DE102007051881A1 - Abgasemissions-Regelvorrichtung eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Abgasemissions-Regelvorrichtung eines Verbrennungsmotors Download PDF

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Kinichi Iwachido
Hiroaki Ohhara
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Abstract

Als Zwangsmodulationsparameter sind ein Zyklus und eine Amplitude so eingestellt, dass O<SUB>2</SUB>- und CO-Konzentrationen in Emissionen bei einem Katalysator erhöht werden können (S12). Auf der Basis der voreingestellten Parameter wird eine Zwangsmodulation, welche zwangsweise ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases schwanken lässt, ausgeführt, um eine frühzeitige Aktivierung einer Katalyse zu ermöglichen (S16), und die Zwangsmodulation wird dann auf eine O<SUB>2</SUB>-F/B-Regelung (S20) umgeschaltet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasregelvorrichtung eines Verbrennungsmotors, und insbesondere eine Abgasregelvorrichtung, welche eine Katalyse unmittelbar nach dem Motorstart ermöglicht und das Emissionssteuerverhalten durch eine frühe Aktivierung eines Katalysators verbessert.
  • Schädliche Komponenten, welche von dem Motor bei einem Kaltstart ausgegeben werden, bei dem ein Katalysator noch nicht aktiviert ist, welche beispielsweise THC (Gesamt-HC) und dergleichen enthalten, machen einen erheblichen Prozentsatz der gesamten Menge an THC-Emissionen aus, welche durch den Betrieb des Motors in jeder Betriebsart erzeugt werden. Wie bekannt, ist es daher wichtig, Maßnahmen beim Kaltstart für die Verbesserung des Emissionssteuerverhaltens zu treffen. Eine von den Maßnahmen für diesen Zweck ist ein Verfahren, in welchem unmittelbar nach dem Motorstart ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zuerst auf einen im Wesentlichen stabilen Wert auf der fetten Seite durch einen offenen Regelkreis (hierin nachstehend mit O/L abgekürzt) einzustellen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Konzentration der Motorabgase (insbesondere HC) niedrig ist, und dass eine Verbrennungsschwankung zugelassen wird. Wenn ein O2-Sensor später aktiviert ist, wird die Regelung mit offenem Regelkreis auf eine Rückkopplungsregelung (hierin nachstehend als O2-F/B-Regelung bezeichnet) umgeschaltet, um ein theoreti sches Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Basis des Ausgangssignals aus dem O2-Sensor zu erhalten.
  • Dieses Verfahren hat jedoch einen Nachteil, dass das Emissionsregelungsverhalten stark durch eine Trägermenge von Edelmetall eines Dreiwegekatalysators beeinflusst wird. Dieser Nachteil ist insbesondere in dem Vorgang erkennbar, in welchem die O/L-Regelung auf die O2-F/B-Regelung umgeschaltet wird. Sobald die Trägermenge von Edelmetall reduziert ist, wird das Emissionsregelungsverhalten drastisch verschlechtert. Dieses herkömmliche Verfahren kann kein zufrieden stellendes Emissionsregelungsverhalten bereitstellen, wenn die Trägermenge von Edelmetall knapp ist. Im Gegensatz dazu ergibt dieses, wenn die Trägermenge von Edelmetall erhöht wird, um ein zufrieden stellendes Emissionsregelungsverhalten sicherzustellen, weitere Probleme einschließlich einer Kostenerhöhung, einer durch die Zunahme der Katalysatorkapazität verursachten Druckabfallerhöhung, usw.
  • Gleichzeitig wurde eine Technologie vorgeschlagen, welche die Zwangsmodulation des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für den Zweck der Unterdrückung der Emission von schädlichen Komponenten unmittelbar nach dem Motorstart (siehe beispielsweise Japanisches Patent Nr. 3 392 197 ) implementiert. Die Zwangsmodulation ist eine Regelung, die zwangsweise das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases des Motors abwechselnd zwischen Fett- und Magerrichtungen mit vorgegebener Amplitude schwanken lässt. Gemäß der in der vorstehenden Veröffentlichung offenbarten Technologie wird die Zwangsmodulation bei dem Kaltstart ausgeführt, und das Stattfinden einer Reduzierungsreaktion auf dem Katalysator während der Modulation in die fette Richtung bewirkt. Gleichzeitig lässt man eine Oxi dationsreaktion auf dem Katalysator während der Modulation in der mageren Richtung stattfinden. Dieses begünstigt den Temperaturanstieg des Katalysators und verbessert das Emissionsregelungsverhalten.
  • Gemäß der in der Veröffentlichung offenbarten Technologie wird die Zwangsmodulation auf die reguläre O2-F/B-Regelung umgeschaltet, nachdem der O2-Sensor aktiviert ist. Jedoch wird unter Berücksichtigung, dass sich die Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für eine Weile nach dem Umschalten fortsetzt, was eine rasche Konvergenz des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases auf den theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert (nämlich innerhalb eines Katalysatorfensters) verhindert, die Amplitude des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases während der Zwangsmodulation proportional zu der Zunahme der mit dem Aktivierungszustand des Katalysators korrelierten Motorwassertemperatur reduziert. Dieses verbessert die Konvergenz auf das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei der Umschaltung auf die O2-F/B-Regelung.
  • In der in der Veröffentlichung offenbarten Technologie ist jedoch die Amplitude des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases festgelegt, was die oberste Priorität auf die Umschaltbarkeit von der Zwangsmodulation auf die O2-F/B-Regelung legt. Aus diesem Grunde ist es schwierig, zu sagen, dass die Einstellung für eine Beschleunigung des Temperaturanstiegs des Katalysators geeignet ist, d.h., für die Verbesserung des Emissionsregelungsverhaltens, welches durch frühe Aktivierung erzielt wird.
  • Mit anderen Worten, die in dem Katalysator stattfindenden Reduktions- und Oxidationsreaktionen, welche durch Zwangsmodulation bewirkt werden, hängen eng mit der Menge an CO und O2 zusammen, die mit den Abgasen an den Katalysator geliefert wird. Daher ist es, sofern nicht die Zuführungsmenge korrekt geregelt wird, unwahrscheinlich, korrekte Reduktions- und Oxidationsreaktionen zu realisieren, d.h., eine ausreichende Beschleunigung des Temperaturanstiegs. Die in der Veröffentlichung offenbarte Technologie regelt lediglich die Amplitude des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases unter der Voraussetzung der Umschaltung der O2-F/B-Regelung. Es ist daher unmöglich, eine ausreichende Menge an CO und O2 während der Zwangsmodulation an den Katalysator zu liefern. Dieses bewirkt das Problem, dass das Emissionsregelungsverhalten nicht durch die Beschleunigung des Temperaturanstiegs des Katalysators verbessert werden kann.
  • Die Erfindung wurde zur Lösung der vorstehend erwähnten Probleme gemacht. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Abgasemissions-Regelungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, welche in der Lage ist, das Emissionsregelungsverhalten mittels der Schritte der Implementation einer Zwangsmodulation zu verbessern, bevor eine O2-F/B-Regelung nach dem Motorstart begonnen wird, korrekt einen Modulationszustandes eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu regeln, um eine ausreichende Menge an CO und O2 einem Katalysator zuzuführen, und eine frühe Aktivierung durch Beschleunigung des Temperaturanstiegs des Katalysators ohne Abhängigkeit von einer Trägermenge von Edelmetall des Katalysators zu erzielen.
  • Die vorstehende Aufgabe kann durch die in den Ansprüchen definierten Merkmale gelöst werden.
  • Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe weist die vorliegende Erfindung einen in einem Abgaspfad eines Verbrennungsmotors angeordneten Katalysator, eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-De tektionseinrichtung, die in dem Abgaspfad so angeordnet ist, dass sie sich stromaufwärts vor dem Katalysator befindet, eine Rückkopplungsregelungseinrichtung, die eine Rückkopplungsregelung so ausführt, dass sie ein Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors einem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängig von einem Ausgangssignal der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Detektionseinrichtung annähert, und eine Einrichtung zum Regeln der Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, welche arbeitet, bevor die Rückkoppelungsregelungseinrichtung nach dem Start des Verbrennungsmotors betrieben wird und zwangsweise ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis der in den Katalysator strömenden Emissionen zwischen einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einem fetten Luft/-Kraftstoff-Verhältnis schwanken lässt. Die Einrichtung zum Regeln der Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses arbeitet auf der Basis eines Zyklusses und einer Amplitude, die so bestimmt sind, dass sowohl O2- als auch CO-Konzentrationen in Emissionen an einem Einlass des Katalysators höher als während des Betriebs der Rückkopplungsregelungseinrichtung sind.
  • Demzufolge lässt man das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zwangsweise schwanken, bevor die Rückkopplungsregelung nach dem Motorstart begonnen wird, und die Amplitude und der Zyklus der Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases zu diesem Zeitpunkt werden so festgelegt, dass sowohl die O2- als auch CO-Konzentrationen in den Emissionen höher als während der Rückkopplungsregelung sind. Dieses macht es möglich, eine ausreichende Menge an CO und O2 an den Katalysator zu liefern. Ferner kann die frühe Aktivierung durch die Beschleunigung des Temperaturanstiegs des Katalysators ohne Erhöhung der Trägermenge von Edelmetall des Kataly sators erreicht werden. Demzufolge wird das Emissionsregelungsverhalten verbessert.
  • Bevorzugt wird die Amplitude und Schwankung, welche durch die Einrichtung für die Regelung der Schwankung des Luft/-Kraftstoff-Verhältnisses festgelegt wird, größer als eine Amplitude während des Betriebs der Rückkopplungsregelungseinrichtung.
  • Hierdurch wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases durch die Einrichtung zur Regelung der Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zum Schwanken gebracht wird, die Schwankungsamplitude höher als während des Betriebs der Rückkopplungsregelungseinrichtung eingestellt. Daher wird eine ausreichendere Menge an CO und O2 an den Katalysator geliefert und der Temperaturanstieg kann beschleunigt werden.
  • Bevorzugt wird die Amplitude der durch die Einrichtung zur Regelung der Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses verursachte Schwankung auf einer Seite eines fetten Luft/-Kraftstoff-Verhältnisses größer als auf einer Seite eines mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt.
  • Um schnell das durch eine Edelmetallstelle während einer Magerperiode absorbierte O2 auszuspülen und die Aktivierung des Edelmetalls zu verbessern, ist es erwünscht, dass reduzierte Gase (CO, H2 und HC) mit höherer Konzentration als die O2-Konzentration zugeführt werden. Unter diesen Umständen wird die Amplitude auf der Seite des fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses höher als auf der Seite des mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt, sodass die dem Katalysatoreinlass zugeführte Konzentration von CO erhöht wird. Aufgrund der Mager/Fett-Modulation, kann eine Reaktions-(Oxidations)-Wärme leichter im Vergleich zu dem Zustand erzeugt werden, in welchem gleichzeitig O2 vorhanden ist, und der Temperaturanstieg des Katalysators kann weiter beschleunigt werden.
  • Bevorzugt wird der durch die Einrichtung für die Regelung der Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bewirkte Zyklus der Schwankung auf der Seite des fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses kürzer als auf der Seite des mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt.
  • Um ihn unterschiedlich einzustellen, wird eine bestimmte Dauer der Magerperiode aufgrund der Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators zugelassen. Andererseits wird, wenn hohe Konzentrationen von CO und HC weiter in den Katalysator strömen, und eine Reduzierungsatmosphäre über die Sauerstoffkapazität des Katalysators hinaus andauert, die Aktivierung des Edelmetalls des Katalysators verschlechtert. Indem der Schwankungszyklus des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases auf der Seite des fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses kürzer als auf der Seite des mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt wird, werden beide Bedingungen erfüllt und der Temperaturanstieg des Katalysators kann effizient beschleunigt werden.
  • Wenn die Amplitude der durch die Einrichtung für die Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bewirkten Schwankung auf der Seite des fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses höher als auf der Seite des mageren Luft/-Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt wird, ist es möglich, rasch das durch die Edelmetallstelle absorbierte O2 auszuspülen und die Aktivierung des Edelmetalls zu verbessern, nachdem die O2- und CO-Konzentrationen an dem Katalysatoreinlass simultan erhöht werden.
  • Die Art dieser Erfindung sowie weitere Aufgaben und Vorteile davon werden nachstehend unter Bezugnahme auf die bei gefügten Zeichnungen erläutert, in welchen gleiche Bezugszeichen dieselben oder ähnliche Teile durchgängig durch die Figuren bezeichnen. In den Zeichnungen ist:
  • 1 eine Ansicht, welche die Gesamtkonfiguration eines Motors und dessen Abgasemissions-Regelungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 2 ein Kennliniendiagramm, das Änderungen von CO- und O2-Konzentrationen darstellt, welche durch einen Unterschied einer Amplitude eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases während einer Zwangsmodulation bewirkt werden;
  • 3 ein Flussdiagramm, das eine Startemissionsregelungsroutine darstellt, die durch eine ECU implementiert wird;
  • 4 ein Zeitdiagramm, das ein Wellenformmuster des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases während Zwangsmodulation in einer ersten Ausführungsform darstellt;
  • 5 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung von Zwangsmodulationsparametern darstellt, welche durch die ECU der ersten Ausführungsform implementiert wird;
  • 6 ein Zeitdiagramm, das einen Schaltzustand der Emissionsregelung und Änderungen der erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen in Bezug auf die Katalysatortemperatur bei einem Kaltstart eines Motors darstellt;
  • 7 ein Kennliniendiagramm, in welchem Konzentrationen von Motorabgasen, die durch Zwangsmodulationen erhalten werden, mit Abgaskonzentrationen verglichen werden, die durch O/L-Regelung und O2-F/B-Regelung erhalten werden;
  • 8 ein Kennliniendiagramm, in welchem die O/L-Regelung und die O2-F/B-Regelung miteinander im Hinblick auf ei nen Reinigungswirkungsgrad von NMHC während Zwangsmodulation verglichen werden;
  • 9 ein Kennliniendiagramm, in welchem die O/L-Regelung und die O2-F/B-Regelung miteinander im Hinblick auf einen Reinigungswirkungsgrad von CO während Zwangsmodulation verglichen werden;
  • 10 ein Kennliniendiagramm, in welchem die O/L-Regelung und die O2-F/B-Regelung miteinander im Hinblick auf einen Reinigungswirkungsgrad von NOx während Zwangsmodulation verglichen werden;
  • 11 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung von Zwangsmodulationsparametern darstellt, welche mittels einer ECU einer zweiten Ausführungsform implementiert wird; und
  • 12 ein Zeitdiagramm, das ein Wellenformmuster des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases während Zwangsmodulation in der zweiten Ausführungsform darstellt;
  • [Erste Ausführungsform]
  • Eine erste Ausführungsform einer Abgasemissions-Regelungsvorrichtung eines Motors, welche die vorliegende Erfindung verkörpert, wird nachstehend beschrieben.
  • 1 ist eine Ansicht eines vollständigen Aufbaus, welcher schematisch eine Motor- und Abgasemissions-Regelungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt, und bezieht sich auf einen Vierzylinderreihen-Benzinmotor mit Zylindereinspritzung 1. Ein Ventilantriebsmechanismus eines DOHC-Vierventiltyps wird bei dem Motor 1 verwendet. Eine auf einen Zylinderkopf 2 montierte Einlassnockenwelle 3 und Aus lassnockenwelle 4 werden von einer nicht dargestellten Kurbelwelle angetrieben. Ein Einlassventil 5 und ein Auslassventil 6 werden mittels der Nockenwellen 3 und 4 mit einem vorgegebenen Zeittakt geöffnet/geschlossen.
  • In jedem Zylinder ist ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil 8 an dem Zylinderkopf 2 zusammen mit einer Zündkerze 7 fest angebracht. Unter hohem Druck stehender Kraftstoff wird von einer nicht dargestellten Kraftstoffpumpe zugeführt und direkt in die Brennkammer 9 abhängig von dem Öffnen/Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 8 eingespritzt. Eine Einlassöffnung 10 ist in dem Zylinderkopf 2 so ausgebildet, dass sie sich in einer im Wesentlichen aufrechten Richtung zwischen den Nockenwellen 3 und 4 erstreckt. Nach dem Öffnen des Einlassventils 5 wird Einlassluft in die Brennkammer 9 über ein Luftfilter 11, ein Drosselklappenventil 12, einen Druckausgleichsbehälter 13, einen Einlassverteiler 14 und die Einlassöffnung 10 eingeführt. Die Abgase nach der Verbrennung werden aus der Brennkammer 9 an eine Auslassöffnung 15 zusammen mit dem Öffnen des Auslassventils 6 ausgegeben, und werden über den Abgaspfad 16 und einen Dreiwegekatalysator 17 an Atmosphäre abgegeben.
  • Im Fahrzeuginneren sind eine nicht dargestellte Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung, Speichervorrichtungen (ROM, RAM, usw.) zum Speichern eines Regelprogramms, eines Regelkennfeldes, usw., eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und eine ECU (Motorsteuereinheit) 21 mit einem Zeitgeber und dergleichen eingebaut, welche eine umfassende Regelung des Motors 1 ausführen. Eine Eingangsseite der ECU 21 ist mit verschiedenen Arten von Sensoren verbunden, welche einen Wassertemperatursensor 22 zum Detektieren von Kühlmitteltemperatur Tw des Motors, einen Drosselklappensensor 23 zum Detektieren der Drosselklappenöffnung θth, einen Temperatursensor 24 für die Detektion der Temperatur (hierin nachstehend als Einlasstemperatur Tex bezeichnet) des in den Dreiwegekatalysator 17 strömenden Abgases, und einen O2-Sensor 25 (Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Detektionseinrichtung) zum Ändern des Ausgangssignals in Abhängigkeit von der O2-Konzentration in den Abgasen usw. umfassen. Eine Ausgangsseite der ECU 21 ist mit verschiedenen Arten von Vorrichtungen verbunden, welche das Kraftstoffeinspritzventil 8, eine Zündvorrichtung 26 zum Betreiben der Zündkerzen 7 usw. umfassen.
  • Die ECU 21 bestimmt den Zündzeitpunkt, die Kraftstoffeinspritzmenge und dergleichen auf der Basis der Detektionsinformation aus den Sensoren und regelt den Betrieb des Motors 1 durch Ansteuern der Zündvorrichtung 26 und des Brennstoffeinspritzventils 8 auf der Basis der Regelgrößen.
  • Bei dem Kaltstart des Motors 1 implementiert die ECU 21 die O2-F/B-Regelung für ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (beispielsweise ein theoretisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis) auf der Basis des Ausgangssignals des O2-Sensors 25 (Rückkopplungsregelungseinrichtung) und führt eine Zwangsmodulation durch O/L-Regelung vor der O2-F/B-Regelung (Einrichtung zur Regelung der Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses) durch. Wenn die Zwangsmodulation auf der Basis der Sollwerte von CO- und O2-Konzentrationen (der nachstehend beschriebenen erforderlichen CO- und O2-Konzentrationen), welche aus der Katalysatortemperatur Tcat und dergleichen erhalten werden, implementiert wird, stellt die ECU 21 Regelungsgrößen von Amplitude, Zyklus und dergleichen der Zwangsmodulation zur Erzielung dieser Sollwerte ein, und regelt die dem Dreiwegekatalysator 17 zugeführten Zuführungsmengen von CO und O2 durch die Zwangsmodulation auf der Basis der Rege lungsgrößen. Die Emissionssteuerung bei dem Kaltstart wird nachstehend beschrieben.
  • Vor der Erläuterung der Regelung der ECU 21 werden zuerst Kennlinien der CO- und O2-Konzentrationen in den Abgasen gemäß einem Ausführungszustand der Zwangsmodulation beschrieben.
  • 2 ist eine Kennlinienansicht, die Änderungen der CO- und O2-Konzentrationen aufgrund eines Unterschiedes in der Amplitude eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis (L/K) des Abgases während der Zwangsmodulation darstellt. Die CO- und O2-Konzentrationen in den Abgasen werden gemäß Kennlinien in 2 gemäß den Änderungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases angehoben oder verringert. Insbesondere wird die CO-Konzentration allmählich verringert, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases hoch wird, währen die O2-Konzentration allmählich angehoben wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases hoch wird. Während der Zwangsmodulation werden die CO- und O2-Konzentrationen wiederholt innerhalb einer Zone, die der Amplitude des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases auf den entsprechenden Kennlinien in Bezug zu jedem Zyklus eines Wellenformmusters entspricht, erhöht und verringert, und durchschnittliche CO- und O2-Konzentrationen pro Zyklus werden zusammen in Abhängigkeit von der Amplitude des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases erhöht oder verringert. In 2 wird unter der Voraussetzung, dass ein mittleres Luft/Kraftstoff-Verhältnis 14,5 ist, ein Vergleich zwischen dem Fall gemacht, in welchem die Amplitude ± 0,1 ist und dem Fall, in welchem die Amplitude ± 0,5 ist. Im Vergleich zu der Amplitude von ± 0,1 werden, wenn die Amplitude auf ± 0,5 erhöht wird, die durchschnittlichen CO- und O2-Konzentrationen pro Zyklus (in der Figur als "Ave." bezeichnet) zusammen erhöht.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das eine Startemissionsregelungsroutine darstellt, die durch die ECU 21 implementiert wird. Die ECU 21 führt die Routine beim Start des Motors in vorgegebenen Regelungsintervallen aus.
  • Zuerst wird ein Motorstartmodus im Schritt S2 ausgeführt.
  • In dem Startmodus werden eine Starterhöhungsmengenkompensation für den Startzeitpunkt von dem Start der Kurbelwellendrehung bis zur Feststellung eines vollständigen Explosion, eine Erhöhungsmengenkompensation nach dem Startvorgang und dergleichen korrekt durch die O/L-Regelung ausgeführt, was einen problemlosen Motorstart sicherstellt. Inhalte des Motorstartmodus sind allgemein bekannt. Die Kraftstoffregelung, welche durch die Erhöhungsmengenkompensation nach dem Start zu diesem Zeitpunkt ausgeführt wird, entspricht der O/L-Regelung auf der Basis des fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, welche implementiert wird, bevor der O2-Sensor wie vorstehend beschrieben aktiviert wird.
  • Der Schritt S4 erfasst dann Sensorinformation, welche die Kühlmitteltemperatur Tw, die Drosselklappenöffnung θth, die Einlasstemperatur Tex usw. umfasst. Im anschließenden Schritt S6 wird die verstrichene Zeit ab dem Abschluss des Startvorgangs (Feststellung einer vollständigen Explosion) berechnet. Der Schritt S8 ermittelt Aktivierungszustände des O2-Sensors 25, und der Schritt S10 schätzt die Katalysatortemperatur Tcat auf der Basis der Einlasstemperatur Tex ab. Obwohl die Katalysatortemperatur Tcat aus einem Kennfeld berechnet wird, in welchem eine Beziehung zwischen der voreingestellten Einlasstemperatur Tex und der voreingestellten Katalysatortemperatur Tcat definiert ist, ist ein Verfahren zum Berechnen der Katalysatortemperatur Tcat nicht auf das vorstehende Verfahren beschränkt. Beispielsweise ist es anstelle der Abschätzung aus der Einlasstemperatur Tex möglich, direkt die Betttemperatur des Dreiwegekatalysators 17 zu detektieren, oder einfach die Katalysatortemperatur Tcat auf der Basis der Kühlmitteltemperatur Tw und der verstrichenen Zeit ab dem Abschluss des Starts herauszufinden.
  • Der anschließende Schritt S12 berechnet Zwangsmodulationsparameter. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Amplitude und der Zyklus des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases während der Zwangsmodulation als Zwangsmodulationsparameter berechnet. Details werden später beschrieben.
  • Anschließend trifft der Schritt S14 eine Entscheidung, ob die Bedingungen für den Start der Zwangsmodulation erfüllt sind. Die Bedingungen für den Start der Zwangsmodulation sind so festgelegt, dass sie einen solchen Motorbetriebszustand aufrechterhalten, der kein Problem darstellt, wenn die Zwangsmodulation, welche zwangsweise. das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors 1 verändert, ausgeführt wird. Die Ermittlung erfolgt beispielsweise auf der Basis der nachstehenden Punkte (1)–(5).
    • (1) Motorbelastung und insbesondere die Drosselklappenöffnung (θth), Volumenwirkungsgrad, usw.
    • (2) Verstrichene Zeit nach Abschluss des Startvorgangs
    • (3) Kühlmitteltemperatur Tw
    • (4) Verstrichene Zeit nach der Aktivierung des O2-Sensors
    • (5) Katalysatortemperatur Tcat
  • Wenn der Schritt S14 ermittelt, dass die Bedingungen für den Start der Zwangsmodulation hinsichtlich dieser Punkte nicht erfüllt sind und eine Nein-Entscheidung (Ablehnung) trifft, wird die Routine beendet. In diesem Falle wird die O/L-Regelung auf der Basis eines fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, das im Wesentlichen wie bei der herkömmlichen Regelung stabil ist, kontinuierlich in dem Motorstartmodus des Schrittes S2 ausgeführt.
  • Wenn der Schritt S14 ermittelt, dass die Bedingungen für den Start der Zwangsmodulation erfüllt sind, und eine Ja-Entscheidung (Bestätigung) trifft, geht die Routine zu dem Schritt S16, welcher die Zwangsmodulation des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases implementiert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Wellenformmuster, in welchem Schwankungsbeträge des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases in den Fett- und Magerrichtungen in Bezug auf das mittlere Luft/Kraftstoff-Verhältnis einander gleichgesetzt sind, und Schwankungsperioden in den Fett- und Magerrichtungen in einem Zyklus zueinander gleichgesetzt sind, auf die Zwangsmodulation angewendet. 4 ist ein Zeitdiagramm, das das Wellenformmuster des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases während der Zwangsmodulation darstellt. Unter der Voraussetzung, dass das mittlere Luft/Kraftstoff-Verhältnis 14,5 ist, werden die Amplitude und der Zyklus auf 1,0 bzw. 0,2 s eingestellt. Die Amplitude wird auf ± 0,5 eingestellt. Bezüglich des Zyklus werden die Fett- und Magerschwankungsperioden jeweils auf 0,1 s eingestellt.
  • Der Schritt S18 trifft eine Entscheidung, ob die Bedingungen für die Beendigung der Zwangsmodulation erfüllt sind. Die Bedingungen für die Beendigung der Zwangsmodulation sind als solche Motorbetriebsbedingungen festgelegt, dass das Emissionsregelungsverhalten nicht verschlechtert wird, wenn die Routine auf die reguläre O2-F/B-Regelung übergeht, nachdem die Zwangsmodulation beendet ist (kurz gesagt, der Dreiwegekatalysator 17 bereits aktiviert ist). Die Ermittlung erfolgt beispielsweise auf der Basis der Katalysatortemperatur Tcat und dergleichen.
  • Wenn die Entscheidung des Schrittes S18 Nein ist, kehrt die Routine zu dem Schritt S16 zurück. Daher läuft die Zwangsmodulation des Schrittes S16 weiter ab, bis die Bedingungen für die Beendigung der Zwangsmodulation erfüllt sind. Wenn das Entscheidungsergebnis des Schrittes S18 wegen der Erfüllung der Bedingungen für die Beendigung der Zwangsmodulation Ja ist, wird die Zwangsmodulation auf die O2-F/B-Regelung für das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Basis des Ausgangssignals des O2-Sensors im Schritt S20 umgeschaltet. Die Routine wird dann beendet. Eine (in 6 dargestellte) Übergangsperiode ist für den Zweck der Verhinderung einer plötzlichen Änderung des Betriebszustandes festgelegt, wenn die Zwangsmodulation auf die O2-F/B-Regelung umgeschaltet wird, so dass die Amplitude und der Zyklus allmählich während der Übergangsperiode reduziert werden, um langsam auf die O2-F/B-Regelung überzugehen.
  • Die ECU 21 führt die Verarbeitung des Schrittes S12 gemäß einer Routine zur Berechnung von Zwangsmodulationsparametern aus, welche in 5 dargestellt ist. Die durch die ECU 21 ausgeführte Verarbeitung wird nachstehend beschrieben.
  • Zuerst werden die erforderliche O2-Konzentration im Schritt S22 und die erforderliche CO-Konzentration im Schritt S24 berechnet. Die Berechnungsverarbeitung wird mittels eines Kennfeldes ausgeführt, in welchem die erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen in Bezug auf jeden Wert der Katalysator temperatur Tcat auf der Basis der durch die Verarbeitung des Schrittes S10 geschätzten Katalysatortemperatur Tcat voreingestellt sind.
  • In den Schritten S26 und S28 wird ein Wellenformmuster während der Zwangsmodulation, welches die erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen liefert, ermittelt und die Routine dann beendet. Mit anderen Worten, gemäß der vorliegenden Erfindungsform wird wegen derselben Schwankungsgrößen und Perioden in den Fett- und Mager-Richtungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases während einer Zwangsmodulation das Wellenformmuster auf der Basis der Amplitude und des Zyklusses ermittelt. Demzufolge ermittelt der Schritt S26 die Amplitude des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases aus den erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen, während der Schritt S28 den Zyklus des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases aus den erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen ermittelt. Die vorstehend erwähnte Verarbeitung wird gemäß einem Kennfeld ausgeführt, in welchem die Amplitude und der Zyklus in Bezug auf jede von den erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen festgelegt sind.
  • Im Schritt S26 wird im Vergleich zu der Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, welches durch O/L-Regelung und die O2-F/B-Regelung verursacht wird, die Amplitude des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases auf einen größeren Wert eingestellt. Genauer gesagt, entsteht eine Schwingung in dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases während der O/L-Regelung, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases wird durch die Rückkopplung während der O2-F/B-Regelung zum Schwanken gebracht. Die Amplitude, die im Schritt S26 festgelegt wird, ist größer als die Schwingung und die Fluktuation.
  • Die Amplitude und der Zyklus müssen nicht notwendigerweise zum selben Zeitpunkt in Abhängigkeit von den erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen geändert werden. Beispielsweise ist es möglich, nur die Amplitude gemäß den erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen einzustellen, und den Zyklus auf einen vorgegebenen festen Wert einzustellen. Im Gegensatz dazu ist es auch möglich, nur den Zyklus in Abhängigkeit von den erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen einzustellen, und die Amplitude auf einen vorgegebenen festen Wert einzustellen.
  • Die Amplitude und der Zyklus können nicht nur unter Berücksichtigung der erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen, sondern auch anderer Punkte, welche einen Typ des Dreiwegekatalysators 17 (die Mischmenge des Edelmetalls wie z.B. Pt, Pd und Rh), Sauerstoffspeicherkapazität, einen Verschlechterungsgrad, eine Sollkomponente für die Reduzierung der Abgase im Hinblick auf eine Emissionsregelung und dergleichen (welche gefährliche Komponente bevorzugt reduziert werden sollte), usw. eingestellt werden. Genauer gesagt, können die Amplitude und der Zyklus berechnet werden, indem der Katalysatortyp und die Sauerstoffspeicherkapazität, die bereits bekannt waren, berücksichtigt werden, oder indem der Verschlechterungsgrad des Dreiwegekatalysators 17, welcher mittels eines allgemein bekannten Verschlechterungsbewertungsverfahrens abgeschätzt wird. Die Amplitude und der Zyklus können auch abhängig davon berechnet werden, ob HC oder NO bevorzugt reduziert wird.
  • Abhängig von der Amplitude und dem Zyklus während der Zwangsmodulation erzeugt eine Verbrennungsschwankung eine erhebliche Drehmomentschwankung und verschlechtert die Fahrbarkeit. Daher kann in den Schritten S26 und S28, wenn die vor eingestellte Amplitude und der Zyklus annehmbare Werte überschreiten, die unter Berücksichtigung der Drehmomentschwankung festgelegt wurden, ein oberer Grenzwert der Amplitude und der des Zyklus auf die annehmbaren Werte begrenzt werden.
  • 6 ist ein Zeitdiagramm, das Umschaltbedingungen der Emissionsregelung und den Übergang der erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen in Bezug auf die Katalysatortemperatur bei dem Kaltstart des Motors darstellt. Über die Verarbeitung der ECU 21, werden die Starterhöhungsmengenkompensation und die Erhöhungsmengenkompensation nach dem Start durch die O/L-Regelung als der Motorstartmodus zu dem Zeitpunkt des Motorstarts und unmittelbar danach ausgeführt. Die Zwangsmodulation wird anschließend begonnen. In dem in 6 dargestellten Beispiel ist die erforderliche O2-Konzentration auf 0,6% und die erforderliche CO-Konzentration ist auf 0,9% während der Zwangsmodulation eingestellt. Danach wird die Zwangsmodulation auf die O2-F/B-Regelung mittels der Übergangsperiode umgeschaltet. Demzufolge sind die erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen niedriger als während einer Zwangsmodulation.
  • 7 ist ein Kennliniendiagramm, in welchem eine Konzentration von Motorausgangs-(d.h., Katalysatoreingangs)-Abgasen aufgrund der Zwangsmodulation mit einer Abgaskonzentration aufgrund der O/L-Regelung und der O2-F/B-Regelung in dem Motorstartmodus verglichen wird. 7 stellt Daten der Zwangsmodulation als die erste Ausführungsform dar, in welcher die in 4 dargestellte Amplitude und der Zyklus auf ± 0,5 und 0,1 s sowohl in den Fett- als auch Mager-Richtungen eingestellt sind. Gemäß Darstellung in 7, werden trotz eines leichten Unterschiedes gemäß dem durchschnittlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis, sowohl die O2- als auch CO-Konzentrationen während der Zwangsmodulation im Vergleich zu dem Zeitpunkt während der O/L-Regelung und der O2-F/B-Regelung erhöht, während NOx-Emissionen niedrig gehalten werden. Es ist dann möglich, eine erwünschte Abgaskennlinie in Verbindung mit einem Temperaturanstieg des Katalysators zu erzielen. Aufgrund dieser Kennlinie können die in 6 dargestellten erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen mittels Zwangsmodulation erzielt werden.
  • 8 ist ein Kennliniendiagramm, in welchem die O/L-Regelung und die O2-F/B-Regelung miteinander im Hinblick auf den Reinigungswirkungsgrad von NMHC (Nicht-Methan HC) während der Zwangsmodulation verglichen werden. 9 ist ein Kennliniendiagramm, in welchem die O/L-Regelung und die O2-F/B-Regelung miteinander im Hinblick auf den Reinigungswirkungsgrad von CO während der Zwangsmodulation verglichen werden. 10 ist ein Kennliniendiagramm, in welchem die O/L-Regelung und die O2-F/B-Regelung miteinander im Hinblick auf den Reinigungswirkungsgrad von NOx während der Zwangsmodulation verglichen werden. Diese Figuren zeigen wie die erste Ausführungsform dieselben Bedingungen für die Ausführung der Zwangsmodulation wie diejenigen in 7. Aus den vorstehenden Figuren ist ersichtlich, dass der Reinigungswirkungsgrad, der im Wesentlichen gleich dem Reinigungswirkungsgrad während der O2-F/B-Regelung ist, in welchem der Dreiwegekatalysator 17 mehr aufgrund eines Temperaturanstiegs aktiviert wird, während der Zwangsmodulation im Hinblick auf alle von NMHC, CO und NOx erzielt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird in der Abgasemissions-Regelungsvorrichtung des Motors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Zwangsmodulation ausgeführt, bevor die O2-F/B-Regelung nach dem Kaltstart des Motors 1 begonnen wird. Der Zyklus und die Amplitude des Luft/Kraftstoff-Verhält nisses des Abgases sind so eingestellt, dass die O2- und CO-Konzentrationen in den Emissionen auf dem Katalysatoreinlass während der Zwangsmodulation höher als während der O2-F/B-Regelung sind. Demzufolge ist es möglich, ausreichende Mengen von CO und O2 an den Dreiwegekatalysator 17 zu liefern und den Temperaturanstieg des Dreiwegekatalysators 17 zu beschleunigen und eine Frühaktivierung des Dreiwegekatalysators 17 zu erreichen, um dadurch das Emissionsregelungsverhalten zu verbessern und eine Trägermenge von Edelmetall in dem Katalysator zu reduzieren.
  • Es ist auch während der Zwangsmodulation möglich, ausreichende Mengen von CO und O2 an den Katalysator zu liefern und den Temperaturanstieg des Katalysators weiter zu beschleunigen, um die Amplitude des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases auf einen größeren Wert als die Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases einzustellen, welches durch die O/L-Regelung und die O2-F/B-Regelung bewirkt wird.
  • [Zweite Ausführungsform]
  • Eine zweite Ausführungsform, in welcher die vorliegende Erfindung in einer anderen Abgasemissions-Regelungsvorrichtung des Motors 1 verkörpert ist, wird nachstehend diskutiert.
  • Die Abgasemissions-Regelungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist dieselbe wie die der ersten Ausführungsform im Hinblick auf den gesamten Aufbau und die Basisinhalte der Regelung, welche durch die ECU 21 implementiert wird. Es besteht ein Unterschied in der Verarbeitung der Berechnung der Zwangsmodulationsparameter. Daher werden Beschreibungen bezüglich desselben Aufbaus weggelassen und hauptsächlich der Unterschied erläutert.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Wellenformmuster, in welchem Schwankungsgrößen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases in den Fett- und Mager-Richtungen in Bezug auf das mittlere Luft/Kraftstoff-Verhältnis unterschieden werden, und Schwankungsperioden in den Fett- und Mager-Richtungen in einem Zyklus unterschieden werden, auf die Zwangsmodulation angewendet. Daher wird als die Routine zum Berechnen der Zwangsmodulationsparameter für die Ermittlung des Wellenformmusters ein in 11 dargestelltes Flussdiagramm anstelle des in 5 verwendeten in der vorliegenden Ausführungsform verwendet.
  • In 11 berechnet die ECU 21 wie in der ersten Ausführungsform die erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen in den Schritten S22 und S24 und ermittelt die Amplitude und den Zyklus des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases aus den erforderlichen O2- und CO-Konzentrationen in den Schritten S26 und S28. Die Routine geht dann zu dem Schritt S30 über, welcher die Schwankungsgrößen aus dem mittleren Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Fett- und Mager-Richtungen ermittelt. Im Schritt S32 werden die Schwankungsperioden in den Fett- und Mager-Richtungen ermittelt. Demzufolge wird, wenn die Routine von dem Schritt S14 zu dem Schritt S16 in 3 aufgrund der Erfüllung der Bedingungen für den Start der Zwangsmodulation übergeht, zusätzlich zu der Amplitude und dem Zyklus der ersten Ausführungsform ein Wellenformmuster während der Zwangsmodulation auf der Basis der Schwankungsgrößen und Perioden in den Fett- und Mager-Richtungen ermittelt.
  • Im Schritt S30 wird die Schwankungsgröße in der Fett-Richtung auf einen größeren Wert als in der Mager-Richtung eingestellt. Im Schritt S32 wird die Schwankungsperiode in der Fett-Richtung auf einen kleineren Wert als der in der Mager-Richtung eingestellt. Die Zwangsmodulation durch die Verarbeitung des Schrittes S16 wird dann beispielsweise anhand eines in 12 dargestellten Zeitdiagramms ausgeführt. In diesem Beispiel ist unter der Voraussetzung eines mittleren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von 14,5 die Amplitude auf 1,5 eingestellt und der Zyklus auf 0,15 s. Die Amplitude ist auf + 0,5 (magere Seite) und –1,0 (fette Seite) so eingestellt, dass die Schwankungsgröße in der Fett-Richtung größer als die in der Mager-Richtung ist. Der Zyklus ist auf 0,05 s in der Fett-Periode und 0,1 s in der Mager-Periode so eingestellt, dass die Fluktuationsperiode in der Fett-Richtung kürzer als die in der Mager-Richtung ist. In diesem Beispiel der Einstellung wird ein durchschnittliches Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich dem der in der in 4 dargestellten ersten Ausführungsform erhalten.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist in der Abgasemissions-Regelungsvorrichtung des Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich zu der Einstellung während der Zwangsmodulation der ersten Ausführungsform die Amplitude des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases so eingestellt, dass die Fluktuationsmenge in der Fett-Richtung größer als die in der Mager-Richtung ist, und der Zyklus des Luft/-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases ist so eingestellt, dass die Schwankungsperiode in der Fett-Richtung kürzer als in die in der Mager-Richtung ist. Auf der Basis der vorstehenden Einstellung wird die Zwangsmodulation ausgeführt.
  • Um das durch eine Edelmetallstelle während der Mager-Periode absorbierte O2 auszuspülen und die Aktivierung des Edelmetalls zu verbessern, führt man bevorzugt reduzierte Ga se (CO, H2 und HC) in einer höheren Konzentration als die der O2-Konzentration zu. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Konzentration des dem Katalysatoreinlass zugeführten CO zu erhöhen. Man lässt den Magerzustand in einem gewissen Maße aufgrund der Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators andauern. Wenn jedoch CO und HC in einer hohen Konzentration in den Dreiwegekatalysator 17 strömen und eine Reduktionsatmosphäre fortgesetzt die Sauerstoffspeicherkapazität des Dreiwegekatalysators 17 übersteigt, wird die Aktivierung des Edelmetalls des Katalysators 17 verschlechtert. Um dieses Problem zu vermeiden, ist es erforderlich, das Andauern der Reduktionsatmosphäre für eine übermäßig lange Zeitdauer zu vermeiden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform lässt während der Zwangsmodulation das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases weiter in der Fett-Richtung weiter als in der Mager-Richtung schwanken und die Schwankung in der Fett-Richtung wird kürzer als die in der Mager-Richtung eingestellt. Demzufolge ist es zusätzlich zu dem Betrieb und dem Vorteil der ersten Ausführungsform möglich, die Konzentration des dem Katalysatoreinlass zugeführten CO weiter zu erhöhen, das Emissionsregelungsverhalten zu verbessern, indem der Temperaturanstieg des Katalysators weiter beschleunigt wird, und einen effizienten Temperaturanstieg des Katalysators durch Unterdrückung der Verschlechterung der Aktivierung des Edelmetalls des Dreiwegekatalysators 17 zu erreichen, was durch die Fortsetzung der Reduktionsatmosphäre bewirkt wird.
  • Ferner ist es, obwohl Absorptions- und Separationseigenschaften bezüglich Edelmetall abhängig von den Arten der Gase unterschiedlich sind, da die Mager- und Fett-Luft/Kraftstoff-Verhältnisse in der Größenordnung von Millisekunden geregelt werden, um die Aktivierung des Edelmetalls zu verbessern, möglich, das Gasatmosphärengleichgewicht einer Edelmetalloberfläche zu optimieren. Dieser Faktor trägt ebenfalls zu dem vorstehend beschriebenen Betrieb und den Vorteilen bei.
  • 7 bis 10 stellen die Bedingungen für die Implementation der Zwangsmodulation der vorliegenden Ausführungsform als die zweite Ausführungsform dar. 7 stellt dar, dass in der Zwangsmodulation der vorliegenden Ausführungsform die O2- und CO-Konzentrationen mehr erhöht und die NOx-Emissionen stärker im Vergleich zu denen der ersten Ausführungsform unterdrückt sind. 8 bis 10 stellen dar, dass der Reinigungswirkungsgrad von NMHC, CO und NOx noch weiter als in der ersten Ausführungsform verbessert ist. Diese experimentellen Ergebnisse stellen ebenfalls Beispiele des Betriebs und der Vorteile der vorliegenden Ausführungsform dar.
  • Obwohl die Beschreibungen der Ausführungsformen hier beendet werden, sind Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise implementiert die erste Ausführungsform die Zwangsmodulation gemäß dem Zeitdiagramm von 4 und die zweite Ausführungsform gemäß dem Zeitdiagramm von 12. Selbstverständlich sind die Amplitude und der Zyklus während der Zwangsmodulation nicht auf diejenigen in den ersten und zweiten Ausführungsformen beschränkt und können ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken modifiziert werden.
  • Obwohl in den Ausführungsformen der Abgaspfad 16 des Motors 1 nur mit einem Dreiwegekatalysator 17 versehen ist, ist es auch möglich, beliebig einen Nahkatalysator, einen NOx-Katalysator oder dergleichen hinzuzufügen.
  • Die Erfindung ist nicht nur bei einem Motor mit Direkteinspritzung, sondern auch bei einem Motor mit Einlassvertei lereinspritzung anwendbar. Ferner ist es möglich, einen Sollwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu regeln, indem der O2-Sensor stromabwärts von dem Katalysator angeordnet wird.
  • Nach der Beschreibung der Erfindung dürfte es somit offensichtlich sein, dass dieselbe auf viele Arten variiert werden kann. Solche Varianten sind nicht als eine Abweichung von dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung zu betrachten, und alle derartigen Modifikationen, wie sie für einen Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich sind, sollen innerhalb des Schutzumfangs der nachstehenden Ansprüche enthalten sein.

Claims (4)

  1. Abgasemissions-Regelungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, aufweisend: einen Katalysator (17), der in einem Abgaspfad eines Verbrennungsmotors angeordnet ist; eine so in dem Abgaspfad angeordnete Detektionseinrichtung (25) für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, dass sie stromaufwärts vor dem Katalysator angeordnet ist; eine Rückkopplungsregelungseinrichtung zum Durchführen einer Rückkopplungsregelung so, dass sie ein Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors einem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis gemäß einem Ausgangssignal der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Detektionseinrichtung annähert, und eine Einrichtung zum Regeln einer Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, welche arbeitet, bevor die Rückkopplungsregelungseinrichtung nach dem Start des Verbrennungsmotors betrieben wird, und zwangsweise ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis der in den Katalysator strömenden Emissionen zwischen einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis schwanken lässt, wobei die Abgasemissions-Regelungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass: die Einrichtung zum Regeln der Schwankung des Luft/-Kraftstoff-Verhältnisses auf der Basis eines Zyklusses und einer Amplitude arbeitet, die so bestimmt sind, dass sowohl O2- als auch CO-Konzentrationen in Emissionen an einem Eingang des Katalysators höher als während eines Betriebs der Rückkopplungsregelungseinrichtung sind.
  2. Abgasemissions-Regelungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: die Amplitude der Schwankung, welche durch die Einrichtung für die Regelung der Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bewirkt wird, größer als eine Amplitude während des Betriebs der Rückkopplungsregelungseinrichtung eingestellt ist.
  3. Abgasemissions-Regelungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: die Amplitude der Schwankung, welche durch die Einrichtung für die Regelung der Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bewirkt wird, auf einer Seite eines fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses größer als auf einer Seite eines mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt ist.
  4. Abgasemissions-Regelungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass: der Zyklus der Schwankung, welche durch die Einrichtung für die Regelung der Schwankung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bewirkt wird, auf der Seite des fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses kürzer als auf der Seite des mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt ist.
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