimmte Zeitdauer oder darüber erreicht hat, schreitet, die Steuerung zur Stufe S11 fort.
In Stufe S11 wird der Merker F auf 0 zurückgesetzt.
In der nächsten Stufe S12 wird die Wichtung, die an einen vollständig aufgewärmten Zustand des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 13 angepasst ist, entsprechend der Ansaugluftmenge Q und der Motordrehzahl Ne zu diesem Zeitpunkt festgesetzt.
In Stufe S12 wird auch das Festsetzen der Wichtung für den Bereich A, wo Ne1 ≤ Ne < Ne2 und auch Q1 ≤ Q < Q2 besteht, ebenfalls ausgeführt. Die Wichtung für den Bereich A, der in Stufe S12 festgesetzt wird, ist größer als die Wichtung, die in Stufe S10 festgesetzt wird.
Wenn entsprechenderweise die Temperatur des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 13 genügend hoch ist, wird der Glättungsgrad des Ermittlungsergebnisses des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 13 höher.
In Stufe S12 ist die Wichtung so festgelegt, dass der Glättungsgrad höher wird, wenn die Motordrehzahl größer wird, und auch der Glättungsgrad höher wird, wenn die Motorlast größer ist.
Es ist anzumerken, dass ein Bereich B einer Zwischenlast und einer Zwischendrehzahl ein Bereich ist, wo die Änderung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses groß aufgrund der Resonanz bei der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelung wird. Daher ist die Wichtung in dem Bereich B größer ausgeführt, als in einem Zwischenlast- und Zwischendrehzahlbereich C, der den Bereich B umgibt, um die Abweichung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu unterdrücken.
Wenn die Wichtung in Stufe S10 oder S12 festgesetzt ist, schreitet die Steuerung zur Stufe S13 fort.
In Stufe S13 wird ein gewichteter Mittelwert Vout eines Ausgangs Vin des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 13 in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung berechnet: Vout(n) = Vout(n – 1) × Wichtung + Vin × (1 – Wichtung).
Es ist anzumerken, dass Vout(n – 1) ein vorhergehender Wert des gewichteten Mittelwerts Vout ist.
Dann wird in Stufe S14 ein tatsächliches Kraftstoff-Luft-Verhältnis basierend auf dem gewichteten Mittelwert Vout berechnet, um ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungssignal zu berechnen.
Wie oben beschrieben, ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Glättungsgrad des Ermittlungssignals von Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 13 geringer ausgeführt, kurz nachdem der Motorbetrieb von dem Motorlast- und Motordrehzahl-Bereich wechselt, wo die Stromzuführung zu der Heizvorrichtung 13a gestoppt wird.
Somit tritt im Zustand der Niedrigansprechcharakteristik, bevor die Temperatur des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors nicht plötzlich ansteigt, keine große Differenz zwischen dem Ansprechen des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, das bei der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelung verwendet wird, und der Erwärmungszeitdauer auf, um dadurch eine Verhinderung des Abfallens eines Steuerungsvermögens aufgrund mangelnder Übereinstimmung der Regelverstärkung zu ermöglichen.

Claims

Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1), mit einem Abgasbestandteilkonzentrationsdetektor (13), der die Konzentration eines besonderen Bestandteils in einem Abgas des Verbrennungsmotors (1) ermittelt; einer Heizvorrichtung (13a), die den Abgasbestandteilkonzentrationsdetektor (13) erwärmt; einen Betriebszustanddetektor (11, 12, 14), der Betriebszustände des Verbrennungsmotors (1) ermittelt; und eine Steuer- und Regeleinheit (10), die ein Konzentrationsermittlungssignal von dem Abgasbestandteilkonzentrationsdetektor (13) und ein Betriebszustandermittlungssignal von dem Betriebszustanddetektor (11, 12, 14) ermittelt, um die Heizvorrichtung (13a) basierend auf dem Betriebszustandermittlungssignal zu steuern und auch ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungssignal basierend auf dem Konzentrationsermittlungssignal abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinheit (10) das Konzentrationsermittlungssignal von dem Abgasbestandteilkonzentrationsdetektor (13) glättet, um das Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungssignal basierend auf dem geglätteten Konzentrationsermittlungssignal zu berechnen, und die Steuer- und Regeleinheit (10) beurteilt, ob ein Niedrigtemperaturzustand des Abgasbestandteilkonzentrationsdetektors (13) besteht, und einen Grad der Glättung auf einen Normalwert festsetzt, wenn der Niedrigtemperaturzustand nicht besteht, aber auf einen Wert, der kleiner als der Normalwert ist, festsetzt, wenn der Niedrigtemperaturzustand besteht.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinheit (10) beurteilt, dass der Niedrigtemperaturzustand besteht, wenn eine abgelaufene Zeit, nachdem das Erwärmen durch die Heizvorrichtung (13a) begonnen hat, innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer liegt.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinheit (10) einen Heizvorgang durch die Heizvorrichtung (13a) stoppt und auch eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelung stoppt, wenn eine Last des Verbrennungsmotors (1) kleiner als ein erster Schwellenwert ist und auch eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinheit (10) entscheidet, dass der Niedrigtemperaturzustand besteht, wenn eine abgelaufene Zeit, nachdem das Erwärmen durch die Heizvorrichtung (13a) begonnen hat, innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer liegt, und wenn auch eine Last des Verbrennungsmotors (1) innerhalb eines vorbestimmten Lastbereichs liegt, und wenn auch eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) innerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs liegt.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinheit (10) beurteilt, dass der Niedrigtemperaturzustand besteht, wenn eine abgelaufene Zeit, nachdem das Erwärmen durch die Heizvorrichtung (13a) begonnen hat, innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer liegt, und wenn auch eine Last des Verbrennungsmotors (1) sich nicht vergrößernd mit einer Geschwindigkeit verändert, die eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinheit beurteilt, dass der Niedrigtempera turzustand besteht, wenn eine abgelaufene Zeit, nachdem das Erwärmen durch die Heizvorrichtung (13a) begonnen hat, innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer liegt, wenn eine Last des Verbrennungsmotors (1) innerhalb eines vorbestimmten Lastbereichs liegt, wenn eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) innerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs liegt, und wenn auch die Last des Verbrennungsmotors (1) sich nicht vergrößernd ändert mit einer Geschwindigkeit, die eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinheit (10) variabel den Normalwert des Glättungsgrades entsprechend einer Last des Verbrennungsmotors (1) und einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) festsetzt.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinheit (10) den Normalwert des Glättungsgrads so festsetzt, dass er größer wird, wenn die Last des Verbrennungsmotors (1) größer wird und auch so festsetzt, dass der Normalwert des Glättungsgrads größer wird, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) größer wird.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinheit (10) den Normalwert des Glättungsgrads in einen Betriebsbereich festsetzt, wo die Resonanz in einer Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelung auftritt, so dass sie größer ist, als der Normalwert in einen Betriebsbereich benachbart zu einem Betriebsbereich, wo die Resonanz auftritt.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinheit (10) eine Verarbeitung eines gewichteten Mittels für das Konzentrationsermittlungssignal von dem Abgasbestandteilkonzentrationsdetektor (13) ausführt, um das Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungssignal, basierend auf dem gewichteten Mittel des Konzentrationsermittlungssignals zu berechnen, und auch die Wichtung bei der Verarbeitung des gewichteten Mittels zu verändern, falls der Niedrigtemperaturzustand des Abgasbestandteilkonzentrationsdetektors (13) besteht.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungsverfahren für einen Verbrennungsmotor (1), der mit einer Abgasbestandteilkonzentrations-Ermittlungsvorrichtung (13) ausgestattet ist, die die Konzentration eines spezifischen Bestandteils in einem Abgas des Verbrennungsmotors (1) ermittelt, und einer Heizvorrichtung (13a) ausgestattet ist, die den Abgasbestandteilkonzentrationsdetektor (13) erwärmt, mit folgenden Verfahrensschritten: Ermitteln der Betriebszustände des Verbrennungsmotors (1); Steuern der Heizvorrichtung (13a) basierend auf den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors (1); Glätten der Konzentration, die durch den Abgasbestandteilkonzentrationsdetektor (13) ermittelt wurde; und Regeln eines Kraftstoff-Luft-Verhältnisses eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Verbrennungsmotor (1) basierend auf der geglätteten Konzentration, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Beurteilen, ob ein Niedrigtemperaturzustand des Abgasbestandteilkonzentrationsdetektors (13) besteht; und Festsetzen eines Grads der Glättung der Konzentration auf einen Normalwert, wenn der Niedrigtemperaturzustand nicht besteht, aber Festsetzen auf einen Wert, der kleiner als der Normalwert ist, wenn der Niedrigtemperaturzustand besteht.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt der Beurteilung des Niedrigtemperaturzustands beurteilt, dass der Niedrigtemperaturzustand besteht, wenn eine abgelaufene Zeit, nach dem das Erwärmen der Heizvorrichtung (13a) begonnen hat, innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer liegt.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des Steuerns der Heizvorrichtung (13a) einen Heizvorgang durch die Heizvorrichtung (13a) stoppt und auch eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelung stoppt, wenn eine Last des Verbrennungsmotors kleiner als ein erster Schwellenwert ist, und auch eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des Beurteilens des Niedrigtemperaturzustandes beurteilt, dass der Niedrigtemperaturzustand besteht, wenn eine abgelaufene Zeit, nachdem die Erwärmung durch die Heizvorrichtung (13a) begonnen hat, innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums liegt, wenn eine Last des Verbrennungsmotors (1) innerhalb eines vorbestimmten Lastbereichs liegt und eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) innerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs liegt.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des Beurteilens des Niedrigtemperaturzustands beurteilt, dass der Niedrigtemperaturzustand besteht, wenn eine abgelaufene Zeit, nachdem die Erwärmung der Heizvorrichtung (13a) begonnen hat, innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer liegt, und auch eine Last des Verbrennungsmotors (1) sich nicht vergrößernd mit einer Geschwindigkeit verändert, die eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des Beurteilens des Niedrigtemperaturzustand beurteilt, dass der Niedrigtemperaturzustand besteht, wenn eine abgelaufene Zeit, nachdem die Erwärmung durch die Heizvorrichtung (13a) begonnen hat, innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer liegt, wenn eine Last des Verbrennungsmotors (1) innerhalb eines vorbestimmten Lastbereichs liegt, wenn eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) innerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs liegt, und wenn auch die Last des Verbrennungsmotors (1) sich nicht vergrößernd verändert mit einer Geschwindigkeit, die eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des Festsetzens des Glättungsgrads variabel den Normalwert des Glättungsgrads entsprechend einer Last des Verbrennungsmotors (1) und einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) festsetzt.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungsverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des Festsetzens des Glättungsgrads den Normalwert des Glättungsgrads so festsetzt, dass er größer wird, wenn die Last des Verbrennungsmotors größer wird, und auch den Normalwert des Glättungsgrads so festsetzt, dass er größer ist, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors größer wird.
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelungsverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Festsetzens des Glättungsgrads den Normalwert des Glättungsgrads in einem Betriebsbereich festsetzt, wo die Resonanz in einer Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regelung auftritt, so dass er größer ist, als der Normalwert in einem Betriebsbereich benachbart zu dem Betriebsbereich, wo die Resonanz auftritt.