DE69707996T2

DE69707996T2 - Vorrichtung zum Feststellen der Verschlechterung eines Katalysators einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69707996T2
Application number: DE69707996T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Sawada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2017-08-09
Also published as: JP2900890B2; DE69707996D1; JPH1054226A; EP0823546A1; EP0823546B1; US5983629A

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ermitteln der Verschlechterung eines Katalysators für einen Motor. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung, die das Luft- Kraftstoffverhältnis des Motors auf eine derartige Weise im geschlossenen Regelkreis regelt, dass das Luft- Kraftstoffverhältnis des in den Katalysator einströmenden Abgases sich zwischen mager und fett ändert, im Vergleich mit dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis abwechselnd und die Verschlechterung des Katalysators auf der Grundlage der Ausgänge der Luft-Kraftstoffverhältnissensoren erfasst, die in dem Abgaskanal stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators angeordnet sind.

2. Beschreibung der einschlägigen Technik

Ein Verfahren zum Ermitteln der Verschlechterung eines Katalysators auf der Grundlage der Ausgangssignale der Luft- Kraftstoffverhältnissensoren, die in dem Abgas stromaufwärts und stromabwärts eines Katalysators eines Motors angeordnet sind, ist bekannt. Bei diesem Verfahren wird gewöhnlich die Verschlechterung des Katalysators auf der Grundlage von zumindest des Ausgangssignals des stromabwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors ermittelt, wenn das Luft- Kraftstoffverhältnis des in den Katalysator einströmenden Abgases im geschlossenen Regelkreis geregelt wird auf ein stöchiometrisches Gemisch auf der Grundlage von zumindest dem Ausgangssignal des stromaufwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors.
Ein Drei-Wege-Katalysator hat gewöhnliche eine Sauerstoffspeicherfähigkeit, das heißt eine Fähigkeit der Absorption von Sauerstoff aus dem Abgas, wenn das Luft- Kraftstoffverhältnis des in den Katalysator einströmenden Abgases mager ist im Vergleich mit dem stöchiometrischen Luft- Kraftstoffverhältnis und zum Abgeben des absorbierten Sauerstoffs, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Katalysator einströmenden Abgases fett ist im Vergleich mit dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis. Aufgrund dieser Sauerstoffspeicherfähigkeit wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des aus dem Katalysator ausströmenden Abgases nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis gehalten, selbst wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Katalysator einströmenden Abgases zwischen einem fetten Luft- Kraftstoffverhältnis und einem mageren Luft- Kraftstoffverhältnis in einer relativ kurzen Zyklusperiode schwankt. Wenn der Katalysator nicht verschlechtert ist, wird deshalb die Schwankung des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases stromaufwärts des Katalysators durch den Katalysator geglättet und dadurch schwankt das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases stromabwärts des Katalysators mit einer relativ kleinen Amplitude und mit einer relativ niedrigen Frequenz.
Die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators nimmt jedoch ab, wenn der Verschlechterungsgrad des Katalysators groß wird, und die durch den Katalysator absorbierte Sauerstoffmenge und freigegebene Sauerstoffmenge wird klein, wenn der Katalysator verschlechtert ist. Wenn sich der Katalysator verschlechtert, schwankt deshalb das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases stromabwärts des Katalysators auf eine ähnliche Weise wie das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases stromaufwärts des Katalysators, das heißt, dass die Amplitude der Schwankung des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases stromabwärts des Katalysators größer wird und die Frequenz höher wird, wenn der Katalysator verschlechtert ist. Das herkömmliche Verfahren wendet dieses Phänomen zum Ermitteln der Verschlechterung des Katalysators an. Bei dem herkömmlichen Verfahren wird nämlich ermittelt, dass der Katalysator verschlechtert ist, wenn die Länge pro Zeiteinheit der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors länger wird.
Ein Beispiel der Vorrichtung, die die Verschlechterung des Katalysators auf der Grundlage der Länge der Zeiteinheit der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors ermittelt, ist in der Offenlegungsschrift der japanischen ungeprüften Patentanmeldung (Kokai) Nr. 5-98948 offenbart.
Die Vorrichtung in der Offenlegungsschrift '948 überwacht die Länge pro Zeiteinheit der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensors, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Motors im geschlossenen Regelkreis geregelt wird auf der Grundlage des Ausgangs des stromaufwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensors auf eine derartige Weise, dass das Luft-Kraftstoffverhältnis des Motors regelmäßig um das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis herum schwankt. Wenn die Länge pro Zeiteinheit der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Luftkraftstoffverhältnissensors länger wird, ermittelt die Vorrichtung, dass der Katalysator verschlechtert ist.
Wenn ermittelt wird, dass der Katalysator verschlechtert ist, auf der Grundlage der Länge pro Zeiteinheit der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors, kann ein Katalysator, der teilweise gebrochen ist, auf fehlerhafte Weise als verschlechtert ermittelt werden. Dabei strömt das Abgas durch den gebrochenen Bereich des Katalysators hindurch, so dass das Abgas nicht gereinigt werden kann. Deshalb wird die Amplitude der Schwankung des Ausgangs des stromabwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors größer. Die Amplitude der Schwankung des Ausgangs des stromabwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors wird jedoch nicht in dem Grad erhöht, dass der Katalysator als verschlechtert ermittelt wird, wenn der Grad des Bruchs des Katalysators gegenüber dem gesamten Katalysator klein ist. Gemäß der vorstehenden Vorrichtung zum Ermitteln der Verschlechterung des Katalysators auf der Grundlage der Länge pro Zeiteinheit der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors kann deshalb ein Katalysator als nicht verschlechtert ermittelt werden, der teilweise gebrochen ist.
Wenn der stromabwärtige Luft-Kraftstoffverhältnissensor verschlechtert ist, wird des weiteren die Amplitude des Ausgangs des stromabwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensors kleiner. Obwohl der Katalysator verschlechtert ist, wird deshalb die Amplitude der Schwankung des Ausgangs des stromabwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensors nicht in dem Grad erhöht, dass der Katalysator als verschlechtert ermittelt wird. Gemäß der vorstehenden Vorrichtung zum Ermitteln der Verschlechterung des Katalysators auf der Grundlage der Länge pro Zeiteinheit der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensors kann somit ein Katalysator als nicht verschlechtert ermittelt werden, der teilweise gebrochen ist.
Aus dem Dokument US-A-5 301 501 ist eine Vorrichtung bekannt zum Ermitteln einer Verschlechterung eines Katalysators für einen Motor, der in einem Abgaskanal angeordnet ist. Diese Vorrichtung weist einen stromaufwärtigen und einen stromabwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensor auf, die in dem Abgaskanal stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators angeordnet sind. Die Vorrichtung berechnet die Länge der Ausgangsansprechkurven des stormaufwärtigen und stromabwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensors und ermittelt, dass der Katalysator verschlechtert ist, wenn das Längenverhältnis der stromabwärtigen gegenüber der stromaufwärtigen Sensoransprechkurve größer als ein erstes vorgegebenes Verhältnis ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dem gemäß besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Vorrichtung zum Ermitteln der Verschlechterung eines Katalysators für einen Motor, die die Verschlechterung des Katalysators trotz der Verschlechterung des Luft- Kraftstoffverhältnissensors ermitteln kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 wird für die Erfassung der Verschlechterung ein Erfassungsprozess einschließlich eines kombinierten Längen- und Frequenztests verwendet zumindest dann, wenn der erste Test eine Verschlechterung nicht anzeigt.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung geschaffen zum Ermitteln der Verschlechterung eines Katalysators mit einer Sauerstoffspeicherfähigkeit, der in einem Abgaskanal eines Motors angeordnet ist, mit: einem stromaufwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensor, der in dem Abgaskanal stromaufwärts des Katalysators angeordnet ist zum Erfassen eines Luft- Kraftstoffverhältnisses des Abgases stromaufwärts des Katalysators; einem stromabwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensor, der in dem Abgaskanal stromabwärts des Katalysators angeordnet ist zum Erfassen des Luft- Kraftstoffverhältnisses des Abgases stromabwärts des Katalysators; einer Luft- Kraftstoffverhältnisrückführregeleinrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases, das in den Katalysator hinein strömt, auf der Grundlage des Ausgangs von zumindest des stromaufwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors, um das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Katalysator einströmenden Abgases auf ein Soll-Luft- Kraftstoffverhältnis einzurichten einer Längenverhältnisberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Verhältnisses der Länge der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensors gegenüber der Länge der Ansprechkurve des Ausgangs des stromaufwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors; einer Frequenzverhältnisberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Verhältnisses der Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensors gegenüber der Frequenz des Ausgangs des stromaufwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensors; und einer Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Verschlechterung des Katalysators, um die Verschlechterung des Katalysators zu ermitteln, wenn das Längenverhältnis größer als ein vorgegebenes erstes Verhältnis ist, und wenn das Längenverhältnis größer als ein vorgegebenes zweites Verhältnis ist, das kleiner ist als das vorgegebene erste Verhältnis und das Frequenzverhältnis größer als ein vorgegebenes drittes Verhältnis ist.
Des weiteren wird erfindungsgemäß die Länge der Ansprechkurve des Ausgangs von jedem Luft- Kraftstoffverhältnissensor berechnet auf der Grundlage der Differenz zwischen den Höhen von aufeinanderfolgenden zwei Ausgangssignalen von jedem Luft-Kraftstoffverhältnissensor.
Des weiteren berechnet erfindungsgemäß die Frequenzverhältnisberechnungseinrichtung das Frequenzverhältnis auf der Grundlage einer Frequenz, bei der die Höhe des Ausgangs von jedem Luft-Kraftstoffverhäitnissensor eine Referenzhöhe erreicht.
Des weiteren berechnet erfindungsgemäß die Frequenzverhältnisberechnungseinrichtung das Frequenzverhältnis auf der Grundlage einer Frequenz, bei der die Differenz zwischen der Höhe des Ausgangs bei einem abnehmenden Zustand und der Höhe des Ausgangs bei einem ansteigenden Zustand größer wird als eine vorgegebene Höhe, wenn die Höhe des Ausgangs sich von dem ansteigenden Zustand zu dem abnehmenden Zustand ändert und umgekehrt.
Des weiteren weist erfindungsgemäß der Katalysator einen Drei-Wege-Katalysator auf.
Des weiteren weist erfindungsgemäß der Luft- Kraftstoffverhältnissensor einen Sauerstoffsensor auf zum Erzeugen eines Ausgangssignals in Übereinstimmung mit der Dichte des Sauerstoffgases.
Des weiteren wird erfindungsgemäß eine Ermittlungseinrichtung betrieben, wenn ein Betriebszustand des Motors ein vorgegebener Zustand ist.
Des weiteren wird erfindungsgemäß der vorgegebene Zustand ermittelt zumindest durch eine Motordrehzahl, eine Menge einer Ansaugluft, die in den Motor hinein gefördert wird, eine Motorlast, eine Temperatur des Motors oder einen Öffnungsgrad einer Drosselklappe des Motors.
Des weiteren regelt erfindungsgemäß die Luft- Kraftstoffverhältnisrückführregeleinrichtung das Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases auf eine derartige Weise, dass das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Katalysator einströmenden Abgases sich zwischen einem fetten Luft- Kraftstoffverhältnis und einem mageren Luft- Kraftstoffverhältnis im Vergleich mit dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis abwechselnd ändert.
Die vorliegenden Erfindung kann vollständig verstanden werden aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der nachfolgend angeführten Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich aus der nachfolgend angeführten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Fig. 1 stellt auf schematische Weise das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei der Anwendung auf einem Kraftfahrzeugmotor dar.
Fig. 2 stellt ein Ablaufdiagramm einer Berechnung einer Kraftstoffeinspritzmenge bei dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dar.
Fig. 3 und 4 stellen ein Ablaufdiagramm einer ersten Luft- Kraftstoffverhältnisrückführregelung bei dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dar.
Fig. 5 und 6 stellen ein Ablaufdiagramm einer zweiten Luft-Kraftstoffverhältnisrückführregelung bei dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dar.
Fig. 7(a) bis 7(d) zeigen Zeitdiagramme, die die Luft- Kraftstoffverhältnisregelung von Fig. 3 bis 6 erläutern.
Fig. 8(a) bis 8(c) stellen auf schematische Weise eine Schwankungsänderung des Ausgangs des stromabwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors in Übereinstimmung mit der Verschlechterung des Katalysators dar.
Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild der Beziehung zwischen Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10 bis 13 stellen ein Ablaufdiagramm einer Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators bei dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dar.
Fig. 14 zeigt eine Ansicht, die die Länge LVOMi der Ansprechkurve des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors definiert.
Fig. 15 stellt ein Ablaufdiagramm einer Berechnung der Frequenz des Ausgangs des Sauerstoffsensors bei dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dar.
Fig. 16 bis 19 stellen ein Ablaufdiagramm einer Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators bei dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dar.
Fig. 20 bis 22 stellen ein Ablaufdiagramm einer Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators bei dem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dar.
Fig. 23 stellt ein Ablaufdiagramm einer Berechnung der Frequenz des Ausgangs des Sauerstoffsensors bei dem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dar.
Fig. 24 zeigt eine Ansicht zum Erläutern der Berechnung der Frequenz des Ausgangs des Sauerstoffsensors von Fig. 23.
Fig. 25 stellt ein Ablaufdiagramm einer Berechnung der Frequenz des Ausgangs des Sauerstoffsensors bei dem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dar.
Fig. 26 stellt auf schematische Weise ein Diagramm der Ausgangseigenschaften eines Sauerstoffsensors dar.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Fig. 1 stellt auf schematische Weise ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Ermitteln des Verschlechterungsgrades des Katalysators dar, wenn die vorliegende Erfindung auf einen Kraftfahrzeugmotor angewandt wird.
In Fig. 1 repräsentiert das Bezugszeichen 1 eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug. 2a zeigt einen Ansaugkrümmer, der mit einem Ansauganschluss des jeweiligen Zylinders des Motors 1 verbunden ist. 11 zeigt einen Abgaskrümmer, der mit einem Abgasanschluss der jeweiligen Zylinder des Motors 1 verbunden ist. Der Ansaugkrümmer 2a ist mit einem Ansaugluftkanal 2 über einen Windkessel 2b verbunden. Der Ansaugluftkanal 2 des Motors 1 ist mit einem Luftmengenmesser 3 der Potentiometer-Art versehen zum Erfassen der in den Motor 1 eingesaugten Luftmenge. Der Luftmengenmesser 3 ist beispielsweise ein Luftmengenmesser der beweglichen Flügelart, der ein analoges Spannungssignal proportional zu der in den Motor 1 einströmenden Luftmenge erzeugt. Das Signal von dem Luftmengenmesser 3 wird zu einem Multiplexer eines Steuerschaltkreises 10 übertragen, der einen Analog-Digital- Umwandler 101 beinhaltet.
Kurbelwinkelsensoren 5 und 6 zum Erfassen des Winkels der (nicht gezeigten) Kurbelwelle des Motors 1 sind beispielsweise bei einem Verteiler 4 des Motors 1 angeordnet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel erzeugt der Kurbelwinkelsensor 5 ein Impulssignal alle 720º Kurbelwinkel und der Kurbelwinkelsensor 6 erzeugt ein Impulssignal alle 30º Kurbelwinkel. Die Impulssignale von den Kurbelwinkelsensoren 5 und 6 werden zu einer Eingangs-Ausgangsschnittstelle 102 des Steuerschaltkreises 10 zugeführt. Des weiteren wird das Impulssignal des Kurbelwinkelsensors 6 dann zu einem Unterbrechungsanschluss einer zentralen Verarbeitungseinheit 103 (CPU) zugeführt.
In dem Ansaugkanal 2 ist ein Kraftstoffeinspritzventil 7 bei einem Einlassanschluss von jedem Zylinder des Motors 1 vorgesehen für die Zufuhr von mit Druck beaufschlagtem Kraftstoff von dem Kraftstoffsystem zu den Zylindern des Motors ansprechend auf das Signal von dem Steuerschaltkreis 10.
Ein Kühlmitteltemperatursensor 9 zum Erfassen der Temperatur des Kühlmittels ist in einem Wassermantel 8 des Zylinderblocks des Motors 1 angeordnet. Der Kühlmitteltemperatursensor 9 erzeugt ein analoges Spannungssignal ansprechend auf die Temperatur THW des Kühlmittels und überträgt dieses Signal zu dem Analog-Digital- Umwandler 101 des Steuerschaltkreises 10.
In dem Abgassystem ist ein Drei-Wege-Reduktions und - oxidationskatalysator 12 in dem Abgaskanal stromabwärts des Abgaskrümmers 11 angeordnet. Der Katalysator 12 hat eine Sauerstoffspeicherfähigkeit und kann drei Schadstoffe in dem Abgas reinigen, nämlich CO, HC und NOX gleichzeitig.
Ein stromaufwärtiger Sauerstoffsensor 13 als ein stromaufwärtiger Luft-Kraftstoffverhältnissensor ist bei dem Abgaskrümmer 11 vorgesehen, das heißt stromaufwärts des Katalysators 12. Ein stromabwärtiger Sauerstoffsensor 15 als ein stromabwärtiger Luft-Kraftstoffverhältnissensor ist bei einer Abgasleitung 14 stromabwärts des Katalysators 12 angeordnet. Der stromaufwärtige Sauerstoffsensor 13 und der stromabwärtige Sauerstoffsensor 15 erzeugen Ausgangssignale in Übereinstimmung mit der Konzentration der Sauerstoffkomponenten in dem Abgas. Insbesondere erzeugen die Sauerstoffsensoren 13 und 15 bei diesem Ausführungsbeispiel Spannungsausgangssignale, wie in Fig. 25 gezeigt ist. Wie aus Fig. 25 ersichtlich ist, geben die Sauerstoffsensoren 13 und 15 ein Signal mit einer Spannung von 1 V ab, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases fett ist im Vergleich mit dem stöchiometrischen Luft- Kraftstoffverhältnis, und ein Signal mit einer Spannung von 0 V, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases im Vergleich mit dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis mager ist. Wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases sich zwischen fett und mager ändert, ändern sich die Signale der abgegebenen Spannung der Sauerstoffsensoren 13 und 15 plötzlich in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses und ändern sich von 1,0 V nach 0 V oder umgekehrt und treten durch die Abgabespannung in Übereinstimmung mit dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis VR hindurch (die Abgabespannung der Sauerstoffsensoren in Übereinstimmung mit dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis wird nachfolgend als die Referenzspannung bezeichnet). In dieser Beschreibung ist mit dem Ausdruck "Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases" das Verhältnis der Gesamtmenge der Luft, die in den Ansaugkanal, die Brennkammer und den Abgasluftkanal stromaufwärts einer gewissen Position in dem Abgaskanal gefördert wird, gegenüber der Gesamtmenge des Kraftstoffs gemeint, der in den Ansaugluftkanal, die Brennkammer und den Abgaskanal stromaufwärts der vorstehend erwähnten Position gefördert wird. Wenn keine Luft und Kraftstoff zu dem Abgaskanal zugeführt werden, stimmt deshalb das Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases mit einem Betriebsluftkraftstoffverhältnis des Motors überein (das heißt das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Motor geförderten Luftkraftstoffgemisches). Die Ausgangssignale von den Sauerstoffsensoren 13 und 15 werden zu dem Analog-Digital- Umwandler 101 des Steuerschaltkreises 10 übertragen.
Der Steuerschaltkreis 10, der aus einem Mikrocomputer bestehen kann, weist des weiteren eine zentrale Verarbeitungseinheit 103 (CPU), einen Nur-Lesespeicher 104 (ROM) zum Speichern einer Hauptroutine auf und unterbricht Routinen, wie beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzroutine und eine Zündzeitpunktroutine und Konstanten etc., einen flüchtigen Zugriffsspeicher 105 (RAM) zum Speichern vorläufiger Daten, einen Sicherungs-RAM 106 und einen Zeitgenerator 107 zum Erzeugen verschiedener Zeitsignale. Der Sicherungs-RAM 106 ist direkt mit einer (nicht gezeigten) Batterie verbunden und deshalb werden die Inhalte des Sicherungs-RAM 106 erhalten, selbst wenn der Hauptschalter des Motors abgeschaltet wird.
Eine durch den Fahrer betätigte Drosselklappe 16 ist in dem Ansaugluftkanal 2 vorgesehen zusammen mit einem Leerlaufschalter 17 zum Erfassen der Öffnung der Drosselklappe und Erzeugen eines Signals (LL-Signal), wenn die Drosselklappe 16 vollständig geschlossen ist. Dieses LL-Signal wird zu einer Eingangs-Ausgangsschnittstelle 102 des Steuerschaltkreises 10 zugeführt.
Das Bezugszeichen 19 bezeichnet einen Alarm, der aktiviert wird, wenn ermittelt wird, dass der Katalysator 12 verschlechtert ist.
Ein Herunterzähler 108, ein Flip-Flop 109 (Kippschaltung) und ein Treiberschaltkreis 110 sind in dem Steuerschaltkreis 10 zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils 7 vorgesehen.
Wenn eine Kraftstoffeinspritzmenge TAU in einer später erläuterten Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsroutine berechnet wird, wird die Menge TAU in dem Herunterzähler 108 voreingestellt und gleichzeitig wird der Flip-Flop 109 eingerichtet und infolge dessen beginnt der Treiberschaltkreis 110 die Aktivierung des Kraftstoffeinspritzventils 7. Der Herunterzähler 108 zählt das Zeitsignal von dem Zeitgenerator 107 und schließlich wird ein logisches 1-Signal von dem Anschluss des Herunterzählers 108 erzeugt, um den Flip-Flop 109 zurückzusetzen, so dass der Treiberschaltkreis 110 die Aktivierung des Kraftstoffeinspritzventils anhält, wodurch eine Kraftstoffmenge in Übereinstimmung mit der Kraftstoffeinspritzmenge TAU zu den Zylindern zugeführt wird.
Unterbrechungen treten bei der CPU 103 dann auf, wenn der Analog-Digital-Umwandler 101 eine Analog-Digital-Umwandlung vollendet und ein Unterbrechungssignal erzeugt; wenn der Kurbelwinkelsensor 6 ein Impulssignal erzeugt; und wenn der Zeitgenerator 107 ein spezielles Zeitsignal erzeugt.
Die Ansaugluftmengendaten Q von dem Luftmengenmesser 3 und die Kühlmitteltemperaturdaten THW von dem Kühlmittelsensor 9 werden von analog nach digital umgewandelt durch eine Routine (s), die bei vorgegebenen Zeitintervallen ausgeführt wird, und dann in dem RAM 105 gespeichert, das heißt, dass die Daten Q und THW in dem RAM 105 bei vorgegebenen Zeitintervallen erneuert werden. Die Motordrehzahl Ne wird durch eine Unterbrechungsroutine berechnet, die alle 30º Kurbelwinkel ausgeführt wird, das heißt bei jedem Impulssignal von dem Kurbelwinkelsensor 6, und wird in dem RAM 105 gespeichert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Luft- Kraftstoffverhältnis des Motors 1 im geschlossenen Regelkreis geregelt bei dem normalen Betrieb des Motors 1 auf der Grundlage der Ausgangssignale der Sauerstoffsensoren 13 und 15 auf eine derartige Weise, dass das Luft-Kraftstoffverhältnis des Motors sich abwechselnd zwischen fett und mager in der Umgebung des stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses ändert.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsroutine bei dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Die Routine in Fig. 2 wird durch den Steuerschaltkreis 10 bei vorgegebenen Kurbeldrehwinkeln ausgeführt (beispielsweise alle 360º Drehung der Kurbelwelle). Bei der Routine in Fig. 2 wird die Kraftstoffeinspritzmenge TAU, das heißt die Länge der Periode, während der das Kraftstoffeinspritzventil 7 Kraftstoff einspritzt, in Übereinstimmung mit der Ansaugluftmenge pro Umdrehung des Motors Q/Ne und eines Luft- Kraftstoffverhältniskorrekturfaktors FAF berechnet, der später erläutert wird. Bei der Routine in Fig. 2 werden nämlich die Ansaugluftmengendaten Q und die Motordrehzahldaten Ne aus dem vorgegebenen Speicherbereich des RAM 105 gelesen und der Wert Q/Ne wird berechnet (Schritt 201). Dann wird eine Grundkraftstoffeinspritzmenge TAUP berechnet in Übereinstimmung mit dem Wert Q/Ne durch TAUP = α · Q/Ne (beim Schritt 202). Die Grundkraftstoffeinspritzmenge TAUP ist eine Kraftstoffeinspritzmenge, die erforderlich ist, um das Luft- Kraftstoffverhältnis des zu der Brennkammer des Motors 1 zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches stöchiometrisch einzurichten, und α ist eine Konstante.
Die Ist-Kraftstoffeinspritzmenge TAU wird berechnet aus der Grundkraftstoffeinspritzmenge TAUP und dem Luft- Kraftstoffverhältniskorrekturfaktor FAF durch die folgende Formel (Schritt 203).
TAU = TAUP · FAF · β + γ
Bei der vorstehenden Formel sind β und γ Konstanten, die in Übereinstimmung mit den Betriebszuständen des Motors bestimmt werden. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge TAU berechnet wird durch die vorstehend erläuterten Schritte, wird der Wert TAU bei dem Herunterzähler 108 beim Schritt 204 eingerichtet, und dadurch wird die Kraftstoffmenge in Übereinstimmung mit dem Wert TAU von dem Kraftstoffeinspritzventil 7 eingespritzt.
Fig. 3 und 4 stellen eine erste Luft- Kraftstoffverhältnisrückführregelroutine dar, bei der der Wert des Luft-Kraftstoffverhältniskorrekturfaktors FAF in Fig. 2 in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors 13 ermittelt wird. Die Routine in Fig. 3 und 4 wird durch den Steuerschaltkreis 10 bei einem vorgegebenen Zeitintervall (beispielsweise alle 4 ms) ausgeführt.
Bei dieser Routine wird der Wert des Luft- Kraftstoffverhältniskorrekturfaktors FAF vermindert, wenn ein Spannungsausgangssignal VOM des Sauerstoffsensors 13 höher als die Referenzspannung VR1 (das heißt VOM > VR1) des Sauerstoffsensors 13 ist, und wird vermindert, wenn der Ausgang VOM niedriger oder gleich als die Referenzspannung VR1 ist (das heißt VOM < VR1). Wie vorstehend erläutert ist, ist die Referenzspannung VR1 eine Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors 13, die dem stöchiometrischen Luft- Kraftstoffverhältnis entspricht. Durch Einstellen des Werts FAF in Übereinstimmung mit dem Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des Motors in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses gehalten, selbst wenn die Eigenschaften der Elemente des Kraftstoffzufuhrsystems, wie beispielsweise des Luftmengenmessers 3 und des Kraftstoffeinspritzventils 7 von den Gestaltungseigenschaften um einen gewissen Betrag abweichen.
Das Ablaufdiagramm in den Fig. 3 und 4 kurz erläutert. Wenn die Routine in Fig. 3 beginnt, wird beim Schritt 301 ermittelt, ob die Bedingungen zum Ausführen der Luft- Kraftstoffverhältnisrückführregelung erfüllt sind. Die beim Schritt 301 bestimmten Bedingungen sind beispielsweise, ob der Sauerstoffsensor 13 aktiviert ist, ob der Motor 1 aufgewärmt ist und ob eine vorgegebene Zeit verstrichen ist seitdem ein Kraftstoffabsperrvorgang (bei dem die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen ist), wie beispielsweise ein Motorsbremsvorgang beendet ist. Wenn diese Bedingungen beim Schritt 301 erfüllt sind, führt die Routine die Schritte 302 und die anderen Schritte aus, um den Wert FAF zu berechnen. Wenn eine der Bedingungen nicht erfüllt ist, wird die Routine beendet nach dem Einrichten des Werts der Marke XMFB auf 0 beim Schritt 325 in Fig. 4. XMFB ist eine Marke, die repräsentiert, ob die erste Luft-Kraftstoffverhältnisregelung ausgeführt wird, und XMFB 0 bedeutet, dass die erste Luft-Kraftstoffverhältnisregelung unterbrochen ist.
Schritte 302 bis 315 in Fig. 3 sind Schritte zum Ermitteln des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases. F1 in Schritt 309 und 315 ist eine Marke, die repräsentiert, ob das Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases sich auf der fetten Seite befindet (F1 = 1) oder auf der mageren Seite (F1 = 0) im Vergleich mit dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis. Der Wert von F1 wird umgeschaltet (umgekehrt) von 1 nach 0 (ein magerer Zustand zu einem fetten Zustand), wenn der Sauerstoffsensor 13 kontinuierlich ein fettes Signal (das heißt VOM > VR1) für mehr als eine vorgegebene Zeitperiode (TDR) abgibt (Schritte 303 und 310 bis 315). Auf ähnliche Weise wird der Wert von F1 umgeschaltet (umgekehrt) von 0 nach 1 (ein fetter Zustand zu einem mageren Zustand), wenn der Sauerstoffsensor 13 kontinuierlich ein mageres Signal (VOM < VR1) für mehr als eine vorgegebene Zeitperiode (TDL) abgibt (Schritte 303 und 304 bis 309). CDLY in dem Ablaufdiagramm ist ein Zähler zum Ermitteln der Zeitgebung zum Umkehren des Werts der Marke F1. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist TDL beim Schritt 307 eine negative Konstante und TDR beim Schritt 313 ist eine positive Konstante.
Bei den Schritten 316 bis 324 in Fig. 4 wird der Wert FAF in Übereinstimmung mit dem Wert der Marke F1 eingestellt, die durch die vorstehend erläuterten Schritte eingerichtet ist. Beim Schritt 316 wird ermittelt, ob das Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases umgekehrt wird (das heißt geändert wird von einem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis zu einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis oder umgekehrt) seit die Routine zuletzt ausgeführt wurde durch Ermitteln, ob der Wert F1 sich von 1 nach 0 oder von 0 nach 1 geändert hat. Wenn der Wert F1 sich von 1 nach 0 geändert hat (ein fetter Zustand zu einem mageren Zustand) seit die Routine zum letzten Mal ausgeführt wurde (Schritte 316 und 317), wird der Wert FAF schrittweise um einen relativ großen Betrag RSR erhöht (Schritt 318), und wenn der Wert F1 sich von 0 nach 1 geändert hat (ein magerer Zustand zu einem fetten Zustand) seit die Routine zum letzten Mal ausgeführt wurde (Schritte 316 und 317), wird der Wert FAF schrittweise um einen relativ großen Betrag RSL vermindert (Schritt 319). Wenn der Wert F1 sich nicht geändert hat seit die Routine zuletzt ausgeführt wurde und wenn der Wert F1 = 0 ist, wird der Wert FAF um einen relativ kleinen Betrag KIR jedes Mal beim Ausführen der Routine erhöht solange wie der Wert Fi gleich 0 ist (Schritte 316, 320 und 321). Wenn auf ähnliche Weise der Wert F1 sich nicht geändert hat und wenn der Wert F1 = 1 ist, wird der Wert FAF um einen relativ kleinen Betrag KIL jedes Mal beim Ausführen der Routine vermindert (Schritte 316, 320 und 322). Wenn nämlich der Wert F1 nicht umgekehrt wird, wird der Wert FAF graduell erhöht oder vermindert in Übereinstimmung damit, ob das Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases (Fl) fett oder mager ist. Des weiteren ist der Wert FAF durch den Maximalwert (beispielsweise 1,2) und den Minimalwert (beispielsweise 0,8) begrenzt, um den Wert FAF innerhalb des Bereichs zu halten, der durch den Maximal- und Minimalwert bestimmt ist (Schritt 323). Dann wird die Routine dieses Mal beendet nach dem Einrichten des Werts der Marke XMFB bei 1 beim Schritt 324.
Als nächstes wird eine zweite Luft- Kraftstoffverhältnisregelung erläutert, bei der die Werte RSR und RSL in Übereinstimmung mit dem Ausgang VOS des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 15 ermittelt werden. Fig. 5 und 6 stellen Ablaufdiagramme der zweiten Luft- Kraftstoffverhältnisregelroutine bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dar. Bei dieser Routine werden Werte der zweiten Luft-Kraftstoffverhältniskorrekturfaktoren RSR und RSL in Übereinstimmung mit dem Ausgang des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 15 berechnet. Diese Routine wird normalerweise bei Zeitintervallen ausgeführt, die länger als die bei der ersten Luft- Kraftstoffverhältnisregelroutinensteuerung sind (beispielsweise alle 500 ms).
Bei dieser Routine wird die Ausgangsspannung VOS des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 15 mit einer Referenzspannung VR2 verglichen und die bei der ersten Luft- Kraftstoffverhältnisregelroutine verwendeten Beträge RSR und RSL ändern sich in Übereinstimmung damit, ob VOS größer oder kleiner als VR2 ist. Die Referenzspannung VR2 ist eine Ausgangsspannung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 15, die dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis entspricht. Wenn VOS > VR2 gilt, das heißt wenn das Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases stromabwärts des Katalysators fett ist, im Vergleich mit dem stöchiometrischen Luft- Kraftstoffverhältnis, wird der Betrag RSR vermindert und gleichzeitig wird der Betrag RSL erhöht. Wenn auf ähnliche Weise VOS < VR2 gilt, das heißt, wenn das Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases stromabwärts des Katalysators mager ist im Vergleich mit dem stöchiometrischen Luft- Kraftstoffverhältnis, wird der Betrag RSR erhöht und der Betrag RSL wird gleichzeitig vermindert. Wenn der Betrag RSR größer wird, wird der Wert FAF auch größer und dadurch wird die Kraftstoffeinspritzmenge größer, die durch die Routine in Fig. 2 ermittelt wird. Wenn im Gegensatz hierzu der Betrag RSL größer wird, wird der Wert FAF kleiner und die Kraftstoffeinspritzmenge wird kleiner. Selbst wenn die Eigenschaften der Elemente des Kraftstoffsystems sich ändern, wird deshalb die Abweichung von den Gestaltungseigenschaften korrigiert durch die Änderung der Werte RSR und RSL und dadurch wird das Luftkraftstoffverhältnis des Motors bei dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis gehalten.
Das Ablaufdiagramm der zweiten Luft- Kraftstoffverhältnisregelroutine in den Fig. 5 und 6 wird nachfolgend kurz erläutert.
In Fig. 5 wird bei Schritten 501 und 502 ermittelt, ob die Bedingungen zum Ausführen der zweiten Luft- Kraftstoffverhältnisregelung erfüllt sind. Die beim Schritt S01 ermittelten Bedingungen sind, ob der Betrieb des Motors sich nicht bei einem Leerlaufbetrieb befindet zusätzlich zu den Bedingungen ähnlich den Bedingungen, die beim Schritt 301 in Fig. 3 ermittelt werden. Bei dieser Routine wird jedoch beim Schritt 501 ermittelt, ob die erste Luft- Kraftstoffverhältnisregelroutine ausgeführt wird, auf der Grundlage des Werts der Marke XMFB. Wenn alle Bedingungen beim Schritt 501 erfüllt sind und die erste Luft- Kraftstoffverhältnisregelroutine ausgeführt wird, wird ein Wert der Marke XSFB auf 1 eingerichtet beim Schritt 504 und die Werte RSRund RSL werden bei Schritten 505 bis 514 in Fig. 6 eingestellt. Wenn eine der Bedingungen beim Schritt 501 nicht erfüllt ist oder wenn die erste Luft- Kraftstoffverhältnisregelroutine unterbrochen ist, wird der Wert der Marke XSFB beim Schritt 503 auf 0 eingerichtet und die Routine wird sofort beendet. XSFB ist eine Marke, die repräsentiert, ob die zweite Luft-Kraftstoffverhältnisregelung ausgeführt wird, und XSFB = 1 bedeutet, dass die zweite Luft- Kraftstoffverhältnisregelung ausgeführt wird, und XSFB = 0 bedeutet, dass die zweite Luft-Kraftstoffverhältnisregelung unterbrochen ist.
Bei den Schritten 505 bis 514 wird der Wert RSR erhöht oder vermindert in Übereinstimmung damit, ob das Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases, das durch den stromabwäritgen Sauerstoffsensor 15 erfasst wird, fett oder mager ist. Beim Schritt 505 wird nämlich der Ausgang VOS des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 15 durch den Analog-Digital-Umwandler gelesen. Beim Schritt 506 wird VOS mit der Referenzspannung VRa verglichen, um zu ermitteln, ob das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases stromabwärts des Katalysators fett oder mager ist. Wenn VOS ≤ VR2 gilt (mager), wird der Wert RSR erhöht um einen Betrag ΔRS beim Schritt 507 und danach wird der Wert RSR durch den Maximalwert MAX bei den Schritten 508 und 509 beschränkt (beispielsweise MAX = 0,09 bei diesem Ausführungsbeispiel). Auf ähnliche Weise wird der Wert RSR um den Betrag ΔRS vermindert, wenn VOS > VR2 beim Schritt 510 gilt (fett), und danach wird der Wert RSR durch den Minimalwert MIN bei den Schritten 511 und 512 begrenzt (beispielsweise MIN = 0,01 bei diesem Ausführungsbeispiel). Der Wert RSL wird dann beim Schritt 513 durch RSR = 0,1 - RSR berechnet. Die Summe der Werte von RSR und RSL wird nämlich immer bei einem konstanten Wert 0,1 gehalten. Deshalb wird RSR vermindert und RSL gleichzeitig erhöht bei der zweiten Luft-Kraftstoffverhältnisregelung, wenn der stromabwärtige Sauerstoffsensor ein fettes Luft- Kraftstoffsignal abgibt (das heißt VOS > VR2), und wenn der stromabwärtige Sauerstoffsensor ein mageres Luft- Kraftstoffverhältnissignal abgibt (das heißt VOS ≤ VR2), wird RSR erhöht und RSL wird gleichzeitig vermindert.
Fig. 7(a) bis 7(d) zeigen Änderungen der Werte des Zählers CDLY (der Verlauf in Fig. 7(b)), der Marke F1 (der Verlauf in Fig. 7(c)) und von FAF (der Verlauf in 7(d)) in Übereinstimmung mit der Änderung des Luft- Kraftstoffverhältnisses (A/F), das durch den stromaufwärtigen Sauerstoffsensor 13 erfasst wird (der Verlauf in Fig. 7(a)), wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis durch die Routinen in den Fig. 3, 4 und 5, 6 geregelt wird. Wie durch den Verlauf in Fig. 7(a) gezeigt ist, ändert sich der Wert der Marke F1 nicht sofort von 0 nach 1, selbst wenn das durch den stromaufwärtigen Sauerstoffsensor 13 erfasste Luft-Kraftstoffverhältnis sich von einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis zu einem fetten Luft- Kraftstoffverhältnis ändert. Der Wert F1 ändert sich von 0 nach 1 nur dann, wenn der Wert des Zählers CDLY sich von 0 nach TDR erhöht (TDR > 0), das heißt, dass sich der Wert F1 von 0 nach 1 ändert, wenn eine Periode in Übereinstimmung mit dem Wert TDR (gezeigt durch T1 in Fig. 7(c)) verstrichen ist nachdem sich A/F von einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis zu einem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis geändert hat. Auf ähnliche Weise ändert sich der Wert F1 von 1 nach 0, wenn eine (durch T2 in Fig. 7(c) gezeigte) Zeitperiode in Übereinstimmung mit dem Wert TDL (TDL < 0) verstrichen ist nachdem sich A/F von einem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis zu einem mageren Luft- Kraftstoffverhältnis geändert hat. Folglich ändert sich der Wert F1 nicht, selbst wenn A/F sich für eine kurze Zeit ändert (wie durch N in Fig. 7(a) gezeigt ist) aufgrund beispielsweise eines Rauschens des Ausgangssignals des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors und dadurch wird die Stabilität der Luft- Kraftstoffverhältnisregelung in Fig. 3 bis 6 erhöht.
Als ein Ergebnis der ersten und der zweiten Luft- Kraftstoffverhältnisrückführregelung schwankt der Luft- Kraftstoffverhältniskorrekturfaktor FAF regelmäßig um einen Mittelwert 1,0 herum, und das Betriebsluftkraftstoffverhältnis des Motors wechselt regelmäßig zwischen einem fetten Luft- Kraftstoffverhältnis und einem mageren Luft- Kraftstoffverhältnis ab. Wie des weiteren aus dem Verlauf von Fig. 7(d) ersichtlich ist, schwankt der Wert FAF stark zu einer fetten Luft-Kraftstoffverhältnisseite und nicht zu einer mageren Luft-Kraftstoffverhältnisseite, wenn der Wert RSR sich erhöht und der Wert RSL sich gleichzeitig vermindert durch die zweite Luft-Kraftstoffverhältnisregelung in den Fig. 5 und 6, wodurch das Luft-Kraftstoffverhältnis des Motors als ein Ganzes zu einer fetten Luft-Kraftstoffverhältnisseite verschoben wird. Wenn auf ähnliche Weise der Wert RSR vermindert wird (der Wert RSL wird erhöht) durch die zweite Luft-Kraftstoffverhältnisregelung, wird das Luft- Kraftstoffverhältnis des Motors als ein Ganzes zu einer mageren Luft-Kraftstoffverhältnisseite verschoben. Wenn die Werte RSR und RSL durch die zweite Luft-Kraftstoffverhältnisregelung geändert werden, wird deshalb das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Katalysator einströmenden Abgases zu einer fetten Luft- Kraftstoffverhältnisseite oder einer mageren Luft- Kraftstoffverhältnisseite verschoben.
Als nächstes wird der Grundsatz der Erfassung der Verschlechterung des katalytischen Umwandlers bei diesem Ausführungsbeispiel erläutert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Verschlechterung des Katalysators erfasst durch Ermitteln der Verschlechterung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators. Wie vorstehend erläutert ist, führt der Katalysator einen Sauerstoffspeichervorgang aus, wobei Sauerstoff aus dem Abgas absorbiert wird, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Katalysator einströmenden Abgases mager ist und der absorbierte Sauerstoff freigegeben wird, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Katalysator einströmenden Abgases fett ist. Aufgrund dieses Sauerstoffspeichervorgangs wird die Schwankung des Luft- Kraftstoffverhältnisses des aus dem Katalysator ausströmenden Abgases klein, selbst wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Katalysator einströmenden Abgases zwischen einem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis und einem mageren Luft- Kraftstoffverhältnis regelmäßig schwankt, wie durch den Verlauf von Fig. 8(a) gezeigt ist. Wenn die Verschlechterung des Katalysators fortschreitet, wird jedoch die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators niedrig und die maximal in dem Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge nimmt ab. Wenn sich der Katalysator verschlechtert, gibt der Katalysator deshalb den gesamten darin gespeicherten Sauerstoff innerhalb der fetten Periode ab, wobei das Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases sich auf einer fetten Luft- Kraftstoffverhältnisseite befindet, und da kein Sauerstoff von dem Katalysator freigegeben wird, wird danach das Luft- Kraftstoffverhältnis des aus dem Katalysator ausströmenden Abgases dasselbe wie das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Katalysator einströmenden Abgases (Fig. 8(b)). Das Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases stromabwärts des Katalysators schwankt nämlich auf dieselbe Weise wie das des Abgases stromaufwärts des Katalysators und dadurch erhöht sich die Länge pro Einheitszeit der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors.
Deshalb kann die Verschlechterung des Katalysators ermittelt werden durch Überwachen der Länge pro Zeiteinheit der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors 15 in einem gewissen Ausmaß.
Wie vorstehend erwähnt ist, wenn der Katalysator teilweise gebrochen ist oder wenn der stromabwärtige Sauerstoffsensor sich verschlechtert, erhöht sich jedoch die Länge der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors nicht in dem Grad, dass der Katalysator als verschlechtert ermittelt wird (Fig. 8(c)). Deshalb tritt das Problem auf, dass der Katalysator nicht als verschlechtert ermittelt werden kann durch Überwachen der Länge der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird das vorstehende Problem durch eine in Fig. 9 gezeigte Vorrichtung gelöst. Die Vorrichtung weist einen Luft-Kraftstoffverhältnissensor zum Erfassen des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases auf, wobei der Sensor in dem Abgaskanal stromaufwärts eines Katalysators angeordnet ist, der eine Sauerstoffspeicherfähigkeit hat, und einen Luft- Kraftstoffverhältnissensor zum Erfassen des Luft- Kraftstoffverhältnisses des Abgases, wobei der Sensor in dem Abgaskanal stromabwärts des Katalysators angeordnet ist. Die Vorrichtung weist des weiteren eine Luft- Kraftstoffverhältnisrückführregeleinrichtung auf zum Regeln des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Motors im geschlossenen Regelkreis auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis auf der Grundlage von zumindest der Ausgangsspannung VOM des stromaufwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensors.
Die Vorrichtung weist des weiteren eine erste Längenberechnungseinrichtung auf zum Berechnen der Länge LVOM der Ansprechkurve des Ausgangs des stromaufwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors für eine vorgegebene Zeitperiode während der Luft-Kraftstoffverhältnisrückführregelung durch die Luft-Kraftstoffverhältnisrückführregeleinrichtung und eine zweite Längenberechnungseinrichtung zum Berechnen der Länge LVOS der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors für die vorgegebene Zeitperiode während der Luft-Kraftstoffverhältnisrückführregelung durch die Luft-Kraftstoffverhältnisrückführregeleinrichtung.
Die Vorrichtung weist des weiteren eine erste Frequenzberechnungseinrichtung zum Berechnen der Frequenz FVOM des Ausgangs des stromaufwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors und eine zweite Frequenzberechnungseinrichtung auf zum Berechnen der Frequenz FVOS des Ausgangs des stromabwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors. Der Faktor zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs von jedem Luft-Kraftstoffverhäitnissensor wird hochgezählt, wenn die Ausgangsspannung VOM des stromaufwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensors eine Referenzspannung VR1 erreicht für die vorgegebene Zeitperiode während der Luft-Kraftstoffverhältnisrückführregelung durch die Luft-Kraftstoffverhältnisrückführregeleinrichtung.
Die Vorrichtung weist des weiteren eine Verschlechterungsermittlungseinrichtung auf zum Berechnen des Verhältnisses LVOS/LVOM der Länge der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensors gegenüber der Länge der Ansprechkurve des Ausgangs des stromaufwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensors, Berechnen des Verhältnisses FVOS/FVOM der Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissensors gegenüber der Frequenz des Ausgangs des stromaufwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors und Ermitteln der Verschlechterung des Katalysators auf der Grundlage des Längenverhältnisses LVOS/LVOM und des Frequenzverhältnisses FVOS/FVOM.
Wie in Fig. 14 gezeigt ist, wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Länge der Ansprechkurve des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors berechnet durch Integrieren für die vorgegebene Zeitperiode die absolute Differenz ( VOMi - VOMi-1 ) zwischen den Höhen von zwei aufeinanderfolgenden Ausgangssignalen, das heißt der Ausgangsspannung VOMi des Sensors dieses Durchlaufs der Routine und der Ausgangsspannung VOMi-1 des Sensors beim letzten Durchlauf der Routine. Es soll beachtet werden, dass für die einfache Darstellung in Fig. 14 das Probeintervall zwischen der Ausgangsspannung VOMi des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors dieses Durchlaufs der Routine und der Ausgangsspannung VOMi-1 des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors beim letzten Mal bei der Routine groß ist. Des weiteren kann die berechnete Länge der Ansprechkurve des Ausgangs des Sensors korrigiert werden auf der Grundlage des Probeintervalls, um die Ablenkung der berechneten Länge abzuwandeln.
Die Länge der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors wird auf eine ähnliche Weise wie vorstehend berechnet.
Wie vorstehend erwähnt ist, wenn der Katalysator teilweise gebrochen ist, kann der Katalysator nicht als verschlechtert ermittelt werden auf der Grundlage nur der Länge der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors, da die Ausgangslänge sich nicht gegenüber der vorgegebenen Länge erhöht, so dass der Katalysator als verschlechtert ermittelt wird.
Wenn des weiteren die vorgegebene Länge zu klein eingerichtet ist, um die Verschlechterung des Katalysators zu ermitteln, der teilweise gebrochen ist, wird der Katalysator, der nicht verschlechtert ist, fehlerhaft als verschlechtert ermittelt, wenn der Ausgang des stromabwärtigen Sauerstoffsensors schwankt aufgrund von Rauschen und Störungen und dadurch wird die Länge des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors erhöht.
Andererseits kann der Katalysator nicht fehlerfrei als verschlechtert ermittelt werden auf der Grundlage nur der Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors, da bei einer geringen Verschlechterung des Katalysators die Ausgangsfrequenz ähnlich der des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors wird trotz des Verschlechterungsgrads des Katalysators.
Erfindungsgemäß wird ermittelt, ob der Katalysator verschlechtert ist, auf der Grundlage des Längenverhältnisses der Sauerstoffsensoren und des Frequenzverhältnisses der Sauerstoffsensoren.
Wenn bei dem ersten Ausführungsbeispiel das Längenverhältnis größer als das erste vorgegebene Verhältnis ist, wird ermittelt, dass der Katalysator verschlechtert ist. Wenn des weiteren das Längenverhältnis größer ist als das zweite vorgegebene Verhältnis, das kleiner als das erste vorgegebene Verhältnis ist, und das Frequenzverhältnis größer als das dritte vorgegebene Verhältnis ist, wird ermittelt, dass der Katalysator verschlechtert ist.
Fig. 10 bis 13 stellen ein Ablaufdiagramm dar einer Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators bei dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Die Routine in Fig. 10 bis 13 wird durch den Steuerschaltkreis 10 bei vorgegebenen Intervallen ausgeführt.
Beim Schritt 1101 wird beurteilt, ob die erste Luft- Kraftstoffverhältnisregelung ausgeführt wird (XMFB = 1). Wenn beim Schritt 1101 XMFB = 1 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1102 fort. Wenn andererseits XMFB ≠ 1 gilt, wird der Verarbeitungszyklus beendet.
Beim Schritt 1102 wird durch eine Magerüberwachung beurteilt, ob der stromaufwärtige Sauerstoffsensor kontinuierlich ein mageres Signal abgibt für mehr als eine vorgegebene Zeitperiode. Wenn beim Schritt 1102 der stromaufwärtige Sauerstoffsensor kontinuierlich ein mageres Signal abgibt für mehr als die vorgegebene Zeitperiode, wird der Verarbeitungszyklus beendet. Andererseits gibt der stromaufwärtige Sauerstoffsensor nicht kontinuierlich ein mageres Signal für mehr als die vorgegebene Zeitperiode ab, wobei die Routine zum Schritt 1103 fortschreitet.
Beim Schritt 1103 wird durch eine Fettüberwachungseinrichtung beurteilt, ob der stromaufwärtige Sauerstoffsensor kontinuierlich ein fettes Signal abgibt für mehr als die vorgegebene Zeitperiode. Wenn der stromaufwärtige Sauerstoffsensor beim Schritt 1103 kontinuierlich ein fettes Signal für mehr als die vorgegebne Zeitperiode abgibt, wird der Verarbeitungszyklus beendet. Andererseits gibt der stromaufwärtige Sauerstoffsensor nicht kontinuierlich ein fettes Signal für mehr als die vorgegebene Zeitperiode ab, wobei die Routine zum Schritt 1104 fortschreitet.
Beim Schritt 1104 wird beurteilt, ob die zweite Luft- Kraftstoffverhältnisregelung ausgeführt wird (XSFB = 1). Wenn beim Schritt 1104 XSFB = 1 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1105 in Fig. 11 fort. Wenn andererseits XSFB ≠ 1 gilt, wird der Verarbeitungszyklus beendet.
Bei den vorstehenden Schritten 1101 bis 1104 wird beurteilt, ob der Zustand des Betriebs des Motors die Zeit ist, wenn die Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators ausgeführt werden kann. Gemäß den Schritten 1101 und 1104 kann die Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators nicht ausgeführt werden, wenn entweder die erste oder die zweite Luft-Kraftstoffverhältnisregelung nicht ausgeführt wird. Des weiteren kann gemäß den Schritten 1102 und 1103 die Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators nicht ausgeführt werden, wenn der stromaufwärtige Sauerstoffsensor kontinuierlich ein mageres Signal oder ein fettes Signal für mehr als eine vorgegebene Zeitperiode abgibt, da eine wirksame Länge der Ansprechkurve und eine wirksame Frequenz des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors nicht erhalten werden kann. Somit wird die Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators ausgeführt, wenn der Ausgang des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors schwankt, wie in Fig. 8(a) gezeigt ist.
Beim Schritt 1105 wird die absolute Länge VOMi - VOMi-1 der Ansprechkurve des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors zwischen der Ausgangsspannung VOMi-1 des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors bei der letzten Routine (letzter Durchlauf der Routine) und der Ausgangsspannung VOMi des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors dieses Durchlaufs der Routine zu der Länge LVOMi-1 der Ansprechkurve des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors hinzugefügt, wobei die Länge LVOMi integriert wird bis zu der letzten Routine und die Frequenz CFBM des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors zwischen der letzten Routine und dieser Routine (dieser Durchlauf der Routine), wobei die Frequenz berechnet wird gemäß der Routine zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des Sauerstoffsensors, die später beschrieben wird, wird zu der Frequenz FVOMi-1 des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors hinzugefügt, wobei die Frequenz FVOMi-1 integriert wird bis zu der letzten Routine und dann schreitet die Routine zum Schritt 1106 fort.
Beim Schritt 1106 wird die absolute Länge VOSi - VOSi-1 der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors zwischen der Ausgangsspannung VOSi-1 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors bei der letzten Routine und der Ausgangsspannung VOSi des stromabwärtigen Sauerstoffsensors dieses Mal bei der Routine zu der Länge LVOSi-1 der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors hinzugefügt, wobei die Länge LVOSi-1 integriert wird bis zu der letzten Routine und die Frequenz CFBS des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors zwischen der letzten Routine und dieser Routine, wobei die Frequenz CFBS berechnet wird gemäß der Routine zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des Sauerstoffsensors, die später beschrieben wird, wird zu der Frequenz FVOSi-1 des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors hinzugefügt, wobei die Frequenz FVOSi-1 integriert wird bis zu der letzten Routine, und dann schreitet die Routine zum Schritt 1107 fort.
Beim Schritt 1107 wird VOMi-1 erneuert durch VOMi, VOSi-1 wird erneuert durch VOSi, LVOMi-1 wird erneuert durch LVOMi, LVOSi-1 wird erneuert durch LVOSi, FVOMi-1 wird erneuert durch FVOMi und FVOSi-1 wird erneuert durch FVOSi, und die Routine schreitet zum Schritt 1108 in Fig. 12 fort.
Beim Schritt 1109 wird der Zähler CTIME hochgezählt und die Routine schreitet zum Schritt 1110 fort.
Beim Schritt 1110 wird beurteilt, ob der Zähler CTIME größer als ein vorgegebener Wert C&sub0; ist (CTIME > C&sub0;). Wenn beim Schritt 1110 CTIME > C&sub0; gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1111 fort, wobei das Längenverhältnis LVOSi/LVOMi , und das Frequenzverhältnis FVOSi/FVOMi berechnet werden, und dann schreitet die Routine zum Schritt 1112 fort. Wenn andererseits beim Schritt 1110 CTIME ≤ C&sub0; gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1120 in Fig. 13 fort, wobei CFBM und CFBS gelöscht werden, und der Verarbeitungszyklus wird beendet.
Beim Schritt 1112 wird beurteilt, ob das Längenverhältnis LVOSi/LVOMi größer oder gleich als das vorgegebene Verhältnis SH&sub1; ist (LVOSi/LVOMi ≥ SH&sub1;). Wenn beim Schritt 1112 LVOSi/LVOMi ≥ SH&sub1; gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1115 fort, wobei die Alarmmarke ALM eingerichtet wird (ALM wird auf "1" eingerichtet), wobei die Routine zum Schritt 1117 fortschreitet, wobei der Alarm aktiviert wird, wobei die Routine zum Schritt 1118 fortschreitet, wobei ALM in dem B-RAM gespeichert wird als Daten für die Wartung des Katalysators, und die Routine schreitet zum Schritt 1119 fort. Wenn andererseits beim Schritt 1112 LVOSi/LVOMi < SH1 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1113 fort.
Beim Schritt 1113 wird beurteilt, ob das Längenverhältnis LVOSi/LVOMi größer oder gleich als das zweite vorgegebene Verhältnis SH&sub2; ist (LVOSi/LVOM1 ≥ SH&sub2;). Wenn beim Schritt 1113 LVOSi/LVOMi ≥ SH&sub2; gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1114 fort. Wenn andererseits beim Schritt 1113 LVOSi/LVOMi < SH&sub2; gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1116 fort, beim dem die Alarmmarke ALM zurückgesetzt wird (ALM wird auf "0" gesetzt), die Routine schreitet zum Schritt 1118 fort, wobei ALM in dem B-RAM gespeichert wird, und die Routine schreitet zum Schritt 1119 fort.
Beim Schritt 1114 wird beurteilt, ob das Frequenzverhältnis FVOSi/FVOMi größer oder gleich als das vorgegebene dritte Verhältnis SH&sub3; ist (FVOSi/FVOMi ≥ SH&sub3;). Wenn beim Schritt 1114 FVOSi/FVOMi ≥ SH&sub3; gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1115 fort, bei dem die Alarmmarke ALM eingerichtet wird (ALM wird auf "1" eingerichtet), die Routine schreitet zum Schritt 1117 fort, wobei der Alarm aktiviert wird, die Routine schreitet zum Schritt 1118 fort, wobei ALM in dem B-RAM gespeichert wird, und die Routine schreitet zum Schritt 1119 in Fig. 13 fort. Wenn andererseits beim Schritt 1114 FVOSi/FVOMi < SH&sub3; gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1116 fort, bei dem die Alarmmarke ALM zurückgesetzt wird (ALM wird auf "0" gesetzt), die Routine schreitet zum Schritt 1118 fort, wobei ALM in dem B-RAM gespeichert wird und die Routine schreitet zum Schritt 1119 in Fig. 13 fort.
Gemäß den Schritten 1112 bis 1114 wird ermittelt, ob der Katalysator verschlechtert ist. Wenn ermittelt wird, dass der Katalysator verschlechtert ist, wird die Alarmmarke ALM eingerichtet und der Alarm wird aktiviert. Wenn andererseits ermittelt wird, dass der Katalysator nicht verschlechtert ist, wird die Alarmmarke ALM zurückgesetzt.
Beim Schritt 1119 werden VOMi-1, VOMi, VOSi-1, VOSi, LVOMi-1, LVOMi, LVOSi-1, LVOSi, FVOMi-1, FVOMi, FVOSi-1, FVOSi und CTIME gelöscht und die Routine schreitet zum Schritt 1120 fort.
Beim Schritt 1120 werden CFBM und CFBS gelöscht und der Verarbeitungszyklus wird beendet.
Fig. 15 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Berechnung der Frequenz des Ausgangs des Sauerstoffsensors darstellt. Beim Schritt 1210 wird beurteilt, ob die Ausgangsspannung VOMi des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors bei dieser Routine kleiner oder gleich als die Referenzspannung VR1 ist (VOMi ≤ VR1). Wenn beim Schritt 1210 VOMi ≤ VR1 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1220 fort. Wenn andererseits VOMi > VR1 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1230 fort.
Beim Schritt 1220 wird beurteilt, ob die Ausgangsspannung VOMi-1 des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors bei der letzten Routine kleiner oder gleich als die Referenzspannung VR1 ist (VOMi-1 ≤ VR1). Wenn beim Schritt 1220 VOMi-1 ≤ VR1 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1250 fort. Wenn andererseits VOMi-1 > VR1 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1240 fort, bei dem der Faktor CFBM zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors hochgezählt wird und die Routine schreitet zum Schritt 1250 fort.
Beim Schritt 1230 wird beurteilt, ob VOMi-1 kleiner oder gleich als VR1 ist (VOMi-1 ≤ VR1). Wenn beim Schritt 1230 VOMi-1 ≤ VR1 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1240 fort, bei dem der Faktor CFBM zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors hochgezählt wird und die Routine schreitet zum Schritt 1250 fort. Wenn andererseits VOMi-1 > VR1 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1250 fort.
Beim Schritt 1250 wird VOMi-1 durch VOMi erneuert, und die Routine schreitet zum Schritt 1260 fort.
Beim Schritt 1260 wird beurteilt, ob die Ausgangsspannung VOSi des stromabwärtigen Sauerstoffsensors bei dieser Routine kleiner oder gleich als die Referenzspannung VR2 ist (VOSi ≤ VR2). Wenn beim Schritt 1260 VOSi ≤ VR2 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1270 fort. Wenn andererseits VOSi > VR2 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1280 fort.
Beim Schritt 1270 wird beurteilt, ob die Ausgangsspannung VOSi-1 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors bei der letzten Routine kleiner oder gleich als die Referenzspannung VR2 ist (VOMi-1 ≤ VR2). Wenn beim Schritt 1270 VOSi-1 ≤ VR2 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1300 fort. Wenn andererseits VOSi-1 > VR2 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1290 fort, bei dem der Faktor CFBS zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors hochgezählt wird und die Routine schreitet zum Schritt 1300 fort.
Beim Schritt 1280 wird beurteilt, ob VOSi-1 kleiner oder gleich als VR2 ist (VOSi-1 VR2). Wenn beim Schritt 1280 VOSi-1 ≤ VR2 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1290 fort, bei dem der Faktor CFBS zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors hochgezählt wird und die Routine schreitet zum Schritt 1300 fort. Wenn andererseits VOSi-1 > VR2 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1300 fort.
Beim Schritt 1300 wird VOSi-1 durch VOSi erneuert und der Verarbeitungszyklus wird beendet.
Es ist vorteilhaft, dass erfindungsgemäß genau ermittelt wird, ob der Katalysator verschlechtert ist, auf der Grundlage des Längenverhältnisses der Ansprechkurven der Ausgänge der Sauerstoffsensoren und des Frequenzverhältnisses der Ausgänge der Sauerstoffsensoren.
Die Eigenschaft des Ausgangs des Sauerstoffsensors hängt von dem Betriebszustand des Motors ab, der ermittelt wird durch eine Motordrehzahl, eine Ansaugluftmenge, die in den Motor hinein zugeführt wird, eine Motorlast, eine Temperatur des Wassers des Motors, einen Öffnungsgrad der Drosselklappe etc. Deshalb wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beurteilt, ob die Verschlechterung des Katalysators ermittelt werden sollte.
Fig. 16 bis 19 zeigen ein Ablaufdiagramm, das eine Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators bei dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt. Nachfolgend werden die Schritte 1301 bis 1304 und die Schritte 1305 bis 1321 nicht erläutert, da die Schritte 1301 bis 1304 den Schritten 1101 bis 1104 von Fig. 10 entsprechen und die Schritte 1305 bis 1321 den Schritten 1105 bis 1121 von Fig. 11, 12 und 13 entsprechen.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wenn beim Schritt 1304 die zweite Luft-Kraftstoffverhältnisregelung ausgeführt wird (XSFB = 1), schreitet die Routine zum Schritt 1304a fort. Beim Schritt 1304a wird beurteilt, ob der Betriebszustand des Motors sich bei dem Ermittlungszustand befindet, der die Durchführung der Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators ermöglicht. Wenn der Betriebszustand des Motors sich bei dem Schritt 1304 bei dem Ermittlungszustand befindet, schreitet die Routine zum Schritt 1305 in Fig. 17 fort. Wenn andererseits der Betriebszustand des Motors sich bei dem Schritt 1304a nicht bei dem Ermittlungszustand befindet, wird der Verarbeitungszyklus beendet.
Deshalb wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Genauigkeit der Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators erhöht, da die Ermittlung der Verschlechterung ausgeführt wird, wenn der Betriebszustand des Motors sich bei dem Zustand befindet, dass die Rückführregelung des Luft- Kraftstoffverhältnisses wirksam ist.
Es soll beachtet werden, dass die anderen Routinen außer der Routine für die Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators bei dem zweiten Ausführungsbeispiel dieselben wie jene bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind.
Wie vorstehend erwähnt ist, hängt die Eigenschaft des Ausgangs des Sauerstoffsensors von dem Betriebszustand des Motors ab, der ermittelt wird durch eine Motordrehzahl, eine Ansaugluftmenge, die in den Motor hinein zugeführt wird, eine Motorlast, eine Temperatur des Wassers des Motors, einen Öffnungsgrad der Drosselklappe etc. Die Eigenschaft der Frequenz des Ausgangs des Sauerstoffsensors ändert sich jedoch nicht immer dann, wenn die Eigenschaft der Länge der Ansprechkurve des Ausgangs des Sauerstoffsensors sich ändert. Des weiteren ändert sich die Längeneigenschaft nicht immer dann, wenn sich die Frequenzeigenschaft ändert. Deshalb wird gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel beurteilt, ob die Verschlechterung des Katalysators durch das Längenverhältnis oder das Frequenzverhältnis ermittelt werden sollte.
Fig. 20 und 21 zeigen ein Ablaufdiagramm, das die Routine zum Ermitteln der Verschlechterung des Katalysators bei dem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt. Nachfolgend werden die Schritte 1401 bis 1404 nicht erläutert, da die Schritte 1401 bis 1404 den Schritten 1101 bis 1104 von Fig. 10 entsprechen.
Wenn gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel beim Schritt 1404 die zweite Luft-Kraftstoffverhältnisregelung ausgeführt wird (XSFB = 1), schreitet die Routine zum Schritt 1405 fort. Beim Schritt 1405 wird beurteilt, ob der Betriebszustand des Motors sich bei dem Zustand befindet, der die Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators durch das Längenverhältnis des Sauerstoffsensors ermöglicht. Wenn beim Schritt 1405 der Motorzustand der Zustand ist, der die Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators ermöglicht, schreitet die Routine zum Schritt 1406 fort. Wenn andererseits beim Schritt 1405 der Motorzustand sich nicht bei dem Zustand befindet, der die Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators ermöglicht, schreitet die Routine zum Schritt 1416 in Fig. 21 fort.
Beim Schritt 1406 wird die absolute Menge VOMi - VOMi-1 der Ansprechkurve des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors zwischen der Ausgangsspannung VOMi-1 des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors bei der letzten Routine und der Ausgangsspannung VOM des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors bei dieser Routine zu der Länge LVOMi-1 des Ausgangs der Ansprechkurve des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors addiert und integriert bis zu der letzten Routine und die Routine schreitet zum Schritt 1407 fort.
Beim Schritt 1407 wird die absolute Länge VOSi - VOSi-1 der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors zwischen der Ausgangsspannung VOSi-1 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors bei der letzten Routine und der Ausgangsspannung VOSi des stromabwärtigen Sauerstoffsensors bei dieser Routine zu der Länge LVOSi-1 des Ausgangs der Ansprechkurve des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors addiert und integriert bis zu der letzten Routine und die Routine schreitet zum Schritt 1408 fort.
Beim Schritt 1408 wird VOMi-1 durch VOM1 erneuert, VOSi-1 wird durch VOSi erneuert, LVOMi-1 wird durch LVOMi erneuert, LVOSi-1 wird durch LVOSi erneuert und die Routine schreitet zum Schritt 1409 fort.
Beim Schritt 1409 wird der Zähler CTIML hochgezählt und die Routine schreitet zum Schritt 1410 in Fig. 21 fort.
Beim Schritt 1410 in Fig. 21 wird beurteilt, ob der Zähler CTIML größer als der erste vorgegebene Wert 0c1 ist (CTIML > C&sub0;1). Wenn beim Schritt 1410 CTIML > C&sub0;1 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1411 fort, bei dem das Längenverhältnis VOSi, LVOMi und die Routine schreitet zum Schritt 1412 fort. Wenn andererseits beim Schritt 1410 CTIML ≤ C&sub0;1 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1416 fort.
Beim Schritt 1412 wird beurteilt, ob das Längenverhältnis LVOSi/LVOMi größer oder gleich als das erste vorgegebene Verhältnis SH&sub1; ist (LVOSi/LVOMi ≥ SH&sub1;). Wenn beim Schritt 1412 LVOSi/LVOMi ≥ SH&sub1; gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1413 fort, bei dem die Alarmmarke ALML eingerichtet wird (ALML wird auf "1" eingerichtet), die Routine schreitet zum Schritt 1415 fort. Wenn andererseits beim Schritt 1412 LVOSi/LVOMi < SH&sub1; gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1414 fort, bei dem die Alarmmarke ALML zurückgesetzt wird (ALML wird auf "0" gesetzt), die Routine schreitet zum Schritt 1415 fort.
Beim Schritt 1419 werden VOMi-1, VOMi, VOSi-1, VOSi, LVOMi-1, LVOMi, LVOSi-1, LVOSi und CTIML gelöscht und die Routine schreitet zum Schritt 1416 fort.
Beim Schritt 1416 wird beurteilt, ob der Betriebszustand des Motors der Ermittlungszustand ist, der die Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators durch das Frequenzverhältnis des Sauerstoffsensors ermöglicht. Wenn beim Schritt 1416 der Motorzustand der Ermittlungszustand ist, schreitet die Routine zum Schritt 1417 fort. Wenn andererseits beim Schritt 1416 der Motorzustand nicht der Ermittlungszustand ist, schreitet die Routine zum Schritt 1427 in Fig. 22 fort.
Beim Schritt 1417 wird die Frequenz CFBM des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors zwischen der letzten Routine und dieser Routine, die berechnet wird gemäß der Routine zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des Sauerstoffsensors, die später beschrieben wird, zu der Frequenz FVOMi-1 des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors addiert und integriert bis zu der letzten Routine und dann schreitet die Routine zum Schritt 1418 fort.
Beim Schritt 1418 wird die Frequenz CFBS des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors zwischen der letzten Routine und dieser Routine, die gemäß der Routine zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des Sauerstoffsensors berechnet wird, die später beschrieben wird, zu der Frequenz FVOSi-1 des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors addiert und integriert bis zu der letzten Routine und dann schreitet die Routine zum Schritt 1419 fort.
Beim Schritt 1419 wird FVOMi-1 durch FVOMi erneuert und FVOSi-1 wird durch FVOSi erneuert und die Routine schreitet zum Schritt 1420 fort.
Beim Schritt 1420 wird der Zähler CTIMF hochgezählt und die Routine schreitet zum Schritt 1421 in Fig. 22 fort, Beim Schritt 1421 wird beurteilt, ob der Zähler CTIMF größer als der zweite vorgegebene Wert C&sub0;2 ist (CTIMF > C&sub0;2). Wenn beim Schritt 1421 CTIMF > C&sub0;2 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1422 fort, bei dem das Frequenzverhältnis FVOSi/FVOMi berechnet wird, und die Routine schreitet zum Schritt 1423 fort. Wenn andererseits beim Schritt 1421 CTIMF ≤ C&sub0;2 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1427 fort.
Beim Schritt 1423 wird beurteilt, ob das Frequenzverhältnis FVOSi/FVOMi größer oder gleich als das dritte vorgegebene Verhältnis SH&sub3; ist (FVOSi/FVOMi ≥ SH&sub3;). Wenn beim Schritt 1423 FVOSi/FVOMi ≥ SH&sub3; gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1424 fort, bei dem die Alarmmarke ALMF eingerichtet wird (ALMF wird auf "1" eingerichtet), die Routine schreitet zum Schritt 1426 fort. Wenn andererseits beim Schritt 1423 FVOSi/FVOMi < SH&sub3; gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1425 fort, bei dem die Alarmmarke ALMF zurückgesetzt wird (ALMF wird auf "0" eingerichtet), die Routine schreitet zum Schritt 1415 fort.
Beim Schritt 1426 werden FVOMi-1, FVOMi, FVOSi-1, FVOSi, CFBM, CFBS und CTIMF gelöscht und die Routine schreitet zum Schritt 1427 fort.
Beim Schritt 1427 wird beurteilt, ob der Katalysator verschlechtert ist, auf der Grundlage der Marken ALML und ALMF. Wenn beim Schritt 1427 ALML = 1 und ALMF = 0 gilt, wird die Verschlechterung des Katalysators gemäß den Schritten in Übereinstimmung mit den Schritten 1112 bis 1114 von Fig. 12 ermittelt.
Wenn sich der Katalysator beim Schritt 1427 verschlechtert hat, schreitet die Routine zum Schritt 1428 fort, bei dem die Alarmmarke ALM eingerichtet wird (ALM wird auf ein "1" eingerichtet), die Routine schreitet zum Schritt 1430 fort, bei dem der Alarm aktiviert wird und der Verarbeitungszyklus wird beendet. Wenn andererseits beim Schritt 1427 der Katalysator nicht verschlechtert ist, schreitet die Routine zum Schritt 1429 fort, bei dem die Alarmmarke ALM zurückgesetzt wird (ALM wird auf "0" eingerichtet), und der Verarbeitungszyklus wird beendet.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel können vorgegebene Verhältnisse beim Schritt 1427 verwendet werden, die unterschiedlich von jenen sind, die bei den Schritten 1112, 1113 und 1114 verwendet werden. Die Ermittlungsgenauigkeit der Verschlechterung des Katalysators wird erhöht aufgrund der Verwendung vorgegebener Verhältnisse, die unterschiedlich von den Verhältnissen sind, die bei den Schritten 1112, 1113 und 1114 verwendet werden.
Es soll beachtet werden, dass in Übereinstimmung mit der Kombination der für die Ermittlung der Verschlechterung des Katalysators verwendeten Daten die Schritte 1412 bis 1414 oder die Schritte 1423 bis 1425 beseitigt werden können.
Es soll beachtet werden, dass die Verschlechterung des Katalysators ermittelt werden kann, wenn beim Schritt 1427 ALML = 1 und ALMF = 1 gilt.
Gemäß der Routine zum Berechnen der Frequenz beidem ersten Ausführungsbeispiel, wenn der Sauerstoffsensor verschlechtert ist, erreicht die Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors nicht die Referenzspannung, selbst wenn der Katalysator verschlechtert ist. Deshalb kann gemäß der Routine zum Berechnen der Frequenz bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Frequenz berechnet werden, selbst wenn der Sauerstoffsensor verschlechtert ist.
Fig. 23 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Berechnung der Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors bei dem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt. Beim Schritt 1501 wird die Ausgangsspannung VOSi des stromabwärtigen Sauerstoffsensors dieser Routine gelesen, die Routine schreitet zum Schritt 1502 fort, bei dem VOSi gespeichert wird, und die Routine schreitet zum Schritt 1503 fort.
Beim Schritt 1503 wird beurteilt, ob die Ausgangsspannung VOSi des stromabwärtigen Sauerstoffsensors dieser Routine kleiner als die Ausgangsspannung VOSi-1 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors bei der letzten Routine ist (VOSi < VOSi-1). Wenn beim Schritt 1503 VOSi < VOSi-1 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1504 fort. Wenn andererseits beim Schritt 1504 VOSi ≥ VOSi-1 gilt, schreitet die Routine zum Schritt 1506 fort.
Beim Schritt 1504 wird beurteilt, ob die Ausgangsspannung VOSi-1 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors bei der letzten Routine kleiner als die Ausgangsspannung VOSi-2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors bei der Routine unmittelbar vor der letzten Routine ist (VOSi-1 < VOSi-2), um zu beurteilen, ob die Ausgangsspannung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors kontinuierlich zweimal abnimmt. Aufgrund des Schritt 1504 wird das Rauschen des stromabwärtigen Sauerstoffsensors beseitigt. Wenn beim Schritt 1504 VOSi-1 < VOSi-2 gilt, wird ermittelt, dass die Ausgangsspannung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors einen Abnahmezustand hat, die Routine schreitet zum Schritt 1505 fort, bei dem der abnehmende repräsentative Wert VOSL durch VOSsi erneuert wird, und die Routine schreitet zum Schritt 1508 fort. Wenn andererseits beim Schritt 1504 VOSi-1 ≥ VOSi-2 gilt, wird der Verarbeitungszyklus beendet.
Beim Schritt 1506 wird beurteilt, ob VOSi-1 größer als VOSi-2 ist (VOSi-1 > VOSi-2), um zu beurteilen, ob die Ausgangsspannung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors kontinuierlich zweimal erhöht wird. Aufgrund des Schritts 1506·, wird das Rauschen des stromabwärtigen Sauerstoffsensors beseitigt. Wenn beim Schritt 1506 VOSi-1 > VOSi-2 gilt, wird ermittelt, dass die Ausgangsspannung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors einen Erhöhungszustand hat, die Routine schreitet zum Schritt 1507 fort, bei dem der sich erhöhende repräsentative Wert VOSR durch VOSi-1 erneuert wird, und die Routine schreitet zum Schritt 1508 fort. Wenn andererseits beim Schritt 1506 VOSi-1 ≤ VOSi-2 gilt, wird der Verarbeitungszyklus beendet.
Beim Schritt 1508 wird beurteilt, ob das Ergebnis des sich erhöhenden repräsentativen Werts VOSL, das subtrahiert wird von dem sich vermindernden repräsentativen Wert VOSR, größer als ein vorgegebener Wert C3 ist (VOSR - VOSL > C3). Wenn beim Schritt 1508 VOSR-VOSL > C3 gilt, wird ermittelt, dass der Ausgang des stromabwärtigen Sauerstoffsensors sich umgekehrt hat, wie in Fig. 24 gezeigt ist, die Routine schreitet zum Schritt 1509 fort, bei dem der Faktor CFBS zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors hochgezählt wird, und der Verarbeitungszyklus wird beendet. Wenn andererseits beim Schritt 1508 VOSR-VOSL ≤ C3 gilt, wird ermittelt, dass der Ausgang des stromabwärtigen Sauerstoffsensors nicht umgekehrt ist, und der Verarbeitungszyklus wird beendet.
Es soll beachtet werden, dass die Routine zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors angewandt werden kann zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors. Des weiteren sind bei dem dritten Ausführungsbeispiel die anderen Routinen außer den Routinen zum Ermitteln der Verschlechterung des Katalysators und zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors dieselben wie jene bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 25 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Berechnung der Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors bei dem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt. Nachfolgend werden die Schritte 1601 bis 1607 und der Schritt 1609 nicht erläutert, da die Schritte 1607 bis 1609 und der Schritt 1609 den Schritten 1507 bis 1509 und dem Schritt 1509 von Fig. 23 entsprechen.
Beim Schritt 1608 wird beurteilt, ob das Ergebnis des sich erhöhenden repräsentativen Werts VOSL subtrahiert von dem abnehmenden repräsentativen Wert VOSR größer als ein vorgegebener Absolutwert C4 ist ( VOSR-VOSL > C4). Wenn beim Schritt 1608 VOSR-VOSL > C4 gilt, wird ermittelt, dass die Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors umgekehrt ist, das heißt, dass sie sich geändert hat von dem erhöhenden Zustand zu dem abnehmenden Zustand, die Routine schreitet zum Schritt 1609 fort, bei dem der Faktor CFBS zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors hochgezählt wird, und der Verarbeitungszyklus wird beendet. Wenn andererseits beim Schritt 1608 VOSR-VOSL ≤ C4 gilt, wird ermittelt, dass der Ausgang des stromabwärtigen Sauerstoffsensors nicht umgekehrt ist, und der Verarbeitungszyklus wird beendet.
Gemäß der Routine zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors bei dem vierten Ausführungsbeispiel wird die Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors berechnet auf der Grundlage einer Frequenz, bei der eine Differenz zwischen einer Ausgangsspannung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors bei dem sich erhöhenden Zustand und einer Ausgangsspannung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors bei dem sich erhöhenden Zustand größer wird als die vorgegebene Absolutspannung.
Es soll beachtet werden, dass die Routine zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors angewandt werden kann zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors. Des weiteren sind bei dem vierten Ausführungsbeispiel die anderen Routinen außer der Routine zum Berechnen der Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Sauerstoffsensors dieselben wie jene bei dem ersten Ausführungsbeispiel.

Claims

1. Vorrichtung zum Ermitteln der Verschlechterung eines Katalysators mit einer Sauerstoffspeicherfähigkeit, der in einem Abgaskanal eines Motors (1) angeordnet ist, mit:

einem stromaufwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (13), der in dem Abgaskanal stromaufwärts des Katalysators (12) angeordnet ist zum Erfassen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases stromaufwärts des Katalysators (12);

einem stromabwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (15), der in dem Abgaskanal stromabwärts des Katalysators (12) angeordnet ist zum Erfassen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases stromabwärts des Katalysators (12);

einer Luft-Kraftstoff-Verhältnisrückführregeleinrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, das in den Katalysator (12) einströmt, auf der Grundlage des Ausgangs zumindest des stromaufwärtigen Luft- Kraftstoffverhältnissensors (13), um das Luft-Kraftstoff- Verhältnis des in den Katalysator (12) einströmenden Abgases an ein Soll-Luftkraftstoffverhältnis anzugleichen;

einer Längenverhältnisberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Verhältnisses der Länge der Ansprechkurve des Ausgangs des stromabwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (15) gegenüber der Länge der Ansprechkurve des Ausgangs des stromaufwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (13);

einer Frequenzverhältnisberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Verhältnisses der Frequenz des Ausgangs des stromabwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (15) gegenüber der Frequenz des Ausgangs des stromaufwärtigen Luft- Kraftstoff-Verhältnissensors (13); und

einer Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Verschlechterung des Katalysators (12), um zu ermitteln, dass der Katalysator (12) verschlechtert ist, wenn das Längenverhältnis größer ist als ein erstes vorgegebenes Verhältnis und das Frequenzverhältnis größer ist als ein drittes vorgegebenes Verhältnis und wenn das Längenverhältnis größer ist als ein zweites vorgegebenes Verhältnis, das kleiner ist als das erste vorgegebene Verhältnis, und das Frequenzverhältnis größer als ein drittes vorgegebenes Verhältnis ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Länge der Ansprechkurve des Ausgangs von jedem Luft-Kraftstoff- Verhältnissensor (13, 15) berechnet wird auf der Grundlage der Differenz zwischen den Höhen der aufeinanderfolgenden zwei Ausgangssignalen von jedem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (13, 15).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Frequenzverhältnisberechnungseinrichtung das Frequenzverhältnis berechnet auf der Grundlage einer Frequenz, bei der die Höhe des Ausgangs von jedem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (13, 15) eine Referenzhöhe erreicht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Frequenzverhältnisberechnungseinrichtung das Frequenzverhältnis berechnet auf der Grundlage einer Frequenz, bei der die Differenz zwischen der Höhe des Ausgangs bei einem Verminderungszustand und der Höhe des Ausgangs bei einem Erhöhungszustand größer wird als eine vorgegebene Höhe, wenn die Höhe des Ausgangs sich ändert von dem Erhöhungszustand zu dem Verminderungszustand und umgekehrt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Katalysator (12) einen Dreiwegekatalysator aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Luft-Kraftstoff- Verhältnissensor (13, 15) einen Sauerstoffsensor aufweist zum Erzeugen eines Ausgangssignals in Übereinstimmung mit der Dichte des Sauerstoffgases.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ermittlungseinrichtung betrieben wird, wenn ein Betriebszustand des Motors (1) ein vorgegebener Zustand ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der vorgegebene Zustand, ermittelt wird durch zumindest eine aus einer Motordrehzahl, einer Menge einer Ansaugluft, die in den Motor (1) hineingefördert wird, einer Motorlast, einer Temperatur des Motors (1) und einem Öffnungsgrad einer Drosselklappe (16) des Motors (1).

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Luft-Kraftstoff- Verhältnisrückführregeleinrichtung das Luft-Kraftstoff- Verhältnis des Abgases auf eine derartige Weise regelt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator (12) einströmenden Abgases sich abwechselnd ändert zwischen einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem mageren Luft- Kraftstoff-Verhältnis im Vergleich mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis.