DE19651559A1 - Adaptive Motorsteuerung - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft eine Automobilverbrennungsmotor­ steuerung und insbesondere die Anpassung von Motorsteuerungen in Abhängigkeit von Leistungsveränderungen in Motoremissions­ steuersystemen.

Es ist bekannt, daß katalytische Behandlungseinrichtungen, als katalytische Konverter bekannt, zur Behandlung von Ver­ brennungsmotorabgasen mit dem Gebrauch nachlassen. Genauer nimmt die Wirksamkeit, mit welcher der Katalysator der kata­ lytischen Behandlungseinrichtungen derartige Motorabgase, wie Kohlenmonoxid, Stickoxide und Kohlenwasserstoffe umwandelt, über die Lebensdauer der Behandlungseinrichtung ab und die Aufwärmzeit der Einrichtung nimmt zu. Die Aufwärmzeit ist die Zeit, die erforderlich ist, damit der katalytische Konverter eine vorgeschriebene Wirksamkeit einem Kaltstart des Motors folgend erreicht. Ein Nachlassen des katalytischen Konverters kann zu erhöhten Automobilfahrzeugemissionen führen. Die Zu­ nahme der Emissionen kann jedoch zu einem gewisses Ausmaß ge­ lindert werden, indem mit anderen Fahrzeugsteuerstrategien ein Kompromiß geschlossen wird. Gegenwärtige Fahrzeugsteuer­ strategien sind unter Verwendung eines Modells des Nachlas­ sens des Katalysators nahe dem schlimmsten Fall konstruiert worden, so daß selbst ein Nachlassen des Katalysators nahe dem schlimmsten Fall, wie durch Fahrzustände im schlimmsten Fall hervorgerufen, die behandelten Motoremissionen noch ag­ gressive Emissionssteuerungsbeschränkungen erfüllen werden. Fahrbedingungen im schlimmsten Fall sind ungewöhnlich. Infol­ gedessen sind viele von den Kompromissen, die unter den Mo­ dellen des Nachlassens des Katalysators für den schlimmsten Fall gemacht worden sind, unnötig, um selbst sehr ambitio­ nierte Emissionssteuerbeschränkungen zu erfüllen, wie für die große Mehrheit von Fahrzeugen, die den Fahrzuständen im schlimmsten Fall nicht ausgesetzt sind. Unter Verwendung des gegenwärtigen Modells des Nachlassens des Katalysators kann unnötigerweise ein Kompromiß zwischen Motorleistung und Kraftstoffökonomie geschlossen werden.

Es wäre daher erwünscht, zu vermeiden, daß Automobilmotor­ steuerungen auf das Modell des Nachlassens des Katalysators für den schlimmsten Fall beschränkt werden. Es wäre er­ wünscht, aggressive Emissionssteuerungsstandards mit minimaler Opferung von Motorkraftstoffökonomie und -leistung zu erfül­ len.

Die Erfindung schafft ein erwünschtes adaptives Modell des Nachlassens eines katalytischen Konverters zum Abschätzen des Nachlassens des Katalysator im Betrieb. Die Motorsteuerung wird in Abhängigkeit von der Abschätzung angepaßt. Genauer wird für einen Motor mit einer Katalysatorbehandlungseinrich­ tung, wie einem katalytischen Konverter zur Behandlung von Motorabgas und mit einer Motorsteuereinrichtung, ein perio­ disches Messen oder Abschätzen des Nachlassens des Katalysa­ tors vorgesehen. Die Messung kann von einem Motorparameter erfolgen, der das Nachlassen des Katalysators wesentliche be­ einflußt, wie die Katalysatortemperatur. Die Katalysatorar­ beitszeit kann durch die gemessene Temperatur gewichtet wer­ den. Das Nachlassen der Leistung der Katalysatorbehandlungs­ einrichtung weg von einer idealen Anfangskalibrierungslei­ stung kann abgeschätzt werden, indem die gewichtete Katalysa­ torarbeitszeit auf ein gespeichertes Modell des Nachlassens angewendet wird. Eine Änderung der Motorsteuerstrategien kann dann durch das abgeschätzte Nachlassen der Leistung ausgelöst werden. Wenn beispielsweise die abgeschätzte Leistung der Einrichtung auf ein Niveau nachläßt, das einer unannehmbaren Zunahme der Katalysatoraufwärmzeit entspricht, kann eine Auf­ wärmungsverstärkungskompensation auf Kosten einer verringer­ ten Motorkraftstoffökonomie oder -leistung vorgesehen werden.

Ungleich wie in herkömmlichen Modellen des Nachlassens wird eine derartige Kompensation nur dann angewendet werden, wenn sie wirklich für die tatsächlichen Arbeitszustände jedes Fahrzeuges benötigt wird, wodurch unnötige Kraftstoffökono­ mie- und Leistungsverringerungen vermieden werden. Wenn wei­ ter die Katalysatorleistung fortschreitet nachzulassen, wie durch das Modell gezeigt, kann eine zusätzliche Kompensation vorgesehen werden, um strenge Emissionsstandards mit minima­ lem Verlust von Leistung oder Kraftstoffökonomie zu erfüllen. Wenn Kompensationsgrenzen erreicht sind, kann eine Nachlaßbe­ dingung vorgesehen werden, die den Bediener alarmiert, daß Wartungsvorgänge erforderlich sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung kann die Kataly­ satortemperaturinformation durch ein genaues Temperaturmodell geliefert werden, das keine zusätzlichen Sensoren gegenüber jenen erfordert, die herkömmlich mit einem Motor verfügbar sind. Das Temperaturmodell kann verbessert werden, indem die Modellparameter eingestellt werden, wie die Katalysatorbe­ handlungseinrichtung altert. Genauer wird für gegebene Motor­ arbeitszustände, die auf das Modell angewendet werden, ein frischer oder geringfügig gealterter Katalysator typischer­ weise mit einer höheren Temperatur als ein älterer Katalysa­ tor arbeiten. Herkömmliche Katalysatortemperaturmodelle müs­ sen die höhere Temperatur für die Motorarbeitszustände anneh­ men, so daß das Nachlassen des Katalysators für den schlimm­ sten Fall berücksichtigt wird. Das Ergebnis ist eine Ungenau­ igkeit in dem Katalysatortemperaturmodell selbst, was die Ge­ nauigkeit des Modells des Nachlassens verringert. Gemäß die­ sem weiteren Aspekt der Erfindung kann sich das Temperaturmo­ dell selbst an Änderungen des Nachlassens des Katalysators anpassen, worin anfangs für eine neue Katalysatorbehand­ lungseinrichtung ein Hochtemperaturmodell angewendet werden kann, und allmählich als eine Funktion von dem abgeschätzten Nachlassen des Katalysators verringert werden kann, so daß eine genaue Katalysatortemperaturinformation abgeschätzt wer­ den kann, ohne Sensoren über die Lebensdauer der Katalysator­ behandlungseinrichtung hinzuzufügen.

Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung kann das Modell des Nachlassens dieser Erfindung mit Diagnoseinformation kor­ rigiert werden, die von einer unabhängigen Katalysatornach­ laßprozedur, beispielsweise einer herkömmlichen Prozedur zum Messen oder Abschätzen des Nachlassens des Katalysators, das von einem Faktor hervorgerufen wird, der in dem Modell dieser Erfindung nicht berücksichtigt wird, korrigiert werden. Es ist bekannt, daß das Nachlassen des Katalysators gemessen wird, indem die Charakteristik des Ausgangssignals eines Sau­ erstoffsensors überwacht wird, der stromabwärts von der Kata­ lysatorbehandlungseinrichtung positioniert ist. Eine derarti­ ges Nachlassen kann durch eine Ölverunreinigung des Katalysa­ tors, mechanischen Bruch etc. hervorgerufen werden. Wenn ein Nachlassen durch derartige herkömmliche Prozeduren diagnosti­ ziert wird, kann das Modell des Nachlassens dieser Erfindung mit dem diagnostizierten Zustand des Katalysators korrigiert oder aktualisiert werden, so daß richtige Motorsteuerungen aufrechterhalten werden können.

Annäherungen an ein Nachlassen für den schlimmsten Fall wer­ den dadurch minimiert oder vermieden, indem das Nachlassen des Katalysators direkt überwacht wird und indem nur die Kom­ pensation vorgeschrieben wird, die erforderlich ist, um selbst ambitionierte Emissionsstandards zu erfüllen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung be­ schrieben, in dieser zeigen:

Fig. 1 ein allgemeines Diagramm des Motors und der Motorsteuerungs-Hardware zum Ausführen dieser Erfindung gemäß der bevorzugten Ausführungs­ form,

Fig. 2 und 3 Computerflußdiagramme, die einen Fluß von Vor­ gängen zum Ausführen der bevorzugten Ausfüh­ rungsform dieser Erfindung mit der Steuerungs- Hardware von Fig. 1 darstellen, und

Fig. 4 bis 7 graphische Diagramme, die die Parameterbezie­ hungen darstellen, auf denen die Vorgänge von Fig. 2 und 3 beruhen.

In bezug auf Fig. 1 nimmt ein Verbrennungsmotor 10 Einlaß­ luft durch eine Einlaßluftbohrung 14 hinter einem herkömmli­ chen Massenluftstromsensor 12, wie einem Sensor vom Hitz­ draht- oder Dickfilmtyp auf, der die Motoreinlaßluftmassenra­ te in ein Ausgangssignal MAF überträgt. Die Motoreinlaßluft­ begrenzung wird von einem Einlaßluftventil 16 vom Dreh- oder Drosselklappentyp gesteuert, dessen Rotationsposition von ei­ nem herkömmlichen Drehpotentiometer 18 in ein Ausgangssignal TP übertragen wird. Eine Bypass-Leitung 24 liefert einen Mo­ toreinlaßluftweg, der im wesentlichen unabhängig von der Po­ sition des Einlaßluftventils 16 ist. Ein Bypass-Ventil V 26, wie ein ansprechendes lineares oder binäres Präzisionssoleno­ idventil von jeder herkömmlichen Konstruktion, ist in der Bypass-Leitung 24 zum Steuern der Leitungsbeschränktheit ge­ genüber dem Einlaßluftstrom dadurch angeordnet. Das Bypass- Ventil 26 ist für eine Präzisionsmotoreinlaßluftstromsteue­ rung vorgesehen, um Leerlaufsteuerungs- und herkömmliche Drosselfolgersteuerungsfunktionen zu liefern, wie es allge­ mein in der Technik verstanden wird. Die Motoreinlaßluft wird mit einer eingespritzten Kraftstoffmenge zusammengebracht, und die Luft/Kraftstoff-Mischung wird in den Motorzylindern gezündet. Der Zündungsprozeß treibt die Zylinderkolben (nicht gezeigt), welche mechanisch mit einer Ausgangswelle 54, wie einer Kurbelwelle, verbunden sind, hin- und hergehend an, um die Ausgangswelle zu drehen. Eine Vielzahl von beabstandeten Zähnen oder Kerben ist um einen Umfangsabschnitt der Aus­ gangswelle 54 in einer Position angeordnet, um an einem her­ kömmlichen Positionssensor 22 vorbeizutreten. Der Positions­ sensor 22 kann die Form eines bekannten Sensors mit variablem magnetischen Widerstand oder Hall-Effektsensors annehmen, der den Durchtritt der Zähne oder Kerben in eine Größenänderung einer Sensorausgangssignalspannung überträgt. Während der Mo­ tor arbeitet, die Motorausgangswelle 54 zu drehen, wird des­ halb eine periodische Sinuswellenform von dem Sensor 22 mit einer Frequenz proportional zu der Durchtrittsrate der Zähne von dem Sensor 22 und dadurch proportional zu der Rotations­ rate der Ausgangswelle 54 ausgegeben. Die Zähne sind um den Wellenumfang herum derart positioniert, daß jeder Durchtritt eines Zahns von dem Sensor einem Motorzylinderereignis ent­ spricht, in welchem ein Verbrennungsereignis in einem bekann­ ten Motorzylinder auftrat. Zusätzliche Zähne oder Kerben kön­ nen weiter zu Motorsynchronisations- oder Diagnoseprozeduren hinzugefügt werden.

Abgase, die in dem Motorzylinder-Verbrennungsprozeß erzeugt werden, werden aus den Motorzylindern und durch eine Abgas­ leitung 28 zu einer katalytischen Behandlungseinrichtung 30, wie einem herkömmlichen katalytischen Drei-Wege-Konverter, zur Verringerung von Pegeln derartiger unerwünschter Abgas­ komponenten, wie Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide geführt. Das behandelte Motorabgas wird dann an die Atmosphäre abgegeben. Herkömmliche Sauerstoffsensoren 32 und 54, wie Zirkonoxid-Sensoren, sind sowohl stromaufwärts entlang der normalen Richtung des Abgasstromes, als auch stromabwärts von der katalytischen Behandlungseinrichtung 30 zum Wahrnehmen des Sauerstoffgehaltes in dem Abgas und zum Ausgeben von Signalen EOS1 und EOS2 angeordnet, die jeweils den Sauerstoffgehalt vor bzw. nach der Behandlung durch die Einrichtung 30 anzeigen. Eine derartige Sauerstoffgehaltsin­ formation kann bei einer Abschätzung eines Motor-Luft/Kraft­ stoff-Verhältnisses angewendet werden, wie es in der Technik durchgeführt wird.

Eine Steuereinrichtung 36, wie ein herkömmlicher Microcon­ troller, umfaßt Elemente wie eine zentrale Verarbeitungsein­ heit 40 mit einer arithmetischen Logikeinheit ALU 42, Nur- Lese-Speicher-ROM-Einrichtungen 44, Direktzugriffsspeicher- RAM-Einrichtungen 50, eine Eingangs/Ausgangs-Steuerungsschal­ tung I/O 48 und eine Analog/Digital-Wandlungsschaltung A/D 46. Die Kommunikation zwischen derartigen Einrichtungen der Steuereinrichtung wird durch eine Reihe von Daten- und Adreß­ bussen und Steuerleitungen vorgesehen, die allgemein als Bus 52 dargestellt sind. Die Steuereinrichtung empfängt die Sensorausgangssignale und verarbeitet durch Ausführen einer Reihe von Vorgängen die Eingangssignale und erzeugt Steue­ rungs-, Diagnose- und Wartungsausgangssignale zum Anlegen an Aktuatoren, Anzeigeeinrichtungen etc. gemäß allgemeinen Mo­ torsteuerungs-, Diagnose- und Wartungspraktiken. Beispiels­ weise wird ein Steuerbefehl EST, der eine befohlene Zündzeit­ punkteinstellung anzeigt, von der Steuereinrichtung 36 an Zündungsansteuerungen 38 ausgegeben, welche zeitlich abge­ stimmte Zündungsansteuerungssignale an Zündkerzen in Motorzy­ lindern zum Zünden der Zylinder-Luft/Kraftstoff-Mischung an­ legen. Weiter wird ein Leerlaufluftsteuerungssignal IAC von Steuereinrichtung 36 an IAC-Ansteuerung 58 ausgegeben, welche einen Positionssteuerbefehl, wie in der Form eines Tastver­ hältnisbefehls, an Bypass-Ventil 26 anlegt, um Bypass-Luft zu Einlaßleitung 20 zu dosieren. Weiter kann ein Ausgangssignal zum Ansteuern der Anzeigeeinrichtung 56 von Steuereinrich­ tung 36 geliefert werden, beispielsweise um einen Zustand des Nachlassens der katalytischen Behandlungseinrichtung 30 anzu­ zeigen und somit anzuzeigen, daß eine Reparatur- oder Aus­ tauschprozedur erforderlich ist. Die Anzeigeeinrichtung 56 nimmt die Form einer herkömmlichen Lampe an, die auf einer Instrumententafel aufgebaut ist, die für den Motorbediener sichtbar ist.

Die Reihe von Vorgängen, die für Diagnosen der Motorsteuerung und der katalytischen Behandlungseinrichtung gemäß dieser Er­ findung sorgen, sind allgemein in den Fig. 2 und 3 darge­ stellt. Derartige Vorgänge werden periodisch ausgeführt, wäh­ rend die Steuereinrichtung arbeitet, wie während Zündungs­ energie an die Steuereinrichtung 36 von einem Motorbediener angelegt wird. Die Vorgänge können in ROM 44 (Fig. 1) als Steuereinrichtungsanweisungen gespeichert werden, die auf ei­ ner zeitglied- oder ereignisgesteuerten Festlegung ausgeführt werden. Genauer werden die Vorgänge der Routine von Fig. 2 einmal pro Sekunde, während die Steuereinrichtung 36 arbei­ tet, wie von einer Zeitgliedunterbrechungseinstellung einge­ leitet, während einer herkömmlichen Initialisierungsprozedur ausgeführt, um zumindest einmal pro Sekunde aufzutreten.

Beim Auftreten der Zeitgliedunterbrechung wird die Steuer­ einrichtung 36 angewiesen, zeitweilig gegenwärtige Vorgänge auszusetzen und die Unterbrechung durch die Vorgänge von Fig. 2 bei einem Schritt 100 beginnend und zu einem Schritt 102 fortschreitend zu bedienen, um gegenwärtige Werte von Eingangssignalen RPM, MAF und A/F abzutasten, in welchen A/F eine Abschätzung des Motor-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ist, das durch eine Sammlung von EOS1-Signalabtastungen angezeigt wird, wie es allgemein in der Technik verstanden wird. Die Temperatur Tcat von dem Katalysator in der Behandlungsein­ richtung 30 von Fig. 1 wird als nächstes als eine Funktion von RPM und MAF abgeschätzt. Beispielsweise kann unter Kali­ brierungszuständen von einem stöchiometrischen Luft/Kraft­ stoff-Verhältnis und stationärer Motorarbeit die Katalysator­ temperatur Tcat indem eine Kalibrierungstemperatursonde ver­ wendet wird, die auf oder nahe dem Katalysator angeordnet ist, während einer herkömmlichen Kalibrierungsprozedur direkt gemessen und als eine Funktion von MAF und RPM - zwei Parame­ ter, bei welchen bestimmt worden sind, daß sie Tcat wesent­ lich beeinflussen - aufgezeichnet werden. Die Kalibrierungs­ ergebnisse können in ROM 44 (Fig. 1) wie eine herkömmliche Nachschlagtabelle als eine Funktion von RPM und MAF gespei­ chert und die gegenwärtige Tcat-Abschätzung bei dem beschrie­ benen Schritt 104 als eine Funktion von dem RPM und MAF fest­ gestellt werden, die bei dem Schritt 102 abgetastet worden sind. Ein Tcat-Filterkoeffizient wird als nächstes als eine Funktion von MAF und der Änderungsrichtung in MAF bei einem nächsten Schritt 106 festgestellt. Ein gemeinsamer Verzöge­ rungsfilter mit einem variierenden Filterkoeffizienten ist in dieser Ausführungsform vorgesehen, um Tcat gemäß der Motor­ einlaßluftstromrate langsam zu ändern. Bei relativ langsamen Luftstromraten wird der Filterkoeffizient stärkeres Filtern vorsehen, was die Änderung von Tcat gemäß einer langsameren Neigung zur Temperaturänderung aufgrund der relativ langsamen Luftstromrate verlangsamt. Alternativ wird für relativ hohe Luftstromraten eine leichtere Filterung durch einen größeren Filterkoeffizienten vorgesehen, um zu erlauben, daß eine schnellere Temperaturänderung auftritt, die mit einer vergrö­ ßerten Neigung zur Katalysatortemperaturänderung vereinbar ist. Eine Festlegung von Filterkoeffizienten kann in einem Kalibrierungsprozeß als eine Funktion von MAF und von einer Änderungsrichtung in MAF bestimmt und in einem herkömmlichen Nachschlagtabellenformat in RAM 44 (Fig. 1) gespeichert wer­ den, wobei der Filterkoeffizient der Tabelle dem gegenwärti­ gen MAF und der Richtungsänderung von MAF entspricht, der daraus bei Schritt 106 festgestellt wird.

Der Tcat-Wert wird als nächstes bei einem Schritt 108 wie folgt gefiltert:

Tcat = OLDTcat+COEF_*(OLDTcat-Tcat),

wobei OLDTcat der kürzlichste frühere Tcat-Wert ist, wie für die kürzlichste frühere Iteration der Routine von Fig. 2, und COEF der Filterkoeffizient ist, der bei Schritt 106 fest­ gestellt wird. Als nächstes wird ein Luft/Kraftstoff-Verhält­ nis-Offset bei einem Schritt 110 als eine Funktion von der Abweichung des gegenwärtigen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses weg von einem stöchiometrischen Verhältnis festgestellt. Wie beschrieben, wurde der bei Schritt 104 festgestellte Tcat-Wert unter einem Kalibrierungszustand von einem stöchiometri­ schen Motor-Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt. Jede Abwei­ chung des gegenwärtigen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses weg von der Stöchiometrie kann zu einem Fehler in dem Tcat-Wert füh­ ren. Beispielsweise wird ein Offset von Null bei Schritt 110 für ein gegenwärtiges Luft/Kraftstoff-Verhältnis von 14,5 festgestellt, und der Offset wird dann um ungefähr -50 Grad Celsius für jede Abnahme von 0,5 von dem Luft/Kraftstoff-Ver­ hältnis unter 14,5 verringert, und wird um ungefähr +50 Grad Celsius für jede Zunahme von 0,5 von dem Luft/Kraftstoff-Ver­ hältnis über 14,5 vergrößert. Eine derartige Offset-Informa­ tion kann in ROM 44 (Fig. 1) in der Form einer Festlegung von Offsets als eine Funktion von der Abweichung des gegen­ wärtigen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses weg von der Stöchio­ metrie gespeichert werden. Nach dem Bestimmen eines derarti­ gen Offsets wird der gegenwärtige Zählerwert des Nachlassens des Katalysators CATDET bei einem nächsten Schritt 112 gele­ sen, was einen modellierten Grad des Nachlassens des Kataly­ sators der katalytischen Behandlungseinrichtung 30 von Fig. 1 anzeigt, um durch weitere Vorgänge der Routine von Fig. 2 aktualisiert zu werden.

Als nächstes wird ein Temperatur-Offset bei einem Schritt 114 als eine Funktion von CATDET aus einer Nachschlagtabelle festgestellt, die in ROM 44 gespeichert ist. Es ist beobach­ tet worden, daß für die gleichen Motorarbeitszustände, wie für die gleiche Motorgeschwindigkeit und Einlaßmassenluft­ stromrate, die Temperatur des Katalysators in einer katalyti­ schen Behandlungseinrichtung, wie Einrichtung 30 von Fig. 1, mit der Katalysatoralterung hauptsächlich wegen Abnahmen der Katalysatorwirksamkeit abnehmen wird. Um diese Information in das Modell von Tcat für eine genaue Katalysatortemperatur­ abschätzung einzuarbeiten, wird der Katalysatoralterungsgrad, wie durch den gegenwärtigen Wert von CATDET angezeigt, ver­ wendet, um einen Temperaturkorrekturwert festzustellen. Kom­ promisse bei der Abschätzung von Tcat sind daher nicht erfor­ derlich, und eine genaue Temperaturinformation kann unemp­ findlich gegenüber der Katalysatoralterung vorgesehen werden. Eine typische Kalibrierung des CATDET-Temperaturkorrektur- Offsets als eine Funktion von CATDET ist in Kurve 300 von Fig. 4 dargestellt. Der Offset beträgt Null für CATDET-Werte bis zu ungefähr 75 000, was näherungsweise dreißig Prozent Nachlassen des Katalysators entspricht, nach welchem der Offset im wesentlichen linear auf einen maximalen Offset -Tmax für einen völlig nachgelassenen Katalysator mit einem CATDET-Wert von ungefähr 230 000 abfällt. Tmax kann in einem Kalibrierungsprozeß als repräsentative Abnahme der Katalysa­ torarbeitstemperatur für einen völlig nachgelassenen Kataly­ sator bestimmt werden.

Zu Fig. 2 zurückgekehrt, wird als nächstes die Offset-Infor­ mation auf Tcat angewendet, um Luft/Kraftstoff-Verhältnis­ abweichungen weg von der Stöchiometrie zu korrigieren und um Alterung zu korrigieren, indem die bei Schritt 110 und 114 festgestellten Offsets zu Tcat addiert werden. Als nächstes können Katalysatorübertemperaturschutzprozeduren bei einem Schritt 118 vorgesehen werden, beispielsweise indem die ge­ naue Tcat-Abschätzung mit einer Katalysatorübertemperatur­ schwelle von ungefähr 900 Grad Celsius verglichen wird, und Schritte auf Kosten von Kraftstoffökonomie und Leistung un­ ternommen werden, um die Katalysatortemperatur zu verringern, derart, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch fett gefahren wird, wie es allgemein in der Technik verstan­ den wird. Die genaue Tcat-Abschätzung einschließlich der Kor­ rektur des Nachlassens gemäß dieser Erfindung vermeidet eine Temperaturmodellierung zum Übertemperaturschutz für den schlimmsten Fall. Eher als ein überumfassendes Annehmen, daß die Katalysatortemperaturen immer jene eines frischen Kataly­ sators sind, was zu einem unnötigen Anwenden von Übertempera­ turkorrektur (was beispielsweise das Luft/Kraftstoff-Verhält­ nis dazu zwingen kann, fett zu werden) und verringerter Kraftstoffökonomie und Leistung führen kann, gleicht das Tcat-Modell vielmehr ein Nachlassen des Katalysators aus, und ein genauer Übertemperaturschutz kann nur vorgeschrieben wer­ den, wenn er über die Lebensdauer des Katalysators notwendig ist.

Nach Anwenden jeglichen benötigten Übertemperaturschutzes wird ein Zählwert des Nachlassens DETCNT aus einer Katalysa­ tornachlaßfestlegung als eine Funktion von Tcat bei einem Schritt 120 festgestellt. Die Nachlaßfestlegung wird während eines Kalibrierungsprozesses als der Alterungsgrad des Kata­ lysators pro Zeiteinheit für eine gegenwärtige Katalysatorar­ beitstemperatur Tcat bestimmt. Eine derartige Kalibrierung ist in Kurve 302 von Fig. 5 als Diagramm dargestellt. Die Größe von DETCNT nimmt mit der Temperatur dramatisch zu, bei­ spielsweise von einem Wert von weniger als Eins für Tcat zwi­ schen Null und 650 Grad Celsius bis zu einem Wert, der Drei­ zehn überschreitet, für Tcat, die 800 Grad Celsius über­ schreitet. Die Kurve kann weitere Knickpunkte als die vier von Kurve 302 umfassen, abhängig von der Ausschöpfung des Ka­ librierungsprozesses. Die Werte von DETCNT von Kurve 302 wer­ den als die Zunahme von CATDET kalibriert, die erforderlich ist, um die Alterung des Katalysators für jede Sekunde Kata­ lysatorarbeit allein aufgrund von Temperaturauswirkungen auf die Katalysatoralterung zu modellieren.

Zu Schritt 2 zurückgekehrt, wird CATDET mit dem festgestell­ ten DETCNT-Wert bei einem nächsten Schritt 122 aktualisiert. Um andere Alterungseffekte, die nicht in dem Alterungsmodell auf Temperaturbasis dieser Ausführungsform enthalten sind, zu berücksichtigen, wird ein nächster Schritt 124 ausgeführt, um zu bestimmen, ob ein Zustand des Nachlassens des Katalysators durch irgendeine andere Diagnose diagnostiziert worden ist, die zusätzlich zu der Katalysatoralterungsdiagnose dieser Ausführungsform arbeiten kann. Beispielsweise kann die Dia­ gnose, die in der U.S.-Patentschrift Nr. 5 509 267 (U.S.- Anmeldenummer 08/337703, eingereicht am 14. November 1994) oder der U.S.-Patentschrift 5 431 011 (U.S.-Anmeldenummer 08/166978, eingereicht am 14. Dezember 1993) beschrieben sind, ebenso arbeiten, um ein Nachlassen des Katalysators zu diagnostizieren, das durch Effekte, die Temperatur, Ölverun­ reinigung, mechanischen Bruch des Katalysators etc. ein­ schließen, hervorgerufen wird, beispielsweise durch direktes Überwachen der Aktivität des Katalysators bei der Behandlung von Bestandteilelementen des Motorabgases. Wenn ein Zustand des Nachlassens, der durch eine derartige zusätzliche Diagno­ se angezeigt wird, einen schwerwiegender nachgelassenen Kata­ lysator anzeigt, als er gegenwärtig durch CATDET angezeigt wird, wie bei einem nächsten Schritt 126 bestimmt, wird CATDET vergrößert, um ein derartiges diagnostiziertes Nachlassen bei einem nächsten Schritt 128 zu berücksichtigen, so daß CATDET als eine genaue Anzeige des Zustandes des Katalysa­ tors, was Effekte von Temperatur, Ölverunreinigung des Kata­ lysators und mechanischem Bruch und wirklich jedem anderen Faktor, der die Sauerstoffspeicherungs- und Freigabeaktivität in dem Katalysator verringern kann einschließt, aufrechter­ halten wird. Die CATDET-Korrektur kann vorgesehen werden, in­ dem, wenn möglich, der Grad des Nachlassen, der durch eine derartige zusätzliche Diagnose angezeigt wird, in einen äqui­ valenten CATDET-Wert modelliert wird, und CATDET auf einen derartigen Wert gesetzt wird, wenn bestimmt wird, daß CATDET kleiner als dieser Wert ist.

Nach Ausführen jeglicher notwendiger Korrekturen an CATDET wird ein Schritt 130 ausgeführt, um zu bestimmen, ob Steuer­ parameter mit jeder neuen Information über ein Nachlassen des Katalysators für den gegenwärtige Fahrzeugzündzyklus aktuali­ siert worden sind. In dieser Ausführungsform werden Motor­ steuerparameter an eine Information über das Nachlassen des Katalysators einmal für jeden Fahrzeugarbeitszyklus, ein Fahrzeugzündzyklus genannt, angepaßt. Wenn bei Schritt 130 bestimmt wird, daß eine derartige Aktualisierung vorgesehen worden ist, ist dann eine weitere Steuerparameteraktualisie­ rung unnötig und ein Schritt 136 wird als nächstes ausge­ führt. Alternativ wird, wenn bestimmt wird, daß keine derar­ tige Aktualisierung aufgetreten ist, ein Steuerparametersatz als nächstes bei einem Schritt 132 als Funktion von CATDET festgestellt. Beispielsweise kann der Satz von Steuerparame­ tern Einstellungsparameter für gewünschte Motorleerlaufge­ schwindigkeit und Zündzeitpunkteinstellung sein, wie in der Form eines Leerlaufgeschwindigkeits-Offset δIS und eines Zündzeitpunkteinstellungs-Offsets δEST. Diese Parameter-Off­ sets sorgen für eine Aufwärmverstärkung des Katalysators und für eine Motoremissionsverringerung, wie eine Verringerung des Niveaus von emittierten Kohlenwasserstoffen. Eher als Leerlaufgeschwindigkeit und Zündzeitpunkteinstellung einzu­ bauen, um ein Nachlassen des Katalysators für den schlimmsten Fall auf Kosten von Kraftstoffökonomie und Motorleistung zu berücksichtigen, können vielmehr nützliche Leerlaufgeschwin­ digkeitsziele und eine Zündzeitpunkteinstellung vorgeschrie­ ben werden, bei welchen nur Kompromisse gemäß einem kriti­ schen Merkmal dieser Erfindung geschlossen werden, wenn das Nachlassen des Katalysators anzeigt, daß eine derartige Kom­ pensation wirklich notwendig ist. Entsprechend werden ein δIS- und ein δEST-Wert bei Schritt 132 als eine Funktion von CATDET festgestellt. Die Offsets können als eine Funktion von CATDET in einem herkömmlichen Nachschlagtabellenformat in ROM 44 (Fig. 1) kalibriert und gespeichert werden. Kurve 304 von Fig. 6 stellt eine repräsentative Beziehung zwischen δIS und CATDET dar, die eine kompensierende Änderung der ge­ wünschten Motorleerlaufgeschwindigkeit darstellen, um das Ka­ talysatoraufwärmen zu verstärken und Motoremissionen zu ver­ ringern, während der Katalysator altert. Wie in Kurve 304 dargestellt, ist keine Leerlaufgeschwindigkeitskompensation für CATDET bis zu ungefähr 75 000 entsprechend dieser Ausfüh­ rungsform bis zu einem Nachlassen des Katalysators von unge­ fähr dreißig Prozent notwendig. Die Änderung der Leerlaufge­ schwindigkeit steigt allmählich mit CATDET-Zunahmen über 75 000 bis zu einer maximalen kompensierenden Änderung der Leerlaufgeschwindigkeit von ungefähr 450 U/min für einen na­ hezu völlig nachgelassenen Katalysator mit einem CATDET-Wert von näherungsweise 230 000 an.

Kurve 306 in Fig. 7 stellt eine repräsentative Beziehung zwischen δEST und CATDET dar, die eine kompensierende Ände­ rung der Motorzündzeitpunkteinstellung darstellt, um das Auf­ wärmen des Katalysators zu verstärken und Motoremissionen zu verringern, während der Katalysator altert. Wie in Kurve 306 dargestellt, ist keine Zündzeitpunkteinstellungskompensation für CATDET bis zu ungefähr 75 000 entsprechend dieser Ausfüh­ rungsform bis zu einem Nachlassen des Katalysators von drei­ ßig Prozent erforderlich. Die Änderung der Zündzeitpunktein­ stellung steigt allmählich mit CATDET-Zunahmen über 75 000 bis zu einer maximalen kompensierenden Änderung der Zündzeit­ punkteinstellung von ungefähr 24 Grad Funkenzeitpunkteinstel­ lungsverzögerung für einen nahezu völlig nachgelassenen Kata­ lysator mit einem CATDET-Wert von beinahe 230 000 an.

Die Kalibrierungsinformation, die durch Kurven 304 und 306 dargestellt wird, die in ROM 44 (Fig. 1) gespeichert sind, wird bei Schritt 132 als eine Funktion von dem gegenwärtigen CATDET-Wert festgestellt und bei einem nächsten Schritt 134 als die gegenwärtigen Kompensationswerte zur Verwendung bei der Motorleerlaufgeschwindigkeitssteuerung und Motorzündzeit­ punkteinstellungssteuerung für den gegenwärtigen Zündzyklus gespeichert, wie es weiter beschrieben wird. Weiter kann eine Marke bei Schritt 134 gesetzt werden, die anzeigt, daß die Aktualisierung für den gegenwärtigen Zündzyklus aufgetreten ist. Eine derartige Marke wird bei dem beschriebenen Schritt 130 analysiert. Als nächstes, oder wenn bestimmt worden ist, daß die Steuerparameter bereits für den gegenwärtigen Zündzy­ klus aktualisiert worden sind, bei Schritt 130, wird CATDET bei einem Schritt 136 mit einem kalibrierten Grenzwert, wie ungefähr 230 000 in dieser Ausführungsform, verglichen, um festzulegen, ob abgeschätzt wird, daß der Katalysator völlig nachgelassen hat. Wenn CATDET den Grenzwert überschreitet, wird ein Zustand des Nachlassens bei einem nächsten Schritt 138 angezeigt, beispielsweise indem eine Anzeigeeinrichtung, die für den Motorbediener sichtbar ist, wie Anzeigeeinrich­ tung 56 von Fig. 1, mit Energie beaufschlagt und ein Code oder eine Botschaft in einem nicht flüchtigen Abschnitt von RAM 50 (Fig. 1) gespeichert wird, um den Zustand des Nach­ lassens anzuzeigen, wobei beide Anzeigevorgänge dazu dienen, die zeitliche Wartung dieses Zustandes zu vereinfachen, wie durch Austauschen des Katalysators. Eine derartige Anzeige verringert das Potential für eine Motorarbeit mit einer unge­ eigneten Fähigkeit zur katalytischen Behandlung. Nach der An­ zeige des Zustandes des Nachlassens, oder wenn bestimmt wird, daß kein derartiger Zustand des Nachlassens vorhanden ist, sorgt ein Schritt 140 für eine Rückkehr von den Vorgängen der Routine von Fig. 2 zu irgendwelchen Vorgängen, die zeitwei­ lig ausgesetzt waren, um für ein Bedienen der Zeitgliedunter­ brechung zu sorgen, die die Vorgänge von Fig. 2 auslöste.

Die Vorgänge von Fig. 3 stellen schrittweise Motorsteue­ rungsvorgänge dar, die Gebrauch von der Information über das Nachlassen machen, die erzeugt und angewendet wurde, um Steu­ erparameter-Offset-Information durch die Vorgänge von Fig. 2 hervorzubringen. Die Vorgänge von Fig. 3 werden bei einem Schritt 200 jedem Motorzylinderereignis folgend, wie jedem Verbrennungsereignis in den Motorzylindern folgend, eingelei­ tet, wie durch den Durchtritt eines Zahnes oder einer Kerbe der Motorausgangswelle 32 (Fig. 1) von Sensor 22 (Fig. 1) angezeigt. Die Routine schreitet von Schritt 200 fort, um die gegenwärtige Motorgeschwindigkeit RPM und die Motoreinlaß­ luftventilposition TP bei einem nächsten Schritt 202 abzuta­ sten. Wenn RPM und TP einen Leerlaufarbeitszustand bei einem nächsten Schritt 204 anzeigen, werden als nächstes die Leer­ laufgeschwindigkeitssteuerungsvorgänge der Schritte 206 - 222 ausgeführt. Ein Leerlaufarbeitszustand wird von einer TP von ungefähr Null und RPM innerhalb eines vorbestimmten niedrigen RPM-Bereichs von wenigstens 500 U/min angezeigt. Weiter kann es notwendig sein, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit Null be­ trägt, um einen Leerlaufarbeitszustand anzuzeigen. Wenn be­ stimmt wird, daß der Leerlaufarbeitszustand vorhanden ist, wird als nächstes eine gewünschte Basismotorleerlaufgeschwin­ digkeit bei einem Schritt 206, wie sie als eine Funktion von der Motorkühlmitteltemperatur kalibriert sein kann, in der Größenordnung von 700 U/min festgestellt. Wenn eine zu be­ schreibende Leerlaufabfallperiode abgeschlossen ist, wie bei einem nächsten Schritt 208 bestimmt, wird dann als nächstes δIS bei einem Schritt 210 auf Null gesetzt, und ein zu be­ schreibender Schritt 224 wird dann ausgeführt.

Wenn die Leerlaufabfallperiode nicht abgeschlossen ist, wird dann der Leerlaufmotorgeschwindigkeits-Offset δIS allmählich in Richtung Null gemäß einem Leerlaufabfallmultiplikator ver­ ringert, der bei einem nächsten Schritt 212 als eine Funktion von dem gegenwärtigen CATDET-Wert und als eine Funktion von der Zeit seit dem Start des Motors bestimmt wird, um δIS auf eine stabile allmähliche Weise auf Null zu steuern, wenn er nicht länger zur Kompensation des Nachlassens des Katalysa­ tors erforderlich ist. Wenn beispielsweise CATDET bei einem hohen Wert liegt, wie ungefähr 230 000 in dieser Ausführungs­ form, was einem im wesentlichen völlig nachgelassenen Kataly­ sator entspricht, wird der Leerlaufabfallwert in dieser Aus­ führungsform auf eine Einheit für eine maximale Zeitdauer von ungefähr dreißig Sekunden vom Zeitpunkt des Motorstarts ge­ setzt, welches näherungsweise die Zeit ist, seit δIS anfangs für den gegenwärtigen Zündzyklus gesetzt worden ist, und ei­ ner derartigen maximalen Zeitdauer folgend wird δIS linear auf Null verringert über eine maximale Abfallperiode von un­ gefähr sechzig Sekunden in dieser Ausführungsform. Für CATDET-Werte von ungefähr 75 000 oder weniger, was δIS-Werten von Null in dieser Ausführungsform entspricht, wird der Leerlauf­ abfallwert Null betragen. Für CATDET-Werte zwischen einem mi­ nimalen und einem maximalen Wert, wie zwischen 75 000 und 230 000 in dieser Ausführungsform, kann eine Interpolation zwischen den beschriebenen Zeiten vorgesehen werden, wie di­ rekte lineare Interpolation. Wenn beispielsweise CATDET bei einem Wert direkt zwischen einem ersten Wert (wie ungefähr 75 000) und einem maximalen Wert (wie ungefähr 230 000) liegt, kann dann der Leerlaufgeschwindigkeitsabfallwert für ungefähr fünfzehn Sekunden bei einer Einheit gehalten und dann über eine Dauer von sechzig Sekunden auf Null verringert werden. Andere Ansätze könne durch das Ausüben gewöhnlicher Fach­ kenntnis vorgesehen werden, um δIS allmählich in Richtung Null zu steuern, wenn er nicht länger zur Kompensation des Nachlassens des Katalysators erforderlich ist.

Wenn die Leerlaufabfallperiode abgeschlossen ist, wird der Abfallwert auf Null verringert und eine Marke in dem RAM 50 (Fig. 1) der Steuereinrichtung gesetzt, die anzeigt, daß der Leerlaufabfall abgeschlossen ist, welche Marke bei dem be­ schriebenen Schritt 208 abgefragt wird. Nach dem Bestimmen des gegenwärtigen Leerlaufgeschwindigkeitsabfallwertes bei Schritt 212, welcher die Form eines Multiplikators in dieser Ausführungsform annimmt, wird ein Leerlaufgeschwindigkeits- Offset δIS′ gemäß dem Abfallwert bei einem nächsten Schritt 214 als das Produkt des gegenwärtigen δIS-Wertes und des Mul­ tiplikators bestimmt. Ein Leerlaufgeschwindigkeitsbefehl ISC wird als nächstes bei einem Schritt 216 als die Summe der Ba­ sisleerlaufgeschwindigkeit und δIS′ erzeugt.

Dann wird ein Geschwindigkeitsfehler beispielsweise als eine Differenz zwischen ISC und der gegenwärtigen gemessenen Mo­ torgeschwindigkeit RPM bei einem Schritt 218 bestimmt. Als nächstes wird eine Änderung eines Leerlaufgeschwindigkeits­ steueraktuatorbefehls δIAC bei einem Schritt 220 als eine Funktion von dem Geschwindigkeitsfehler beispielsweise durch Anwenden eines herkömmlichen Regelungungsprozesses wie eines Proportional-Integral-Regelungsprozesses zum wirksamen Steu­ ern des Fehlers in Richtung Null bestimmt. Ein Befehl für ei­ nen Leerlaufluftsteueraktuator IAC wird dann als eine Funkti­ on eines Basisbefehls, welcher als eine Funktion von Motorar­ beitszuständen gemäß herkömmlichen Leerlaufgeschwindigkeits­ steuerpraktiken bestimmt werden kann, und dem bei einem Schritt 222 bestimmten δIAC-Wert als der Ausgangsbefehl be­ stimmt, der an die Leerlaufluftsteuereinrichtung anzulegen ist, um eine gewünschte Motoreinlaßluftrate unter Leerlaufar­ beitszuständen zu schaffen und somit den Motorgeschwindig­ keitsfehler zu minimieren und ein Nachlassen des Katalysators gemäß dieser Erfindung zu kompensieren.

Als nächstes, oder wenn nicht bestimmt wurde, daß ein Leer­ laufarbeitszustand vorhanden ist, bei Schritt 204, wird eine Basismotorzündzeitpunkteinstellung bei einem Schritt 224 bei­ spielsweise als eine Funktion von der Motorgeschwindigkeit RPM festgestellt. Wenn eine Zeitpunkteinstellungsabfallmarke gesetzt ist, die anzeigt, daß eine Abfallperiode für eine Zündzeitpunkteinstellung abgeschlossen ist, wie bei einem nächsten Schritt 226 bestimmt, wird dann δEST, der Zündzeit­ punkteinstellungs-Offset, der in dieser Ausführungsform vor­ gesehen ist, um ein Nachlassen des Katalysators und die Aus­ wirkungen davon auf ein Katalysatoraufwärmen und Motoremis­ sionen zu kompensieren, bei einem nächsten Schritt 228 auf Null gesetzt und ein zu beschreibender Schritt 234 wird dann ausgeführt.

Wenn bestimmt wird, daß der Zeitpunkteinstellungsabfall nicht abgeschlossen ist, bei Schritt 226, wird als nächstes ein ge­ genwärtiger Wert für einen Zeitpunkteinstellungsabfallmulti­ plikator bei einem Schritt 230 als eine Funktion von CATDET und von der Zeit seit dem Beginn des gegenwärtigen Motorzünd­ zyklus bestimmt. Der Zeitpunkteinstellungsabfallmultiplikator wird als eine Funktion von CATDET auf die beschriebene Weise für den Leerlaufabfallmultiplikator eingestellt, der bei dem beschriebenen Schritt 212 bestimmt wurde. Beispielsweise für CATDET-Werte kleiner als 75 000 beträgt δEST Null, und der Zeitpunkteinstellungsabfallmultiplikator wird bei Null auf­ rechterhalten. Für CATDET-Werte bei einem Maximum, wie unge­ fähr 230 000 in dieser Ausführungsform, was einen im wesentli­ chen völlig nachgelassenen Katalysator anzeigt, wird der Zeitpunkteinstellungsabfallmultiplikator für eine Zeitperi­ ode, die dem Beginn des Zündzyklus folgt, für ungefähr neun­ zig Sekunden auf eine Einheit gesetzt und wird dann über eine Zeitdauer, wie ungefähr 210 Sekunden in dieser Ausführungs­ form, allmählich in Richtung Null verringert. Für CATDET-Werte zwischen 75 000 und 230 000 kann eine Interpolation zwi­ schen den beschriebenen Zeitpunkteinstellungsabfallmultipli­ katorwerten verwendet werden, um einen geeigneten Multiplika­ torwert zu bestimmen, wie es für Schritt 212 beschrieben wur­ de.

Nach dem Bestimmen des gegenwärtigen Zeitpunkteinstellungsab­ fallmultiplikators wird der gegenwärtige Zündzeitpunktein­ stellungs-Offset δEST′ gemäß dem Multiplikator bei Schritt 232 als ein Produkt von δEST und dem Multiplikator aktuali­ siert. Ein Zündzeitpunkteinstellungsbefehl EST wird als näch­ stes als eine Summe des Basiszündzeitpunkteinstellungsbefehls und δEST′ bei einem Schritt 234 bestimmt. Die bestimmten Be­ fehle IAC und EST werden als nächstes an jeweilige Ansteue­ rungen 58 und 38 (Fig. 1) bei einem nächsten Schritt 236 ausgegeben. Der Befehl IAC wird an das Bypass-Ventil V 26 zur Motoreinlaßluftratensteuerung wie beschrieben angelegt, und der Befehl EST wird von der Ansteuerung 38 an aktive Motorzy­ linderzündkerzen auf eine zeitlich abgestimmte Weise ange­ legt, die von der EST-Zeitpunkteinstellung in Graden Verzöge­ rung weg von einer unteren Totpunktposition des Zylinders geregelt wird, wie es allgemein in der Technik verstanden wird. Der Wert von IAC kann durch jegliche herkömmliche Bypass-Ventilsteuerpraktiken bei dem Ereignis zugewiesen wer­ den, wo bestimmt wird, daß Leerlaufarbeitszustände nicht vor­ handen sind, bei Schritt 204 von Fig. 3.

Einem Anlegen der erzeugten Befehle an jeweilige Ansteuerun­ gen folgend, wird ein Schritt 238 ausgeführt, um zu irgend­ welchen Vorgängen zurückzukehren, die ausgesetzt waren, um für das Ausführen der Vorgänge von Fig. 3 zu sorgen. Alter­ nativ können zusätzliche Steuerungs- oder Diagnosevorgänge erforderlich sein, um die Zylinderereignisunterbrechung rich­ tig zu bedienen, die die Vorgänge der Routine von Fig. 3 einleitete. Derartige zusätzliche Vorgänge können vor dem Ausführen des Schritts 238 ausgeführt werden und die Form herkömmlicher Motorsteuerungs- oder Diagnosevorgänge anneh­ men.

In einer alternativen Ausführungsform innerhalb des Bereiches dieser Erfindung, die ein ergänzendes Beheizen des Katalysa­ tors des katalytischen Konverters 30 umfaßt, wie durch ein herkömmliches elektrisches Heizelement, das in der Motorab­ gasleitung 28 stromaufwärts von dem Katalysator angeordnet ist, um das Aufwärmen des Katalysators einem Motorkaltstart folgend zu beschleunigen, wie es allgemein in der Technik verstanden wird, kann die an das Heizelement gelieferte Ener­ gie gemäß dem Wert von CATDET verändert werden. Beispielswei­ se kann die Aufwärmzeit des Katalysators wie beschrieben zu­ nehmen, wenn der Katalysator nachläßt. Daher kann viel weni­ ger Energie von einem ergänzenden Heizelement erforderlich sein, um die Temperatur eines frischen Katalysators in einer annehmbaren Zeit einem Motorkaltstart folgend zu erhöhen, als es erforderlich ist, um die Temperatur eines gealterten oder nachgelassenen Katalysators zu erhöhen, um in dieser annehm­ baren Zeit aufzuwärmen. Eher als eine Kalibrierung der Steue­ rung des ergänzenden Beheizens für den Zustand des Nachlas­ sens des Katalysators für den schlimmsten Fall, kann vielmehr eine Kalibrierung für den besten Fall für einen frischen Ka­ talysator verwendet werden, welche sich allmählich in Rich­ tung einer Kalibrierung für den schlimmsten Fall als eine Funktion von CATDET bewegt. Es wird eine Energieeinsparung folgen, die die Motorkraftstoffökonomie verbessert. Genauer können die Vorgänge der Routine von Fig. 2 aus einer gespei­ cherten Kalibrierungsfestlegung einen ergänzenden Heizindex als eine Funktion von CATDET feststellen. Der festgestellte Heizindex kann während Motorstartvorgängen angewendet werden, um ein Ansteuerungsniveau einer ergänzenden Katalysatorhei­ zung zu setzen oder einzustellen, so daß ambitionierte Auf­ wärmzeiten während der ganzen Lebensdauer des Katalysators mit minimalem Energieverbrauch durch die Heizeinrichtung er­ reicht werden können.

Die bevorzugte Ausführungsform für den Zweck der Erläuterung dieser Erfindung ist nicht als diese Erfindung begrenzend oder einschränkend zu nehmen, weil viele Modifikationen durch Ausüben von gewöhnlicher Fachkenntnis ausgeführt werden kön­ nen, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen.

Zusammengefaßt ist eine Steuerung des Betriebes eines Ver­ brennungsmotors vorgesehen, die auf eine Abschätzung eines Nachlassen des Katalysators in einer katalytischen Behand­ lungseinrichtung für Motorabgas anspricht, welche Zündzeit­ punkteinstellungssteuerung, Einlaßluftsteuerung und Ergän­ zungskatalysatorheizungssteuerung umfaßt. Die Abschätzung des Nachlassens spricht auf eine Katalysatortemperaturabschätzung an, welche gemäß dem abgeschätzten Nachlassen korrigiert wer­ den kann.

Claims (17)

1. Motorsteuerverfahren zum Steuern des Betriebes eines Verbrennungsmotors, welcher Motorabgase zu einer kataly­ tischen Behandlungseinrichtung mit einem Katalysator zur Behandlung der Motorabgase leitet, wobei der Katalysator eine Anfangsarbeitskapazität aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Eingangssignal abgetastet wird, das einen Motorarbeitszustand anzeigt, daß ein Motorsteuer­ befehl als eine vorbestimmte Funktion von dem abgetaste­ ten Eingangssignal festgestellt wird, daß ein Grad des Nachlassens der Katalysatorkapazität unter die Anfangs­ arbeitskapazität abgeschätzt wird, daß der festgestellte Motorsteuerbefehl als eine vorbestimmte Funktion von dem abgeschätzten Grad des Nachlassens eingestellt wird, und daß der Betrieb des Motors gemäß dem eingestellten Mo­ torsteuerbefehl gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorsteuerverfahren die Motorgeschwindigkeit steu­ ert, daß der festgestellte Motorsteuerbefehl ein Basis­ motorgeschwindigkeitsbefehl ist, und daß der Einstel­ lungsschritt umfaßt, daß ein Motorgeschwindigkeits- Offset als eine vorbestimmte Funktion von dem abge­ schätzten Grad des Nachlassens der Katalysatorkapazität bestimmt wird, und daß eine gewünschte Motorgeschwindig­ keit als eine vorbestimmte Funktion von dem Motorge­ schwindigkeits-Offset und von dem Basismotorgeschwindig­ keitsbefehl berechnet wird, und daß der Steuerschritt den Betrieb des Motors gemäß der gewünschten Motorge­ schwindigkeit steuert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die tatsächliche Motorgeschwindigkeit wahrgenommen wird, daß eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der ge­ wünschten Motorgeschwindigkeit und der tatsächlichen Mo­ torgeschwindigkeit bestimmt wird, und daß ein Motorein­ laßluftbefehl als eine Funktion von der bestimmten Ge­ schwindigkeitsdifferenz zum Steuern der Motoreinlaß­ luftrate berechnet wird, um die Geschwindigkeitsdiffe­ renz in Richtung Null zu steuern, und daß der Steuer­ schritt die Motoreinlaßluftrate gemäß dem Motoreinlaß­ luftbefehl steuert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorsteuerverfahren eine Zeitpunkteinstellung von Motorzündungsereignissen steuert, daß der festgestellte Motorsteuerbefehl ein Basiszündzeitpunkteinstellungsbe­ fehl ist, und daß der Einstellungsschritt umfaßt, daß ein Zündzeitpunkteinstellungs-Offset als eine vorbe­ stimmte Funktion von dem abgeschätzten Grad des Nachlas­ sens der Katalysatorkapazität festgestellt wird, und daß der Zündzeitpunkteinstellungs-Offset auf den Basiszünd­ zeitpunkteinstellungsbefehl angewendet wird, um den Zündzeitpunkteinstellungsbefehl einzustellen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschätzungsschritt umfaßt, daß die Katalysatorar­ beitszeit überwacht wird, daß die Katalysatorarbeitstem­ peratur abgeschätzt wird, daß die Katalysatorarbeitszeit mitgeschrieben wird, daß die mitgeschriebene Katalysa­ torarbeitszeit mit der abgeschätzten Katalysatorarbeits­ temperatur gewichtet wird, und daß die Abschätzung des Grades des Nachlassens der Katalysatorkapazität eine vorbestimmte Funktion von der gewichteten, mitgeschrie­ benen Katalysatorarbeitszeit ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Katalysatorarbeitstemperaturkorrektur als eine vor­ bestimmte Funktion von dem abgeschätzten Grad des Nach­ lassens der Katalysatorkapazität bestimmt wird, und daß die abgeschätzte Katalysatorarbeitstemperatur gemäß der Katalysatorarbeitstemperaturkorrektur korrigiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschätzte Grad des Nachlassens der Katalysatorka­ pazität mit einem vorbestimmten Grenzwert des Nachlas­ sens verglichen wird, und daß ein Zustand des Nachlas­ sens des Katalysators angezeigt wird, wenn der abge­ schätzte Grad des Nachlassens der Katalysatorkapazität den Grenzwert des Nachlassens überschreitet.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Katalysatorheizeinrichtung gemäß einem Energiesteu­ erbefehl zum Erzeugen von Heizenergie gesteuert wird, die dem Katalysator geliefert wird, um die Katalysator­ temperatur während einer Heizperiode zu erhöhen, wobei das Verfahren weiter umfaßt, daß ein vorbestimmter Ba­ sisenergiesteuerbefehl festgestellt wird, daß eine Ener­ giesteuerbefehlskorrektur als eine vorbestimmte Funktion des abgeschätzten Grades des Nachlassens der Katalysa­ torkapazität bestimmt wird, daß der Basisenergiesteuer­ befehl gemäß der Energiesteuerbefehlskorrektur einge­ stellt wird, und daß die Katalysatorheizeinrichtung ge­ mäß dem eingestellten Basisenergiesteuerbefehl angesteu­ ert wird, um die Katalysatortemperatur während der Heiz­ periode zu erhöhen.

9. Motorsteuerverfahren zum Steuern eines Arbeitsparameters eines Verbrennungsmotors gemäß einem Motorsteuerbefehl, wobei der Motor Abgase erzeugt, welche durch eine kata­ lytische Behandlungseinrichtung mit einem Katalysator katalytisch behandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Basissteuerbefehl erzeugt wird, daß ein Nachlas­ sen des Katalysators weg von einem Anfangskatalysator­ leistungsniveau abgeschätzt wird, daß eine Steuerbe­ fehlseinstellung als eine vorbestimmte Funktion von dem abgeschätzten Nachlassen des Katalysators bestimmt wird, daß die Steuerbefehlseinstellung auf den Basissteuerbe­ fehl angewendet wird, um den Basissteuerbefehl einzu­ stellen, und daß der Motorarbeitsparameter gemäß dem eingestellten Basissteuerbefehl gesteuert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorarbeitsparameter die Motorgeschwindigkeit ist, daß der Basissteuerbefehl ein Basismotorgeschwindig­ keitsbefehl ist, und daß die Steuerbefehlseinstellung ein Motorgeschwindigkeits-Offset ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschritt umfaßt, daß die tatsächliche Motorge­ schwindigkeit wahrgenommen wird, daß der Motorgeschwin­ digkeitsfehler als eine Differenz zwischen dem einge­ stellten Basismotorgeschwindigkeitsbefehl und der wahr­ genommenen tatsächlichen Motorgeschwindigkeit berechnet wird, daß ein Aktuatorbefehl als eine vorbestimmte Funk­ tion von dem Motorgeschwindigkeitsfehler bestimmt wird, und daß ein Aktuator gemäß dem Aktuatorbefehl gesteuert wird, um die Motorgeschwindigkeit zu steuern.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator ein Motoreinlaßluftventil ist, dessen Öff­ nungsgrad verändert wird, um die Motoreinlaßluftrate zu verändern, und daß der Schritt des Steuerns des Aktua­ tors den Öffnungsgrad des Motoreinlaßluftventils gemäß dem Aktuatorbefehl verändert, um die Motorgeschwindig­ keit zu steuern.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorarbeitsparameter die Motorzündzeitpunkteinstel­ lung ist.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschätzungsschritt umfaßt, daß periodisch (a) die Katalysatorarbeitstemperatur abgeschätzt wird, (b) daß das Ausmaß an Zeit der Katalysatorarbeit bei der abge­ schätzten Katalysatorarbeitstemperatur abgeschätzt wird, (c) daß ein Zählwert des Nachlassens des Katalysators als eine vorbestimmte Funktion von dem abgeschätzten Ausmaß an Zeit und von der abgeschätzten Katalysatorar­ beitstemperatur erzeugt wird, und (d) ein gespeicherter Nachlaßwert von dem Zählwert des Nachlassens des Kataly­ sators erhöht wird, worin der erhöhte, gespeicherte Nachlaßwert das Nachlassen des Katalysators anzeigt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Katalysatorabeitstemperaturkorrektur als eine vor­ bestimmte Funktion von dem abgeschätzten Nachlassen des Katalysators bestimmt wird, und daß die abgeschätzte Ka­ talysatorarbeitstemperatur gemäß der Katalysatorarbeits­ temperaturkorrektur korrigiert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschätzte Nachlassen des Katalysators mit einem vorbestimmten Grenzwert des Nachlassens verglichen wird, und daß ein Zustand des Nachlassens des Katalysators an­ gezeigt wird, wenn das abgeschätzte Nachlassen des Kata­ lysators den Grenzwert des Nachlassens überschreitet.

17. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Katalysatorheizeinrichtung gemäß einem Heizungs­ steuerbefehl zum Erzeugen von Heizenergie betätigt wird, die dem Katalysator geliefert wird, um die Katalysator­ temperatur während einer Heizperiode zu erhöhen, wobei das Verfahren weiter umfaßt, daß ein vorbestimmter Hei­ zungssteuerbefehl festgestellt wird, daß eine Heizungs­ steuerbefehlskorrektur als eine vorbestimmte Funktion von dem abgeschätzten Nachlassen des Katalysators be­ stimmt wird, daß der Heizungssteuerbefehl gemäß der Hei­ zungssteuerbefehlskorrektur eingestellt wird, und daß die Katalysatorheizeinrichtung gemäß dem eingestellten Heizungssteuerbefehl betätigt wird.