DE19517168A1 - Vorrichtung und Verfahren für die Steuerung eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren für die Steuerung eines Verbrennungsmotors

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Steuerung eines Verbrennungsmotors, mit der die Emission von Stickstoffoxid eines Verbrennungsmotors in die Atmosphäre unterdrückt werden kann.
Es ist ein Verfahren zur Verbesserung der Kraftstoffaus­ nutzung oder eines anderen Leistungskriteriums eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem das Luftkraftstoff­ verhältnis auf einen Zielwert (beispielsweise 22) geregelt wird, der magerer ist als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis (14, 7), um hierdurch eine Magerverbrennung im Motor durchzuführen, wenn der Motor in einem vorbestimmten Antriebszustand angetrieben wird. Wird jedoch ein Dreiwegkatalysatorumwandler für den Motor verwendet, auf den das vorerwähnte Verfahren angewendet wird, kann Stickstoffoxid (NOx) während der Magerverbrennung nicht genügend gereinigt werden, da der Dreiwegkatalysatorumwandler im mageren Luftkraftstoffver­ hältnisbereich nicht auf seinem vollen Potential arbeitet. In dieser Hinsicht sind Versuche durchgeführt worden, die Emission von NOx auch im Magerverbrennungs­ antrieb zu reduzieren, indem ein sogenannter NOx- Katalysator verwendet wird, der NOx absorbiert, welches vom Motor in einem sauerstoffangereicherten Zustand (oxidierende Atmosphäre) abgegeben wird, und das adsorbierte NOx in einem Kohlenwasserstoff (HC)­ überschüssigem Zustand desoxidiert (reduzierende Atmosphäre).
Die Menge an NOx, die vom NOx-Katalysator absorbiert werden kann, ist jedoch begrenzt. Wird der Motor kontinuierlich im Magerverbrennungszustand angetrieben, wird der Katalysator mit NOx gesättigt. In diesem Fall wird der größte Teil an NOx-Gas, das vom Motor abgegeben wird, in die Atmosphäre emittiert. Um diesem zu begegnen, bevor oder wenn der NOx-Katalysator mit adsorbiertem NOx gesättigt ist, wird ein Übergang zur Fettmischungssteuerung durchgeführt, die das Luftkraft­ stoffverhältnis auf ein theoretisches Verhältnis oder einen nahen Wert steuert, um hierdurch den Betrieb im theoretischen Verhältnis oder den Fettverbrennungsbe­ trieb des Motors zu starten. Das resultierende Abgas, das eine Menge an unverbrannten Gasen enthält, erzeugt eine reduzierende Atmosphäre für die Desoxidation von NOx um den Katalysator herum.
Im Hinblick auf den Zeitpunkt, bei dem der Magerverbrennungsbetrieb auf den Betrieb im theoretischen Verhältnis oder den Fettverbrennungsbetrieb umgeschaltet wird, ist ein Verfahren aus der japanischen Patentanmel­ dung KOKEI Veröffentlichungsnummer H5-133260 bekannt, bei dem die verstrichene Zeit vom Start der Magerkraftstoff­ verhältnissteuerung gemessen wird und der Übergang zur fetten Luftkraftstoffsteuerung verstärkt durchgeführt wird, wenn eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Bei diesem Verfahren wird die magere Luftkraftstoffverhält­ nissteuerung nach der Vervollständigung der Desoxidation von NOx wieder gestartet, das vom Katalysator während der fetten Luftkraftstoffverhältnissteuerung adsorbiert wird. Auf diese Weise werden die Magerverbrennung und die fette Verbrennung alternativ ausgeführt, um die Emission von NOx zu verringern.
Falls die vorbestimmte Zeit vom Start der mageren Luft­ kraftstoffverhältnissteuerung verstrichen ist, wird jedoch nach der in der vorerwähnten Veröffentlichung offenbarten Steuerung immer bestimmt, daß die Menge an adsorbiertem NOx den gesättigten Wert erreicht hat. In diesem Augenblick wird der Magerverbrennungszustand verstärkt in den fetten Verbrennungszustand verändert. Die Verbesserung der Kraftstoffausnutzung durch die Magerverbrennung kann daher nicht in genügender Weise erreicht werden und die Kraftstoffausnutzung wird entsprechend verringert. Darüber hinaus variiert im Zeit­ punkt der Veränderung des Luftkraftstoffverhältnisses das Motordrehmoment und hat einen schlechten Einfluß auf den Motorbetrieb. In einem Fahrzeug, das den Motor als Primärantrieb verwendet, kann eine Veränderung des Motor­ drehmoments einen Stoß ähnlich einem Beschleunigungsstoß verursachen, so daß das Antriebsgefühl verschlechtert wird, wenn die Motordrehmomentvariation häufig auftritt, während das Fahrzeug bei einer konstanten Geschwindigkeit läuft. Darüber hinaus erhöht sich die Emission von HC, wenn das Luftkraftstoffverhältnis angereichert wird. Vom Gesichtspunkt der Verbesserung des Fahrgefühls und der Reduzierung der Emission von HC ist es daher nicht vorzuziehen, das Luftkraftstoffverhältnis verstärkt und häufig zu ändern.
In der internationalen Patentveröffentlichung Nr. WO 93/08383 ist ein Verfahren zum Desoxidieren von NOx offenbart, das von der Abgasreinigungseinrichtung während dem Magerverbrennungsantrieb des Motors adsorbiert wird. Bei diesem Verfahren wird die Adsorptionsmenge an NOx vom Abgasreinigungskatalysator geschätzt und der Antriebszu­ stand in den fetten Verbrennungszustand verändert, wenn auf der Basis des Resultats der Schätzung bestimmt wird, daß die Adsorptionsmenge an NOx die Sättigungsmenge erreicht hat.
Bei diesem Verfahren, bei dem auf der Basis der geschätzten Adsorptionsmenge an NOx bestimmt wird, ob der Katalysator mit NOx gesättigt ist, ist es jedoch manchmal, wenn die NOx-Adsorptionseigenschaften der Katalysatoren, die an den einzelnen Motoren angebracht sind, voneinander abweichen, manchmal unmöglich, korrekt zu bestimmen, daß der Katalysator den gesättigten Zustand erreicht hat.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Steuerung eines Verbrennungsmotors zu schaffen, mit der bzw. dem die Emission von Stickstoff­ oxid eines Verbrennungsmotors in die Atmosphäre unter­ drückt werden kann, ohne daß die Weichheit des Motorlaufs und die Kraftstoffausnutzung verschlechtert wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vor­ richtung und ein Verfahren für die Steuerung eines Ver­ brennungsmotors zu schaffen, mit der bzw. dem die Desoxidation von Stickstoffoxid verbessert werden kann, das von einem Abgasreinigungskatalysator adsorbiert wird, während der Motor im Magerverbrennungszustand weiterarbeitet, und die Reinigungseigenschaft des Katalysators wiedererlangt werden kann, wodurch die Emission von Stickstoffoxid unterdrückt werden kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vor­ richtung und ein Verfahren für die Steuerung eines Ver­ brennungsmotors zu schaffen, mit der bzw. dem genau und einfach bestimmt werden kann, daß die Menge an adsorbiertem Stickstoffoxid eine gesättigte Menge erreicht hat, ohne daß die Adsorptionsmenge an Stickstoffoxid am Abgasreinigungskatalysator direkt abge­ leitet werden muß, wobei der Motor in einem guten Zustand laufen kann, der auf dem Ergebnis der Bestimmung basiert.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vor­ richtung und ein Verfahren für die Steuerung eines Ver­ brennungsmotors zu schaffen, mit der bzw. dem die Erzeugung von Stickstoff selbst positiv unterdrückt werden kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vor­ richtung und ein Verfahren für die Steuerung eines Ver­ brennungsmotors zu schaffen, mit der bzw. dem die Reaktion auf die Anforderung für einen beschleunigten Motorlauf verbessert werden kann.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor ge­ schaffen, die einen Abgasreinigungskatalysator aufweist, welcher in einer Auspuffleitung des Motors angeordnet ist, um die Emission von Stickstoffoxid an die Atmosphäre zu verringern, wobei der Katalysator derart betreibbar ist, daß er Stickstoffoxid adsorbiert, das in den Aus­ puffgasen enthalten ist, welche vom Motor abgegeben werden, wenn der Motor im Magerverbrennungszustand ist, wo das Luftkraftstoffverhältnis einer dem Motor zugeführten Luftkraftstoffmischung magerer ist als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis, und um das adsorbierte Stickstoffoxid zu desoxidieren, wenn der Motor in einem Fettverbrennungszustand ist, wo das Luft­ kraftstoffverhältnis gleich ist oder fetter als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis.
Die Steuervorrichtung weist eine Adsorptionszustands­ schätzeinrichtung zum Schätzen des Adsorptionszustandes des Stickstoffoxids am Abgasreinigungskatalysator auf; und eine Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung zum Verschlechtern des Verbrennungszustands im Motor gemäß dem Adsorptionszustand des Stickstoffoxids, der von der Adsorptionszustandsschätzeinrichtung geschätzt wird, wenn der Motor im Magerverbrennungszustand ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Steuer­ verfahren für einen Verbrennungsmotor zum Verringern der Emission von Stickstoffoxid in die Atmosphäre geschaffen, indem bewirkt wird, daß Stickstoffoxid, das in den Aus­ puffgasen enthalten ist, welche vom Verbrennungsmotor abgegeben werden, am Abgasreinigungskatalysator absorbiert wird, der in der Auspuffleitung des Motors angeordnet ist, wenn der Motor im Magerverbrennungszustand ist, wo das Luftkraftstoffverhältnis einer dem Motor zugeführten Luftkraftstoffmischung magerer ist als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis, und indem das adsorbierte Stickstoffoxid mittels des Abgasreinigungskatalysators desoxidiert wird, wenn der Motor im fetten Verbrennungs­ zustand ist, wo das Luftkraftstoffverhältnis gleich ist oder fetter als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis.
Das vorliegende Steuerungsverfahren umfaßt einen ersten Schritt, nämlich Schätzen des Adsorptionszustandes des Stickstoffoxids am Abgasreinigungskatalysator, und einen zweiten Schritt, nämlich Verschlechtern des Verbrennungs­ zustands im Verbrennungsmotor gemäß dem Adsorptionszu­ stand des Stickstoffoxids, der im ersten Schritt geschätzt wird, wenn der Motor im Magerverbrennungszu­ stand ist.
Die Steuerungsvorrichtung und das Steuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung bieten den Vorteil, daß der Ver­ brennungszustand im Motor verschlechtert werden kann, wenn die absorbierte Menge an Stickstoffoxid ansteigt, wodurch unverbrannte Gase dem Abgasreinigungskatalysator zugeführt werden, um Stickstoffoxid zu desoxidieren, das am Abgasreinigungskatalysator absorbiert wird, und daß die Abgabemenge an Stickstoffoxid vom Motor selbst niedrig gehalten werden kann. Anders als im Fall, wo der Antriebszustand verstärkt vom Magerverbrennungszustand zum theoretischen Verhältnis-Antriebszustand oder dem fetten Verbrennungszustand verändert wird, kann daher die Abgabemenge an Stickstoffoxid vom Motor verringert werden, ohne daß die Weichheit des Motorlaufs und die Kraftstoffausnutzung verschlechtert werden.
Vorzugsweise weist die Adsorptionszustandsschätzein­ richtung der Steuerungsvorrichtung eine Adsorptionssätti­ gungsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung auf, ob die Adsorptionsmenge an Stickstoffoxid am Abgasreinigungs­ katalysator einen Wert erreicht hat, der gleich ist oder nahe der Sättigungsmenge. Ferner verschlechtert die Ver­ brennungszustandsverschlechterungseinrichtung den Ver­ brennungszustand, wenn die Adsorptionssättigungsbe­ stimmungseinrichtung bestimmt, daß die Adsorptionsmenge an Stickstoffoxid am Abgasreinigungskatalysator den Wert erreicht hat, der gleich ist oder nahe der Sättigungs­ menge im Magerverbrennungszustand.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform kann, wenn der Ab­ gasreinigungskatalysator mit adsorbiertem Stickstoffoxid gesättigt ist, die Menge an unverbrannten Gasen erhöht werden, indem der Verbrennungszustand im Motor verschlechtert wird, ohne daß die Menge an zugeführtem Kraftstoff erhöht werden muß, während der Verbrennungs­ motor im Magerverbrennungszustand verbleibt. Dies ermöglicht es, das adsorbierte Stickstoffoxid durch Kohlenwasserstoff auf angemessene Weise zu desoxidieren und zu entfernen, der in den unverbrannten Gasen enthalten ist. Die Reinigungsfähigkeit des Abgasreini­ gungskatalysators kann daher wiederhergestellt werden, und die Emission von Stickstoffoxid kann unterdrückt werden, ohne daß die Kraftstoffausnutzung und das Fahr­ gefühl verschlechtert werden.
Vorzugsweise weist die Adsorptionssättigungsbestimmungs­ einrichtung eine Stickstoffoxidabgabemengeschätzein­ richtung zum Schätzen der Abgabemenge an Stickstoffoxid vom Abgasreinigungskatalysator auf, oder eine Magerver­ brennungsperiodenmesseinrichtung zum Messen der Magerver­ brennungsperiode, bei welcher der Magerverbrennungszu­ stand fortgesetzt wird, oder eine Magerverbrennungs­ akkumulationseinrichtung zum Akkumulieren von Teilen einer Lastinformation am Verbrennungsmotor, der im Mager­ verbrennungszustand läuft, um hierdurch einen akkumulier­ ten Wert an Teilen der Lastinformation abzuleiten. Hat die Stickstoffoxidabgabemenge, die von der Stickstoff­ oxidabgabemengeschätzeinrichtung geschätzt wird, einen vorbestimmten Wert überschritten, oder hat die Magerver­ brennungsperiode, die von der Magerverbrennungsperioden­ messeinrichtung gemessen wird, einen vorbestimmten Wert überschritten, oder hat der akkumulierte Wert an Teilen der Lastinformation, der von der Magerverbrennungsakkumu­ lierungseinrichtung abgeleitet wird, einen vorbestimmten Wert überschritten, wird bestimmt, daß die Adsorptions­ menge an Stickstoffoxid am Abgasreinigungskatalysator einen Wert erreicht hat, der gleich ist oder nahe der Sättigungsmenge.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsformen kann der Zeit­ punkt, bei dem die Adsorptionsmenge an Stickstoffoxid die Sättigungsmenge erreicht hat, korrekt und auf einfache Weise gemäß der Abgabemenge an Stickstoffoxid, der Mager­ verbrennungsperiode oder dem akkumulierten Wert an Teilen der Lastinformation an der Maschine bestimmt werden, die im Magerverbrennungszustand betrieben wird, ohne daß die Adsorptionsmenge an Stickstoffoxid am Abgasreinigungs­ katalysator direkt abgeleitet werden muß.
Vorzugsweise senkt die Verbrennungszustandsverschlechte­ rungseinrichtung der Steuerungsvorrichtung die Verbrennungstemperatur der dem Verbrennungsmotor zuge­ führten Luftkraftstoffmischung gemäß dem Adsorptionszu­ stand des Stickstoffoxids ab, der von der Adsorptionszu­ standsschätzeinrichtung geschätzt wird. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Erzeugung von Stick­ stoffoxid in einer Periode, während der der Antriebszustand vom Magerverbrennungszustand zum theore­ tischen Verhältnis-Antriebszustand oder dem fetten Ver­ brennungszustand verändert wird, vollkommen durch Absenken der Verbrennungstemperatur der Luftkraftstoff­ mischung unterdrückt werden.
Vorzugsweise weist die Steuerungsvorrichtung ferner eine Beschleunigungsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung auf, ob der Verbrennungsmotor im Beschleunigungsantriebszu­ stand ist, indem die Lastinformation, die den Lastzustand des Verbrennungsmotors angibt, mit einem Beschleunigungsbestimmungsschwellwert verglichen wird; eine Luftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung zum Ein­ stellen des Luftkraftstoffverhältnisses auf einen Wert, der gleich ist oder fetter als das theoretische Luft­ kraftstoffverhältnis, wenn die Beschleunigungseinrichtung bestimmt, daß der Verbrennungsmotor im Beschleunigungs­ antriebszustand ist; und eine Schwellenwertveränderungs­ einrichtung zum Verändern des Beschleunigungsbestimmungs­ schwellwertes gemäß dem Adsorptionszustand des Stick­ stoffoxids, der von der Adsorptionszustandsschätzein­ richtung geschätzt wird.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist es in einem Fall, in welchem die Verbrennungstemperatur abgesenkt und der Motoroutput verringert wird, da der Abgasreinigungs­ katalysator mit adsorbiertem Stickstoffoxid gesättigt ist, leichter, den Antriebszustand vom Magerverbrennungs­ zustand zum theoretischen Verhältnis-Antriebszustand oder dem fetten Verbrennungszustand zu ändern, in welchem der Motoroutput hoch ist, wodurch es ermöglicht wird, die Reaktion auf die Beschleunigungsantriebsanforderung zu verbessern.
Vorzugsweise weist die Verbrennungszustandsverschlechte­ rungseinrichtung der Steuerungsvorrichtung eine Zündzeit­ punkteinstellungsvorrichtung zum Einstellen des Zündzeit­ punktes des Verbrennungsmotors auf, oder eine Auspuffgas­ rezirkulationseinrichtung zum Rezirkulieren des Auspuff­ gases vom Verbrennungsmotor zum Zufuhrsystem des Motors, oder eine Luftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung zum Einstellen des Luftkraftstoffverhältnisses einer dem Motor zugeführten Luftkraftstoffmischung. Die Ver­ brennungszustandsverschlechterungseinrichtung senkt die Verbrennungstemperatur durch Verzögern des Zündzeitpunkts oder durch Erhöhen der Rezirkulationsmenge an Auspuff­ gasen oder durch Verändern des Luftkraftstoffverhält­ nisses in Richtung der mageren Seite hin ab. Gemäß den obenstehenden bevorzugten Ausführungsformen kann die Ver­ brennungstemperatur der Luftkraftstoffmischung auf ange­ messene und einfache Weise eingestellt werden.
Vorzugsweise hält die Verbrennungszustandsverschlechte­ rungseinrichtung die Verschlechterung des Verbrennungs­ zustands für eine vorbestimmte Zeitdauer aufrecht. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform kann das adsorbierte Stickstoffoxid genügend desoxidiert werden, indem der verschlechterte Verbrennungszustand aufrecht erhalten wird.
Vorzugsweise verschlechtert die Verbrennungszustands­ verschlechterungseinrichtung den Verbrennungszustand im Verbrennungsmotor, indem ein Zündausfall im Motor verur­ sacht wird. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können unverbrannte Gase auf einfache Weise erzeugt werden, wodurch es ermöglicht wird, die Desoxidation des adsorbierten Stickstoffoxids zu verbessern.
Das Steuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt bevorzugte Ausführungsformen, die ähnlich sind zu denjenigen der vorerwähnten Steuerungsvorrichtung, und die ähnliche Vorteile liefern.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuerungsvorrichtung geschaffen, die eine Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung zum Schätzen der Abgabemenge an Stickstoffoxid vom Abgasreinigungs­ katalysator aufweist; eine Adsorptionssättigungsbestim­ mungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Abgabemenge an Stickstoffoxid, die von der Stickstoffoxidabgabemenge­ schätzeinrichtung geschätzt wird, eine vorbestimmte Menge überschritten hat; und eine Verbrennungszustandsände­ rungseinrichtung zum Ändern des Luftkraftstoffverhält­ nisses einer Luftkraftstoffmischung, um hierdurch eine Veränderung vom Magerverbrennungszustand zum fetten Ver­ brennungszustand durchzuführen, wenn die Adsorptions­ sättigungsbestimmungseinrichtung bestimmt, daß die ge­ schätzte Abgabemenge an Stickstoffoxid die vorbestimmte Menge im Magerverbrennungszustand überschritten hat.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuerungsverfahren geschaffen, das einen ersten Schritt, nämlich Schätzen der Abgabemenge an Stickstoff­ oxid vom Abgasreinigungskatalysator, umfaßt, einen zweiten Schritt, nämlich Bestimmung, ob die Abgabemenge an Stickstoffoxid, die im ersten Schritt geschätzt wird, eine vorbestimmte Menge überschritten hat; und einen dritten Schritt, nämlich Ändern des Luftkraftstoffver­ hältnisses einer Luftkraftstoffmischung, um hierdurch eine Änderung vom Magerverbrennungszustand zum fetten Verbrennungszustand durchzuführen, wenn im zweiten Schritt bestimmt wird, daß die Abgabemenge an Stickstoff­ oxid die vorbestimmte Menge im Magerverbrennungszustand überschritten hat.
Gemäß der Steuerungsvorrichtung und dem Verfahren der dritten und vierten Aspekte der vorliegenden Erfindung kann die Abgabemenge an Stickstoffoxid immer gleich zur oder geringer als die vorbestimmte Menge gehalten werden. Ferner kann verhindert werden, daß das Luftkraftstoff­ verhältnis zur fetten Seite hin verändert wird, ohne daß die Abgabemenge an Stickstoffen die vorbestimmte Menge erreicht, und es kann daher die verschlechterte Kraft­ stoffausnutzung, die von der fetten Verbrennung und der Motordrehmomentveränderung verursacht wird, die beim Übergang des Luftkraftstoffverhältnisses verursacht wird, auf ein Minimum verringert werden.
Ferner kann wie bei der Steuerungsvorrichtung und dem Verfahren gemäß dem ersten und zweiten Aspekt die Abgabe­ menge an Stickstoffoxid vom Motor verringert werden, ohne daß die Weichheit des Motorlaufs und die Kraftstoffaus­ nutzung verschlechtert wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ver­ brennungssteuerungsvorrichtung gemäß einer Aus­ führungsform der Erfindung zusammen mit einem Motor,
Fig. 2 ein Funktionsblockschaubild der in Fig. 1 gezeigten Verbrennungssteuerungsvorrichtung,
Fig. 3 einen Teil eines Flußschaubilds der Ver­ brennungssteuerungsroutine, die von der in Fig. 2 gezeigten elektronischen Steuerungseinheit ausge­ führt wird,
Fig. 4 den restlichen Teil des Flußschaubilds der Verbrennungssteuerungsroutine, der dem Flußschaubild von Fig. 3 folgt,
Fig. 5 einen Teil eines Flußschaubilds der in Fig. 4 gezeigten Subroutine zum Berechnen der NOx-Abgabe­ menge QNT,
Fig. 6 den restlichen Teil des Flußschaubilds der Subroutine zum Berechnen der NOx-Abgabemenge QNT, der dem Flußschaubild von Fig. 5 folgt,
Fig. 7 eine graphische Darstellung eines beispiels­ haften Diagramms des Luftüberschußverhält­ nisses λ-geschätzte Menge DN der Konzentration der Motorabgabe NOx,
Fig. 8 eine graphische Darstellung eines beispiels­ haften Diagramms des Zündzeitpunkts-Korrekturkoeffi­ zienten KIg,
Fig. 9 eine graphische Darstellung eines beispiels­ haften Diagramms des akkumulierten Wertes SQN(i+1) der Menge der Motorabgabe NOx-geschätztes Adsorp­ tionsverhältnis KNOX des NOx-Katalysators,
Fig. 10 eine graphische Darstellung eines bei­ spielshaften Diagramms des Luftüberschußverhält­ nisses λ-geschätzter Wert KCAT des NOx-Reinigungs­ verhältnisses eines Dreiwegkatalysatorumwandlers,
Fig. 11 ein Flußschaubild der Zündaussetzungs- (misfire)-Steuerungsroutine, die bei einem Ver­ brennungssteuerungsverfahren für einen Verbrennungs­ motor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung ausgeführt wird,
Fig. 12 ein Flußschaubild der Zündaussetzungs­ steuerungsroutine, die bei einem Verbrennungssteue­ rungsverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung ausgeführt wird,
Fig. 13 ein Funktionsblockdiagramm einer elektro­ nischen Steuerungseinheit einer Verbrennungssteue­ rungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung,
Fig. 14 ein Flußschaubild der Luftkraftstoffver­ hältnissteuerungsroutine, die von der in Fig. 13 ge­ zeigten elektronischen Steuerungseinheit ausgeführt wird,
Fig. 15 den restlichen Teil des Flußschaubilds der Subroutine zur Berechnung der geschätzten NOx- Abgabemenge, der dem Flußschaubild von Fig. 5 folgt,
Fig. 16 eine graphische Darstellung der Änderungen der Menge QNO der Motorabgabe NOx und der Menge QNT der Katalysatorabgabe NOx über die Zeit,
Fig. 17 eine beispielhafte graphische Darstellung eines EGR-Mengendiagramms für den normalen Magerver­ brennungsantrieb, das in der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Verbrennungssteuerungsroutine verwendet wird, und
Fig. 18 eine beispielhafte graphische Darstellung eines Zündzeitpunktdiagramms für den normalen Magerverbrennungsantrieb, das bei der Verbrennungs­ steuerungsroutine verwendet wird.
Es wird nun ein Verbrennungssteuerungsverfahren und eine Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung unter Be­ zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 den Automotor, der unter der Steuerung einer Verbrennungssteuerungsvor­ richtung betrieben wird, die nachstehend beschrieben wird. Der Motor, d. h. beispielsweise ein Sechszylinder­ reihenbenzinmotor, weist Verbrennungskammern auf, ein Zufuhrsystem, ein Zündsystem und ähnliches, die für den Mager-Verbrennungsantrieb ausgebildet sind.
Der Motor 1 weist Zufuhröffnungen 2 auf, die mit einem Zufuhrkrümmer 4 verbunden sind, in welchem Kraftstoffein­ spritzventile 3 für die entsprechenden Zylinder vorgesehen sind. Eine Zufuhrleitung 9, die mit dem Zu­ fuhrkrümmer verbunden ist, ist mit einem Luftreiniger 5 und einem Drosselventil 7 versehen (allgemeiner gesprochen, mit einer Output-Betriebseinrichtung zum Einstellen des Motor-Outputs). Das Drosselventil 7 ist mit dem Beschleunigungspedal 7a verbunden. Ein Leerlauf­ motorgeschwindigkeitssteuerungsventil 8 (ISC) ist in einer Bypassleitung vorgesehen, die das Drosselventil 7 überbrückt. Ein Auspuffkrümmer 11 ist mit Auspufföffnungen 10 des Motors 1 verbunden. Weiterhin ist ein (nicht gezeigter) Dämpfer mit dem Auspuffkrümmer 11 über eine Auspuffleitung 14 und einem Abgasreinigungs­ katalysator 13 verbunden.
Der Abgasreinigungskatalysator 13 weist einen NOx- Katalysator 13a und einen Dreiwegkatalysatorumwandler 13b auf, der auf der stromabwärts gelegenen Seite des NOx- Katalysators 13a angeordnet ist. Der NOx-Katalysator 13a enthält als katalytische Substanz Pt (Platin) und ein Alkaliedelerdmetall wie beispielsweise Lanthan und Cer, und funktioniert derart, daß er NOx in der oxidierenden Atmosphäre adsorbiert und NOx in N₂ (Stickstoff) und ähnliches in der reduzierenden Atmosphäre desoxidiert, die HC enthält. Der Dreiwegkatalysatorumwandler 13b funktioniert derart, daß er HC und CO (Kohlenstoffmonoxid) oxidiert und NOx desoxidiert. Die NOx-Desoxidationsfähigkeit ist im oder nahe des theoretischen (stöchiometrischen) Luftkraftstoffver­ hältnisses maximal.
Weiterhin ist eine Zirkulationsleitung 26 für die Aus­ puffgasrezirkulation (EGR) zwischen dem Auspuffkrümmer 11 und dem Zufuhrkrümmer 4 angeschlossen, so daß ein Teil der Auspuffgase im Auspuffkrümmer 11 zum Zufuhrkrümmer 4 über die Zirkulationsleitung 26 zurückgeführt und der Verbrennungskammer 15 zugeführt wird, wenn ein in der Leitung 26 angeordnetes EGR-Ventil 27 geöffnet ist. Wird das Auspuffgas derart zur Zufuhrseite rezirkuliert, wird die Verbrennungstemperatur abgesenkt, um die Erzeugung von NOx zu unterdrücken.
Der Motor 1 ist ferner mit einer Zündkerze 16 zum Zünden einer Mischung aus Luft und Kraftstoff versehen, die von der Zufuhröffnung 2 zur Verbrennungskammer 5 geleitet wird.
Die Verbrennungssteuerungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zum Steuern der Verbrennung im Motor 1 weist eine elektronische Steuerungseinheit 23 (ECU) als Hauptbestandteil auf. Die ECU 23 weist eine Input/Output-Einrichtung auf, eine Speichereinrichtung (ROM, RAM, nichtflüchtiger RAM oder ähnliches) mit einer Vielzahl von darin gespeicherten Steuerungsprogrammen, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Zeit­ zähler und ähnliches (diese sind in der Zeichnung nicht dargestellt). Verschiedene Sensoren, die in Fig. 1 gezeigt sind, sind mit der Eingangsseite der ECU 23 verbunden.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 6 einen Luft­ stromsensor, der an der Zufuhrleitung 9 angebracht ist und die Zufuhrluftmenge Af erfaßt. Ein Karman-Wirbelluft­ stromsensor oder ähnliches wird in angemessener Weise als Luftstromsensor 6 verwendet. Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 12 einen Luftkraftstoffverhältnissensor (linearer Luftkraftstoffverhältnissensor oder ähnliches), der an der Auspuffleitung 14 angeordnet ist, um das Luft­ überschußverhältnis λ zu erfassen (allgemeiner gesprochen, eine Luftkraftstoffverhältnisinformations­ variable); 18 bezeichnet einen Kurbelwinkelsensor mit einem Kodierer, der mit der Nockenwelle des Motors 1 verbunden ist und ein Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCr erzeugt; und 19 bezeichnet einen Drosselsensor zum Erfassen der Öffnung θTH des Drosselventils 7. Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 20 einen Wassertemperatur­ sensor zum Erfassen der Motorkühltemperatur TW; 21 bezeichnet einen Atmosphärendrucksensor zum Erfassen des Atmosphärendrucks Pa; und 22 bezeichnet einen Zufuhrluft­ temperatursensor zum Erfassen der Zufuhrlufttemperatur Ta. Die Motorgeschwindigkeit Ne wird von der ECU 23 gemäß dem Zeitintervall zwischen den Kurbelwinkelsynchronisa­ tionssignalen θCR berechnet, die vom Kurbelwinkelsensor 18 geliefert werden. Die Motorlast Le wird gemäß der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne oder der Drosselöffnung θTH berechnet, die vom Drosselsensor 19 erfaßt wird.
Die ECU 23 berechnet die optimalen Werte der Kraftstoff­ einspritzmenge, des Zündzeitpunkts und ähnliches, die auf Teilen der Information basieren, die von verschiedenen Sensoren erfaßt wird. Die ECU 23 treibt die Kraftstoff­ einspritzventile 23 und die Zündeinheit 24 gemäß den Resultaten der Berechnung. Diese Elemente 3 und 24 sind mit der Ausgangsseite der ECU 23 verbunden. Die Zündeinheit 24 liefert eine Hochspannung zur Zündkerze 16 eines jeden Zylinders in Reaktion auf den Befehl der ECU 23.
Die ECU 23 dieser Ausführungsform hat in funktioneller Hinsicht verschiedene Einrichtungen, die in Fig. 2 gezeigt sind.
Im einzelnen weist die ECU 23 eine Antriebszustands­ bestimmungseinheit 30 zum Bestimmen auf, ob der Motor 1 im Magerverbrennungszustand oder im theoretischen Luft­ kraftstoffverhältnisantriebszustand (im folgenden als theoretischer Verhältnis-Antriebszustand bezeichnet) gemäß der Motorgeschwindigkeit Ne, der Kühltemperatur TW, der Motorlast Le und dem Vorhandensein/Nichtvorhandensein des Beschleunigungsbestimmungssignals betrieben werden soll. Weiterhin enthält die ECU 23 eine Luftkraftstoff­ verhältnisänderungseinheit 31 zum Umschalten des Luft­ kraftstoffverhältnisses einer dem Motor 1 zugeführten Luftkraftstoffmischung zwischen dem mageren Luftkraft­ stoffverhältnis und dem theoretischen Luftkraftstoffver­ hältnis gemäß dem Ergebnis der Bestimmung der Antriebs­ zustandsbestimmungseinheit 30. Die ECU weist auch eine Adsorptionssättigungsbestimmungseinheit 32 zum Bestimmen auf, ob der NOX-Katalysator 13a mit NOx gesättigt ist. Die Adsorptionssättigungsbestimmungseinheit 32 gibt ein NOx verringerndes Signal aus, wenn bestimmt wird, daß der NOx-Katalysator 13a mit NOx gesättigt ist. In einem breiten Sinn schätzt die Adsorptionssättigungsbe­ stimmungseinheit 32 den Zustand der Adsorption von NOx des NOx-Katalysators 13a.
Die Adsorptionssättigungsbestimmungseinheit 32 weist eine Katalysatorabgabe-NOx-Mengenschätzeinrichtung (Stick­ stoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung) 33 zum Ableiten eines geschätzten Wertes QNT der Abgabemenge an NOx vom NOx-Katalysator 13a aus Teilen der Information, welche von den entsprechenden Sensoren erfaßt wird, auf; und einen Vergleicher 34 zum Vergleichen des geschätzten Wertes QNT mit dem Schwellwert QNTO Der Vergleicher 34 liefert das NOx verringernde Signal, um eine Flipflop- Schaltung 35 zu setzen, wenn der geschätzte Wert QNT größer ist als der Schwellwert QNTO. Die Flipflop- Schaltung 35 wird zurückgesetzt, wenn das theoretische Luftkraftstoffverhältnis von der Luftkraftstoffverhält­ nisänderungseinheit 31 ausgewählt wird.
Die ECU 23 weist eine Verbrennungstemperaturabsenkungs­ einheit 36 zum Absenken der Verbrennungstemperatur im Motor 1 in der erforderlichen Weise auf. Die Temperatur­ absenkungseinheit 36 stellt die EGR-Menge und den Zünd­ zeitpunkt im Motor 1 gemäß der Anwesenheit/Nichtanwesen­ heit des NOx verringernden Signals ein und erhöht die EGR-Menge und verzögert den Zündzeitpunkt, um die Ver­ brennungstemperatur abzusenken, um NOx zu verringern. In einem breiten Sinn verschlechtert die Temperaturab­ senkungseinheit 36 den Verbrennungszustand im Motor.
Ferner weist die ECU 23 eine Beschleunigungsbe­ stimmungs/Schwellwertänderungseinheit 37 auf. Die Schwellwertveränderungseinheit 37 vergleicht die Ventil­ öffnungsgeschwindigkeit des Drosselventils 7 mit einem Beschleunigungsbestimmungsschwellwert Ath. übersteigt die Drosselventilöffnungsgeschwindigkeit den Schwellwert Ath, bestimmt die Schwellwertveränderungseinheit 37, daß die Beschleunigungsantriebsanforderung abgegeben ist und gibt ein Beschleunigungsbestimmungssignal aus. In Reaktion auf dieses Signal bestimmt die Antriebszustandsbestimmungs­ einheit 30, daß der Motor 1 im theoretischen Verhältnis- Antriebszustand betrieben werden soll. Der Schwellwert Ath, der von der Schwellwertveränderungseinheit 37 zur Bestimmung verwendet wird, nimmt einen unterschiedlichen Wert gemäß der Anwesenheit oder der Abwesenheit des NOx reduzierenden Signals. Dies bedeutet, wenn der NOx reduzierende Antrieb in Reaktion auf das NOx reduzierende Signal ausgeübt wird, nimmt der Schwellwert Ath einen kleinen Wert an; dies erleichtert es, den Antriebszustand vom Magerverbrennungszustand zum theoretischen Verhältnisantriebszustand zu ändern. Im folgenden wird der Betrieb der Verbrennungssteuerungsvorrichtung mit der obigen Ausbildung erläutert.
Bestimmt die Antriebszustandsbestimmungseinheit 30, daß der Motor im Magerverbrennungszustand laufen soll, wird das magere Luftkraftstoffverhältnis von der Luftkraft­ stoffverhältnisänderungseinheit 31 ausgewählt. In diesem Fall wird das Drosselventil 7 und/oder das ISC-Ventil 8 geöffnet, um die Menge an Zufuhrluft zu erhöhen, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge vom Kraftstoffeinspritz­ ventil 3 im wesentlichen konstant gehalten wird. Hieraus folgt, daß eine Luftkraftstoffmischung mit einem Luft­ kraftstoffverhältnis, das größer ist als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis, dem Motor 1 zugeführt wird, wodurch der Motor 1 im Magerverbrennungszustand angetrieben wird. Während des Magerverbrennungsantriebs wird eine reduzierende Atmosphäre um den NOx-Katalysator 13a herum erzeugt, so daß NOx, das in den Auspuffgasen vom Motor 1 enthalten ist, am NOx-Katalysator 13a adsorbiert werden kann.
Im Magerverbrennungszustand wird der geschätzte Wert QNT der NOx-Abgabemenge jedoch von der NOx-Schätzeinheit 33 geschätzt, und der geschätzte Wert QNT wird mit dem Schwellwert QNTO vom Vergleicher 34 verglichen. Ist der geschätzte Wert QNT größer als der Schwellwert QNTO, wird bestimmt, daß die NOx-Adsorptionsfähigkeit des NOx- Katalysators 13a im wesentlichen den gesättigten Zustand erreicht hat, und das NOx reduzierende Signal wird vom Vergleicher 34 ausgegeben. Daraufhin werden die EGR-Menge und der Zündzeitpunkt von der Temperaturabsenkungseinheit 36 eingestellt, die auf das NOx reduzierende Signal antwortet, und der NOx reduzierende Antrieb wird ausgeübt, um den Verbrennungszustand zu verschlechtern oder die Verbrennung im Motor 1 abzuschwächen. Hieraus ergibt sich, daß die Verbrennungstemperatur abgesenkt wird, um die Abgabemenge an NOx zu verringern.
Falls das Beschleunigungsbestimmungssignal von der Schwellwertänderungseinheit 37 zur Antriebszustandsbe­ stimmungseinheit 30 geliefert wird, bestimmt die Antriebszustandsbestimmungseinheit 30 ferner, daß der Motor 1 im theoretischen Verhältnis-Antriebszustand angetrieben werden soll, und das theoretische Luftkraft­ stoffverhältnis wird von der Luftkraftstoffverhältnis­ änderungseinheit 31 ausgewählt. In diesem Fall wird eine theoretische oder stöchiometrische Luftkraftstoffmischung dem Motor 1 zugeführt, so daß der Motor 1 im theoretischen Verhältnis-Antriebszustand angetrieben wird, um den Output des Motors 1 zu erhöhen. Während des Antriebs im theoretischen Verhältnis enthalten die vom Motor 1 abgegebenen Auspuffgase eine größere Menge an HC und CO als im Magerverbrennungszustand. Es wird daher eine reduzierende Atmosphäre um den NOx-Katalysator 13a verzeugt, um hierdurch die Desoxidation (Reduktion) des adsorbierten NOx zu bewirken.
Ferner wird zum Zeitpunkt des NOx reduzierenden Antriebs der Beschleunigungsbestimmungsschwellwert auf einen kleineren Wert gesetzt, so daß die Änderung des Antriebs­ zustands in den theoretischen Verhältnis-Antriebszustand erleichtert wird. Hieraus ergibt sich, daß die Reaktion der Beschleunigungsantriebsanforderung im NOx reduzierten Antrieb verbessert werden kann, in welchem der Motoroutput in Vergleich zum NOx nicht reduzierten Antrieb verringert ist.
Als nächstes wird der Betrieb der Verbrennungssteuerungs­ vorrichtung im Detail erläutert.
Während des Antriebs des Motors 1 wird ein Kurbelwinkel­ synchronisationssignal θCR vom Kurbelwinkelsensor 18 bei jedem Kurbelwinkel CA erzeugt, beispielsweise bei 120°. Jedesmal, wenn das Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCR der ECU 23 als ein Unterbrechungssignal eingegeben wird, wird die Verbrennungssteuerungsroutine, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, von der ECU 23 ausgeführt.
Zuerst wird im Schritt S10 von der Antriebszustandsbe­ stimmungseinheit 30 der ECU 23 gemäß der Motorgeschwindigkeit Ne, der Kühltemperatur TW, der Motorlast Le und dem Vorhandensein/Nichtvorhandensein des Beschleunigungsbestimmungssignals von der Schwellwert­ änderungseinheit 37 bestimmt, ob die theoretische Verhältnis-Antriebsbedingung zutrifft. Beispielsweise trifft die theoretische Verhältnis-Antriebsbedingung zu, wenn die Motorgeschwindigkeit Ne und die Kühltemperatur TW gleich sind oder größer als die entsprechenden vorbe­ stimmten Werte und die Motorlast Le gleich ist oder kleiner als ein vorbestimmter Wert. Diese Bedingung ist auch gegeben, wenn das Beschleunigungsbestimmungssignal erzeugt wird.
Ist die theoretische Verhältnis-Antriebsbedingung nicht gegeben und ist daher das Ergebnis der Bestimmung beim Schritt S10 "NEIN", wird das Luftkraftstoffverhältnis durch die Luftkraftstoffverhältnisänderungseinheit 31 zum mageren Luftkraftstoffverhältnis hin gesetzt (Schritt S11). Beim nächsten Schritt S12 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob der Wert eines Merkers f(NR) "1" ist, wodurch die Ausführung des NOx reduzierenden Antriebs angezeigt wird. Ist der NOx-Katalysator 13a noch nicht mit adsorbiertem NOx gesättigt, wird das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S12 "NEIN", und die Steuerung geht zu Schritt S14 weiter.
Im Schritt S14 wird der geschätzte Wert QNT einer Abgabe­ menge an NOx von der Abgasreinigungseinrichtung 13 durch die NOx-Schätzeinheit 33 berechnet. Für die Berechnung des geschätzten Wertes QNT wird eine Subroutine ausgeführt, die ein Verfahren (Fig. 5) zum Berechnen der abgegebenen NOx-Menge QNO vom Motor 1 und ein Verfahren (Fig. 6) zum Berechnen des geschätzten Wertes QNT enthält, der auf dem Wert QNO basiert, welcher im Berechnungsverfahren von Fig. 5 abgeleitet wurde.
Im Schritt S60 von Fig. 5 wird gemäß dem Luftüberschuß­ verhältnis λ (allgemeiner gesagt, der Luftkraftstoff­ verhältnisinformationsvariablen) der geschätzte Wert DN der Konzentration der Motorabgabe NOx (NOx, das vom Motor abgegeben wird) aus einem Diagramm (Fig. 7) entnommen, das empirisch bestimmt und vorher in der ECU 23 gespeichert wurde. Das Luftüberschußverhältnis λ ist entweder der vom Luftkraftstoffverhältnissensor 12 gemessene Wert oder ein Zielwert, der gemäß der Motoran­ triebsbedingung gesetzt wurde. Ferner kann die geschätzte NOx-Konzentration DN gemäß dem Luftkraftstoffverhältnis oder dem Äquivalenzverhältnis (das reziprok zum Luftüber­ schußverhältnis ist) anstelle des Luftüberschußverhält­ nisses λ bestimmt werden.
Im Diagramm von Fig. 7 wird der geschätzte Wert DN der Konzentration der Motorabgabe NOx derart gesetzt, daß er einen maximalen Wert einnimmt, wenn das Luftüberschuß­ verhältnis λ geringfügig größer ist als 1,0, d. h., wenn das Luftkraftstoffverhältnis geringfügig magerer ist als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis. Der geschätzte Wert DN verringert sich wesentlich mit einer konstanten Rate bei einer Verringerung des Luftüberschußverhält­ nisses λ in einem Bereich (magerer Luftkraftstoffverhält­ nisbereich), wo das Luftüberschußverhältnis λ klein ist, und verringert sich wesentlich mit einer konstanten Rate bei einem Anwachsen des Luftüberschußverhältnisses λ in einem Bereich (fetter Luftkraftstoffverhältnisbereich), wo das Luftüberschußverhältnis λ groß ist.
Wenn das Auslesen des geschätzten Wertes DN der Konzentration der Motorabgabe NOx vervollständigt ist, geht die Steuerung zu Schritt S62 weiter. Im Schritt S62 wird ein Korrekturkoeffizient KIg für den Zündzeitpunkt aus einem Diagramm von Fig. 8 entnommen. Die Korrektur­ koeffizienten KIg wurden vorher in der ECU 23 gespeichert. In dem in Fig. 8 gezeigten Diagramm ist der Korrekturkoeffizient KIg derart gesetzt, daß er einen Referenzwert 1,0 einnimmt, wenn der Zündzeitpunkt bei einem vorbestimmten Wert auf der Vorlaufseite eingestellt ist, und daß er abnimmt, wenn der Zündzeitpunkt zur Verzögerungsseite hin verändert wird.
Wie später beschrieben wird, wird der Korrekturkoeffizient KIg verwendet, um den geschätzten Wert DN der Konzentration der Motorabgabe NOx zu korrigieren, der im Schritt S60 gelesen wurde. Die Korrektur wird durchgeführt, um die Menge der Motorabgabe NOx hinsichtlich der Tatsache in ordnungsgemäßer Weise abzuleiten, daß die Verbrennung abgeschwächt und die Ver­ brennungstemperatur abgesenkt wird, um die Menge der Motorabgabe NOx zu verringern, wenn der Zündzeitpunkt zur Verzögerungsseite hin verändert wird.
Im Schritt S62 können verschiedene Korrekturkoeffizienten für die EGR-Menge, die Zufuhrlufttemperatur, die Feuchtigkeit und ähnliches berechnet und verwendet werden, um den geschätzten Wert DN der Konzentration der Motorabgabe NOx zu korrigieren, der in Schritt S60 entnommen wird.
Im nächsten Schritt S64 wird eine Zufuhrluftmenge Qa für jeden Zylinder, d. h. eine Zufuhrluftmenge Qa von der vorangehenden Meßzeit (vor der gegenwärtigen Meßzeit durch den Kurbelwinkel 120° CA) bis zur gegenwärtigen Meßzeit auf der Basis des Erfassungswertes Af vom Luft­ stromsensor 6 und der Maschinengeschwindigkeit Ne abgeleitet. Um den Einfluß des Atmosphärendrucks und der Zufuhrlufttemperatur auf den Erfassungswert Af des Luft­ stromsensors 6 auszuschalten, wird der Erfassungswert Af gemäß den Erfassungssignalen Pa und Ta vom Atmosphären­ drucksensor 21 und dem Zufuhrlufttemperatursensor 22 korrigiert. Die Zufuhrluftmenge Qa kann auch von der Motorgeschwindigkeit Ne, dem Zufuhrluftdruck Pb ect. abgeleitet werden, und die Berechnungsmethode hierfür ist nicht begrenzend.
Im Schritt S66 wird die Menge QNO an NOx, das vom Motor abgegeben wird, für jede Erfassung des Kurbelwinkel­ synchronisationssignals θCR mit der folgenden Gleichung (1) gemäß dem geschätzten Wert DN der Konzentration der Motorabgabe NOx, der Zufuhrluftmenge Qa und dem Korrekturkoeffizienten KIg, die wie oben beschrieben abgeleitet wurden, berechnet.
QN0 = k₁×KIg×Qa×DN, (1)
wobei k₁ ein Korrekturkoeffizient ist, der sich auf die EGR-Menge, die Feuchtigkeit und ähnliches bezieht, anders als der Korrekturkoeffizient KIg.
Nach der Berechnung der Menge QN0 der Motorabgabe NOx geht die Steuerung zu Schritt S68 weiter. Im Schritt S68 wird der akkumulierte Wert SQN(i+1) der Menge QN0 an NOx, die vom Motor abgegeben wurde und den Abgasreinigungs­ katalysator 13 bis zur gegenwärtigen Zeit passiert, durch die folgende Gleichung (2) berechnet, wobei der Wert den integrierten Wert ←QN0dt der Menge QN0 an NOx ausdrückt, die vom Motor bis zur gegenwärtigen Zeit abgegeben wurde:
←QN0dt = SQN(i+1) = SQN(i) + QN0, (2)
wobei ←SQN(i) einen integrierten oder akkumulierten Wert angibt, der im vorhergehenden Zyklus der Steuerungs­ routine berechnet wurde, und QN0 die Menge der Motorab­ gabe NOx angibt, die im Schritt S66 im gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsroutine berechnet wurde.
Im nächsten Schritt S70 wird ein geschätzter Wert KNOX des Adsorptionsverhältnisses von NOx am NOx-Katalysator 13a, wenn die Motorabgabe NOx den Abgasreinigungskata­ lysator 13 passiert, auf der Basis des akkumulierten Wertes SQN(i+1) der Menge der Motorabgabe NOx abgeleitet, welche in Schritt S68 abgeleitet wurde. Für diesen Zweck wird ein geschätztes Adsorptionsverhältnis KNOX, das dem akkumulierten Wert SQN(i+1) entspricht, aus dem Diagramm von Fig. 9 entnommen, das vorher in der ECU 23 gespeichert wurde.
Im Diagramm von Fig. 9 ist das geschätzte Adsorptions­ verhältnis KNOX derart gesetzt, daß es einen maximalen Wert 1,0 einnimmt, wenn der akkumulierte Wert SQN(i+1) "0" ist, und graduell auf einen vorbestimmten Wert KN1 abnimmt (beispielsweise einem Wert 0,1) bei einer Erhöhung des akkumulierten Wertes SQN(i+1). Eine in Fig. 9 gezeigte Kurve akkumulierter Wert SQN(i+1)-geschätztes Adsorptionsverhältnis KNOX wird durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt:
KNOX = (1-KN1)×exp[(-k₂)×SQN(i+1)]+KN1, (3)
wobei k₂ ein Korrekturkoeffizient (Konstante) ist.
Das geschätzte Adsorptionsverhältnis KNOX kann abgeleitet werden, indem eine Berechnung auf der Basis der Gleichung (3) anstelle der Schätzung des Adsorptionsverhältnisses KNOX unter Verwendung des Diagramms von Fig. 9 durchgeführt wird.
Im nächsten Schritt S72 wird der geschätzte Wert KCAT des Verhältnisses der NOx-Reinigung durch den Dreiwegkata­ lysatorumwandler 13b des Abgasreinigungskatalysators 13 aus dem Diagramm von Fig. 10 auf der Basis des Luftüber­ schußverhältnisses λ entnommen. Angesichts der Tatsache, daß die NOx-Reinigungsfähigkeit des Dreiwegkatalysator­ umwandlers 13b nur in einem engen Luftüberschußver­ hältnisbereich erreicht werden kann, wo das Luftüber­ schußverhältnis λ bei 1,0 oder einem nahen Wert hiervon ist, wird das geschätzte Reinigungsverhältnis KCAT gemäß dem Diagramm von Fig. 10 derart gesetzt, daß es sehr schnell auf einen maximalen Wert KC2 (beispielsweise einen Wert von 0,95) von einem vorbestimmten Wert KC1 aus (beispielsweise einen Wert von 0 bis 0,1) bei einer Erhöhung des Luftüberschußverhältnisses λ von einem Wert, der geringfügig kleiner ist als 1,0 bis zu einem Wert von 1,0, ansteigt und sehr schnell von dem maximalen Wert KC2 zum vorbestimmten Wert KC1 bei einem weiteren Anwachsen des Luftüberschußverhältnisses λ abnimmt. Da das Luft­ überschußverhältnis λ während des Magerverbrennungsan­ triebs ein Wert ist (beispielsweise 1,5), der beträchtlich größer als 1,0 ist, wird das geschätzte Reinigungsverhältnis (KCAT) während des Magerverbrennungsantriebs gleich dem vorbestimmten Wert KC1.
Anstelle des Schätzens des Reinigungsverhältnisses KCAT unter Verwendung des Diagramms von Fig. 10 kann das geschätzte Reinigungsverhältnis KCAT auf einfache Weise dadurch abgeleitet werden, indem angenommen wird, daß das Reinigungsverhältnis KCAT für das Luftüberschußver­ hältnis λ, das innerhalb des engen Luftüberschußver­ hältnisbereichs (beispielsweise 0,95 λ 1,05) abfällt, einen Wert von 0,95 hat, und daß das Reinigungsverhältnis KCAT für das Luftüberschußverhältnis λ, das innerhalb eines Bereichs (beispielsweise λ < 0,95, 1,05 < λ) außerhalb des engen Luftüberschußverhältnisbereichs fällt, einen Wert von "0".
Im nächsten Schritt S74 wird das NOx-Abgabeverhältnis gemäß der Gleichung (NOx-Abgabeverhältnis = (1-KNOX)× (1-KCAT)) auf der Basis der Motorabgabe-NOx-Menge QN0 berechnet, der geschätzte Wert KNOX des Adsorptionsver­ hältnisses von NOx durch den NOx-Katalysator 13a und der geschätzte Wert KCAT des NOx-Reinigungsverhältnisses durch den Dreiwegkatalysatorumwandler 13b. Ferner wird der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge für jede Erfassung des Kurbelwinkelsynchronisations­ signal θCR durch Verwendung der folgenden Gleichung (4) berechnet, die auf dem NOx-Abgabeverhältnis und der Motorabgabe-NOx-Menge QN0 basiert, die in Schritt S66 berechnet wird. Der geschätzte Wert QNT ist im wesentlichen gleich dem tatsächlich gemessenen Wert der Menge an NOx, die von der Abgasreinigungsvorrichtung 13 an die Atmosphäre abgegeben wird.
QNT = QN0×({1-KNOX)×(1-KCAT)} (4)
Die Gleichung (4) gibt an, daß dann, falls die Adsorption von NOx durch den NOx-Katalysator 13a unter einer derartigen Bedingung fortgeführt wird, daß das Reinigungsverhältnis KCAT durch den Dreiwegkatalysator­ umwandler 13b den vorbestimmten Wert KC1 hat, wie beispielsweise im Magerverbrennungszustand, di 66649 00070 552 001000280000000200012000285916653800040 0002019517168 00004 66530e NOx- Reinigungsfähigkeit der Abgasreinigungseinrichtung 13 verringert wird und daher die Katalysatorabgabe-NOx-Menge QNT ansteigt,so daß das NOx-Adsorptionsverhältnis KNOX verringert wird.
Nachdem der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe- NOx-Menge berechnet ist, geht die Steuerung zu Schritt 516 von Fig. 3 weiter. Im Schritt S16 bestimmt der Vergleicher 34, ob der geschätzte Wert QNT der Katalysa­ torabgabe-NOx-Menge, die wie oben beschrieben abgeleitet wurde, größer ist als der vorbestimmte Schwellwert QNT0 Beispielsweise wird eine gesetzliche Grenze der NOx- Emission als Basis zum Setzen des Schwellwertes QNT0 verwendet. Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S16 "NEIN", d. h. falls die NOx-Adsorptionsmenge nicht den gesättigten Zustand erreicht hat, wird bestimmt, daß die Menge an NOx, die in die Atmosphäre abgegeben wird, gleich ist oder geringer als der maximal erlaubte Wert, und die Steuerung geht zu Schritt S40 von Fig. 4 weiter.
Im Schritt S40 wird die Rezirkulationsstrommenge (die im folgenden als EGR-Menge bezeichnet wird) Egr des EGR- Gases im normalen Magerverbrennungszustand gesetzt. Im einzelnen wird eine EGR-Menge ELN als EGR-Menge Egr für den normalen Magerverbrennungsantrieb aus einem EGR- Mengendiagramm (Fig. 17) für den normalen Magerver­ brennungsantrieb entnommen, das vorher in der ECU 23 gemäß der Motorgeschwindigkeit Ne und der Ladungswirk­ samkeit ηv der Luftkraftstoffmischung gespeichert wurde. Im EGR-Mengendiagramm ist die EGR-Menge ELN als Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der Ladewirksamkeit ηv der Luftkraftstoffmischung ausgedrückt (Egr = ELN(Ne, ηv).
Anders als im NOx-reduziertem Antriebszustand oder dem theoretischen Verhältnis-Antriebszustand ist im normalen Magerverbrennungszustand eine große EGR-Menge nicht erforderlich. Die EGR-Menge ELN im Diagramm ist daher kleiner eingestellt als die EGR-Mengen EN0, EST für das gleiche Ne, ηv im EGR-Einstelldiagramm für den NOx- reduzierten Antriebszustand oder dem theoretischen Ver­ hältnis-Antriebszustand.
Im nächsten Schritt S42 wird ein Zündzeitpunkt θLN von einem Zündzeitpunktdiagramm (Fig. 18) entnommen, das vorher in der ECU 23 für den normalen Magerverbrennungs­ antrieb gespeichert wurde, als Zündzeitpunkt θIg für den normalen Magerverbrennungsantrieb gemäß der Motorge­ schwindigkeit Ne und der Ladungswirksamkeit ηv der Luft­ kraftstoffmischung. Im Diagramm wird der Zündzeitpunkt θLN als Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der Ladungswirksamkeit ηv der Luftkraftstoffmischung (θIg = θLN(Ne, ηv)) ausgedrückt. Da der Zündzeitpunkt vorgeschoben werden muß, um die Verbrennungswirksamkeit zur Zeit des normalen Magerverbrennungsantriebs zu verbessern, wird der Zündzeitpunkt θLN in diesem Zünd­ zeitpunktdiagramm auf einen Wert auf der vorgeschobenen Seite von den Zündzeitpunkten θN0, θST für das gleiche Ne, ηv für den NOx-reduzierten Antrieb und den theoretischen Verhältnis-Antrieb gesetzt.
Nach dem Setzen des Zündzeitpunkts θIg geht die Steuerung zu Schritt S44 weiter. Im Schritt S44 wird der Beschleunigungsbestimmungsschwellwert Ath auf einen Referenzschwellwert A₀ gesetzt, der größer ist als der Schwellwert AN0 für den NOx-reduzierten Antrieb (A₀ < AN0). Während des normalen Magerverbrennungsantriebs findet daher eine Verschiebung zum theoretischen Verhält­ nisantriebszustand nicht statt, ohne daß das Drosselventil 7 schneller geöffnet wird als im NOx- reduzierten Antriebszustand. Dies erfolgt deshalb, da der Motoroutput im normalen Magerverbrennungszustand höher ist als im NOx-reduzierten Antriebszustand und es daher möglich ist, einen ziemlich beträchtlichen Beschleuni­ gungsantriebsbedarf zu berücksichtigen, sogar wenn der theoretische Verhältnis-Antrieb nicht durchgeführt wird. Ein anderer Grund besteht darin, zu verhindern, daß der Antriebszustand häufig in den theoretischen Verhältnis- Antriebszustand gewechselt wird, um ein Verringern der Kraftstoffausnutzung zu vermeiden.
Als nächstes geht die Steuerung zu Schritt S36 weiter, in welchem die Kraftstoffmenge auf der Basis der Zufuhrluft­ menge und des Luftkraftstoffverhältnisses in üblicher Weise genau berechnet wird. Hiernach ist die Ausführung der Verbrennungssteuerungsroutine im gegenwärtigen Zyklus vervollständigt. Wird ein nächstes Kurbelwinkelsynchroni­ sationssignal θCR der ECU 23 zugeführt, wird die Ver­ brennungssteuerungsroutine dann wieder vom Schritt S10 aus gestartet.
Wenn im Schritt S10 bestimmt wird, daß die theoretische Verhältnis-Antriebsbedingung nicht gegeben ist, und wenn im Schritt S16 bestimmt wird, daß der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge nicht den Schwellwert QNT0 erreicht hat, wird eine Sequenz der Schritte S10, S11, S12, S14, S16, S40, S42, S44 und S36 wiederholt durchgeführt, um den Motor 1 im normalen Magerverbrennungszustand zu betreiben. Während dieser Zeit wird NOx in den Auspuffgasen am NOx-Katalysator 13a adsorbiert.
Wird danach in Schritt S16 bestimmt, daß der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge den Schwellwert QNTO während des Magerverbrennungsantriebs überschritten hat und das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S16 daher "JA" wird, wird bestimmt, daß die NOx-Adsorptionsfähig­ keit des NOx-Katalysators 13a gesättigt ist. In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt S18 weiter. Im Schritt S18 wird der Wert eines Merkers f(NR) auf "1" gesetzt, wodurch angegeben wird, daß der NOx-reduzierte Antrieb ausgeführt wird.
Als nächstes geht die Steuerung zu Schritt S30 von Fig. 4 weiter. Im Schritt S30 wird gemäß der Motorgeschwindig­ keit Ne und der Ladungswirksamkeit ηv der Luftkraftstoff­ mischung eine EGR-Menge EN0 als EGR-Menge Egr für den NOx-reduzierten Antrieb durch die Temperaturabsenkungs­ einheit 36 von Fig. 1 aus einem (nicht dargestellten) EGR-Setzdiagramm für den NOx-reduzierten Antrieb entnommen. Dieses Diagramm wurde empirisch bestimmt und in der ECU 23 gespeichert.
Im Diagramm für den NOx-reduzierten Antrieb wird die EGR- Menge EN0 als Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der Ladungseffektivität ηv der Luftkraftstoffmischung (Egr = EN0(Ne, ηv)) ausgedrückt und auf einen Wert gesetzt, der größer ist als die EGR-Menge Egr für das gleiche Ne, ηv im EGR-Setzdiagramm (Fig. 17) für den normalen Magerverbrennungsantrieb. Die EGR-Menge Egr, die vom Auspuffkrümmer 11 zum Zufuhrkrümmer 4 zirkuliert wird, wird daher größer als im Fall des normalen Mager­ verbrennungsantriebs, wodurch die Verbrennungstemperatur abgesenkt und die NOx-Abgabemenge verringert wird.
Nach dem Setzen der EGR-Menge Egr geht die Steuerung zu Schritt S32 weiter. Im Schritt S32 wird gemäß der Motor­ geschwindigkeit Ne und der Ladungseffektivität ηv der Luftkraftstoffmischung ein Zündzeitpunkt θN0 als Zünd­ zeitpunkt θIg für den NOx-reduzierten Antrieb aus einem (nicht dargestellten) Zündzeitpunktsetzdiagramm für den NOx-reduzierten Antrieb ausgelesen, wobei dieses Diagramm empirisch ermittelt und vorher in der ECU 23 gespeichert wurde.
In dem (nicht dargestellten) Zündzeitpunktsetzdiagramm für den NOx-reduzierten Antrieb ist der Zündzeitpunkt θN0 als Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der Ladungs­ wirksamkeit ηv der Luftkraftstoffmischung (θIg = θN0(Ne, ηv)) ausgedrückt und auf einen Wert auf der Verzögerungs­ seite vom Zündzeitpunkt θIg für das gleiche Ne, ηv im Zündzeitpunktdiagramm (Fig. 18) für den normalen Mager­ verbrennungsantrieb gesetzt. Der Zeitpunkt für die Zünd­ kerze 16 zum Zünden der Luftkraftstoffmischung wird daher verzögert, so daß der Auspuffhub gestartet wird, bevor die Verbrennung vollständig durchgeführt ist. Die Ver­ brennungstemperatur steigt deshalb nicht so hoch an, und die NOx-Abgabemenge wird verringert.
Nach dem Setzen des Zündzeitpunkts θIg geht die Steuerung zu Schritt S34 weiter. Im Schritt S34 wird gemäß einem (nicht dargestellten) Beschleunigungsbestimmungsschwell­ wertsetzdiagramm für den NOx-reduzierten Antrieb der Ventilöffnungsgeschwindigkeitsschwellwert (Beschleuni­ gungsbestimmungsschwellwert) Ath des Drosselventils 7 zum NOx-reduzierten Beschleunigungsbestimmungsschwellwert AN0- durch die Schwellwertveränderungseinheit 38 verändert. In diesem Diagramm wird der Schwellwert AN0, der als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgedrückt ist, auf einen Wert gesetzt, der kleiner ist als der normale Schwellwert A₀. Der Übergang vom Magerverbrennungsantrieb zum theoretischen Verhältnis-Antrieb wird daher auf der niedrigen Drosselventilöffnungsgeschwindigkeitsseite ausgeführt. Als Ergebnis hiervon wird dann, wenn eine Beschleunigungsantriebsanforderung während dem NOx­ reduzierten Antrieb ausgegeben wird, der Motoroutput, der durch ein Absenken der Verbrennungswirksamkeit durch den NOx-reduzierten Antrieb verringert wurde, schnell erhöht, wodurch der Beschleunigungsantrieb weich vorgenommen wird.
Nach dem Setzen des Beschleunigungsbestimmungsschwell­ wertes Ath geht die Steuerung zu Schritt S36 weiter. Im Schritt S36 wird die Kraftstoffmenge, die vom Kraftstoff­ einspritzventil 3 geliefert werden muß, in üblicher Weise auf der Basis der Zufuhrluftmenge und des Luftkraftstoff­ verhältnisses gemäß einer vorbestimmten Gleichung berechnet. Die während des NOx-reduzierten Antriebs gelieferte Kraftstoffmenge wird auf einem konstanten Wert gehalten, wenn das Luftkraftstoffverhältnis bei einem vorbestimmten Wert gehalten wird. Wird das Luftkraft­ stoffverhältnis innerhalb des mageren Luftkraftstoffver­ hältnisbereichs verändert, um hierdurch die Verbrennungs­ temperatur abzusenken, wird andererseits die Kraftstoff­ versorgungsmenge variabel gemäß der EGR-Menge EN0 und dem Zündzeitpunkt θN0 eingestellt.
Ist die Berechnung der Kraftstoffversorgungsmenge im Schritt S36 vollständig durchgeführt, wird die Ausführung der Verbrennungssteuerungsroutine im gegenwärtigen Zyklus vervollständigt. Danach wird, wenn das nächste Kurbel­ winkelsynchronisationssignal θCR der ECU 23 zugeführt wird, die Verbrennungssteuerungsroutine wieder von Schritt S10 aus gestartet.
Da der Merker f(NR) schon auf "1" nach dem Start des NOx- reduzierten Antriebs gesetzt ist, wird eine Sequenz der Schritte S10, S11, S12, S30, S32, S34 und S36 wieder-holt ausgeführt, um den NOx-reduzierten Antrieb durchzu­ führen, wenn im Schritt S10 bestimmt wird, daß die theoretische Verhältnis-Antriebsbedingung nicht gegeben ist.
Wie oben beschrieben, tritt gemäß der Motorverbrennungs­ steuerung dieser Ausführungsform auch dann, wenn die Katalysatorabgabe-NOx-geschätzte Menge QNT den vorbestimmten Wert QNT0 erreicht, bei welchem die NOx- Adsorptionsmenge während des Magerverbrennungsantriebs als im wesentlichen gesättigt angesehen werden kann, keine Möglichkeit auf, daß der Antriebszustand verstärkt vom Magerverbrennungsantrieb zum theoretischen Verhält­ nis-Antrieb verändert wird, um das adsorbierte NOx zu desoxidieren. Vielmehr wird bei der Motorverbrennungs­ steuerung dieser Ausführungsform, wenn der NOx- Katalysator 13a gesättigt ist, der NOx-reduzierte Antrieb, in welchem die EGR-Menge erhöht und der Zünd­ zeitpunkt verzögert ist, ausgeübt. Hieraus ergibt sich, daß die in die Atmosphäre abgegebene NOx-Menge immer bei einem Wert gehalten werden kann, der gleich ist oder kleiner als der konstante Wert QNT0, ohne daß eine Drehmomentvariation aufgrund des Übergangs zu dem theoretischen Verhältnis-Antriebszustand bewirkt wird.
Ferner wird, da der Beschleunigungsbestimmungsschwell­ wert Ath auf einen kleinen Wert im NOx-reduzierten Antriebszustand gesetzt wird, so daß der Antriebszustand dazu tendiert, in den theoretischen Verhältnis-Antriebs­ zustand geändert zu werden, gewöhnlich der NOx-reduzierte Antrieb nicht für eine lange Zeitdauer aufrecht erhalten. Daher kann eine Verringerung der Kraftstoffausnutzung, die durch den NOx-reduzierten Antrieb bewirkt wird, innerhalb eines zulässigen Bereichs unterdrückt werden.
Während des normalen Magerverbrennungsantriebs oder des Magerverbrennungsantriebs für die NOx-Reduzierung geht die Steuerung zu Schritt S20 weiter, wenn im Schritt S10 bestimmt wird, daß die theoretische Verhältnis-Antriebs­ bedingung gegeben ist und daher das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S10 zu "JA" wird. Im Schritt S20 wird das Luftkraftstoffverhältnis vom mageren Luftkraft­ stoffverhältnis zum theoretischen Luftkraftstoffver­ hältnis geändert, wodurch der Antriebszustand vom Mager­ verbrennungszustand zum theoretischen Verhältnis-An­ triebszustand geändert wird.
Im nächsten Schritt S22 wird der Merker f(NR) auf "0" gesetzt, wodurch angegeben wird, daß der NOx-reduzierte Antrieb nicht ausgeübt wird. Dies erfolgt deswegen, da der NOx-reduzierte Antrieb im theoretischen Verhältnis- Antriebszustand gehemmt wird, wie später beschrieben wird. Ferner wird im Schritt S22 ein Zeitzähler -zum Zählen der verstrichenen Zeit von dem Moment an, bei welchem der theoretische Verhältnis-Antrieb beginnt, gestartet. Im nächsten Schritt S24 wird durch Bezugnahme auf den Inhalt des Zeitzählers geprüft, ob eine vorbestimmte Zeit tR (beispielsweise 3 Sekunden) vom Start des theoretischen Verhältnis-Antriebs an verstrichen ist. Ist das Resultat der Bestimmung im Schritt S24 "NEIN", geht die Steuerung zu Schritt S50 von Fig. 4 weiter.
Im Schritt S50 wird gemäß der Motorgeschwindigkeit Ne und der Ladewirksamkeit ηv der Luftkraftstoffmischung eine EGR-Menge EST als EGR-Menge Egr für den theoretischen Verhältnis-Antrieb von dem (nicht dargestellten) EGR-Mengensetzdiagramm für den theoretischen Verhältnis-Antrieb ausgelesen, das vorher in der ECU 23 gespeichert wurde. In diesem Diagramm ist die theoretische Luftkraftstoffverhältnis-EGR-Menge EST als Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der Lade­ effektivität ηv der Luftkraftstoffmischung ausgedrückt (Egr = EST(Ne, ηv)), und auf einen Wert gesetzt, der größer ist als die EGR-Menge Egr für das gleiche Ne, ηv im EGR-Mengensetzdiagramm (Fig. 17) für den normalen Magerverbrennungsantrieb. Die EGR-Menge Egr im theoretischen Verhältnis-Antrieb wird daher größer als die EGR-Menge im normalen Magerverbrennungsantrieb, wodurch die Verbrennungstemperatur abgesenkt und die NOx- Abgabemenge verringert wird.
Nach dem Setzen der EGR-Menge Egr geht die Steuerung zu Schritt S52 weiter. Im Schritt S52 wird ein Zündzeitpunkt θST als Zündzeitpunkt θIg für den theoretischen Verhältnis-Antrieb aus einem (nicht dargestellten) Zünd­ zeitpunktdiagramm für den theoretischen Verhältnis-An­ trieb ausgelesen, das vorher in der ECU 23 gemäß der Motorgeschwindigkeit Ne und der Ladungseffektivität ηv der Luftkraftstoffmischung gespeichert wurde. Im obigen Diagramm wird der Zündzeitpunkt θST als Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der Ladungseffektivi­ tät ηv der Luftkraftstoffmischung ausgedrückt (θIg = θST(Ne, ηv)), und auf einen Wert auf der Verzögerungsseite vom Zündzeitpunkt θIg für das gleiche Ne, ηv im Zündzeit-punktdiagramm (Fig. 18) für den normalen Magerverbrennungsantrieb oder demjenigen für den NOx-reduzierten Antrieb gesetzt. Da der Zeitpunkt für die Zündkerze 16 zum Zünden der Luftkraftstoffmischung verzögert wird, wird daher der Auspuffhub gestartet, bevor die Verbrennung vollständig abgelaufen ist, wodurch die NOx-Abgabemenge verringert wird. Ferner kann auch eine Verhinderung des Klopfens im theoretischen Verhält­ nis-Antrieb erreicht werden.
Im nächsten Schritt S44 wird der Beschleunigungsbe­ stimmungsschwellwert Ath vom Schwellwert AN0 für den NOx­ reduzierten Antrieb zum Referenzschwellwert A₀ zurückge­ setzt, der größer ist als der Schwellwert AN0. Im nächsten Schritt S36 wird dann die zu liefernde Kraft­ stoffmenge berechnet. Nach der vollständigen Berechnung der Kraftstoffliefermenge im Schritt S36 ist die Aus­ führung der Verbrennungssteuerungsroutine im gegenwärtigen Zyklus beendet. Wird ein nächstes Kurbel­ winkelsynchronisationssignal θCR der ECU 23 zugeführt, wird daraufhin die Verbrennungssteuerungsroutine wieder von Schritt S10 aus gestartet.
Nach dem Start des theoretischen Verhältnis-Antriebs wird eine Sequenz der Schritte S10, S20, S22, S24, S50, S52, S44 und S36 wiederholt ausgeführt, um den theoretischen Verhältnis-Antrieb durchzuführen, bis die vorbestimmte Zeit tR verstrichen ist. Im theoretischen Verhältnis- Antrieb enthält das Auspuffgas eine Menge an HC, so daß um den NOx-Katalysator 13a die reduzierende Atmosphäre erzeugt wird. Hieraus ergibt sich, daß das vom NOx- Katalysator 13a absorbierte NOx reduziert oder desoxidiert wird.
Ist die vorbestimmte Zeit tR vom Start des theoretischen Verhältnis-Antriebs ab verstrichen und wird daher das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S24 zu "JA", geht die Steuerung zu Schritt S26 weiter. Im Schritt S26 wird bestimmt, daß die Reduktion oder Desoxidation des adsorbierten NOx genügend ausgeübt ist, und der akkumulierte Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge wird auf einen Wert "0" zurückgesetzt. Daraufhin werden die Schritte S50, S52, S44 und S36 in Folge ausgeführt.
Im nächsten und den nachfolgenden Steuerzyklen wird der theoretische Verhältnis-Antrieb so lange ausgeführt, als die theoretische Verhältnis-Antriebsbedingung gegeben ist. Ist die Bedingung nicht gegeben, wird ein Übergang zum Magerverbrennungsantrieb durchgeführt.
Als nächstes wird ein Verbrennungssteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der zweiten Ausführungsform kann gleich wie die Vorrichtung von Fig. 1 aufgebaut sein, so daß sich daher eine Erläuterung der Vorrichtung erübrigt.
Bei dieser Ausführungsform wird jedesmal, wenn ein Kurbel-winkelsynchronisationssignal θCR der ECU 23 als ein Unterbrechungssignal während des Antriebs eines Motors 1 zugeführt wird, die in Fig. 11 dargestellte Verbrennungssteuerungs-(Zündausfallsteuerungs-)Routine von der ECU 23 durchgeführt. Die Verbrennungssteuerung dieser Routine bestimmt, ob der Verbrennungszustand zu verschlechtern ist, wenn die NOx-Adsorptionsfähigkeit des Katalysators 13a in bedeutender Weise den Sättigungszu­ stand während des Magerverbrennungsantriebs erreicht, indem die Zündung einer Luftkraftstoffmischung, die in einen vorbestimmten Zylinder des Motors 1 eingeleitet wird, in Intervallen eines vorbestimmten Zyklus unterbunden wird. Dies verursacht intermittierend einen Zündausfall (misfire), wodurch um den NOx-Katalysator 13a eine reduzierende Atmosphäre durch unverbranntes HC geschaffen wird, das in den unverbrannten Gasen, die zu dieser Zeit erzeugt werden, enthalten ist, so daß adsorbiertes NOx in der reduzierenden Atmosphäre reduziert (desoxidiert) und beseitigt wird.
Zuerst wird im Schritt S110 ein geschätzter Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge von der ECU 23 berechnet. Wie in der ersten Ausführungsform wird die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Subroutine durchgeführt. Die Subroutine wurde bereits erläutert, so daß sich eine weitere Erläuterung erübrigt.
Nachdem der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe- NOx-Menge berechnet ist, geht die Steuerung zu Schritt S112 von Fig. 11 weiter. Im Schritt S112 wird vom Vergleicher 34 der Adsorptionssättigungsbestimmungsein­ heit 32 bestimmt, ob der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge, die in der oben beschriebenen Weise berechnet worden ist, größer ist als ein vorbestimmter Schwellwert QNT0. Wenn im Schritt S112 bestimmt wird, daß die NOx-Adsorptionsmenge nicht den Sättigungszustand erreicht hat und das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S112 daher "NEIN" wird, wird bestimmt, daß die Menge an NOx, die in die Atmosphäre abgegeben wird, gleich ist oder geringer als ein maximal zulässiger Wert.
In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt S124 weiter, und die Anzahl Nmis von Zündausfällen (im folgenden als Zündausfallanzahl Zyklus ist dann vollständig durchgeführt. Wird ein nächstes Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCR der ECU 23 zugeführt, wird die Zündausfallsteuerungsroutine wieder von Schritt S110 aus gestartet.
Wie oben beschrieben, wird der normale Motorantrieb ausgeübt, wenn in Schritt S112 bestimmt wird, daß der NOx-Katalysator 13a nicht mit adsorbiertem NOx gesättigt ist.
Ist in Schritt S112 bestimmt, daß der geschätzte Wert QNT der NOx-Abgabemenge größer ist als der Schwellwert QNT0 und ist daher das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S112 "JA", wird bestimmt, daß die Adsorptionsfähigkeit des NOx-Katalysators 13a den gesättigten Zustand erreicht hat. In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt S114 weiter. In Schritt S114 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob die Anzahl von Malen, welche die Zünd­ ausfallssteuerungsroutine durchgeführt wurde, d. h. die Anzahl von Malen N, welche die Kurbelwinkelsynchronisa­ tionssignale θCR erzeugt worden ist (im nachfolgenden als θCR-Erzeugungsanzahl N bezeichnet), und zwar nach dem ersten Mal, wo die geschätzte NOx-Abgabemenge QNT den Schwellwert überschritten hat oder nach der Hemmung der Zündung für den Zündausfall, QNT0 eine vorbestimmte Anzahl von Malen N₀ erreicht hat (die beispielsweise 50 ist und im folgenden als vorbestimmte Anzahl N₀ bezeichnet wird), die einer vorbestimmten Zündausfall­ periode entspricht.
Wenn in Schritt S114 bestimmt wird, daß die θCR- Erzeugungsanzahl N nicht die vorbestimmte Anzahl von Malen N₀ erreicht hat und daher das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S114 "NEIN" wird, geht die Steuerung zu Schritt S115 weiter, bei dem ein Wert "1" der θCR-Erzeugungsanzahl N hinzugefügt wird, und die Verbrennungssteuerungsroutine im gegenwärtigen Zyklus ist dann vollständig durchgeführt.
Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S112 "NEIN", wird eine Sequenz von Schritten S110, S112, S114 und S115 wiederholt durchgeführt. Danach erreicht die θCR- Erzeugungsanzahl N die vorbestimmte Anzahl N₀, und das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S114 wird "JA". In diesem Fall wird bestimmt, daß der Zeitpunkt, bei dem die Zündung zu hemmen ist, erreicht wurde, und die Steuerung geht zu Schritt S116 weiter. Im Schritt S116 versorgt die ECU 23 die Zündkerze 24 nicht mit einem Spannungszufuhr­ befehl, der einer Zündkerze 16 eines vorbestimmten Zylinders (beispielsweise des ersten Zylinders) zugeordnet ist. Hieraus folgt, daß die Zündung in diesem Zylinder gehemmt wird, wodurch ein Zündausfall bewirkt wird. Die Luftkraftstoffmischung in der zugeordneten Verbrennungskammer 15 wird daher nicht verbrannt und wird als unverbrannte Gase aus der Auspufföffnung 10 in Richtung des NOx-Katalysators 13a abgegeben. Hieraus folgt, daß eine reduzierende Atmosphäre um den NOx- Katalysator 13a herum durch unverbranntes HC geschaffen wird, das in den unverbrannten Gasen enthalten ist, und das adsorbierte NOx wird in der reduzierenden Atmosphäre desoxidiert.
Im nächsten Schritt S118 wird die θCR-Erzeugungsanzahl N auf "1" zurückgesetzt und ein Wert "1" zur Zündausfallan­ zahl Nmis zugefügt. Ferner wird in Schritt S120 bestimmt, ob die Zündausfallanzahl Nmis einen vorbestimmten Wert Nmis0 übersteigt. Der vorbestimmte Wert Nmis0 wird im voraus zu derjenigen Anzahl von Zündausfällen (beispielsweise 50) gesetzt, die als ausreichend angesehen werden kann, das vom NOx-Katalysator 13a adsorbierte NOx zu desoxidieren. Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S120 "NEIN" und wird daher bestimmt, daß das am NOx-Katalysator 13a adsorbierte NOx nicht vollständig oxidiert ist, ist die Verbrennungs­ steuerroutine im vorliegenden Zyklus vollständig durchgeführt.
Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S114 "NEIN", wird die Sequenz von Schritten S110, S112, S114 und S115 wiederholt durchgeführt. Danach wird, wenn die θCR- Erzeugungsanzahl N die vorbestimmte Anzahl N₀ erreicht hat und das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S114 "JA" wird, ein intermittierender Zündungsfehler verursacht (Schritt S116).
Wie oben beschrieben, wird der Zündausfall-Antrieb oder der Zündungsfehler-Antrieb intermittierend ausgeführt.
Überschreitet die Zündausfallanzahl Nmis, die vom intermittierenden Zündausfall-Antrieb verursacht wird, den vorbestimmten Wert Nmis0, wird das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S120 "JA". In diesem Fall kann angenommen werden, daß eine Zeitdauer verstrichen ist, die notwendig ist für die vollständige Oxidierung des am NOx-Katalysator 13a adsorbierten NOx. Es kann daher angenommen werden, daß das NOx vollständig vom NOx- Katalysator 13a beseitigt worden ist und die NOx- Adsorptionsfähigkeit des NOx-Katalysators 13a wiedergewonnen wurde. Die Steuerung geht daher zu Schritt S122 weiter. In Schritt S122 wird der akkumulierte Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge auf "0" zurückgesetzt, wobei dieser Wert für die Berechnung der geschätzten NOx- Abgabemenge QNT in Schritt S110 verwendet wird.
Hieraus ergibt sich, daß das geschätzte NOx-Adsorptions­ verhältnis KNOX auf 1,0 gesetzt wird, wenn die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Unterroutine wieder in Schritt S110 im nächsten Zündausfallsteuerungsroutinen­ ausführzyklus ausgeführt wird. Der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge, der in Schritt S110 im nächsten Zündausfallsteuerungsroutinenausführungszyklus berechnet wird, wird daher "0". Daher wird das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S112 "NEIN", die Steuerung geht zu Schritt S124 weiter und der Zündausfall-Antrieb ist beendet.
Wie im einzelnen oben beschrieben, wird bei dieser Ausführungsform jedesmal, wenn der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge den Schwellwert QNT0 überschritten hat, die Zündung, die einem vorbestimmten Zylinder zugeordnet ist, für eine vorbestimmte Anzahl von Malen in Intervallen eines vorbestimmten Zyklus gehemmt. Hieraus folgt, daß unverbrannte Gase, die unverbranntes HC enthalten, intermittierend dem NOx-Katalysator 13a zugeführt werden, wodurch adsorbiertes NOx desoxidiert wird und die NOx-Adsorptionsfähigkeit des NOx- Katalysators 13a in angemessener Weise wiederhergestellt wird. Ferner kann ein stabilisierter Magerverbrennungsantriebszustand des Motors 1 aufrecht erhalten werden.
Zusätzlich ist es nicht erforderlich, die Kraftstoffmenge zu erhöhen, die geliefert wird, um das unverbrannte HC zu versorgen. Es tritt daher keine schnelle Änderung im Motoroutput aufgrund einer Erhöhung der zugeführten Kraftstoffmenge und daher keine Verschlechterung im Antriebs-"Feeling" auf. Ferner wird die Kraftstoffaus­ nutzung nicht verringert.
Während des intermittierenden Zündausfall-Antriebs oder des Zündungsfehler-Antriebs wird der Motor 1 mit dem mageren Luftkraftstoffverhältnis getrieben und die Auspuffgase, die vom Motor 1 abgegeben werden, enthalten eine große Menge an Sauerstoff. Unverbrannte Gase, die durch den Zündausfall verursacht und nicht für die Desoxidation von NOx verwendet werden, werden daher vollständig durch den Dreiwegkatalysatorumwandler 13b oxidiert und werden nicht in die Atmosphäre abgegeben.
Ein Verbrennungssteuerungsverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden erläutert.
Das Verfahren dieser Ausführungsform hat das Merkmal, daß das Luftkraftstoffverhältnis auf ein Luftkraftstoffver­ hältnis (übermageres Luftkraftstoffverhältnis) gesetzt wird, das magerer ist als das Luftkraftstoffverhältnis, das der Verbrennungsgrenze entspricht, um hierdurch einen Zündausfall zu verursachen. Eine Verbrennungssteuervor­ richtung zur Durchführung des Verfahrens der dritten Ausführungsform kann in gleicher Weise wie die Vorrichtung von Fig. 1 aufgebaut sein, so daß sich eine Erläuterung dieser Vorrichtung erübrigt.
Bei dieser Ausführungsform wird jedesmal, wenn ein Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCR der ECU 23 während des Laufs eines Motors 1 zugeführt wird, die Verbrennungs-steuerungs-(Zündausfallssteuerungs)Routine, die in Fig. 12 dargestellt ist, von der ECU 23 ausgeführt.
Zuerst wird in Schritt S130, der dem Schritt S110 von Fig. 11 entspricht, die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Unterroutine von der NOx-Schätzeinheit 33 ausgeführt, um einen geschätzten Wert QNT der Katalysa­ torabgabe-NOx-Menge zu berechnen. Dann wird vom Vergleicher 34 der Adsorptionssättigungsbestimmungsein­ heit 32 im Schritt S132, der dem Schritt S112 von Fig. 11 entspricht, bestimmt, ob der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge einen vorbestimmten Schwell­ wert QNT0 überschritten hat.
Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S132 "NEIN", wird der Schritt S142, der dem Schritt S124 von Fig. 11 entspricht, ausgeführt, um die Zündausfallanzahl Nmis auf "0" zu setzen, und die Verbrennungssteuerroutine im gegenwärtigen Zyklus ist beendet.
Ist andererseits das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S132 "JA", geht die Steuerung zu Schritt S134 weiter, und der Zündausfall-Antrieb wird unter der Steuerung der ECU 23 gestartet.
Im einzelnen wird in Schritt S134 das Luftkraftstoffver­ hältnis einer Luftkraftstoffmischung, die einem vorbestimmten Zylinder (beispielsweise dem ersten Zylinder) zugeführt wird, gemäß der folgenden Gleichung (5) korrigiert, um das Luftkraftstoffverhältnis auf das übermagere Luftkraftstoffverhältnis AFT zu setzen:
AFT = AF₀ + DAF, (5)
wobei AF₀ ein mageres Luftkraftstoffzielverhältnis während des Normalantriebs und DAF der Korrekturwert des Zielverhältnisses sind.
Das übermagere Luftkraftstoffverhältnis AFT hat einen Wert, der auf der mageren Seite hinsichtlich des Luft­ kraftstoffverhältnisses, das der Grenze der Verbrennung entspricht, gesetzt ist, und der auf einen Wert gesetzt ist, welcher einen Zündausfall mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit (beispielsweise 0,02) verursacht, wenn die Luftkraftstoffmischung des übermageren Luftkraft­ stoffverhältnisses AFT durch die Zündkerze 16 gezündet wird. Wird das übermagere Luftkraftstoffverhältnis AFT auf einen übermäßig großen Wert gesetzt, tritt eine Verbrennung zu keiner Zeit auf und der Antrieb des Motors 1 kann nicht aufrecht erhalten werden, was ein Problem verursacht.
Um daher das angemessene übermagere Luftkraftstoffver­ hältnis AFT zu erhalten, wird der Korrekturwert DAF empirisch ermittelt, so daß der Zündausfall mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit (Frequenz) bewirkt wird, um beispielsweise einen Zündausfall einmal pro 50 Zündungen zu verursachen.
Ist das übermagere Luftkraftstoffverhältnis AFT gesetzt, wird unter der Steuerung der ECU 23 die vom Kraftstoffeinspritzventil 3 eingespritzte Kraftstoffmenge auf einen Wert verringert, der dem übermageren Luftkraftstoffverhältnis AFT entspricht. Als Resultat tritt der Zündausfall mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit auf. Ist der Zündausfall aufgetreten, werden unverbrannte Gase in Richtung des NOx-Katalysators 13a abgegeben und das vom Katalysator 13a adsorbierte NOx wird desoxidiert und von unverbranntem HC entfernt, das in den unverbrannten Gasen enthalten ist.
Ferner wird in Schritt S134 das EGR-Ventil 27 um einen vorbestimmten Winkel geöffnet. Als Resultat wird eine vorbestimmten Menge an Auspuffgasen in Richtung der Seite der Zufuhröffnung 2 zirkuliert, um die Menge an Sauer­ stoff in der Luftkraftstoffmischung zu reduzieren, wodurch das Bewirken des Zündausfalls erleichtert wird.
Im nächsten Schritt S136 wird ein Wert 0,02, der gleich ist einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit für das Auf­ treten des Zündausfalls, der Zündausfallanzahl Nmis hinzugefügt. Dann wird im nächsten Schritt S138, der dem Schritt S120 von Fig. 11 entspricht, bestimmt, ob die Zündausfallanzahl Nmis einen vorbestimmten Wert Nmis0 übersteigt. Der vorbestimmte Wert Nmis0 wird auf einen Wert gesetzt, der gleich ist zur Zündausfallanzahl (beispielsweise 50), bei welcher das am NOx-Katalysator 13a adsorbierte NOx als ausreichend desoxidiert angesehen werden kann.
Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S138 "NEIN", wird bestimmt, daß das am NOx-Katalysator 13a adsorbierte NOx nicht vollständig desoxidiert ist, und die Steuerungsroutine im gegenwärtigen Zyklus ist beendet. Danach wird, wenn die Zündausfallanzahl Nmis den vorbestimmten Wert Nmis0 nicht übersteigt, der Zündaus­ fall-Antrieb fortgesetzt.
Hat andererseits die Zündausfallanzahl Nmis den vorbestimmten Wert Nmis0 (50) überschritten und wird das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S138 "JA", so wird bestimmt, daß die Periode des Zündausfallantriebs genügend lang ist und daher das am NOx-Katalysator 13a adsorbierte NOx vollständig desoxidiert ist. In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt S140 weiter. In Schritt S140 wird das Luftkraftstoffverhältnis auf das magere Luftkraftstoffverhältnis AF₀ gesetzt und das EGR- Ventil 27 geschlossen oder zur normalen Öffnungsposition zurückgeführt. Dann wird der akkumulierte Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge, die für die Berechnung der geschätzten NOx-Abgabemenge QNT im Schritt S130 verwendet wurde, auf "0" zurückgesetzt, und die Steuerungsroutine ist im gegenwärtigen Zyklus beendet.
Ist der akkumulierte Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx- Menge somit auf "0" zurückgesetzt, wird der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge, die in Schritt S130 (entsprechend zu Schritt S110) des nächsten Zündaus­ fallroutinenausführungszyklus berechnet wurde, zu "0", wie in Schritt S110 von Fig. 11 erläutert. Das Ergebnis der Bestimmung im nächsten Schritt S132 wird daher "NEIN". In diesem Fall ist der Zündausfall-Antrieb beendet und die Steuerung geht zu Schritt S142 weiter, und die Zündausfallanzahl Nmis wird auf "0" zurückgesetzt.
Daher wird jedesmal, wenn der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge den Schwellwert QNT0 übersteigt, das Luftkraftstoffverhältnis der Luftkraft­ stoffmischung, die dem vorbestimmten Zylinder zugeführt wird, auf das übermagere Luftkraftstoffverhältnis AFT gesetzt. Als Resultat tritt der Zündausfall in einer vorbestimmten Anzahl mit einer vorbestimmten Frequenz auf, so daß unverbrannte Gase intermittierend dem NOx- Katalysator 13a zugeführt werden. Daher wird am NOx- Katalysator 13a adsorbiertes NOx vollständig desoxidiert und entfernt, und die NOx-Adsorptionsfähigkeit des NOx- Katalysators 13a wird entsprechend wieder hergestellt.
Ferner kann gemäß dieser Ausführungsform wie im Fall der zweiten Ausführungsform eine genügend große Menge an unverbranntem Gas dem NOx-Katalysator 13a zugeführt werden, ohne daß die zugeführte Kraftstoffmenge erhöht wird, indem der Zündausfallantrieb durchgeführt wird, in welchem der Zündausfall für eine vorbestimmte Anzahl von Malen in Intervallen eines vorbestimmten Zyklus (bei einer vorbestimmten Frequenz) für den vorbestimmten Zylinder verursacht wird. Daher kann der Motor 1 stabil im Magerverbrennungs-Antriebszustand gehalten werden, ohne daß eine schnelle Änderung im Motoroutput bewirkt wird und die NOx-Adsorptionsfähigkeit des NOx- Katalysators 13a kann ohne Verschlechterung des Fahrge­ fühls und der Kraftstoffausnutzung wieder hergestellt werden.
Ferner werden wie im Fall der zweiten Ausführungsform unverbrannte Gase, die vom Zündausfall erzeugt werden und die nicht für die Desoxidation von NOx verwendet werden, vollständig vom Dreiwegkatalysatorumwandler 13b oxidiert und nicht in die Atmosphäre abgegeben.
Im folgenden wird eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Die Vorrichtung dieser Ausführungsform ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie die Vorrichtung von Fig. 1, so daß sich eine Erläuterung für gemeinsame Komponenten beider Vorrichtungen erübrigt. Bei dieser Ausführungsform sind die EGR-Zirkulationsleitung 26 und das EGR-Ventil 27, die in Fig. 1 gezeigt sind, nicht erforderlich.
Die ECU 23 dieser Ausführungsform hat in funktioneller Weise verschiedene, in Fig. 13 dargestellte Komponenten.
Im einzelnen hat die ECU 23 eine Motorabgabe-NOx-Mengen­ schätzeinrichtung 130 zum Schätzen der Abgabemenge an NOx vom Motor 1 an die Auspuffleitung 14. Die NOx-Schätzein­ heit 130 weist eine Motdrabgabe-NOx-Konzentrationsschätz­ einheit 131 zum Schätzen der Konzentration DN des NOx auf, das vom Motor 1 zur Auspuffleitung 14 gemäß dem Luftüberschußverhältnis λ abgegeben wird; eine Verzögerungskorrektureinheit 132 zum Ableiten eines Korrekturkoeffizienten KIg, der zur Korrektur der geschätzten NOx-Konzentration DN gemäß dem Zündzeitpunkt verwendet wird; und eine Zufuhrluftmengenberechnungsein­ heit 133 zum Berechnen der Menge Qa an Zufuhrluft, die dem Motor 1 zugeführt wird. In der NOx-Schätzeinheit 130 wird das Produkt der Zufuhrluftmenge Qa, der geschätzten NOx-Konzentration DN und des Korrekturkoeffizienten KIg durch Multiplizierer 200 als geschätzter Wert QNO der Motorabgabe-NOx-Menge berechnet.
Die ECU 23 enthält ferner eine Adsorptionsverhältnis­ schätzeinrichtung 135 zum Ableiten des geschätzten Werts KNOX des Adsorptionsverhältnisses von NOx durch den NOx- Katalysator 13a gemäß dem akkumulierten Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge; eine Reinigungsverhältnisschätz­ einrichtung 136 zum Ableiten des geschätzten Wertes KCAT des Reinigungsverhältnisses von NOx durch den Dreiweg­ katalysatorumwandler 13b gemäß dem Sauerstoffüberschuß­ verhältnis λ; eine Katalysatorabgabe-NOx-Mengenschätz­ einrichtung 137 zum Ableiten des NOx-Abgabeverhältnisses auf der Basis des geschätzten NOx-Adsorptionsverhält­ nisses KNOX und des geschätzten NOx-Reinigungsverhält­ nisses KCAT, und zum Ableiten des Produkts des NOx- Abgabeverhältnisses und der geschätzten Motorabgabe-NOx- Menge QN0 als die geschätzte Katalysatorabgabe-NOx-Menge QNT; und einen Vergleicher 138 zum Vergleichen der geschätzten Katalysatorabgabe-NOx-Menge QNT mit dem Schwellwert QNT0 Ist die geschätzte Abgabemenge QNT größer als der Schwellwert QNT0, wird ein Fettverbrennungs-Antriebssignal vom Vergleicher 138 ausgegeben. Ist das Fettverbrennungs-Antriebssignal für eine vorbestimmte Zeitdauer tR ausgegeben, wird ein Rücksetzungssignal zur Adsorptionsverhältnisschätzein­ richtung 135 ausgegeben, so daß der akkumulierte Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge auf "0" zurückgesetzt wird.
Die vorstehende Verbrennungssteuerungsvorrichtung ist derart ausgebildet, daß sie den Antriebszustand in den Fettverbrennungszustand ändert, wenn die NOx-Adsorptions­ fähigkeit des NOx-Katalysators 13a während des Magerver­ brennungsantriebs im wesentlichen gesättigt ist, und hält den Fettverbrennungsantrieb für eine vorbestimmte Zeitdauer aufrecht, um den NOx-Katalysator 13a in eine reduzierende Atmosphäre zu bringen, um die Adsorptions­ fähigkeit des NOx-Katalysators 13a wiederzugewinnen. Der Fettverbrennungszustand enthält einen Antriebszustand, in welchem das Luftkraftstoffverhältnis im wesentlichen zum theoretischen Luftkraftstoffverhältnis hin rückkoppelungsgesteuert (geregelt) ist.
Der Betrieb der vorstehenden Verbrennungssteuervorrich­ tung wird im folgenden erläutert.
Jedesmal, wenn das Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCR der ECU 23 während des Laufes des Motors 1 zugeführt wird, wird die in Fig. 14 dargestellte Verbrennungs­ steuerroutine ausgeführt.
Zuerst wird in Schritt S210 bestimmt, ob die Magerver­ brennungs-Antriebsbedingung gegeben ist. Beispielsweise ist die Magerverbrennungs-Antriebsbedingung gegeben, wenn die folgenden Erfordernisse und ähnliches gleichzeitig erfüllt sind: Der Motor 1 wird im Aufwärmzustand betrieben; der Motor 1 wird in einem vorbestimmten Antriebsbereich betrieben, der von der Motorgeschwindig­ keit Ne und der Motorlast bestimmt ist; und der Motor 1 wird nicht in einem Antriebszustand betrieben, in welchem der Motor beschleunigt oder verzögert werden sollte.
Ist das Resultat der Bestimmung in Schritt S210 "NEIN", d. h., ist die Magerverbrennungs-Antriebsbedingung nicht erfüllt, geht die Steuerung zu Schritt S212 weiter und die Fettverbrennungs-Antriebssteuerung wird durchgeführt.
Ist andererseits die Magerverbrennungs-Antriebsbedingung erfüllt und das Resultat der Bestimmung in Schritt S210 "JA", geht die Steuerung zu Schritt S214 weiter und der geschätzte Wert QNT der NOx-Menge, die von der Abgas­ reinigungskatalysatoreinrichtung 13 abgegeben wird, wird abgeleitet. Im Schritt S214 wird die Unterroutine, die das in Fig. 5 gezeigte Berechnungsverfahren und ein in Fig. 15 gezeigtes Berechnungsverfahren enthält, ausgeführt. Da das Berechnungsverfahren von Fig. 5 bereits erläutert wurde und der größte Teil des in Fig. 15 gezeigten Berechnungsverfahrens demjenigen in Fig. 6 entspricht, wird die Unterroutine nachstehend kurz erläutert.
In dieser Unterroutine wird der geschätzte Wert DN der Motorabgabe-NOx-Konzentration aus dem Diagramm von Fig. 7 (Schritt S60 von Fig. 5) gemäß dem Luftüberschußver­ hältnis λ durch die Konzentrationsschätzeinheit 131, die in Fig. 13 dargestellt ist, ausgelesen. Ferner wird der Korrekturkoeffizient KIg aus dem Diagramm von Fig. 8 gemäß dem Zündzeitpunkt durch die Verzögerungskorrektur­ einheit 132 von Fig. 13 (Schritt S62) ausgelesen. Als nächstes wird die Zufuhrluftmenge Qa für jeden Zylinder gemäß der Motorgeschwindigkeit Ne und dem Erfassungswert Af vom Luftstromsensor 6 durch die Zufuhrluftmengenbe­ rechnungseinheit 133 von Fig. 13 (Schritt S64) abgeleitet. Daraufhin wird die Motorabgabe-NOx-Menge QN0 für jede Erfassung des Kurbelwinkelsynchronisations­ signals θCR durch Verwendung der Gleichung (1) gemäß der geschätzten NOx-Konzentration DN, dem Korrektur­ koeffizienten KIg und der Zufuhrluftmenge Qa durch die NOx-Mengenschätzeinrichtung 130 von Fig. 13 (Schritt S66) berechnet.
Nach der Berechnung der Motorabgabe-NOx-Menge QN0 geht die Steuerung zu Schritt S367 von Fig. 15 weiter. In Schritt S367 wird bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeitdauer tR (beispielsweise 3 Sekunden) ab dem Start des Verbrennungsantriebs verstrichen ist. Während des Mager­ verbrennungsantriebs wird das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S367 "NEIN", und die Steuerung geht zu Schritt S368 weiter, der dem Schritt S68 von Fig. 6 entspricht. Im Schritt S368 wird der akkumulierte Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge QN0 durch Verwendung der. Gleichung (2) berechnet.
Im nächsten Schritt S370, der dem Schritt S70 von Fig. 6 entspricht, wird der geschätzte Wert KNOX des Adsorptionsverhältnisses von NOx, das vom NOx-Katalysator 13a zu derjenigen Zeit, wenn das vom Motor abgegebene NOx die Abgasreinigungskatalysatoreinrichtung 13 passiert, gemäß dem akkumulierten Wert SQN(i+1) der Motorabgabe- NOx-Menge QN0 abgeleitet, die in Schritt S368 berechnet wurde. Das Diagramm von Fig. 9 wird für die Schätzung des Adsorptionsverhältnisses KNOX verwendet. Alternativ wird die Berechnung durch die Gleichung (3) oder die folgende Regressionsgleichung durchgeführt:
KNOX(i+1) = 1 - (1-KN1)×k₂× {(1-a)×SQN(i) + α×QN(i)}
wobei α eine Konstante ist.
Im nächsten Schritt S372, der dem Schritt S72 von Fig. 6 entspricht, wird der geschätzte Wert KCAT des Reinigungs­ verhältnisses von NOx durch den Dreiwegkatalysatorum­ wandler 13b vom Diagramm von Fig. 10 auf der Basis des Luftüberschußverhältnisses λ durch die Reinigungsver­ hältnisschätzeinheit 136 von der Fig. 13 entnommen. Anstelle der Schätzung des Reinigungsverhältnisses KCAT unter Verwendung des Diagramms von Fig. 10 kann das Reinigungsverhältnis KCAT kurz durch die Bestimmung ermittelt werden, ob das Luftüberschußverhältnis λ innerhalb oder außerhalb eines engen Luftüberschußver­ hältnisbereiches liegt, wie dies bei der ersten Aus­ führungsform der Fall ist.
Ferner wird in Schritt S374, der dem Schritt S74 von Fig. 6 entspricht, das NOx-Abgabeverhältnis durch die Katalysatorabgabe-NOx-Mengenschätzeinheit 137 von Fig. 13 auf der Basis des geschätzten Wertes KNOX des Adsorptionsverhältnisses von NOx durch den NOx- Katalysator 13a und dem geschätzten Wert KCAT des NOx- Reinigungsverhältnisses durch den Dreiwegkatalysator­ umwandler 13b berechnet. Ferner wird der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge für jede Erfassung des Kurbelwinkelsynchronisationssignals θCR gemäß der vorerwähnten Gleichung (4) auf der Basis des NOx-Abgabe­ verhältnisses und der Motorabgabe-NOx-Menge QN0 berechnet, die in Schritt S66 durch die Motorabgabe-NOx- Mengenschätzeinheit 130 der Fig. 13 berechnet wird.
Nach der Berechnung des geschätzten Wertes QNT geht die Steuerung zu Schritt S216 von Fig. 14 weiter. In Schritt S216 wird durch den Vergleicher 138 von Fig. 13 bestimmt, ob der geschätzte Wert QNT der Katalysatorab­ gabe-NOx-Menge größer ist als ein vorbestimmter Schwell­ wert QNT0. Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S216 "NEIN", wird bestimmt, daß die in die Atmosphäre abgegebene NOx-Menge gleich ist oder geringer als ein maximal zulässiger Wert, und die Steuerung geht zu Schritt S218 weiter, um die Magerverbrennungs-Antriebs­ steuerung auszuführen.
Ist andererseits das Resultat der Bestimmung in Schritt S216 "JA", d. h. ist die Katalysatorabgabe-NOx-Menge QNT größer als der vorbestimmte Schwellwert QNT0, wird die Adsorptionsfähigkeit des NOx-Katalysators 13a als gesättigt angesehen. In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt S212 weiter, um die Fettverbrennungs-Antriebs­ steuerung auszuführen.
Wird eine Änderung vom Magerverbrennungs-Antrieb zum Fettverbrennungs-Antrieb durchgeführt, wenn die NOx-Menge QNT größer wird als der Schwellwert QNT0, wird die Menge an HC, die vom Motor 1 abgegeben wird, größer als im Magerverbrennungszustand. Das HC reagiert dann mit NOx, um das vom NOx-Katalysator 13a adsorbierte NOx zu desoxidieren. Hieraus folgt, daß die Menge an in die Atmosphäre abgegebenem NOx verringert wird und der NOx- Katalysator 13a kann wieder NOx adsorbieren.
Wird in Schritt S216 zum ersten Mal bestimmt, daß die NOx-Menge QNT größer ist als der Schwellwert QNT0 und eine Änderung in die Fettverbrennungs-Antriebssteuerung durchgeführt, wie oben beschrieben, wird der Zeitzähler der ECU 23 zu dieser Zeit gestartet, um das Zählen der verstrichenen Zeit ab dem Start der Fettverbrennungs- Antriebssteuerung zu starten.
Wie oben beschrieben, wird, falls der NOx-Katalysator 13a mit adsorbiertem NOx auch dann gesättigt ist, wenn die Magerverbrennungs-Antriebsbedingung nicht erfüllt ist, der Fettverbrennungsantrieb ausgeführt, um NOx zu desoxidieren. Während dieser Zeit wird eine Sequenz von Schritten S210, S214, S216 und S212 wiederholt durchgeführt. Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S367 der in den Fig. 5 und 15 dargestellten und dem Schritt S214 entsprechenden Unterroutine "NEIN", d. h. verstreicht eine vorbestimmte Zeit tR nicht nach dem Start der Fettverbrennungs-Antriebssteuerung, wird der akkumulierte Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge auch in S368 aktualisiert. Es wird daher in Schritt S216 bestimmt, daß die Katalysatorabgabe-NOx-Menge QNT noch größer ist als der Schwellwert QNT0. Infolgedessen wird der Fettverbrennungs-Antriebszustand für die vorbestimmte Zeit tR aufrecht erhalten, so daß das NOx vollständig desoxidiert wird.
Ist die vorbestimmte Zeit tR nach dem Start der Fettver­ brennungs-Antriebssteuerung verstrichen und das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S367 "JA", geht die Steuerung zu Schritt S376 weiter. In Schritt S376 wird angenommen, daß das gesamte NOx, das am NOx-Katalysator 13a adsorbiert wurde, desoxidiert ist, und ein Rücksetzungs­ signal wird zur Adsorptionsverhältnisschätzeinheit 135 von Fig. 13 ausgegeben, wodurch der akkumulierte Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge auf "0" zurückgesetzt wird. Infolgedessen wird der geschätzte Wert des NOx- Adsorptionsverhältnisse KNOX, das im nächsten Schritt S370 abgeleitet wird, zu 1,0, und der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge, die in Schritt S374 berechnet wird, wird "0". In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt S218 weiter, um die Magerver­ brennungs-Antriebssteuerung wieder zu starten. Dies bedeutet, daß die Fettverbrennungs-Antriebssteuerung zur Desoxidation von NOx beendet ist.
Danach erhöht sich, wenn das geschätzte NOx-Adsorptions­ verhältnis KNOX wieder bei einer Erhöhung des akkumulier­ ten Wertes SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge verringert wird, der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx- Menge von neuem.
Wird der Antriebszustand des Motors 1 zwischen dem Mager­ verbrennungszustand und dem Fettverbrennungszustand verändert, ändert sich die Motorabgabe-NOx-Menge QN0 und die Katalysatorabgabe-NOx-Menge QNT mit der verstrichenen Zeit, wie in Fig. 16 gezeigt. In Fig. 16 gibt die Einpunkt-Strich-Linie die Motorabgabe-NOx-Menge QN0 an, die durchgezogene Linie gibt die Katalysatorabgabe-NOx- Menge QNT an und die gestrichelte Fläche gibt die NOx- Adsorptionsmenge oder die Reinigungsmenge durch die Abgasreinigungskatalysatoreinrichtung 13 an.
Wie in Fig. 16 gezeigt, verringert sich die NOx- Reinigungsmenge durch die Abgasreinigungskatalysator­ einrichtung 13 mit der verstrichenen Zeit während dem Magerverbrennungsantrieb. Daraufhin wird, wenn der geschätzte Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge den vorbestimmten Wert QNT0 erreicht, wenn eine Zeitdauer von beispielsweise tL1 ab dem Start des Magerverbrennungs­ antriebs verstrichen ist, der Motorantriebszustand vom Magerverbrennungszustand (A) zum Fettverbrennungszustand verändert. Danach wird der Fettverbrennungsantrieb für die vorbestimmte Zeitdauer tR aufrecht erhalten. Während des Fettverbrennungsantriebs wird das gesamte vom NOx- Katalysator 13a adsorbierte NOx desoxidiert. Ist die vorbestimmte Zeit tR nach dem Start des Fettverbrennungsantriebs verstrichen und der Magerver­ brennungszustand (B) wieder eingestellt, wird daher die NOx-Adsorptionsfähigkeit des NOx-Katalysators 13a wieder hergestellt.
Ferner kann, da eine Änderung vom Magerverbrennungs­ zustand zum Fettverbrennungszustand sofort durchgeführt wird, nachdem die Katalysatorabgabe-NOx-Menge QNT den vorbestimmten Wert QNT0 erreicht hat, die Menge an in die Atmosphäre abgegebenem NOx immer auf einen Wert gleich oder geringer als der vorbestimmte Wert QNT0 gedrückt werden. Wie beispielhaft durch die Zeitdauer tL1 des Magerverbrennungsantriebs (A) und die Zeitdauer tL2 (≠ tL1) des Magerverbrennungsantriebs (B) angedeutet, ist die Zeitdauer t des Magerverbrennungszustands nicht immer konstant. Das bedeutet, daß in dem Antriebszustand, in welchem die NOx-Abgabemenge klein ist, der Magerver­ brennungsantrieb für eine relativ lange Zeitdauer aufrecht erhalten wird. Die Häufigkeit des Übergangs in den Fettverbrennungsantrieb ist daher gering, wodurch es möglich wird, eine Verschlechterung der Kraftstoffaus­ nutzung und eine Variation des Drehmoments zu unter­ drücken. Ferner wird in dem Fall, daß der Motorantrieb in einer Weise ausgeführt wird, daß der Motorantriebsbereich häufig zwischen Antriebsbereichen mit unterschiedlichen Luftkraftstoffzielverhältnissen ändert, ein Übergang zwischen dem Magerverbrennungsantrieb und dem Fettver­ brennungsantrieb gemäß dem derart geänderten Antriebs­ zustand durchgeführt. Es tritt daher kein Problem auf, auch wenn die vorliegende Erfindung auf einen derartigen Motorantrieb angewendet wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorerwähnte erste bis vierte Ausführungsform begrenzt und es können vielerlei Modifikationen durchgeführt werden.
Beispielsweise wird in der ersten Ausführungsform der Motorantriebszustand vom Magerverbrennungszustand zum theoretischen Verhältnis-Antriebszustand verändert, wo das Luftkraftstoffverhältnis zum theoretischen Luftkraft­ stoffverhältnis gesetzt wird, beispielsweise zur Zeit des Beschleunigungsantriebs oder eines Schwerlastantriebs. Alternativ kann ein Übergang vom Magerverbrennungszustand zum Fettverbrennungszustand, wo das Luftkraftstoffver­ hältnis kleiner eingestellt wird als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis, durchgeführt werden.
Ferner wird in der ersten Ausführungsform die Bestimmung, ob der Übergang zum NOx-reduzierten Antrieb durchgeführt werden soll, gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs des geschätzten Wertes QNT und der Katalysatorabgabe-NOx- Menge (g/sec) mit dem Schwellwert QNT0 durchgeführt. Die Bestimmung, ob der Übergang zum NOx-reduzierten Antrieb durchgeführt werden soll, kann jedoch auch gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen einem tatsächlich gemessenen Wert oder geschätztem Wert der vom NOx- Katalysator 13a adsorbierten Menge an NOx und der gesättigten Adsorptionsmenge durchgeführt werden, oder gemäß dem Ergebnis einer Bestimmung, die der Abgabe-NOx- Konzentration (PPM) zugeordnet ist.
Es ist auch möglich zu bestimmen, daß die Adsorptions­ menge an NOx durch den NOx-Katalysator 13a den gesättigten Wert erreicht hat, und den NOx-reduzierten Antrieb durchzuführen, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer ab dem Start des Magerverbrennungsantriebs verstrichen ist. Vorzugsweise wird die vorbestimmte Zeitdauer derart eingestellt, daß die Abgabe-NOx-Menge QNT den vorbestimmten Wert QNT0 nicht übersteigt.
Ferner wird im NOx-reduzierten Antrieb die EGR-Menge erhöht und der Zündzeitpunkt verzögert, um die Verbrennungstemperatur abzusenken. Es ist jedoch nicht notwendig, gleichzeitig beide Vorgänge durchzuführen, und es kann lediglich einer dieser Vorgänge ausgeführt werden.
In der NOx-Abgabemengenberechnungsunterroutine der ersten Ausführungsform werden geschätzte Werte verwendet, die aus verschiedenen Diagrammen entnommen werden. Es können jedoch auch tatsächlich gemessene Werte anstelle der geschätzten Werte verwendet werden, die Teilen der Information entsprechen, die von verschiedenen Sensoren geliefert wird.
Ferner wird in der ersten Ausführungsform die Beschleunigungsbestimmung (d. h. die Bestimmung, ob eine Beschleunigungsantriebsanforderung vorhanden oder nicht vorhanden ist) auf der Basis der Öffnungsgeschwindigkeit des Drosselventils durchgeführt. Alternativ kann die Beschleunigungsbestimmung auf der Basis einer Zufuhr­ informationsvariablen durchgeführt werden, beispielsweise einer Variation in der Zufuhrluftmenge oder einer Variation des negativen Drucks der Zufuhrluft.
In der ersten Ausführungsform wird bestimmt, daß der NOx- Katalysator 13a mit adsorbiertem NOx gesättigt ist, wenn die Katalysatorabgabe-NOx-Menge QN den Schwellwert QNT0 überschritten hat. Anstattdessen ist es möglich, Teile der Lastinformation des Motors (beispielsweise Kraft­ stoffmengen, die dem Motor 1 zugeführt werden) während des Magerverbrennungsantriebs zu akkumulieren, den akkumulierten Wert hieraus abzuleiten und zu bestimmen, daß der NOx-Katalysator 13a mit adsorbiertem NOx gesättigt ist, wenn der akkumulierte Wert einen vorbestimmten Wert überschreitet. Bei dieser Modifikation führt die ECU 23 die Magerverbrennungsakkumulation durch.
In der dritten Ausführungsform wird das Luftkraftstoff­ verhältnis auf das übermagere Luftkraftstoffverhältnis AFT eingestellt und eine vorbestimmte Menge an Auspuff­ gasen durch EGR rezirkuliert, um einen Zündausfall zu verursachen. Ein ausreichender Effekt kann jedoch auch nur dadurch erreicht werden, daß das Luftkraftstoffver­ hältnis auf das übermagere Luftkraftstoffverhältnis AFT eingestellt wird. Ferner kann ein Zündausfall in angemessener Weise einfach dadurch verursacht werden, daß die Auspuffgase von EGR rezirkuliert werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Rezirkulationsmenge der Auspuffgase auf einen größeren Wert einzustellen.
In der zweiten und dritten Ausführungsform wird die Periode, während der der Zündausfallantrieb fortgeführt wird, auf der Basis der Anzahl Nmis von Zündausfällen (d. h. die akkumulierte Anzahl der Erzeugung von Kurbel­ winkelsynchronisationssignalen θCR) eingestellt. Es ist jedoch bei Berücksichtigung der Tatsache, daß die θCR Signalerzeugungsanzahl proportional ist zur akkumulierten Anzahl von Umdrehungen des Motors 1, auch möglich, die Zündausfallauftretungsperiode auf der Basis der akkumulierten Anzahl von Motorumdrehungen einzustellen, die von der θCR-Signalerzeugungsanzahl abgeleitet wird, indem eine Motorumdrehungsanzahlerfassungseinrichtung (beispielsweise die ECU 23, welche mit dem Kurbelwinkel­ sensor 18 zusammenwirkt, um als Motorumdrehungsanzahl­ erfassungseinrichtung zu dienen) verwendet wird. Ferner kann der Zündausfallantrieb aufrecht erhalten werden, bis eine vorbestimmte Zeit nach dem Start der Zündausfall­ steuerung verstrichen ist.
Ferner wird in der zweiten und dritten Ausführungsform der Zündausfall in einem vorbestimmten Zylinder (beispielsweise dem ersten Zylinder) verursacht. Der Zündausfall kann jedoch in einer Vielzahl von Zylindern und insbesondere auch sequenziell in allen Zylindern unter der Steuerung der ECU 23 verursacht werden.
Ferner wird in der zweiten und dritten Ausführungsform bestimmt, daß die NOx-Adsorptionsmenge einen gesättigten Wert erreicht hat, wenn die NOx-Abgabemenge QNT den Schwellwert QNT0 erreicht hat. Alternativ ist es möglich zu bestimmen, daß die NOx-Adsorptionsmenge den gesättigten Wert erreicht hat, wenn die verstrichene Zeit ab dem Start des Magerverbrennungsantriebs, die vom Zeitzähler in der ECU 23 gemessen wird, eine vorbestimmte Zeit überschritten hat, oder wenn die akkumulierte Kraftstoffeinspritzmenge während dem Magerverbrennungs­ antrieb einen vorbestimmten Wert überschreitet.
In der vierten Ausführungsform wird das Luftkraftstoff­ verhältnis im wesentlichen auf das theoretische Luft­ kraftstoffverhältnis in der Fettverbrennungs-Antriebs­ steuerung zum Desoxidieren von adsorbiertem NOx eingestellt. Es ist jedoch lediglich erforderlich, eine reduzierende Atmosphäre um den NOx-Katalysator 13a herum zu schaffen, die HC enthält. Daher kann das Luftkraft­ stoffverhältnis auf einen Wert eingestellt werden, der auf der fetten Seite hinsichtlich des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses liegt.
Ferner wird in der vierten Ausführungsform die Bestimmung, ob ein Übergang zwischen dem Magerverbrennungsantrieb und dem Fettverbrennungsantrieb durchgeführt werden sollte, gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs der Katalysatorabgabe-NOx-Menge QNT mit dem Schwellwert QNT0 durchgeführt. Alternativ kann die Not­ wendigkeit eines Übergangs gemäß dem Ergebnis einer Bestimmung bestimmt werden, die der Abgabe-NOx-Konzentra­ tion (PPM) etc. zugeordnet ist. In jeder der obigen Ausführungsformen werden geschätzte Werte verwendet, die von verschiedenen Diagrammen abgeleitet werden. Es können jedoch auch tatsächlich gemessene Werte anstelle der geschätzten Werte verwendet werden.
Ferner wird in jeder Ausführungsform ein Sechszylinder­ reihenbenzinmotor verwendet. Die Verbrennungssteuerungs­ vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann jedoch auf irgendeinen Typ eines Verbrennungsmotors unabhängig von der Anzahl der Zylinder und des Typs angewendet werden. Ferner kann das Merkmal der ersten bis vierten Ausführungsform in der erforderlichen Weise kombiniert werden.
Aus den oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ersichtlich, daß die Erfindung vom Fachmann abgeändert werden kann, ohne den Sinn und den Umfang der Erfindung zu verlassen. Derartige Modifikationen sind vom Umfang der folgenden Ansprüche umfaßt.
Weiterhin umfaßt der Begriff "Steuerung" (engl.: control) sowohl die Steuerung im engeren Sinn als auch eine Regelung.

Claims (80)

1. Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1) mit einem Abgasreinigungskatalysator (13), der in einer Auspuffleitung (14) angeordnet ist, um die Emission von Stickstoffoxid in die Atmosphäre zu verringern, wobei der Abgasreinigungskatalysator (13) derart betreibbar ist, daß er Stickstoffoxid adsorbiert, das in Auspuffgasen enthalten ist, die vom Verbrennungsmotor (1) abgegeben werden, wenn der Motor (1) in einem Magerverbrennungszu­ stand ist, wo ein Luftkraftstoffverhältnis einer zum Motor (1) geleiteten Luftkraftstoffmischung magerer ist als ein theoretisches Luftkraftstoffverhältnis, und daß er adsorbiertes Stickstoffoxid desoxidiert, wenn der Motor (1) in einem fetten Verbrennungszustand ist, wo das Luftbrennstoffverhältnis gleich ist oder fetter als das theoretische Luftbrennstoffverhältnis, mit:
einer Adsorptionszustandsschätzeinrichtung (23, 32) zum Schätzen eines Adsorptionszustandes von Stickstoffoxid, das vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird; und
einer Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (23, 36) zum Verschlechtern eines Verbrennungszustands im Verbrennungsmotor (1) gemäß dem Adsorptionszustand des Stickstoffoxids, der von der Adsorptionszustandsschätz­ einrichtung (32) geschätzt wurde, wenn der Motor im Magerverbrennungszustand ist.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei welchem die Adsorptionszustandsschätzeinrichtung (23, 32) eine Adsorptionssättigungsbestimmungseinrichtung (32) aufweist, um zu bestimmen, ob eine Menge (QNT) an Stickstoffoxid, die vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wurde, einen Sättigungsbereich erreicht hat; und wobei die Verbrennungszustandsverschlechterungsein­ richtung (23, 36) den Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors (1) verschlechtert, wenn die Adsorptionssättigungsbestimmungseinrichtung (32) bestimmt, daß die Menge an Stickstoffoxid, die vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wurde, den Sättigungsbereich im Magerverbrennungszustand erreicht hat.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Adsorptionssättigungsbestimmungseinrichtung (32) eine erste Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (33); (130, 135, 136, 137) zum Schätzen einer Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid vom Abgasreinigungskatalysator (13) aufweist; und die Adsorptionssättigungsbestimmungseinrichtung (32) be­ stimmt, daß die Menge an Stickstoffoxid, die vom Abgas­ reinigungskatalysator (13a) adsorbiert wurde, den Sätti­ gungsbereich erreicht hat, wenn die Stickstoffoxidabgabe­ menge (QNT), die von der Stickstoffoxidabgabemengeschätz­ einrichtung (33); (130, 135, 136, 137) geschätzt wird, einen vorbestimmten Wert (QNT0) übersteigt.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (33); (130, 135, 136, 137) eine zweite Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130) zum Schätzen einer Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung (14) aufweist, und eine Adsorptionsverhältnisschätzeinrichtung (135) zum Schätzen eines Adsorptionsverhältnisses (KNOX) an Stickstoffoxid, das vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird; und die erste Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (33); (130, 135, 136, 137) die Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid vom Abgasreinigungskatalysator (13a) schätzt, die auf der Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) basiert, die von der zweiten Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130) geschätzt wird, und dem Adsorptionsverhältnis (KNOX) des vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbierten Stickstoffoxids, das von der Adsorptionsverhältnisschätz­ einrichtung (135) geschätzt wird.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die erste Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130, 135, 136, 137) eine Reinigungsverhältnis­ schätzeinrichtung (136) zum Schätzen eines Reinigungsverhältnisses (KCAT) des Stickstoffoxids aufweist, das vom Abgasreinigungskatalysator (13b) gereinigt wird; und die erste Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130, 135, 136, 137) die Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid vom Abgasreinigungskatalysator (13) schätzt, die auf der Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) basiert,die von der zweiten Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130) geschätzt wird, dem Adsorptionsverhältnis (KNOX) des Stickstoffoxids, das vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, das von der Adsorp­ tionsverhältnisschätzeinrichtung (135) geschätzt wird, und dem Reinigungsverhältnis (KCAT) des Stickstoffoxids, das vom Abgasreinigungskatalysator (13b) gereinigt wird, welches von der Reinigungsverhältnisschätzeinrichtung (136) geschätzt wird.
6. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die zweite Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130) die Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung (14) schätzt, die auf der Konzentration (DN) von Stickstoffoxid basiert, das vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung (14) abgegeben wird, und einer Zufuhrin­ formationsvariablen, die eine Menge (Qa) an Zufuhrluft repräsentiert, die zum Verbrennungsmotor (1) geleitet wird.
7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die zweite Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130) die Konzentration (DN) an Stickstoffoxid schätzt, die vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung (14) abgegeben wird, die auf einer Luftbrennstoff­ verhältnisinformationsvariablen (λ) basiert, die das Luftbrennstoffverhältnis der Luftbrennstoffmischung repräsentiert, die zum Verbrennungsmotor (1) geliefert wird.
8. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die zweite Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130) die Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung (14) korrigiert, die von der zweiten Stickstoffoxidabgabemenge­ schätzeinrichtung (130) gemäß dem Zündzeitpunkt (θIg) des Verbrennungsmotors (1) geschätzt wird.
9. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die zweite Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130) die Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung (14) korrigiert, die von der zweiten Stickstoffoxidabgabemenge­ schätzeinrichtung (130) gemäß einer Menge an Auspuffgasen geschätzt wird, die zum Verbrennungsmotor (1) rezirkuliert.
10. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Adsorptionsverhältnisschätzeinrichtung (135) das Adsorptionsverhältnis (KNOX) an Stickstoffoxid schätzt, das vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, welches auf der gesamten Abgabemenge (←QNOdt) an Stick­ stoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) zum Abgasreinigungs­ katalysator (13) während einer Zeitperiode basiert, die beim Start des Magerverbrennungszustands beginnt und beim Wechseln auf den Fettverbrennungszustand endet.
11. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Adsorptionssättigungsbestimmungseinrichtung (32) eine Magerverbrennungsperiodenmesseinrichtung (23) zum Messen einer Magerverbrennungsperiode aufweist, während der der Verbrennungsmotor im Magerverbrennungszustand arbeitet; und die Adsorptionssättigungsbestimmungseinrichtung (32) bestimmt, daß die Menge an Stickstoffoxid, die vom Abgas­ reinigungskatalysator adsorbiert wird, den Sättigungsbe­ reich erreicht hat, wenn die Magerverbrennungsperiode, die von der Magerverbrennungsperiodenmesseinrichtung (23) gemessen wird, einen vorbestimmten Wert (tR) übersteigt.
12. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Adsorptionssättigungsbestimmungseinrichtung (32) eine Magerverbrennungsanhäufungseinrichtung (23) zum Anhäufen von Lastinformationen am Verbrennungsmotor (1) aufweist, der im Magerverbrennungszustand betrieben wird, um hierdurch einen akkumulierten Wert der Lastinformationen abzuleiten; und die Adsorptionssättigungsbestimmungseinrichtung (32) bestimmt, daß die Menge an Stickstoffoxid, die vom Abgas­ reinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, den Sättigungsbereich erreicht hat, wenn der akkumulierte Wert der Lastinformation, der von der Magerverbrennungsan­ triebsakkumulationseinrichtung (23) abgeleitet wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt.
13. Steuervorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die Lastinformation eine Kraftstoffmenge enthält, die dem Verbrennungsmotor (1) zugeführt wird.
14. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (36) eine Verbrennungstemperatur der Luftkraftstoffmischung absenkt, die zum Verbrennungsmotor (1) gemäß dem Adsorptionszustand des Stickstoffoxids geliefert wird, der von der Adsorptionszustandsschätzeinrichtung (32) geschätzt wird.
15. Steuervorrichtung nach Anspruch 14, welche ferner umfaßt:
eine Beschleunigungsbestimmungseinrichtung (37) zur Bestimmung, ob der Verbrennungsmotor (1) in einem Beschleunigungsantriebszustand ist, in dem die Lastinformation, die einen Lastzustand des Verbrennungs­ motors angibt, mit einem Beschleunigungsbestimmungs­ schwellwert (Ath) verglichen wird;
eine Luftbrennstoffverhältniseinstelleinrichtung (30, 31) zum Einstellen des Luftbrennstoffverhältnisses auf einen Wert, der gleich ist oder fetter als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis, wenn die Beschleunigungsbe­ stimmungseinrichtung (37) bestimmt, daß der Verbrennungsmotor (1) im Beschleunigungsantriebszustand ist; und
eine Schwellenänderungseinrichtung (37) zum Ändern des Beschleunigungsbestimmungsschwellwertes (Ath) gemäß dem Adsorptionszustand des Stickstoffoxids, das von der Adsorptionszustandsschätzeinrichtung (32) geschätzt wird.
16. Steuervorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher die Adsorptionszustandsschätzeinrichtung (23, 32) eine Adsorptionssättigungsbestimmungseinrichtung (32) aufweist, um zu bestimmen, ob eine Menge an Stickstoffoxid, die vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, einen Sättigungsbereich erreicht hat; und die Schwellenänderungseinrichtung (37) den Beschleuni­ gungsbestimmungsschwellwert (Ath) ändert, um für die Beschleunigungsbestimmungseinrichtung (37) die Bestimmung zu vereinfachen, daß der Verbrennungsmotor (1) im Beschleunigungsantriebszustand ist, wenn die Adsorptions­ sättigungsbestimmungseinrichtung (32) bestimmt, daß die Menge an Stickstoffoxid, die vom Abgasreinigungskatalysa­ tor (13a) adsorbiert wird, den Sättigungsbereich erreicht hat.
17. Steuervorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher die Beschleunigungsbestimmungseinrichtung (37) wenigstens eine Betriebszustandsvariable, die einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) repräsentiert, mit dem Beschleunigungsbestimmungsschwellwert (Ath) vergleicht, um zu bestimmen, ob der Verbrennungsmotor (1) im Beschleunigungsantriebszustand ist.
18. Steuervorrichtung nach Anspruch 17, bei welcher die Beschleunigungsbestimmungseinrichtung (37) die Bestimmung durchführt, ob der Verbrennungsmotor (1) im Beschleunigungsantriebszustand ist, indem eine Betriebs­ geschwindigkeit einer Ausgangsbetriebseinrichtung (7), die einen Output des Verbrennungsmotors einstellt, mit dem Beschleunigungsbestimmungsschwellwert (Ath) verglichen wird.
19. Steuervorrichtung nach Anspruch 17, bei welcher die Beschleunigungsbestimmungseinrichtung (37) die Bestimmung durchführt, ob der Verbrennungsmotor (1) im Beschleunigungsantriebszustand ist, indem eine Betriebs­ zustandsvariable, welche die Betätigung eines Beschleuni­ gungspedals (7a) repräsentiert, mit dem Beschleunigungs­ bestimmungsschwellwert (Ath) verglichen wird.
20. Steuervorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher die Beschleunigungsbestimmungseinrichtung (37) die Bestimmung durchführt, ob der Verbrennungsmotor (1) im Beschleunigungsantriebszustand ist, indem eine Zufuhr­ informationsvariable, die einen Zufuhrluftzustand des Verbrennungsmotors (1) angibt, mit dem Beschleunigungsbe­ stimmungsschwellwert (Ath) verglichen wird.
21. Steuervorrichtung nach Anspruch 20, bei welcher die Zufuhrinformationsvariable eine Änderung einer Menge (Qa) an Zufuhrluft angibt, die dem Verbrennungsmotor (1) zugeführt wird.
22. Steuervorrichtung nach Anspruch 20, bei welcher die Zufuhrinformationsvariable eine Änderung des Drucks der Zufuhrluft angibt, die dem Verbrennungsmotor (1) zugeführt wird.
23. Steuervorrichtung nach Anspruch 14, bei welcher die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (36) eine Zündzeitpunkteinstelleinrichtung (24) zum Einstellen des Zündzeitpunktes (θIg) des Verbrennungsmotors (1) aufweist, und die Verbrennungszustandsverschlechterungs­ einrichtung (36) die Verbrennungstemperatur absenkt, indem die Zündzeitpunkteinstelleinrichtung (24) instruiert wird, den Zündzeitpunkt (θIg) zu verzögern.
24. Steuervorrichtung nach Anspruch 14, bei welcher die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (36) eine Abgasrezirkulationseinrichtung (26, 27) zum Rezirkulieren von Auspuffgasen vom Verbrennungsmotor (1) zu einem Zufuhrsystem (2) des Motors (1) aufweist, und die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (36) die Verbrennungstemperatur absenkt, indem die Auspuffgasrezirkulationseinrichtung (26, 27) instruiert wird, die Rezirkulationsmenge des Auspuffgases zu erhöhen.
25. Steuervorrichtung nach Anspruch 14, bei welcher die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (23) eine Luftbrennstoffverhältniseinstelleinrichtung (323, 138) zum Einstellen des Luftkraftstoffverhältnisses der Luftbrennstoffmischung aufweist, die zum Verbrennungsmotor (1) geleitet wird, und die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (22) die Verbrennungstemperatur absenkt, indem die Luftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung (323, 138) instruiert wird, das Luftkraftstoffverhältnis zu einer mageren Seite hin zu verändern.
26. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (23) die Verschlechterung des Verbrennungszustands des Ver­ brennungsmotors (1) für eine vorbestimmte Zeitperiode (tR) aufrecht erhält.
27. Steuervorrichtung nach Anspruch 26, bei welcher die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (23) eine Akkumulationseinrichtung (18, 23) aufweist, um eine akkumulierte Anzahl von Umdrehungen des Verbrennungsmotors (1) bei und nach dem Start der Verschlechterung des Verbrennungszustands im Verbrennungsmotor (1) abzuleiten; und die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (23) die Verschlechterung des Verbrennungszustands des Ver­ brennungsmotors (1) aufrecht erhält, bis die akkumulierte Anzahl an Umdrehungen, die von der Akkumulationseinrichtung (18, 23) abgeleitet wird, eine vorbestimmte Anzahl an Umdrehungen erreicht.
28. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (23) den Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors (1) verschlechtert, indem ein Zündausfall (misfire) des Verbrennungsmotors (1) verursacht wird.
29. Steuervorrichtung nach Anspruch 28, bei welcher die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (23) den Zündausfall im Verbrennungsmotor (1) intermittierend verursacht, in dem die Zündung des Verbrennungsmotors (1) intermittierend gehemmt wird.
30. Steuervorrichtung nach Anspruch 28, bei welcher die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (23) den Zündausfall im Verbrennungsmotor (1) intermittierend verursacht, indem das Luftbrennstoffverhältnis der Luftbrennstoffmischung, die dem Verbrennungsmotor (1) zugeführt wird, zu einem mageren Luftbrennstoffverhältnis (AFT) hin eingestellt wird, das größer ist als ein Luft­ brennstoffverhältnis, das einer Verbrennungsgrenze des Verbrennungsmotors 1 entspricht.
31. Steuervorrichtung nach Anspruch 28, bei welcher die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (23) eine Auspuffgasrezirkulationseinrichtung (26, 27) zum Rezirkulieren von Auspuffgasen vom Verbrennungsmotor (1) zu einem Zufuhrsystem (2) aufweist, und die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (23) den Zündausfall im Verbrennungsmotor 1 verursacht, indem eine vorbestimmte Menge an Auspuffgasen mittels der Aus­ puffgasrezirkulationseinrichtung (26, 27) rezirkuliert wird.
32. Steuervorrichtung nach Anspruch 28, bei welcher die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung (23) den Zündausfall in einem Teil einer Vielzahl von Zylindern des Verbrennungsmotors (1) verursacht.
33. Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor 1 mit einem Abgasreinigungskatalysator (13), der in einer Auspuffleitung 14 angeordnet ist, um die Emission von Stickstoffoxid zu reduzieren, das in die Atmosphäre abgegeben wird, wobei der Abgasreinigungskatalysator (13) derart betreibbar ist, daß er Stickstoffoxid adsorbiert, das in den Auspuffgasen enthalten ist, welche vom Verbrennungsmotor (1) abgegeben werden, wenn der Verbrennungsmotor (1) in einem Magerverbrennungszustand ist, wo das Luftkraftstoffverhältnis einer Luftkraft­ stoffmischung, die zum Motor (1) geleitet wird, magerer ist als ein theoretisches Luftkraftstoffverhältnis, und um das adsorbierte Stickstoffoxid zu desoxidieren, wenn der Motor (1) in einem Fettverbrennungszustand ist, wo das Luftkraftstoffverhältnis gleich ist oder fetter als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis, mit:
einer Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130, 135, 136, 137) zum Schätzen einer Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid vom Abgasreinigungskatalysator (13);
einer Adsorptionssättigungsbestimmungseinrichtung (138) zum Bestimmen, ob die Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid, die von der Stickstoff­ oxidabgabemengeschätzeinrichtung (130, 135, 136, 137) geschätzt wird, eine vorbestimmte Menge (QNTO) übersteigt; und
einer Verbrennungszustandsänderungseinrichtung (138) zum Ändern des Luftkraftstoffverhältnisses der Luftkraft­ stoffmischung, um eine Änderung vom Magerverbrennungs­ zustand zum Fettverbrennungszustand hin durchzuführen, wenn die Adsorptionssättigungsbestimmungseinrichtung (138) bestimmt, daß die Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid die vorbestimmte Menge (QNTO) im Magerverbrennungszustand übersteigt.
34. Steuervorrichtung nach Anspruch 33, bei welcher die Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130, 135, 136, 137) eine Motorstickstoffoxidabgabemengeschätzein­ richtung (130) zum Schätzen einer Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung (14) aufweist, und eine Adsorptionsverhältnisschätzeinrichtung (135) zum Schätzen eines Adsorptionsverhältnisses (KNOX) an Stickstoffoxid, das vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird; und die Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130, 135, 136, 137) die Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid vom Abgasreinigungskatalysator (13) schätzt, die auf der Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) basiert, die von der Motorstickstoffoxidabgabemenge­ schätzeinrichtung (130) geschätzt wird, und dem Adsorptionsverhältnis (KNOX) an Stickstoffoxid, das vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, welches von der Adsorptionsverhältnisschätzeinrichtung (135) geschätzt wird.
35. Steuervorrichtung nach Anspruch 34, bei welcher die Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130, 135, 136, 137) eine Reinigungsverhältnisschätzeinrichtung (136) zum Schätzen eines Reinigungsverhältnisses (KCAT) des Stickstoffoxids aufweist, das vom Abgasreinigungskatalysator (13b) gereinigt wird; und die Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130, 135, 136, 137) die Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid vom Abgasreinigungskatalysator (13) schätzt, die auf der Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor basiert, die von der Motorstickstoffoxid­ abgabemengeschätzeinrichtung (130) geschätzt wird, und dem Adsorptionsverhältnis (KNOX) an Stickstoffoxid, das vom Abgasreinigungskatalysator (13b) adsorbiert wird, welches von der Adsorptionsverhältnisschätzeinrichtung (136) geschätzt wird, und dem Reinigungsverhältnis (KCAT) an Stickstoffoxid, das vom Abgasreinigungskatalysator (13b) gereinigt wird, welches von der Reinigungs­ verhältnisschätzeinrichtung (136) geschätzt wird.
36. Steuervorrichtung nach Anspruch 34, bei welcher die Motorstickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130) die Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungs­ motor (1) zur Auspuffleitung (14) schätzt, die auf der Konzentration (DN) an Stickstoffoxid vom Verbrennungs­ motor (1) zur Auspuffleitung (14) basiert, und einer Zufuhrinformationsvariablen, die eine Menge (Qa) an Zufuhrluft repräsentiert, die dem Verbrennungsmotor (1) zugeführt wird.
37. Steuervorrichtung nach Anspruch 36, bei welcher die Motorstickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130) die Konzentration (DN) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung schätzt, die auf der Luftkraftstoffverhältnisinformationsvariablen (λ) basiert, welche das Luftkraftstoffverhältnis der Luft­ kraftstoffmischung repräsentiert, die dem Verbrennungs­ motor (1) zugeführt wird.
38. Steuervorrichtung nach Anspruch 34, bei welcher die Motorstickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130) die Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungs­ motor (1) zur Auspuffleitung (14) korrigiert, die von der Motorstickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130) gemäß dem Zündzeitpunkt (θIg) des Verbrennungsmotors (1) geschätzt wird.
39. Steuervorrichtung nach Anspruch 34, bei welcher die Motorstickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung (130) die Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung (14) korrigiert, die von der Motorstickstoffoxidabgabemenge­ schätzeinrichtung (130) gemäß einer Menge an Auspuffgasen geschätzt wird, welche zum Verbrennungsmotor (1) rezirkuliert wird.
40. Steuervorrichtung nach Anspruch 34, bei welcher die Adsorptionsverhältnisschätzeinrichtung (135) das Adsorptionsverhältnis (KNOX) an Stickstoffoxid schätzt, das vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, welches auf der gesamten Abgabemenge (←QNOdt) an Stick­ stoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) zum Abgasreinigungs­ katalysator (13) während einer Zeitperiode basiert, die beim Start des Magerverbrennungszustandes beginnt und beim Wechseln in den Fettverbrennungszustand endet.
41. Verbrennungsmotorsteuerungsverfahren zum Verringern der Emission von Stickstoffoxid in die Atmosphäre, wobei Stickstoffoxid, das in Auspuffgasen enthalten ist, welches von einem Verbrennungsmotor (1) abgegeben wird, von einem Abgasreinigungskatalysator (13) absorbiert wird, der in einer Auspuffleitung (14) des Verbrennungsmotors (1) angeordnet ist, wenn der Motor (1) in einem Magerverbrennungszustand ist, wo das Luftkraftstoffverhältnis einer Luftkraftstoffmischung, die dem Motor (1) zugeführt wird, magerer ist als ein theoretisches Luftkraftstoffverhältnis und wobei das adsorbierte Stickstoffoxid mittels des Abgasreinigungskatalysators (13) desoxidiert wird, wenn der Verbrennungsmotor (1) in einem Fettver­ brennungszustand ist, wo das Luftkraftstoffverhältnis gleich ist oder fetter als das theoretische Luft­ kraftstoffverhältnis, mit folgenden Schritten:
  • a) Schätzen (S30, S32) eines Adsorptionszustandes des Stickstoffoxids, das vom Abgasreinigungskata­ lysator (13a) adsorbiert wird; und
  • b) Verschlechtern (S30, S32) eines Verbrennungs­ zustandes des Verbrennungsmotors (1) gemäß dem Ad­ sorptionszustand des Stickstoffoxids, der im Schritt a) (S14) geschätzt wird, wenn der Motor (1) im Magerverbrennungszustand ist.
42. Steuerungsverfahren nach Anspruch 41, bei welchem
der Schritt a) (S14, S16) einen Schritt von a1) enthält, wobei bestimmt wird (S16), ob eine Menge an Stickstoff­ oxid, das vom Abgasreinigungskatalysator (13) adsorbiert wird, einen Sättigungsbereich erreicht hat; und
der Schritt b) ein Verschlechtern (S30, S32) des Verbrennungszustands des Verbrennungsmotors (1) enthält, wenn im Schritt a) (S16) bestimmt wird, daß die Menge an Stickstoffoxid die vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, den Sättigungsbereich im Magerverbrennungszustand erreicht hat.
43. Steuerungsverfahren nach Anspruch 42, bei welchem der Schritt a) (S14, S16) einen Schritt von a0) enthält, wobei eine Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid vom Ab­ gasreinigungskatalysator (13) geschätzt wird (S14), und der Schritt a1) (S16) bestimmt, daß die Menge an Stickstoffoxid, die vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, den Sättigungsbereich erreicht hat, wenn die geschätzte Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid vom Abgasreinigungskatalysator einen vorbestimmten Wert (QNTO) übersteigt.
44. Steuerungsverfahren nach Anspruch 43, bei welchem der Schritt a0) (S14, S16) die Schritte enthält: a01) Schätzen (S66) der Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung (14), a02) Schätzen (S70) eines Adsorptionsverhältnisses (KNOX) des Stickstoffoxids, das vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, und a03) Schätzen (S74) einer Abgabe­ menge (QNT) an Stickstoffoxid vom Abgasreinigungskata­ lysator (13), die auf der geschätzten Menge (QNO) an Stickstoffoxid basiert, welche vom Verbrennungsmotor (1) abgegeben wird, und dem geschätzten Adsorptionsverhältnis (KNOX) des Stickstoffoxids, das vom Abgasreinigungskata­ lysator (13a) adsorbiert wird.
45. Steuerungsverfahren nach Anspruch 44, bei welchem der Schritt a0) (S14) ferner einen Schritt a04) umfaßt, wobei ein Reinigungsverhältnis (KCAT) des Stick­ stoffoxids geschätzt wird, das vom Abgasreinigungskata­ lysator (13b) gereinigt wird, und der Schritt a03) (S74) die Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid vom Abgasreini­ gungskatalysator (13) schätzt, die auf der geschätzten Menge (QNO) an Stickstoffoxid basiert, welche vom Ver­ brennungsmotor (1) abgegeben wird, dem geschätzten Adsorptionsverhältnis (KNOX) des Stickstoffoxids, das vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, und dem geschätzten Reinigungsverhältnis (KCAT) des Stickstoff­ oxids, das vom Abgasreinigungskatalysator (13b) gereinigt wird.
46. Steuerungsverfahren nach Anspruch 44, bei welchem der Schritt a01) (S14) das Schätzen (S66) der Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungs­ motor (1) zur Auspuffleitung (14) umfaßt, die auf der Konzentration (DN) des Stickstoffoxids basiert, das vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung (14) abgegeben wird, und einer Zufuhrinformationsvariablen, die eine Menge (Qa) an Zufuhrluft repräsentiert, welche dem Motor (1) zugeführt wird.
47. Steuerungsverfahren nach Anspruch 46, bei welchem der Schritt a01) (S14) das Schätzen (S60) der Konzentration (DN) des Stickstoffoxids enthält, welches vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung (14) abgegeben wird, die auf der Luftkraftstoffverhältnis­ informationsvariablen (λ) basiert, welche das Luftkraftstoffverhältnis der Luftkraftstoffmischung repräsentiert, die dem Verbrennungsmotor (1) zugeführt wird.
48. Steuerungsverfahren nach Anspruch 44, bei welchem der Schritt a0) (S14) weiterhin einen Schritt a04) des Korrigierens (S62) der geschätzten Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) gemäß dem Zündzeitpunkt (ΘIg) des Verbrennungsmotors (1) enthält.
49. Steuerungsverfahren nach Anspruch 44, bei welchem der Schritt a0) (S14) ferner einen Schritt a04) des Korrigierens der geschätzten Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) gemäß einer Menge an Auspuffgasen enthält, die zum Verbrennungsmotor (1) hin rezirkuliert wird.
50. Steuerungsverfahren nach Anspruch 44, bei welchem der Schritt a02) das Schätzen des Adsorptions­ verhältnisses (KNOX) des Stickstoffoxids enthält, das vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, welches auf einer Gesamtabgabemenge (←QNOdt) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) zum Abgasreinigungskatalysator (13) während einer Zeitperiode basiert, die beim Start des Magerverbrennungszustands beginnt und bei der Änderung in den Fettverbrennungszustand endet.
51. Steuerungsverfahren nach Anspruch 42, bei welchem der Schritt a) (S70) einen Schritt a0) des Messens einer Magerverbrennungsperiode enthält, während der der Verbrennungsmotor (1) im Magerverbrennungszustand arbeitet, und der Schritt a1) bestimmt, daß die Menge an Stickstoffoxid, die vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, den Sättigungsbereich erreicht hat, wenn die gemessene Magerverbrennungsperiode einen vorbestimmten Wert (tR) übersteigt.
52. Steuerungsverfahren nach Anspruch 42, bei welchem der Schritt a) (S14) einen Schritt a0) des Akkumulierens der Lastinformation des Verbrennungsmotors (1) enthält, der während dem Magerverbrennungszustand angetrieben wird, und der Schritt a1) bestimmt, daß die Menge an Stickstoffoxid, die vom Abgas­ reinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, den Sättigungsbereich erreicht hat, wenn die derart akkumulierte Lastinformation einen vorbestimmten Wert übersteigt.
53. Steuerungsverfahren nach Anspruch 52, bei welchem die Lastinformation eine Kraftstoffmenge enthält, die dem Verbrennungsmotor (1) zugeführt wird.
54. Steuerungsverfahren nach Anspruch 41, bei welchem der Schritt b) (S30, S32) das Absenken einer Verbrennungstemperatur der Luftkraftstoffmischung enthält, die dem Verbrennungsmotor (1) gemäß dem Adsorptionszustand des Stickstoffoxids zugeführt wird, der in Schritt a) (S14) geschätzt wird.
55. Steuerungsverfahren nach Anspruch 54, das weiterhin umfaßt:
c) Bestimmen (S10), ob der Verbrennungsmotor (1) in einem Beschleunigungsantriebszustand ist, indem die Lastinformation, welche einen Lastzustand des Verbrennungsmotors angibt, mit einem Beschleuni­ gungsbestimmungsschwellwert (Ath) verglichen wird;
  • d) Einstellen (S20) des Luftkraftstoffverhältnisses auf einen Wert, der gleich ist oder fetter als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis, wenn der Schritt c) (S10) bestimmt, daß der Verbrennungsmotor (1) in einem Beschleunigungsantriebszustand ist; und
  • e) Verändern (S34, S44) des Beschleunigungsbe­ stimmungsschwellwertes gemäß dem Adsorptionszustand des Stickstoffoxids, das in Schritt a) (S14) ge­ schätzt wird.
56. Steuerungsverfahren nach Anspruch 55, bei welchem
der Schritt a) (S14, S16) die Bestimmung (516) enthält, ob die Menge an Stickstoffoxid, die vom Abgasreinigungs­ katalysator (13a) adsorbiert wird, den Sättigungsbereich erreicht hat; und
der Schritt e) (S34, S44) das Verändern des Beschleuni­ gungsbestimmungsschwellwertes enthält, um es einfacher zu machen, in Schritt c) (510) zu bestimmen, daß der Ver­ brennungsmotor (1) im Beschleunigungsantriebszustand ist, wenn der Schritt a) (S16) bestimmt, daß die Menge an Stickstoffoxid, die vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, den Sättigungsbereich erreicht hat.
57. Steuerungsverfahren nach Anspruch 55, bei welchem der Schritt c) (S10) die Bestimmung enthält, ob der Verbrennungsmotor (1) im Beschleunigungs­ antriebszustand ist, indem wenigstens eine Betriebszustandsvariable, die einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) repräsentiert, mit dem Beschleunigungsbestimmungsschwellwert (Ath) verglichen wird.
58. Steuerungsverfahren nach Anspruch 57, bei welchem der Schritt c) (S10) den Vergleich einer Betriebsgeschwindigkeit einer Output -Betriebseinrichtung (7), die einen Output des Verbrennungsmotors (1) einstellt, mit dem Beschleunigungsbestimmungsschwellwert (Ath) enthält.
59. Steuerungsverfahren nach Anspruch 57, bei welchem der Schritt c) (S10) das Durchführen der Bestimmung enthält, ob der Verbrennungsmotor (1) im Beschleunigungsantriebszustand ist, indem die Betriebs­ zustandsvariable, welche die Betätigung eines Beschleuni­ gungspedals (7a) repräsentiert, mit dem Beschleunigungsbestimmungswert (Ath) verglichen wird.
60. Steuerungsverfahren nach Anspruch 55, bei welchem der Schritt c) (S10) die Durchführung der Bestimmung enthält, ob der Verbrennungsmotor (1) im Beschleunigungsantriebszustand ist, indem die Zufuhr­ informationsvariable, welche einen Zufuhrluftzustand des Verbrennungsmotors (1) angibt, mit dem Beschleunigungsbe­ stimmungsschwellwert verglichen wird.
61. Steuerungsverfahren nach Anspruch 60, bei welchem die Zufuhrinformationsvariable eine Veränderung einer Menge (Qa) an Zufuhrluft angibt, welche dem Verbrennungsmotor (1) zugeführt wird.
62. Steuerungsverfahren nach Anspruch 60, bei welchem die Zufuhrinformationsvariable eine Veränderung im Druck der Zufuhrluft angibt, welche dem Verbrennungs­ motor (1) zugeführt wird.
63. Steuerungsverfahren nach Anspruch 54, bei welchem der Schritt b) (S30, S32) das Absenken der Ver­ brennungstemperatur enthält, indem (S32) der Zündzeit­ punkt (θIg) des Verbrennungsmotors (1) verzögert wird.
64. Steuerungsverfahren nach Anspruch 54, bei welchem der Schritt b) (S30, S32) einen Schritt des Ab­ senkens der Verbrennungstemperatur enthält, indem eine Rezirkulationsmenge an Auspuffgasen vom Verbrennungsmotor (1) zu einem Zufuhrsystem (2) des Motors über eine Auspuffgasrezirkulationseinrichtung (26, 27) erhöht wird.
65. Steuerungsverfahren nach Anspruch 54, bei welchem der Schritt b) (S130, S132, S134) das Absenken der Verbrennungstemperatur durch Ändern (S134) des Luft­ kraftstoffverhältnisses der Luftkraftstoffmischung enthält, welche dem Verbrennungsmotor (1) zu einer mageren Seite zugeführt wird.
66. Steuerungsverfahren nach Anspruch 41, bei welchem der Schritt b) das Aufrechterhalten (524) der Verschlechterung des Verbrennungszustands des Verbrennungsmotors (1) für eine vorbestimmte Zeitdauer (tR) enthält.
67. Steuerungsverfahren nach Anspruch 66, bei welchem der Schritt b) die Schritte enthält: b1) Ableiten einer akkumulierten Anzahl von Umdrehungen des Verbrennungsmotors (1) bei und nach dem Start der Verschlechterung des Verbrennungszustands im Motor (1), und b2) Aufrechterhalten der Verschlechterung des Verbrennungszustands des Verbrennungsmotors (1), bis die akkumulierte Anzahl von Umdrehungen eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen erreicht.
68. Steuerungsverfahren nach Anspruch 41, bei welchem der Schritt b) das Verschlechtern des Verbrennungszustands des Verbrennungsmotors durch Verursachen eines Zündausfalls (S116, S134) im Motor (1) enthält.
69. Steuerungsverfahren nach Anspruch 68, bei welchem der Schritt b) das intermittierende Verursachen des Zündausfalls (S116) im Verbrennungsmotor (1) durch intermittierendes Hemmen der Zündung im Verbrennungsmotor (1) enthält.
70. Steuerungsverfahren nach Anspruch 68, bei welchem der Schritt b) das intermittierende Verursachen des Zündausfalls im Verbrennungsmotor (1) enthält, indem das Luftkraftstoffverhältnis der Luftkraftstoffmischung, welche dem Verbrennungsmotor (1) zugeführt wird, auf ein mageres Luftkraftstoffverhältnis (AFT) eingestellt wird, das größer ist als ein Luftkraftstoffverhältnis, welches einer Verbrennungsgrenze des Verbrennungsmotors (1) entspricht.
71. Steuerungsverfahren nach Anspruch 68, bei welchem der Schritt b) die Verursachung des Zündausfalls im Verbrennungsmotor (1) enthält, indem eine vorbestimmte Menge an Auspuffgasen zu einem Zufuhrsystem (2) des Ver­ brennungsmotors (1) über eine Auspuffgasrezirkulations­ einrichtung (26, 27) rezirkuliert wird.
72. Steuerungsverfahren nach Anspruch 68, bei welchem der Schritt b) die Verursachung des Zündausfalls in einem Teil einer Vielzahl von Zylindern des Verbrennungsmotors (1) enthält.
73. Verbrennungsmotorsteuerungsverfahren zum Verringern der Emission von Stickstoffoxid in die Atmosphäre, indem Stickstoffoxid, welches in Auspuff­ gasen enthalten ist, die vom Verbrennungsmotor (1) abgegeben werden, von einem Abgasreinigungskatalysator (13) absorbiert werden, der in einer Auspuffleitung (14) des Verbrennungsmotors (1) angeordnet ist, wenn der Motor (1) in einem Magerverbrennungszustand ist, wo ein Luftkraftstoffverhältnis einer Luftkraftstoffmischung, die dem Verbrennungsmotor (1) zugeführt wird, magerer ist als ein theoretisches Luftkraftstoffverhältnis, und indem das adsorbierte Stickstoffoxid mittels des Abgasreinigungskatalysators (13) desoxidiert wird, wenn der Motor (1) in einem Fettverbrennungszustand ist, wo das Luftkraftstoffverhältnis gleich ist oder fetter als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis, mit folgenden Schritten:
  • a) Schätzen (S214) einer Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid vom Abgasreinigungskatalysator (13);
  • b) Bestimmen (S216), ob die Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid, die im Schritt a) (S214) geschätzt wird, eine vorbestimmte Menge (QNTO) übersteigt; und
  • c) Ändern (S212) des Luftkraftstoffverhältnisses der Luftkraftstoffmischung, um eine Änderung vom Magerverbrennungszustand zum Fettverbrennungszustand durchzuführen, wenn im Schritt b) (S216) bestimmt wird, daß die Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid die vorbestimmte Menge (QNTO) im Magerverbrennungs­ zustand übersteigt.
74. Steuerungsverfahren nach Anspruch 73, bei welchem der Schritt a) (5214) enthält: a1) Schätzen (S66) der Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungs­ motor (1) zur Auspuffleitung (14), a2) Schätzen (S370) eines Adsorptionsverhältnisses (KNOX) des Stickstoffoxids, das vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, und a3) Schätzen (S374) der Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid vom Abgasreinigungskatalysator (13) welche auf der geschätzten Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) und dem geschätzten Adsorptionsverhältnis (KNOX) des Stickstoffoxids basiert, das vom Abgasreini­ gungskatalysator (13a) adsorbiert wird.
75. Steuerungsverfahren nach Anspruch 74, bei welchem der Schritt a) (S214) ferner enthält: a4) Schätzen (S372) eines Reinigungsverhältnisses (KCAT) des Stickstoffoxids, das vom Abgasreinigungskatalysator (13b) gereinigt wird; und der Schritt a3) die Abgabemenge (QNT) an Stickstoffoxid vom Abgasreinigungskatalysator (13) schätzt, welche auf der geschätzten Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1), dem geschätzten Adsorptionsverhältnis (KNOX) des Stickstoffoxids, das vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, und dem geschätzten Reinigungsverhältnis (KCAT) des Stickstoff­ oxids basiert, das vom Abgasreinigungskatalysator (13b) gereinigt wird.
76. Steuerungsverfahren nach Anspruch 74, bei welchem der Schritt a3) ferner enthält: Schätzen (566) der Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungs­ motor (1) zur Auspuffleitung (14), welche auf der Konzentration (DN) des Stickstoffoxids, das vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung abgegeben wird, und einer Zufuhrinformationsvariablen basiert, die eine Menge (Qa) an Zufuhrluft repräsentiert, welche dem Motor (1) zugeführt wird.
77. Steuerungsverfahren nach Anspruch 76, bei welchem der Schritt a3) das Schätzen der Konzentration (DN) des Stickstoffoxids enthält, das vom Verbrennungsmotor (1) an die Auspuffleitung (14) abgegeben wird, welche auf der Luftkraftstoff­ verhältnisinformationsvariablen (λ) basiert, die das Luftkraftstoffverhältnis der Luftkraftstoffmischung repräsentiert, welche dem Verbrennungsmotor (1) zugeführt wird.
78. Steuerungsverfahren nach Anspruch 76, bei welchem der Schritt a) (S214) ferner einen Schritt a4) enthält: Korrigieren der geschätzten Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung (14) gemäß dem Zündzeitpunkt (θIg) des Motors (1).
79. Steuerungsverfahren nach Anspruch 74, bei welchem der Schritt a) (S214) ferner einen Schritt a4) enthält: Korrigieren der geschätzten Abgabemenge (QNO) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) zur Auspuffleitung (14) gemäß einer Menge an Auspuffgasen, die zum Verbrennungsmotor (1) rezirkuliert wird.
80. Steuerungsverfahren nach Anspruch 74, bei welchem der Schritt a2) das Schätzen des Adsorptionsver­ hältnisses (KNOX) des Stickstoffoxids enthält, das vom Abgasreinigungskatalysator (13a) adsorbiert wird, welches auf einer Gesamtabgabemenge (←QNOdt) an Stickstoffoxid vom Verbrennungsmotor (1) zum Abgasreinigungskatalysator (13) während einer Zeitperiode basiert, die beim Start des Magerverbrennungszustands beginnt und beim Übergehen auf einen Fettverbrennungszustand endet.
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