DE69015558T2

DE69015558T2 - System zur Rückkopplungsregelung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in einer Brennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE69015558T2
Application number: DE69015558T
Authority: DE
Inventors: Shinpei Nakaniwa
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1989-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2010-10-19
Also published as: EP0569055A2; EP0569055A3; DE69015558D1; US5227975A; EP0423792B1; EP0423792A2; EP0423792A3; JPH03134240A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein System zur Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses für einen Motor mit innerer Verbrennung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein System zur Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses zum Durchführen einer λ-Steuerung einer Rückkopplungsteuerung, um ein Luft- /Kraftstoffverhältnis in der Nähe eines stöchiometrischen Wertes beizubehalten.

Beschreibung der Hintergrundtechnik

In jüngeren Jahren wurden verschiedene Typen von Kraftstoffeinspritzsteuersystemen für Motoren mit innerer Verbrennung vorgeschlagen, die in der Lage sind, eine Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses für ein Luft-/Kraftstoffgemisch durchzuführen, das in die Motorverbrennungskammer eingeführt werden soll. Ein derartiges System ist in der ersten (ungeprüften) japanischen Patentveröffentlichung (Tokkai Sho.) Nr. 60-240840 offenbart. Das offenbarte System erfaßt eine Ansaugluftflußrate Q, einen Ansaugdruck PB, usw. als Meßgrößen des Zustands der Ansaugluft, um einen elementaren Kraftstoffeinspritzbetrag Tp auf der Grundlage dieser Größen und der Motordrehzahl N herzuleiten. Der elementare Kraftstoffeinspritzbetrag Tp ist modifiziert, um einen Kraftstoffeinspritzbetrag Ti durch Verwenden verschiedener Korrekturkoeffizienten COEF, LAMBDA und Ts gemäß folgender Gleichung herzuleiten.
Ti = Tp x COEF x LAMBDA + Ts
COEF ist ein kombinierter Korrekturkoeffizient, der auf der Grundlage verschiedener Arten von Motorlaufzuständen, wie z.B. der Motorkühlmitteltemperatur usw., hergeleitet wird. LAMBDA ist ein Luft-/Kraftstoffverhältnisrückkopplungs-Korrekturkoeffizient, der auf der Grundlage des Luft-/Kraftstoffverhältnisses eines Luft-/Kraftstoffgemisches, das aus der Sauerstoffkonzentration, die im Abgas enthalten ist, hergeleitet wird, eingestellt wird. Der Korrekturkoeffizient Ts ist ein Korrekturwert zum Kompensieren der Batteriespannung. Ein Kraftstoffbetrag, der dem modifizierten Kraftstoffeinspritzbetrag Ti entspricht, wird mittels eines elektromagnetischen Einspritzventils usw. in die Motorverbrennungskammer eingeführt.
Der Luft-/Kraftstoffverhältnisrückkopplungs-Korrekturkoeffizient LAMBDA wird im allgemeinen durch ein PI-Steuerverfahren (PI = Proportional-Integral) hergeleitet. Der Korrekturkoeffizient LAMBDA besteht aus einer Fettsteuer-Proportionalkomponente PR, die verwendet wird, wenn das Luft- /Kraftstoffverhältnis sich über einen stöchiometrischen Wert von fett zu mager ändert, eine Nagersteuer-Proportionalkomponente PL, die verwendet wird, wenn sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis über den stöchiometrischen Wert von mager zu fett ändert, eine Fettsteuer-Integralkomponente IR, die verwendet wird, während das Luft-/Kraftstoffgemisch mager gehalten wird, und eine Magersteuer-Integralkomponente IL, die verwendet wird, während das Luft-/Kraftstoffgemisch fett gehalten wird. Die Integralkomponenten werden durch Integrieren einer Integralkonstanten über eine Zeitdauer, während der das Luft-/Kraftstoffgemisch fett oder mager gehalten wird, hergeleitet. Beim praktischen Prozeß wird der Korrekturkoeffizient LAMBDA auf der Grundlage der Abweichung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses vom stöchiometrischen Wert hergeleitet. Das Luft-/Kraftstoffverhältnis wird auf der Grundlage der Sauerstoffkonzentration im Abgas, die mittels eines Sauerstoffsensors (O&sub2;-Sensor) erfaßt wird, hergeleitet.
Wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis fetter als der stöchiometrische Wert ist, wird der Korrekturkoeffizient LAMBDA durch die Magersteuer-Proportionalkomponente PL erniedrigt, und dann schrittweise geiiiäß der Magersteuer-Integralkomponente IL erniedrigt, um zu verhindern, daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis schnell erniedrigt wird. Danach wird, wenn sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis über den stöchiometrischen Wert von fett zu mager ändert, der Korrekturkoeffizient LAMBDA durch die Fettsteuer-Proportionalkomponente PR erhöht, und dann schrittweise gemäß der Fettsteuer-Integralkomponente IR erhöht, um zu verhindern, daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis schnell erhöht wird. Derartige Prozesse werden wiederholt durchgeführt, um zu bewirken, daß sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis dem stöchiometrischen Wert annähert.
Als Sauerstoffsensoren für die Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses können im allgemeinen Sensoren verwendet werden, die erfassen, ob das Luft-/Kraftstoffverhältnis hinsichtlich des stöchiometrischen Wertes fett oder mager gehalten ist, indem sie die Tatsache ausnutzen, daß sich die Sauerstoffkonzentration im Abgas bei dein stöchiometrischen Wert schnell ändert. Ein solcher Sensor ist in der ersten (ungeprüften) japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung (Jikkai Sho.) Nr. 63-51273 offenbart. Der offenbarte Sensor ist mit Elektroden an der inneren und äußeren Oberfläche einer Zirkonoxidröhre gebildet und überwacht die elektromotorische Kraft, die zwischen den Elektroden gemäß einem Verhältnis der Sauerstoffkonzentration in der atmosphärischen Luft, die ins Innere der Röhre eingeführt wird, zu der in dem Abgas, zu der hin die äußere Oberfläche der Röhre exponiert ist, erzeugt wird, um indirekt zu erfassen, ob das Luft-/Kraftstoffverhältnis für das Luft-/Kraftstoffgemisch, das in den Motor eingeführt wird, hinsichtlich des stöchiometrischen Werts fett oder mager gehalten ist.
In dem Fall, in dem ein derartiger Sauerstoffsensor für die Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses verwendet wird, ändert sich die Ausgangscharakteristik des Erfassungssignals hinsichtlich des Luft-/Kraftstoffverhältnisses, wenn der Sauerstoffsensor schlechter wird, bezogen auf die Ausgangscharakteristik des anfänglichen Sauerstoffsensors, wenn er anfänglich benutzt wird, wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, so daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis nicht gesteuert werden kann, um sich durch die Rückkopplungssteuerung dem stöchiometrischen Wert stark anzunähern.
Einige Abgassysteme für Kraftfahrzeugmotoren sind mit einem Rhodium-Katalysatorsystem (CCRO-System; CCRO = Catalytic Converter Rhodium) versehen, das schädliche Gaskomponenten, wie z.B. Kohlenstoff (CO), Kohlenwasserstoff (HC) und Stickstoffoxide (NOx), im Abgas in unschädliche Komponenten, wie z.B. Kohlenwasserstoff (CO&sub2;), Wasserdampf (H&sub2;O) und Stickstoff (N&sub2;) umwandelt, um das Abgas zu reinigen. Da der Umwandlungswirkungsgrad durch das Rhodium-Katalysatorsystem am besten ist, wenn das Luft-/Kraftstoffgemisch, dessen Luft-/Kraftstoffverhältnis der stöchiometrische Wert ist, verbrannt wird, existiert ein dahingehender Nachteil, daß der Umwandlungswirkungsgrad durch das Rhodium-Katalysatorsystem abnimmt und damit die Konzentrationen schädlicher Komponenten, wie z.B. CO, HC und NOx, im Abgas zunimmt, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis, das von der Rückkopplungssteuerung gesteuert wird, aufgrund der Verschlechterung des Sauerstoffsensors vom stöchiometrischen Wert abweicht.
Selbst wenn nur eine kleine Abweichung in der statischen Charakteristik des Sauerstoffsensors existiert, wenn z.B. die Ansprechzeit des Sauerstoffsensors, wenn sich das Luft- /Kraftstoffgemisch über den stöchiometrischen Wert von fett zu mager oder von mager zu fett ändert, wenn der Sensor nicht mehr neu ist, sich von der Ansprechzeit unterscheidet, wenn der Sauerstoffsensor neu ist, besteht ein dahingehender Nachteil, daß der Einstellpunkt des Luft-/Kraftstoffverhältnisses von dem anfänglich eingestellten Punkt (dem stöchiometrischen Wert) abweicht, so daß das Abgas nicht ausreichend mittels des Rhodium-Katalysatorsystems gereinigt werden kann.
Veränderungen der Ausgangscharakteristika des Sauerstoffsensors aufgrund der Verschlechterung desselben, die in den Fig. 1 bis 4 gezeigt sind, werden jeweils nachfolgend beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Beziehung zwischen der Ausgangsspannung eines Sauerstoffsensors und dem Luft-/Kraftstoffverhältnis für das Luft-/Kraftstoffgemisch in dem Fall, in dem z.B. ein gut bekannter Sauerstoffsensor des Zirkonoxidröhrentyps in einem Zustand, in dem ein kleiner Wärmeverschlechterungsbetrag im Zirkonoxid aufgetreten ist, verglichen mit einem gleichartigen neuen Sauerstoffsensor. In diesem Fall verschiebt sich die Ausgangscharakteristik des verwendeten Sauerstoffsensors bezüglich der Charakteristik des neuen Sauerstoffsensors in eine Fettrichtung. Zusätzlich wird die Ansprechzeit des verwendeten Sauerstoffsensors gemäß Fig. 5 und der nachfolgenden Tabelle kürzer als die anfängliche Ansprechzeit, d.h. die Ansprechzeit, wenn der Sensor neu ist, wenn sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis über den stöchiometrischen Wert von fett zu mager ändert, so daß die Steuerfrequenz höher wird, als die anfängliche Frequenz. Daher wird das Luft-/Kraftstoffverhältnis derart gesteuert, daß es sich einem fetteren Wert als dem stöchiometrischen Wert annähert, wenn eine Rückkopplungssteuerung unter Verwendung eines solchen verschlechterten (gebrauchten) Sauerstoffsensors durchgeführt wird. TABELLE AUSGABE STEUERFREQUENZ ANTWORTGLEICHGEWICHT (FIG.5) LUFT-/KRAFTSTOFFVERHÄLTNISEINSTELLPUNKT FETT MAGER WÄRMEVERSCHLECHTERUNG KLEIN INNERE VERSCHLECHTERUNG ÄUßERE VERSCHMUTZUNG WÄRMEVERSCHLECHTERUNG GROß TIEF HOCH
Zusätzlich wird die Ausgabe (die maximale Spannung) gemäß Fig. 2 erniedrigt, wenn eine derartige Wärmeverschlechterung groß wird (z.B. nachdem der Sensor in beträchtlichem Ausmaß benutzt wurde), während das Luft-/Kraftstoffgemisch fett gehalten ist, wobei als Resultat die Steuerfrequenz des Sauerstoffsensors tiefer als die anfängliche Steuerfrequenz wird, und die Ansprechgeschwindigkeit tief wird und eine normale Ausgangscharakteristik des Sauerstoffsensors, derart, daß sich die Ausgabe desselben beim stöchiometrischen Wert des Luft-/Kraftstoffverhältnisses schnell ändert, nicht erhalten werden kann.
Wie oben erwähnt wird in dem Fall, in dem ein Sauerstoffsensor eines Zirkonoxidröhrentyps verwendet wird, atmosphärische Luft in das Innere der Zirkonoxidröhre eingeführt, und eine elektromotorische Kraft wird zwischen den Elektroden, die auf den inneren und äußeren Oberflächen gebildet sind, gemäß dem Verhältnis der Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre zu der in dem Abgas, erzeugt. Deshalb verändert sich die Ausgangscharakteristik des Sauerstoffsensors gemäß den Fig. 3 und 4, wenn sich die Elektrode, die auf der inneren Oberfläche gebildet ist, verschlechtert oder wenn eine Verschmutzungschicht erzeugt wird, die die Zirkonoxidröhre daran hindert, das Abgas direkt zu erfassen.
D.h. die Ausgaben des Sauerstoffsensors sowohl der fetten als auch der mageren Seite (die maximalen und minimalen Ausgangsspannungen) werden erniedrigt, wenn sich die innere Elektrode verschlechtert, da die elektromotorische Kraft nicht ausreichend entnommen werden kann. Folglich bewegt sich der Einstellpunkt, auf den das Luft-/Kraftstoffverhältnis zur Annäherung durch die Rückkopplungssteuerung gesteuert wird, zu einem fetteren Wert als dem stöchiometrischen Wert. Andererseits wird die Ausgabe des Sauerstoffsensors auf der mageren Seite (die minimale Ausgangsspannung) hoch, wenn eine Verschmutzung auf der äußeren Schutzschicht erzeugt wird, da das Verhältnis der Sauerstoffkonzentration im Abgas außerhalb der Röhre zu der in der atmosphärischen Luft, die in die Röhre eingeführt wird, nicht anwachsen kann, während das Luft-/Kraftstoffverhältnis mager gehalten ist. Als eine Folge davon wird die Antwortcharakteristik des Sauerstoffsensors schwach, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis sich über den stöchiometrischen Wert von fett zu mager ändert, so daß der Einstellpunkt des Luft-/Kraftstoffverhältnisses sich zu einem magereren Wert als dem stöchiometrischen Wert bewegt.
US-A-4,274,680 und EP-A-277826 offenbaren eine Vorrichtung zur Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses für einen Motor mit innerer Verbrennung mit einem Sauerstoffkonzentrationssensor, der zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration des Abgases und zum Ausgeben eines Erfassungssignals, das ein fettes Verhältnis anzeigt, wenn das aktuelle Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis fetter ist als ein Zielverhältnis und andernfalls zum Ausgeben eines Magererfassungssignals im Abgaskanal des Motors liegt. Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Rückkopplungskorrekturwert-Einstellvorrichtung zum Einstellen eines Rückkopplungskorrektur-Koeffizientenwertes, um das überwachte Verhältnis derart zu korrigieren, daß dasselbe zu einem Zielverhältnis hin gesteuert wird, wobei der Rückkopplungskorrektur-Koeffizientenwert eine Zunahmesteuerkomponente, eine Abnahmesteuerkomponente und eine Integralkomponente aufweist. Ferner erfaßt die Vorrichtung Motorbetriebsparameter zum Korrigieren des Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses gemäß den Motorbetriebsparametern. Ferner umfaßt die Vorrichtung eine Kraftstoffzufuhr-Steuereinrichtung zum Steuern der Kraftstoff zufuhrgröße auf der Grundlage der Motorbetriebsparameter und auf der Grundlage des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten. Gemäß dem Betriebs Zustand dieser bekannten Vorrichtung zur Rückkopplungssteuerung wird das Gleichgewicht zwischen den Proportionalsteuerkonstanten auf der Grundlage der Beziehung zwischen den die Zunahmezeit und die Abnahmezeit anzeigenden Signalen oder auf der Basis der die Fett- und Mager-Steuerzeit anzeigenden Signale korrigiert.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffgemischs zu schaffen, das die Abweichung des Luft-/Kraftstoffgemisches, das von dem Rückkopplungssteuerungssystem gesteuert wird, von einem anfänglichen Einstellpunkt aufgrund der Verschlechterung des Sauerstoffsensors kompensieren kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird aufgrund der nachfolgend gegebenen detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung vollständiger verstanden werden. Die Zeichnungen sind jedoch nicht dazu bestimmt, eine Begrenzung der Erfindung auf ein spezifisches Ausführungsbeispiel anzudeuten, sondern dienen ausschließlich der Erklärung und dem Verständnis.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Graph, der eine Beziehung zwischen der Ausgangsspannung eines Sauerstoffsensors und einem Luft-/Kraftstoffverhältnis für ein Luft-/Kraftstoffgemisch, wenn ein Sauerstoffsensor neu ist, verglichen mit dem eines Sauerstoffsensors, nachdem eine leichte Verschlechterung stattgefunden hat, zeigt;
Fig. 2 einen Graph, der eine Beziehung zwischen der Ausgangsspannung eines Sauerstoffsensors und einem Luft-/Kraftstoffverhältnis für ein Luft-/Kraftstoffgemisch, wenn ein Sauerstoffsensor neu ist, verglichen mit dem eines Sauerstoffsensors, bei dem eine starke Verschlechterung stattgefunden hat, zeigt;
Fig. 3 einen Graph, der eine Beziehung zwischen der Ausgangsspannung eines Sauerstoffsensors und einem Luft-/Kraftstoffverhältnis zwischen einem Luft-/Kraftstoffgemisch, wenn ein neuer Sauerstoffsensor verwendet ist, verglichen mit dem eines Sauerstoffsensors, bei dem eine innere Elektrode einer Zirkonoxidröhre des Sauerstoffsensors verschlechtert ist, zeigt;
Fig. 4 einen Graph, der eine Beziehung zwischen der Ausgangsspannung eines Sauerstoffsensors und einem Luft-/Kraftstoffverhältnis für ein Luft-/Kraftstoffgemisch, wenn ein neuer Sauerstoffsensor verwendet ist, verglichen mit einem Sauerstoffsensor, bei dem eine Verschmutzung stattgefunden hat, die eine eintrübende Schicht erzeugt, die eine Zirkonoxidröhre des Sauerstoffsensors daran hindert, das Abgas direkt zu erfassen, zeigt;
Fig. 5 ein Zeitdiagramm der Ausgangsspannung eines Sauerstoffsensors, wenn ein neuer Sauerstoffsensor verwendet ist, verglichen mit den Ausgaben der Sauerstoffsensoren, die jeweils kleinen und großen Verschlechterungsbeträgen unterworfen sind.
Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Kraftstoffeinspritzsystems zum Einspritzen einer gesteuerten Kraftstoffmenge in ein Luftansaugsystem eines Motors mit innerer Verbrennung, auf das ein System zur Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann;
Fig. 7(a) bis 7(d) kollektiv ein Flußdiagramm eines Programms zum Einstellen eines Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA durch einen Proportional-Integral-Steuerprozeß;
Fig. 8 ein Flußdiagramm eines Programms zum Herleiten der Abweichung ΔVO&sub2; pro Zeiteinheit einer Ausgangsspannung VO&sub2; eines Sauerstoffsensors, wobei die Abweichung ΔVO&sub2; für das Programm, das kollektiv in den Fig. 7(a) bis 7(d) gezeigt ist, verwendet wird;
Fig. 9(a) bis 9(b) kollektiv ein Flußdiagramm eines Programms zum Bestimmen der Verschlechterung eines Sauerstoffsensors, wobei die Bestimmung der Verschlechterung für das Programm, das kollektiv in den Fig. 7(a) bis 7(d) gezeigt ist, verwendet wird;
Fig. 10 ein Flußdiagramm eines Programms zum Einstellen der Zugehörigkeitscharakteristikwerte, die zum Modifizieren des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA verwendet werden, wenn der Sauerstoffsensor sich verschlechtert;
Fig. 11 ein Flußdiagramm eines Programms zum Initialisieren verschiedener Parameter, das zu einem Zeitpunkt ausgeführt wird, zu dem ein Zündschalter EIN-geschaltet wird;
Fig. 12(a) ein Flußdiagramm eines Programms zum Einstellen der Korrekturkoeffizienten hosR und hosL durch Verwenden der Zugehörigkeitscharakteristikwerte zum Kompensieren einer Abweichung des Einstellpunkts des Luft-/Kraftstoffverhältnisses aufgrund der Verschlechterung des Sauerstoffsensors;
Fig. 12(b) ein Flußdiagramm eines Programms zum Korrigieren des Schnittpegels SL des Sauerstoffsensors durch Verwenden der Zugehörigkeitscharakteristikwerte zum Kompensieren einer Veränderung des Antwortgleichgewichts des Sauerstoffsensors aufgrund einer Verschlechterung desselben;
Fig. 12(c) ein Flußdiagramm eines Programms zum Einstellen der Parameter Slpr und Slpl, die jeweils Fett- und Mager-Steuerstartzeitpunkte festlegen, durch Verwenden der Zugehörigkeitscharakteristikwerte zum Kompensieren einer Veränderung des Gleichgewichts zwischen den Fett- und Magersteuerzeiten aufgrund einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors;
Fig. 13 ein Flußdiagramm eines Programms zum Einstellen der Korrekturkoeffizienten hosL und hosR auf der Grundlage der Veränderungen des maximalen und minimalen Pegels eines Erfassungssignals (ein Fett-/Mager-Erfassungssignalpegel) des Sauerstoffsensors zum Korrigieren der Proportionalkomponenten des Korrekturkoeffizienten LAMBDA;
Fig. 14 ein Flußdiagramm eines Programms zum Herleiten eines Kraftstoffeinspritzbetrags Ti durch Verwenden des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA, der durch eine Proportional-Integral-Steuerung gemäß dem Programm, das kollektiv in den Fig. 7(a) bis 7(d) gezeigt ist, eingestellt ist;
Fig. 15 ein Flußdiagramm eines Programms zum Erzeugen eines Befehls D zum Bestimmen der Verschlechterung eines Sauerstoffsensors, wobei dieser Befehl in dem Programm, das kollektiv in den Fig. 7(a) bis 7(d) gezeigt ist, verwendet wird;
Fig. 16 ein Zeitdiagramm, das die Beziehungen zwischen der Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors, dem Korrekturkoeffizienten LAMBDA und den Werten der Merker fRR, fLL und fA zeigt;
Fig. 17 einen Graph, der eine Beziehung zwischen der Abgaslufttemperatur und der Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors zeigt;
Fig. 18 ein Zeitdiagramm, das die Veränderungen des Korrekturkoeffizienten und der Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors bezüglich der Zugehörigkeitscharakteristikwerte zeigt;
Fig. 19(a) bis (e) kollektiv ein Flußdiagramm eines Programms zum Erfassen eines Proportionalsteuerzeitpunkts durch Integrieren der Ausgangswerte des Sauerstoffsensors;
Fig. 20 ein Zeitdiagramm des Luft-/Kraftstoffverhältnisses und der Korrekturkoeffizienten LAMBDA, das eine Beziehung zwischen den Flächen Slpr, Slpl, ΔSR und ΔSL zeigt;
Fig. 21 ein Zeitdiagramm des Luft-/Kraftstoffverhältnisses, das die Fläche S und einen Zeitpunkt zum Ausführen des Schritts 254 des Programms, das kollektiv in den Fig. 19(a) bis 19(e) gezeigt ist, zeigt; und
Fig. 22 ein Blockdiagramm einer analogen Addierschaltung, die auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines Systems zur Rückkopplungssteuerung des Luft- /Kraftstoffverhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Nun bezugnehmend auf die Zeichnungen, insbesondere auf Fig. 6, wird schematisch ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem zum Einspritzen eines gesteuerten Kraftstoffbetrags in ein Luftansaugsystem eines Motors mit innerer Verbrennung gezeigt. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines Systems zur Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf dieses Kraftstoffeinspritzsteuersystem angewendet werden.
Wie gut bekannt ist wird Luft durch einen Luftreiniger 2, einen Ansaugkanal 3, eine Drosselkammer 4 und einen Ansaugkrümmer 5 in einen Motor mit innerer Verbrennung 1 eingeführt. Die Drosselkammer 4 schließt in sich eine Drosselklappe 7, zu der ein Gaspedal (nicht gezeigt) gehört, ein, um die Öffnungsfläche der Drosselkammer 4 zu verändern, um die Ansaugluftflußrate Q zu steuern.
Die Drosselklappe 7 ist mit einem Drosselsensor 8 versehen.
Der Drosselsensor 8 besitzt ein Potentiometer zum Erfassen eines Öffnungswinkels TVO der Drosselklappe 7 und einen Leerlaufschalter 8A, der auf EIN gestellt ist, wenn die Drosselklappe in einer völlig geschlossenen Position positioniert ist (Leerlaufposition).
Der Ansaugkanal 3, der strömungsmäßig vor der Drosselklappe 7 angeordnet ist, ist mit einem Luftdurchflußmesser 9 versehen, der die Flußrate Q der Ansaugluft, die in den Motor mit innerer Verbrennung 1 eingeführt wird, überwacht, um ein Spannungssignal gemäß der Ansaugluftflußrate Q auszugeben.
Zusätzlich sind die jeweiligen Verzweigungsabschnitte des Ansaugkrümmers 5, der strömungsmäßig nach der Drosselklappe 7 angeordnet ist, mit elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventilen 10 für die jeweiligen Zylinder versehen. Das Kraftstoffeinspritzventil 10 ist entwickelt, um auf der Grundlage einer Steuerimpulssignalausgabe einer Steuereinheit 11, die einen Mikrocomputer, wie nachfolgend hierin beschrieben wird, birgt, mit einein zeitlichen Ablauf, der im Gleichlauf mit einem Motordrehzyklus hergeleitet ist, zu öffnen. Kraftstoff wird komprimiert, um von einer Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) zu den Kraftstoffeinspritzventilen 10 geleitet zu werden, während der Druck desselben mittels eines Druckregulators auf einen vorbestimmten Wert gesteuert wird, so daß der druckgesteuerte Kraftstoff in den Ansaugkrümmer 5 eingespritzt wird. D.h., die Kraftstoffmenge, die durch das Kraftstoffeinspritzventil 10 eingespritzt wird, wird auf der Grundlage einer Öffnungsperiode des Kraftstoffeinspritzventils 10 gesteuert.
Zusätzlich ist ein Motorkühlmittel-Temperatursensor 12 in einem Motorkühlmittelkanal oder einer Kühlmittelverkleidung des Motors 1 zum Erfassen einer Motorkühlmitteltemperatur Tw angeordnet, und ein Sauerstoffsensor (O&sub2;/S) 14, der als Luft-/Kraftstoffverhältnis-Erfassungseinrichtung dient, ist zum indirekten Erfassen eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses für ein Luft-/Kraftstoffgemisch, das in die Motorverbrennungskammer eingeführt wird, durch die Überwachung der Sauerstoffkonzentration im Abgas, das einen Abgaskanal 13 des Motors 1 durchläuft, vorgesehen.
Ein gut bekannter Sauerstoffsensor, wie er in der ersten (ungeprüften) japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung (Jikkai Sho.) Nr. 63-51273 u.s.w. veröffentlicht ist, kann als Sauerstoffsensor 14 verwendet werden. Sauerstoffsensoren dieses Typs sind mit Elektroden auf den inneren und äußeren Oberflächen einer Zirkonoxidröhre gebildet. Atmosphärische Luft wird in das Innere der Zirkonoxidröhre eingeführt, und Abgas, mit einer geringeren Sauerstoffkonzentration, wird außerhalb der Röhre zugeführt. Wenn sich das Verhältnis der Sauerstoffkonzentration in der inneren atmosphärischen Luft zu der in dem äußeren Abgas aufgrund der Veränderung der Sauerstoffkonzentration im Abgas unterscheidet, wird eine elektromotorische Kraft zwischen den Elektroden erzeugt. D.h., wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis fetter ist als ein stöchiometrischer Wert, oder wenn der Sauerstoff unzureichend ist, wird das Sauerstoffkonzentrationsverhältnis groß, so daß eine elektromotorische Kraft (Spannung) VO&sub2; zwischen den Elektroden erzeugt wird. Andererseits wird, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis magerer als der stöchiometrische Wert ist, oder wenn Sauerstoff überwiegt, das Sauerstoffkonzentrationsverhältnis klein, so daß kauin eine elektromotorische Kraft VO&sub2; erzeugt wird. Auf diese Weise wird bestimmt, ob das Luft-/Kraftstoffverhältnis für das Luft- /Kraftstoffgemisch, das in die Motorverbrennungskammer eingeführt wird, fetter oder magerer ist als der stöchiometrische Wert. Gemäß der vorliegenden Erfindung können auch andere Typen von Sensoren, die eine Röhre aus einem anderen Material als Zirkonoxid besitzen, verwendet werden.
Desweiteren sind die jeweiligen Verbrennungskammern für die jeweiligen Zylinder mit Zündkerzen 6 versehen.
Ein Kurbelwinkelsensor 15 ist zum Überwachen der Winkelposition einer Kurbelwelle vorgesehen, um ein Kurbelreferenzsignal REF bei jeder vorbestimmten Winkelposition, z.B. jeder BTDC-Position von 70º (BTDC = Before Top Dead Center = vor dem oberen Totpunkt), der Kurbelwelle (oder bei jeweils 180º im Falle von 4-Takt-Motoren) und eines Kurbelpositionsignals POS bei jeder gegebenen Winkelverschiebung, z.B. 1º, zu erzeugen. Der Kurbelwinkelsensor 15 ist in einem Motorzubehör, wie z.B. einem Verteiler, angeordnet, der sich synchron mit der Motordrehung zum Überwachen der Kurbelwellenwinkelposition dreht.
Die Steuereinheit 11 empfängt das Kurbelpositionssignal POS, um die Anzahl desselben während einer vorbestimmten Zeitperiode zu zählen, oder das Kurbelreferenzsignal REF, um eine Periode desselben zum Herleiten der Motordrehzahl N zu messen.
Die Steuereinheit 11 führt eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, die eine Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses einschließt, eine Fehlfunktionserfassung für den Sauerstoffsensor 14 und eine Korrektursteuerung zum Kompensieren der Rückkopplungssteuerung auf der Grundlage der erfaßten Fehlfunktion durch.
Die Fig. 7 bis 15 und 19 zeigen Flußdiagramme der Steuerprozesse, die von der Steuereinheit 11 durchgeführt werden.
Die Fig. 7(a) bis 7(d) zeigen kollektiv ein Flußdiagramm eines Programms zum Einstellen eines Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA (ein Rückkopplungskorrekturwert), durch den das Luft-/Kraftstoffverhältnis gesteuert wird, um den Einstellpunkt (den stöchiometrischen Wert) durch einen PI-Steuerprozeß (Proportional-Integral-Steuerprozeß) anzunähern. Dieses Programm wird alle 10 Millisekunden durchgeführt.
Im Schritt 1 werden verschiedene Motorlaufzustandsdaten, wie z.B. die Ansaugluftflußrate Q, die Motordrehzahl N, die Motorkühlmitteltemperatur Tw und der Öffnungswinkel TVO der Drosselklappe, sowie die Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 eingegeben.
Im Schritt 2 wird auf der Grundlage der Eingabe der Ansaugluftflußrate Q und der Motordrehzahl N im Schritt 1 ein elementarer Kraftstoffeinspritzbetrag Tp (= K x Q/N, K; konstant) hergeleitet.
Im Schritt 3 wird ein elementares Kraftstoffeinspritzkriterium Tp, das der Eingabe der Motordrehzahl N im Schritt 1 entspricht, aus einer Tabelle ausgewählt, in der Beziehungen zwischen Kraftstoffeinspritzkriterien und der Drehzahl N gespeichert sind. Das ausgewählte elementare Kraftstoffeinspritzkriterium (Betrag) Tp wird in ein Register A eingestellt, das hierin nachfolgend als "reg A" bezeichnet wird. Das elementare Kraftstoffeinspritzkriterium Tp, das in "reg A" eingestellt ist, wird verwendet, um zu bestimmen, ob der gegenwärtige Laufzustand zu einem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich gehört oder nicht.
Im Schritt 4 wird das elementare Kraftstoffeinspritzkriterium Tp, das im Schritt 3 in "reg A" eingestellt wird, mit dem elementaren Kraftstoffeinspritzbetrag Tp, der im Schritt 2 hergeleitet wird, verglichen, und es wird bestimmt, ob der gegenwärtige Laufzustand zu einem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich gehört oder nicht.
Wenn der elementare Kraftstoffeinspritzbetrag Tp, der von dem gegenwärtigen Laufzustand hergeleitet ist, größer ist, als "reg A" wird bestimmt, daß der gegenwärtige Laufzustand zu dem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich gehört, und die Routine springt zu Punkt 5 weiter. Im Schritt 5 wird ein Merker f auf Eins eingestellt, und dann springt die Routine zu Schritt 7. Dieser Merker f zeigt an, ob der gegenwärtige Laufzustand zu dem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich gehört. Wenn der gegenwärtige Laufzustand zu dem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich gehört, ist der Merker f auf Eins eingestellt, und wenn er nicht zu diesem Bereich gehört, ist der Merker f auf Null eingestellt.
Wenn andererseits der elementare Kraftstoffeinspritzbetrag Tp, der vom gegenwärtigen Laufzustand hergeleitet ist, kleiner ist als das elementare Kraftstoffeinspritzkriterium Tp, das in "reg A" eingestellt ist, gehört der Laufzustand nicht zu dem vorbestimmtem hohen Abgastemperaturbereich, und das Programm springt zu Schritt 6. Im Schritt 6 wird der Merker auf Null eingestellt, so daß bestimmt werden kann, daß der Laufzustand den vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich nicht betreten hat.
Als nächstes wird im Schritt 7 festgestellt, ob die Veränderung ΔTVO pro Zeiteinheit des Öffnungswinkels TVO der Drosselklappe 7 im wesentlichen Null ist oder nicht, so daß bestimmt ist, ob der Motor 1 in einem stabilen Laufzustand arbeitet oder nicht.
Wenn die Veränderung ΔTVO nicht im wesentlichen Null ist, wird bestimmt, daß der Motor 1 in einem Übergangslaufzustand arbeitet, in dem der Öffnungswinkel TVO der Drosselklappe 7 sich ändert. In diesem Fall springt das Programm zu Schritt 8, in welchem ein Zeitgeberwert Tmacc zum Messen einer verstrichenen Zeit nach der Änderung des Motorlaufzustands von einem stabilen Laufzustand in einen Übergangslaufzustand, auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird, z.B. 300. Andererseits wird bestimmt, daß der Motor 1 in einem stabilen Laufzustand arbeitet, in welchem der Öffnungswinkel TVO der Drosselklappe im wesentlichen konstant ist, wenn die Veränderung ΔTVO im wesentlichen Null ist. In diesem Fall springt die Routine zu Schritt 9, in dem festgestellt wird, ob der vorher genannte Zeitgeberwert Tmacc Null ist oder nicht. Wenn dieser nicht Null ist, springt die Routine zu Schritt 10, in welchem der Zeitgeberwert Tmacc um Eins erniedrigt wird.
Deshalb wird, wenn der Motor 1 in dem Übergangslaufzustand arbeitet, der Zeitgeberwert Tmacc auf einen vorbestimmten Wert eingestellt. Wenn der Öffnungswinkel TVO der Drosselklappe 7 konstant wird, so daß sich der Motorlaufzustand in den stabilen Laufzustand ändert, wird der Zeitgeberwert Tmacc bei jeder Ausführung des Programms um Eins erniedrigt. Wenn eine Zeitperiode, die dem vorbestimmten Zeitgeberwert entspricht, verstreicht, nachdem der Motorlaufzustand stabil wird, wird der Zeitgeberwert Tmacc Null, so daß ein ausreichend stabiler gleichmäßiger Laufzustand bestimmt werden kann.
Danach springt die Routine von Schritt 8, 9 oder 10 zu Schritt 11. Im Schritt 11 werden eine Fettsteuer-Proportionalkomponente PR, eine Magersteuer-Proportionalkomponente PL und eine Integralkomponente 1 des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA (der anfängliche Wert = 1,0), der zum PI-Steuerprozeß (Proportional/Integral-Steuerprozeß) verwendet wird, aus einer Tabelle ausgewählt, in der diese Komponenten für jeden Motorlaufzustand, klassifiziert gemäß der Eingabe der Motordrehzahl im Schritt 1 und des elementaren Kraftstoffeinspritzbetrags Tp, der im Schritt 2 hergeleitet wird, voreingestellt sind. Die Fettsteuer-Proportionalkomponente PR wird zum Durchführen einer Proportionalsteuerung verwendet, um den Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA zu erhöhen, wenn sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis über einen stöchiometrischen Wert von fett zu mager ändert, und die Magersteuer-Proportionalkomponente PL wird zum Durchführen der Proportionalsteuerung verwendet, um den Korrekturkoeffizienten LAMBDA zu erniedrigen, wenn sich das Luft- /Kraftstoffverhältnis über den stöchiometrischen Wert von mager zu fett ändert. Zusätzlich wird die Integralkomponente I zum Durchführen einer Integralsteuerung verwendet, um den Korrekturkoeffizienten LAMBDA schrittweise zu erhöhen, während das Luft-/Kraftstoffgemisch mager gehalten ist, und um den Korrekturkoeffizienten LAMBDA schrittweise zu erniedrigen, während das Luft-/Kraftstoffgemisch fett gehalten ist. Wie hierin nachfolgend beschrieben wird, wird die integrale Steuerung des Korrekturkoeffizienten LAMBDA durch Integrieren eines Wertes, der durch Multiplizieren eines Kraftstoffeinspritzbetrags Ti mit der vorhergenannten Integralkomponente I erhalten wird, über eine Periode, während der das Luft-/Kraftstoffgemisch mager oder fett gehalten ist, erhalten.
Im Schritt 12 wird festgestellt, ob ein Befehl D zum Bestimmen der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 gegeben ist oder nicht. Dieser Befehl D wird gemäß einem Flußdiagramm eines Programms, das in Fig. 15 gezeigt ist, gegeben, das nachfolgend hierin beschrieben wird. Für den Fall, daß die Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 bestimmt wird, muß das Antwortgleichgewicht des Sauerstoffsensors 14 durch Durchführen der Fett- und Mager-Steuerungen derselben Proportion erfaßt werden, d.h. durch Bewirken, daß der absolute Wert des erhöhten Betrags des Korrekturkoeffizienten LAMBDA durch die Mager-Steuerung gleich dem absoluten Wert des erniedrigten Betrags des Korrekturkoeffizienten LAMBDA durch die Fett-Steuerung ist. Deshalb springt, wenn der Befehl D zum Bestimmen der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 gegeben ist, die Routine zu Schritt 13, in dem die Fettsteuer-Proportionalkomponente PR und die Magersteuer-Proportionalkomponente PL eingestellt werden, um den gleichen vorbestimmten Wert (CV) anzunehmen wie jeder andere, anstelle von und PL, die aus der Tabelle im Schritt 11 ausgewählt sind.
Andererseits werden, wenn bestimmt wird, daß kein Befehl zum Bestimmen der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 gegeben ist, die Fettsteuer-Proportionalkomponente PR und die Magersteuer-Proportionalkomponente PL, die aus der Tabelle ausgewählt sind, verwendet, da eine Sauerstoffsensorbestimmung nicht notwendig war.
Danach springt die Routine von Schritt 12 oder 13 zu Schritt 14, in welchem ein Anfangszustand-Unterscheidungsmerker λconon bestimmt wird. Der Anfangsanforderungs -Unterscheidungsmerker λconon wird initialisiert, um gemäß einem Programm, das in Fig. 11 gezeigt ist, auf Null eingestellt zu sein, wenn ein Zündschalter (IG/SW) EIN-geschaltet wird, d.h. wenn begonnen wird, der Steuereinheit 11 elektrische Leistung (siehe Schritt 163 in Fig. 11) zuzuführen, und er wird eingestellt, um Eins zu sein, wenn die Anfangsanforderung zum Beginnen der Luft-/Kraftstoffrückkopplungssteuerung erfüllt ist. Nur wenn der Merker λconon auf Eins eingestellt ist, wird die Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses durchgeführt.
Wenn bestimmt wird, daß der Merker λconon Null ist, wird der Anfangsanforderung nicht genügt, d.h. die Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses wurde noch nicht begonnen. In diesem Fall springt die Routine zu Schritt 15, um danach zu entscheiden, ob die Anfangsanforderung erfüllt ist oder nicht.
Im Schritt 15 wird die Motorkühlmitteltemperatur Tw, die vom Motorkühlmittelsensor 12 erfaßt wird, mit einer vorbestimmten Temperatur, z.B. 400, verglichen. Wenn die Motorkühlmitteltemperatur Tw kleiner oder gleich der vorbestimmten Temperatur ist, endet die Routine und der Merker λconon bleibt Null.
Andererseits springt die Routine zu Schritt 16, wenn die Motorkühlmitteltemperatur Tw die vorbestimmte Temperatur überschreitet, und es wird bestimmt, ob der Sauerstoffsensor 14 in einem aktiven Zustand ist oder nicht, in dem der Sauerstoffsensor 14 eine Spannung ausgeben kann, die zum Erfassen des Luft-/Kraftstoffverhältnisses für das Luft-/Kraftstoffgemisch notwendig ist.
Im Schritt 16 wird die Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 mit einer vorbestimmten Fette-Seite-Spannung, z.B. 700 mV, verglichen, so daß bestimmt wird, ob die Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 zum Bestimmen, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch fett gehalten ist, ausreicht oder nicht. Wenn die Ausgangsspannung VO&sub2; größer oder gleich der vorbestimmten Fette-Seite-Spannung ist, wird bestätigt, daß die Ausgangsspannung VO&sub2; normal ist, zumindest wenn das Luft-/Kraftstoffgemisch fett gehalten ist, und es wird vorausgesetzt, daß die Ausgangsspannung VO&sub2; ebenfalls normal ist, wenn das Luft-/Kraftstoffgemisch mager gehalten ist. In diesem Fall springt die Routine zu Schritt 18, in welchem der Merker λconon auf Eins eingestellt wird, so daß die Einstellung des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA im nächsten Zyklus des Programms durchgeführt werden kann.
Wenn die Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 kleiner ist, als die vorbestimmte Fette-Seite-Spannung, springt die Routine zu Schritt 17. Im Schritt 17 wird die Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 mit einer vorbestimmten Magere-Seite-Spannung, z.B. 230 mV, verglichen, so daß bestimmt wird, ob die Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 zum Bestimmen, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch mager gehalten ist, ausreichend ist oder nicht. Wenn die Ausgangsspannung VO&sub2; kleiner oder gleich der vorbestimmten Magerseiten-Spannung ist, wird bestimmt, daß der Sauerstoffsensor 14 zum Erfassen des Luft-/Kraftstoffverhältnisses verwendet werden kann, und die Routine springt zu Schritt 18, in welchem der Merker λconon auf Eins eingestellt wird.
Andererseits endet die Routine, während der Merker λconon Null bleibt, wenn die Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 größer ist, als die vorbestimmnte Magere-Seite- Spannung, d.h. wenn die Ausgangsspannung VO&sub2; in der Nähe einer Schnittpegel-Spannung, z.B. 500 mV, ist, obwohl die Motorkühlmitteltemperatur Tw größer ist als die vorbestimmte Temperatur.
Wenn im Schritt 14 bestimmt wird, daß der Merker λconon auf Eins eingestellt wird, d.h. wenn bestätigt wird, daß die Anfangsanforderung zum Beginnen der Rückkopplungssteuerung erfüllt ist, springt die Routine von Schritt 14 zu Schritt 19 (Fig. 7b).
Im Schritt 19 wird der Wert des Merkers f zum Anzeigen, ob der gegenwärtige Laufzustand des Motors 1 zu dem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich gehört, bestimmt. Wenn der Merker f Eins ist, d.h. wenn der gegenwärtige Laufzustand zu dem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich gehört, springt die Routine zu Schritt 20.
Im Schritt 20 wird bestimmt, ob der Zeitgeberwert Tmacc Null ist oder nicht. Wenn der Zeitgeberwert Tmacc Null ist, d.h. wenn der Motor 1 in einem stabilen Laufzustand arbeitet, springt die Routine zu Schritt 21.
Im Schritt 21 wird die gegenwärtige Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 mit der vorliegenden maximalen Ausgangsspannung MAX desselben verglichen (der Erfassungspegel auf der fetten Seite). Wenn die gegenwärtige Ausgangsspannung VO&sub2; die maximale Ausgangsspannung MAX überschreitet, springt die Routine zu Schritt 22, in welchem die maximale Ausgangsspannung MAX aktualisiert wird, um die gegenwärtige Ausgangsspannung VO&sub2; zu sein.
Danach springt die Routine von Schritt 21 oder 22 zu Schritt 23. Im Schritt 23 wird die gegenwärtige Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 mit der vorliegenden minimalen Ausgangsspannung MIN verglichen (der Erfassungspegel auf der Magerseite). Wenn die gegenwärtige Ausgangsspannung VO&sub2; geringer ist als die minimale Ausgangsspannung MIN, springt die Routine zu Schritt 24, in welchem die minimale Ausgangsspannung MIN auf die gegenwärtige Ausgangsspannung VO&sub2; aktualisiert wird.
Außerdem werden die maximalen und minimalen Ausgangsspannungen MAX und MIN gemäß dem Programm, das in Fig. 11 (siehe Schritt 161) gezeigt ist, eingestellt, um ein im wesentlichen mittlerer Wert (500 mV) in einem Bereich der Ausgangsspannung zu sein, der dem Schnittpegel der Ausgangsspannung zu einer Zeit, zu der der Zündschalter EIN-geschaltet wird, entspricht. Deshalb werden, wenn sich der Motor 1 in einem stabilen Laufzustand befindet, während er in dem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich arbeitet, die maximalen und minimalen Ausgangs spannungen MAX und MIN nacheinander erfaßt, um aktualisiert zu werden.
Danach springt die Routine von Schritt 23 oder 24 zu Schritt 25. Im Schritt 25 wird ein Merker fMAXMIN zum Anzeigen, ob der Motor 1 in dem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich arbeitete, auf Eins eingestellt. Dieser Nerker fMAXMIN wird gemäß dem Programm, das in Fig. 11 (siehe Schritt 162) gezeigt ist, zu einer Zeit auf Null eingestellt, zu der der Zündschalter EIN-geschaltet wird. Deshalb wird, wenn der Motorlauf zustand stabil ist, während der Motor 1 ist dem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich arbeitet, der Merker fMAXMIN das erste Mal nur auf Eins eingestellt, nur wenn die Routine zuerst zu Schritt 21 springt.
Andererseits umgeht die Routine die Schritte 21 bis 25, um zu Schritt 26 zu springen, wenn bestimmt wird, daß der Merker f im Schritt 19 Null ist, d.h. wenn der Motor 1 nicht in dem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich arbeitete, und wenn bestimmt wird, daß der Zeitgeberwert Tmacc nicht Null ist, d.h. wenn der Motor in einem Übergangslaufzustand ist.
Im Schritt 26 wird ein Zeitgeberwert Tmont um Eins erhöht. Wie hierin nachfolgend beschrieben wird, wird der Zeitgeberwert Tmont auf Null zurückgestellt, wenn sich das Luft- /Kraftstoffverhältnis über den stöchiometrischen Wert von mager zu fett oder von fett zu mager ändert. Mittels dieses Zeitgeberwerts Tmont kann eine verstrichene Zeit nach der Änderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses von mager zu fett oder von fett zu mager gemessen werden.
Als nächstes wird im Schritt 27 die Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors mit der Schnittpegelspannung SL, z.B. 500 mV, die im wesentlichen der Mittelwert des Ausgangsspannungsbereichs des Sauerstoffsensors 14 ist und die im wesentlichen dem stöchiometrischen Wert des Luft-/Kraftstoffverhältnisses entspricht, verglichen, so daß bestimmt wird, ob das Luft-/Kraftstoffgemisch fetter oder magerer ist, als der stöchiometrische Wert.
Wenn die Ausgangsspannung VO&sub2; größer ist als die Schnittpegelspannung SL, d.h. wenn das Luft-/Kraftstoffgemisch fetter gehalten ist, als der stöchiometrische Wert, springt die Routine zu Schritt 28. Wenn das Luft-/Kraftstoffgemisch fett wird, und der Sauerstoff in dem Luft-/Kraftstoffgemisch nicht ausreichend ist, ist der Sauerstoffsensor 14 entwickelt, um eine hohe Spannung auszugeben.
Im Schritt 28 wird auf der Grundlage eines Merkers fR der Zustand der vorherigen Erfassung (fett oder mager) bestimmt. Wie nachfolgend hierin beschrieben wird, wird dieser Merker fR auf Null zurückgestellt, wenn eine Mager-Erfassung durchgeführt wird, d.h. wenn bestimmt wird, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch magerer ist als der stöchiometrische Wert (der Prozeß, wenn eine Fett-Erfassung durchgeführt wird, wird hierin nachfolgend beschrieben). Deshalb wird bestimmt, daß sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis von mager zu fett ändert, wenn der Merker fR Null ist, und die Routine springt zu Schritt 29.
Im Schritt 29 wird der Merker fR auf Eins eingestellt, und ein Merker fL, der zur Bestimmung des Zustands der vorigen Erfassung (mager oder fett) verwendet wird, wird auf Null eingestellt, wie nachfolgend hierin beschrieben wird.
Im Schritt 30 wird der Zeitgeberwert Tmont auf den Wert TMONT1 eingestellt, der zum Messen einer verstrichenen Zeit verwendet wird, während das Luft-/Kraftstoffgemisch mager gehalten wird < eine Magersteuer-Zeit). Wie hierin nachfolgend beschrieben wird, wird der Zeitgeberwert Tmont auf Null zurückgestellt, wenn zum ersten Mal nach einer vorherigen Fett-Erfassung eine Mager-Erfassung durchgeführt wird, und wird hochgezählt, während das Luft-/Kraftstoffgemisch mager gehalten wird.
Im Schritt 31 wird der Zeitgeberwert Tmont auf Null zurückgestellt, um zu ermöglichen, daß die nächste Messung für eine verstrichene Zeit nach einer Fett-Erfassung durchgeführt wird.
Im Schritt 32 wird der gegenwärtige Luft-/Kraftstoff-Rückkopplungssteuer-Korrekturkoeffizient LAMBDA als der maximale Wert a eingestellt. Der Grund, warum der gegenwärtige Korrekturkoeffizient LAMBDA als der maximale Wert eingestellt wird, lautet wie folgt: in dem vorherigen Zyklus des Programms wurde z.B. bestimmt, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch auf mager gehalten werden sollte, so daß der Korrekturkoeffizient LAMBDA gesteuert wurde, um anzuwachsen. Im gegenwärtigen Zyklus des Programms wird bestimmt, daß das Luft- /Kraftstoffgemisch fett gehalten wird, so daß es erforderlich ist, den Korrekturkoeffizienten LAMBDA zu steuern, um abzunehmen. Deshalb wird vorausgesetzt, daß der Korrekturkoeffizient LAMBDA seinen maximalen Wert erreicht, bevor er gesteuert wird, um abzunehmen, wenn bestimmt wird, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch fett gehalten wird.
Im Schritt 33 wird ähnlich zu dem Prozeß von Schritt 12 bestimmt, ob der Befehl D zum Erfassen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 gegeben ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß kein Befehl zum Erfassen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 gegeben ist, d.h. wenn die Rückkoppelsteuerung wie gewöhnlich durchgeführt wird, springt die Routine zu Schritt 40. Im Schritt 40 wird der Korrekturkoeffizient LAMBDA gemäß der Proportionalsteuerung durch Multiplizieren der Magersteuer-Proportionalkomponente PL, die auf der Grundlage des elementaren Kraftstoffeinspritzbetrags Tp und der Motordrehzahl N im Schritt 11 ausgewählt wird, mit einem Magersteuer-Korrekturkoeffizienten hosL, um den erhaltenen Wert von dem letzten Korrekturkoeffizienten LAMBDA abzuziehen, erniedrigt. Das Ergebnis wird als neuer Korrekturkoeffizient LAMBDA eingestellt. Wenn das durchschnittliche Luft-/Kraftstoffverhältnis von dem nahen Bereich des stöchiometrischen Werts desselben durch Verlust eines Gleichgewichts zwischen Fett- und Mager-Steuerungen (ein Gleichgewicht zwischen Steuerungen zum Erhöhen und Erniedrigen des Korrekturkoeffizienten LAMBDA) abweicht, wird der Magersteuer-Korrekturkoeffizient hosL zum Korrigieren der Magersteuer-Proportionalkomponente PL verwendet, um eine Veränderung des Gleichgewichts zwischen Fett- und Mager-Steuerungen zu kompensieren, wie nachfolgend detailliert hierin beschrieben wird.
Als nächstes wird im Schritt 41 ein Merker fLL, der zum Erfassen der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 verwendet wird, auf Null eingestellt, und die Routine endet.
Andererseits springt, wenn bestimmt wird, daß der Befehl D zum Erfassen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 im Schritt 33 gegeben wird, die Routine zu Schritt 34, so daß die Prozesse, die zum Erfassen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 erforderlich sind, durchgeführt werden.
Im Schritt 34 wird der Korrekturkoeffizient LAMBDA gemäß der Proportionalsteuerung durch Subtrahieren der Magersteuer- Proportionalkomponente PL, die zum Erfassen der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 auf den gleichen vorbestimmten Wert wie die der Fettsteuer-Proportionalkomponente PR im Schritt 13 eingestellt ist, von dem vorherigen Korrekturkoeffizienten LAMBDA erniedrigt. Der erhaltene Wert wird in einem Register B, das hierin nachfolgend als "treg B" bezeichnet wird, eingestellt.
Im Schritt 35 wird ein Wert, der durch Subtraktion eines konstanten Werts α von einem Mittelwert des Korrekturkoeffizienten LAMBDA, der ein Mittelwert des Maximalwerts a des Korrekturkoeffizienten LAMBDA, der im Schritt 32 hergeleitet wird, und des minimalen Werts b desselben ist, erhalten wird, mit dem Wert in "reg B" verglichen. Der minimale Wert b wird in einem ähnlichen Prozeß wie der des Schritts 32 hergeleitet, wenn die Mager-Erfassung zum ersten Mal durchgeführt wird, was nachfolgend hierin beschrieben wird. Wenn bestimmt wird, daß der Wert in "reg B" größer oder gleich dem erhaltenen Wert (a+b)/2-α ist, springt die Routine zu Schritt 36, in welchem der Wert in "reg B" auf den Wert (a+b)/2-α aktualisiert wird. Danach springt die Routine zu Schritt 37.
Andererseits springt die Routine direkt zu Schritt 37, in welchem der Korrekturkoeffizient LAMBDA zum Durchführen der Rückkopplungssteuerung eingestellt wird, um der Wert in "reg B" zu sein, wenn bestimmt wird, daß der Wert in "reg B" kleiner als der erhaltene Wert ist.
Der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizient LAMBDA wird durch den PI-Steuerprozeß (Proportional-Integral-Steuerprozeß) durch Erfassen, ob das Luft-/- Kraftstoffgemisch hinsichtlich des Einstellungspunkts (des stöchiometrischen Werts) fett oder mager gehalten ist, hergeleitet. Durch Verwendung des Luft-/Kraftstoffverhältnis- Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA wird das Durchschnittsluft-/Kraftstoffverhältnis für das Luft-/Kraftstoffgemisch derart gesteuert, daß der Einstellpunkt angenähert wird, während das tatsächliche Luft-/Kraftstoffverhältnis für das Luft-/Kraftstoffgemisch schwankt. Deshalb ist der Korrekturkoeffizient LAMBDA, der zum praktischen Durchführen der Rückkopplungssteuerung erforderlich ist, der Mittelwert der maximalen und minimalen Werte desselben. Nun, da erfaßt ist, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch sich über den Einstellpunkt (den stöchiometrischen Wert) von mager zu fett ändert, wird der Kraftstoffeinspritzbetrag gesteuert, um durch Erniedrigung des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA abzunehmen. Wenn der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizient LAMBDA derart gesteuert ist, daß er kleiner wird als der Mittelwert (a+b)/2, der dem Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) entspricht, wird erwartet, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch zumindest den Fett-Zustand, in dem das Luft-/Kraftstoffgemisch fett gehalten wird, verlassen kann.
Jedoch wird der Proportionalsteuerprozeß, durch den das Luft-/Kraftstoffgemisch den Fett-Zustand verlassen kann, nicht immer durchgeführt, selbst wenn der Proportionalsteuerprozeß des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA auf der Grundlage der Magersteuer-Proportionalkomponente PL, die auf einen vorbestimmten Wert voreingestellt ist, durchgeführt wird. Zusätzlich ändert sich eine Zeit, die erforderlich ist, damit das Luft-/Kraftstoffgemisch den Fett-Zustand verläßt, im gleichen Laufzustand des Motors 1, wenn der Wert der Magersteuer-Proportionalkomponente PL sich ändert. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 durch Messen einer verstrichenen Zeit, bis das erfaßte Luft-/Kraftstoffverhältnis sich zum Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) hin zu ändern beginnt, nachdem der Proportionalsteuerprozeß für den Korrekturkoeffizienten LAMBDA zu einer Zeit durchgeführt wird, zu der sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis über den Einstellpunkt von mager zu fett oder von fett zu mager ändert, erfaßt. Deshalb ist, um den Erfassungszustand zu koordinieren, der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizient LAMBDA derart eingestellt, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch zumindest einen gegenwärtigen Fett-Zustand durch die Proportionalsteuerung verlassen kann.
Im Schritt 38 wird eine Abweichung ΔVO&sub2; der Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 pro Zeiteinheit (eine Ausgabeabweichgeschwindigkeit) gemäß einem Programm, das in Fig. 8 gezeigt ist, abgeleitet.
Zuerst wird im Schritt 71 eine Änderung ΔVO&sub2; der Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 pro Zeiteinheit (10 ms) durch Substraktion der Ausgangsspannung VO&sub2;OLD, die im Schritt 1 des letzten Zyklus (10 ms vor dem gegenwärtigen Zyklus) eingegeben wird, von der Ausgangsspannung VO&sub2;, die im Schritt 1 des gegenwärtigen Zyklus eingegeben wird, hergeleitet. Die Änderung ΔVO&sub2; wird in einem Register C, das hierin nachfolgend als "reg C" bezeichnet wird, eingestellt.
Im Schritt 72 wird der Wert in "reg C", in dem die jüngste Änderung ΔVO&sub2; in Schritt 71 eingestellt ist, mit einem vorbestimmten positiven Wert (PV; PV = Positive Value) verglichen, so daß bestimmt wird, ob die Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors mit einer größeren Rate als einer vorbestimmten Rate anwächst.
Wenn bestimmt wird, daß der Wert in "reg C" größer ist, als der vorbestimmte positive Wert (PV) springt die Routine zu Schritt 73, in welchem ein Merker fA, der zum Bestimmen, ob die Ausgangsspannung VO&sub2; im wesentlichen konstant ist, verwendet wird, auf Null zurückgestellt wird, so daß bestimmt werden kann, daß sich die Ausgangsspannung VO&sub2; ändert.
Im Schritt 74 wird der Wert des Merkers fRR bestimmt. Der Merker fRR wird zum Bestimmen, ob erfaßt wurde, daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis beginnt, mit einer größeren Rate als der vorbestimmten Rate anzuwachsen, verwendet. Wie hierin nachfolgend beschrieben wird, wird der Merker fRR auf Null zurückgestellt, wenn eine Mager-Erfassung durchgeführt wird, und danach wird er auf Eins eingestellt, wenn erfaßt wird, daß die Ausgangsspannung VO&sub2; mit einer größeren Rate als der vorbestimmten Rate anwächst.
Deshalb wird angezeigt, daß die Ausgangsspannung VO&sub2; beginnt anzuwachsen, nachdem die Mager-Erfassung durchgeführt ist, wenn im Schritt 74 bestimmt wird, daß der Merker fRR Null ist. Aus diesem Grund springt die Routine zu Schritt 75, in welchem der Merker fRR auf Eins eingestellt wird, so daß bestimmt werden kann, daß die vorher genannte Erfassung schon durchgeführt wurde, wenn im Schritt 74 festgestellt wird, daß der Merker fRR Null ist. Danach wird im Schritt 76 der Zeitgeberwert Tmont auf TMONT3 eingestellt. Der Zeitgeberwert Tmont wird auf Null zurückgestellt, wenn eine Mager-Erfassung durchgeführt wird, und wird zum Messen einer verstrichenen Zeit vom Beginn der Mager-Erfassung an verwendet. Deshalb zeigt TMONT3 eine verstrichene Zeit bis das Luft- /Kraftstoffverhältnis beginnt, sich in eine Fett-Richtung zu ändern, nachdem eine Mager-Erfassung durchgeführt ist, an, d.h. eine verstrichene Zeit bis das Luft-/Kraftstoffverhältnis beginnt, sich zu dem stöchiometrischen Wert zu verändern, unmittelbar nachdem sich das Luft-/Kraftstoffgemisch über den stöchiometrischen Wert von fett zu mager ändert.
Andererseits springt die Routine zu Schritt 77, wenn im Schritt 74 festgestellt wird, daß der Merker fRR Eins ist. Im Schritt 77 wird der Wert in "reg C", in das die Änderung ΔVO&sub2;, die im Schritt 71 des gegenwärtigen Zyklus des Programms hergeleitet wird, gesetzt ist, mit der letzten maximalen positiven Änderung MAXΔV(+) verglichen. Wie hierin nachfolgend beschrieben wird, wird die maximale positive Anderung MAXΔV(+) gemäß einem Programm, das gemeinsam in den Fig. 9(a) und 9(b) gezeigt ist, auf Null zurückgestellt, und danach auf den maximalen Wert der positiven Änderung ΔVO&sub2; der Ausgangsspannung VO&sub2; eingestellt. Wenn festgestellt wird, daß der Wert in "reg C", in das die gegenwärtige Änderung ΔVO&sub2; gesetzt ist, größer ist, als die letzte maximale positive Änderung MAΔXV(+), springt die Routine zu Schritt 78, in dem die maximale positive Änderung MAXΔV(+) erneuert wird, um auf den Wert in "reg C" eingestellt zu werden.
Danach wird im Schritt 87 die letzte Ausgangsspannung VO&sub2;OLD auf die Ausgangsspannung VO&sub2;, die im Schritt 1 des gegenwärtigen Zyklus des Programms eingegeben wurde, zum Ableiten der nächsten Änderung ΔVO&sub2; (reg C) eingestellt.
Andererseits springt die Routine zu Schritt 79, wenn festgestellt wird, daß der Wert in "reg C" kleiner oder gleich dem vorbestimmten positiven Wert (PV) ist. Im Schritt 79 wird der Wert in "reg C" mit einem vorbestimmten negativen Wert (NV) verglichen, so daß bestimmt wird, ob die Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 mit einer größeren Rate als einer vorbestimmten Rate abnimmt oder nicht.
Wenn festgestellt wird, daß der Wert in "reg C" kleiner ist als der vorbestimmte negative Wert (NV), springt das Programm zu Schritt 80, in dem der Merker fA zum Bestimmen, ob die Ausgangsspannung VO&sub2; sich in einem im wesentlichen stabilen Zustand befindet, auf Null gesetzt wird, um anzuzeigen, daß sich die Ausgangsspannung VO&sub2; nicht ändert.
Im Schritt 81 wird der Wert des Merkers fLL bestimmt. Wie hierin nachfolgend beschrieben wird, wird der Merker fLL auf Null eingestellt, wenn eine Fett-Erfassung durchgeführt wird, und danach wird er auf Eins eingestellt, wenn erfaßt wird, daß die Ausgangsspannung VO&sub2; mit einer größeren Rate als der vorbestimmten Rate abnimmt.
Deshalb wird angezeigt, daß die Ausgangsspannung VO&sub2; abzunehmen beginnt, nachdem eine Fett-Erfassung durchgeführt wurde, wenn im Schritt 81 bestimmt wird, daß der Merker fLL Null ist. Aus diesem Grund wird der Merker fLL im Schritt 82 auf Eins eingestellt, um anzuzeigen, daß die Abnahme der Ausgangsspannung VO&sub2; erfaßt wurde, wenn im Schritt 81 bestimmt wird, daß der Merker Null ist. Danach wird im Schritt 83 der Zeitgeberwert Tmont auf TMONT4 eingestellt. Der Zeitgeberwert Tmont wird auf Null zurückgesetzt, wenn eine Fett-Erfassung durchgeführt wird, und wird zum Messen einer verstrichenen Zeit nach dem Beginn der Fett-Erfassung verwendet. Deshalb zeigt TMONT4 eine verstrichene Zeit bis das Luft-/Kraftstoffverhältnis beginnt, sich in eine Mager-Richtung zu ändern, nachdem eine Fett-Erfassung durchgeführt wurde, an, das heißt eine verstrichene Zeit bis das Luft- /Kraftstoffverhältnis beginnt, sich zum stöchiometrischen Wert hin zu ändern nach der Änderung des Luft-/Kraftstoffgemischs über den stöchiometrischen Wert von mager zu fett.
Andererseits springt die Routine zu Schritt 84, wenn im Schritt 81 festgestellt wird, daß der Merker fLL Eins ist.
Im Schritt 84 wird der Wert in "reg C", in das die Änderung ΔVO&sub2;, die im Schritt 71 im gegenwärtigen Zyklus des Programms hergeleitet wurde, eingestellt ist, mit der maximalen negativen Änderung MAXΔV(-) des vorigen Programmzyklus verglichen. Wie hierin nachfolgend beschrieben wird, wird die maximale negative Änderung MAXΔV(-) gemäß dem Programm, das kollektiv in den Fig. 9(a) und 9(b) gezeigt ist, auf Null zurückgesetzt und danach auf die negative Änderung ΔVO&sub2; der Ausgangsspannung VO&sub2;, dessen absoluter Wert maximal ist, eingestellt. Wenn bestimmt wird, daß der Wert in "reg C", in das die gegenwärtige Änderung ΔVO&sub2; eingestellt ist, kleiner ist als die letzte maximale negative Änderung MAXΔV(-), springt die Routine zu Schritt 85, in dem die maximale negative Änderung MAXΔV(-) erneuert wird, um eingestellt zu werden, um der Wert in "reg C" zu sein.
Danach wird im Schritt 87 die letzte Ausgangsspannung VO&sub2;OLD eingestellt, um die Ausgangsspannung VO&sub2; zu sein, die im Schritt 1 des gegenwärtigen Zyklus des Programms eingegeben wurde.
Außerdem ist die Änderung der Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 sowohl in positive als auch in negative Richtung nicht zu groß, wenn im Schritt 79 bestimmt wird, daß der Wert in "reg C" größer ist, als der vorbestimmte negative Wert (NV). Deshalb wird im Schritt 86 der Merker fA zu Eins gesetzt, so daß bestimmt werden kann, daß die Ausgangsspannung VO&sub2; in einem im wesentlichen stabilen Zustand ist, und die Routine springt zu Schritt 87.
Wiederum bezugnehmend auf das Flußdiagramm des Programms, das kollektiv durch die Fig. 7(a) bis 7(d) gezeigt ist, wie vorher beschrieben wurde, wird in dem Fall, daß bestimmt wird, daß die Fett-Erfassung im Schritt 28 (der Merker fR ist Null) begonnen wird, die Änderung ΔVO&sub2; der Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 (die Ausgangsänderungsgeschwindigkeit) im Schritt 38 gemäß dem Programm hergeleitet und der Merker fLL wird im Schritt 39 auf Null zurückgesetzt, so daß eine verstrichene Zeit (TMONT4) bis das Luft- /Kraftstoffgemisch beginnt, sich in eine Mager-Richtung (zum Einstellpunkt hin) zu ändern, nachdem eine Fett-Erfassung durchgeführt wurde, erfaßt werden kann. Jedoch springt die Routine von Schritt 28 zu Schritt 42, wenn im Schritt 28 bestimmt wird, daß der Merker fR Eins ist. Im Schritt 42 wird der Korrekturkoeffizient LAMBDA eingestellt, um ein kleinerer Wert zu sein, der durch Subtraktion der Integralkomponente 1, die im Schritt 11 ausgewählt wurde, multipliziert mit dem Kraftstoffeinspritzbetrag Ti von dem Korrekturkoeffizienten LAMBDA des vorigen Programmzyklus erhalten wird. Deshalb wird der Korrekturkoeffizient LAMBDA alle 10 ms oder zu jeder Zeit, zu der das Programm Schritt 42 erreicht, um I x Ti erniedrigt, während das Luft-/Kraftstoffgemisch fett gehalten wird.
Im nächsten Schritt 43 wird in einem ähnlichen Prozeß zu dem von Schritt 12 und 33 bestimmt, ob der Befehl D zum Bestimmen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 gegeben ist oder nicht. Nur wenn bestimmt wird, daß der Befehl D zum Bestimmen einer Verschlechterung gegeben ist, springt die Routine zu Schritt 44, in dem die Veränderung ΔVO&sub2; der Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors gemäß dem Programm, das in Fig. 8 gezeigt ist, hergeleitet wird.
Andererseits werden die Prozesse in den Schritten 45 bis 61 durchgeführt, wenn im Schritt 27 bestimmt wird, daß die Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 kleiner ist als die Schnittpegelspannung SL, die im wesentlichen dem Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) des Luft-/Kraftstoffverhältnisses entspricht, d.h., daß das Luft-/Kraftstoffgemisch magerer ist als der Einstellpunkt. Diese Prozesse sind im wesentichen ähnlich den Prozessen in den Schritten 28 bis 44, wenn eine Fett-Erfassungsverarbeitung durchgeführt wird. Die in den Schritten 45 bis 61 durchgeführten Prozesse sind nachfolgend schematisch beschrieben.
Im Schritt 45 wird auf der Basis des Merkers fL bestimmt, ob die Mager-Erfassung durchgeführt wird, d.h. ob bestimmt wird, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch magerer ist als der Einstellpunkt oder nicht. Der Merker fL wird auf Null zurückgesetzt, wenn die Fett-Erfassung durchgeführt wird, d.h. wenn bestimmt wird, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch fetter ist als der Einstellpunkt. Deshalb wird bestimmt, daß die vorherige Erfassung keine Mager-Erfassung war, wenn der Merker fL Null ist. Die Routine springt zu Schritt 48, in dem der Merker fL auf Eins gesetzt wird und der Merker fR auf Null gesetzt wird.
Im Schritt 47 wird der Zeitgeberwert Tmont auf den Wert TMONT2 eingestellt, der zum Messen einer verstrichenen Zeit, während das Luft-/Kraftstoffsgemisch fett gehalten wird (eine Fett-Steuerzeit), verwendet wird. Der Zeitgeberwert Tmont wird auf Null zurückgesetzt, wenn eine Fett-Erfassung durchgeführt wird, und wird hochgezählt, während das Luft-/Kraftstoffgemisch fett gehalten ist.
Im Schritt 48 wird, nachdem das Gemisch nicht länger fett gehalten wird, der Zeitgeberwert Tmont auf Null zurückgesetzt, um die Messung einer verstrichenen Zeit nach dem Stattfinden einer nachfolgenden Mager-Erfassung zu ermöglichen.
Im Schritt 49 wird der gegenwärtige Luft-/Kraftstoff-Rückkopplungssteuerkorrekturkoeffizient LAMBDA auf den minimalen Wert b gesetzt. Der Grund, warum der gegenwärtige Korrekturkoeffizient LAMBDA auf den minimalen Wert gesetzt wird, lautet wie folgt. In dem vorherigen Programmzyklus wurde bestimmt, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch fett gehalten wurde, so daß der Korrekturkoeffizient LAMBDA gesteuert wurde, um abzunehmen. Im laufenden Programmzyklus wird bestimmt, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch mager gehalten wird, so daß es nötig ist, den Korrekturkoeffizienten LAMBDA zu steuern, um zuzunehmen. Deshalb wird vorausgesetzt, daß der Korrekturkoeffizient LAMBDA den minimalen Wert annimmt, bevor er gesteuert wird, um zuzunehmen, wenn bestimmt wird, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch mager gehalten wird.
Im Schritt 50 wird in einem ähnlichen Prozeß wie dem in Schritt 12 bestimmt, ob der Befehl D zum Bestimmen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 gegeben ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß kein Befehl zum Bestimmen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 gegeben ist, d.h. wenn die Rückkopplungssteuerung wie üblich durchgeführt wird, springt die Routine zu Schritt 57. Im Schritt 57 wird der Korrekturkoeffizient LAMBDA gemäß der Proportionalsteuerung durch Multiplizieren der Fettsteuer-Proportionalkomponente PR, die auf der Basis des elementaren Kraftstoffeinspritzbetrags Tp und der Motordrehzahl N im Schritt 11 gewählt wurde, mit einem Fettsteuer-Korrekturkoeffizienten hosR und durch Addieren des erhaltenen Wertes zu dem Korrekturkoeffizienten LAMBDA des vorherigen Programmzyklus erhöht. Das Ergebnis wird als neuer Korrekturkoeffizient LAMBDA eingestellt. Wenn das Durchschnitts-Luft-/Kraftstoffverhältnis von dem nahen Bereich des stöchiometrischen Wertes desselben durch Verlust des Gleichgewichts zwischen Fett- und Mager-Steuerungen (das Gleichgewicht zwischen Steuerungen zum Erhöhen und Erniedrigen des Korrekturkoeffizienten LAMBDA) abweicht. Der Fettsteuer-Korrekturkoeffizient hosR wird zum Korrigieren der Fettsteuer-Proportionalkomponente PR verwendet, um eine Änderung des Gleichgewichts zwischen der Fett- und der Mager-Steuerung zu kompensieren.
Im nächsten Schritt 58 wird der Merker fRR, der zum Bestimmen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 verwendet wird, auf Null zurückgesetzt, und die Routine endet. Andererseits springt die Routine auf Schritt 51 und folgende, wenn im Schritt 50 bestimmt wird, daß der Befehl D zum Bestimmen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 gegeben ist, und die Prozesse die zum Bestimmen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 erforderlich sind, werden durchgeführt.
Im Schritt 51 wird der Korrekturkoeffizient LAMBDA gemäß der Proportionalsteuerung durch Addieren der Fettsteuer-Proportionalkomponente PR, die eingestellt ist, um der gleiche vorbestimmte (absolute) Wert wie der der Magersteuer-Proportionalkomponente im Schritt 13 zu sein, erhöht, um eine Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 unter Verwendung des vorherigen Korrekturkoeffizienten LAMBDA zu bestimmen. Der erhaltene Wert wird im Register B (reg B) eingestellt.
Im Schritt 52 wird ein Wert, der durch die Addition eines konstanten Werts a zu einem Mittelwert des Korrekturkoeffizienten LAMBDA, welcher ein Mittelwert des maximalen Werts a des Korrekturkoeffizienten LAMBDA und des minimalen Werts b desselben, abgeleitet im Schritt 49, ist, erhalten wird, mit dem Wert in "reg B" verglichen. Der maximale Wert a wird im Schritt 32 hergeleitet, wenn die Fett-Erfassung durchgeführt wird. Wenn bestimmt wird, daß der Wert in "reg B" kleiner oder gleich dem erhaltenen Wert (a+b)/2+α ist, springt die Routine zu Schritt 53, in dem der Wert aus "reg B" aktualisiert wird, um auf den Wert (a+b)/2+α eingestellt zu werden. Danach springt die Routine zu Schritt 54.
Andererseits springt die Routine direkt zu Schritt 54, wenn bestimmt wird, daß der Wert in "reg B" größer als der erhaltene Wert ist. Im Schritt 54 wird der Korrekturkoeffizient LAMBDA, der zum Durchführen der Rückkopplungssteuerung verwendet wird, eingestellt, um der Wert in "reg B" zu sein.
Wie oben erwähnt wird der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizient LAMBDA durch den PI-Steuerprozeß (Proportional-lntegral-Steuerprozeß) durch das Erfassen, ob das Luft-/Kraftstoffgemisch bezüglich den Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) fett oder mager gehalten ist, hergeleitet. Unter Verwendung des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA wird das Durchschnitts-Luft-/Kraftstoffverhältnis für das Luft- /Kraftstoffgemisch gesteuert, um sich dem Einstellpunkt anzunähern, während das tatsächliche Luft-/Kraftstoffverhältnis für das Luft-/Kraftstoffgemisch schwankt. Daher ist der Korrekturkoeffizient LAMBDA, der zum praktischen Durchführen der Rückkopplungssteuerung erforderlich ist, der Mittelwert der maximalen und minimalen Werte desselben. Nun, da erfaßt ist, daß sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis über den stöchiometrischen Wert von fett zu mager ändert, wird der Kraftstoffeinspritzbetrag durch Erhöhen des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffiz ienten LAMBDA korrigiert. Wenn der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizient LAABDA derart kontrolliert wird, um größer als (a+b)/2 zu werden, was dem Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) entspricht, wird erwartet, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch zumindest einen Mager-Zustand, in dem das Luft-/Kraftstoffgemisch mager gehalten ist, verlassen kann.
Jedoch wird der Proportionalsteuerprozeß, durch den das Luft-/Kraftstoffgemisch den Mager-Zustand verlassen kann, nicht immer durchgeführt, selbst wenn der Proportionalsteuerprozeß des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA auf der Grundlage der Fettsteuer-Proportionalkomponente PR, die auf einen vorbestimmten Wert voreingestellt ist, durchgeführt wird. Zusätzlich kann sich die Zeit, die erforderlich ist, damit das Luft-/Kraftstoffgemisch den Mager-Zustand verlassen kann, beim gleichen Laufzustand des Motors 1 ändern, wenn sich der Wert der Fettsteuer-Proportionalkomponente PR ändert. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 durch Messen einer verstrichenen Zeit bis das erfaßte Luft-/Kraftstoffverhältnis beginnt, sich zu dem Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) hin zu verändern, nachdem der Proportionalsteuerprozeß für den Korrekturkoeffizienten LAMBDA zu einer Zeit durchgeführt ist, zu der das Luft-/Kraftstoffverhältnis sich über den Einstellpunkt von mager zu fett oder von fett zu mager ändert, erfaßt. Deshalb ist der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizient LAMBDA derart gesetzt, daß das Luft-/Kraftstoffgemisch zumindest den gegenwärtigen Mager-Zustand durch die Proportionalsteuerung verlassen kann, um den Erfassungszustand zu koordinieren.
Im Schritt 55 wird die Ableitung ΔVO&sub2; der Ausgangsspannung VO&sub2; pro Zeiteinheit (die Ausgangsänderungsgeschwindigkeit) des Sauerstoffsensors 14 gemäß dem Programm, das in Fig. 8 gezeigt ist, hergeleitet.
In dem Fall, in dem in Schritt 45 bestimmt wird, daß eine Mager-Erfassung durchgeführt wird, wird der Merker fRR im Schritt 56 auf Null zurückgesetzt, nachdem die Änderung ΔVO&sub2; der Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 (die Ausgangsänderungsgeschwindigkeit) im Schritt 55 gemäß dem vorhergenannten Prozeß hergeleitet ist, so daß eine verstrichene Zeit (TMONT3) bis das Luft-/Kraftstoffverhältnis beginnt, sich in eine Fett-Richtung (zu dem stöchiometrischen Punkt) zu ändern, nachdem die Mager-Erfassung durchgeführt wird, erfaßt werden kann.
Zusätzlich springt die Routine von Schritt 45 zu Schritt 59, wenn im Schritt 45 bestimmt wird, daß der Merker fL Eins ist. Im Schritt 59 wird der Korrekturkoeffizient LAMBDA auf einen größeren Wert gesetzt, der durch Addition der Integralkomponente I, die im Schritt 11 ausgewählt wurde, multipliziert mit dem Kraftstoffeinspritzbetrag Ti zu dem letzten Korrekturkoeffizienten LAMBDA erhalten wird. Daher wird der Korrekturkoeffizient LAMBDA im Schritt 59 alle 10 ms um I x Ti erhöht.
Im Schritt 60 wird in einem ähnlichen Prozeß wie in dem von Schritt 12 und 50 bestimmt, ob der Befehl D zum Bestimmen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 gegeben ist oder nicht. Nur wenn bestimmt wird, daß der Befehl D zum Bestimmen einer Verschlechterung gegeben ist, springt die Routine zu Schritt 61 und die Änderung ΔVO&sub2; der Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 wird gemäß dem Programm, das in Fig. 8 gezeigt ist, hergeleitet.
Die Fig. 9(a) und 9(b) zeigen kollektiv ein Flußdiagramm eines Programms zum Bestimmen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14. Dieses Programm wird als Hintergrundverarbeitung (eine Hintergrundarbeit) ausgeführt.
Zuerst wird im Schritt 101 bestimmt, ob der Befehl D zum Bestimmen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 gegeben ist oder nicht. Wenn kein Befehl gegeben ist, endet die Routine, und wenn der Befehl D gegeben ist, springt die Routine zu Schritt 102.
Im Schritt 102 wird bestimmt, ob der Zeitgeberwert Tmacc Null ist oder nicht. Wenn er nicht Null ist, endet die Routine. Andererseits springt die Routine zu Schritt 103, wenn er Null ist, d.h. wenn der Motor 1 in einem stabilen Laufzustand arbeitet, und eine Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 wird bestimmt. Der Grund, warum eine Verschlechterung des Sauerstoffsensors nur bestimmt wird, wenn der Motor 1 in einem stabilen Laufzustand arbeitet, lautet wie folgt: wenn der Motor 1 in einem Übergangslauf zustand arbeitet, weicht das Luft-/Kraftstoffverhältnis aufgrund der Ansprechzeitverzögerung des flüssigen Kraftstoffs, der dem Motor 1 entlang der inneren Wand des Ansaugkanals usw. zugeführt wird, oft stark von dem stöchiometrischen Wert ab. Wenn die Erfassung der Steuerzustände für den Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA auf der Grundlage eines derartigen stark abweichenden Luft-/Kraftstoffverhältnisses durchgeführt wird, ist es offensichtlich, daß eine fehlerhafte Bestimmung der Sensorverschlechterung leicht auftreten kann.
Im Schritt 103 wird der Wert des Merkers fMAXMIN bestimmt. Wie oben bemerkt wird der Merker fMAXMIN auf Null zurückgesetzt, wenn der Zündschalter EIN-geschaltet wird und danach auf Eins gesetzt, wenn der Motor 1 in dem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich arbeitet. Während der Motor 1 in dem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich arbeitet, werden die Abtastungen der maximalen Ausgangsspannung MAX (Fett-Erfassungssignalpegel) und der minimalen Ausgangsspannung MIN (Mager-Erfassungssignalpegel) der Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 durchgeführt. Deshalb springt, wenn festgestellt wird, daß der Merker fMAXMIN im Schritt 103 Eins ist, die Routine zu Schritt 104 und folgenden und danach werden in den Schritten 104 und 105 die abgetasteten maximalen und minimalen Werte MAX und MIN mit den anfänglichen Werten IMAX und IMIN, die als die maximalen und minimalen Werte MAX und MIN eingestellt sind, wenn der Sauerstoffsensor 14 neu ist, verglichen. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wird die Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 bestimmt.
D.h., wie in Fig. 17 gezeigt ist, daß der Sauerstoffsensor 14 eine Spannung ausgibt, die im wesentlichen den konstanten maximalen und minimalen Werten MAX und MIN entspricht, wenn das Luft-/Kraftstoffgemisch fett bzw. mager gehalten wird, wenn der Motor 1 in einem höheren Betriebstemperaturbereich als einer vorbestimmten Temperatur arbeitet. Daher kann durch das Vergleichen der anfänglichen Werte IMAX und IMIN mit den erfaßten maximalen und minimalen Werten MAX und MIN bestimmt werden, ob der Ausgangspegel des Sauerstoffsensors 14 abnormal ist, wenn die anfänglichen Wert IMAX und IMIN für den maximalen Wert (Fett-Erfassungssignalpegel) und den minimalen Wert (Mager-Erfassungssignalpegel) gespeichert sind.
Der oben beschriebene Prozeß beginnt im Schritt 104. Der maximale Wert MAX, der in dem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich abgetastet wird, wird mit dem anfänglichen Wert IMAX verglichen. Wenn der abgetastete maximale Wert MAX nicht im wesentlichen gleich dem anfänglichen Wert IMAX ist, springt die Routine zu Schritt 107, in welchem ein Merker fVO&sub2;NG, der zum Anzeigen einer Abnormalität des Ausgangspegels des Sauerstoffsensors 14 verwendet wird, auf Eins eingestellt wird, so daß die Abnormalität des Ausgangspegels des Sauerstoffsensors 14 bestimmt werden kann.
Im Schritt 108 wird z.B. mittels eines Indikators auf einem Armaturenbrett zum Informieren des Kraftfahrzeugfahrers über die Situation angezeigt, daß der Sauerstoffsensor gewisse Störungen hat.
Zusätzlich springt die Routine zu Schritt 105, in dem der minimale Wert MIN, der in dem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich abgetastet wird, mit dem anfänglichen Wert IMIN verglichen wird, wenn bestimmt wird, daß der maximale Wert MAX im wesentlichen gleich dem anfänglichen Wert IMAX ist. Wenn der abgetastete minimale Wert MIN nicht im wesentlichen gleich dem anfänglichen Wert IMIN ist, wird der Merker fVO&sub2;NG im Schritt 107 auf Eins eingestellt, um im Schritt 108 anzuzeigen, daß der Sauerstoffsensor 14 gewisse Störungen hat.
Andererseits springt die Routine zu Schritt 106, in dem der Merker fVO&sub2;NG auf Null eingestellt wird, wenn in den Schritten 104 und 105 festgestellt wird, daß sowohl der maximale Wert MAX als auch der minimale Wert MIN im wesentlichen gleich den anfänglichen Werten IMAX und IMIN sind, da der Sauerstoffsensor 14 keine Störungen hinsichtlich des Ausgangspegels desselben aufweist.
In einem Sauerstoffsensor 14 des Typs mit einer Zirkonoxidröhre ändern sich die maximalen und minimalen Werte MAX und MIN der Ausgangsspannungen VO&sub2; relativ zu den anfänglichen Werten IMAX und IMIN eines neuen Sauerstoffsensors, wenn die innere Elektrode (Elektrode, die die Atmosphäre erfaßt) des Sensors sich verschlechtert, oder wenn eine Verschmutzung erzeugt wird, die die äußere Oberfläche der Zirkonoxidröhre, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, trübt.
Nachdem der Ausgangspegel des Sauerstoffsensors 14, wie oben erwähnt, bestimmt ist, wird eine Bestimmungsperiode eines Zyklus einer Fett-/Mager-Steuerung beginnend mit Schritt 109 durchgeführt, wenn keine Probleme mit dem Sensorausgangspegel angezeigt werden.
Im Schritt 109 wird auf der Grundlage der Motordrehzahl N und des elementaren Kraftstoffeinspritzbetrags Tp (die Motorlast) ein anfänglicher Wert "tmont" einer Periode für einen Zyklus einer Fett-/Mager-Steuerung, d.h. eine Periode für einen Zyklus einer Ausgangsspannung eines neuen Sauerstoffsensors 14, wie er in dem gegenwärtigen Motorlauf zustand ausgeführt werden würde, aus einer Tabelle ausgewählt, in der anfängliche Werte von Perioden für die jeweiligen Zyklen der Fett-/Mager-Steuerung in verschiedenen Motorlaufzuständen gemäß der Motordrehzahl N und des elementaren Kraftstoffeinspritzbetrags Tp eingestellt sind.
Im Schritt 110 wird der anfängliche Wert "tmont" einer Periode für einen Steuerzyklus, der im Schritt 108 aus der Tabelle ausgewählt wird, mit einer Periode für einen Steuerzyklus, der durch Addition der Mager-Zeit (der Fett-Steuerzeit) TMONT1 zu der Fett-Zeit (der Mager-Steuerzeit) TMONT2 erhalten wird. Wenn die Periode für einen Steuerzyklus größer als die anfängliche (eine Steuerperiode gleich der eines neuen Sensors) Periode für einen Steuerzyklus ist, wird im Schritt 111 ein Merker fPNG auf Eins eingestellt, um anzuzeigen, daß die Periode für einen Steuerzyklus abnormal ist, und daß der Sauerstoffsensor 14 gewisse Störungen hat.
Die Periode für einen Steuerzyklus wird größer als die anfängliche Periode, wenn eine Verschmutzung zwischen der Sensorvorrichtung und dem Abgas, das erfaßt werden soll, erzeugt wird, oder wenn eine Wärmeverschlechterung in dem Zirkonoxid oder dergleichen, aus dem die Sensorvorrichtung aufgebaut ist, erzeugt wird. In diesem Fall wird im Schritt 112 eine Warnanzeige zu einem Kraftfahrzeugarmaturenbrett oder dergleichen gesendet, ähnlich dem Prozeß des Schritts 108 und die Routine endet.
Andererseits springt die Routine zu Schritt 113, in dem der Merker fPNG auf Null eingestellt wird, um anzuzeigen, daß der Sauerstoffsensor normal ist, wenn bestimmt wird, daß die Periode für einen Steuerzyklus nicht größer als die anfängliche (oder Steuer-) Periode ist.
Im Schritt 114 wird der Wert des Merkers fA gelesen. Wenn der Merker fA Eins ist, d.h. wenn die Ausgangsspannung VO&sub2; des Sauerstoffsensors 14 im wesentlichen konstant ist, springt die Routine zu Schritt 115 und folgenden, und eine Bestimmung der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 wird durchgeführt.
Im Schritt 115 wird ein Wert M1 durch Addition der maximalen positiven Änderung MAXΔV(+) zu der maximalen negativen Änderung MAXΔV(-), die gemäß dem Programm, das in Fig. 8 gezeigt ist, abgetastet werden, eingestellt.
Im Schritt 116 werden die maximalen positiven und negativen Änderungen MAXΔV(+) und MAXΔV(-) auf Null zurückgestellt, um zu ermöglichen, daß MAXΔV(+) und MAXΔV(-) neu abgetastet werden.
Im Schritt 117 wird ein Wert M2 durch Subtraktion der Fett- Zeit (der Mager-Steuerzeit) TMONT2 von der Mager-Zeit (der Fett-Steuerzeit) TMONT1 eingestellt. Im Schritt 118 wird ein Wert M3 eingestellt, um ein Wert zu sein, der durch die Subtraktion der verstrichenen Zeit TMONT4 bis das Luft-/Kraftstoffverhältnis beginnt, sich in eine Mager-Richtung zu ändern, unmittelbar. nachdem die Fett-Erfassung durchgeführt wurde, von der verstrichenen Zeit TMONT3 bis das Luft- /Kraftstoffverhältnis beginnt, sich in eine Fett-Richtung zu ändern, nachdem die Mager-Erfassung durchgeführt wurde, erhalten wird.
Im Schritt 119 wird der Wert M1, der einen Unterschied zwischen den Änderungsgeschwindigkeiten, wenn die Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors 14 anwächst und wenn sie abnimmt, anzeigt, mit einem vorbestimmten anfänglichen (Steuer-) Wert IM1, der einem Wert M1 eines neuen Sauerstoffsensors entspricht, verglichen, und es wird entschieden, ob dieser gegenwärtige Wert M1 sich von den Charakteristika des Steuer-, oder Neu-, Werts IM1 unterscheidet oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß M1 nicht im wesentlichen gleich dem Steuerwert IM1 ist, wird angenommen, daß es eine Veränderung der Ansprechzeit des Sauerstoffsensors 14 in zumindest eine Richtung vorliegt, d.h., wenn sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis über den stöchiometrischen Wert von fett zu mager oder von mager zu fett ändert. Daher wird im Schritt 123 der Merker fBNG auf Eins eingestellt und im Schritt 124 wird angezeigt, daß der Sauerstoffsensor 14 gewisse Störungen hat, und das Programm endet.
Wenn bestimmt wird, daß der Wert M1 im wesentlichen gleich dem anfänglichen Wert IM1 ist, springt die Routine zu Schritt 120. Im Schritt 120 wird der Wert M2, der einen Unterschied zwischen der Fett-Zeit (der Nager-Steuerzeit) und der Mager-Zeit (der Fett-Steuerzeit) der Rückkoppelsteuerung darstellt, mit einem vorbestimmten anfänglichen (Steuer-) Wert IM2, der dem Wert M2 eines neuen Sauerstoffsensors entspricht, verglichen, und es wird entschieden, ob das Gleichgewicht zwischen den Fett- und Mager-Steuerzeiten sich von dem eines neuen Sauerstoffsensors unterscheidet oder nicht. Wenn sich dieses Gleichgewicht von dem anfänglichen Gleichgewicht unterscheidet, weicht das Luft-/Kraftstoffverhältnis von dem stöchiometrischen Wert, der vorlag, als der Sauerstoffsensor 14 neu war, ab. Deshalb wird in diesem Fall der Merker fBNG Im Schritt 123 auf Eins eingestellt, und im Schritt 124 wird angezeigt, daß der Sauerstoffsensor 14 gewisse Störungen hat, und das Programm endet.
Wenn bestimmt wird, daß der Wert M2 im wesentlichen gleich dem anfänglichen Wert IM2 ist, springt die Routine zu Schritt 121.
Im Schritt 121 wird der Wert M3, der einen Unterschied zwischen den verstrichenen Zeiten TMONT3 und TMONT4 anzeigt, mit einem vorbestimmten anfänglichen Wert IM3, der dem Wert M3 eines neuen Sauerstoffsensors entspricht, verglichen und es wird bestimmt, ob sich das Antwortgleichgewicht zwischen den Fett- und Magererfassungen von dem anfänglichen Antwortgleichgewicht, wenn der Sauerstoffsensor 14 anfänglich verwendet wird, unterscheidet oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß sich dieses Antwortgleichgewicht von dem anfänglichen Antwortgleichgewicht unterscheidet, so daß M3 nicht im wesentlichen gleich dem anfänglichen Wert IM3 ist, wird der Merker fBNG im Schritt 123 auf Eins gesetzt, und es wird im Schritt 124 angezeigt, daß der Sauerstoffsensor 14 bestimmte Störungen hat, und das Programm endet. Andererseits wird der Merker fBNG auf Null eingestellt, so daß bestimmt werden kann, daß der Sauerstoffsensor 14 keine Störungen hinsichtlich des Antwortgleichgewichts aufweist, wenn bestimmt wird, daß sowohl M1 als auch M2 und M3 im wesentlichen gleich den anfänglichen Werten IM1, IM2 bzw. IM3 sind, d.h. wenn alle Antwortgleichgewichte sich nicht signifikant von den jeweiligen anfänglichen (neuen) Werten unterscheiden.
Wie oben erwähnt kann ein System zur Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung eine Selbst-Bestimmung einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors auf der Grundlage der Veränderungscharakteristika des Sauerstoffsensors 14 für die jeweiligen Verschlechterungsmuster durchführen, wenn der Sauerstoffsensor 14 ein beliebiges einer Vielzahl von Verschlechterungsmustern zeigt. Daher ist es in der Lage, eine Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 genau zu bestimmen. Zusätzlich kann verhindert werden, da das System die bestimmten Ergebnisse anzeigen kann, um einen Kraftfahrzeugfahrer von dem Bedarf einer Wartung des verschlechterten Sauerstoffsensors zu informieren, daß der Motor 1 in einem Zustand arbeitet, in dem das Luft-/Kraftstoffverhältnis von dem stöchiometrischen Wert eines früheren Zustands abweicht, wodurch frühzeitig ein Qualitätsabfall der Abgasemissionen verhindert wird.
Zusätzlich ist ein System zur Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung in der Lage, den Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA auf der Basis der vorhergenannten bestimmten Ergebnisse zu modifizieren, so daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis derart gesteuert werden kann, daß es sich dem anfänglichen stöchiometrischen Wert annähert, selbst wenn der Sauerstoffsensor 14 eine gewisse Verschlechterung zeigt. Diese Modifikation wird gemäß den Programmen der Fig. 10, 12 und 13 durchgeführt.
Das Programm, das in Fig. 10 gezeigt ist, wird als Hintergrundverarbeitung (eine Hintergrundarbeit) durchgeführt. In den Schritten 141, 142 und 143 werden Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2 und m3 auf der Grundlage der Zugehörigkeitsfunktionen, die auf der Basis einer Fuzzy-Logik voreingestellt sind, eingestellt. Die Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2 und m3 zeigen Abweichungsbeträge der vorhergenannten M1 (die Ausgangsänderungsgeschwindigkeit), M2 (die Fett-/Mager-Steuerzeit) und M3 (die verstrichene Zeit bis das Luft-/Kraftstoffverhältnis beginnt, sich zu dem stöchiometrischen Wert hin zu ändern) an, welche das Gleichgewicht zwischen den Fett- und Mager-Zeiten in der Rückkopplungssteuerung bzw. einen Unterschied von ihren anfänglichen Werten desselben anzeigen.
Obwohl die Zugehörigkeitsfunktionen gemäß Fig. 10 anzeigen, daß die anfänglichen Werte Null sind (m1 = m2 = m3 = 0), können andere anfängliche Werte als Null verwendet werden.
In dem Programm der Fig. 12a, 12b und 12c wird zuerst in Schritt 151 der Mittelwert (der mittlere Wert im Ausgangsbereich) der maximalen und minimalen Werte (der Fett- und Mager-Erfassungssignalwerte) der Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors 14 hergeleitet, um als gegenwärtiger Wert O&sub2;CURT eingestellt zu werden.
Im Schritt 152 wird ein Schnittpegel, der als der Mittelwert der maximalen und minimalen Werte der Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors 14, wenn dieser neu ist, eingestellt ist, und welcher dem stöchiometrischen Wert entspricht, von dem Wert O&sub2;CURT, der im Schritt 151 hergeleitet wird, abgezogen, und der erhaltene Wert wird auf ΔO&sub2; eingestellt. Der Wert ΔO² zeigt einen Verschiebungsbetrag des Erfassungssignalpegels des Sauerstoffsensors 14 von dem anfänglichen Wert desselben an. Wenn der Änderungswert groß ist, wird der absolute Wert desselben groß.
Im Schritt 153 wird der Wert ΔO&sub2;, der im Schritt 152 hergeleitet wird, auf der Basis einer voreingestellten Zugehörigkeitscharakteristikfunktion in einen Zugehörigkeitscharakteristikwert m4, der einen Abweichungsbetrag des Erfassungssignals anzeigt, umgewandelt. Wenn der Wert ΔO&sub2; positiv ist und der Erfassungssignalpegel des Sauerstoffsensors 14 in eine Fett-Richtung abweicht, so daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis dazu tendiert, in eine magerere Richtung als den anfänglichen Einstellpunkt gesteuert zu werden, wird der Zugehörigkeitscharakteristikwert m4 auf einen positiven Wert eingestellt, und kann ähnlich den Zugehörigkeitscharakteristikwerten m1, m2 und m3 verwendet werden.
Auf diese Weise springt die Routine zu Schritt 154, nachdem die Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1 bis m4, die jeweils Änderungsbeträge für eine Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 anzeigen, gemäß dem Programm von Fig.10 und im Schritt 153 hergeleitet sind.
Im Schritt 154 (Fig. 12 (a)) werden die Korrekturkoeffizienten hosL und hosR zum Korrigieren der Mager- und Fett-Proportionalkomponenten PL und PR, welche zum Durchführen der Proportionalsteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA verwendet werden, auf der Grundlage der Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4 eingestellt, und das Programm endet.
Wie in Fig. 12 (a) gezeigt ist, können die Korrekturkoeffizienten hosR und hosL z.B. durch Addition des Mittelwerts der Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4, des Mittelwerts der drei Zugehörigkeitscharakteristikwerte, die aus den vier Zugehörigkeitscharakteristikwerten ausgewählt werden, oder durch Addition eines der Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4 zu dem Referenzwert Eins, bzw. durch Subtraktion des letzteren von dem Referenzwert Eins hergeleitet werden.
In dem Fall, in dem die Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4 positiv eingestellt sind, wie durch die gestrichelte Linie von Fig. 18 gezeigt ist, tendiert der Einstellpunkt (der stöchiometrische Wert) dazu, in eine Mager-Richtung abzuweichen. Daher ist es in diesem Fall erforderlich, daß der Korrekturbetrag zur Erhöhung des Luft- /Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA (der Fettsteuer-Proportionalkomponente PR) am Anfang einer Mager-Erfassung relativ groß gemacht wird, und daß der Korrekturbetrag zum Erniedrigen des Korrekturkoeffizienten LAMBDA (Magersteuer-Proportionalkomponente PL) am Beginn einer Fett-Erfassung relativ klein gemacht wird.
Daher muß der Korrekturkoeffizient hosL, der zur Korrektur der Magersteuer-Proportionalkomponente PL verwendet wird, wenn begonnen wird, eine Fett-Erfassung durchzuführen, derart erniedrigt werden, wie die Tendenz des Einstellpunkts, in eine Mager-Richtung abzuweichen, groß wird, und der Korrekturkoeffizient hosR, der zur Korrektur der Fettsteuer- Proportionalkomponente PR verwendet wird, wenn begonnen wird, eine Mager-Erfassung durchzuführen, muß derart erhöht werden, wie die Tendenz des Einstellpunkts, in eine Mager- Richtung abzuweichen, groß wird. Aus diesem Grund wird der Korrekturkoeffizient hosL derart eingestellt, daß er gemäß dem Anwachsen der Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4 durch Subtraktion eines vorbestimmten Werts von dem Referenzwert Eins abnimmt. Andererseits wird der Korrekturkoeffizient hosR derart eingestellt, daß er gemäß dem Anwachsen der Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4 durch Hinzufügen eines vorbestimmten Werts zu dem Referenzwert Eins anwächst.
Die eingestellten Korrekturkoeffizienten hosL und hosR werden mit den Proportionalkomponenten PL und PR multipliziert, die auf der Grundlage des elementaren Kraftstoffeinspritzbetrags Tp und der Motordrehzahl N aus der Tabelle ausgewählt wurden, um in der Proportionalsteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses verwendet zu werden, wenn eine Fett- oder Mager-Erfassung begonnen wird, wie in dem Fall der Proportional-Integral-Steuerung für den Luft-/Kraftstoff-Rückkopplungssteuerkorrekturkoeffizienten LAMBDA, die in dem Flußdiagramm des Programms, das gemeinsam in den Fig. 7(a) bis 7(d) gezeigt ist, beschrieben ist. Auf diese Weise wird die Abweichung des Einstellpunkts der Rückkoppelsteuerung, die durch die Abweichung des Antwortgleichgewichts zwischen der Zunahme- und Abnahme-Steuerung aufgrund der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 erzeugt wird, durch die Korrektur der Proportionalkomponenten kompensiert. Um die Proportionalkomponenten zu korrigieren, wird mindestens ein Parameter der Abweichungsbeträge der Ausgangsänderungsgeschwindigkeit des Sauerstoffsensors (m1), der Fett-/Mager-Steuerzeit (m2), der verstrichenen Zeit bis das Luft-/Kraftstoffverhältnis beginnt, sich zu dem stöchiometrischen Wert hin zu verändern (m3) und dem Fett-/Mager-Erfassungssignalpegel (m4) verwendet.
Wie oben erwähnt wird die Abweichung des Antwortgleichgewichts zwischen der Zunahme- und Abnahme-Steuerung aufgrund der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 durch Korrektur eines Verhältnisses der Fettsteuer-Proportionalkomponente PR zu der Magersteuer-Proportionalkomponente PL kompensiert.
Alternativ kann, wie in Fig. 12 b gezeigt ist, die Abweichung des Antwortgleichgewichts aufgrund einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 durch Verwendung der Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4 kompensiert werden, um den Schnittpegel SL, der zur Bestimmung von fett oder mager verwendet wird, zu korrigieren.
In obigem Fall wird mit Bezugnahme auf Fig. 12 b, nachdem der Zugehörigkeitscharakteristikwert m4 im Schritt 153 eingestellt ist, bei dem der Schnittpegel SL als der Mittelwert der maximalen und minimalen Werte der Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors 14, wenn er neu ist, und der dem stöchiometrischen Wert entspricht, eingestellt, und die Routine springt zu Schritt 155. Im Schritt 155 wird ein Wert der Hälfte einer Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Wert der Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors (MAX-MIN) /2 mit den Zugehörigkeitscharakteristikwerten m1, m2, m3 und m4 (dem Mittelwert oder einem beliebigen der Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4) multipliziert. Zusätzlich wird durch Addition des erhaltenen Werts zu einem vorbestimmten Wert, z.B. 500 mV, der dem anfänglichen Schnittpegel der Ausgangsspannung eines neuen Sauerstoffsensors entspricht, der Schnittpegel SL korrigiert.
In einem Fall, in dem die Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4 positiv sind, so daß sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis durch die Rückkoppelsteuerung aufgrund der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 in eine Mager- Richtung verändert, wird ein Mager-Erfassungsbereich, in dem die Mager-Erfassung durchgeführt wird, breiter gemacht, als ein Fett-Erfassungsbereich, in dem die Fett-Erfassung durchgeführt wird, indem der anfängliche Schnittpegel korrigiert wird, um anzuwachsen. Auf diese Weise wird der Schnittpegel SL korrigiert, um anzuwachsen, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis dazu tendiert, sich durch die Rückkoppelsteuerung aufgrund der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 in eine Mager-Richtung zu ändern, so daß sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis in eine Fett-Richtung ändert, um sich durch die Rückkoppelsteuerung dem anfänglichen Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) anzunähern. Zusätzlich ist es offensichtlich, daß die Korrektur übermäßig wird, wenn der Ausgabebereich des Sauerstoffsensors 14 schmaler wird, als der anfängliche Ausgangsbereich desselben, wenn der Schnittpegel SL auf der Grundlage der Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4 in einem Prozeß, der dem des anfänglichen Ausgabebereichs ähnlich ist, korrigiert wird. Daher wird der Schnittpegel SL gemäß der Änderung des Ausgabebereichs durch den vorher genannten Wert der Hälfte einer Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert der Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors (MAX-MIN) /2 korrigiert, so daß der Korrekturbetrag des Schnittpegels SL durch die Verwendung der gleichen Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4 klein wird, wenn der Ausgabebereich schmal wird.
Wie oben erwähnt kann durch die Zunahme und die Abnahme des Schnittpegels SL gemäß der Richtung und dem Betrag der Abweichung des Einstellpunkts des Luft-/Kraftstoffverhältnisses aufgrund der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 die Abweichung des Einstellpunkts des Luft-/Kraftstoffverhältnisses kompensiert werden, so daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis derart gesteuert werden kann, daß es sich dem anfänglichen Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) annähert.
Fig. 12 c zeigt die Schritte 156 und 157, in denen zwei Werte Slpr und Slpl, die jeweils Parameter darstellen, die einen Fett- und Mager-Steuerstartzeitpunkt darstellen, jeweils durch Multiplizieren von Slpr und Slpl, die gemäß dem Programm, das gemeinsam durch die Fig. 18(a) bis 18(e) gezeigt sind, eingestellt sind. Korrekturkoeffizienten werden durch die Verwendung der Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4 hergeleitet, um den Wert des Referenzwerts Eins im Fall des Schrittes 156 zu erniedrigen und um den Referenzwert Eins im Fall des Schrittes 157 zu erhöhen. Wenn die Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1 bis m4 positiv sind, wird Slpr korrigiert, um abzunehmen, und Slpl wird korrigiert, um zuzunehmen. Wenn die Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1 bis m4 negativ sind, wird Slpr korrigiert, um zuzunehmen, und Slpl wird korrigiert, um abzunehmen. Die obigen Prozesse werden gemäß der Beschreibung für die Fig. 12(a) und 12(b) in Verbindung mit dem vorher beschriebenen Programm der Fig. 7(a) bis 7(d) verwendet, während die Schritte 156 und 157 der Fig. 12(c) in Verbindung mit dem Programm der Fig. 19 verwendet werden, wobei diese nachfolgend hierin vollständiger beschrieben werden.
Wie oben beschrieben kann ein System zur Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung eine Selbst-Bestimmung einer Sauerstoffsensorverschlechterung auf der Grundlage der Änderung der Charakteristika des Sauerstoffsensors 14 für die jeweiligen Verschlechterungsmuster durchführen, wenn der Sauerstoffsensor 14 ein beliebiges einer Vielzahl von Verschlechterungsmustern zeigt. Daher bestimmt es eine Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 genau. Zusätzlich kann verhindert werden, da das System die Bestimmungsergebnisse einem Kraftfahrzeugfahrer anzeigt, um den Fahrer von dem Bedarf nach einer Wartung des Sauerstoffsensors zu informieren, daß der Motor 1 in einem Zustand arbeitet, in dem das Luft-/Kraftstoffverhältnis von dem stöchiometrischen Wert in einem früheren Zustand abweicht, wobei ein Qualitätsabfall der Abgasemissionen verhindert wird. Das System zur Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung modifiziert den Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA auf der Grundlage der vorher genannten Bestimmungsergebnisse, so daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis derart gesteuert werden kann, daß es sich dem anfänglichen stöchiometrischen Wert annähert, selbst wenn der Sauerstoffsensor 14 eine gewisse Verschlechterung zeigt, wie vorher gemäß den Programmen der Fig. 10 und 12 gezeigt wurde.
Im vorher beschriebenen Schritt 154 der Fig. 12(a), 12(b) und 12(c) werden die Korrekturkoeffizienten hosL und hosR auf der Grundlage der Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4, die verschiedenen Verschlechterungsmustern des Sauerstoffsensors 14 entsprechen, eingestellt. Alternativ können, gemäß dem Programm, das in Fig. 13 gezeigt ist, die Korrekturkoeffizienten hosL und hosR nur auf der Grundlage der Änderungen der maximalen und minimalen Pegel des Erfassungssignals (der Fett-/Mager-Erfassungssignalpegel) des Sauerstoffsensors 14 eingestellt werden, so daß die Proportionalkomponenten korrigiert werden können.
In den Schritten 171 und 172 des Flußdiagramms des Programms von Fig. 13, wobei diese Schritte unter den gleichen Bedingungen betreten werden, wie die zum Betreten des Schrittes 151 von Fig. 12, wird die Abweichung ΔO&sub2; des Mittelwerts im Ausgabebereich des Sauerstoffsensors 14 in einem Prozeß hergeleitet, der dem der Schritte 151 und 152 ähnlich ist.
Im Schritt 173 wird auf der Grundlage des Werts ΔO&sub2;, der im Schritt 172 hergeleitet wird, ein Verhältnis (= PR/PL) der Fettsteuer-Proportionalkomponente PR zu der Magersteuer-Proportionalkomponente PL, die hierin nachfolgend als "Verschiebungsverhältnis" bezeichnet wird, aus einer Tabelle, in der eine Beziehung zwischen dem Verschiebungsverhältnis und ΔO&sub2; voreingestellt ist, ausgewählt. Wenn ΔO&sub2; positiv ist, wird das Verschiebungsverhältnis auf einen Wert größer als 1,0 eingestellt. Wenn ΔO&sub2; negativ ist, wird das Verschiebungsverhältnis auf einen Wert kleiner als 1,0 eingestellt.
Im Schritt 174 wird der Korrekturkoeffizient hosR auf das Verschiebungsverhältnis, das im Schritt 173 hergeleitet wird, eingestellt. Der Korrekturkoeffizient hosL wird auf eine Zahl, die reziprok zu dem Verschiebungsverhältnis ist, eingestellt. Wenn ΔO&sub2; positiv ist, ist es erforderlich, da das Luft-/Kraftstoffverhältnis von dem Einstellpunkt durch die Rückkopplungssteuerung in eine Mager-Richtung abweicht, daß die Tendenz des Luft-/Kraftstoffverhältnisses, in eine Mager-Richtung abzuweichen, durch eine Erhöhung der Fettsteuer-Proportionalkomponente PL modifiziert wird. Daher wird, wenn ΔO&sub2; einen positiven Wert hat, der Korrekturkoeffizient hosR durch das Einstellen des Verschiebungsverhältnisses auf einen Wert größer als 1,0 größer als der Korrekturkoeffizient hosL gemacht, wodurch bewirkt wird, daß die Fettsteuer-Proportionalkomponente PR zunimmt und die Magersteuer-Proportionalkomponente PL abnimmt. Andererseits wird der Korrekturkoeffizient hosL durch die Einstellung des Verschiebungsverhältnisses auf einen Wert kleiner als 1,0 größer als der Korrekturkoeffizient hosR gemacht, wenn ΔO&sub2; einen negativen Wert hat, da das Luft-/Kraftstoffverhältnis durch die Rückkoppelsteuerung in eine Fett-Richtung von dem Einstellpunkt abweicht. Folglich ist die Magersteuer-Proportionalkomponente PL korrigiert, um erhöht zu sein, und die Fettsteuer-Proportionalkomponente PR ist korrigiert, um erniedrigt zu sein, so daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis, das in eine Fett-Richtung abweicht, korrigiert ist, um sich dem anfänglichen Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) anzunähern.
Der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizient LAMBDA, der durch die Proportional-Integralsteuerung gemäß dem Programm, das kollektiv durch die Fig. 7(a) bis 7(d) gezeigt ist, eingestellt ist, wird zum Ableiten des Kraftstoffeinspritzbetrags Ti gemäß dem Programm, das in Fig. 14 gezeigt ist, verwendet.
Das Programm, das in Fig. 14 gezeigt ist, wird alle 10 ms ausgeführt. Im Schritt 181 wird der Kraftstoffeinspritzbetrag Ti gemäß z.B. folgender Gleichung abgeleitet:
Ti = Tp x LAMBDA x COEF + Ts (1)
wobei COEF ein kombinierter Korrekturkoeffizient ist, der auf der Grundlage verschiedener Arten von Lauf zuständen hergeleitet wird, wie z.B. einer Motorkühlmitteltemperatur Tw, die vom Motorkühlmittel-Temperatursensor erfaßt wird, und Ts ist ein Korrekturwert zum Kompensieren einer Änderung der effektiven Öffnungsperiode des Kraftstoffeinspritzventils 10 aufgrund von Spannungsänderungen einer Batterie, welche eine Leistungsversorgung des Kraftstoffeinspritzventils 10 darstellt.
Der zuletzt eingestellte Kraftstoffeinspritzbetrag Ti wird in einem Ti-Register in einer Ausgabeeinheit des Mikrocomputers eingestellt. Der neueste Kraftstoffeinspritzbetrag Ti wird zu einem vorbestimmten Zeitpunkt bezüglich des Motordrehzyklus ausgelesen, um ein Ventilbetätigungsglied des Kraftstoffeinspritzventils 10 während einer Periode, die dem Kraftstoffeinspritzbetrag Ti entspricht, in einer Ventil-offen-Position zu halten. Auf diese Weise wird das Kraftstoffeinspritzventil 10 gesteuert, um eine intermittierende Kraftstoffeinspritzung durchzuführen.
Die Befehle zum Bestimmen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14, die in dem Programm, das kollektiv durch die Fig. 7(a) bis 7(d) gezeigt ist, gelesen werden, sind gemäß dem Programm von Fig. 15 gegeben.
Das Programm von Fig. 15 wird nacheinander in sehr kurzen Zeitintervallen, d.h. alle 10 ins von einer Zeit an, zu der die Zündung EIN-geschaltet wird, ausgeführt. Zuerst wird im Schritt 191 bestimmt, ob eine erste Zahl COUNT1 Null ist oder nicht. Wie hierin nachfolgend beschrieben wird, wird die erste Zahl COUNT1 zum Messen einer Befehlsperiode zum Bestimmen einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 verwendet.
Wenn die erste Zahl COUNT1 Null ist, springt die Routine zu Schritt 192, in dem festgestellt wird, ob die Bestimmung der Null das erste Mal stattfindet oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß die erste Zahl COUNT1 Null ist, wird im Schritt 193 eine zweite Zahl COUNT2 zum Messen einer Befehlsperiode zur Verschlechterungsbestimmung auf einen vorbestimmten Wert T2 eingestellt. Dann wird im Schritt 194 der Befehl D zur Bestimmung einer Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 gegeben.
Nachdem im Schritt 194 der Befehl D zur Verschlechterungsbestimmung gegeben ist, oder wenn, im Schritt 192, festgestellt wird, daß die Bestimmung der Null nicht das erste Mal stattfindet, springt die Routine zu Schritt 195, in dem bestimmt wird, ob die zweite Zahl COUNT2 Null ist. Wenn die zweite Zahl COUNT2 Null ist, wird die erste Zahl COUNT1 im Schritt 196 auf einen vorbestimmten Wert T1 eingestellt, und wenn sie nicht Null ist, wird die zweite Zahl COUNT2 im Schritt 197 um Eins erniedrigt.
Wenn die erste Zahl COUNT1 im Schritt 196 auf den vorbestimmten Wert T1 eingestellt wird, wird bestimmt, daß die erste Zahl COUNT1 im Schritt 191 während des nächsten Zyklus des Programms nicht Null sein wird. Daher springt die Routine während des nächsten Zyklus von Schritt 191 zu Schritt 198. Zusätzlich springt die Routine auch zu Schritt 198, wenn COUNT1 im gegenwärtigen Programmzyklus nicht Null ist. Im Schritt 198 wird die erste Zahl COUNT1 um Eins erniedrigt und im nächsten Schritt 199 wird ein Nicht-Bestimmungs-Befehl für den Sauerstoffsensor 14 beibehalten, bis die erste Zahl COUNT1 Null wird.
D.h., ein Befehl D zur Verschlechterungsbestimmung des Sauerstoffsensors wird gegeben, nachdem die zweite Zahl COUNT2 auf den vorbestimmten Wert T2 eingestellt ist und wird beibehalten, während sie bei jeder Ausführung des Programms um Eins erniedrigt wird, bis D2 gleich Null ist, danach wird ein nicht-Bestimmungs-Befehl beibehalten, bis die erste Zahl COUNT1 vom vorbestimmten Wert T1 bei jeder Ausführung dieses Programms um Eins erniedrigt wird, um Null zu werden (T1 = 0).
Gemäß dem vorhergenannten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Proportionalsteuerung zu einer Zeit durchgeführt, zu der sich das Luft-/Kraftstoffgemisch von mager zu fett oder von fett zu mager verändert, wobei dieser Zeitpunkt durch Vergleichen der Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors 14 mit dem Schnittpegel SL desselben bestimmt wird. Alternativ kann die Proportionalsteuerung zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden, zu dem ein integrierter Wert der Abweichungen der augenblicklichen Werte der Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors von den maximalen und minimalen Werten desselben zu einem vorbestimmten Wert wird, so daß die Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in einer Anfangsperiode durchgeführt werden kann, wenn die Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors 14 den Schnittpegel SL überschreitet.
In einem Fall, in dem eine derartige Proportional-Integral- Steuerung des Korrekturkoeffizienten LAMBDA durchgeführt wird, kann, ähnlich dem vorhergenannten Ausführungsbeispiel, eine Verschlechterung des Sauerstoffsensors auch auf der Basis der Ausgabeänderungsgeschwindigkeit, der verstrichenen Periode bis das Luft-/Kraftstoffverhältnis beginnt, sich zu dem stöchiometrischen Wert hin zu ändern, nachdem es sich über den stöchiometrischen Wert von fett zu mager oder von mager zu fett verändert, der Fett-/Mager-Steuerzeit und des Erfassungssignalpegels bestimmt werden, und die Abweichung des Einstellpunkts aufgrund der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 kann auf der Basis der Bestimmung derselben kompensiert werden.
Ein derartiger Typ einer Rückkopplungssteuerung, der einen Prozeß zum Erfassen einer Proportionalsteuerzeitpunkts durch Integrieren von Ausgabewerten des Sauerstoffsensors 14 verwendet, ist kollektiv durch die Fig. 19(a) bis 19(e) gezeigt.
Das Programm, das kollektiv durch die Fig. 19(a) bis 19(e) gezeigt ist, wird alle 10 ins durchgeführt. Bei diesem Programm ist der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizient LAMBDA, der verwendet wird, um zu bewirken, daß sich das tatsächliche Luft-/Kraftstoffverhältnis dem Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) annähert, gemäß der Proportional-Integral-Steuerung eingestellt.
Zuerst wird im Schritt 201 eine Analog/Digital-Umwandlung der Erfassungssignal-(Spannungs-) Ausgabe des Sauerstoffsensors 14 gemäß der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas durchgeführt. Ein Wert O&sub2;AD wird auf den umgewandelten Wert eingestellt.
Im Schritt 202 werden eine Proportionalkonstante P und eine Integralkonstante I, die dem gegenwärtigen Laufzustand des Motors 1 entsprechen, aus einer Tabelle ausgewählt, die die optimalen Werte für die Proportionalkonstante P und die Integralkonstante I zum Durchführen einer Proportional-Integral-Steuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA unter allen Laufbedingungen, die durch zwei Parameter klassifiziert sind, d.h. den Kraftstoffeinspritzbetrag Tp (= K x Q/N, K; konstant), der auf der Basis der Ansaugluftflußrate Q, die von einem Luftdurchflußmesser 9 erfaßt wird, hergeleitet wird, und der Motordrehzahl N, die auf der Basis der Erfassungssignalausgabe des Kurbelwinkelsensors 15 berechnet wird, und der Motordrehzahl N, speichert.
Im Schritt 203 wird ein Verschiebungsverhältnis Sratio aus einer Tabelle ausgewählt, welche den Kraftstoffeinspritzbetrag Tp und die Motordrehzahl N als Parameter verwendet. Das Verschiebungsverhältnis Sratio wird zum Ändern des Werts der Proportionalkonstante P verwendet, wenn die Fett-Steuerung durchgeführt wird und wenn die Mager-Steuerung durchgeführt wird, so daß der Einstellpunkt des Luft-/Kraftstoffverhältnisses, das durch die Proportional-Integral-Steuerung gesteuert wird, geändert wird.
Im Schritt 204 werden eine Fettsteuer-Proportionalkonstante PR (Sratio x P) und eine Mager-Steuerproportionalkonstante PL {(2 - Sratio) x P} unter Verwendung der Proportionalkonstante P, die im Schritt 202 hergeleitet wird, und des Verschiebungsverhältnisses Sratio, das im Schritt 203 ausgewählt wird, hergeleitet, und die Integralkonstante 1, die augenblicklich verwendet wird, wird durch Multiplizieren der Integralkonstante 1, die im Schritt 202 hergeleitet wird, mit dem Kraftstoffeinspritzbetrag Ti eingestellt. Wenn das Verschiebungsverhältnis Sratio z.B. 1,2 ist, wird die Fettsteuer-Proportionalkonstante PR 1,2 und die Magersteuer-Proportionalkonstante PL wird 0,8. Daher wird die Rückkoppelsteuerung durchgeführt, um einen Punkt des Luft-/Kraftstoffverhältnisses einzustellen, der auf der rechten Seite bezüglich der Grenze zwischen den Fett- und Magererfassungen, die vom Sauerstoffsensor durchgeführt werden, angeordnet ist, da eine gemeinsame Integralkonstante I verwendet wird.
Im Schritt 205 wird bestimmt, ob ein Startschalter (nicht gezeigt) EIN- oder AUS-geschaltet ist. Wenn der Startschalter EIN-geschaltet wird, d.h. wenn eine Drehung durchgeführt wird, springt die Routine zu Schritt 206, in dem ein Zähler Inlds zum Messen einer verstrichenen Zeit nach dem AUS- Schalten des Startschalters auf Null eingestellt wird. Wenn der Startschalter AUS-geschaltet ist, springt die Routine zu Schritt 207, in dem der Zähler Inlds um Eins erhöht wird.
Dann springt die Routine von Schritt 206 oder 207 zu Schritt 208, in welchem der Wert eines Merkers finit zum Anzeigen, ob ein Initialisierungsprozeß durchgeführt wurde, bestimmt wird. Wenn kein Initialisierungsprozeß durchgeführt ist, d.h. wenn der Marker finit auf Null eingestellt ist, springt die Routine zu Schritt 209.
Im Schritt 209 wird bestimmt, ob die Motorkühlmitteltemperatur Tw, die vom Motorkühlmittel-Temperatursensor 12 erfaßt wird, eine vorbestimmte Temperatur Twpre überschreitet oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß die Motorkühlmitteltemperatur Tw die vorbestiinmte Temperatur Twpre überschreitet, springt die Routine zu Schritt 210, in welchem bestimmt wird, ob der Zählerwert Inlds größer wird als sein vorbestimmter Wert Inldspre oder nicht. Wenn eine Zeitperiode, die länger als eine vorbestimmte Zeit ist, verstreicht, nachdem der Startschalter AUS-geschaltet wird, so daß der Zählwert Inlds größer wird als sein vorbestimmter Wert Inldspre, springt die Routine zu Schritt 211.
Im Schritt 211 wird bestimmt, ob die Ausgabe O&sub2;AD des Sauerstoffsensors 14, die durch die Analog/Digital-Wandlung im Schritt 201 hergeleitet wird, in einem vorbestimmten Zwischenbereich liegt oder nicht, z.B. 230 mV < O&sub2;AD < 730 mV, wenn die minimalen und maximalen Werte 0 V bzw. 1 V sind. Dieser Prozeß wird durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Sauerstoffsensor 14 in einem aktiven oder einem inaktiven Zustand ist. Da das Erfassungssignal des Sauerstoffsensors 14 in dem Zwischenbereich im inaktiven Zustand ist, wenn im Schritt 211 bestimmt wird, daß die Ausgabe O&sub2;AD nicht innerhalb des vorbestimmten Zwischenbereichs ist, wird bestimmt, daß der Sauerstoffsensor 14 aktiv ist.
Wenn bestimmt wird, daß der Sauerstoffsensor 14 aktiv ist, sind drei Anforderungen erfüllt, d.h. die Motorkühlmitteltemperatur Tw ist höher als eine vorbestimmte Temperatur, eine verstrichene Zeit ist länger als eine vorbestimmte Zeit nach dem AUS-Schalten des Startschalters und der Sauerstoffsensor 14 ist aktiv, so daß die Luft-/Kraftstoffverhältnis- Rückkopplungssteuerung durchgeführt werden kann. Wenn jedoch mindestens eine der vorhergenannten drei Anforderungen nicht erfüllt ist, kann die Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungssteuerung nicht durchgeführt werden. In diesem Fall springt die Routine zu Schritt 212 und der Initialisierungsprozeß und der Einstellprozeß des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA wird durchgeführt.
Im Schritt 212 wird ein Merker Fexh zum Anzeigen, ob der Motor 1 bei einer hohen Abgastemperatur gearbeitet hat, auf Null eingestellt, was anzeigt, daß der Motor 1 noch nicht in dem hohen Abgastemperaturbereich gearbeitet hat. Im Schritt 213 wird der Merker finit auf Null eingestellt, was anzeigt, daß der Initialisierungsprozeß noch nicht durchgeführt wurde. Zusätzlich wird im Schritt 214 ein Merker finit2, um anzuzeigen, ob die Proportionalsteuerung nach dem Initialisierungprozeß durchgeführt wird, auf Null eingestellt, was anzeigt, daß die Proportionalsteuerung noch nicht durchgeführt wurde.
Im Schritt 215 wird bestimmt, ob der letzte Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizient LAMBDA (der anfängliche Wert = 1,0) im wesentlichen 1,0 ist oder nicht. Wenn er im wesentlichen 1,0 ist, springt die Routine zu Schritt 216, in dem der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizient LAMBDA auf 1,0 eingestellt wird, was der anfänglichen Wert ist.
Andererseits springt die Routine zu Schritt 217, in dem bestimmt wird, ob der Korrekturkoeffizient LAMBDA größer oder kleiner als 1,0 ist oder nicht, wenn im Schritt 215 bestimmt wurde, daß der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizient LAMBDA nicht im wesentlichen 1,0 ist. Wenn der Korrekturkoeffizient LAMBDA größer als 1,0 ist, springt die Routine zu Schritt 218, in welchem der Korrekturkoeffizient LAMBDA auf 1+I (1 ist die Integralkonstante, die im Schritt 204 hergeleitet wird), eingestellt. Wenn der Korrekturkoeffizient LAMBDA kleiner als 1,0 ist, springt die Routine zu Schritt 219, in welchem der Korrekturkoeffizient LAMBDA auf 1-I eingestellt wird. Deshalb ist der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizient LAMBDA fest auf einen der Werte 1,0, 1+I oder 1-I eingestellt, wenn die Rückkopplungssteuerung des Luft- /Kraftstoffverhältnisses nicht durchgeführt wird.
Zusätzlich springt, wenn im Schritt 211 bestimmt wird, daß der Sauerstoffsensor 14 aktiv ist, da die Rückkopplungssteuerung auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse des Sauerstoffsensors 14 durchgeführt werden kann, die Routine zu Schritt 220, in welchem bestimmt wird, ob der Ausgangswert O&sub2;AD des Sauerstoffsensors 14 größer ist als der maximale Wert (730 mV) oder kleiner ist als der minimale Wert (230 mV), d.h. in welcher Richtung das Luft-/Kraftstoffverhältnis in einer Fett- oder Mager-Richtung bezüglich dem stöchiometrischen Wert abweicht.
Wenn der Ausgangswert O&sub2;AD größer ist als der maximale Wert (730 mV), d.h. wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis in eine Fett-Richtung abweicht, springt die Routine zu Schritt 221, in welchem der Fett-Merker fR auf Eins eingestellt wird und der Mager-Merker fL auf Null eingestellt wird. Andererseits springt die Routine zu Schritt 222, in welchem der Mager- Merker fL auf Eins eingestellt wird und der Fett-Merker fR auf Null eingestellt wird, wenn der Ausgangswert O&sub2;AD kleiner ist als der minimale Wert (230 mV), d.h. wenn das Luft- /Kraftstoffverhältnis in eine Mager-Richtung abweicht.
Im nächsten Schritt 223 wird der Merker finit auf Eins eingestellt, so daß bestimmt werden kann, daß der Initialisierungsprozeß beendet ist.
Wenn der Merker finit auf Eins eingestellt wird, springt die Routine von Schritt 208 oder 223 zu Schritt 224. Im Schritt 224 wird der Wert des Merkers finit2 bestimmt, um anzuzeigen, ob die Proportionalsteuerung durchgeführt wurde, nachdem der Initialisierungsprozeß durchgeführt wurde. Wenn der Merker finit2 Null ist, so daß die Proportionalsteuerung nicht durchgeführt wurde, d.h. wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis sich noch nicht über den Einstellpunkt desselben (den stöchiometrischen Wert) geändert hat, springt die Routine zu Schritt 225 und folgenden, so daß, durch Vergleichen des Ausgangswerts O&sub2; des Sauerstoffsensors 14 mit einem vorbestimmten Schnittpegel SL desselben, der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffiz ient LAMBDA gemäß der gewöhnlichen Proportional-Integral-Steuerung eingestellt wird, die durch das Erfassen, daß das augenblickliche Luft- /Kraftstoffverhältnis sich über den Einstellpunkt (den stöchiometrischen Wert) ändert, durchgeführt wird.
Im Schritt 225 wird der Ausgangswert O&sub2;AD des Sauerstoffsensors 14 mit dem Schnittpegel, der dem Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) des Luft-/Kraftstoffverhältnisses entspricht, verglichen, so daß bestimmt wird, ob das augenblickliche Luft-/Kraftstoffverhältnis, das von dem Sauerstoffsensor 14 erfaßt wird, bezüglich des Einstellpunkts des Luft-/Kraftstoffverhältnisses fett oder mager gehalten ist.
Wenn der Ausgangswert O&sub2; des Sauerstoffsensors kleiner oder gleich dem Schnittpegel SL ist, d.h. wenn das Luft-/Sauerstoffverhältnis mager bezüglich des Einstellpunkts desselben gehalten ist, springt die Routine zu Schritt 226, in dem bestimmt wird, ob der Merker fL Eins ist und der Merker fR Null ist.
Es gibt zwei Fälle, in denen bestimmt werden kann, daß fL=1 und fR=0, einer von diesen tritt auf, wenn die Merker im Schritt 222 eingestellt werden, wenn das Programm im gegenwärtigen Zyklus durchgeführt wird, und im anderen der beiden wurde im Schritt 225 bestimmt, daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis während oder vor dem letzten Zyklus des Programms fett gehalten wird. In diesem Fall springt die Routine zu Schritt 227, in dem der gegenwärtige Korrekturkoeffizient LAMBDA auf den minimalen Wert a eingestellt wird. Im nächsten Schritt 228 wird der gegenwärtige Korrekturkoeffizient durch Addition der Fettsteuer-Proportionalkonstante PR, die im Schritt 204 eingestellt wird, zu demselben erhöht, so daß der Mager-Zustand des Luft-/Kraftstoffgemisches durch Umkehren der Steuerrichtung in die Fett-Richtung aufgelöst wird.
Im Schritt 229 wird ein Zeitgeber Tmontlean zum Messen einer Mager-Zeit, während der das Luft-/Kraftstoffverhältnis bezüglich des Einstellpunkts (des stöchiometrischen Werts) mager gehalten wird, auf Null eingestellt, so daß begonnen wird, die Mager-Zeit zu messen. Im Schritt 230, der Mager- Merker fL ist auf Null eingestellt, wird der Fett-Merker fR auf Eins eingestellt, und der Merker finit2 wird auf Eins eingestellt, was anzeigt, daß die Proportionalsteuerung durchgeführt wurde.
Andererseits springt die Routine zu Schritt 231, wenn im Schritt 226 nicht bestimmt wurde, daß fL=1 und fR=0, d.h. wenn fL=0, fR=1 und das Luft-/Kraftstoffverhältnis bleibt mager gehalten. Im Schritt 231 wird der Korrekturkoeffizient LAMBDA derart eingestellt, daß er sich durch Addition der Integralkonstante 1, die im Schritt 204 hergeleitet wird, zu dem gegenwärtigen Korrekturkoeffizienten LAMBDA erhöht, so daß die Tendenz des Luft-/Kraftstoffverhältnisses, mager gehalten zu werden, schrittweise aufgelöst werden kann.
Zusätzlich springt die Routine von Schritt 225 zu Schritt 232, in dem bestimmt wird, ob fL=0 und fR=1, wenn im Schritt 225 bestimmt wird, das der Ausgangswert O&sub2;AD des Sauerstoffsensors 14 größer ist als der Schnittpegel SL, d.h. wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis relativ zu dem Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) fett gehalten wird.
Wenn fL=0 und fR=1, wird der gegenwärtige Korrekturkoeffizient im Schritt 233 auf den maximalen Wert b eingestellt. Dann wird im Schritt 234 der Korrekturkoeffizient LAMBDA durch Subtraktion der Magersteuer-Proportionalkonstante PL, die im Schritt 204 hergeleitet wird, von dem gegenwärtigen Korrekturkoeffizienten LAMBDA erniedrigt, so daß das Luft- /Kraftstoffverhältnis, das fett gehalten ist, sich dem Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) durch Erniedrigen des Kraftstoffeinspritzbetrags annähert. Zusätzlich wird im Schritt 235 ein Zeitgeber Tmontrich zum Messen einer Fett- Zeit, zu der das Luft-/Kraftstoffverhältnis bezüglich des Einstellpunkts (des stöchiometrischen Werts) fett gehalten wird, auf Null eingestellt, so daß begonnen wird, die Fett- Zeit zu messen. Im Schritt 236 wird der Fett-Merker fR auf Null eingestellt, der Mager-Merker fL wird auf Eins eingestellt und der Merker finit2 wird auf Eins eingestellt, da die Proportionalsteuerung durchgeführt worden ist.
Andererseits springt die Routine zu Schritt 237, wenn im Schritt 232 nicht bestimmt wird, daß fR=1 und fL=0, d.h. wenn fL=1, fR=0 und das Luft-/Kraftstoffverhältnis weiterhin fett gehalten wird. Im Schritt 237 wird der Korrekturkoeffizient LAMBDA durch Subtraktion der Integralkonstante I, die im Schritt 204 hergeleitet wird, von dem gegenwärtigen Korrekturkoeffizienten LAMBDA eingestellt, um erniedrigt zu sein, so daß die Tendenz des Luft-/Kraftstoffverhältnisses, fett gehalten zu werden, schrittweise aufgelöst werden kann.
In einem Fall, in dem der Korrekturkoeffizient LAMBDA gemäß der Proportionalsteuerung, wie oben erwähnt nach dem Vergleich des Ausgangswerts O&sub2;AD mit dem Schnittpegel SL eingestellt wird, springt die Routine zu Schritt 238, in welchem der Wert eines Lernmerkers FKBLRC bestimmt wird. Der Lernmerker FKBLRC wird auf Eins eingestellt, wenn der Luft- /Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizient LAMBDA sich in einem stabilen Lauf zustand, anders als z.B. in einem Beschleunigungszustand, wiederholt mit einer stabilen Periode zwischen fett und mager ändert.
Wenn bestimmt wird, daß der Lernmerker FKBLRC auf Eins eingestellt wird, wird ein Lernen ermöglicht. In diesem Fall springt die Routine zu Schritt 239, in dem ein Lernkorrekturkoeffizient KBLRC zum Korrigieren des elementaren Kraftstoffeinspritzbetrags Tp gemäß folgender Gleichung hergeleitet wird:
KBLRC = KBLRC x X + (a+b)/2x (256-X) (2)
wobei (a+b)/2 der Mittelwert der neuesten maximalen und minimalen Werte des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten LAMBDA ist. D.h., der Lernkorrekturkoeffizient KBLRC wird auf ein gewichtetes Mittel der letzten Lernkorrekturkoeffizienten KBLRC, die auf der Grundlage des letzten Laufzustands und des Mittelwerts der neuesten maximalen und minimalen Werte des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten LAMBDA hergeleitet werden, eingestellt. Der Lernkorrekturkoeffizient KBLRC wird zum Korrigieren der Dispersion des Luft-/Kraftstoffverhältnisses unter allen Laufzuständen verwendet, um zu bewirken, daß sich das Luft- /Kraftstoffverhältnis im wesentlichen dem Einstellpunkt ohne den Korrekturkoeffizienten LAMBDA annähert.
Im Schritt 240 wird der gegenwärtige Lernkorrekturkoeffizient, der im Schritt 239 neu hergeleitet wird, als Erneuerung der Daten des Lernkorrekturkoeffizienten KBLRC, der unter Verwendung des elementaren Kraftstoffeinspritzbetrags Tp und der Motordrehzahl N als Parameter klassifiziert wird, verwendet wird, um die Daten des entsprechenden Laufzustands neu zu schreiben. Deshalb ist der Lernkorrekturkoeffizient KBLRC, der im Schritt 239 hergeleitet wird, ein Wert, der aus der Tabelle der Lernkorrekturkoeffizienten KBLRC, die im Schritt 240 gezeigt ist, auf der Basis des gegenwärtigen elementaren Kraftstoffeinspritzbetrags Tp und der gegenwärtigen Motorgeschwindigkeit N ausgewählt wird.
Der Lernkorrekturkoeffizient KBLRC, der in der Tabelle gespeichert ist, wird ausgelesen, wenn der Kraftstoffeinspritzbetrag Ti berechnet wird. Der elementare Kraftstoffeinspritzbetrag Tp wird mit dem Lernkorrekturkoeffizienten KBLRC und dem Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA multipliziert, um den Kraftstoffeinspritzbetrag Ti herzuleiten.
Wenn im Schritt 238 bestimmt wird, daß der Lernkorrekturkoeffizient KBLRC Null ist, so daß die Erneuerung der Berechnung nicht durchgeführt wird, und wenn der Lernkorrekturkoeffizient KBLRC Eins ist, so daß die Integralsteuerung des Korrekturkoeffizienten LAMBDA durchgeführt wird, nachdem der Lernkorrekturkoeffizient KBLRC hergeleitet ist und die Tabellendaten neu geschrieben sind, springt die Routine von Schritt 238 oder 240 zu Schritt 241, in dem bestimmt wird, ob die Gesamtzeit von Tmontlean und Tmontrich, die den Mager- und Fett-Zeiten während der Rückkopplungssteuerung entsprechen, kürzer ist, als eine vorbestimmte Zeit TMONT3.
Wenn eine Periode der Fett-/Mager-Steuerung länger ist als die vorbestimmte Zeit TMONT3, wird angenommen, daß die Ansprechempfindlichkeit der Rückkopplungssteuerung des Luft-/- Kraftstoffverhältnisses aufgrund dessen, daß die Reaktionsrate des Sauerstoffsensors 14 gering ist usw., extrem abgenommen hat. In diesem Fall wird der Zähler Inlds zum Messen einer verstrichenen Zeit nach dem AUS-Schalten des Startschalters im Schritt 230 auf Null eingestellt, die Merker finit, finit2 und fexh werden im Schritt 244 auf Null eingestellt, und die Routine springt zu Schritt 215, so daß die Kraftstoffsteuerung unter Verwendung des Luft-/Kraftstoff-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA als eine Konstante durchgeführt wird.
Zusätzlich springt die Routine zu Schritt 243, selbst wenn bestimmt wird, daß die Periode der Fett-/Mager-Steuerung kürzer als die vorbestimmte Zeit TMONT3 ist, wenn bestimmt wird, daß der Korrekturkoeffizient LAMBDA nicht innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, so daß die Kraftstoffsteuerung unter Verwendung des Luft-/Kraftstoff-Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA als eine Konstante durchgeführt wird.
Wie oben erwähnt wird der Wert des Merkers finit2 zum Anzeigen, ob die Proportionalsteuerung durchgeführt wurde nach der Durchführung des Initialisierungsprozesses bestimmt. In diesem Schritt, wenn bestimmt wird, daß der Merker finit2 Eins ist, springt die Routine zu Schritt 245, in welchem ein Merker FSLMD zum Anzeigen, ob die Proportional-Integral- Steuerung auf der Grundlage des integrierten Werts der Abweichungen der Ausgangswerte O&sub2;AD des Sauerstoffsensors 14 von den maximalen und minimalen Werten desselben durchgeführt wird oder nicht.
Außerdem wird der vorhergenannte integrierte Wert als der gleiche Wert behandelt, wie eine Fläche, die von den maximalen und minimalen Pegeln und der augenblicklichen Wertekurve umgeben ist, wenn ein Zeitdiagramm des Ausgangswerts O&sub2;AD hergestellt wird.
Wenn der Merker FSLMD Eins ist, wird anstelle der Bestimmung des Proportionalsteuerzeitpunkts, d.h. des Zeitpunkts, zu dem die Proportionalsteuerung durchgeführt wird (der Zeitpunkt von der Fett-Steuerung zu der Mager-Steuerung und umgekehrt oder der Zeitpunkt der Korrektursteuerung für die Erhöhung des Kraftstoffeinspritzbetrags zu dem Zeitpunkt der Korrektursteuerung für die Erniedrigung des Kraftstoffeinspritzbetrags und umgekehrt), wie oben erwähnt, ein Proportionalsteuerzeitpunkt auf der Grundlage eines integrierten Werts bestimmt, der durch Integration der Abweichungen der augenblicklichen Werte der Ausgabe O&sub2;AD des Sauerstoffsensors 14 von den maximalen und minimalen Werten desselben erhalten wird, d.h. auf der Grundlage einer Fläche, die von den maximalen und minimalen Pegeln und der augenblicklichen Wertekurve umgeben wird, wenn ein Graph unter Verwendung der Zeit als Abszisse und des Ausgangswerts O&sub2;AD als Ordinate erstellt wird.
Außerdem wird der Merker FSLMD zum optionalen Schalten zwischen der gewöhnlichen Proportionalsteuerung, die auf der Grundlage des Schnittpegels und der vorhergenannten Proportionalsteuerung auf der Grundlage des integrierten Werts durchgeführt wird, verwendet. Wenn die vorhergenannte Proportionalsteuerung auf der Grundlage des integrierten Werts durchgeführt wird, wird der Merker FSLMD auf Eins eingestellt.
Wenn im Schritt 245 bestimmt wird, daß der Merker FSLMD Eins ist, springt die Routine zu Schritt 246, in welchem die Ansaugluftflußrate Q, die von dem Luftdurchflußmesser 9 erfaßt wird, mit einem Schwellenwert QJD der Ansaugluftflußrate Q zum Bestimmen eines vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereichs verglichen wird. Wenn bestimmt wird, daß der erfaßte Wert Q größer oder gleich dem Schwellenwert QJD ist, springt die Routine zu Schritt 247, in welchem der Merker Fexh zum Anzeigen, daß der Motor 1 in dem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich gearbeitet hat, auf Eins eingestellt wird. Wenn bestimmt wird, daß der erfaßte Wert Q kleiner ist als der Schwellenwert QJD, springt die Routine zu Schritt 248, in welchem der Wert des Merkers Fexh bestimmt wird. Wenn der Merker Fexh auf Eins eingestellt ist, was anzeigt, daß der Motor in dem hohen Abgastemperaturbereich gearbeitet hat, springt die Routine zu Schritt 249. Wenn der Merker Fexh auf Null eingestellt ist, was anzeigt, daß der Motor 1 noch nicht in dem hohen Abgastemperaturbereich gearbeitet hat, springt die Routine zum Durchführen der Proportionalsteuerung zum Schritt 225, in dem die Ausgabe O&sub2;AD des Sauerstoffsensors 14 mit dem Schnittpegel SL, der dem Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) des Luft-/Kraftstoffverhältnisses entspricht, verglichen wird.
Wenn der Motor 1 in dem hohen Abgastemperaturbereich gearbeitet hat, wird im Schritt 249 auf der Grundlage von z.B. der Veränderung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 7 und der Motordrehzahl N bestimmt, ob der gegenwärtige Motorlaufzustand ein Beschleunigungs- oder Verzögerungs-Zustand ist oder nicht. Bevorzugterweise wird der stabile Laufzustand bestimmt, bis eine vorbestiminte Zeit verstreicht, nachdem eine Beschleunigung oder eine Verzögerung beendet ist.
Wenn der Motorlaufzustand ein Beschleunigungs- oder Verzögerungs-Zustand ist, ist das Luft-/Kraftstoffverhältnis instabil. In diesem Fall kann die Proportionalsteuerung nicht zu einem geforderten Zeitpunkt durchgeführt werden, da sich die Inversionsperiode des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in einen normalen Zustand ändert, so daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis-Steuerverhalten erniedrigt ist, wenn die vorhergenannte Proportionalsteuerung auf der Grundlage des integrierten Werts anstelle der Proportionalsteuerung auf der Grundlage der Inversion zwischen fett und mager des gegenwärtigen Luft-/Kraftstoffverhältnisses durchgeführt wird. Deshalb werden verschiedene Parameter zur Proportionalsteuerung auf der Grundlage des integrierten Werts im Schritt 250 zurückgestellt, wenn bestimmt wird, daß der gegenwärtige Motorlaufzustand ein Beschleunigungs- oder Verzögerungs-Zustand ist. Danach springt die Routine zu Schritt 225, in welchem die gewöhnliche Proportionalsteuerung auf der Grundlage des Vergleichs mit dem Schnittpegel SL durchgeführt wird, so daß die Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses durchgeführt werden kann, wenn der Motor in einem Übergangslaufzustand ist. Außerdem wird ein zeitlicher Ablauf des Durchführens der Proportionalsteuerung, der nachfolgend hierin beschrieben wird, nicht erneuert, wenn der Motor in einem Übergangslaufzustand ist, da die gewöhnliche Rückkopplungssteuerung des Schnittpegels SL durchgeführt wird, wenn der Übergangslaufzustand erfaßt wird.
Die Parameterrückstellung im Schritt 250 umfaßt die maximalen und minimalen Werte O&sub2;max und O&sub2;min der Ausgabe O&sub2;AD des Sauerstoffsensors 14, eine gezählte Abtastzahl i und eine Fläche S (die Fläche, die durch die maximale oder minimale Periode zur Bestimmung des Zeitablaufs der Durchführung der Proportionalsteuerung umgeben ist). Im Schritt 250 werden die maximalen und minimalen Werte O&sub2;max und O&sub2;min entsprechend dem mittleren Wert der Ausgabe des Sauerstoffsensors 14 auf 500 mV eingestellt, und die gezählte Abtastzahl i und die Fläche S werden auf Null eingestellt.
Andererseits wird, wenn im Schritt 249 bestimmt wird, daß der gegenwärtige Motorlaufzustand wieder ein Beschleunigungs- noch ein Verzögerungszustand ist, die gezählte Abtastzahl i im Schritt 251 um Eins erhöht. Danach springt die Routine zu Schritt 252.
Im Schritt 252 wird der maximale Wert O&sub2;max, mit dem der neueste abgetastete Wert sequentiell erneuert wird, mit dem neuesten abgetasteten Wert O&sub2;AD verglichen, wenn die Ausgabe O&sub2;AD des Sauerstoffsensors 14 in der Nähe des mittleren Werts (der mittlere Wert 500 mV + 200 mV) dazu neigt, anzuwachsen.
Wie hierin nachfolgend beschrieben wird, wird der maximale Wert O&sub2;max auf 700 mV eingestellt, wenn die Ausgabe O&sub2;AD eine Tendenz zeigt, unter den mittleren Wert (der mittlere Wert 500 mV - 200 mV) abzunehmen. Im Schritt 252 wird, nur wenn die Ausgabe O&sub2;AD größer als 700 mV wird, entschieden, ob der neueste abgetastete Wert O&sub2;AD größer als der maximale Wert O&sub2;max ist oder nicht.
Wenn im Schritt 252 bestimmt wird, daß der neueste abgetastete Wert O&sub2;AD größer als der maximale Wert O&sub2;max ist, springt die Routine zu Schritt 253, in welchem entschieden wird, ob die gegenwärtige Bestimmung die erste ist. Wenn sie die erste ist, d.h. wenn der neueste abgetastete Wert O&sub2;AD zum ersten Mal größer als 700 mV wird, springt die Routine zu Schritt 254.
Im Schritt 254 wird, wie in Fig. 21 zu sehen ist, die die Änderung der Ausgabe O&sub2;AD unter Verwendung der Zeit als Abszisse und der Ausgabe O&sub2;AD als Ordinate beschreibt, die Fläche S auf der Grundlage der Änderung der Ausgabe O&sub2;AD in einem Zyklus derselben, welcher die schraff ierte Fläche (Abschnitt mit den schrägen Linien) von Fig. 21 ist und einem Wert entspricht, der durch die Integration der Abweichungen der Ausgabe O&sub2;AD von den maximalen und minimalen Werten O&sub2;max und O&sub2;min über ein Periode zwischen Imin2 und Imin erhalten wird, durch Multiplizieren einer Differenz zwischen einer Zeit Imin, zu der die Ausgabe O&sub2;AD der letzte minimale Wert O&sub2;min wird, und einer Zeit Imin2, zu der die Ausgabe O&sub2;AD der minimale Wert O&sub2;min2 wird, bevor der letzte minimale Wert O&sub2;min (die Periode zwischen den minimalen Werten der Ausgabe O&sub2;AD), mit einer Abweichung des maximalen Werts O&sub2;max2 der Ausgabe O&sub2;AD von dem minimalen Wert O&sub2;min2 desselben abgeleitet.
Imin wird auf i eingestellt, wenn die Ausgabe O&sub2;AD schließlich der minimale Wert wird. Deshalb kann eine Periode zwischen den angrenzenden minimalen Werten hergeleitet werden, wenn der Unterschied zwischen Imin und Imin2 auf i eingestellt ist, wenn die Ausgabe O&sub2;AD vor dem letzten der minimale Wert wird.
Als nächstes werden im Schritt 255 ein gewichteter Mittelwert der Fläche S in einer Periode, der im gegenwärtigen Zyklus hergeleitet wird, und der gewichtete Mittelwert Sav, der im vorherigen Zyklus hergeleitet wird, verwendet, um den neuesten gewichteten Mittelwert Sav herzuleiten. Wie nachfolgend hierin beschrieben wird, wird die gewichtete mittlere Fläche Sav zum Bestimmen einer Fläche, die dem Zeitablauf des Durchführens der Proportionalsteuerung entspricht, verwendet. Durch Verwendung des gewichteten Mittelwerts ist es möglich, den Zeitpunkt zum Durchführen der Proportionalsteuerung daran zu hindern, sich aufgrund einer kleinen oder geringfügigen Änderung der Fläche S zu ändern.
Im Schritt 256 wird der minimale Wert O&sub2;min2 vor dem letzten minimalen Wert O&sub2;min als ein vorbestimmter Wert eingestellt, um der minimale Wert O&sub2;min der Ausgabe O&sub2;AD, der zuletzt abgetastet wird, zu werden, und der letzte minimale Wert O&sub2;min wird auf 300 mV (= 500 mV - 200 mV) zum Abtasten des minimalen Werts O&sub2;min im nächsten Zyklus eingestellt. Zusätzlich wird Imin2 auf den letzten Imin-Wert eingestellt, der der gezählte Abtastwert i ist, wenn der minimale Wert O&sub2;min2 hergeleitet wird. D.h., wenn die Ausgabe O&sub2;AD kleiner als 300 mV wird, werden der minimale Wert O&sub2;min und Imin erneuert, während die Ausgabe O&sub2;AD die Tendenz hat, abzunehmen. Danach werden, wenn die Ausgabe O&sub2;AD derart anwächst, daß sie größer als 700 mV wird, der minimale Wert O&sub2;min2 und Imin2 auf das neueste O&sub2;min bzw. Imin eingestellt.
Andererseits springt die Routine zu Schritt 257, wenn in der gegenwärtigen Bestimmung bestimmt wird, daß der neueste abgetastete Wert O&sub2;AD, der größer ist als der maximale Wert O&sub2;max ist, nicht der erste im Schritt 253 ist. Im Schritt 257 wird Imax auf den gegenwärtigen Zählwert i eingestellt. O&sub2;max wird auf den neuesten O&sub2;AD-Wert eingestellt, so daß der maximale Wert O&sub2;max der Ausgabe O&sub2;AD und die Zeit Imax, die zu dem maximalen Wert O&sub2;max gehört, abgetastet werden können. Zusätzlich springt, wenn im Schritt 252 bestimmt wird, daß der neueste abgetastete Wert O&sub2;AD nicht größer als der maximale Wert O&sub2;max ist, die Routine zu Schritt 258, in welchem bestimmt wird, ob der neueste abgetastete Wert O&sub2;AD kleiner ist als der minimale Wert O&sub2;min oder nicht. Da im Schritt 256 der minimale Wert O&sub2;min auf 300 mV eingestellt wird, wenn die Ausgabe O&sub2;AD kleiner als 300 mV wird, wird bestimmt, daß der neueste abgetastete Wert O&sub2; kleiner ist als der minimale Wert O&sub2;min, und die Routine springt zu Schritt 259. Andererseits werden ein Abtasten der maximalen und minimalen Werte und eine Bestimmung der Abtastzeit nicht durchgeführt, wenn 300 mV ≤ O&sub2;AD ≤ 500 mV.
Im Schritt 259 wird bestimmt, ob die gegenwärtige Bestimmung die erste ist oder nicht. Wenn sie das erste Mal stattfindet, d.h. wenn der neueste abgetastete Wert O&sub2;AD zum ersten Mal kleiner als 300 mV ist, springt die Routine zu Schritt 260, in welchem die Fläche S in einer Periode in einem Prozeß, der dem von Schritt 254 ähnlich ist, abgeleitet wird. Im Fall des Schritts 260 wird die Fläche S auf der Basis einer Periode (Imax2-Imax) zwischen den angrenzenden maximalen Werten der Ausgabe O&sub2;AD abgeleitet. Im nächsten Schritt 262 wird der maximale Wert O&sub2;max2 auf den letzten maximalen Wert O&sub2;max, der im Schritt 257 abgeleitet wird, eingestellt, der maximale Wert O&sub2;max wird auf 700 mV zum Abtasten des nächsten maximalen Werts O&sub2;max eingestellt, und der letzte Wert Imax2 wird auf Imax eingestellt.
Wenn im Schritt 259 in der gegenwärtigen Bestimmung bestimmt wird, daß der neueste abgetastete Wert O&sub2;AD, der kleiner als der minimale Wert Omin ist, nicht der erste ist, springt die Routine zu Schritt 263. Im Schritt 263 wird die gegenwärtig Nummer i auf Imin eingestellt, und die Ausgabe O&sub2;AD wird auf O&sub2;min eingestellt, so daß der minimale Wert der Ausgabe O&sub2;AD und der Abtastzeitablauf bestimmt werden können.
Wenn die Fläche S auf der Grundlage der Ausgabe O&sub2;AD in einer Periode (der Wert, der durch Integration der Abweichung des maximalen Werts von dem minimalen Wert über einer Periode erhalten wird) gemäß den vorhergenannten Prozessen abgeleitet wird, springt die Routine zu Schritt 264. Im Schritt 264 werden jeweils ein Verhältnis pr eines Fettsteuer-Abschnitts der Fläche S zu einem Magersteuer-Abschnitt derselben und ein Verhältnis pl des Magersteuer-Abschnitts der Fläche S zu dem Fettsteuer-Abschnitt derselben aus Tabellen ausgewählt, in denen die Flächenverhältnisse pr und pl bei jedem Laufzustand eingestellt sind, der durch den elementaren Kraftstoffeinspritzbetrag Tp bzw. die Motordrehzahl N klassifiziert ist. Im nächsten Schritt 265 werden eine Fläche Slpr, die zum Durchführen der Fett-Proportionalsteuerung verwendet wird und eine Fläche Slpl, die zum Durchführen der Mager-Proportionalsteuerung verwendet wird, durch Multiplizieren des gewichteten Mittelwerts Sav der Fläche S mit den Flächenverhältnissen pr bzw. pl bestimmt. D.h. der Zeitpunkt, zu dem die Fläche S, die in einem Zyklus zwischen den angrenzenden Maximalwerten oder zwischen den angrenzenden Minimalwerten abgeleitet wird, eine vorbestimmte Fläche wird, ist der Zeitpunkt der Korrektursteuerung zum Erhöhen des Kraftstoffeinspritzbetrags zu der Zeit der Korrektursteuerung zum Erniedrigen des Kraftstoffeinspritzbetrags und umgekehrt.
Als nächstes wird im Schritt 266 bestimmt, ob Imax=i oder nicht. Wenn der Prozeß im Schritt 257 durchgeführt wurde, gilt Imax=i. In diesem Fall umgeht die Routine die Schritte 267 bis 269 und springt von Schritt 266 zu 270. Wenn Imax nicht i ist, springt die Routine zu Schritt 267.
Im Schritt 267 wird bestätigt, ob bestimmt wird, daß Imax nicht i ist oder nicht. Wenn die Ausgabe O&sub2;AD den maximalen Wert überschreitet, um zu beginnen, abzunehmen, springt die Routine zu Schritt 268, in dem eine Fettsteuer-Fläche ΔSR (siehe Fig. 20) auf Null eingestellt wird, und danach springt die Routine zu Schritt 269. Wenn die Bestimmung nicht das erste Mal stattfindet, umgeht die Routine Schritt 268, um direkt zu Schritt 269 zu springen.
Im Schritt 269 wird die Fettsteuer-Fläche ΔSR, die dem integrierten Wert von (O&sub2;max2-O&sub2;AD) entspricht, wenn Imax nicht gleich i ist, durch Addition eines Werts, der durch Subtraktion des neuesten abgetasteten Werts (des augenblicklichen Werts) O&sub2;AD von dem maximalen Wert O&sub2;AD zu der letzten Fettsteuer-Fläche ΔSR hergeleitet.
Ähnlich wird in den Schritten 270 bis 273 die Magersteuer- Fläche ΔSL, die zu dem integrierten Wert von (O&sub2;AD-O&sub2;min) gehört, wenn Imin nicht gleich i ist, hergeleitet.
Dann wird im Schritt 274 bestimmt, ob der Magermerker fL Eins und der Fettmerker fR Null ist oder nicht. Wie oben erwähnt ist der Magermerker fL Eins und der Fettmerker fR Null, wenn die Magersteuerung durchgeführt wird, um zu bewirken, daß sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis von fett zu mager ändert.
Wenn fL=1 und fR=1, d.h. während die Magersteuerung durchgeführt wird, um zu bewirken, daß der Kraftstoffeinspritzbetrag abnimmt, springt die Routine zu Schritt 275, in dem die Magersteuer-Fläche ΔSL, die für die Durchführung der Magerproportional-Steuerung nicht notwendig ist, auf Null eingestellt wird. Danach springt die Routine zu Schritt 276.
Im Schritt 276 wird die Fettsteuer-Fläche ΔSR, die nachdem lmax nicht gleich i ist, durch Integration von (O&sub2;max2-O&sub2;AD) hergeleitet wird, mit der Fläche Slpr, die zum Durchführen der Fettproportionalsteuerung verwendet wird, verglichen. Bevor die Fettsteuer-Fläche ΔSR größer oder gleich der Fläche Slpr wird, springt die Routine von Schritt 276 zu Schritt 237, so daß die Mager-Integral-Steuerung weiterhin durchgeführt wird. Wenn die Fettsteuer-Fläche ΔSR größer oder gleich der Fläche Slpr wird, springt die Routine zu Schritt 277.
Im Schritt 277 wird die Proportionalkonstante P, die im Schritt 202 hergeleitet wird, auf die Fett-Proportionalkonstante PR eingestellt. Dann springt die Routine von Schritt 277 zu Schritt 227. Wenn die Fettsteuer-Fläche ΔSR größer oder gleich der Fläche Slpr wird, wird folglich die Fettproportional-Steuerung (die entgegengesetzte Steuerung von der Steuerung für die Kraftstoffeinspritzbetragsabnahme zu der Steuerung für die Kraftstoffeinspritzbetragszunahme), die durch Addition der Fettproportional-Konstante PR zu dem letzten Rückkopplungskorrekturkoeffizienten LAMBDA durchgeführt wird, durchgeführt. Zu dieser Zeit wird der Magermerker fL auf Eins eingestellt und der Fettmerker fR wird auf Null eingestellt. Deshalb springt, wenn die Fettsteuerung durchgeführt wird (die Steuerung für die Kraftstoffeinspritzbetragszunahme), zu dieser Zeit die Routine von Schritt 274 zu Schritt 278.
Im Schritt 278 wird die Fettsteuer-Fläche ΔSR, die zum Durchführen der Magerproportional-Steuerung nicht notwendig ist, auf Null eingestellt. Dann wird im Schritt 279 die Magersteuer-Fläche ΔSL mit der Fläche Slpl, die dem Zeitpunkt zum Durchführen der Magerproportional-Steuerung entspricht, verglichen. Bevor die Magersteuer-Fläche ΔSL größer oder gleich der Fläche Slpl wird, springt die Routine zu Schritt 231, so daß die Fettsteuerung, d.h. die Steuerung zum Erhöhen des Korrekturkoeffizienten LAMBDA durch die Integralsteuerung, durchgeführt wird. Wenn die Magersteuer-Fläche ΔSl größer oder gleich der Fläche Slpl wird, springt die Routine zu Schritt 280, in dem die Magersteuerkonstante PL auf die Proportionalkonstante P, die im Schritt 202 hergeleitet wird, eingestellt wird. Dann springt die Routine zu Schritt 233, so daß die Magerproportional-Steuerung auf der Grundlage der Proportionalkonstante PL durchgeführt wird.
Auf diese Weise wird die Proportionalsteuerung, anstelle der Proportionalsteuerung, die zu einem entgegengesetzten Fett- /Mager-Umkehrzeitpunkt durchgeführt wird, d.h. zu einem Zeitpunkt, zu dem sich das Luft-/Kraftstoffgemisch von fett zu mager oder von mager zu fett ändert, hergeleitet durch Vergleich der Ausgabe O&sub2;AD mit dem Schnittpegel SL, zu einem Zeitpunkt durchgeführt, zu dem der integrierte Wert (die Fläche ΔSR) der Differenz zwischen dem maximalen Wert O&sub2;max2 und dem augenblicklichen Wert O&sub2;AD zum vorbestimmten Wert Slpr wird, während die Ausgabe O&sub2;AD abnimmt, und zu einem Zeitpunkt, zu dem der integrierte Wert (die Fläche ΔSL) einer Differenz zwischen dem augenblicklichen Wert O&sub2;AD und dem minimalen Wert O&sub2;min2 zu dem vorbestimmten Wert Slpl wird, während die Ausgabe O&sub2;AD und die vorbestimmten Werte Slpr und Slpl, die den Proportionalsteuer-Zeitpunkten entsprechen, auf der Grundlage der Fläche S, die einem Zyklus der Ausgabe O&sub2;AD entspricht, hergeleitet wird.
Die vorbestimmten Werte Slpr und Slpl, die dem Proportionalsteuer-Zeitpunkt, der in den vorhergenannten Prozessen hergeleitet wird, entsprechen, entsprechen dem anfänglichen Zustand des Sauerstoffsensors 14, wenn er neu ist. Wenn eine Verschlechterung im Sauerstoffsensor 14 erzeugt wird, um das Gleichgewicht zwischen Fett- und Mager-Erfassungen zu verlieren, weicht der Steuerpunkt aufgrund der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 ab, wenn die Proportionalsteuerung unter Verwendung der vorhergenannten Werte Slpr und Slpl durchgeführt wird. Daher wird, wenn die vorhergenannten Werte Slpr und Slpl, ähnlich den Korrekturkoeffizienten hosL und hosR, die in dem Programm, das durch die Fig. 7(a) bis 7(d) kollektiv gezeigt ist, verwendet werden, auf der Grundlage der Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4, die den Betrag der Verschlechterung des Sauerstoffsensors gemäß den verschiedenen Verschlechterungsmustern des Sauerstoffsensors 14, die durch die Programme, die in den Fig. 7(a) bis 7(d), 10 und 12a und b gezeigt sind, hergeleitet werden, korrigiert werden, das Gleichgewicht der Proportionalsteuer-Zeitpunkte zwangsläufig verloren, so daß die Abweichung des Steuerpunkts aufgrund der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 kompensiert werden kann.
Derartige Steuerungen zum Kompensieren von Slpr und Slpl sind durch die Schritte 156 und 157 in Fig. 12c gezeigt. Diese Schritte entsprechen einer integrierten Steuerwertgleichgewicht-Änderungseinrichtung. In den Schritten 156 und 157 werden Slpr und Slpl jeweils korrigiert, um durch Multiplikation von Slpr und Slpl, die gemäß dem Programm, das kollektiv durch die Fig. 19(a) bis 19(e) gezeigt ist, eingestellt sind, mit den Korrekturkoeffizienten, die unter Verwendung der Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1, m2, m3 und m4, um den Referenzwert Eins zu erniedrigen bzw. zu erhöhen, eingestellt zu werden. Wenn die Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1 bis m4 positiv sind, wird Slpr korrigiert, um abzunehmen, und Slpl korrigiert, um zuzunehmen. Wenn die Zugehörigkeitscharakteristikwerte m1 bis m4 negativ sind, wird Slpr korrigiert, um zuzunehmen, und Slpl wird korrigiert, um abzunehmen.
Wenn z.B. die Zugehörigkeitscharakteristikwerte ml bis m4 positiv sind und der Einstellpunkt des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in eine Magerrichtung relativ zum anfänglichen Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) abweicht, wird der Zeitpunkt, zu dem der Korrekturkoeffizient LAMBDA korrigiert wird, um durch die Magersteuer-Proportionalkomponente PL abzunehmen, d.h. der Zeitpunkt, zu dem die Fett- Erfassung durchgeführt wird, durch Korrektur von Slpr und Slpl, um jeweils abzunehmen oder zuzunehmen, verzögert, so daß der Rückkopplungseinstellpunkt, der für das Luft-/Kraftstoffverhältnis die Tendenz hat, in eine Magerrichtung abzuweichen, derart korrigiert wird, daß er zum anfänglichen Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) des Luft-/Kraftstoffverhältnisses zurückkehrt. Folglich kann der Zeitpunkt zum Durchführen der Proportionalsteuerung auf der Grundlage der Flächen ΔSR und ΔSL korrigiert werden, selbst wenn der Sauerstoffsensor 14 sich verschlechtert, um das Gleichgewicht zwischen Fett- und Mager-Erfassungen zu verlieren, so daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis derart gesteuert werden kann, daß es sich dem anfänglichen Einstellpunkt (dem stöchiometrischen Wert) gemäß der Rückkopplungssteuerung annähert.
Außerdem kann, im Fall der vorhergenannten Proportional- Integral-Steuerung des Korrekturkoeffizienten LAMBDA, bei der der Zeitpunkt zum Durchführen der Proportionalsteuerung auf der Grundlage der Flächen ΔSR und ΔSL bestimmt wird, die Abweichung des Einstellpunkts, die durch die Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 erzeugt wird, auch durch Verändern des Verhältnisses des erhöhten Betrags des Korrekturkoeffizienten LAMBDA zu dem erniedrigten Betrag desselben, der durch die Proportionalsteuerung erhöht und erniedrigt wird, ähnlich der Proportional-Integral-Steuerung zu einem Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem sich das Luft-/Kraftstoffgemisch von fett zu mager oder von mager zu fett ändert, kompensiert werden.
Wenn sich der Sauerstoffsensor 14 wie oben erwähnt verschlechtert, gibt der Sauerstoffsensor 14, der nur eine positive Spannung ausgibt, wenn er neu ist, oft eine negative Spannung aufgrund eines völlig erniedrigten Pegels der Ausgangsspannung, wie in Fig. 3 gezeigt ist, aus.
Im allgemeinen wird die Ausgabe des Sauerstoffsensors 14 mittels eines A/D-Wandlers, der nur eine positive Ausgabe, die dem anfänglichen Ausgabezustand entspricht, eingeben kann, um von einem Mikrocomputer gelesen zu werden, von analog zu digital umgewandelt. Deshalb kann, wenn der Sauerstoffsensor 14 aufgrund der Verschlechterung desselben wie oben erwähnt eine negative Spannung ausgibt, eine derartige Ausgabe nicht von analog zu digital umgewandelt werden. In einem Fall, in dem die Fett-/Mager-Erfassung unter Verwendung des Mittelwertes im Eingangssignalbereich als Schnittpegel durchgeführt wird, ist als eine Folge davon die Genauigkeit für die Einstellung des Schnittpegels vermindert, da die negative Spannung nicht eingegeben werden kann, so daß die erwartete Fett-/Mager-Erfassung oder eine Bestimmung der Pegelabnahme des Mager-Erfassungssignals nicht oft durchgeführt werden kann.
Um den vorhergenannten Nachteil zu eliminieren, ist es in dem oben genannten Ausführungsbeispiel eines Systems für eine Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, das ein A/D-Wandler 21 nur eine positive Ausgangsspannung eingeben kann, selbst wenn der Sauerstoffsensor (O&sub2;/S) 14 eine negative Spannung ausgibt, wie in Fig. 22 gezeigt ist.
D.h., die Ausgabe des Sauerstoffsensors 14 wird in eine analoge Addiererschaltung 20 eingegeben. Eine vorbestimmte Spannung wird durch die analoge Addiererschaltung 20 zu der Sensorausgabe addiert, so daß eine Spannung gleicher Polarität ausgegeben wird, wodurch sie, selbst wenn eine negative Spannung ausgegeben wird, zu der positiven Spannung gemäß der vorhergenannten Spannungsaddierverarbeitung derart verschoben wird, daß es möglich ist, sie in den A/D-Wandler 21 einzugeben.
Wie gut bekannt ist, besitzt die analoge Addiererschaltung 20 einen Operationsverstärker 22, dessen positiver Eingangsanschluß mit dem Ausgang des Sauerstoffsensors (O&sub2;/S) 14 über einen Widerstand R1 und mit einer Konstantspannungs- Leistungsversorgung (z.B. 1 V) über einen Widerstand R2 verbunden ist, und dessen negativer Eingangsanschluß mit Masse über einen Widerstand R3 verbunden ist. Zusätzlich ist der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 22 mit dem negativen Eingangsanschluß über einen Widerstand RF verbunden.
Mit diesem Aufbau wird die Erfassungsspannung, die eine negative Polarität aufweist, mittels der analogen Addiererschaltung 20 derart erhöht, um eine positive Spannung zu sein, daß es möglich ist, sie in den A/D-Wandler 21 einzugeben, da der Operationsverstärker 22 die Gesamtspannung ausgibt, die in den positiven Eingangsanschluß eingegeben wird und die die gleiche Polarität hat, wenn der absolute Wert der positiven Spannung, die mittels der Konstantspannungs-Leistungsversorgung hinzugeführt wird, eingestellt ist, um größer als der absolute Wert der negativen Spannung, die aufgrund der Verschlechterung des Sauerstoffsensors 14 ausgegeben werden kann, zu werden. Auf diese Weise können die maximalen und minimalen Werte der Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors 14 genau erfaßt werden, um den Schnittpegel einzustellen. Die erwartete Fett-/Mager-Erfassung kann durchgeführt werden, selbst wenn der Sauerstoffsensor 14 eine negative Spannung aufgrund der Verschlechterung desselben ausgibt, und der erniedrigte Pegel des Mager-Erfassungssignals kann genau erfaßt werden.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eines Systems für eine Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffgemischs gemäß der vorliegenden Erfindung wird der elementare Kraftstoffeinspritzbetrag Tp auf der Grundlage der Ansaugluftflußrate Q, die durch den Luftdurchflußmesser 9 erfaßt wird, hergeleitet. Jedoch kann ein System für eine Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Kraftstoffeinspritzsystem verwendet werden, das mit einem Drucksensor zum Erfassen eines Ansaugluftdrucks vorgesehen ist und in dem der elementare Kraftstoffeinspritzbetrag Tp auf der Grundlage des Ansaugdrucks PB eingestellt wird, und auf ein Kraftstoffeinspritzsystem, bei dem der Kraftstoffeinspritzbetrag Tp auf der Grundlage der Öffnungsfläche eines Ansaugsystems und der Motordrehzahl hergeleitet wird. Zusätzlich kann der Sauerstoffsensor 14 ein Sensor sein, der mit einer Stickstoffoxid-reduzierenden Katalysatorschicht als eine äußere Schicht gebildet ist, wie in der ersten (ungeprüften) japanischen Patentveröffentlichung (Tokkai Sho.) Nr. 64-458 offenbart ist, sein.

Claims

1. Eine Vorrichtung zur Rückkopplungssteuerung des Luft- /Kraftstoffgemisch-Verhältnisses für einen Motor mit innerer Verbrennung, die folgende Merkmale aufweist:

a) ein Sauerstoffkonzentrationssensor (14), der in einem Abgaskanal des Motors positioniert ist, zum Erfassen einer Sauerstoffkonzentration des Abgases, um das Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältnis des Kraftstoffs, der dem Motor zugeführt wird, zu überwachen, wobei der Sauerstoffkonzentrationssensor ein Fett-Erfassungssignal ausgibt, wenn das Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältnis fetter ist als ein Ziel-Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältnis, und ein Mager-Erfassungssignal ausgibt, wenn das Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältnis magerer ist als das Ziel-Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältnis;

b) eine Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten-Einstellungseinrichtung (11) zum Einstellen eines Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten, LAMBDA, um das überwachte Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältnis zu korrigieren, so daß sich das Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältnis des Kraftstoffes, der dem Motor zugeführt wird, dem Ziel-Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältnis (dem stöchiometrischen Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältnis) annähert, wobei der Rückkopplungs- Korrekturkoeffizient, LAMBDA, eine Zunahmesteuerkomponente, PR, eine Abnahmesteuerkomponente, PL, und eine Integralkomponente (I) aufweist;

c) eine Motorbetriebsparameter-Erfassungseinrichtung (6, 9, 8, 12, 15) zum Erfassen der Motorbetriebsparameter, um das Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältnis des Kraftstoffes, der dem Motor zugeführt wird, zu korrigieren; und

d) eine Kraftstoffzuführungs-Steuereinrichtung (11) zum Steuern einer Kraftstoffzuführungsmenge (Ti), um dem Motor mit dem Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältnis, das auf der Grundlage der Motorbetriebsparameter (COEF und Ts) und dem Rückkopplungskorrekturkoeffizienten, LAMBDA, korrigiert ist, zugeführt zu werden;

dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung zur Steuerung des Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältnisses ferner folgende Merkmale aufweist:

e) eine Signalpegel-Erfassungseinrichtung (Fig. 7(a), 7(b) und 7(c), Fig. 12(a), 12(b) und Fig. 13), die auf die Fett- und Mager-Erfassungssignale, die von dem Sauerstoffsensor (14) hergeleitet werden, anspricht, zum Erfassen eines Betrags des Fett-Erfassungssignals, MAX, und eines Betrags des Mager-Erfassungssignals, MIN; und

f) eine Korrekturwertänderungseinrichtung (534, 540, 551, 557, 5154, 5155, 5174, 5204, 5219, 5218, 5216, 5228, 5231, 5237, 5277, 5280) zum Einstellen und Ändern eines Verhältnisses, VERSCHIEBUNGSVERHÄLTNIS, der Zunahmesteuerkomponente, PR, bezogen auf die Abnahmesteuerkomponente, PL, als Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten-Steuervariablen gemäß der Beträge (Vo&sub2;) sowohl der Fett-Erfassungs- als auch der Mager-Erfassungs-Signale.

2. Eine Vorrichtung zur Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältnisses für einen Motor mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturänderungseinrichtung das Verhältnis der Zunahmekomponente, PR, zu der Abnahmekomponente, PL, des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten, LAMBDA, einstellt und verändert, wenn der Motor in einen stabilen Zustand annimmt, eine vorbestimmte Zeitperiode seit der Zeit vergangen ist, zu der der Motor in einen Übergangszustand annimmt, und wenn der Motor einem vorbestimmten hohen Abgastemperaturbereich (fMAXMIN) ausgesetzt ist.

3. Eine Vorrichtung zur Rückkopplungssteuerung eines Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältnisses für einen Motor mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Sauerstoffsensor zuerst das Fett-Erfassungssignal ausgibt, der höher als der eingestellte maximale Wert der Ausgabespannung des Sauerstoffsensors ist, der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten-Wert, LAMBDA, folgendermaßen eingestellt wird:

LAMBDA < - LAMBDA - PL hosL (Schritt S40);

wobei hosL folgendermaßen hergeleitet wird:

O&sub2;CURT < - (MAX + MIN)/2 (Fig. 13, S171);

ΔO&sub2; < - O&sub2;CURT - SL;

wobei SL einen Ausgangsspannungswert angibt, wenn der sauerstoffsensor den Ziel-Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältniswert erfaßt; wobei ein Verschiebungsverhältnis von ΔO&sub2; durch eine vorbestimmte Funktion hergeleitet wird;

und

hosL < - 1/Verschiebungsverhältnis.

4. Eine Vorrichtung zur Rückkopplungssteuerung eines Luft- /Kraftstoffgemisch-Verhältnisses für einen Motor mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Sauerstoffsensor zuerst das Mager-Erfassungssignal ausgibt, das niedriger ist, als der eingestellte minimale Wert der Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors, der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizientenwert, LAMBDA, folgendermaßen eingestellt wird:

LAMBDA < - LAMBDA - PRhosR (Schritt S57),

wobei hosR folgendermaßen hergeleitet wird:

O&sub2;CURT < - (MAX + MIN)/2 (Fig. 13, S171);

ΔO&sub2; < - O&sub2;CURT - SL;

wobei SL einen Ausgangsspannungswert angibt, wenn der Sauerstoffsensor den Ziel-Luft-/Kraftstoffgemisch-Verhältniswert erfaßt;

wobei ein Verschiebungsverhältnis von ΔO&sub2; durch eine vorbestimmte Funktion hergeleitet wird;

und

hosR < - Verschiebungsverhältnis.