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Technologischer
Hintergrund
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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Sekundärluftzufuhrsystem zur Zufuhr
von Sekundärluft
in das Abgas einer Brennkraftmaschine sowie auf ein diesbezügliches
Sekundärluftzufuhrverfahren.
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In
der JP 08-128 320 A ist eine herkömmliche Brennkraftmaschine
mit einem Sekundärluftzufuhrmechanismus
beschrieben, der mittels einer elektrischen Luftpumpe Sekundärluft in
einen Abgaskatalysator einbläst.
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Weiter
ist aus der JP 09-072 235 A eine Technologie zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
unter Berücksichtigung
der Adsorptionsmaterialmenge in einem Katalysator bekannt. Darüber hinaus
offenbart die JP-63-179119
A eine Technologie zur Korrektur der bei einer Sekundärluftregelung
auftretenden Verzögerung.
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Die
JP 63-179 119 A offenbart im Besonderen ein Sekundärluftzufuhrsystem,
bei dem ein Korrektursignal, das an eine Kraftstoffzufuhreinrichtung übertragen
wird, wenn eine Brennkraftmaschine in einen Betriebszustand mit
einer veränderten
Sekundärluftzufuhr übergeht,
der Steuerungsverzögerung der
Sekundärluftzufuhr
in Übergangsrichtung
entspricht.
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Weiter
ist auch aus der
DE
41 28 429 C2 ein Sekundärluftzufuhrsystem
bekannt, das Sekundärluft in
ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine einführt. Das Abgassystem umfasst
eine Abgasleitung, einen ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, einen stromabwärts des
ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors
angeordneten katalytischen Dreiwegewandler und einen stromabwärts des
katalytischen Wandlers angeordneten zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor. Das Sekundärluftzufuhrsystem
ist so ausgestaltet, dass es Sekundärluft in die Abgasleitung an
einer Stelle zwischen dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor
und dem katalytischen Wandler zuführt. Durch das in der
DE 41 28 429 C2 offenbarte
System erfolgt die Kraftstoffzufuhr im Normalfall in Abhängigkeit
vom Ausgangssignal des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors,
wird aber in Abhängigkeit
vom Ausgangssignal des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors korrigiert. Die
Korrektur in Abhängigkeit
vom Ausgangssignal des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors soll jedoch wenigstens
für eine
vorbestimmte Zeitdauer im Anschluss an eine Beendigung der Sekundärluftzufuhr in
die Abgasleitung gesperrt werden, um durch das Ausgangssignal des
zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors
im Ansprechen auf die Anwesenheit von Sekundärluft verursachte Nachteile
auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zu verhindern. Daher wird wenigstens für die vorbestimmte Zeitdauer
nach der Beendigung der Sekundärluftzufuhr
in die Abgasleitung eine auf dem Ausgangssignal des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors
beruhende Korrektur verhindert und demzufolge die Kraftstoffzuhr
nur in Abhängigkeit
vom Ausgangssignal des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors gesteuert.
Da der erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor
aber stromaufwärts
des katalytischen Wandlers angeordnet ist, ist es nicht möglich, einen
Sauerstoffüberschusszustand
im katalytischen Wandler zu erfassen und die Kraftstoffzufuhrmenge
in der vorbestimmten Zeitdauer nach der Beendigung der Sekundärluftzufuhr
zu modifizieren.
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Unmittelbar
nach dem Abschalten des Sekundärluftzufuhrmechanismus
befindet sich ein Abgaskatalysator in einem Sauerstoffüberschusszustand,
d.h. in einem Zustand, in dem zu viel Sauerstoff vorhanden ist.
Wenn das Fahrzeug anschließend
beschleunigt wird, ist der NOx-Abbau für den Katalysator daher schwierig.
Des Weiteren dauert es unmittelbar nach dem Starten des Sekundärluftzufuhrmechanismus
eine gewisse Zeit, bis die Drehzahl einer Sekundärluftpumpe ansteigt, so dass
die zugeführte
Sekundärluftmenge
in dieser Phase unzureichend sein kann. Bei einer Erhöhung der
Kraftstoffmenge während
der Sekundärluftzufuhr
kann daher Sauerstoff fehlen mit der Folge, dass sich die Abgasemissionen
dementsprechend verschlechtern können.
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Die
DE 198 07 054 C2 offenbart
eine Steuereinrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der Abgasemissionen
einer Brennkraftmaschine, mit einem elektrisch beheizbaren Katalysator
und einem Sekundärluftzufuhrsystem,
wobei die elektrische Beheizung des Katalysators mit einer Verzögerung gegenüber dem
Beginn der Frischluftzufuhr in das Abgassystem der Brennkraftmaschine
durch das Sekundärluftzufuhrsystem
erfolgen soll.
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Kurzdarstellung
der Erfindung
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Sekundärluftzufuhrsystem
sowie ein diesbezügliches
Sekundärluftzufuhrverfahren
zu schaffen, mit dem sich einer Verschlechterung der Abgasemissionen
wegen einer vorübergehenden
Schwankung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses un mittelbar nach dem
Start der Sekundärluftzufuhr
oder unmittelbar nach dem Ende der Sekundärluftzufuhr entgegenwirken
lässt.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Sekundärluftzufuhrsystem
und ein Sekundärluftzufuhrverfahren mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 6 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Sekundärluftzufuhrsystem
umfasst einen im Abgassystem einer Brennkraftmaschine vorgesehenen
Abgaskatalysator, der einen schädlichen
Bestandteil im Abgas abbaut, eine Sekundärluftzufuhreinrichtung, die
dem Abgas stromaufwärts
des Abgaskatalysators Sekundärluft zuführt, eine
Sekundärluftzufuhrabschalteinrichtung, die
die durch die Sekundärluftzufuhreinrichtung
ausgeführte
Sekundärluftzufuhr
abschaltet, eine Kraftstoffversorgungseinrichtung, die die Brennkraftmaschine
mit Kraftstoff versorgt, eine Kraftstoffmengenerhöhungseinrichtung,
die die Kraftstoffzufuhrmenge zur Brennkraftmaschine erhöht, wenn
die Sekundärluftzufuhreinrichtung
Sekundärluft
zuführt,
und eine Kraftstoffmengenerhöhungsab schaltverzögerungseinrichtung,
die den Abschaltzeitpunkt, an dem die durch die Kraftstoffmengenerhöhungseinrichtung veranlasste
Erhöhung
der Kraftstoffmenge abgeschaltet wird, nach dem Abschalten der Sekundärluftzufuhr
durch die Sekundärluftzufuhrabschalteinrichtung
um eine vorgegebene Dauer verzögert.
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Das
entscheidende Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der Abgaskatalysator
aus einem Sauerstoffüberschusszustand
heraus gebracht wird, indem die Kraftstoffmenge auch nach dem Abschalten
der Sekundärluftzufuhr
erhöht
bleibt.
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Unmittelbar
nach dem Abschalten der Sekundärluftzufuhr
befindet sich der Abgaskatalysator in einem Sauerstoffüberschusszustand,
so dass der Katalysator mit dem Abbau von NOx Schwierigkeiten hat.
Bei der Zufuhr von Sekundärluft
wird daher die Einspritzmenge erhöht. Die erhöhte Kraftstoffmenge reagiert
mit der Sekundärluft,
wodurch die Temperatur des Abgaskatalysators effektiver erhöht wird.
Die Kraftstoffmengenerhöhungsabschaltverzögerungseinrichtung
führt eine
Steuerung aus, die darin besteht, die Kraftstoffmenge auch nach
dem Abschalten der Sekundärluftzufuhr
für eine
vorgegebene Dauer erhöht
zu halten. Die vorgegebene Dauer muss ausreichend lange sein, damit
der Abgaskatalysator aus dem Sauerstoffüberschusszustand heraus gebracht
wird. Unmittelbar nach dem Ende der Sekundärluftzufuhr wird somit eine
Kraftstoffüberschussmenge
zugeführt,
die ermöglicht,
dass der Abgaskatalysator aus dem Sauerstoffüberschusszustand heraus gebracht
wird.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
sind Gegenstand abhängiger
Ansprüche.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung weist das erfindungsgemäße Sekundärluftzufuhrsystem weiter eine
Sekundärluftzufuhrdauerberechnungseinrichtung
auf, die die Sekundärluftzufuhrdauer
berechnet, während
der Sekundärluft
zugeführt
wird. Je länger
die durch die Sekundärluftzufuhrdauerberechnungseinrichtung
berechnete. Dauer ist, umso länger
kann die Kraftstoffmengenerhöhungsabschaltverzögerungseinrichtung
den Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge abgeschaltet
wird, nach dem Abschalten der Sekundärluftzufuhr verzögern. wenn
Sekundärluft
zugeführt
wird, erreicht das Abgas in einer oxidierenden Atmosphäre den Abgaskatalysator.
Dabei werden oxidierende Komponenten, wie z.B. NOx und O2, vom Abgaskatalysator adsorbiert, wodurch
die Menge der adsorbierten oxidierenden Komponenten zunimmt. Vom
Abgaskatalysator adsorbierte reduzierende Komponenten, wie z.B.
HC und CO, werden oxidiert, wodurch die Menge der adsorbierten reduzierenden
Komponenten abnimmt. Die Menge der vom Abgaskatalysator adsorbierten oxidierenden
Komponenten korreliert mit der Dauer der Sekundärluftzufuhr. Mit zunehmender
Sekundärluftzufuhrdauer
wird die Menge der adsorbierten oxidierenden Komponenten größer. Mit
zunehmender Sekundärluftzufuhrdauer
wird dementsprechend der Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der
Kraftstoffmenge abgeschaltet wird, um eine längere Verzögerungsdauer verzögert. Durch
diese Vorgehensweise kann eine Kraftstoffmenge entsprechend der Menge
der vom Abgaskatalysator adsorbierten oxidierenden Komponenten zugeführt werden.
Die Menge der oxidierenden Komponenten, die vom Abgaskatalysator
adsorbiert werden kann, ist jedoch begrenzt. wenn die durch die
Sekundärluftzufuhrdauerberechnungseinrichtung
berechnete Sekundärluftzufuhrdauer über eine
vorgegebene Dauer hinausgeht, nimmt die Menge der vom Abgaskatalysator
adsorbierten oxidierenden Komponenten nicht mehr weiter zu. Dementsprechend
sollte die Ver zögerungsdauer vorzugsweise
nicht länger
sein als die vorgegebene Dauer.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung, weist das erfindungsgemäße Sekundärluftzufuhrsystem weiter eine
Ansaugluftmengenberechnungseinrichtung auf, die die Ansaugluftmenge berechnet,
die der Luftmenge entspricht, die während der Sekundärluftzufuhr
in die Brennkraftmaschine gesaugt wird. Je größer die durch die Ansaugluftmengenberechnungseinrichtung
berechnete Ansaugluftmenge ist, umso länger kann die Kraftstoffmengenerhöhungsabschaltverzögerungseinrichtung
den Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge nach
dem Abschalten der Sekundärluftzufuhr
abgeschaltet wird, verzögern.
Die Menge der im Abgaskatalysator adsorbierten oxidierenden Komponenten
korreliert mit der während
der Sekundärluftzufuhr
in die Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge. Je größer die
während
der Sekundärluftzufuhr
in die Brennkraftmaschine gesaugte Luftmenge ist, umso größer ist
auch die Menge der adsorbierten oxidierenden Komponenten. Je größer die
während
der Sekundärluftzufuhr
in die Brennkraftmaschine gesaugte Luftmenge ist, um so länger wird
dementsprechend der Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der
Kraftstoffmenge abgeschaltet wird, verzögert. Diese Vorgehensweise
ermöglicht, dass
eine Kraftstoffmenge entsprechend der Menge der im Katalysator adsorbierten
oxidierenden Komponenten zugeführt
wird. Die Menge der oxidierenden Komponenten, die vom Abgaskatalysator
adsorbiert werden können,
ist jedoch begrenzt. Wenn die durch die Ansaugluftmengenberechnungseinrichtung
berechnete Ansaugluftmenge über
eine vorgegebene Menge hinausgeht, nimmt die Menge der vom Abgaskatalysator
adsorbierten oxidierenden Komponenten daher nicht mehr weiter zu.
Dementsprechend sollte die Verzögerungsdauer
vorzugsweise nicht länger
sein als eine vorgegebene Dauer.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist das erfindungsgemäße Sekundärluftzufuhrsystem eine Katalysatortemperaturerfassungseinrichtung
auf, die die Temperatur des Abgaskatalysators erfasst. Je größer der
Temperaturanstiegsbetrag ist, um den die Temperatur des Abgaskatalysators
zunimmt, umso länger
kann die Kraftstoffmengenerhöhungsabschaltverzögerungseinrichtung
den Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge abgeschaltet
wird, nach dem Abschalten der Sekundärluftzufuhr verzögern. Je
größer die
Menge der dem Abgaskatalysator zugeführten Sekundärluft ist,
umso größer ist
die Menge der vom Abgaskatalysator adsorbierten oxidierenden Komponenten
und der Temperaturanstiegsbetrag, um den die Temperatur des Abgaskatalysators zunimmt.
Die Menge der vom Abgaskatalysator adsorbierten oxidierenden Komponenten
korreliert dementsprechend mit der Temperatur des Abgaskatalysators.
Je größer der
Temperaturanstiegsbetrag, um den die Temperatur des Abgaskatalysators
zunimmt, ist, umso größer ist
daher auch die Menge der adsorbierten oxidierenden Komponenten.
Je größer der
Temperaturanstiegsbetrag, um den die Temperatur des Abgaskatalysators
zunimmt, ist, umso länger wird
dementsprechend der Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der
Kraftstoffmenge abgeschaltet wird, verzögert. Diese Vorgehensweise
ermöglicht, dass
eine Kraftstoffmenge entsprechend der Menge der vom Katalysator
adsorbierten oxidierenden Komponenten zugeführt wird. Die Menge der oxidierenden
Komponenten, die vom Abgaskatalysator adsorbiert werden kann, ist
jedoch begrenzt. Wenn die Temperatur des Abgaskatalysators über eine
vorgegebene Temperatur hinausgeht, nimmt daher die Menge der vom
Abgaskatalysator adsorbierten oxidierenden Komponenten nicht mehr
weiter zu. Dementsprechend sollte die Verzögerungsdauer vorzugsweise nicht
länger
sein als eine vorgegebene Dauer.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist das erfindungsgemäße Sekundärluftzufuhrsystem weiter eine
Kraftstoffmengenerhöhungseinschaltverzögerungseinrichtung
auf, die die Erhöhung
der Kraftstoffmenge durch die Kraftstoffmengenerhöhungseinrichtung
während
eines Zeitraums zwischen dem Start der Sekundärluftzufuhreinrichtung, d.h.
des Betriebsbeginns der Sekundärluftzufuhreinrichtung,
und dem Zeitpunkt, an dem eine vorgegebene Sekundärluftmenge
zugeführt werden
kann, blockiert. Bis zum tatsächlichen
Beginn der Sekundärluftzufuhr
durch die Sekundärluftzufuhreinrichtung
und bis zu dem Zeitpunkt, an dem nach der Inbetriebnahme der Sekundärluftzufuhreinrichtung
eine vorgegebene Sekundärluftmenge
zugeführt
werden kann, wird eine bestimmte Zeit benötigt. Daher blockiert die Kraftstoffmengenerhöhungseinschaltverzögerungseinrichtung
die Erhöhung
der Kraftstoffmenge während
des Zeitraums vom Beginn der Sekundärluftzufuhr bis zur tatsächlichen
Zufuhr von Sekundärluft.
Somit kann unmittelbar nach dem Start der Sekundärluftzufuhr die Zufuhr von
allzu viel Kraftstoff verhindert werden.
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Das
erfindungsgemäße Sekundärluftzufuhrverfahren
umfasst folgende Schritte: Abbauen einer schädlichen Komponente im Abgas
mittels eines Abgaskatalysators im Abgassystem einer Brennkraftmaschine;
Zuführen
von Sekundärluft
in das Abgas stromaufwärts
des Abgaskatalysators; Abschalten der Sekundärluftzufuhr; Versorgen der
Brennkraftmaschine mit Kraftstoff; Erhöhen der der Brennkraftmaschine
zugeführten
Kraftstoffmenge während
der Zufuhr von Sekundärluft;
und Verzögern
des Abschaltzeitpunkts, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge abgeschaltet
wird, nach dem Abschalten der Sekundärluftzufuhr um eine vorgegebene
Verzögerungsdauer.
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Unmittelbar
nach dem Ende der Sekundärluftzufuhr
befindet sich der Abgaskatalysator in einem Sauerstoffüberschusszustand,
so dass es für den
Katalysator schwierig ist, NOx abzubauen. Bei der Zuführung von
Sekundärluft
wird die Einspritzmenge erhöht,
wobei die erhöhte
Kraftstoffmenge mit der Sekundärluft
reagiert, wodurch die Temperatur des Abgaskatalysators effektiver
zunimmt. In dem Schritt der Verzögerung
des Abschaltzeitpunkts, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge abgeschaltet wird,
wird die Kraftstoffmenge auch nach dem Abschalten der Sekundärluftzufuhr
für die
vorgegebene Dauer verzögert.
Die vorgegebene Dauer reicht dafür aus,
dass der Abgaskatalysator aus dem Sauerstoffüberschusszustand heraus gebracht
wird. Auf diese Weise wird eine Kraftstoffüberschussmenge zugeführt, die
ermöglicht,
dass der Abgaskatalysator unmittelbar nach dem Ende der Sekundärluftzufuhr
aus dem Sauerstoffüberschusszustand
heraus gebracht wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorstehend genannten und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen zur Darstellung gleichartiger
Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet sind und in denen:
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1 eine
Darstellung ist, die die Konfiguration einer Brennkraftmaschine,
eines Ansaug- und Abgassystems sowie eines Sekundärluftzufuhrmechanismus
schematisch zeigt;
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2 ein
Zeitschaubild ist, das zeitabhängige Änderungen
des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
und dergleichen vor und nach der Sekundärluftzufuhr zeigt;
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3 ein
Flussdiagramm ist, das den Ablauf eines Prozesses zur Verzögerung des
Zeitpunkts, an dem eine Erhöhung
der Kraftstoffmenge abgeschaltet wird, wenn die Sekundärluftzufuhr
abgeschaltet wird, gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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4 ein
Flussdiagramm ist, das den Ablauf eines Prozesses zur Verzögerung des
Zeitpunkts, an dem die Erhöhung
der Kraftstoffmenge eingeleitet wird, zeigt;
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5 ein
Flussdiagramm ist, das den Ablauf einer Sekundärluftzufuhrsteuerung gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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6 ein
Flussdiagramm ist, das den Ablauf einer Sekundärluftzufuhrsteuerung gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt; und
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7 eine
Darstellung ist, die die Beziehung zwischen einer akkumulierten
Luftmenge und der Verzögerungsdauer
zeigt.
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Ausführliche
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Sekundärluftzufuhrsystems
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Beispielhaft wird
hierzu der Fall dargestellt, in dem das erfindungsgemäße Sekundärluftzufuhrsystem
in einem Ottomotor zum Antrieb eines Fahrzeugs Anwendung findet.
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1 ist
eine Darstellung, die die Konfiguration einer Brennkraftmaschine
mit innerer Verbrennung, eines Ansaug- und Abgassystems sowie eines Sekundärluftzufuhrmechanismus
schematisch zeigt. In 1 ist die Brennkraftmaschine 1 ein
wassergekühlter
Viertakt-Ottomotor mit vier Zylindern 2.
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Mit
der Brennkraftmaschine 1 ist ein Einlasskrümmer 3 verbunden.
Zwischen den Krümmerrohren
des Einlasskrümmers 3 und
den Brennräumen der
Zylinder 2 kann über
Einlasskanäle 1a Luft
strömen.
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Der
Einlasskrümmer 3 ist
mit einem Saugrohr 4 verbunden. An einer Stelle unmittelbar
stromaufwärts
des Einlasskrümmers 3 ist
im Saugrohr 4 eine Drosselklappe 5 vorgesehen.
Die Drosselklappe 5 regelt die Ansaugluftströmungsmenge,
die in das Saugrohr 4 strömt. Der Drosselklappe 5 ist
ein Drosselklappensensor 6 zugeordnet. Der Drosselklappensensor 6 gibt
ein elektrisches Signal entsprechend der Drosselklappenöffnung aus.
Auf der Grundlage des Ausgangssignals des Drosselklappensensors 6 lässt sich
die Öffnung
der Drosselklappe 5 bestimmen. An einer Stelle stromaufwärts der Drosselklappe 5 ist
im Saugrohr 4 ein Luftmengenmesser 7 eingebaut.
Der Luftmengenmesser 7 gibt ein elektrisches Signal entsprechend
der in das Saugrohr 4 strömenden Ansaugluft aus.
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Weiter
ist im Einlasskrümmer 3 eine
aus Einspritzventilen 8 gebildete Kraftstoffversorgungseinrichtung
vorgesehen. Die Einspritzventile 8 spritzen Kraftstoff
in die Ansaugluft ein, die in die Zylinder 2 strömt. Die
Einspritzventile 8 sind mit einem Kraftstoffverteilerrohr 9 verbunden,
das den Kraftstoff auf die Einspritzventile 8 verteilt.
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In
dem so konfigurierten Ansaugsystem strömt Ansaugluft über das
Saugrohr 4 in den Einlasskrümmer 3. Die in den
Einlasskrümmer 3 strömende Ansaugluft
wird über
die Krümmerrohre
des Einlasskrümmers 3 auf
die Brennräume
der Zylinder 2 verteilt. Dabei wird an das Einspritzventil 8 ein Steuerstrom
angelegt, wodurch es öffnet.
Das Einspritzventil 8 spritzt daraufhin Kraftstoff in den
Einlasskrümmer 3 oder
Einlasskanal 1a ein. Der in den Einlasskrümmer 3 eingespritzte
Kraftstoff wird mit der Ansaugluft zur Bildung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs
gemischt. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch strömt in die Zylinder 2.
In den Zylindern 2 wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch jeweils
mittels einer (nicht gezeigten) Zündkerze entzündet.
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Mit
der Brennkraftmaschine 1 ist ein Auslasskrümmer 10 ist
verbunden. Zwischen den Krümmerrohren
des Auslasskrümmers 10 und
den Brennräumen
der Zylinder 2 kann über
Auslasskanäle 1b Luft strömen. Der
Auslasskrümmer 10 ist
mit einem Abgasrohr 11 verbunden. Das Abgasrohr 11 ist
an einer Stelle stromabwärts
mit einem (nicht gezeigten) Schalldämpfer verbunden.
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Im
Abgasrohr 11 ist ein als ein Dreiwege-Katalysator 12 ausgestalteter
Abgaskatalysator angeordnet. Der Dreiwege-Katalysator 12 kann
in einer reduzierenden Atmosphäre
durch Reduktion NOx abbauen. Im Dreiwege-Katalysator 12 findet
bei einem mageren Brenkraftmaschinenbetrieb bzw. einem hohen Luft-Kraftstoff-Verhältnis eine
Oxidation statt, wodurch sich HC und CO durch Oxidation abbauen lassen.
Der Dreiwege-Katalysator 12 arbeitet am effektivsten, wenn
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
in der Nähe
des stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
liegt. An einer Stelle stromaufwärts
des Dreiwege-Katalysators 12 ist im Abgasrohr 11 ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 13 vorgesehen.
Der Luft-Kraftstoff-Ver hältnis-Sensor 13 gibt
ein elektrisches Signal entsprechend dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des
in das Abgasrohr 11 strömenden
Abgases aus. An einer Stelle stromabwärts des Dreiwege-Katalysators 12 ist
im Abgasrohr 11 ein Sauerstoffkonzentrationssensor 14 installiert.
Der Sauerstoffkonzentrationssensor 14 gibt ein elektrisches
Signal entsprechend der Sauerstoffkonzentration in dem im Abgasrohr 11 strömenden Abgas
aus. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
des in den Dreiwege-Katalysator 12 strömenden Abgases lässt sich
mittels des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 13 regeln.
Des Weiteren lässt
sich mittels des Sauerstoffkonzentrationssensors 14 erfassen,
ob das an die Atmosphäre
abgegebene Abgas durch den Dreiwege-Katalysator 12 tatsächlich gereinigt
wurde.
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In
dem so konfigurierten Abgassystem wird das in den Zylindern 2 der
Brennkraftmaschine 1 verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch (d.h. das verbrannte Gas) über den
Auslasskanal 1b in den Auslasskrümmer 10 abgegeben.
Anschließend
strömt
das verbrannte Gas über
das Abgasrohr 11 in den Dreiwege-Katalysator 12.
Nach dem Abbau schädlicher Gaskomponenten
wird das verbrannte Gas über
den Schalldämpfer
an die Atmosphäre
abgegeben.
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Die
Brennkraftmaschine 1 weist einen Sekundärluftzufuhrmechanismus auf,
der dem Abgas aus den Zylindern 2 Sekundärluft zuführt.
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Der
Sekundärluftzufuhrmechanismus
umfasst eine aus Sekundärlufteinblasventilen 20 gebildete
Sekundärluftzufuhreinrichtung,
die in das Abgas, das aus den Auslasskanälen 1b der Zylinder 2 in
den Auslasskrümmer 10 strömt, Sekundärluft einbläst. Die
Sekundärlufteinblasventile 20 sind
mit einem Luftverteilerrohr 21 verbunden. Das Luftverteilerrohr 21 ist
mit dem einen Ende eines Lufteinblasrohrs 22a verbunden,
während
dessen anderes Ende mit der Auslassseite einer Sekundärluftkammer 24b verbunden
ist, die Bestandteil eines (im Folgenden als ASV ("air switch valve") bezeichneten) Luftschaltventils 24 ist.
Das ASV 24 wird durch Anlegen des Unterdrucks aus dem Einlasskrümmer 3 geöffnet und
geschlossen. Das ASV 24 beinhaltet eine Unterdruckkammer 24a,
die Sekundärluftkammer 24b, eine
Steuerstange 24c, ein Auf-/Zu-Ventil 24d sowie ein
Anschlussventil 24e. Die Unterdruckkammer 24a wird
mit dem Unterdruck aus dem Einlasskrümmer 3 beaufschlagt.
In die Sekundärluftkammer 24b strömt Sekundärluft ein.
Die Steuerstange 24c wird zur Unterdruckkammer 24a hin
geschoben, wenn die Unterdruckkammer 24a mit Unterdruck
beaufschlagt wird. In Abhängigkeit
vom Hub der Steuerstange 24c öffnet und schließt das Auf-/Zu-Ventil 24d.
Das Anschlussventil 24e gestattet nur eine Luftströmung ausgehend
der Seite einer Luftpumpe 23 in Richtung der Seite der
Sekundärlufteinblasventile 20.
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Das
eine Ende des Lufteinblasrohrs 22b ist mit der Einlassseite
der Sekundärluftkammer 24b verbunden.
Das andere Ende des Lufteinblasrohrs 22b ist mit der Luftpumpe 23 verbunden.
Die Luftpumpe 23 wird von einem Elektromotors als Antriebskraftquelle
angetrieben. Im Lufteinblasrohr 22b ist zwischen der Luftpumpe 23 und
dem ASV 24 ein Drucksensor 27 installiert. Der
Drucksensor 27 gibt ein elektrisches Signal entsprechend
dem Druck der Sekundärluft
aus, die in das Lufteinblasrohr 22b strömt.
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Weiter
ist die Unterdruckkammer 24a über ein Unterdruckrohr 25 mit
dem Einlasskrümmer 3 verbunden.
Im Unterdruckrohr 25 ist eine als ein (im Folgenden als
VSV bezeichnetes) Unterdruckschaltventil 26 ausgestaltete
Sekundärluftzufuhrabschalteinrichtung
vorgesehen. Das VSV 26 wird in Abhängigkeit vom Anlegen einer
Steuerspannung geöffnet und
geschlossen.
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Wenn
die Luftpumpe 23 mit elektrischer Leistung versorgt wird,
wird bei dem so konfigurierten Sekundärluftzufuhrmechanismus die
Luftpumpe 23 in Drehung gesetzt und entsprechend des Drehbetriebs Luft
abgegeben. Die von der Luftpumpe 23 abgegebene Luft bewirkt
eine Zunahme des Drucks im Lufteinblasrohr 22b. Wenn eine
Steuerspannung an das VSV 26 angelegt wird, öffnet das
VSV 26 mit der Folge, dass die Unterdruckkammer 24a mit
dem Unterdruck aus dem Einlasskrümmer 3 beaufschlagt
wird. Aufgrund des in die Unterdruckkammer 24a eingeleiteten
Unterdrucks wird die Steuerstange 24c zur Unterdruckkammer 24a hin
angehoben. Das mit der Steuerstange 24c verbundene Auf-/Zu-Ventil 24d wird
geöffnet
und stellt eine Verbindung zwischen dem Lufteinblasrohr 22a und
dem Lufteinblasrohr 22b her. Die Luft, deren Druck durch
die Luftpumpe 23 erhöht
wurde, strömt
aus dem Lufteinblasrohr 22a in das Lufteinblasrohr 22b und
schließlich
in das Luftverteilerrohr 21. Die am Luftverteilerrohr 21 angekommene
Luft wird auf die Sekundärlufteinblasventile 20 verteilt.
Anschließend
wird die Luft aus den Sekundärlufteinblasventilen 20 in
die Auslasskanäle 1b eingeblasen.
Die in die Auslasskanäle 1b eingeblasene
Luft reagiert mit unverbranntem Kraftstoff im Abgas, wodurch die
Temperatur des Abgases ansteigt. Mittels des Abgases, dessen Temperatur
angestiegen ist, lässt
sich die Temperatur des Dreiwege-Katalysators 12 anheben.
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Mit
dem Stopp des Drehbetriebs der Luftpumpe 23 und dem gleichzeitigen
Schließen
des VSV 26 wird das Auf-/Zu-Ventil 24d geschlossen, wodurch
die Luftströmung
unterbrochen wird. In diesem Fall verhindert das Anschlussventil 24e,
dass Abgas zurück
strömt.
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Der
Betriebszustand der Luftpumpe 23 wird über das Ausgangssignal des
Drucksensors 27 überwacht.
In der Ausführungsform
wird das Öffnen/Schließen des
Auf-/Zu-Ven tils 24d durch das VSV 26 gesteuert.
Anstelle des VSV 26 kann aber auch ein Magnetventil verwendet
werden.
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Zur
Steuerung der so konfigurierten Brennkraftmaschine 1 ist
ein (im Folgenden als ECU bezeichnetes) elektronisches Steuergerät 28 vorgesehen.
Die ECU 28 steuert den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 entsprechend
den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1 und den
Vorgaben des Fahrers.
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Die
ECU 28 ist über
eine elektrische Verkabelung mit verschiedenen Sensoren verbunden.
Die Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren werden der ECU 28 zugeführt. Die
Einspritzventile 8, die Luftpumpe 23, das VSV 26 und
dergleichen sind über die
elektrische Verkabelung mit der ECU 28 verbunden und können daher
durch die ECU 28 gesteuert werden. Des Weiteren sind in
der ECU 28 verschiedene Programme sowie (im Folgenden einfach
als Kennfelder bezeichnete) Steuerungs- bzw. Regelungskennfelder
gespeichert. Die ECU 28 übt verschiedene Funktionen
aus, im Besonderen die Funktion einer Kraftstoffmengenerhöhungseinrichtung,
einer Kraftstoffmengenerhöhungsabschaltverzögerungseinrichtung,
einer Sekundärluftzufuhrdauerberechnungseinrichtung,
einer Ansaugluftmengenberechnungseinrichtung und einer Kraftstoffmengenerhöhungsstartverzögerungseinrichtung.
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Die
ECU 28 bestimmt beispielsweise im Rahmen einer Einspritzventilsteuerung
zunächst
die Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzventils 8 und anschließend den
Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Einspritzventils 8.
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Bei
der Bestimmung der Einspritzmenge liest die ECU 28 die
Brennkraftmaschinendrehzahl und das Ausgangssignal des Luftmengenmessers 7 (d.h. die
Ansaugluftmenge), die in der ECU 28 gespeichert sind. Die
ECU 28 ruft ein Ein spritzmengenkennfeld auf und berechnet
eine Basiseinspritzmenge (eine Basiseinspritzdauer, d.h. die Zeitdauer, über die
hinweg die Kraftstoffeinspritzung erfolgt) entsprechend der Brennkraftmaschinendrehzahl
und der Ansaugluftmenge. Die ECU 28 liest weiter die Gaspedalstellung,
die Ansauglufttemperatur, die Kühlwassertemperatur
und dergleichen mittels der Sensoren. Auf der Grundlage dieser Werte
korrigiert die ECU 28 die Basiseinspritzdauer, um eine
endgültige
Einspritzdauer zu bestimmen.
-
Bei
der Bestimmung des Einspritzzeitpunkts ruft die ECU 28 ein
Einspritzbeginnkennfeld auf und berechnet einen Basiseinspritzzeitpunkt
entsprechend der Brennkraftmaschinendrehzahl und dem Ausgangssignal
des Luftmengenmessers 7 (d.h. der Ansaugluftmenge). Die
ECU 28 liest weiter die Gaspedalstellung, die Ansauglufttemperatur,
die Kühlwassertemperatur
und dergleichen mittels der Sensoren. Dann korrigiert die ECU 28 den
Basiseinspritzzeitpunkt unter Berücksichtigung dieser Werte als Parameter,
um den endgültigen
Einspritzzeitpunkt zu bestimmen.
-
Nachdem
die Einspritzdauer und der Einspritzzeitpunkt bestimmt sind, vergleicht
die ECU 28 den Einspritzzeitpunkt und das Ausgangssignal
eines (nicht gezeigten) Kurbelwellenstellungssensors. Die ECU 28 beginnt
anschließend
mit der Versorgung des Einspritzventils 8 mit elektrischer
Steuerleistung, wenn das Ausgangssignal des Kurbelwellenstellungssensors
dem Einspritzbeginnzeitpunkt entspricht. Des Weiteren stoppt die
ECU 28 die Versorgung des Einspritzventils 8 mit
elektrischer Steuerleistung, wenn die seit dem Beginn der Versorgung des
Einspritzventils 8 mit der elektrischen Steuerleistung
verstrichene Zeit der vorgenannten Einspritzdauer entspricht.
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Wenn
bei der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung der Betriebszustand
der Brennkraftmaschine 1 der Leerlaufbetriebszustand ist,
berechnet die ECU 28 die Soll-Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine 1 unter
Berücksichtigung
der Kühlwassertemperatur,
des Betriebszustands von Nebenverbrauchern, die durch die Drehkraft
der Kurbelwelle angetrieben werden, wie z.B. des Kompressors einer
Klimaanlage und dergleichen. Anschließend regelt die ECU 28 die
Einspritzmenge so, dass die Ist-Leerlaufdrehzahl der Soll-Leerlaufdrehzahl
angeglichen wird.
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Wenn
Sekundärluft
zugeführt
wird, strömt das
Abgas in einer oxidierenden Atmosphäre durch den Dreiwege-Katalysator 12,
der die oxidierenden Komponenten, wie z.B. NOx und O2,
adsorbiert. In dem Fall, in dem Sekundärluft zugeführt wird, befindet sich der
Dreiwege-Katalysator 12 unmittelbar nach dem Ende der Sekundärluftzufuhr
dementsprechend in einer oxidierenden Atmosphäre. In dieser oxidierenden
Atmosphäre
ist das Reduktionspotential des Dreiwege-Katalysators 12 reduziert.
Daher ist es möglich,
dass NOx durch den Dreiwege-Katalysator 12 unvermindert
an die Atmosphäre
abgegeben wird, beispielsweise, wenn das Fahrzeug unmittelbar nach
dem Ende der Sekundärluftzufuhr
beschleunigt wird.
-
In
der Ausführungsform
wird daher unmittelbar nach dem Ende der Sekundärluftzufuhr die vom Einspritzventil 8 Kraftstoffeinspritzmenge
so weit erhöht,
dass die Brennkraftmaschine vorübergehend
in einem fetten Bereich arbeitet bzw. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vorübergehend
niedrig wird, um den Dreiwege-Katalysator 12 aus dem Sauerstoffüberschusszustand
herauszuführen.
Während
der Zufuhr von Sekundärluft
wird die Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzventils 8 und
dadurch die Temperatur des Abgases erhöht, so dass die Temperatur
des Dreiwege-Katalysators 12 rasch ansteigt. In der Ausführungsform
wird der Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge abgeschaltet
wird, auf nach dem Abschaltzeitpunkt gelegt, an dem die Sekundärluftzufuhr
abgeschaltet wird, wodurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unmittelbar
nach dem Ende der Sekundärluftzufuhr
niedrig wird.
-
Die
Erhöhung
der Kraftstoffmenge während der
Sekundärluftzufuhr
hat eine Zunahme der Temperatur des Abgases zur Folge, wodurch auch
die Temperatur des Dreiwege-Katalysators 12 rasch ansteigt.
Jedoch benötigt
die Luftpumpe 23 relativ lange, bis sie nach ihrer Versorgung
mit elek trischer Leistung eine bestimmte Luftmenge abgibt. Des Weiteren
benötigt
die Luft relativ lange, bis sie aus dem Lufteinblasrohr 22b über das
Lufteinblasrohr 22a am Luftverteilerrohr 21 ankommt
und anschließend
von den Sekundärlufteinblasventilen 20 in
den Auslasskanal 1b eingeblasen wird. Unmittelbar nach
Beginn der Sekundärluftzufuhr
ist die Sekundärlufteinblasmenge
daher gering. Wenn während
dieses Zeitraums die Kraftstoffmenge erhöht wird, kann demnach die Kraftstoffmenge
zu groß werden
mit der Folge, dass HC und CO an die Atmosphäre abgegeben werden.
-
Daher
kann die Ausführungsform
so konfiguriert sein, dass während
des Zeitraums zwischen dem Beginn der Sekundärluftzufuhr und dem Zeitpunkt,
an dem die Strömungsmenge
der Sekundärluft
ausreicht, die Kraftstoffmenge nicht erhöht wird.
-
2 ist
ein Zeitschaubild, das zeitabhängige Änderungen
des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
und dergleichen vor und nach der Sekundärluftzufuhr zeigt. In 2 gibt "AI-Dauer" die Zeitdauer an, über den
hinweg die (im Folgenden als AI-Steuerung bezeichnete) Sekundärluftzufuhrsteuerung
ausgeführt wird.
Das "AI-Flag" wird auf EIN gesetzt,
wenn Sekundärluft
zuzuführen
ist. "Luftpumpenspannung" gibt die an die
Luftpumpe 23 angelegte Spannung an. "Kraftstoffmengenerhöhungswert" gibt die Kraftstoffmenge an, um die
die vom Einspritzventil 8 in einem normalen Betriebszustand
eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht wird. "A/F" gibt
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases auf der Seite stromaufwärts
des Dreiwege-Katalysators 12 an. "NOx" und "HC" geben die NOx- bzw.
HC-Menge im Abgas auf der Seite stromabwärts des Dreiwege-Katalysators 12 an. "Drosselklappenöffnung" gibt die Öffnung der
Drosselklappe 5 an. Die vollen Linien geben ferner die Werte
für den
Fall an, in dem die AI-Steuerung
ausgeführt
wird, während
die gestrichelten Li nien die Werte für den Fall angeben, in dem
keine AI-Steuerung
ausgeführt
wird.
-
Wenn
nach dem Start der Brennkraftmaschine eine AI (Sekundärluftzufuhr)-Ausführungsbedingung
zur Ausführung
der Sekundärluftzufuhr
erfüllt ist,
wird das AI-Flag auf EIN gesetzt und die AI-Dauer gezählt. In
dem Moment, in dem das AI-Flag auf EIN gesetzt wird, wird eine Spannung
an die Luftpumpe 23 angelegt. Bis der Drehbetrieb der Luftpumpe 23 stabil
ist, dauert es jedoch relativ lange. während dieser Zeit ist die an
die Luftpumpe 23 angelegte Spannung nicht konstant. Das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf
der Seite stromaufwärts
des Dreiwege-Katalysators 12 steigt aufgrund der Sekundärluftzufuhr
nach und nach an. Wenn die Sekundärluftzufuhr stabil ist, wird
mit der Erhöhung
der Kraftstoffmenge begonnen. Der Zeitraum vom Setzen des AI-Flags
auf EIN bis zum Beginn der Kraftstoffmengenerhöhungs ist in 2 mit "Einschaltverzögerung" angegeben. Da beim
Start der Brennkraftmaschine die Kraftstoffzufuhr erhöht ist,
strömt
eine große
HC-Menge in den Dreiwege-Katalysator 12. Da die Temperatur
des Dreiwege-Katalysators 12 jedoch niedrig ist, strömt auch
eine große
HC-Menge wieder aus dem Dreiwege-Katalysator 12 heraus.
-
Während eines
Zeitraums A wird, wenn die Drosselklappe 5 geöffnet wird,
das AI-Flag auf AUS gesetzt und das Zählen der AI-Dauer beendet. Gleichzeitig
wird die Versorgung der Luftpumpe 23 mit elektrischer Leistung
gestoppt. Würde
die Erhöhung
der Kraftstoffmenge zu dieser Zeit beendet werden, würde das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
auf der Seite stromaufwärts
des Dreiwege-Katalysators 12 nach und nach bis auf etwa
das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis absinken,
wie es mit der gestrichelten Linie gezeigt ist. In diesem Fall würde sich der
Dreiwege-Katalysator 12 in einer oxidierenden Atmosphäre befinden,
die NOx-Abbaurate wäre
niedrig, und die NOx-Menge
auf der Seite stromabwärts des
Dreiwege-Katalysators 12 wäre groß.
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Wenn
dagegen der Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge gestoppt wird,
hinausgeschoben wird, sinkt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases stromaufwärts
des Dreiwege-Katalysators 12 in die Richtung eines fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
ab. Daher kann der Dreiwege-Katalysator 12 rasch aus der
oxidierenden Atmosphäre
gebracht und die NOx-Menge, die den Dreiwege-Katalysator 12 verlässt, reduziert
werden. Der Zeitraum vom Setzen des AI-Flags auf AUS bis zum Abschalten
der Erhöhung
der Kraftstoffmenge ist in 2 als "Abschaltverzögerung" bezeichnet.
-
Während eines
Zeitraums B würde,
wenn mit der Erhöhung
der Kraftstoffmenge in dem Moment begonnen werden würde, in
dem das AI-Flag auf EIN gesetzt wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases stromaufwärts des
Dreiwege-Katalysators 12 in den fetten Bereich abfallen,
da die Kraftstoffmenge trotz einer kleinen Sekundärluftmenge
erhöht
werden würde.
Im Ergebnis würde
ein Teil des HC auf die Seite stromabwärts des Dreiwege-Katalysators 12 strömen, ohne
oxidiert zu werden.
-
Wenn
der Startzeitpunkt, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge beginnt,
aber verzögert wird,
wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
stromaufwärts
des Dreiwege-Katalysators 12 aber nicht kleiner als das
stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Dementsprechend strömt
nahezu kein unverbrannter Kraftstoff auf die Seite stromabwärts des Dreiwege-Katalysators 12.
-
Im
Folgenden wird eine Sekundärluftzufuhrsteuerung
gemäß der Ausführungsform
beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das
den Ablauf eines Prozesses zum Verzögern des Abschaltzeitpunkts, an
dem die Erhöhung
der Kraftstoffmenge abgeschaltet wird, wenn die Sekundärluftzufuhr
gestoppt wird, gemäß der Ausführungsform
zeigt.
-
Im
Schritt S101 wird die Kühlwassertemperatur
THWST beim Starten der Brennkraftmaschine 1 gelesen. Die
Kühlwassertemperatur
THWST wird mittels eines (nicht gezeigten) Kühlwassersensors erfasst, der
in einer Kühlwasserleitung
der Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist und ein Signal
entsprechend der Kühlwassertemperatur
THWST ausgibt.
-
Im
Schritt S102 wird auf der Grundlage der Kühlwassertemperatur THWST ein
Kraftstoffmengenerhöhungswert
KFAI berechnet. Der Kraftstoffmengenerhöhungswert ist ein Wert, um
den die Einspritzmenge während
der Zuführung
von Sekundärluft
erhöht
wird. Die Beziehung zwischen der Kühlwassertemperatur THWST und
dem Kraftstoffmengenerhöhungswert
KFAI wird experimentell oder dergleichen bestimmt und in einem Kennfeld,
das diese Beziehung angibt, festgehalten. Das Kennfeld wird in der ECU 28 gespeichert.
Der Kraftstoffmengenerhöhungswert
KFAI wird auf der Grundlage der erfassten Kühlwassertemperatur THWST unter
Bezugnahme auf das Kennfeld berechnet.
-
Im
Schritt S103 wird bestimmt, ob eine AI (Sekundärluftzufuhr)-Ausführungsbedingung
erfüllt ist.
Beispiele für
die AI-Ausführungsbedingung
sind die Bedingung, dass die Kühlwassertemperatur
oder die Ansauglufttemperatur gleich einem vorgegebenen Wert oder
niedriger als dieser ist, die Bedingung, dass die Batteriespannung
gleich einem oder vorgegebenen Wert oder größer als dieser ist, die Bedingung,
dass ein akkumulierter Wert oder Gesamtwert der vom Luftmengenmesser 7 erfassten
Ansaugluftmenge während
der Ausführung
der AI-Steuerung gleich einem vorgegebenen Wert oder kleiner als
dieser ist, die Bedingung, dass die Brennkraftmaschinenlast gleich
einem vorgegebenen Wert oder kleiner als dieser ist, sowie die Bedingung,
dass das Ergebnis einer von einer Fehlererkennungsvorrichtung ausgeführten Diagnose
des AI-Systems normal ist. Wenn die Bedingung erfüllt ist,
wird Sekundärluft
zugeführt.
-
Bei
einer positiven Bestimmung im Schritt S103 geht der Prozess zum
Schritt S104. Bei einer negativen Bestimmung im Schritt S103 geht
der Prozess dagegen zum Schritt S108. Im Schritt S104 wird die AI-Steuerung
ausgeführt
und das AI-Ausführungsflag
XAI auf 1 (d.h. auf EIN) gesetzt. Im Schritt S105 wird ein AI-Abschaltzähler CAIoff,
der zählt, wenn
die AI-Ausführungsbedingung
nicht mehr erfüllt ist,
auf Null gestellt.
-
Im
Schritt S106 beginnt ein AI-Einschaltzähler CAIon, der zählt, wenn
die AI-Ausführungsbedingung
erfüllt
ist, mit dem Zählen.
Im Schritt S107 wird die Einspritzmenge erhöht, indem der Kraftstoffmengenerhöhungswert
KFAI der normalen Einspritzmenge hinzugegeben wird. Im Schritt S108
wird die AI-Steuerung abgeschaltet und das AI-Ausführungsflag
XAI auf 0 gesetzt. Des Weiteren wird der AI-Einschaltzähler CAIon auf Null gestellt.
Im Schritt S109 beginnt der AI-Abschaltzähler CAIoff mit dem Zählen.
-
Im
Schritt S110 wird bestimmt, ob der Wert des AI-Ausführungsflags
XAI nach der Ausführung der
vorherigen Routine oder der Wert eines Flags XDLY nach der Ausführung der
vorherigen Routine 1 ist. Das Flag XDLY hat den Wert "1" während
eines Zeitraums, in dem die Kraftstoffmenge nach und nach vermindert
wird, wenn die Erhöhung
der Kraftstoffmenge abgeschaltet ist.
-
Bei
einer positiven Bestimmung im Schritt S110 geht der Prozess zum
Schritt S111. Bei einer negativen Bestimmung im Schritt S110 geht
der Prozess dagegen zum Schritt S113. Im Schritt S111 wird das Flag
XDLY auf "1" gesetzt.
-
Im
Schritt S112 wird bestimmt, ob die durch den AI-Abschaltzähler CAIoff abgezählte Dauer gleich
einer Verzögerungsdauer
Tfdlyoff oder kleiner als diese ist. Die Verzögerungsdauer Tfdlyoff ist der Zeitraum
vom Abschalten der Sekundärluftzufuhr
bis zum Beginn der Verminderung der Kraftstoffmenge in dem Fall,
in dem die Erhöhung
der Kraftstoffmenge abgeschaltet wird. Die Verzögerungsdauer Tfdlyoff wird
im Voraus experimentell oder dergleichen bestimmt.
-
Bei
einer positiven Bestimmung im Schritt S112 geht der Prozess zum
Schritt S107. Bei einer negativen Bestimmung im Schritt S112 geht
der Prozess dagegen zum Schritt S114. Im Schritt S113 wird der Kraftstoffmengenerhöhungswert
KFAI auf 0 gesetzt.
-
Im
Schritt S114 wird der Kraftstoffmengenerhöhungswert KFAI erneut auf einen
Wert gesetzt, der erhalten wird, indem der Kraftstoffmengenerhöhungswert
KFAI mit einem Wert α multipliziert
wird. Um eine Schwankung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
infolge einer plötzlichen
Verminderung der Einspritzmenge beim Abschalten der Kraftstoffmengenerhöhung zu
verhindern, wird die Kraftstoffmenge nach und nach vermindert. Der
Wert ist größer als
0 aber kleiner als 1. Der Wert α ist
eine ganze Zahl, die gleich oder größer als 1 ist.
-
Im
Schritt S115 wird bestimmt, ob der Kraftstoffmengenerhöhungswert
KFAI gleich einem vorgegebenen Wert β oder kleiner als dieser ist.
Der vorgegebene Wert β ist
so eingestellt, dass eine Schwankung des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses
selbst dann in einem zulässigen
Bereich liegt, wenn der Kraftstoffmengenerhöhungswert bis auf 0 vermindert wird.
Der vorgegebene Wert β wird
im Voraus bestimmt und in der ECU 28 gespeichert. Bei einer
positiven Bestimmung im Schritt S115, geht der Prozess zum Schritt
S116. Bei einer negativen Bestimmung ist die Routine dagegen zu
Ende.
-
Im
Schritt S116 wird das Flag XDLY auf 0 gesetzt. Somit kann der Abschaltzeitpunkt,
an dem die Erhöhung
der Kraftstoffmenge während
der Sekundärluftzufuhr
beendet wird, verzögert
werden.
-
In
dieser Ausführungsform
kann der Startzeitpunkt, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge gestartet
wird, unter Berücksichtigung
der Verzögerung
zu Beginn des Betriebs der Luftpumpe 23 verzögert werden.
-
4 ist
ein Flussdiagramm, das den Ablauf eines Prozesses zur Verzögerung des
Zeitpunkts, an dem die Erhöhung
der Kraftstoffmenge beginnt, zeigt. Schritt S107 in 3 kann
durch den in 4 gezeigten Ablauf ersetzt werden.
-
Im
Schritt S107a wird bestimmt, ob der Wert des AI-Einschaltzählers CAIon gleich einem vorgegebenen
Wert Tfdlyon oder größer als
dieser ist. Der vorgegebene Wert Tfdlyon gibt die Verzögerungsdauer
vom Setzen des AI-Flags
auf EIN bis zum Beginn der Erhöhung
der Kraftstoffmenge an. Der vorgegebene Wert Tfdlyon wird im Voraus
experimentell oder dergleichen bestimmt.
-
Bei
einer positiven Bestimmung im Schritt S107a geht der Prozess zum
Schritt S107b. Bei einer negativen Bestimmung im Schritt S107a geht
der Prozess dagegen zum Schritt S107c. Im Schritt S107b wird der
Kraftstoffmenge nerhöhungswert
auf den Wert KFAI gesetzt. Im Schritt S107c wird der Kraftstoffmengenerhöhungswert
auf 0 gesetzt.
-
Dadurch,
dass der Kraftstoffmengenerhöhungswert
auf 0 gesetzt wird, kann der Startzeitpunkt, an dem die Erhöhung der
Kraftstoffmenge beginnt, somit gegenüber dem Beginn der Sekundärluftzufuhr
bis zum Ablauf der vorgegebenen Dauer Tfdlyon verzögert werden.
Auf diese Weise kann eine Abnahme des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
infolge einer unzureichenden Sekundärluftmenge als Folge der Ansprechverzögerung der
Luftpumpe 23 oder dergleichen zu Beginn verhindert werden.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
kann durch eine Verzögerung
des Abschaltzeitpunkts, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge abgeschaltet
wird, der Dreiwege-Katalysator 12 aus dem Sauerstoffüberschusszustand
heraus gebracht werden, wenn die Sekundärluftzufuhr abgeschaltet wird,
wodurch sich die vom Dreiwege-Katalysator 12 abgegebene NOx-Menge
reduzieren lässt.
Des Weiteren kann durch eine Verzögerung des Startzeitpunkts,
an dem die Erhöhung
der Kraftstoffmenge beginnt, die Zufuhr von allzu viel Kraftstoff
verhindert und dadurch die vom Dreiwege-Katalysator 12 abgegebene
HC-Menge reduziert werden.
-
Eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen
ersten Ausführungsform
der Erfindung wie folgt. In der zweiten Ausführungsform kann der Abschaltzeitpunkt,
an dem die Erhöhung
der Kraftstoffmenge abgeschaltet wird, in Abhängigkeit von der Dauer, über die
die AI-Steuerung ausgeführt
wird, verschoben werden. Die grundlegende Konfiguration der Brennkraftmaschine 1,
wofür die
Erfindung Anwendung findet, sowie der weiteren Hardware entsprechen
der Konfigu ration, etc. der ersten Ausführungsform. Diesbezüglich erübrigt sich
daher eine weitere Beschreibung.
-
Die
Sekundärluftzufuhrdauer,
während
der Sekundärluft
zugeführt
wird, korreliert mit der Menge der vom Dreiwege-Katalysator adsorbierten
oxidierenden Komponenten. Je länger
die Sekundärluftzufuhrdauer
ist, umso größer ist
die Menge der vom Dreiwege-Katalysator adsorbierten oxidierenden Komponenten.
Je länger
die Sekundärluftzufuhrdauer
ist, umso länger
wird daher die Verzögerungsdauer
Taioffdly eingestellt. Diese Beziehung wird im Voraus experimentell
oder dergleichen bestimmt und in einem Kennfeld, das diese Beziehung
angibt, festgehalten. Das Kennfeld wird in der ECU 28 gespeichert.
-
Im
Folgenden wird eine Sekundärluftzufuhrsteuerung
gemäß dieser
Ausführungsform
beschrieben.
-
5 und 6 zeigen
ein Flussdiagramm, das die Sekundärluftzufuhrsteuerung gemäß dieser Ausführungsform
darstellt. Die Ziffern 1, 2 und 3 in 5 entsprechen
den Ziffern 1, 2 bzw. 3 in 6.
-
In
den Schritten S201 bis S204 werden dieselben Prozesse wie in den
Schritten S101 bis S104 in 3 ausgeführt. Im
Schritt S205 wird bestimmt, ob der Wert des AI-Ausführungsflags
XAI während der
vorherigen Routine 0 ist. Bei einer positiven Bestimmung im Schritt
S205 geht der Prozess zum Schritt S206. Bei einer negativen Bestimmung
im Schritt S205 geht der Prozess dagegen zum Schritt S207.
-
Im
Schritt S206 wird ein Zählerwert
CAIonst im Startzeitpunkt der AI-Ausführung gelesen. In den Schritten
S207 bis S209 werden dieselben Prozesse wie in den Schritten S105
bis S107 in 3 ausgeführt. Im Schritt S210 werden
dieselben Prozesse wie im Schritt S108 in 3 ausgeführt.
-
Im
Schritt S211 wird bestimmt, ob der Wert des AI-Ausführungsflags
XAI in der vorherigen Routine "1" war. Bei einer positiven
Bestimmung im Schritt S211 geht der Prozess zum Schritt S212. Bei einer
negativen Bestimmung im Schritt S211 geht der Prozess dagegen zum
Schritt S218.
-
Im
Schritt S212 wird ein Zählerwert
CAIonend im Abschaltzeitpunkt der AI-Ausführung gelesen. Im Schritt S213
wird die AI-Dauer CAIonex berechnet. Die AI-Dauer CAIonex wird erhalten,
indem der Zählerwert
CAIonst im Startzeitpunkt der AI-Ausführung vom Zählerwert CAIonend im Abschaltzeitpunkt
der AI-Ausführung
subtrahiert wird.
-
Im
Schritt S214 wird die Verzögerungsdauer Tfdlyoff
berechnet. Die Beziehung zwischen der AI-Dauer CAIonex und der Verzögerungsdauer
Tfdlyoff wird im Voraus experimentell oder dergleichen bestimmt
und in einem Kennfeld, das diese Beziehung angibt, festgehalten.
Das Kennfeld wird in der ECU 28 gespeichert. Die Verzögerungsdauer
Tfdlyoff wird auf der Grundlage der AI-Dauer CAIonex unter Bezugnahme
auf das Kennfeld berechnet.
-
Im
Schritt S215 wird der AI-Einschaltzähler CAIon, der zählt, wenn
die AI-Ausführungsbedingung erfüllt ist,
auf Null gestellt. Im Schritt S216 wird das Flag XDLY auf "1" gesetzt.
-
Im
Schritt S217 wird bestimmt, ob der Wert des AI-Abschaltzählers CAIoff
gleich dem Wert der Verzögerungsdauer
Tfdlyoff oder kleiner als dieser ist. Die Verzögerungsdauer Tfdlyoff ist die
Zeitdauer vom Abschalten der Sekundärluftzufuhr bis zum Abschalten
der Erhöhung
der Kraftstoffmenge. Die Verzögerungsdauer
Tfdlyoff wurde im Schritt S214 berechnet.
-
Bei
einer positiven Bestimmung im Schritt S217 geht der Prozess zum
Schritt S209. Bei einer negativen Bestimmung im Schritt S217 geht
der Prozess dagegen zum Schritt S221. Im Schritt S218 wird bestimmt,
ob der wert des Flags XDLY in der vorherigen Routine 1 war.
-
Bei
einer positiven Bestimmung im Schritt S218 geht der Prozess zum
Schritt S215. Bei einer negativen Bestimmung im Schritt S218 geht
der Prozess dagegen zum Schritt S219. Im Schritt S219 wird der AI-Einschaltzähler CAIon,
der zählt,
wenn die AI-Ausführungsbedingung
erfüllt
ist, auf Null gesetzt. In den Schritten S220 bis S223 werden dieselben Prozesse
wie in den Schritten S113 bis S116 in 3 ausgeführt.
-
Der
Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge abgeschaltet
wird, kann somit in Abhängigkeit
von der Sekundärluftzufuhrdauer
verschoben werden.
-
In
dieser Ausführungsform
lässt sich
der Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge abgeschaltet
wird, anstelle in Abhängigkeit von
der Sekundärluftzufuhrdauer
somit auch in Abhängigkeit
von der Menge der während
der Sekundärluftzufuhr
insgesamt in die Brennkraftmaschine 1 gesaugten Frischluft
(d.h. der akkumulierten oder Gesamtluftmenge) verschieben.
-
7 ist
eine Darstellung, die die Beziehung zwischen der Gesamtluftmenge
und der Verzögerungsdauer
zeigt. Die in die Brennkraftmaschine 1 während der
Sekundärluftzufuhr
gesaugte Frischluftmenge (d.h. die Frischluftansaugmenge) korreliert mit
der Menge der vom Dreiwege-Katalysator 12 adsorbierten
oxidierenden Kompo nenten. Je größer die Frischluftansaugmenge
ist, umso größer ist
die Menge der vom Dreiwege-Katalysator 12 adsorbierten oxidierenden
Komponenten. Je größer die
Frischluftansaugmenge ist, umso länger wird dementsprechend die
Verzögerungsdauer
Tfdlyoff eingestellt.
-
Im
Folgenden wird eine Sekundärluftzufuhrsteuerung
beschrieben, bei der der Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der
Kraftstoffmenge abgeschaltet wird, in Abhängigkeit von der Gesamtluftmenge
verschoben werden kann. Die Schritte, die sich von den Schritten
im Flussdiagramm in 5 und 6 unterscheiden,
werden nachstehend beschrieben.
-
Im
Schritt S206 wird anstelle des Zählerwerts CAIonst
im Startzeitpunkt der AI-Ausführung
eine Gesamtansaugluftmenge (die akkumulierte Luftmenge) GAsumst
im Startzeitpunkt der AI-Ausführung gelesen.
Die Menge der pro Einheitszeit in die Brennkraftmaschine 1 gesaugten
Frischluft (die Ansaugluftmenge) wird auf der Grundlage des Ausgangssignals
des Luftmengenmessers 7 bestimmt. Durch Akkumulieren dieses
Werts berechnet die ECU 28 die Gesamtluftmenge.
-
Im
Schritt S212 wird anstelle des Zählerwerts CAIonend
im Abschaltzeitpunkt der AI-Ausführung eine
Gesamtluftmenge GAsumend im Abschaltzeitpunkt der AI-Ausführung gelesen.
Im Schritt S213 wird anstelle der AI-Dauer CAIonex eine Gesamtluftmenge
GAsumex während
der AI-Ausführung
berechnet. Die Gesamtluftmenge GAsumex während der AI-Ausführung wird
bestimmt, indem die Gesamtluftmenge GAsumst im Startzeitpunkt der
AI-Ausführung
von der Gesamtluftmenge GAsumend im Abschaltzeitpunkt der AI-Ausführung subtrahiert
wird.
-
Im
Schritt S214 wird die Verzögerungsdauer Tfdlyoff
berechnet. Die Verzögerungsdauer
Tfdlyoff wird auf der Grundlage der Gesamtluftmenge GAsumex während der
AI-Ausführung
unter Bezugnahme auf das in 7 gezeigte
Kennfeld berechnet.
-
Auf
diese Weise lässt
sich der Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge abgeschaltet
wird, in Abhängigkeit
von der in die Brennkraftmaschine 1 während der Sekundärluftzufuhr
gesaugten Luftmenge verschieben.
-
Des
Weiteren kann in dieser Ausführungsform
der Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge abgeschaltet
wird, in Abhängigkeit von
einem Temperaturanstiegsbetrag, um den die Temperatur des Dreiwege-Katalysators 12 während der
Sekundärluftzufuhr
ansteigt, statt in Abhängigkeit von
der Sekundärluftzufuhrdauer
oder der Gesamtluftmenge während
der Sekundärluftzufuhr
verschoben werden.
-
Der
Temperaturanstiegsbetrag, um den die Temperatur des Dreiwege-Katalysators 12 während der
Sekundärluftzufuhr
ansteigt, korreliert mit der Menge der vom Dreiwege-Katalysator 12 adsorbierten
oxidierenden Komponenten. Je größer die
Sekundärluftzufuhrmenge
ist, umso größer ist
also die Menge der vom Dreiwege-Katalysator 12 adsorbierten
oxidierenden Komponenten, und umso größer ist der Temperaturanstiegsbetrag,
um den die Trägertemperatur
des Dreiwege-Katalysators 12 ansteigt.
-
Je
größer der
Temperaturanstiegsbetrag ist, um den die Temperatur des Dreiwege-Katalysators 12 angestiegen
ist, wenn die Sekundärluftzufuhr
abgeschaltet wird, umso länger
wird dementsprechend die Verzögerungsdauer
Taioffdly eingestellt. Diese Beziehung wird im Voraus experi mentell
oder dergleichen bestimmt und in einem Kennfeld, das diese Beziehung
angibt, festgehalten. Das Kennfeld wird in der ECU 28 gespeichert.
Die Trägertemperatur
des Dreiwege-Katalysators 12 lässt sich durch Vorsehen eines
Temperatursensors im Dreiwege-Katalysator 12 erfassen.
Die ECU 28 berechnet den Temperaturanstiegsbetrag während der
Sekundärluftzufuhr,
indem sie die Temperatur des Dreiwege-Katalysators 12 im
Startzeitpunkt und im Abschaltzeitpunkt der Sekundärluftzufuhr
erfasst.
-
Der
Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge abgeschaltet
wird, kann somit in Abhängigkeit
von dem Temperaturanstiegsbetrag, um den die Temperatur des Dreiwege-Katalysators 12 während der
Sekundärluftzufuhr
ansteigt, verschoben werden.
-
In
dieser Ausführungsform
kann der Startzeitpunkt, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge beginnt,
ebenso wie in der ersten Ausführungsform unter
Berücksichtigung
der Verzögerung
im Start des Betriebsstart der Luftpumpe 23 verzögert werden.
-
In
den soweit beschriebenen Ausführungsformen
kann der Abschaltzeitpunkt, an dem die Erhöhung der Kraftstoffmenge abgeschaltet
wird, in Abhängigkeit
von der Sekundärluftzufuhrdauer,
der Gesamtluftmenge während
der Sekundärluftzufuhr, oder
des Temperaturanstiegsbetrags, um den die Temperatur des Dreiwege-Katalysators
während
der Sekundärluftzufuhr
ansteigt, verschoben werden. Dementsprechend kann HC entsprechend
der Menge der vom Dreiwege-Katalysator 12 adsorbierten oxidierenden
Komponenten zugeführt
und der Dreiwege-Katalysator 12 aus der oxidierenden Atmosphäre heraus
gebracht werden. Auf diese Weise lässt sich eine Verschlechterung
der Abgasemssionen verhindern.