DE10232385A1

DE10232385A1 - Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät und Verfahren

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Publication number: DE10232385A1
Application number: DE10232385A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Uchida; Hiroshi Sawada; Toshinari Nagai; Akihiro Katayama; Yasuhiro Kuze; Naoto Kato
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: DE10232385B4; US20030017603A1; US7198952B2

Abstract

Ein stromaufwärtiger Katalysator (32) und ein stromabwärtiger Katalysator (34) sind in einem Abgaskanal (14) angeordnet. Ein erster Sauerstoffsensor (38) ist zwischen diesen beiden Katalysatoren (32, 34) angeordnet und ein zweiter Sauerstoffsensor (40) ist stromabwärtig von dem stromabwärtigen Katalysator angeordnet. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis schwankt zwangsweise und die Sauerstoffspeicherfähigkeit des stromaufwärtigen Katalysators wird erfasst. Die Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators wird dann auf der Grundlage dessen erfasst, ob die Sauerstoffspeicherfähigkeit größer als ein vorbestimmter Wert ist. Die erzwungene Schwankung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird lediglich dann ausgeführt, wenn der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators geeignet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät, das einen Katalysator mit einer Sauerstoffspeicherfähigkeit verwendet. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf ein Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät, das die Verschlechterung eines Katalysators erfasst, der Abgas eines Verbrennungsmotors reinigt.
Ein zum Reinigen von Abgas verwendeter Katalysator ist in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug angeordnet. Dieser Katalysator kann eine geeignete Menge an Sauerstoff speichern. Wenn das in diesen Katalysator strömende Abgas unverbrannte Bestandteile wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe HC und Kohlenmonoxyde CO und dergleichen enthält, verwendet der Katalysator diesen gespeicherten Sauerstoff, um diese zu oxidieren. Wenn das Abgas Oxide wie beispielsweise Stickoxide NOx und dergleichen enthält, reduziert der Katalysator diese und speichert den sich ergebenden Sauerstoff.
Der in dem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors für ein Kraftfahrzeug angeordnete Katalysator dient dem Reinigen des Abgases in der vorstehend beschriebenen Weise. Daher wird die Reinigungsfähigkeit des Katalysators außerordentlich durch seine Sauerstoffspeicherfähigkeit beeinflusst. Demgemäß wird der Verschlechterungszustand der Reinigungsfähigkeit des Katalysators durch die maximale Menge an Sauerstoff bestimmt, die durch den Katalysator gespeichert werden kann, das heißt durch die Sauerstoffspeicherfähigkeit. Als ein Ergebnis ist es zum Bestimmen des Verschlechterungszustandes des Katalysators erforderlich, die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators genau zu erfassen.
Was den Stand der Technik anbelangt, so ist ein Gerät bekannt, das die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators genau erfasst, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases (nachstehend ist dies als das "Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis" bezeichnet) hin und her zwischen fett und mager schwankt, um so die Menge an in dem Katalysators gespeichertem Sauerstoff zu erhöhen und zu verringern und das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des herausströmenden Abgases an der stromabwärtigen Seite des Katalysators mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zu erfassen. Die Verschlechterung des Katalysators wird dann von der erfassten Sauerstofffähigkeit bestimmt (siehe die offengelegten und veröffentlichten Japanischen Patentanmeldungen Nr. 5-133 264 und Nr. 5-209 510 und dergleichen. Die offengelegte und veröffentliche Japanische Patentanmeldung Nr. 5-133 264 offenbart beispielsweise ein Gerät, das die Sauerstoffspeicherfähigkeit eines in einem Abgaskanal angeordneten Katalysators erfasst, indem Abgas mit der fetten oder mageren Luftkraftstoffreaktion zu dem Verbrennungsmotor gedrängt wird. Das Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff, das unverbrannte Bestandteile wie beispielsweise HC und CO enthält, wird zu dem Katalysator geliefert, während das Luft-Kraftstoff- Verhältnis fett ist. Wenn diese Art an Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff in den Katalysator strömt, gibt der Katalysator in ihm gespeicherten Sauerstoff ab bei einem Versuch, das Abgas zu reinigen. Demgemäß gibt, wenn Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff in dem Katalysator strömt und der Sauerstoff beginnt, von dem Katalysator über eine längere Zeitspanne lang abgegeben zu werden, der Katalysator schließlich sämtlichen Sauerstoff ab, so dass er nicht länger in der Lage ist, HC und CO zu oxidieren. Dieser Zustand des Katalysators ist nachstehend als "Sauerstoffminimalspeicherzustand" bezeichnet.
Andererseits strömt Abgas mit einem Überschuss an Sauerstoff, das NOx enthält, in den Katalysator, während das Luft- Kraftstoff-Verhältnis mager ist. Wenn diese Art an Abgas mit einem Überschuss an Sauerstoff in den Katalysator strömt, speichert der Katalysator den überschüssigen Sauerstoff in dem Abgas bei einem Versuch, das Abgas zu reinigen. Demgemäß wird, wenn Abgas mit einem Überschuss an Sauerstoff in den Katalysator strömt und der Sauerstoff damit beginnt, in dem Katalysator über eine länger Zeitspanne gespeichert zu werden, der Katalysator schließlich voller Sauerstoff derart, dass er nicht länger das hereingelangende NOx reduziert und daher nicht länger das Abgas reinigen kann. Dieser Zustand des Katalysators ist nachstehend als "Sauerstoffmaximalspeicherzustand" bezeichnet.
Das Gerät gemäß dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik steuert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Verbrennungsmotor gelieferten Gemisches derart, dass wiederholt der Katalysator in den Sauerstoffminimalspeicherzustand und den Sauerstoffmaximalspeicherzustand abwechselnd zwischen diesen beiden Zuständen versetzt. Die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators wird dann erhalten, indem die in dem Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge während des Prozesses integriert wird, bei dem der Katalysator von dem Sauerstoffminimalspeicherzustand in den Sauerstoffmaximalspeicherzustand sich verschiebt, oder indem die von dem Katalysator abgegebene Sauerstoffmenge während des Prozesses integriert wird, bei dem sich der Katalysator von dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand zu dem Sauerstoffminimalspeicherzustand verschiebt. Das vorstehend beschriebene Gerät bestimmt, ob der Katalysator normal ist oder sich verschlechtert auf der Grundlage, ob die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltene Sauerstofffähigkeit größer als ein vorbestimmter Bestimmungswert ist.
Bei diesem Gerät wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches von mager nach fett umgeschaltet, nachdem der Katalysator den Sauerstoffmaximalzustand erreicht hat, und von fett nach mager umgeschaltet, nachdem der Katalysator den Sauerstoffminimalspeicherzustand erreicht hat. Eine bestimmte Zeitspanne nach dem Umschalten des Katalysators von mager nach fett beginnt das Abgas mit einer überschüssigen Sauerstoffmenge in den Katalysator zu strömen, was der Sauerstoffmaximalspeicherzustand ist. Als ein Ergebnis strömt nicht gereinigtes Abgas mit einer überschüssigen Sauerstoffmenge stromabwärtig von dem Katalysator während dieser Zeitspanne heraus. In ähnlicher Weise strömt eine bestimmte Zeitspanne nach dem Umschalten des Katalysators von fett nach mager Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff stromabwärtig von dem Katalysator heraus, was der Sauerstoffminimalspeicherzustand ist.
Ein denkbares Verfahren zum Verhindern eines Abgebens von dem gereinigten Abgas in die Umgebung (was die Emissionen schlechter gestaltet) ist beispielsweise das Anordnen eines stromabwärtigen Katalysators stromabwärtig von jenem Katalysator. Dieser Aufbau verhindert wirkungsvoll das Verschlechtern der Abgasemissionen durch ein Handeln des nicht gereinigten Abgases, das aus dem Katalysator herausströmt, an der stromaufwärtigen Seite mit dem stromabwärtigen Katalysator.
Selbst wenn der stromabwärtige Katalysator vorgesehen ist, kann es jedoch geschehen, wenn Abgas mit einer überschüssigen Sauerstoffmenge aus dem Katalysator an der stromaufwärtigen Seite herausströmt und wenn der stromabwärtige Katalysator im Wesentlichen den gesamten Sauerstoff gespeichert hat, den er speichern kann, dass das Abgas gerade durch den stromabwärtigen Katalysator hindurchtritt und unverändert in die Umgebung abgegeben wird. In ähnlicher Weise kann es sein, dass, wenn der stromabwärtige Katalysator im Wesentlichen seinen gesamten Sauerstoff abgegeben hat, sofern Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff aus dem Katalysator an der stromaufwärtigen Seite herausströmt, das Abgas unverändert in die Umgebung abgegeben wird, ohne selbst durch den stromabwärtigen Katalysator gereinigt zu werden.
In dieser Weise besteht bei einem Versuch zum Bestimmen der Verschlechterung eines Katalysators durch ein zwangsweises hin- und hergehend erfolgendes Schwanken des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses zwischen fett und mager immer noch eine Möglichkeit, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei dem Verschlechterungsbestimmungsprozess gestört wird, wodurch sich die Abgasemissionen vorübergehend verschlechtern, wenn lediglich ein stromabwärtiger Katalysator weiter stromabwärtig von dem Katalysator vorgesehen ist, bei dem die Bestimmung ausgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung schafft somit ein Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät für einen Verbrennungsmotor, das dazu in der Lage ist, eine Bestimmung einer Katalysatorverschlechterung zu vervollständigen, ohne die Abgasemissionen zu verschlechtern. Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, ist ein Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät für einen Verbrennungsmotor gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung mit dem folgenden versehen: mit einem stromaufwärtigen Katalysator, der an einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors angeordnet ist; einem stromabwärtigen Katalysator, der stromabwärtig des stromaufwärtigen Katalysators angeordnet ist; einem ersten Sauerstoffsensor, der eine Sauerstoffkonzentration eines Abgases erfasst, das aus dem stromaufwärtigen Katalysator herausströmt; einer Sauerstoffmaximalspeicherzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Sauerstoffmaximalspeicherzustandes des stromaufwärtigen Katalysator, aus dem Abgas mit einem Überschuss an Sauerstoff stromabwärtig herausströmt, auf der Grundlage eines Erfassungswertes des ersten Sauerstoffsensors; einer Sauerstoffminimalspeicherzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Sauerstoffminimalspeicherzustandes des stromaufwärtigen Katalysators aus dem ein Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff stromabwärtig herausströmt, auf der Grundlage des Erfassungswertes des ersten Sauerstoffsensors; einer Zwangs- Fett-Einrichtung zum Drängen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von einem zu dem Verbrennungsmotor zu liefernden Gemisch, derart, dass es fett wird, von dem Zeitpunkt an, nach dem der stromaufwärtige Katalysator den Sauerstoffmaximalspeicherzustand erreicht hat, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem der stromaufwärtige Katalysator den Sauerstoffminimalspeicherzustand erreicht hat; einer Zwangs-Mager-Einrichtung zum Drängen des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses des zu dem Verbrennungsmotor zu liefernden Gemisches derart, dass es mager wird, von dem Zeitpunkt an, nach dem der stromaufwärtige Katalysator den Sauerstoffminimalspeicherzustand erreicht hat, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem der stromaufwärtige Katalysator den Sauerstoffmaximalspeicherzustand erreicht hat; einer Sauerstoffspeicherfähigkeitserfassungseinrichtung, die wahlweise als eine Sauerstoffspeicherfähigkeit des stromaufwärtigen Katalysators eine Menge an Sauerstoff, die von dem stromaufwärtigen Katalysator abgegeben wird, während eines Prozesses, bei dem der stromaufwärtige Katalysator sich von dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand in den Sauerstoffminimalspeicherzustand verschiebt, und eine Menge an Sauerstoff, die von dem stromaufwärtigen Katalysator gespeichert wird, während eines Prozesses, bei dem der stromaufwärtige Katalysator sich von dem Sauerstoffminimalspeicherzustand in den Sauerstoffmaximalspeicherzustand verschiebt, erfaßt; einer Verschlechterungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Verschlechterungszustandes des stromaufwärtigen Katalysators auf der Grundlage der Sauerstoffspeicherfähigkeit; einer Eignungszustandsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob der stromabwärtige Katalysator in einem geeigneten Zustand ist, um sowohl Sauerstoff in einer Menge, die gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge ist, zu speichern als auch Sauerstoff in einer Menge, die gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge ist, abzugeben; und einer Bestimmungsstart- Ermöglichungseinrichtung zum Ermöglichen des Starts einer Serie an Prozessen zum Bestimmen des Verschlechterungszustandes des stromaufwärtigen Katalysators lediglich dann, wenn der stromabwärtige Katalysator in dem geeigneten Zustand ist.
Alternativ kann das vorstehend beschriebene Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät mit einer Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Zwangskorrektureinrichtung versehen sein, um zumindest entweder einen Steuerparameter der Zwangs-Fett- Einrichtung oder einen Steuerparameter der Zwangs-Mager- Einrichtung derart zu korrigieren, dass der stromabwärtige Katalysator sich in den geeigneten Zustand begibt, wenn der stromabwärtige Katalysator nicht im geeigneten Zustand ist.
Alternativ ist ein Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung mit einer Steuereinrichtung versehen, die eine in einem Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge erfasst, die in dem Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge steuert, indem das Abgas-Luft- Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases gesteuert wird, die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators auf der Grundlage einer Historie der durch den Sauerstoffspeichermengenerfassungsabschnitt erfassten gespeicherten Sauerstoffmenge erfasst, während die Menge an gespeicherten Sauerstoff mit dem Sauerstoffspeichermengensteuerabschnitt annimmt und abnimmt, und ein Beginnen des Erfassens durch der Sauerstoffspeicherfähigkeitserfassungsabschnitt ermöglicht, wobei die Steuereinrichtung den Beginn des Erfassens der Sauerstoffspeicherfähigkeit nur dann ermöglicht, wenn die erfasste gespeicherte Sauerstoffmenge innerhalb eines vorbestimmten Bereiches ist.
Alternativ ermöglicht bei dem vorstehend beschriebenen Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät die Erfassungsstartermöglichungseinrichtung den Start des Bestimmens der Sauerstoffspeicherfähigkeit nur dann, wenn eine von der Sauerstoffspeichermengenerfassungseinrichtung erfasste Schwankung im Hinblick auf die Menge des gespeicherten Sauerstoffs gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist.
Katalysatorverschlechterungserfassungsgeräte mit diesem Aufbau sind in der Lage, die Katalysatorverschlechterung ohne Verschlechterung der Abgasemissionen zu erfassen.
Die vorstehend dargelegten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich hervor, in denen gleiche Bezugszeichen zum Darstellen von gleichen Elementen verwendet sind.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines Katalysatorverschlechterungserfassungsgerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Zwangssteuerroutine, die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt wird.
Fig. 3 zeigt ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Berechnen der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm einer Routine zum Berechnen einer Sauerstoffspeicherintegrationsmenge, die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt wird.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm einer Routine, die ausgeführt wird, um die Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu erfassen.
Fig. 6 zeigt ein Flussdiagramm einer Serie von Prozessen, die ausgeführt wird, um die Sauerstoffspeicherfähigkeit und dergleichen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu erhalten.
Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm einer Routine, die ausgeführt wird, um die Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu erfassen.
Fig. 8 zeigt ein Flussdiagramm einer Routine, die ausgeführt wird, um die Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu erfassen.
Fig. 9 zeigt ein Flussdiagramm einer Routine, die ausgeführt wird, um die Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu erfassen.
Fig. 10 zeigt ein Flussdiagramm einer Routine, die ausgeführt wird, um die Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung zu erfassen.
Fig. 11 zeigt ein Flussdiagramm einer Routine, die ausgeführt wird, um zu bestimmen, ob der stromabwärtige Katalysator in einem geeigneten Zustand ist, gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 12 zeigt eine Querschnittansicht eines Verbrennungsmotors mit einem Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
Fig. 13 zeigt ein Zeitablaufdiagramm von einem Beispiel einer Sauerstoffspeicherintegrationsmenge des Katalysators, einem Referenzwert davon und einem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor-Abgabewert an der stromabwärtigen Seite des Katalysators.
Fig. 14 zeigt ein Flussdiagramm, bei dem die Steuerung für die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge auf den neuesten Stand gebracht wird.
Fig. 15 zeigt ein Flussdiagramm, bei dem die Steuerung eines oberen Grenzwertes und eines unteren Grenzwertes der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge auf den neuesten Stand gebracht wird.
Fig. 16 zeigt ein Flussdiagramm der Sauerstoffspeicherfähigkeitsberechnungssteuerung gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 17 zeigt ein Flussdiagramm einer Sauerstoffspeicherfähigkeitsberechnungssteuerung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 18 zeigt ein Flussdiagramm einer Sauerstoffspeicherfähigkeitsberechnungssteuerung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Nachstehend sind die Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Zunächst ist das Ausführungsbeispiel 1 beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Verbrennungsmotors 10, bei dem ein Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät montiert ist, und auch des umgebenden Aufbaus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Einlasskanal 12 und ein Auslasskanal 14 sind mit dem Verbrennungsmotor 10 verbunden. Der Einlasskanal 12 ist mit einem Luftfilter 16 an dem stromaufwärtigen Seitenendabschnitt versehen. Ein Einlasslufttemperatursensor 18, der die Einlasslufttemperatur THA (das heißt die Außenlufttemperatur) erfasst, ist bei dem Luftfilter 16 montiert.
Ein Luftströmungsmesser 20 ist stromabwärtig von dem Luftfilter 16 angeordnet. Der Luftströmungsmesser 20 ist ein Sensor, der eine Einlassluftmenge Ga erfasst, die durch den Einlasskanal 12 strömt. Ein Drosselventil 22 ist stromabwärtig von dem Luftströmungsmesser 20 vorgesehen. In der Nähe des Drosselventils 22 sind ein Drosselsensor 24, der eine Drosselöffnung TA erfasst, und ein Leerlaufschalter 26 angeordnet, der eingeschaltet wird, wenn das Drosselventil 23 vollständig geschlossen ist.
Ein Ausgleichsbehälter 28 ist stromabwärtig von dem Drosselventil 22 vorgesehen. Außerdem ist ein Kraftstoffeinspritzventil 30 zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Einspritzöffnung des Öffnungsmotors 10 weiter stromabwärtig von dem Ausgleichsbehälter 28 angeordnet.
Ein stromaufwärtiger Katalysator 32 und ein stromabwärtiger Katalysator 34 sind in Reihe in dem Abgaskanal 14 angeordnet. Dieser stromaufwärtige Katalysator 32 und dieser stromabwärtige Katalysator 34 sind dazu in der Lage, ein bestimmtes Maß an Sauerstoff zu speichern, und wenn das Abgas unverbrannte Bestandteile an HC und CO und dergleichen enthält, oxidieren der stromaufwärtige Katalysator 32 und der stromabwärtige Katalysator 34 diese mit dem gespeicherten Sauerstoff. Wenn oxidierende Bestandteile wie beispielsweise NOx und dergleichen in dem Abgas vorhanden sind, reduzieren der stromaufwärtige Katalysator 32 und der stromabwärtige Katalysator 34 diese und speichern den abgegebenen Sauerstoff. In dieser Weise wird das von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebene Abgas innerhalb des stromaufwärtigen Katalysators 32 und des stromabwärtigen Katalysators 34 durch den vorstehend beschriebenen Prozess gereinigt.
In dem Abgaskanal 14 ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 36 stromaufwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator 32 angeordnet, und ein erster Sauerstoffsensor 38 ist zwischen dem stromaufwärtigen Katalysator 32 und dem stromabwärtigen Katalysator 34 angeordnet. Außerdem ist ein zweiter Sauerstoffsensor 40 stromabwärtig von dem stromabwärtigen Katalysator 34 angeordnet. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 36 ist ein Sensor, der die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Abgases erfasst. Außerdem sind der erste Sauerstoffsensor 38 und der zweite Sauerstoffsensor 40 solche Sensoren, bei denen ihre Abgabewerte sich außerordentlich ändern, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas einen vorbestimmten Wert überschreitet. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 36 erfasst das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches, das durch den Verbrennungsmotor 10 verbrannt wird. Außerdem bestimmt der erste Sauerstoffsensor 38, dass Abgas nach der Behandlung durch den stromaufwärtigen Katalysator 32 fett ist (das heißt ob es HC und CO enthält) oder mager ist (das heißt ob es NOx enthält). Darüber hinaus bestimmt der zweite Sauerstoffsensor 40, ob das Abgas, das durch den stromabwärtigen Katalysator 34 getreten ist, fett ist (das heißt ob es HC oder CO enthält) oder ob es mager ist (das heißt ob es NOx enthält).
Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, ist das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einer ECU (elektronischen Steuereinheit) 42 versehen. Mit dieser ECU 42 sind die verschiedenen vorstehend beschriebenen Sensoren, ein Kraftstoffeinspritzventil 30, ein Wassertemperatursensor 40, der ein Kühlwassertemperatur THW des Verbrennungsmotors 10 erfasst, und dergleichen verbunden.
Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten System wird das von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebene Gas zunächst mit dem stromaufwärtigen Katalysator 32 gereinigt. Dann wird jegliches Abgas, das nicht vollständig durch den stromaufwärtigen Katalysator 32 gereinigt worden ist, durch den stromabwärtigen Katalysator 34 gereinigt. Da der stromaufwärtige Katalysator 32 näher zu dem Verbrennungsmotor 10 positioniert ist, nimmt die Temperatur des stromaufwärtigen Katalysators 32 zu und erreicht die Aktivtemperatur schnell nach dem Starten des Verbrennungsmotors 10. Daher zeigt der stromaufwärtige Katalysator 32 eine ausgezeichnete Abgasreinigungsleistung unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors 10. Damit das System konstant eine geeignete Abgasreinigungsleistung zeigt, ist es erforderlich, die Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators 32 schnell zu erfassen.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, reinigt der stromaufwärtige Katalysator das Abgas, indem Sauerstoff in das fette Abgas abgegeben wird. Der stromaufwärtige Katalysator 32 reinigt außerdem das Abas durch ein Speichern des überschüssigen Sauerstoffs, das in dem mageren Abgas ist. Daher nimmt die Reinigungsleistung des stromaufwärtigen Katalysators 32 ab, wenn die maximale Menge an Sauerstoff, die der stromaufwärtige Katalysator 32 speichern kann, das heißt die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des stromaufwärtigen Katalysators 32 abnimmt. Daher erfasst das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des stromaufwärtigen Katalysators 32 und bestimmt den Grad der Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators 32 auf der Grundlage des erfassten Wertes.
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Zwangssteuerroutine, die die ECU 42 ausführt, ohne die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des stromaufwärtigen Katalysators 32 zu erfassen.
Bei der Routine in Fig. 2 wird zunächst bestimmt, ob ein Befehl zum Erfassen der Sauerstofffähigkeit OSC erzeugt worden ist (siehe Schritt 80).
Wenn bestimmt wird, dass ein Befehl zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC nicht erzeugt worden ist, endet der gegenwärtige Zyklus, ohne dass die folgenden Prozesse ausgeführt werden. Wenn andererseits erfasst wird, dass ein Befehl zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC erzeugt worden ist, wird als nächstes bestimmt, ob eine Mager-Marke Xlean von AUS nach EIN geschaltet wurde (Schritt 82).
Die Mager-Marke Xlean ist eine Marke, die eingeschaltet ist, während der erste Sauerstoffsensor 38 ein Ausgabesignal (das nachstehend als ein "Mager-Ausgabesignal" bezeichnet ist) erzeugt, das den Magerbestimmungswert (siehe Fig. 4, Schritt 114) überschreitet. Demgemäß lautet die Bestimmung bei Schritt 280 JA, wenn der Ausgabewert des ersten Sauerstoffswerts 38 sich von einem Wert unterhalb des Magerbestimmungswertes auf einen Wert ändert, der gleich wie oder größer als der Magerbestimmungswert während der Zeitspanne von dem letzten Prozesszyklus bis zu dem gegenwärtigen Prozesszyklus ändert. Wenn bei der in Fig. 2 gezeigten Routine die Bestimmung JA lautet, wird die Steuerung ausgeführt, bei der das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Verbrennungsmotor 10 gelieferten Gemisches bei einem vorbestimmten Wert an der fetten Seite fixiert wird (siehe Schritt 84).
Wenn andererseits die Bestimmung bei Schritt 82 NEIN lautet, das heißt wenn die Mager-Marke Xlean nicht von AUS nach EIN geschaltet worden ist, wird als nächstes bestimmt, ob eine Fett- Marke Xrich von AUS nach EIN geschaltet worden ist (siehe Schritt 86).
Die Fett-Marke Xrich ist eine Marke, die eingeschaltet ist, während der erste Sauerstoffsensor 38 ein Ausgabesignal (das nachstehend als "Fett-Ausgabesignal" bezeichnet ist) erzeugt, das unterhalb des Fett-Bestimmungswertes (siehe Fig. 4), Schritt 118) ist. Demgemäß ist die Bestimmung bei Schritt 86 JA, wenn der Ausgabewert des ersten Sauerstoffsensors 38 sich von einem Wert oberhalb des Fett-Bestimmungswertes auf einen Wert, der gleich wie oder geringer als der Fett-Bestimmungswert ist, während der Zeitspanne von dem letzten Prozesszyklus bis zu dem gegenwärtigen Prozesszyklus ändert. Wenn bei der in Fig. 2 gezeigten Routine die Bestimmung Ja lautet, wird die Steuerung ausgeführt, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches bei einem vorbestimmten Wert an der mageren Seite fixiert (siehe Schritt 88).
Wenn andererseits die Bestimmung bei Schritt 86 NEIN lautet das heißt wenn die Fett-Marke Xrich nicht von AUS nach EIN geschaltet worden ist, wird eine Fettfixiersteuerung oder Magerfixiersteuerung in Übereinstimmung mit dem Luft-Kraftstoff- Verhältnis des Gemisches ausgeführt, das zu diesem Zeitpunkt verwendet wird. Genauer gesagt wird, wenn das Luft-Kraftstoff- Verhältnis bis zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt fett ist, die Steuerung so ausgeführt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einem vorbestimmten Wert an der fetten Seite genau wie bei Schritt 84 fixiert wird. Wenn andererseits das Luft-Kraftstoff- Verhältnis bis zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt mager ist, wird die Steuerung so ausgeführt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einem vorbestimmten Wert an der mageren Seite fixiert wird (siehe Schritt 88).
Fig. 3 zeigt ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung eines Betriebs, der verwirklicht wird, indem die ECU 42 die in Fig. 2 gezeigte Routine ausführt. Genauer gesagt zeigt Fig. 3A eine bei dem Abgabesignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 36 erzeugte Änderung, während die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC erfasst wird. Außerdem zeigt Fig. 3B eine Änderung, die bei dem Ausgabewert des ersten Sauerstoffsensors 38 zu diesem Zeitpunkt ebenfalls erzeugt wird.
Wenn gemäß der vorstehend beschriebenen in Fig. 2 gezeigten Routine ein Befehl zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC erzeugt wird, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches bei einem vorbestimmten Wert an der fetten Seite oder an der mageren Seite durch den Prozess bei Schritt 90 fixiert. Fig. 3 zeigt einen Fall, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einem vorbestimmten Wert an der fetten Seite bis zum Zeitpunkt t0 fixiert worden ist. Während das Luft-Kraftstoff- Verhältnis des Gemisches so fixiert wird, dass es fett ist, wird der Ausgabewert des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 36 zu einem Wert, der zu der fetten Seite hin tendiert, wie dies in Fig. 3A gezeigt ist. Während dieser Zeitspanne reinigt der stromaufwärtige Katalysators 32 das Abgas, indem gespeicherter Sauerstoff in dieses abgegeben wird.
Wenn sämtlicher in dem stromaufwärtigen Katalysator 32 gespeicherter Sauerstoff abgegeben worden ist, wird das Abgas innerhalb des stromaufwärtigen Katalysators 32 nicht länger gereinigt, so dass Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff, das HC und CO enthält, aus der stromabwärtigen Seite des stromaufwärtigen Katalysators 32 herauszuströmen beginnt. Wenn Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff stromabwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator 32 herauszuströmen beginnt, wird das Ausgabesignal des ersten Sauerstoffsensor 38 zu einem Wert, der kleiner als ein Fettbestimmungswert Vr ist, der anzeigt, dass das Abgas fett ist.
Daher ist es durch ein Überwachen des Ausgabewertes des ersten Sauerstoffsensors 38 möglich, zu erfassen, wenn Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff stromabwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator 32 herauszuströmen beginnt, das heißt zu erfassen, wenn der Sauerstoff innerhalb des stromaufwärtigen Katalysators 32 aufgebraucht worden ist. In Fig. 3B entspricht der Zeitpunkt t0 diesen Zeitpunkt.
Wenn das Ausgabesignal von dem ersten Sauerstoffsensor 38 kleiner als der Fettbestimmungswert Vl wird, schaltet die Fett- Marke Xrich zu diesem Zeitpunkt auf EIN (siehe Schritt 86), und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches wird dazu gedrängt, dass es bei dem vorbestimmten Wert an der mageren Seite fixiert wird (siehe Schritt 88). Nachdem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches bei dem vorbestimmten Wert an der mageren Seite fixiert worden ist, wird das Ausgabesignal von dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 36 zu einem Wert, der zu der mageren Seite hin tendiert. Die in Fig. 3A gezeigte Wellenform zeigt, dass das Ausgabesignal zum Zeitpunkt t1 bei einem Zustand, bei dem es zu einem Wert hin sich umgekehrt hat, der zu der mageren Seite hin tendiert.
Wenn das Ausgabesignal von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 36 zu der mageren Seite hin tendiert das heißt wenn das Abgas überschüssigen Sauerstoff in den stromaufwärtigen Katalysator 32 hineinströmt, reinigt der stromaufwärtige Katalysator 32 jenes Abgas, indem dieser überschüssige Sauerstoff gespeichert wird. Wenn dieser Prozess voranschreitet, wird die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des stromaufwärtigen Katalysators 32 allmählich mit dem gespeicherten Sauerstoff gesättigt, bis er nicht länger in der Lage ist, das Abgas in dieser Weise zu reinigen.
Wenn dies geschieht, beginnt Abgas mit einem Überschuss an Sauerstoff, das NOx enthält, aus der stromabwärtigen Seite des stromaufwärtigen Katalysators 32 herauszuströmen. Wenn das Abgas mit Überschuss an Sauerstoff stromabwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator 32 herauszuströmen beginnt, wird das Abgabesignal von dem ersten Sauerstoffsensor 38 zu einem Wert, der größer als ein Magerbestimmungswert Vl ist, der anzeigt, dass das Abgas mager ist. Daher ist es durch eine Überwachung des Ausgabewertes des ersten Sauerstoffsensors 38möglich, zu erfassen, wann Abgas mit einem Überschuss an Sauerstoff stromabwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator 32 auszuströmen beginnt, das heiß zu erfassen, wann die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des stromaufwärtigen Katalysators 32 mit gespeichertem Sauerstoff voll geworden bzw. gesättigt worden ist. In Fig. 3B entspricht der Zeitpunkt t2 jenem Zeitpunkt, der Zeitpunkt, bei dem die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des stromaufwärtigen Katalysator 32 mit gespeicherten Sauerstoff voll geworden bzw. gesättigt worden ist.
Wenn der Ausgabewert des ersten Sauerstoffsensors 38 größer als der Magerbestimmungswert Vl wird, schaltet sich die Mager-Marke Xlean zu diesem Zeitpunkt ein (siehe Schritt 82), und das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches wird dazu gedrängt, dass es bei dem vorbestimmten Wert an der fetten Seite fixiert wird (siehe Schritt 84). Nachdem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches bei dem vorbestimmten Wert an der fetten Seite fixiert worden ist, wird der Ausgabewert des Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensors zu einem Wert, der zu der fetten Seite hin tendiert. Die in Fig. 3A gezeigte Wellenform zeigt, dass der Ausgabewert bei dem Zeitpunkt t3 bei einem Zustand ist, bei dem er sich zu einem Wert umgekehrt hat, der zu der fetten Seite hin tendiert.
Danach hält das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches fett, bis der Ausgabewert von dem ersten Sauerstoffsensor 38 geringer als der Fettbestimmungswert Vr erneut wird. Wenn dann der Ausgabewert von dem ersten Sauerstoffsensor 38 kleiner als der Fettbestimmungswert Vr wird (Zeitpunkt t4), wird der Prozess nach dem Zeitpunkt t0 wiederholt ausgeführt. Als ein Ergebnis schaltet der stromaufwärtige Katalysator 32 fortlaufend hin und her zwischen einem Zustand, bei dem er gänzlich den gespeicherten Sauerstoff abgegeben hat (Sauerstoffminimalspeicherzustand), und einen Zustand, bei dem die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des stromaufwärtigen Katalysators 32 mit gespeicherten Sauerstoff voll ist (Sauerstoffmaximalspeicherzustand).
Die Menge an Sauerstoff, die der stromaufwärtige Katalysator 32 pro Zeiteinheit speichert, oder die Menge an Sauerstoff, die der stromaufwärtige Katalysator 32 pro Zeiteinheit abgibt, wird auf der Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und der Einlassluftmenge Ga erhalten. Nachstehend sind die Mengen an sowohl gespeichertem Sauerstoff als positiver Wert und abgegebenen Sauerstoff als negativer Wert als "Mengen an gespeichertem Sauerstoff O2AD" bezeichnet. Das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß dem Ausführungsbeispiel berechnet die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC durch ein Integrieren der Menge an gespeichertem Sauerstoff O2AD bei dem Prozess des Verschiebens von dem Sauerstoffminimalspeicherzustand zu dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand oder umgekehrt.
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm einer Routine zum Berechnen der Menge an gespeichertem Sauerstoff, die durch die ECU 42 als eine Voraussetzung zum Erhalten der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC ausgeführt wird. Die in Fig. 4 gezeigte Routine ist eine regelmäßige Unterbrechungsroutine, die wiederholt bei vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt wird.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Routine wird zunächst ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Differenzbetrag ΔA/F berechnet (siehe Schritt 100). Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Differenzbetrag ΔA/F ist die Differenz zwischen dem von dem Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensor 36 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F, das heißt dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F des in den stromaufwärtigen Katalysator 32 hineinströmenden Abgases, und dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fst, und wird durch den folgenden Ausdruck erhalten:

ΔA/F = A/F - A/Fst (1)
Danach wird die Einlassluftmenge Ga auf der Grundlage des Ausgabewertes von dem Luftströmungsmessers 20 erfasst (siehe Schritt 102).
Dann wird die Menge an in dem stromaufwärtigen Katalysator 32 pro Zeiteinheit gespeicherten Sauerstoff oder die Menge an in dem stromaufwärtigen Katalysators 32 pro Zeiteinheit abgegebenen Sauerstoff, das heißt die Menge an gespeicherten Sauerstoff O2AD, auf der Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Differenzbetrages ΔA/F und der Einlassluftmenge Ga erhalten (siehe Schritt 104).
Die Menge an gespeicherten Sauerstoff O2AD wird in Übereinstimmung mit einer Tabelle, die in der ECU 41 gespeichert ist, oder einer Betriebsart berechnet. Der Wert der Menge des gespeicherten Sauerstoffs O2AD ist positiv, wenn das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtigen Katalysator 32 strömenden Abgases mager ist (wenn A/F größer A/Fst, das heißt ΔA/F < 0). Umgekehrt ist der Wert der Menge des gespeicherten Sauerstoffs O2AD negativ, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den stromaufwärtigen Katalysator 32 strömenden Abgases fett ist (wenn A/F > A/Fst, das heißt ΔA/F > 0).
Danach wird bestimmt, ob die Bedingungen sich erfüllt haben, bei denen die Mager-Marke Xlean = 0 ist und ΔA/F < 0 ist (siehe Schritt 106).
Die Mager-Marke-Xlean ist eine Marke, die sich einschaltet, wenn der erste Sauerstoffsensor 38 ein Magerausgabesignal erzeugt, wie dies vorstehend beschrieben ist. Demgemäß wird bei Schritt 106 bestimmt, ob das Abgas mager ist (das heißt ob Sauerstoffüberschuss vorhanden ist) sowohl stromaufwärtig als auch stromabwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator 32.
Die Bestimmung bei Schritt 106 lautet JA beispielsweise zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 gemäß Fig. 3. Das heißt die Bedingungen dafür sind erfüllt, wenn die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des stromaufwärtigen Katalysators 32 mit gespeichertem Sauerstoff gesättigt ist und keine Änderung bei dieser gespeicherten Menge vorhanden ist. Bei der in Fig. 4 gezeigten Routine werden die Prozesse nach dem Schritt 112 nach dem Zeitpunkt ausgeführt, bei dem diese Bedingungen sich erfüllt haben.
Umgekehrt wird, wenn die Bestimmung bei Schritt 106 NEIN lautet, bestimmt, ob die Bedingungen sich erfüllt haben, bei denen die Fett-Marke Xrich = NEIN ist und ΔA/F kleiner 0 ist (siehe Schritt 108).
Die Fett-Marke Xrich ist eine Marke, die eingeschaltet wird, wenn der erste Sauerstoffsensor 38 einen Fett-Ausgabewert erzeugt, wie dies vorstehend beschrieben ist. Demgemäß wird bei Schritt 108 bestimmt, ob das Abgas sowohl stromaufwärtig als auch stromabwärtigen Katalysator 32 fett ist.
Die Bedingungen bei Schritt 108 sind beispielsweise zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 gemäß Fig. 3 erfüllt. Das heißt die Bedingungen sind dann erfüllt, wenn der stromaufwärtige Katalysator 32 seinen sämtlichen gespeicherten Sauerstoff abgegeben hat und keine Änderung bei dieser gespeicherten Menge vorhanden ist. Bei der in Fig. 4 gezeigten Routine werden die Prozesse nach dem Schritt 112 zu einem Zeitpunkt bald nach der Erfüllung dieser Bedingungen ausgeführt.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 108 NEIN lautet, dann speichert der stromaufwärtige Katalysator 32 Sauerstoff oder gibt ihn gerade ab, so dass bestimmt werden kann, dass die Menge an in dem stromaufwärtigen Katalysator 32 gespeicherten Sauerstoff sich fortlaufend ändert. In diesem Fall wird bei der in Fig. 4 gezeigten Routine ein Prozess zum Erneuern (Update) einer Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM ausgeführt, indem die bei dem gegenwärtigen Prozesszyklus berechnete an gespeichertem Sauerstoff O2AD zu der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SOM hinzuaddiert wird, die bei dem letzten Prozesszyklus berechnet wurde (siehe Schritt 110). Dieser Prozess bei Schritt 110 ermöglicht, dass die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM wahlweise in Übereinstimmung mit der Menge an Sauerstoff, die tatsächlich in dem stromaufwärtigen Katalysator 32 gespeichert wird, erhöht oder verringert wird.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Routine wird als nächstes bestimmt, ob Abgas mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis stromabwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator 32 herausströmt. Genauer gesagt wird bestimmt, ob der erste Sauerstoffsensor 38 ein Mager-Ausgabesignal erzeugt (siehe Schritt 112).
Der erste Sauerstoffsensor 38 erzeugt lediglich dann ein Mager- Ausgabesignal, wenn der stromaufwärtige Katalysator 22 bei einem Sauerstoffmaximalspeicherzustand ist und ein mageres Kraftstoffgemisch zu dem Verbrennungsmotor 10 geliefert wird. Wenn bei Schritt 112 bei der in Fig. 4 gezeigten Routine bestimmt wird, dass der erste Sauerstoffsensor 38 ein Marker- Abgabesignal erzeugt, wird die Sauerstoffintegrationsmenge O2SUM, die zu diesem Zeitpunkt berechnet wird, als eine Maximalspeicherintegrationsmenge O2SUMmax gespeichert. Dann wird ein Prozess ausgeführt, um die Mager-Marke Xlean einzuschalten und die Fett-Marke Xrich auszuschalten (siehe Schritt 114).
Wenn bei Schritt 112 bestimmt wird, dass Abgas mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht von der stromabwärtigen Seite des stromaufwärtigen Katalysators 32 herausströmt, wird bestimmt, ob Abgas mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis stromabwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator 32 herausströmt, das heißt ob der erste Sauerstoffsensor 38 ein Fett-Abgabesignal erzeugt (siehe Schritt 116).
Der erste Sauerstoffsensor 38 erzeugt lediglich dann ein Fett- Abgabesignal, wenn der stromaufwärtige Katalysator 32 bei dem Sauerstoffminimalspeicherzustand ist, und ein fettes Kraftstoffgemisch zu dem Verbrennungsmotor 10 geliefert wird. Wenn bei Schritt 116 bei der in Fig. 4 gezeigten Routine bestimmt wird, dass der erste Sauerstoffsensor 38 ein Fett- Abgabesignal erzeugt, wird die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM, die zu diesem Zeitpunkt berechnet wird, als eine Minimalsauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUMmin gespeichert.
Dann wird der Prozess ausgeführt, bei dem die Mager-Marke Xlean ausgeschaltet wird und die Fett-Marke Xrich eingeschaltet wird (siehe Schritt 118).
Wenn bei Schritt 116 bestimmt wird, dass Abgas mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht von der stromaufwärtigen Seite des stromaufwärtigen Katalysators 32 herausströmt, kann bestimmt werden, dass der stromaufwärtige Katalysator 32 das Abgas geeignet reinigt, das heißt dass der stromaufwärtige Katalysator 32 weder bei dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand noch bei dem Sauerstoffminimalspeicherzustand ist. In dem Fall werden sowohl die Mager-Marke Xlean als auch die Fett-Marke Xrich ausgeschaltet (siehe Schritt 120).
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ermöglicht die in Fig. 4 gezeigte Routine, dass die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM wahlweise in Übereinstimmung mit einer Zunahme oder Abnahme der Menge an Sauerstoff erhöht und verringert wird, die tatsächlich in dem stromaufwärtigen Katalysator gespeichert ist. Die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM, die dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand entspricht, kann dann als die Maximalsauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUMmax gespeichert werden, und die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM, die dem Sauerstoffminimalspeicherzustand entspricht, kann dann als die Minimalsauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUMmin gespeichert werden. Wenn diese Werte erhalten werden, ist die ECU 42 in der Lage, die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des stromaufwärtigen Katalysators 32 zu berechnen, indem die Minimalsauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUMmin von der Maximalsauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUMmax subtrahiert wird.
Jedoch strömt bei dem System bei diesem Ausführungsbeispiel Abgas mit einem Überschuss an Sauerstoff, das NOx enthält, stromabwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator 32 eine bestimmte Zeitspanne lang heraus, nachdem der stromaufwärtige Katalysator 32 den Sauerstoffmaximalspeicherzustand erreicht hat. Des Weiteren strömt Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff, das HC und CO enthält, stromabwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator 32 eine bestimmte Zeitspanne lang heraus, nachdem der stromaufwärtige Katalysator 32 den Sauerstoffminimalspeicherzustand erreicht hat.
Da das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät in diesem Ausführungsbeispiel mit dem stromabwärtigen Katalysator 34 stromabwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator 32 versehen ist, wird ungereinigtes Abgas, das stromabwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator 32 herausströmt, nicht einfach in die Umgebung abgegeben. Wenn jedoch der stromabwärtige Katalysator 34 bei dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand oder bei dem Sauerstoffminimalspeicherzustand ist, so dass er nicht in der Lage ist, seine ursprüngliche Reinigungsleistung aufzuzeigen, tritt jegliches ungereinigtes Abgas, das stromabwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator 32 herausströmt, direkt durch den stromabwärtigen Katalysator 34 und wird unverändert in die Umgebung abgegeben. Daher werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Reihe an Prozessen zum Erfassen des Verschlechterns der stromaufwärtigen Katalysators 32 das heißt eine Reihe an Prozessen, die einen Prozess zum Drängen des stromaufwärtigen Katalysators 32 zu dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand oder zu dem Sauerstoffminimalspeicherzustand umfassen, lediglich dann ausgeführt, wenn der stromabwärtige Katalysator 34 zu einem Aufzeigen einer geeigneten Reinigungsleistung in der Lage ist.
Nachstehend ist der Inhalt der spezifischen Prozesse, die durch das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel zum Verwirklichen der vorstehend erwähnte Leistung ausgeführt werden, unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm einer Routine, die zum Erfassen der Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators 32 bei der vorstehend erwähnten Einschränkung nur dann ausgeführt wird, wenn der stromabwärtige Katalysator 34 dazu in der Lage ist, eine geeignete Reinigungsleistung aufzuzeigen. Bei der in Fig. 5 gezeigten Routine wird zunächst bestimmt, ob Basisausführbedingung zum Erfassen der Verschlechterung des Abgaskatalysators erfüllt sind (siehe Schritt 130).
Genauer gesagt wird bei Schritt 130 bestimmt, ob die Einlassluftmenge Ga innerhalb eines vorbestimmten Bereiches ist oder ob die Katalysatortemperatur des stromaufwärtigen Katalysators 32 innerhalb eines vorbestimmten Bereiches ist. Diese Bereiche sind als Bereiche vorbestimmt, bei denen eine erkennbare Differenz zwischen der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC eines normalen Katalysators und der Sauerstofffähigkeit OSC eines verschlechterten Katalysators unterschieden wird. Wenn die Bedingungen des Schrittes 130 nicht erfüllt sind, endet die gegenwärtige Routine schnell ohne ein Ausführen von irgendeinen der folgenden Prozesse.
Wenn jedoch die Basisausführbedingungen zum Erfassen der Verschlechterung erfüllt sind, wird bestimmt, ob der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 geeignet ist, das heißt ob der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 derart ist, dass die vorbestimmte Menge überschreitender Sauerstoff des Weiteren gespeichert werden kann, und ob die vorbestimmte Menge überschreitender Sauerstoff des Weiteren abgegeben werden kann (siehe Schritt 131).
Hierbei ist die vorbestimmte Menge an Sauerstoff, die weiter gespeichert werden kann, eine Menge, die als die Menge an Sauerstoff bestimmt ist, die ausreichend zum geeigneten Reinigen von Abgas mit einem Überschuss an Sauerstoff ist, das in den stromabwärtigen Katalysator 34 strömt, nachdem der stromaufwärtige Katalysator 32 in den Sauerstoffmaximalspeicherzustand bei dem Prozess der Erfassens der Verschlechterung gedrängt worden ist. Außerdem ist die vorbestimmte Menge an Sauerstoff, die weiter abgegeben werden kann, eine Menge, die als die Menge an Sauerstoff vorbestimmt ist, die ausreichend zum geeigneten Reinigen von Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff ist, das in den stromabwärtigen Katalysator 34 strömt, nachdem der stromaufwärtige Katalysator 32 in den Sauerstoffminimalspeicherzustand bei dem Prozess des Erfassens der Verschlechterung gedrängt worden ist.
Genauer gesagt wird das Erfüllen der Bedingungen von Schritt 131 in Abhängigkeit davon bestimmt, ob das Ausgabesignal des stromabwärtig von dem stromabwärtigen Katalysator 34 angeordneten zweiten Sauerstoffsensors 40 ein Mager-Abgabesignal oder ein Fett-Abgabesignal ist, das heißt ob das Abgabesignal des zweiten Sauerstoffsensors 40 ein Wert zwischen den Magerbestimmungswert Vl und dem Fettbestimmungswert Vr ist. Wenn das Ausgabesignal des zweiten Sauerstoffsensors 40 ein Wert ist, der zwischen dem Magerbestimmungswert Vl und dem Fettbestimmungswert Vr ist, wird bestimmt, dass der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 geeignet ist. Danach wird das Abgabesignal der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des stromaufwärtigen Katalysators 32 erfasst und die Parameter, die diese Erfassungsbedingungen spezifizieren, werden berechnet, etc. (siehe Schritt 132).
Genauer gesagt wird der Prozess von Schritt 132 durch eine Serie von Prozessen ausgeführt, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Gemäß den in Fig. 6 gezeigten Prozessserien wird die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des stromaufwärtigen Katalysators 32 erfasst, während die Hauptkatalysatortemperatur während der Erfassung und die Haupteinlassluftmenge während der Erfassung als Parameter berechnet werden, die die Bedingungen für diese Erfassung spezifizieren. Hierbei ist die Hauptkatalysatortemperatur während der Erfassung der Mittelwert der Temperatur des stromaufwärtigen Katalysators 32, während die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC erfasst wird. Außerdem ist die Haupteinlassluftmenge während der Erfassung der Mittelwert der Einlassluftmenge Ga, der erzeugt wird, während die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC erfasst wird.
Bei den in Fig. 6 gezeigten Prozessserien wird zunächst bestimmt, ob das Vorzeichen des Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Differenzbetrages ΔA/F umgekehrt ist, das heißt ob das von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 36 erfasste Luft-Kraftstoff- Verhältnis A/F von einem "fett" anzeigenden Wert zu einem "mager" anzeigenden Wert sich umgekehrt hat, oder umgedreht (siehe Schritt 134).
Wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben ist, wird gemäß dem System bei diesem Ausführungsbeispiel der stromaufwärtige Katalysator 32 entweder bei dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand oder bei dem Sauerstoffminimalspeicherzustand gehalten, nachdem der erste Sauerstoffsensor 38 ein Fett-Ausgabesignal oder ein Mager-Ausgabesignal erzeugt (beispielsweise Zeitpunkt t0 oder t2), bis sich das Vorzeichen des Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Differenzbetrages ΔA/F umkehrt (beispielsweise Zeitpunkt t1 oder t3). Nach dem sich das Vorzeichen des Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Differenzbetrages ΔA/F umgekehrt hat, wird begonnen, die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM auf den neuesten Stand zu bringen, die die Menge an in dem stromaufwärtigen Katalysator 32 gespeicherten Sauerstoff anzeigt. Demgemäß ermöglicht der Prozess 134 das Erfassen des Zeitpunktes, bei dem damit begonnen wird, die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM auf den neuesten Stand zu bringen.
Der Prozess bei Schritt 134 wird wiederholt ausgeführt, bis bestimmt wird, dass das Vorzeichen des Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Differenzbetrages ΔA/F sich umgekehrt hat, das heißt bis bestimmt wird, dass damit begonnen wird, die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM auf den neuesten Stand zu bringen. Wenn bestimmt worden ist, dass sich das Vorzeichen von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Differenzbetrag ΔA/F umgekehrt hat, werden ein Katalysatortemperaturintegrationswert THCSUM und ein Einlassluftmengenintegrationswert GASUM, die beide nachstehend beschrieben sind, gelöscht und eine Integrationszählzahl n, die ebenfalls später beschrieben ist, wird auf 0 gesetzt beziehungsweise gelöscht (siehe Schritt 136).
Danach wird eine Katalysatortemperatur THC erfasst und des Weiteren wird der Katalysatortemperaturintegrationswert THCSUM auf der Grundlage dieses erfassten Wertes auf den neuesten Stand gebracht (siehe Schritt 138).
Die Katalysatortemperatur THC ist die Temperatur des stromaufwärtigen Katalysators 32 gemäß der tatsächlichen Messung oder Abschätzung. Für die tatsächliche Messung kann die Katalysatortemperatur THC erfasst werden, indem ein Katalysatortemperatursensor dem stromaufwärtigen Katalysator 32 hinzugefügt wird. Zum Abschätzen kann die Katalysatortemperatur THC gemäß einer zuvor vorbereiteten Tabelle oder gemäß einer Betriebsart auf der Grundlage der Zeit, des Luft-Kraftstoff- Verhältnis A/F des Gemisches, der Einlassluftmenge Ga, der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD und der Einlasslufttemperatur THA und dergleichen erfasst werden. Der Katalysatortemperaturintegrationswert THCSUM ist ein Wert, bei dem die bei dem gegenwärtigen Prozesszyklus erfasste Katalysatortemperatur THC dem Wert zum Zeitpunkt des letzten Prozesszyklusses hinzugefügt wird.
Danach wird die Einlassluftmenge Ga erfasst und des Weiteren wird der Einlassluftmengenintegrationswert GASUM auf der Grundlage dieses erfassten Wertes auf den neuesten Stand gebracht (siehe Schritt 140).
Die Einlassluftmenge Ga ist ein Wert, der mit dem Luftströmungsmesser 20 tatsächlich gemessen worden ist. Außerdem ist der Einlassluftmengenintegrationswert GASUM ein Wert, bei dem die bei dem gegenwärtigen Prozesszyklus erfasste Einlassluftmenge Ga zu dem Wert des Zeitpunkt des letzten Prozesszyklus hinzugefügt wird.
Danach wird die Integrationszählzahl n heraufgezählt (siehe Schritt 142). Die Integrationszählzahl n ist ein Wert, der die Häufigkeit anzeigt, mit der die Prozesse bei Schritt 138 und bei Schritt 140 bei dieser Art an Verarbeitung wiederholt worden sind.
Bei den in Fig. 6 gezeigten Prozessserien wird als nächstes bestimmt, ob die Mager-Marke Xlean von AUS nach EIN sich verändert hat oder ob sich die Fett-Marke Xrich von AUS nach EIN verändert hat (siehe Schritt 144).
Wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben ist, ändert sich gemäß dem System bei diesem Ausführungsbeispiel die Mager- Marke Xlean von AUS nach EIN, wenn der erste Sauerstoffsensor 38 ein Mager-Abgabesignal erzeugt (siehe Schritt 114). Außerdem ändert sich die Fett-Marke Xrich von AUS nach EIN, wenn der erste Sauerstoffsensor 38 ein Fett-Abgabesignal erzeugt (siehe Schritt 118). Diese Änderungen treten auf unmittelbar nachdem der stromaufwärtige Katalysator 32 den Sauerstoffmaximalspeicherzustand oder den Sauerstoffminimalspeicherzustand erreicht hat. Demgemäß ermöglicht der Prozess des Schrittes 144 das Erfassen des Zeitpunktes, bei dem der stromaufwärtige Katalysator 32 den Sauerstoffmaximalspeicherzustand oder den Sauerstoffminimalzustand erreicht hat.
Wenn bei dem in Fig. 6 gezeigten Serien an Prozessen bestimmt worden ist, dass die Bedingungen von Schritt 144 nicht erfüllt sind, werden die Prozesse nach dem Schritt 138 erneut ausgeführt. Dann werden die Prozesse der Schritte 138 bis 144 wiederholt ausgeführt, bis bestimmt wird, dass jene Bedingungen erfüllt sind.
Wenn bei Schritt 144 bestimmt worden ist, dass die Mager-Marke Xlean sich von AUS nach EIN geändert hat oder sich die Fett- Marke Xrich von AUS nach EIN geändert hat, wird die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet (siehe Schritt 146):

OSC = O2SUMmax - O2SUMmin (2)
Wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben ist, wird gemäß dem System bei diesem Ausführungsbeispiel die Maximalsauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUMmax zu dem Zeitpunkt berechnet, bei dem die Mager-Marke Xlean sich von AUS nach EIN ändert (siehe Schritt 114). Außerdem wird die Minimalsauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUMmin zu dem Zeitpunkt berechnet, bei dem die Fett-Marke Xrich sich AUS nach EIN ändert (siehe Schritt 118). Der Prozess des Schrittes 146 ermöglicht die Berechnung der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC jedes Mal dann, wenn entweder die Maximalsauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUMmax oder die Minimalsauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUMmin auf einen neuen Wert erneuert wird, wobei dieser neue Wert verwendet wird.
Bei dem in Fig. 6 gezeigten Prozessserien wird nach dem Prozess von Schritt 146 eine Hauptkatalysatortemperatur während der Erfassung THCAV berechnet. Genauer gesagt wird, wie es bei dem folgenden Ausdruck gezeigt ist, die Hauptkatalysatortemperatur während der Erfassung THCAV berechnet, indem der bei Schritt 138 berechnete Katalysatortemperaturintegrationswert THCSUM durch die Integrationszählzahl n dividiert wird (siehe Schritt 148)

THCAV = THCSUM/n (3)
Danach wird der Einlassluftmengenmittelwert während der Erfassung GAAV berechnet. Genauer gesagt wird der Einlassluftmengenmittelwert während der Erfassung GAAV berechnet, indem der bei Schritt 140 berechnete Einlassluftmengenintegrationswert GASUM durch die Integrationszählzahl n dividiert wird, wie dies in dem folgenden Ausdruck gezeigt ist (siehe Schritt 150):

GAAV = GASUM/n (4)
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ermöglicht die in Fig. 6 gezeigte Serie an Prozessen eine Berechnung der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC auf der Grundlage der neuesten Daten unmittelbar nachdem der stromaufwärtige Katalysator 32 den Sauerstoffmaximalspeicherzustand oder den Sauerstoffminimalspeicherzustand erreicht hat. Die in Fig. 6 gezeigte Serie an Prozessen ermöglicht außerdem das Erhalten der Hauptkatalysatortemperatur während der Erfassung THCAV und des Einlassluftmengenmittelwertes während der Erfassung GAAV, die bei dem Prozess erzeugt werden, bei dem die neue Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC erhalten wird.
Die in Fig. 6 gezeigte Serie an Prozessen wird bei Schritt 132 bei der in Fig. 5 gezeigten Routine ausgeführt, wie dies vorstehend beschrieben ist.
Wenn bei der in Fig. 5 gezeigten Routine der Prozess von Schritt 132 endet, wird ein Grenzwert A(x) zum Bestimmen der Verschlechterung auf der Grundlage der Hauptlage der Katalysatortemperatur während der Erfassung THCAV und des Einlassluftmengenmittelwertes während der Erfassung GAAV bestimmt (siehe Schritt 152).
Die ECU 42 speichert eine Tabelle, in der der Grenzwert zum Unterscheiden zwischen einer Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des verschlechterten Katalysators und einer Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC eines normalen Katalysators auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Katalysatortemperatur und der Einlassluftmenge eingestellt worden ist.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Routine wird dann bestimmt, ob die bei dem gegenwärtigen Prozesszyklus erfasste Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC größer als der bei Schritt 152 bestimmte Grenzwert A(x) ist (siehe Schritt 154).
Der stromaufwärtige Katalysator 32 wird als normal bestimmt, wenn bestimmt wird, dass OSC > Grenzwert A(x) erfüllt ist (siehe Schritt 156).
Andererseits wird der stromaufwärtige Katalysator 32 als verschlechtert bestimmt, wenn bestimmt wird, dass OSC > Grenzwert A(x) nicht erfüllt ist (siehe Schritt 158).
Wenn bei der in Fig. 5 gezeigten Routine bei Schritt 131 bestimmt wird, dass der Sauerstoffspeicherzustand nicht geeignet ist, das heißt dass der Ausgabewert des zweiten Sauerstoffsensors 40 entweder ein Fett-Ausgabewert oder ein Mager-Ausgabewert ist, dann kann bestimmt werden, dass der stromabwärtige Katalysator 34 entweder bei dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand oder bei dem Sauerstoffminimalspeicherzustand ist. Das heißt es kann bestimmt werden, dass der stromabwärtige Katalysator 34 nicht in einem Zustand ist, bei dem er ungereinigtes Abgas reinigen kann. In diesem Fall wird bei der in Fig. 5 gezeigten Routine ein Prozess zum Erfassen der Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators 32 das heißt ein Prozess zum Drängen des stromaufwärtigen Katalysators 32 zu dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand oder zu dem Sauerstoffminimalspeicherzustand verhindert. Ein Befehl wird dann zum Starten des Einstellprozesses ausgegeben, um den Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 geeignet zu gestalten (siehe Schritt 160).
Der vorstehend beschriebene Einstellprozess wird durch eine andere Routine ausgeführt, die sich von der in Fig. 5 gezeigten Routine unterscheidet. Bei diesem Einstellprozess wird zunächst auf der Grundlage des Ausgabesignals von dem zweiten Sauerstoffsensor 40 bestimmt, ob der stromabwärtige Katalysator 34 bei dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand oder bei dem Sauerstoffminimalspeicherzustand ist. Wenn bestimmt wird, dass der stromabwärtige Katalysator 34 bei dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand ist, wird ein Prozess ausgeführt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Verbrennungsmotor 10 gelieferten Gemisches zu einem vorbestimmten Wert an der fetten Seite zu drängen. Bei Fortsetzung wird Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff allmählich zu dem stromabwärtigen Katalysator 34 geliefert, was ermöglicht, dass der stromabwärtige Katalysator 34 aus dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand herausgebracht wird. Wenn anders herum bestimmt wird, dass der stromabwärtige Katalysator 34 bei dem Sauerstoffminimalspeicherzustand ist, wird ein Prozess ausgeführt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Verbrennungsmotor 10 gelieferten Gemisches zu einem vorbestimmten Wert an der mageren Seite zu drängen. Bei Fortsetzung wird Abgas mit einem Überschuss an Sauerstoff allmählich zu dem stromabwärtigen Katalysator 34 geliefert, was ermöglicht, dass der stromabwärtige Katalysator 34 aus dem Sauerstoffminimalspeicherzustand herausgebracht wird.
Durch diesen Einstellprozess wird, nachdem der stromabwärtige Katalysator 34 aus dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand oder aus dem Sauerstoffminimalspeicherzustand herausgebracht worden ist, bei Schritt 131 zu Beginn der in Fig. 5 gezeigten Routine bestimmt, dass der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 geeignet ist. Dann wird durch die Prozesse der Schritt 132 bis 158 bestimmt, ob der stromaufwärtige Katalysator 32 derart normal ist, dass er nicht ungereinigtes Abgas in die Umgebung abgibt, das heißt, dass er nicht die Abgasemissionen verschlechtert, oder ob der stromaufwärtige Katalysator 32 eine Verschlechterung aufweist.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß dem Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät von diesem Ausführungsbeispiel möglich, die Serie an Prozessen zum Erfassen der Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators 32 lediglich dann auszuführen, wenn der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 geeignet ist. Dann ist es, wenn der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 nicht geeignet ist, möglich, aktiv den stromabwärtigen Katalysator 34 in einen geeigneten Sauerstoffspeicherzustand zu versetzen. Daher ermöglicht das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät von diesem Ausführungsbeispiel eine Erfassung der Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators 32 mit einer hohen Genauigkeit, ohne die Abgasemissionen zu verschlechtern.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 wurde ein Sauerstoffsensor für den zwischen dem stromaufwärtigen Katalysator 32 und dem stromabwärtigen Katalysator 34 angeordneten Sensor und auch für den stromabwärtigen von dem stromabwärtigen Katalysator 34 angeordneten Sensor verwendet.
Jedoch können gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel diese Sensoren auch Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren sein, die eine Änderung anzeigen, die im Wesentlichen im Hinblick auf das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des Abgases linear ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 entspricht der erste Sauerstoffsensor 38 dem ersten Sauerstoffsensor. Der Schritt 112, der durch die ECU 42 ausgeführt wird, entspricht dem Erfassungsabschnitt für den Sauerstoffmaximalspeicherzustand. Der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 116 entspricht dem Erfassungsabschnitt für den Sauerstoffminimalspeicherzustand. Die Schritte 82 bis 90, die von der ECU 42 ausgeführt werden, entsprechen dem Zwangs-Fett- Abschitt beziehungsweise dem Zwangs-Mager-Abschnitt. Der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 132 entspricht dem Erfassungsabschnitt für die Sauerstoffspeicherfähigkeit. Der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 154 entspricht dem Verschlechterungsbestimmungsabschnitt. Der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 131 entspricht dem Abschnitt zur Bestimmung eines geeigneten Zustandes und dem Abschnitt zum Ermöglichen des Bestimmungsstarts.
Des Weiteren entspricht bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 der von der ECU 42 ausgeführte Prozess des Schrittes 160 dem Einstellabschnitt für das Luft-Kraftstoff- Verhältnis.
Außerdem entspricht bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 die Bestimmung bei dem Einstellprozess von Schritt 160 durch die ECU 42, ob der stromabwärtige Katalysator 34 bei dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand oder bei dem Sauerstoffminimalspeicherzustand ist, dem Sauerstoffspeichergrenzwerterfassungsabschnitt und dem Sauerstoffabgabegrenzwerterfassungsabschnitt. Außerdem entspricht das Drängen des Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches durch die ECU 42 gemäß dem vorstehend erwähnten Bestimmungsergebnis zu einem vorbestimmten Wert an der fetten Seite oder zu einem vorbestimmten Wert an der mageren Seite dem Fett-Seiten-Einstellabschnitt beziehungsweise dem Mager-Seiten- Einstellabschnitt.
Des Weiteren entspricht bei dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel 1 der zweite Sauerstoffsensor 40 dem zweiten Sauerstoffsensor. Außerdem entspricht die Bestimmung durch die ECU 42 bei Schritt 131 dahingehend, ob der Ausgabewert des zweiten Sauerstoffsensors 42 ein Wert zwischen dem Mager- Bestimmungswert Vl und dem Fettbestimmungswert Vr ist, dem ersten Bestimmungsabschnitt, dem zweiten Bestimmungsabschnitt und dem Bestimmungsabschnitt.
Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. In dieser Zeichnung sind diese Elemente des Ausführungsbeispiels 2, die gegenüber denen von Ausführungsbeispiel 1 gleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie bei Ausführungsbeispiel 1 bezeichnet und deren wiederholte Erläuterung unterbleibt. Das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 ist das gleiche wie das Gerät bei Ausführungsbeispiel 1 mit der Ausnahme, dass die ECU 42 die in Fig. 7 gezeigte Routine an Stelle der vorstehend erwähnten in Fig. 5 gezeigten Routine ausführt. Das Gerät gemäß Ausführungsbeispiel 1 bestimmt den Verschlechterungszustand des stromaufwärtigen Katalysators 32 auf der Grundlage einer einzelnen Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC. Im Gegensatz dazu bestimmt das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät bei dem Ausführungsbeispiel 2, ob der stromaufwärtige Katalysator 32 sich verschlechtert hat, auf der Grundlage einer Vielzahl an Sauerstoffspeicherfähigkeiten OSC.
Die in Fig. 7 gezeigte Routine ist ein Flussdiagramm einer durch die ECU 42 bei dem Ausführungsbeispiel 2 zum Verwirklichen der vorstehend erwähnten Funktion ausgeführten Routine. Bei Fig. 7 sind die Schritte, die jenen in Fig. 5 gezeigten Schritten identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 5 bezeichnet und deren erneute Erläuterung unterbleibt beziehungsweise ist vereinfacht.
Wenn bei der in Fig. 7 gezeigten Routine bei Schritt 154 bestimmt wird, dass die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC größer als der Grenzwert A(x) ist, wird eine Temporär-Normalitäts- Bestimmung ausgeführt (siehe Schritt 200).
Außerdem wird, wenn bei Schritt 154 bestimmt wird, dass OSC > Grenzwert A(x) nicht erfüllt ist, eine Temporär-Anomalitäts- Bestimmung ausgeführt (siehe Schritt 202).
Wenn diese Prozesse enden, wird bestimmt, ob die Anzahl an Bestimmungen bei Schritt 154 eine vorbestimmte Anzahl No erreicht hat (siehe Schritt 204).
Wenn bestimmt worden ist, dass die Anzahl an Bestimmungen die vorbestimmte Anzahl No nicht erreicht hat, wird der gegenwärtige Prozessfluss schnell beendet. Nach einer vorbestimmten Zeitspanne werden die Prozesse nach Schritt 130 dann erneut ausgeführt. Wenn im Gegensatz dazu bestimmt wird, dass die Anzahl an Bestimmungen die vorbestimmte Anzahl No erreicht hat, dann wird durch eine Mehrheit unter der Anzahl an Temporär- Normalitäts-Bestimmungen und der Anzahl an Temporär-Anomalitäts- Bestimmungen bestimmt, ob der stromaufwärtige Katalysator 32 normal oder anormal ist (siehe die Schritte 206, 156, 158).
Dieser Prozess ermöglicht das Bestimmen des Zustandes des stromaufwärtigen Katalysators 32 auf der Grundlage einer Vielzahl an Sauerstoffspeicherfähigkeiten OSC. Daher kann das Gerät gemäß Ausführungsbeispiel 2 eine Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators 32 mit einer höheren Genauigkeit als das Gerät gemäß Ausführungsbeispiel 1 erfassen, das den Zustand des stromaufwärtigen Katalysators 32 lediglich auf der Grundlage eine einzelnen Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC bestimmt.
Des Weiteren ermöglicht der vorstehend beschriebene Prozess, dass der Prozess zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC vorübergehend angehalten wird, wenn der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 außerhalb des geeigneten Zustandes ist, bevor die Sauerstoffspeicherfähigkeit durch die vorbestimmte Anzahl No an Häufigkeiten erfasst wird, so dass der Einstellprozess ausgeführt werden kann, um den stromabwärtigen Katalysator 34 zu dem geeigneten Zustand zurückkehren lassen (siehe Schritte 130 und 161). Daher ermöglicht das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 eine erhöhte Genauigkeit der Erfassungsbestimmung, ohne die Abgasemissionen schlecht er zu gestalten.
Nachstehend ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben. In dieser Zeichnung sind diejenigen Elemente von Ausführungsbeispiel 3, die die gleichen wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine wiederholte Erläuterung von ihnen unterbleibt. Das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß Ausführungsbeispiel 3 ist das gleiche wie die Geräte bei den Ausführungsbeispielen 1 und 2 mit der Ausnahme, dass die ECU 42 die in Fig. 8 gezeigte Routine an Stelle der in Fig. 5 oder in Fig. 7 gezeigten Routine ausführt. Das Gerät gemäß Ausführungsbeispiel 2 bestimmt den Verschlechterungszustand des stromaufwärtigen Katalysators 32 durch eine Mehrheit aus einer Vielzahl an Temporär-Bestimmungen, die auf spezifische Sauerstoffspeicherfähigkeiten OSC gegründet sind. Im Gegensatz dazu bestimmt das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät bei Ausführungsbeispiel 3, ob der stromaufwärtige Katalysator 32 normal ist, auf der Grundlage dessen, ob der Mittelwert oder Durchschnittswert einer Vielzahl an Sauerstoffspeicherfähigkeiten OSC den Grenzwert A(x) überschreitet.
Die in Fig. 8 gezeigte Routine ist ein Flussdiagramm einer durch die ECU 42 bei Ausführungsbeispiel 3 ausgeführten Routine, um die vorstehend erwähnte Funktion zu verwirklichen. Bei Fig. 8 sind jene Schritte, die den in Fig. 5 oder Fig. 7 gezeigten Schritten identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 5 oder 7 bezeichnet und deren weitere Erläuterung unterbleibt oder ist vereinfacht.
Bei der in Fig. 8 gezeigten Routine wird nach den Prozessen der Schritte 132 und 143 bestimmt, ob die Anzahl an Erfassungen der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC eine vorbestimmte Anzahl No erreicht hat (siehe Schritt 210).
Wenn bestimmt wird, dass die Anzahl an Erfassungen noch nicht die vorbestimmte Anzahl No erreicht hat, wird der gegenwärtige Prozesszyklus schnell beendet. Dann werden nach einer vorbestimmten Zeitspanne die Prozesse nach Schritt 130 erneut ausgeführt. Wenn im Gegensatz dazu bestimmt wird, dass die Anzahl an Erfassungen die vorbestimmte Anzahl No erreicht hat, wird ein Sauerstoffspeicherfähigkeitsdurchschnittswert OSCAV berechnet, indem die Integrationswerte OSCSUM von sämtlichen Sauerstoffspeicherfähigkeiten OSC, die erfasst wurden, durch die Anzahl an Erfassungen No geteilt werden (siehe Schritt 212).
Als ein Ergebnis wird, wenn bestimmt wird, dass OSCAV > Grenzwert A(x) erfüllt ist, bestimmt, dass der stromaufwärtige Katalysator 32 normal arbeitet (siehe Schritt 156). Wenn im Gegensatz dazu bestimmt wird, dass OSCAV > Grenzwert A(x) nicht erfüllt ist, wird bestimmt, dass der stromaufwärtige Katalysator 32 anormal arbeitet (siehe Schritt 158).
Dieser Prozess ermöglicht eine Bestimmung des Zustandes des stromaufwärtigen Katalysators 32 auf der Grundlage einer Vielzahl an Sauerstoffspeicherfähigkeiten OSC oder genauer gesagt auf der Grundlage des Durchschnittswertes OSCAV von diesen Sauerstoffähigkeiten OSC. Des Weiteren ermöglicht der vorstehend beschriebene Prozess, dass der Prozess zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC vorübergehend angehalten wird, wenn der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 von einem geeigneten Zustand abweicht, bevor die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC die vorbestimmte Anzahl oft erfasst worden ist, so dass der Einstellprozess ausgeführt werden kann, damit der stromabwärtige Katalysator 34 in den geeigneten Zustand zurückkehrt (siehe die Schritte 131 und 160). Daher ermöglicht das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß Ausführungsbeispiel 3 ein Erfassen einer Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators 32 mit einem höheren Genauigkeitsgrad, ohne dass die Abgasemissionen schlechter werden, so wie es bei dem Ausführungsbeispiel 2 der Fall ist.
Nachstehend ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben. In dieser Zeichnung sind die. Elemente von Ausführungsbeispiel 4, die jenen von Ausführungsbeispiel 1 gleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren erneute Erläuterung unterbleibt. Das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß Ausführungsbeispiel 4 ist das gleiche wie bei irgendeinem der Geräte der Ausführungsbeispiele 1 bis 3 mit der Ausnahme, dass die ECU 42 die in Fig. 9 gezeigte Routine an Stelle der vorstehend erwähnten in den Fig. 5, 7 oder 8 gezeigten Routinen ausführt.
Die in Fig. 9 gezeigte Routine ist ein Flussdiagramm einer von der ECU 42 bei Ausführungsbeispiel 4 ausgeführten Routine zum Erfassen der Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators 32. Diese Routine ist die gleiche wie die in Fig. 7 gezeigte Routine, die bei Ausführungsbeispiel 2 ausgeführt wird, mit der Ausnahme, dass die Prozesse der Schritte 200 und 222 nach dem Schritt 131 ausgeführt werden. Das heißt wenn bei der in Fig. 9 gezeigten Routine bei Schritt 131 bestimmt wird, dass der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 nicht geeignet ist, wird bestimmt, ob die Verschlechterungsbestimmung des stromaufwärtigen Katalysators 32 bereits gestartet worden ist (siehe Schritt 220).
Bei dieser Routine wird die Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators 32 durch eine Mehrheit bei einer Vielzahl an vorübergehenden Bestimmungen bestimmt, die auf die Sauerstoffspeicherfähigkeiten OSC wie bei der in Fig. 7 gezeigten Routine gegründet sind. Bei Schritt 220 wird bestimmt, ob das Erfassen der ersten Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC bereits gestartet worden ist. Wenn der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 bei der Stufe nicht geeignet ist, bei der die erste Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC erfasst wird, wird bei Schritt 220 bestimmt, dass die Verschlechterungsbestimmung nicht gestartet worden ist. In diesem Fall wird der Prozess 160 danach derart ausgeführt, dass der Einstellprozess gestartet wird, um den Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 geeignet zu gestalten. Dann werden bei dem Punkt, bei dem der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 geeignet ist, die Prozesse zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des stromaufwärtigen Katalysators 32 (die Prozesse nach Schritt 132) gestartet.
Während der Zeitspanne nach dem Beginn des ersten Prozesses zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit USC bis zu dem Zeitpunkt, bei dem die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC eine vorbestimmte Anzahl No oft erfasst worden ist, kann sich der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 von dem geeigneten Zustand unterscheiden. Wenn dies geschieht, wird der Schritt 220 nach dem Schritt 131 bei der in Fig. 9 gezeigten Routine ausgeführt und es wird bestimmt, dass die Verschlechterungsbestimmung des stromaufwärtigen Katalysators 32 bereits gestartet worden ist (siehe Schritt 222).
Wenn bei Schritt 220 bestimmt worden ist, dass die Verschlechterungsbestimmung des stromaufwärtigen Katalysators 32 bereits gestartet worden ist, werden die Parameter für die Fett- Einstell-Steuerung und die Mager-Einstell-Steuerung korrigiert (siehe Schritt 222).
Das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät von diesem Ausführungsbeispiel drängt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem Schwanken, indem es wiederholt zwischen der Fett-Einstell- Steuerung und der Mager-Einstell-Steuerung wechselt, wenn die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des stromaufwärtigen Katalysators 32 erfasst wird, wie dies bei dem Gerät des Ausführungsbeispiel 1 der Fall ist (siehe Fig. 2). Die Fetteinstellsteuerung setzt zwangsweise das Luft-Kraftstoff- Verhältnis auf einen vorbestimmten Wert an der fetten Seite und die Mager-Einstell-Steuerung setzt zwangsweise das Luft- Kraftstoff-Verhältnis auf einen vorbestimmten Wert an der mageren Seite. Bei Schritt 222 werden die für diese Steuerungen verwendeten Parameter jeweils in Übereinstimmung mit dem Sauerstoffspeicherzustand des stromaufwärtigen Katalysators 32 korrigiert.
Genauer gesagt wird bei Schritt 222 zunächst auf der Grundlage des Aufgabesignals des zweiten Sauerstoffsensors 40 bestimmt, ob der stromaufwärtige Katalysator 32 bei dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand oder bei dem Sauerstoffminimalspeicherzustand ist. Wenn bestimmt worden ist, dass der stromabwärtige Katalysator 34 bei dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand ist, wird das Ziel-Luft- Kraftstoff-Verhältnis an der fetten Seite mit der Fett-Einstell- Steuerung auf einen Wert gesetzt, der ausreichend zu der fetten Seite hin im Vergleich zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff- Verhältnis tendiert, und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Seite wird mit der Mager-Einstell-Steuerung auf einen Wert eingestellt, der ausreichend zu der mageren Seite hin im Vergleich zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis tendiert. Indem die Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dieser Weise eingestellt werden, strömt das Abgas mit einem außerordentlich hohen Mangel an Sauerstoff in den stromabwärtigen Katalysator 34, nachdem der stromabwärtige Katalysator 34 den Sauerstoffminimalspeicherzustand erreicht hat. Im Gegensatz dazu strömt Abgas mit einem außerordentlich hohen Überschuss an Sauerstoff in den stromabwärtigen Katalysator 34, nachdem der stromabwärtige Katalysator 34 den Sauerstoffmaximalspeicherzustand erreicht hat. Daher ist es durch ein Wiederholen der Fett-Einstell-Steuerung und der Mager- Einstell-Steuerung in diesen Zustand möglich, den stromabwärtigen Katalysator 34 aus dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand oder aus dem Sauerstoffminimalspeicherzustand derart heraus zu bringen, dass der stromabwärtige Katalysator 34 zu dem geeigneten Sauerstoffspeicherzustand zurückkehren kann.
Wenn bei Schritt 222 bestimmt worden ist, dass der stromabwärtige Katalysator 34 bei dem Sauerstoffminimalspeicherzustand ist, wird das Ziel-Luft- Kraftstoff-Verhältnis an der fetten Seite für die Fett-Einstell- Steuerung auf einen Wert gesetzt, der geringfügig zu der fetten Seite hin im Vergleich zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff- Verhältnis tendiert, und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Seite für die Mager-Einstell-Steuerung wird auf einen Wert gesetzt, der geringfügig zu der mageren Seite hin im Vergleich zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis tendiert. In diesem Fall werden die Fett-Einstell-Steuerung und die Mager-Einstell-Steuerung so wiederholt, dass der stromabwärtige Katalysator 34a aus dem Sauerstoffminimalspeicherzustand herausgebracht wird und in den geeigneten Sauerstoffspeicherzustand zurückkehrt.
Bei der in Fig. 9 gezeigten Routine wird der Prozess bei Schritt 132 ausgeführt, nachdem der Prozess von Schritt 222 ausgeführt worden ist. Als ein Ergebnis werden die Fett-Einstell-Steuerung und die Mager-Einstell-Steuerung wiederholt unter den bei Schritt 220 eingestellten Bedingungen derart ausgeführt, dass der stromabwärtige Katalysator 34 zu einem normalen Zustand zurückkehrt, bei dem fast kein ungereinigtes Abgas in die Umgebung hinausströmt.
In dieser Weise ist es gemäß der in Fig. 9 gezeigten Routine, selbst wenn der stromabwärtige Katalysator 34 bei einem ungeeigneten Zustand bei dem Prozess des Erfassens der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC eine vorbestimmte Häufigkeit oft ist, möglich, die Erfassung der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC fortzusetzen, ohne die Abgasemissionen zu verschlechtern.
Demgemäß ermöglicht das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät von Ausführungsbeispiel 4 ein genaues Erfassen einer Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators 32 innerhalb einer kurzen Zeitspanne ohne Verlust der günstigen Abgasemissionseigenschaften.
Gemäß Ausführungsbeispiel 4 werden bei Schritt 222 das Ziel- Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Fett-Einstell-Steuerung und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Mager-Einstell- Steuerung korrigiert. Jedoch sind die bei Schritt 222 korrigierten Parameter nicht darauf beschränkt. Das heißt bei Schritt 222 kann außerdem die Zeitspanne von dem Zeitpunkt, nach dem der erste Sauerstoffsensor 38 ein Fett-Ausgabesignal oder ein Mager-Ausgabesignal erzeugt, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches sich umkehrt, und dergleichen korrigiert werden.
Genauer gesagt kann, wenn der stromabwärtige Katalysator 34 sich bei dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand befindet, die Zeitspanne von dem Zeitpunkt, nach dem der erste Sauerstoffsensor 38 ein Fett-Ausgabesignal erzeugt, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager wird, relativ lang gestaltet werden und die Zeitspanne von dem Zeitpunkt, nach dem der erste Sauerstoffsensor 38 ein Mager- Ausgabesignal erzeugt, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Luft- Kraftstoff-Verhältnis fett wird, kann kurz gestaltet werden. Außerdem können die vorstehend erwähnten Einstellungen umgekehrt werden, wenn der stromabwärtige Katalysator 34 sich bei dem Sauerstoffminimalspeicherzustand befindet. Das Verkürzen der Zeitspanne bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Luft-Kraftstoff- Verhältnis fett wird, ermöglicht das Liefern einer großen Menge an Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff zu dem stromabwärtigen Katalysator 34, was daher ermöglicht, dass der stromabwärtige Katalysator 34 schnell aus dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand herausgebracht wird. Außerdem ermöglicht das Verkürzen der Zeitspanne bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Luft-Kraftstoff- Verhältnis mager wird, das Liefern einer großen Menge an Abgas mit einem Überschuss an Sauerstoff zu dem stromabwärtigen Katalysator 34, was daher ermöglicht, dass der stromabwärtige Katalysator 34 schnell aus dem Sauerstoffminimalspeicherzustand herausgebracht wird.
Wenn bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 4 das Erfassen der anfänglichen Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC beginnt, nachdem der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 auf den geeigneten Zustand eingestellt worden ist und der stromabwärtige Katalysator 34 in einen nicht geeigneten Zustand wechselt, nachdem diese Erfassung begonnen hat, werden die Parameter der Fett-Einstell-Steuerung und der Mager-Einstellsteuerung korrigiert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können, wenn der stromabwärtige Katalysator 34 bei einem ungeeigneten Zustand zu dem Zeitpunkt ist, bei dem die anfängliche Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC erfasst wird, die Parameter der Fett-Einstell-Steuerung und der Mager-Einstell- Steuerung auch zu diesem Zeitpunkt korrigiert werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel 4 entspricht der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 204 dem Steuerwiederholabschnitt, entspricht der Schritt 206 dem Verschlechterungsbestimmungsabschnitt und entsprechen die Schritte 220 und 222 dem Abschnitt zum zwangsweisen Korrigieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
Darüber hinaus entspricht bei dem Ausführungsbeispiel 4 der erste Sauerstoffsensor 38 dem ersten Sauerstoffsensor. Der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 112 entspricht dem Erfassungsabschnitt für den Sauerstoffmaximalspeicherzustand. Der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 116 entspricht den Erfassungsabschnitt für den Sauerstoffminimalspeicherzustand. Die von der ECU 42 ausgeführten Schritte 82 bis 90 entsprechen dem Zwangs-Fett-Abschnitt und dem Zwangs-Mager-Abschnitt. Der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 132 entspricht dem Abschnitt zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit. Der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 154 entspricht dem Verschlechterungsbestimmungsabschnitt. Der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 131 entspricht dem Abschnitt zum Bestimmen des geeigneten Zustandes. Die von der ECU 42 ausgeführten Schritte 220 und 222 entsprechen dem Abschnitt zum zwangsweisen Korrigieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
Nachstehend ist ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben. In dieser Zeichnung sind die Elemente von Ausführungsbeispiel 5, die jenen von Ausführungsbeispiel 1 gleich sind, wie bei dem gleichen Bezugszeichen wie bei Ausführungsbeispiel 1 bezeichnet und deren erneute Erläuterung unterbleibt. Das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 ist das gleiche wie die Geräte bei den Ausführungsbeispiel 1 bis 4 mit der Aufnahme, dass die ECU 42 die in Fig. 1 gezeigte Routine an Stelle der vorstehend erwähnten in den Fig. 5, 7, 8 oder 9 gezeigten Routine ausführt.
Die in Fig. 10 gezeigte Routine ist die gleiche wie die in Fig. 8 gezeigte Routine, die bei Ausführungsbeispiel 3 ausgeführt wird, mit der Ausnahme, dass die Prozesse der Schritte 200 und 222 nach dem Schritt 131 ausgeführt werden. Die Prozesse der Schritte 200 und 222 sind die gleichen wie die bei Ausführungsbeispiel 4 ausgeführten entsprechenden Prozesse.
Bei der in Fig. 10 gezeigten Routine kann ein Anfangsprozess zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC gestartet werden, nachdem der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 auf den geeigneten Zustand eingestellt worden ist, wobei dies genau so wie bei der in Fig. 9 gezeigten Routine ausgeführt wird. Dann wird, wenn der stromabwärtige Katalysator 34 sich bei einem ungeeigneten Zustand befindet, bevor die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC mit der vorbestimmten Häufigkeit No erfasst worden ist, die Erfassung der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC fortgesetzt, während der stromabwärtige Katalysator 34 in den geeigneten Zustand zurückkehrt, wobei annähernd kein ungereinigtes Abgas in die Umgebung hinausströmt. Demgemäß ermöglicht das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät von diesem Ausführungsbeispiel eine genaue Erfassung der Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators 32 innerhalb einer kurzen Zeitspanne ohne Verlust der günstigen Abgasemissionseigenschaften genau wie bei Ausführungsbeispiel 4.
Gemäß Ausführungsbeispiel 5 werden bei dem Schritt 222 das Ziel- Luft-Kraftstoffverhältnis für die Fett-Einstell-Steuerung und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Mager-Einstell- Steuerung korrigiert. Hierbei sind die bei Schritt 222 korrigierten Parameter nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann bei Schritt 222 die Zeitspanne von dem Zeitpunkt, nach dem der erste Sauerstoffsensor 38 ein Fett-Ausgabesignal oder ein Mager-Ausgabesignal erzeugt hat, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches umkehrt, ebenfalls korrigiert werden, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel 4 beschrieben ist.
Des Weiteren beginnt gemäß Ausführungsbeispiel 5 die Erfassung der anfänglichen Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC nach dem Einstellen des Sauerstoffspeicherzustandes des stromabwärtigen Katalysators 34 auf einen geeigneten Zustand. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können, wenn der stromabwärtige Katalysator 34 sich bei einem ungeeigneten Zustand zu dem Zeitpunkt befindet, bei dem die anfängliche Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC erfasst wird, die Parameter der Fett-Einstell-Steuerung und der Mager-Einstell-Steuerung ebenfalls zu diesem Zeitpunkt korrigiert werden (bei dem Zeitpunkt, bei dem die anfängliche Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC zu erfassen ist).
Bei dem Ausführungsbeispiel 5 entspricht der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 210 dem Steuerwiederholabschnitt, entspricht der Schritt 214 dem Verschlechterungsbestimmungsabschnitt und entsprechen die Schritte 220 und 222 jeweils dem Abschnitt für die zwangsweise Korrektur des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
Darüber hinaus entspricht bei Ausführungsbeispiel 5 der erste Sauerstoffsensor 38 dem ersten Sauerstoffsensor. Der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 112 entspricht dem Abschnitt zum Erfassen dem Sauerstoffmaximalspeicherzustandes. Der von der ECU 42ausgeführte Schritt 116 entspricht dem Abschnitt zum Erfassen des Sauerstoffminimalspeicherzustandes. Die von der ECU 42 ausgeführten Schritte 82 bis 90 entsprechen dem Zwangs-Fett- Abschnitt und dem Zwangs-Mager-Abschnitt. Der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 132 entspricht dem Abschnitt zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit. Der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 214 entspricht dem Verschlechterungsbestimmungsabschnitt. Der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 131 entspricht dem Abschnitt zum Bestimmen des geeigneten Zustandes. Die von der ECU 42 ausgeführten Schritt 220 und 222 entsprechen jeweils den Abschnitt zum zwangsweisen Korrigieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
Nachstehend ist ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben. In dieser Zeichnung sind diejenigen Elemente von Ausführungsbeispiel 6, die die gleichen wie bei Ausführungsbeispiel 1 sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie bei Ausführungsbeispiel 1 bezeichnet und eine wiederholte Erläuterung von ihnen unterbleibt. Das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß Ausführungsbeispiel 6 hat einen Aufbau, bei dem der zweite Sauerstoffsensor 40 von dem in Fig. 1 gezeigten Systemaufbau entfernt worden ist. Dies kann verwirklicht werden, indem die ECU 42 die in Fig. 11 gezeigte Routine zusätzlich zu der bei jeweils den Ausführungsbeispielen 1 bis 5 ausgeführten Routine ausführt, die vorstehend beschrieben sind.
Bei den Ausführungsbeispiel 1 bis 5 wird durch die ECU 42 auf der Grundlage des Ausgabesignals des zweiten Sauerstoffsensors 40 bestimmt, ob der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators 34 geeignet ist (siehe Schritt 131). Im Gegensatz dazu schätzt das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 die in dem stromabwärtigen Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge gemäß einer vorbestimmten Regel ab und bestimmt dann, ob der stromabwärtige Katalysator 34 in einem geeigneten Zustand ist, auf der Grundlage des abgeschätzten Wertes.
Fig. 11 zeigt ein Flussdiagramm einer von der ECU 42 ausgeführten Routine zum Verwirklichen der vorstehend erwähnten Funktion. Bei der in Fig. 11 gezeigten Routine wird zunächst die Katalysatortemperatur des stromabwärtigen Katalysators 34 erfasst (siehe Schritt 102).
Die Katalysatortemperatur des stromabwärtigen Katalysators 34 kann tatsächlich gemessen werden, indem ein Katalysatortemperatursensor dem stromabwärtigen Katalysator 34 hinzugeführt wird. Die Katalysatortemperatur des stromabwärtigen Katalysators 34 kann auch gemäß einer zuvor vorbereiteten Tabelle oder einer Betriebsart auf der Grundlage der Zündzeit, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/F des Gemisches, der Einlassluftmenge Ga, der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD und der Einlasslufttemperatur THA und dergleichen erfasst werden. Bei Schritt 302 wird die Katalysatortemperatur gemäß diesem Verfahren erfasst.
Bei der in Fig. 11 gezeigten Routine wird bestimmt, ob der erste Sauerstoffsensor 38 ein Fett-Ausgabesignal erzeugt, das heißt ob Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff in den stromabwärtigen Katalysator 34 hineinströmt (siehe Schritt 302).
Wenn bestimmt wird, dass der erste Sauerstoffsensor 38 ein Fett- Abgabesignal erzeugt, wird die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM des in dem stromabwärtigen Katalysator 34 gespeicherten Sauerstoffs gemäß einer vorbestimmten Regel verringert (siehe Schritt 304).
Ein bekanntes Modell zum Abschätzen der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM kann beispielsweise als die vorbestimmte Regel verwendet werden. Außerdem kann in noch einfacherer Weise der Prozess bei Schritt 304 ausgeführt werden, nachdem der erste Sauerstoffsensor 38 in einen Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensor oder einen HC-Sensor gewechselt worden ist.
Das heißt es ist in diesem Fall möglich, die Sauerstoffabgabemenge pro Zeiteinheit auf der Grundlage des Ausgabesignals des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors und des HC-Sensors und der Einlassluftmenge Ga zu berechnen. Dann kann die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM in geeigneter Weise erneuert werden oder auf den neuesten Stand gebracht werden, indem jener berechnete Wert von der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM zum Zeitpunkt des letzten Prozesszyklus subtrahiert wird.
Wenn während der in Fig. 11 gezeigten Routine bei Schritt 302 bestimmt wird, dass der erste Sauerstoffsensor 38 kein Fett- Ausgabesignal erzeugt, wird bestimmt, ob der erste Sauerstoffsensor 38 ein Mager-Ausgabesignal erzeugt (siehe Schritt 306).
Wenn bestimmt wird, dass der erste Sauerstoffsensor 38 ein Mager-Ausgabesignal erzeugt, wird des Weiteren bestimmt, ob eine Kraftstoffabschaltung ausgeführt wird (siehe Schritt 308). Dann wird, wenn bestimmt worden ist, dass eine Kraftstoffabschaltung nicht ausgeführt wird, die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM des in dem stromabwärtigen Katalysator 34 gespeicherten Sauerstoffs gemäß einer üblichen Regel erhöht (siehe Schritt 310).
Wenn im Gegensatz dazu bestimmt wird, dass eine Kraftstoffabschaltung ausgeführt wird, wird die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM des in dem stromabwärtigen Katalysator 34 gespeicherten Sauerstoffs gemäß einer Regel erhöht, bei der angenommen wird, dass eine Kraftstoffabschaltung ausgeführt wird (siehe Schritt 312).
Die Prozesse der Schritte 310 und 312 können unter Verwendung eines bekannten Modells genau wie bei dem vorstehend beschriebenen Schritt 304 ausgeführt werden. Diese Prozesse können außerdem ermöglicht werden, indem die Menge an gespeicherten Sauerstoff pro Zeiteinheit nach dem Wechsel des ersten Sauerstoffsensors 38 in einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensors oder einen HC-Sensor berechnet wird und dann dieser berechnete Wert der Sauerstoffintegrationsmenge O2SUM während des letzten Prozesszyklus hinzuaddiert wird.
Wenn eine Kraftstoffabschaltung ausgeführt wird, strömt Luft durch den Abgaskanal 15 derart, dass die Menge an gespeicherten Sauerstoff pro Zeiteinheit größer als bei einem normalen Antrieb ist. Daher wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM auf den neuesten Stand gebracht, während unterschieden wird zwischen einem Zeitpunkt, bei dem eine Kraftstoffabschaltung ausgeführt wird, und einem Zeitpunkt, bei dem keine Kraftstoffabschaltung ausgeführt wird, wie dies vorstehend beschrieben ist.
Demgemäß kann das System gemäß dem Ausführungsbeispiel genau die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM des stromabwärtigen Katalysators 34 abschätzen.
Wenn bei der in Fig. 1 gezeigten Routine bei Schritt 306 bestimmt wird, dass der erste Sauerstoffsensor 38 kein Mager- Abgabesignal erzeugt, kann bestimmt werden, dass Abgas, das weder einen Überschuss noch einen Mangel an Sauerstoff hat, in den stromabwärtigen Katalysator 34 hineinströmt. In diesem Fall wird der Prozess zum Erneuern der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM weggelassen, da keine große Zunahme oder Abnahme bei der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM erzeugt wird.
Wenn die vorstehend beschriebenen Serien an Prozessen enden, wird die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM des stromabwärtigen Katalysators 34 gelesen (siehe Schritt 314).
Danach wird bestimmt, ob die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM eine geeignete Menge an gespeichertem Sauerstoff für den stromabwärtigen Katalysator 34 ist. Genauer gesagt wird bestimmt, ob der stromabwärtige Katalysator 34 in einem Zustand ist, bei dem er in geeigneter Weise Abgas reinigen kann, das weder einen Überschuss noch einen Mangel an Sauerstoff hat und das in den stromabwärtigen Katalysator 34 strömt, wobei die Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators 32 erfasst wird (siehe Schritt 316).
Ob die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM eine geeignete gespeicherte Menge ist, wird durch ihre Beziehung zu der Sauerstoffspeicherfähigkeit des stromabwärtigen Katalysators 34 bestimmt. Hierbei ändert sich die Sauerstoffspeicherfähigkeit des stromabwärtigen Katalysators 34 in Übereinstimmung mit der Katalysatortemperatur. Daher wird die Sauerstoffspeicherfähigkeit des stromabwärtigen Katalysators 34 auf der Grundlage der bei Schritt 300 erfassten Katalysatortemperatur abgeschätzt. Dann wird nach dem Abschätzen der Sauerstoffspeicherfähigkeit des stromabwärtigen Katalysators 34 bestimmt, ob die bei Schritt 314 gelesene Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM gleich wie oder größer als ein erster Integrationswert ist, der zum Reinigen zum Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff ausreichend ist, das aus dem stromabwärtigen Katalysator 34 herausströmen kann. Es wird des Weiteren bestimmt, ob die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM, die bei Schritt 314 gelesen wird, gleich wie oder geringer als ein zweiter Integrationswert ist, der einen Spielraum zum Reinigen von Abgas mit einem Überschuss an Sauerstoff hat, das aus dem stromabwärtigen Katalysator 34 herausströmen kann.
Wenn die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM des stromabwärtigen Katalysators 34 geeignet ist, wird bestimmt, dass der stromabwärtige Katalysator 34 in einem geeigneten Zustand ist (siehe Schritt 318).
Wenn im Gegensatz dazu die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM des abwärtigen Katalysators 34 ungeeignet ist, wird bestimmt, dass der stromabwärtige Katalysator 34 nicht in einem geeigneten Zustand ist (siehe Schritt 320).
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der in Fig. 11 gezeigten Routine möglich, zu bestimmen, ob der stromabwärtige Katalysator 34 in einem geeigneten Zustand ist, ohne dass das Abgabesignal von dem zweiten Sauerstoffsensor 40 verwendet wird. Daher kann das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 die gleiche Funktion wie die Geräte bei den Ausführungsbeispiel 1 bis 5 verwirklichen trotz des Umstandes, dass es nicht mit dem zweiten Sauerstoffsensor 40 versehen ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 6 entsprechen die von der ECU 42 ausgeführten Schritte 302 bis 312 dem ersten Abschätzabschnitt und dem Erfassungsabschnitt für die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge und der Schritt 316 entspricht dem Bestimmungsabschnitt.
Des Weiteren entspricht der von der ECU 42 ausgeführte Schritt 308 bei dem Ausführungsbeispiel 6 dem Abschnitt zum Erfassen der Kraftstoffabschaltung und der Schritt 318 entspricht dem zweiten Abschätzabschnitt.
Nachstehend ist der Aufbau eines Verbrennungsmotors, der mit einem Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist, und ein Sauerstoffspeichervorgang des Katalysators beschrieben.
Fig. 12 zeigt eine Blockdarstellung eines Verbrennungsmotors mit einem Katalysatorverschlechterungserfassungsgeräts gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel. Das Katalysatorverschlechterungserfassungsergerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel reinigt das Abgas von einem Motor 401, der ein Verbrennungsmotor ist. Der Motor 408 ist ein Motor mit mehreren Zylindern, jedoch zeigt die Zeichnung den Querschnitt von nur einem dieser Zylinder. Unter Bezugnahme auf Fig. 12 erzeugt der Motor 401 eine Antriebskraft durch ein Verbrennen von Gemischen innerhalb jedes Zylinders 403 unter Verwendung einer Zündkerze 402. Während der Verbrennung in dem Motor 401 tritt von außen angesaugte Luft durch den Einlasskanal 404 und vermischt sich mit dem Kraftstoff, der von einer Einspritzeinrichtung 405 eingespritzt wird, derart, dass sie in den Zylinder 403 zusammen als ein Gemisch eingesaugt werden. Der Einlasskanal 404 und der innere Abschnitt des Zylinders 403 werden durch das Öffnen und Schließen eines Einlassventils 406 verbunden und getrennt. Das in dem inneren Abschnitt des Zylinders 403 verbrannte Gemisch wird dann zu einem Abgaskanal 407 als Abgas abgegeben. Der Abgaskanal 407 und der innere Abschnitt des Zylinders 403 werden durch das Öffnen und Schließen eines Auslassventils 408 verbunden und getrennt.
In dem Einlasskanal 404 ist ein Drosselventil 409 angeordnet, das die Menge an in den Zylinder 403 angesaugter Einlassluft einstellt. Mit dem Drosselventil 409 ist ein Drosselpositionssensor 410 verbunden, der das Öffnen des Drosselventils 409 erfasst. Des Weiteren ist das Drosselventil 409 außerdem mit einem Drosselmotor 411 verbunden, der eine Antriebskraft vorsieht, die das Drosselventil 409 öffnet und schließt. In der Nähe des Drosselventils 409 ist außerdem ein Gaspedalpositionssensor 412 angeordnet, der einen Betätigungsbetrag (Gaspedalniederdrückbetrag) eines Gaspedals erfasst. Das heißt in diesem Fall wird ein Verfahren mit elektronisch gesteuerter Drossel angewendet, bei dem das Öffnen des Drosselventils 400 elektronisch gesteuert wird. Des Weiteren ist ein Luftströmungsmesser 413 zum Erfassen der Menge an Einlassluft ebenfalls am Einlasskanal 404 montiert.
Ein Kurbelpositionssensor 414, der die Position einer Kurbelwelle erfasst, ist in der Nähe der Kurbelwelle des Motors 401 montiert. Die Position eines Kolbens 415 innerhalb des Zylinders 403 und auch die Motordrehzahl NE können außerdem aus dem Abgabesignal des Kurbelpositionssensors 414 erhalten werden. Außerdem ist ein Klopfsensor 416, der ein Klopfen des Motors 401 erfasst, und ein Wassertemperatursensor 417, der eine Kühlwassertemperatur erfasst, in dem Motor 401 montiert.
Ein Katalysator 419 ist in dem Abgaskanal 407 angeordnet. Eine Vielzahl dieser Katalysatoren kann außerdem in dem Abgaskanal vorgesehen sein, wobei in diesem Fall die Vielzahl in Serie oder parallel in einem Abzweigungsabschnitt vorgesehen sein kann.
Beispielsweise kann bei einem Vier-Zylinder-Motor ein Katalysator an einem Ort angeordnet sein, an dem Abgasrohre aus zwei Zylindern zusammenkommen, und ein anderer Katalysator kann an einem Ort angeordnet sein, an dem Abgasrohre von den restlichen zwei Zylindern zusammenkommen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Katalysator 419 an der stromabwärtigen Seite von dem Ort angeordnet, an dem die Abgasrohre von dem der Zylinder 403 zusammenkommen.
Die Zündkerze 403, die Einspritzeinrichtung 405, der Drosselpositionssensor 410, der Drosselmotor 411, der Gaspedalpositionssensor 412, der Luftströmungsmesser 413, der Kurbelpositionssensor 414, der Klopfsensor 416, der Wassertemperatursensor 417 und die anderen Sensoren sind alle miteinander mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 418 verbunden, die den Motor 401 insgesamt steuert. Diese Sensoren werden sämtlich auf der Grundlage von Signalen der ECU 418 gesteuert und die Erfassungsergebnisse von diesen Sensoren werden zu der ECU 418 gesendet. Ein Katalysatortemperatursensor 421, der die Temperatur des in dem Abgaskanal 407 angeordneten Katalysators 419 misst, und ein Spülsteuerventil 424, das den Einlasskanal 104 von verdampften Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter spült, der durch einen Holzkohlebehälter 123 gewonnen wird, sind ebenfalls mit der ECU 418 verbunden.
Des Weiteren sind ein stromaufwärtiger Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensor 425, der an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators 419 vorgesehen ist, und ein stromabwärtiger Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 426, der an der stromabwärtigen Seite des Katalysators 419 vorgesehen ist, mit der ECU 418 verbunden. Der stromaufwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 425 erfasst ein Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis aus der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas an der Stelle, an der er sich befindet, und der stromabwärtige Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensor 426 erfasst das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases aus der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas an der Stelle, an der er sich befindet. Für den stromaufwärtigen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 424 und den stromabwärtigen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 426 wird ein Linear-Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zum linearen Erfassen des Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Abgases verwendet und ein Sauerstoffsensor wird verwendet, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abgases in einer Ein-Aus-Schaltweise zu erfassen. Außerdem werden, da der stromaufwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 425 und der stromabwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 426 zu einem genauen Erfassen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht in der Lage sind, bis sie oberhalb einer bestimmten Temperatur (Aktivierungstemperatur) sind, der stromaufwärtige Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 425 und der stromabwärtige Luft- Kraftstoff-Verhältnis 426 durch über die ECU 418 gelieferte Energie so aufgewärmt, dass ihre Temperaturen schnell bis auf die Aktivierungstemperatur ansteigen.
Die ECU 418 hat an ihrem inneren Abschnitt eine CPU, die Berechnungen ausführt, einen RAM, der verschiedene Arten an Informationen wie beispielsweise Berechnungsergebnisse speichert, einen Sicherungs-RAM, der diese gespeicherten Informationen mit einer Batterie speichert, und einen ROM, in dem sämtliche Steuerprogramme gespeichert sind, und dergleichen. Die ECU 418 berechnet die Menge an in dem Katalysator 419 gespeicherten Sauerstoff und steuert den Motor 401 auf der Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und der berechneten Menge an gespeicherten Sauerstoff und dergleichen. Die ECU 418 führt außerdem andere verschiedene Funktionen wie beispielsweise das Berechnen der Kraftstoffeinspritzmenge, die durch die Einspritzeinrichtung 405 einzuspritzen ist, das Steuern der Zündkerze 402 und das Ausführen von Modellkorrekturen, die später beschrieben sind, und Sensordiagnosen aus.
Nachstehend ist das Erfassen (Abschätzen) der Menge an gespeicherten Sauerstoff und der Sauerstoffspeicherfähigkeit beschrieben.
Der verwendete Katalysator hat eine Cer-Komponente (CEO2) und dergleichen und hat eine Eigenschaft zum Speichern und Abgeben von Sauerstoff in dem Abgas zusätzlich zu einer Eigenschaft zum Oxidieren und Reduzieren von den zu reinigenden Komponenten in dem Abgas.
Bei dem Ausführungsbeispiel 7 ist der Zielwert für die Menge an gespeicherten Sauerstoff des Katalysators so eingestellt, dass Fälle gehandhabt werden können, bei denen das Abgas-Luft- Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases fett oder mager wird. Die Menge an gespeicherten Sauerstoff wird so gesteuert, dass sie mit dem Zielwert übereinstimmt. Mit der gleichen Steuerung wird die Menge an durch den Katalysator 419 zu speichernden Sauerstoff abgeschätzt und die Sauerstoffspeicherfähigkeit (die auch als die speicherbare Menge an Sauerstoff oder die Sauerstoffmaximalspeichermenge oder dergleichen bezeichnet ist) wird ebenfalls unter Verwendung der Historie von jener abgeschätzten Menge an gespeicherten Sauerstoff abgeschätzt.
Fig. 13 zeigt die Änderung in Abhängigkeit von der Zeit von jedem Steuerbetrag, der sich auf das Absetzen der Menge an der sich auf das Abschätzen der Menge an gespeicherten Sauerstoff in dem Katalysator 19 bezieht. Die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM wird erhalten durch ein Abschätzen der Menge an gespeichertem Sauerstoff O2AD des in dem Katalysator 419 gespeicherten Sauerstoffs (oder von dem Katalysator 419 abgegebenen Sauerstoff) von der Differenz ΔAF = (AF - AFst) zwischen dem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF, das durch den an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators 419 angeordneten stromaufwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 425 erfasst wird, und dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff- Verhältnis AFst, und dann diese Menge an gespeichertem Sauerstoff O2AD integriert wird. Die Berechnung der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM ist nachstehend unter Bezugnahme auf das in Fig. 14 gezeigte Flussdiagramm beschrieben.
Zunächst wird das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF des in den Katalysator 419 strömenden Abgases durch den stromaufwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 425 erfasst und die Differenz ΔAF = (AF - AFst) zwischen diesem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF und dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFst wird durch die EC 418 erhalten. Außerdem erfasst der Luftströmungsmesser 413 die Einlassluftmenge Ga und die Menge an gespeichertem Sauerstoff O2AD des in dem Katalysator 419 gespeicherten Sauerstoffs oder des von diesem abgegebenen Sauerstoffs wird aus dieser Einlassluftmenge Ga und der Abgas- Luft-Kraftstoff-Verhältnisdifferenz ΔAF berechnet (siehe Schritt 500) Die Berechnung der Menge an gespeichertem Sauerstoff O2AD kann außerdem aus einer Tabelle innerhalb der ECU 418 oder durch Verwendung einer Betriebsart erhalten werden, die in der ECU 418 gespeichert ist.
In Bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator 419 herausströmenden Abgases wird nach dem Schritt 500 bestimmt, ob die Mager-Marke Xlean eingeschaltet ist und ob die berechnete Menge an gespeichertem Sauerstoff O2AD ein positiver Wert ist (siehe Schritt 510). Wenn das von dem an der stromabwärtigen Seite des Katalysators 419 angeordneten stromabwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 426 erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist, wird die Mager-Marke Xlean eingeschaltet. Wenn das von dem stromabwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 426 erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett ist, wird die Fett- Marke Xrich eingeschaltet.
Wenn die Mager-Marke Xlean bei Schritt 510 eingeschaltet ist, bedeutet dies, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator 419 herausströmenden Abgases mager ist, womit somit ein Überschuss an Sauerstoff besteht. Wenn des Weiteren die Menge an gespeichertem Sauerstoff O2AD ein positiver Wert ist, kann gesagt werden, dass das in den Katalysator 419 strömende Abgas Sauerstoff enthält, das in dem Katalysator 419 gespeichert werden könnte. Wenn daher die Bestimmung bei Schritt 510 JA lautet unabhängig von dem Umstand, dass das in dem Katalysator 419 strömende Abgas Sauerstoff enthält, das in dem Katalysator 419 gespeichert werden könnte, enthält der Katalysator 419bereits so viel Sauerstoff, wie er speichern kann, und ist somit nicht in der Lage, noch mehr Sauerstoff zu speichern.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 510 JA lautet, endet daher die Routine so, wie sie ist, und die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM des Katalysators 419 wird nicht auf den neuesten Stand gebracht. Wenn die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM auf den neuesten Stand gebracht werden würde, wenn die Bestimmung bei Schritt 510 JA lautet, würde die CPU bestimmen, dass Sauerstoff, der in Wirklichkeit nicht gespeichert werden kann, gespeichert worden ist, womit das Erneuern der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM in dieser Weise verhindert wird. Wenn die Bestimmung bei Schritt 510 NEIN lautet, wird bestimmt, ob die Fett-Marke Xrich eingeschaltet ist und ob die berechnete Menge an gespeichertem Sauerstoff O2AD ein negativer Wert ist (siehe Schritt 520).
Wenn die Fett-Marke Xrich eingeschaltet ist, bedeutet dies, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator 419 herausströmenden Abgases fett ist und dass ein Mangel an Sauerstoff vorhanden ist. Wenn außerdem die Menge an gespeichertem Sauerstoff O2AD ein negativer Wert ist, kann gesagt werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator 419 strömenden Abgases fett ist und dass der Katalysator 419 in ihm gespeicherten Sauerstoff abgeben sollte, um das Abgas zu reinigen. Wenn demgemäß die Bestimmung bei Schritt 520 JA lautet unabhängig von dem Umstand, dass das in den Katalysator 419 strömende Abgas durch den Sauerstoff gereinigt wird, der von dem Katalysator 419 abgegeben werden wird, hat der Katalysator 419 bereits seinen sämtlichen Sauerstoff abgegeben, so dass er nicht länger irgendwelchen Sauerstoff abgeben kann.
Daher wird, wie die Bestimmung bei 520 JA lautet, die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM des Katalysators 419 danach nicht auf den neuesten Stand gebracht. Wenn die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM auf den neuesten Stand gebracht werden würde, wenn die Bestimmung bei Schritt 420 JA lautet, würde die CPU bestimmen, dass Sauerstoff, der in Wirklichkeit nicht abgegeben werden kann, abgegeben wird, womit das Erneuern der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM in dieser Weise verhindert wird. Wenn die Bestimmung bei Schritt 520 NEIN lautet, wird die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM unter Verwendung der berechneten Menge an gespeichertem Sauerstoff O2AD auf dem neuesten Stand gebracht, da der Katalysator 419 nicht entweder in (i) einem Zustand ist, bei dem er trotz des Umstandes, dass Sauerstoff, der gespeichert werden könnte, in dem in den Katalysator 419 strömenden Abgas vorhanden ist, wobei der Katalysator 419 bereits so viel Sauerstoff enthält, wie er speichern kann, oder (ii) einem Zustand ist, bei dem er trotz des Umstandes, dass Sauerstoff in das in den Katalysator 419 strömende Abgas abgegeben werden sollte, der Katalysator 419 bereits seinen sämtlichen Sauerstoff abgegeben hat (siehe Schritt 530).
In dieser Weise kann, indem die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM unter Verwendung der Menge an gespeichertem Sauerstoff O2AD auf den neuesten Stand gebracht wird (mit der Ausnahme, wenn die Bestimmung bei Schritt 510 oder bei Schritt S20 JA lautet, wobei in diesem Fall das Erneuern verhindert wird), die in dem Katalysator 419 gespeicherte Sauerstoffmenge innergenau abgeschätzt werden. Die Historie der in dieser Weise erzeugten Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM ist in dem oberen Teil des Zeitablaufdiagramms in Fig. 13 gezeigt. Die erfolgreich erneuerte Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM wird dann aufeinanderfolgend in der ECU 418 gespeichert.
Nachstehend ist die Berechnung des oberen Grenzwertes O2SUMmax und des unteren Grenzwertes O2SUMmin der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM und der Sauerstoffspeicherfähigkeit unter Bezugnahme auf das in Fig. 15 gezeigte Flussdiagramm beschrieben. Der obere Grenzwert O2SUMmax und der untere Grenzwert O2SUMmin entsprechen dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand beziehungsweise dem Sauerstoffminimalspeicherzustand.
Zunächst wird bestimmt, ob eine Ausgabespannung V02 des stromabwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 426 unterhalb eines voreingestellten Grenzwertes der mageren Seite Vlean (genauer gesagt in diesem Fall 0,3 Volt) ist (siehe Schritt 600). Dies ist in dem unteren Abschnitt des Zeitablaufdiagramms von Fig. 13 gezeigt. Wenn die Abgabespannung V02 unterhalb des Grenzwertes der mageren Seite Vlean ist, bedeutet dies, dass der Katalysator 419 in ihm Sauerstoff bis zu dem Grenzwert seiner Sauerstoffspeicherfähigkeit gespeichert hat, so dass angedacht wird, dass nicht mehr Sauerstoff in dem Katalysator 419 gespeichert werden kann. Wenn demgemäß die Bestimmung bei Schritt 600 JA lautet, wird die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM so bestimmt, dass sie ihren oberen Grenzwert erreicht hat, und die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM zu diesem Zeitpunkt wird in der ECU 418 als der obere Grenzwert O2SUMmax gespeichert. Außerdem wird im Hinblick auf diesen Zustand des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases an der stromabwärtigen Seite des Katalysators 419 anzeigenden Marken die Mager-Marke Xlean auf EIN gesetzt und die Fett-Marke Xrich wird auf AUS gesetzt (siehe Schritt 610).
Wenn die Bestimmung bei Schritt 600 NEIN lautet, wird bestimmt, ob die Abgabespannung V02 des stromabwärtigen Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensors 426 einen voreingestellten Fett-Grenzwert Vrich (genauer gesagt 0,7 Volt in diesem Fall) überschreitet (siehe Schritt 620). Wenn die Abgabespannung V02 den Fett- Grenzwert Vrich überschreitet, bedeutet dies, dass der Katalysator 419 seinen sämtlichen gespeicherten Sauerstoff abgegeben hat, und somit wird angedacht, dass der Katalysator 419 nicht zu einem Abgeben von weiteren Sauerstoff in der Lage ist. Demgemäß wird, wenn die Bestimmung bei Schritt 620 JA lautet, die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM so bestimmt, dass sie ihren unteren Grenzwert erreicht hat, und die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM zu diesem Zeitpunkt wird in der ECU 428 als der untere Grenzwert O2SUMmin gespeichert. Außerdem wird im Hinblick auf die Marken, die den Zustand des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases an der stromabwärtigen Seite des Katalysators 419 anzeigen, die Mager- Marke Xlean auf AUS gesetzt und die Fett-Marke Xrich wird auf EIN gesetzt (siehe Schritt 630).
Wenn die Bestimmung bei Schritt 220 NEIN lautet, ist die Abgabespannung V02 des stromabwärtigen Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensors 426 zwischen dem Mager-Grenzwert Vlean und dem Fett-Grenzwert Vrich (Vlean V02 Vrich) befindlich. Demgemäß ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator 419 herausströmenden Abgases weder mager noch fett, sondern es wird angenommen, dass es nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. In diesem Fall werden sowohl die Mager-Marke Xlean als auch die Fett-Marke Xrich auf AUS gesetzt (siehe Schritt 640).
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird die Historie der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM nacheinander auf den neuesten Stand gebracht beziehungsweise erneuert und der obere Grenzwert O2SUMmax und der untere Grenzwert O2SUMmin werden von dieser Historie und dem Abgabesignal des stromabwärtigen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 426 erneuert. Daher kann der maximale Grenzwert der Menge an Sauerstoff, die in dem Katalysator 419 gespeichert werden kann (die Sauerstoffspeicherfähigkeit), erhalten werden, indem die Differenz des oberen Grenzwertes O2SUMmax - den unteren Grenzwert O2SUMmin genommen wird (das heißt O2SUMmax - O2SUMmin). Die Sauerstoffspeicherfähigkeit (O2SUMmax - O2SUMmin) des Katalysators 419 schwankt in Abhängigkeit von dem Zustand (das heißt Temperaturen und der Verschlechterungszustand und dergleichen) des Katalysators 419, sie wird aber durch das konstante Erneuern des oberen Grenzwertes O2SUMmax und des unteren Grenzwertes O2SUMmin auf den neuesten Stand gebracht.
Hierbei wird ein Referenzwert O2SUMref = (O2SUMmax + O2SUMmin)/2 der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM von dem vorstehend erwähnten oberen Grenzwert O2SUMmax und dem unteren Grenzwert O2SUMmin eingestellt. Ein Korrekturkoeffizient KAF der Kraftstoffeinspritzmenge wird aus diesem Referenzwert O2SUMref auf der Grundlage einer Tabelle, die in der ECU 418 gespeichert ist, bestimmt und dann bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Steuerung angewendet. Genauer gesagt wird eine Kraftstoffeinspritzmenge (oder der Zeitpunkt, bei dem das Ventil der Einspritzeinrichtung 405 zum Zwecke der Kraftstoffeinspritzöffnung geöffnet wird) TAU gemäß dem folgenden Ausdruck korrigiert:

TAU = TAUP × KAF × α.
Hierbei ist TAUP die Basiskraftstoffeinspritzmenge, die aus der Einlassluftmenge Ga und der Motordrehzahl NE erhalten wird. Die Endkraftstoffeinspritzmenge TAU wird bestimmt, indem die Basiskraftstoffeinspritzmenge TAUP mit dem Korrekturkoeffizienten KAF und anderen verschiedenen Korrekturkoeffizienten α und β korrigiert wird. Als ein Beispiel dieser anderen Korrekturkoeffizienten α und β ist ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungskoeffizient FAF bekannt. Das eingehende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 401 wird gesteuert, indem die Kraftstoffeinspritzmenge TAU gesteuert wird. Eine detaillierte Erläuterung der verschiedenen Korrekturkoeffizienten α und β außer dem Korrekturkoeffizienten KAF unterbleibt. Eine Rückkopplungssteuerung wie beispielsweise dahingehend, dass die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM des Katalysators 419 gleich dem Referenzwert O2SUMref wird, wird durch ein Korrigieren mit der Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten KAF ausgeführt, wie dies vorstehend beschrieben ist.
Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 419 gerade aktiv erfasst wird, wird eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Schwankungssteuerung derart ausgeführt, dass das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator 419 strömenden Abgases abwechselnd zu der fetten Seite und zu der mageren Seite hin schwankt, und die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM wird aktiv erhöht und verringert. Wenn die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM in dieser Weise erhöht und verringert wird, ist es möglich, den oberen Grenzwert O2SUMmax und den unteren Grenzwert O2SUMmin früher zu erfassen, so dass eine frühere und genaue Erfassung der Sauerstoffspeicherfähigkeit ausgeführt werden kann. Während dieser Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwankungssteuerung wird eine Steuerung durch den Referenzwert O2SUMref der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM vorübergehend angehalten.
Wenn jedoch die Sauerstoffspeicherfähigkeit gerade erfasst wird (auf den neuesten Stand gebracht wird), ist es möglich, dass die Abgasreinigungsleistung durch den Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators 419 zu diesem Zeitpunkt verschlechtert wird. Wenn beispielsweise der Katalysator 419 Sauerstoff zu diesem Zeitpunkt speichert, bei dem er bis annähernd zu seinem oberen Grenzwert gefüllt ist, wird, wenn der Katalysator 419 das Erfassen des oberen Grenzwertes O2SUMmax beginnt und das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu der mageren Seite hin gesteuert wird, der obere Grenzwert O2SUMmax bald erreicht und ein Reinigen des Abgases kann in unzureichender Weise ausgeführt werden, bis dies zu der umgekehrten Seite hin gesteuert wird (zu der Seite des unteren Grenzwertes O2SUMmin). Es ist ebenfalls möglich, dass bei annähernd keinem in dem Katalysator 419 gespeichertem Sauerstoff, wenn der Katalysator 419 mit dem Erfassen des unteren Grenzwertes O2SUMmin beginnt und das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des Abgases der fetten Seite hin gesteuert wird, der untere Grenzwert O2SUMmin bald erreicht ist und das Reinigen des Abgases nicht in ausreichender Weise möglicherweise ausgeführt wird, bis dieses zu der umgekehrten Seite hin gesteuert wird (zu der Seite des oberen Grenzwertes O2SUMmax), so dass die Abgasreinigungsleistung sich vorübergehend in der gleichen Weise verschlechtern kann.
Daher ist dieses Ausführungsbeispiel derart, dass die Steuerung zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit ermöglicht wird, wenn die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM innerhalb eines vorbestimmten Bereiches ist. Dieser vorbestimmte Bereich wird als ein Bereich eingestellt, bei dem keine Gefahr eines Verschlechterns der Abgasreinigungsrate selbst dann besteht, wenn die Steuerung zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit ausgeführt wird. Darüber hinaus wird die Änderung (oder die Änderungsrate) der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM ebenfalls zu dem gleichen Zeitpunkt berücksichtigt und es wird berücksichtigt, ob diese Änderung gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist, der als eine Bedingung zum Ermöglichen der Erfassungssteuerung eingestellt ist. Wenn die Änderung oder die Änderungsrate hoch ist, bedeutet dies, dass die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM sich aktiv ändert. Wenn die Steuerung zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit ausgeführt wird, würde der obere Grenzwert O2SUMmax oder der untere Grenzwert O2SUMmin schnell erreicht werden, und sofort danach könnte das Abgas nicht in ausreichender Weise gereinigt werden. Das heißt der vorstehend erwähnte vorbestimmte Wert wird als ein oberer Grenzwert eingestellt, bei dem keine Gefahr dahingehend besteht, dass die Abgasreinigungsrate sich verschlechtert, selbst wenn die Steuerung zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit ausgeführt wird.
Des Weiteren wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wenn die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM nicht innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist, die Steuerung so ausgeführt, dass diese aktiv in dem vorbestimmten Bereich gebracht wird. Darüber hinaus wird, selbst wenn die Änderung bei der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM nicht gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Wert ist, eine Steuerung ausgeführt, um diese Änderung dazu zu bringen, dass sie gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Wert ist. Fig. 16 zeigt ein Flussdiagramm von diesem Ausführungsbeispiel. Das in Fig. 16 gezeigte Flussdiagramm wird wiederholt bei vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt (beispielsweise alle einige Sekunden).
Zunächst wird bestimmt, ob eine Anfrage an einem aktiven Berechnen (Erneuern) der Sauerstoffspeicherfähigkeit besteht (siehe Schritt 700). Die Berechnungsanforderung kann bei vorbestimmten Zeitintervallen oder bei vorbestimmten Intervallen von gefahrener Entfernung beispielsweise ausgegeben werden. Die Berechnungsanforderung kann außerdem ausgegeben werden, wenn der Antriebszustand des Verbrennungsmotors einen vorbestimmten Zustand erreicht hat. Der Schritt 700 ist ein Schritt zum Überwachen, ob die Berechnungsanforderung ausgegeben wurde. Wenn die Bestimmung bei Schritt 700 NEIN lautet, endet diese Steuerung vorübergehend und sie wird erneut von Schritt 700 an während des nächsten Zyklus der Routine ausgeführt.
Wenn im Gegensatz dazu die Bestimmung bei Schritt 700 Ja lautet das heißt wenn eine Berechnungsanforderung ausgegeben worden ist, wird bestimmt ob die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM zu diesem Zeitpunkt innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zwischen einem unteren Grenzwert SUML und einem oberen Grenzwert SUMU ist (siehe Schritt 710). Die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM wird konstant auf den neuesten Stand gebracht (es gibt außerdem jedoch Fälle, bei denen ein Erneuern vorübergehend angehalten wird), und es wird hierbei bestimmt, ob die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM innerhalb des vorstehend erwähnten vorbestimmten Bereichs ist. Der untere Grenzwert SUML und der obere Grenzwert SUMU werden auf die Mitte in einem Bereich gesetzt, der durch den oberen Grenzwert O2SUMmax und den unteren Grenzwert O2SUMmin zu diesem Zeitpunkt bestimmt wird (der Zeitpunkt, bei dem die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM erneuert worden ist). Beispielsweise wird, wenn der obere Grenzwert O2SUMmax auf 100 und der untere Grenzwert O2SUMmin auf 0 gesetzt wird, der obere Grenzwert SUMU auf 60 und der untere SUML auf 40 gesetzt.
Wenn die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM zwischen dem unteren Grenzwert SUML und dem SUMU ist, kann bestimmt werden, dass ein Verschlechterung der Abgasreinigung nicht auftritt (oder minimal sein wird), selbst wenn die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM zunimmt und abnimmt, um die Sauerstoffspeicherfähigkeit zu berechnen. Hierbei werden der untere Grenzwert SUML und der obere Grenzwert SUMU als variable Werte eingestellt, jedoch können beide Werte (der untere Grenzwert SUML und der obere Grenzwert SUMU) auch als Fixwerte eingestellt werden. Wenn die Bestimmung bei Schritt 710 NEIN lautet, wird zunächst bestimmt, ob die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM oberhalb oder unterhalb des vorbestimmten Bereiches ist, um eine Steuerung auszuführen, um die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM in den vorbestimmten Bereich zu bringen. Genauer gesagt wird bestimmt, ob die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM größer als der obere Grenzwert SUMU ist (siehe Schritt 720).
Wenn die Bestimmung bei Schritt 720 Ja lautet, wird das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des Abgases so gesteuert, dass es geringfügig fett wird, da die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM oberhalb des vorbestimmten Bereiches ist, das heißt eine ausreichend hohe Menge an Sauerstoff gespeichert ist (siehe Schritt 730). Nach dem Schritt 730 geht der Prozess zu Schritt 710 zurück. Indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases geringfügig fett gestaltet wird, wird der in dem Katalysator 419 gespeicherte Sauerstoff derart aufgebraucht, dass die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM schließlich in den vorbestimmten Bereich fällt. Wenn andererseits die Bestimmung bei Schritt 710 NEIN lautet und des Weiteren die Bestimmung des folgenden Schrittes 720 NEIN lautet, wird das Luft-Kraftstoff- Verhältnis des Abgases so gesteuert, dass es geringfügig mager wird, da die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM unterhalb des vorbestimmten Bereiches ist, das heißt die Menge an gespeichertem Sauerstoff gering ist (siehe Schritt 740). Nach dem Schritt 740 geht der Prozess zu Schritt 710 zurück. Indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases geringfügig mager gestaltet wird, wird Sauerstoff in dem Katalysator 419 derart gespeichert, dass die Sauerstoffintegrationsmenge O2SUM schließlich zu dem vorbestimmten Bereich hin ansteigt.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 710A lautet, wird bestimmt, ob die Änderung bei der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM in einem vorbestimmten Bereich ist. Hierbei wird dies unter Verwendung der Menge an gespeicherten Sauerstoff O2AD als die Änderung O2AD bestimmt. Das heißt es wird bestimmt, ob die Menge an gespeicherten Sauerstoff O2AD gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert ADU ist (siehe Schritt 750). Wenn die Bestimmung bei Schritt 750 NEIN lautet, wird die Steuerverstärkung zum Zwecke des Erhöhens und Verringerns der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM verringert, um eine derartige Steuerung auszuführen, dass die Änderung O2AD gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Wert O2ADU wird (siehe Schritt 760). Durch ein Verringern der Steuerverstärkung wird die Änderung O2AD der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM geringer und schließlich wird sie gleich wie oder geringer als der vorbestimmt Wert O2ADU. Nach dem Schritt 760 geht der Prozess zu Schritt 750 zurück. Der vorbestimmte Wert O2ADU kann ein Fixwert sein oder er kann ein variabler Wert sein.
Als die Änderung der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM kann die Differenz zwischen der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM vor einem vorbestimmten Zeitpunkt und der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM zu diesem Zeitpunkt als ΔO2SUM berechnet werden, und es kann bestimmt werden, ob dieser Wert ΔO2SUM gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter oberer Grenzwert ΔO2SUMU ist. Wenn umgekehrt das Ergebnis von 750 JA lautet, kann bestimmt werden, dass die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist und dass ihre Änderung O2SAD auch gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Wert O2ADU ist. In diesem Fall werden zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit der obere Grenzwert O2SUMmax und der untere Grenzwert O2SUMmin frühzeitig erfasst, indem die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM aktiv erhöht oder verringert wird. Die Sauerstoffspeicherfähigkeit wird dann daraus berechnet (siehe Schritt 770). Nach dem Schritt 770 wird bei Schritt 780 überwacht, ob die Berechnung der Sauerstoffspeicherfähigkeit beendet wurde. Wenn die Berechnung der Sauerstoffspeicherfähigkeit beendet wird, kehrt die vorstehend erwähnte Steuerung für geringfügig fett beziehungsweise für geringfügig mager oder die Steuerverstärkung oder dergleichen in deren ursprünglichen Zustand zurück, so dass die Steuerung zu der normalen Steuerung zurückkehrt (siehe Schritt 790).
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird vor dem Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit bestimmt, ob die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist, und lediglich dann, wenn die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM innerhalb dieses vorbestimmten Bereiches ist, wird das Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit ermöglicht, indem die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM erhöht wird und verringert wird und demgemäß ist es möglich, die Verschlechterung der Abgasreinigung zu dem Zeitpunkt des Erfassens der Sauerstoffspeicherfähigkeit zu hemmen. Des Weiteren ist es, wenn die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM nicht innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist, möglich, die Steuerung so auszuführen, dass die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM in den vorbestimmten Bereich gebracht wird und eine frühzeitige Erfassung der Sauerstoffspeicherfähigkeit ausgeführt wird, während das Verschlechtern der Abgasreinigung gehemmt wird.
Darüber hinaus wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel vor dem Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit bestimmt, ob die Änderung (die Änderungsrate) der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist, und nur dann, wenn die Änderung (die Änderungsrate) gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Wert ist, wird das Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit ermöglicht, indem die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM erhöht wird und verringert wird. Demgemäß ist es möglich, das Verschlechtern der Abgasreinigung zu dem Zeitpunkt des Erfassens der Sauerstoffspeicherfähigkeit zu verhindern. Des Weiteren ist es, wenn die Änderung (die Änderungsrate) der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM nicht gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Wert ist, möglich, die Steuerung so auszuführen, dass die Änderung (die Änderungsrate) der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Wert gebracht wird und eine frühzeitige Erfassung der Sauerstoffspeicherfähigkeit ausgeführt wird, während die Verschlechterung der Abgasreinigung verhindert wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wirken der stromaufwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 425 und der stromabwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 426 und die ECU 18 und dergleichen als Sauerstoffspeichermengenerfassungsabschnitte beziehungsweise Sauerstoffspeicherfähigkeitserfassungsabschnitte. Außerdem wirken Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerabschnitte wie beispielsweise der Luftströmungsmesser 413 und die Einspritzeinrichtung 405 zusätzlich zu dem stromaufwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 425 und dem stromabwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 426 und der ECU 408 und dergleichen als Sauerstoffspeichermengensteuerabschnitt. Des Weiteren wirkt die ECU 418 und dergleichen als Erfassungsstartermöglichungsabschnitt. Wenn bei der vorstehend beschriebenen Steuerung die Bestimmung bei Schritt 760 NEIN lautet, geht der Prozess direkt vor Schritt 750 zurück. Jedoch kann der Ablauf auch so gestaltet werden, dass der Prozess direkt vor Schritt 710 zurückgeht.
Das Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät dieser Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise wird bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Historie der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SOM von einem bestimmten Zeitpunkt im Hinblick auf eine Referenz (O2SUM = 0) erneuert. Demgemäß kann die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM entweder ein positiver Wert oder ein negativer Wert sein. Alternativ wird gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Zustand, bei dem der Katalysator 419 vollständig seinen sämtlichen Sauerstoff abgegeben hat, erfasst und dieser Punkt kann zu der Referenz gestaltet werden (Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM = 0). In diesem Fall wird die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM lediglich als ein positiver Wert genommen und nur der obere Grenzwert O2SUMmax wird eingestellt. In dieser Weise ist es denkbar, dass die Steuerung lediglich an der Seite des oberen Grenzwertes O2SUMmax ausgeführt wird, ohne dass die Steuerung sowohl den oberen Grenzwert O2SUMmax und den unteren Grenzwert O2SUMmin verwendet.
Nachstehend ist das Ausführungsbeispiel 8 beschrieben.
Des Weiteren ist gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Steuerung zum Erfassen der Sauerstoffspeicherfähigkeit möglich, wenn sowohl die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM innerhalb eines vorbestimmten Bereiches ist als auch die Änderung (die Änderungsrate) von ihr gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist. Jedoch ist es ebenfalls möglich, zu verlangen, dass lediglich eine dieser beiden Bedingungen erfüllt ist, um die Erfassung der Sauerstoffspeicherfähigkeit zu ermöglichen. Fig. 17 zeigt ein Flussdiagramm in dem Fall, bei dem die einzige Erfordernis zum Ermöglichen der Erfassung ist, dass die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Flussdiagramm und auch wenn die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM nicht innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist, wird die Steuerung so ausgeführt, dass sie in den vorbestimmten Bereich gelangt. Die Schritte bei dem in Fig. 14 gezeigten Flussdiagrammes sind die gleichen wie die Schritte bei dem in Fig. 16 gezeigten Flussdiagramm und ist mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass deren Erläuterung unterbleibt.
Nachstehend ist ein neuntes Ausführungsbeispiel beschrieben.
Fig. 18 zeigt ein Flussdiagramm für den Fall, bei dem die einzige Anforderung zum Ermöglichen der Erfassung ist, dass die Änderung (die Änderungsrate) der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist. Auch bei dem in Fig. 18 gezeigten Flussdiagramm wird, wenn die Änderung (die Änderungsrate) der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge O2SUM gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist, die Steuerung so ausgeführt wird, dass sie gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Wert wird. Die Schritte der in Fig. 18 gezeigten Flussdiagramme sind die gleichen wie die Schritte des in Fig. 16 gezeigten Flussdiagramms und sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass deren Erläuterung unterbleibt.
Die Steuereinrichtungen (beispielsweise die ECU 42 und die ECU 418) des gezeigten Ausführungsbeispiels sind als ein oder mehrere programmierte Allzweckcomputer ausgeführt. Es ist für Fachleute offensichtlich, dass die Steuereinrichtung unter Verwendung einer einzelnen für einen speziellen Zweck gedachten integrierten Schaltung (beispielsweise ASIC) mit einem Hauptprozessorabschnitt oder Zentralprozessorabschnitt für eine gesamte Systemebenensteuerung und separaten Abschnitten, die dem Ausführen von verschiedenen unterschiedlichen spezifischen Berechnungen, Funktionen und anderen Prozessen bei Steuerung des Zentralprozessorabschnittes gewidmet sind, ausgeführt werden kann. Die Steuereinrichtung kann eine Vielzahl an separaten zugewiesenen oder programmierbaren integrierten Schaltungen oder anderen elektronischen Schaltungen oder Vorrichtungen sein (beispielsweise Hardwire-electronic oder Logikschaltungen wie beispielsweise Diskret-Element-Schaltungen oder programmierbare Logikvorrichtungen wie beispielsweise PLDs, PLAs, PALs oder dergleichen). Die Steuereinrichung kann unter Verwendung eines geeignet programmierten Allzweckcomputers wie beispielsweise ein Mikroprozessor, eine Mikrosteuereinrichtung oder eine andere Prozessorvorrichtung (CPU oder MPU) entweder allein oder in Verbindung mit einer oder mehreren peripheren (beispielsweise integrierte Schaltung) Daten- und Signalverarbeitungsvorrichtungen ausgeführt werden. Im Allgemeinen kann eine beliebige Vorrichtung oder eine beliebige Baugruppe an Vorrichtungen, bei denen ein Endzustandsgerät die ihren beschriebenen Prozessoren ausführen kann, als die Steuereinrichtung verwendet werden. Eine verteilte Verarbeitungsarchitektur kann zum Zwecke einer maximalen Daten-/Signalverarbeitungsfähigkeit und -Geschwindigkeit verwendet werden.
Während die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben ist, so sollte verständlich sein, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele oder die bevorzugten Aufbauarten beschränkt ist. Im Gegensatz dazu soll die Erfindung verschiedene Abwandlungen und gleichwertige Aufbauarten abdecken. Während verschiedene Elemente der bevorzugten Ausführungsbeispiele in verschiedenen Kombinationen und Aufbauarten in beispielartiger Weise gezeigt sind, fallen andere Kombinationen und Aufbauarten, die mehrere, weniger oder lediglich ein einzelnes Element umfassen, ebenfalls in den Umfang der Erfindung.
Der stromaufwärtige Katalysator 32 und der stromabwärtige Katalysator 34 sind in dem Abgaskanal 14 angeordnet. Ein erster Sauerstoffsensor 38 ist zwischen diesen beiden Katalysatoren 32, 34 angeordnet und ein zweiter Sauerstoffsensor 40 ist stromabwärtig von dem stromabwärtigen Katalysator angeordnet. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis schwankt zwangsweise und die Sauerstoffspeicherfähigkeit des stromaufwärtigen Katalysators wird erfasst. Die Verschlechterung des stromaufwärtigen Katalysators wird dann auf der Grundlage dessen erfasst, ob die Sauerstoffspeicherfähigkeit größer als ein vorbestimmter Wert ist. Die erzwungene Schwankung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird lediglich dann ausgeführt, wenn der Sauerstoffspeicherzustand des stromabwärtigen Katalysators geeignet ist.

Claims

1. Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät für einen Verbrennungsmotor (10), gekennzeichnet durch

a) einen stromaufwärtigen Katalysator (32), der an einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors (10) angeordnet ist;

b) einen stromabwärtigen Katalysator (34), der stromabwärtig des stromaufwärtigen Katalysators (32) angeordnet ist;

c) einen ersten Sauerstoffsensor (38), der eine Sauerstoffkonzentration eines Abgases erfasst, das aus dem stromaufwärtigen Katalysator (32) herausströmt;

d) eine Sauerstoffmaximalspeicherzustandserfassungseinrichtung (42) zum Erfassen eines Sauerstoffmaximalspeicherzustandes des stromaufwärtigen Katalysator (32), aus dem Abgas mit einem Überschuss an Sauerstoff stromabwärtig herausströmt, auf der Grundlage eines Erfassungswertes des ersten Sauerstoffsensors (38);

e) eine Sauerstoffminimalspeicherzustandserfassungseinrichtung (42) zum Erfassen eines Sauerstoffminimalspeicherzustandes des stromaufwärtigen Katalysators (32) aus dem ein Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff stromabwärtig herausströmt, auf der Grundlage des Erfassungswertes des ersten Sauerstoffsensors (38);

f) eine Zwangs-Fett-Einrichtung (42) zum Drängen eines Luft- Kraftstoff-Verhältnisses von einem zu dem Verbrennungsmotor (10) zu liefernden Gemisch, derart, dass es fett wird, von dem Zeitpunkt an, nach dem der stromaufwärtige Katalysator (32) den Sauerstoffmaximalspeicherzustand erreicht hat, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem der stromaufwärtige Katalysator (32) den Sauerstoffminimalspeicherzustand erreicht hat;

g) eine Zwangs-Mager-Einrichtung (42) zum Drängen des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem Verbrennungsmotor (10) zu liefernden Gemisches derart, dass es mager wird, von dem Zeitpunkt an, nach dem der stromaufwärtige Katalysator (32) den Sauerstoffminimalspeicherzustand erreicht hat, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem der stromaufwärtige Katalysator (32) den Sauerstoffmaximalspeicherzustand erreicht hat;

h) eine Sauerstoffspeicherfähigkeitserfassungseinrichtung (42), die wahlweise als eine Sauerstoffspeicherfähigkeit des stromaufwärtigen Katalysators (32) eine Menge an Sauerstoff, die von dem stromaufwärtigen Katalysator (32) abgegeben wird, während eines Prozesses, bei dem der stromaufwärtige Katalysator (32) sich von dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand in den Sauerstoffminimalspeicherzustand verschiebt, und eine Menge an Sauerstoff, die von dem stromaufwärtigen Katalysator (32) gespeichert wird, während eines Prozesses, bei dem der stromaufwärtige Katalysator (32) sich von dem Sauerstoffminimalspeicherzustand in den Sauerstoffmaximalspeicherzustand verschiebt, erfaßt;

i) eine Verschlechterungsbestimmungseinrichtung (42) zum Bestimmen eines Verschlechterungszustandes des stromaufwärtigen Katalysators (32) auf der Grundlage der Sauerstoffspeicherfähigkeit;

j) eine Eignungszustandsbestimmungseinrichtung (42) zum Bestimmen, ob der stromabwärtige Katalysator (34) in einem geeigneten Zustand ist, um sowohl Sauerstoff in einer Menge, die gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge ist, zu speichern als auch Sauerstoff in einer Menge, die gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge ist, abzugeben; und

k) eine Bestimmungsstart-Ermöglichungseinrichtung (42) zum Ermöglichen des Starts einer Serie an Prozessen zum Bestimmen des Verschlechterungszustandes des stromaufwärtigen Katalysators (32) lediglich dann, wenn der stromabwärtige Katalysator (34) in dem geeigneten Zustand ist.

2. Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einer Luftkraftstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung (42), die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Verbrennungsmotor (10) zu liefernden Gemisches, wenn der stromabwärtige Katalysator (34) nicht in dem geeigneten Zustand ist, derart steuert, dass der stromabwärtige Katalysator (34) in den geeigneten Zustand gelangt.

3. Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die Eignungszustandsbestimmungseinrichtung (42) folgendes aufweist:
eine Sauerstoffspeichergrenzwerterfassungseinrichtung (42) zum Erfassen eines Sauerstoffspeichergrenzzustandes des stromabwärtigen Katalysators (34), bei dem der stromabwärtige Katalysator (34) nicht in der Lage ist, Sauerstoff einer Menge zu speichern, die gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge an Sauerstoff ist, und
eine Sauerstoffabgabegrenzwerterfassungseinrichtung (42) zum Erfassen eines Sauerstoffabgabegrenzzustandes des stromabwärtigen Katalysators (34), bei dem der stromabwärtige Katalysator (34) nicht in der Lage ist, Sauerstoff in einer Menge abzugeben, die gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge an Sauerstoff ist; und

b) die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung (42) folgendes aufweist:
eine Fett-Seiten-Einstelleinrichtung (42) zum Drängen des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem Verbrennungsmotor (10) zu liefernden Gemisches nach fett, bis der stromabwärtige Katalysator (34) den geeigneten Zustand erreicht, wenn der stromabwärtige Katalysator (34) im Sauerstoffspeichergrenzustand ist, und
eine Mager-Seiten-Einstelleinrichtung (42) zum Drängen des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem Verbrennungsmotor (10) zu liefernden Gemisches nach mager, bis der stromabwärtige Katalysator (34) den geeigneten Zustand erreicht, wenn der stromabwärtige Katalysator (34) im Sauerstoffabgabegrenzzustand ist.

4. Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät des Weiteren folgendes aufweist:

a) eine Steuerwiederholeinrichtung (42) zum Steuern des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses abwechselnd mit der Zwangs-Fett- Einrichtung (42) und der Zwangs-Mager-Einrichtung (42), bis die Sauerstoffspeicherfähigkeit des stromaufwärtigen Katalysators (32) eine vorbestimmte Anzahl oft erfasst worden ist;

b) die Verschlechterungsbestimmungseinrichtung (42) zum Bestimmen eines Verschlechterungszustandes des stromaufwärtigen Katalysators (32) auf der Grundlage der Sauerstoffspeicherfähigkeit, die eine vorbestimmte Anzahl oft erfasst worden ist; und

c) eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zwangskorrektureinrichtung (42) zum Korrigieren von zumindest einem Steuerparameter der Fett-Zwangs-Einrichtung (42) und einem Steuerparameter der Zwangs-Mager-Einrichtung (42) derart, dass der stromabwärtige Katalysator (34) sich in den geeigneten Zustand bewegt, wenn der stromabwärtige Katalysator (34) nicht in dem geeigneten Zustand ist, nach Beginn der Serie an Prozessen zum Bestimmen des Verschlechterungszustandes des stromaufwärtigen Katalysators (32) und bevor die Sauerstoffspeicherfähigkeit die vorbestimmte Anzahl oft erfasst worden ist.

5. Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät für einen Verbrennungsmotor (10), gekennzeichnet durch

h) eine Sauerstoffspeicherfähigkeitserfassungseinrichtung (42), die wahlweise als eine Sauerstoffspeicherfähigkeit des stromaufwärtigen Katalysators (32) eine Menge an Sauerstoff, die von dem stromaufwärtigen Katalysator (32) abgegeben wird, während eines Prozesses, bei dem der stromaufwärtige Katalysator (32) sich von dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand in den Sauerstoffminimalspeicherzustand verschiebt, und eine Menge an Sauerstoff, die von dem stromaufwärtigen Katalysator (32) gespeichert wird, während eines Prozesses, bei dem der stromaufwärtige Katalysator (32) sich Ton dem Sauerstoffminimalspeicherzustand in den Sauerstoffmaximalspeicherzustand verschiebt, erfaßt;

k) eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Zwangskorrektureinrichtung (42) zum Korrigieren von zumindest einem Steuerparameter der Zwangs-Fett-Einrichtung (42) oder einem Steuerparameter der Zwangs-Mager-Einrichtung (42) derart, dass der stromabwärtige Katalysator (34) in einem geeigneten Zustand gelangt, wenn der stromabwärtige Katalysator (34) nicht in dem geeigneten Zustand ist.

6. Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eignungszustandsbestimmungseinrichtung (42) folgendes aufweist:

a) einen zweiten Sauerstoffsensor (38), der die Sauerstoffkonzentration des Abgases erfasst, das aus dem stromabwärtigen Katalysator (34) herausströmt;

b) eine erste Bestimmungseinrichtung (42) zum Vergleichen eines Ausgabewertes des zweiten Sauerstoffsensors (38) mit einem ersten Bestimmungswert, der anzeigt, dass das Abgas einen Überschuss an Sauerstoff hat;

c) eine zweite Bestimmungseinrichtung (42) zum Vergleichen des Ausgabewertes von dem zweiten Sauerstoffsensor (38) mit einem zweiten Bestimmungswert, der anzeigt, dass das Abgas einen Mangel an Sauerstoff hat; und

d) eine Bestimmungseinrichtung (42) zum Bestimmen, dass der stromabwärtige Katalysator (34) in dem geeigneten Zustand ist, wenn der Ausgabewert von dem zweiten Sauerstoffsensor (38) innerhalb eines geeigneten Bereiches ist, der durch den ersten Bestimmungswert und dem zweiten Bestimmungswert definiert ist.

7. Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß einem der Ansprüche 5. dadurch gekennzeichnet, dass die Eignungszustandsbestimmungseinrichtung (42) folgendes aufweist:

a) eine erste Abschätzeinrichtung (42) zum wahlweisen Abschätzen der Menge an Sauerstoff, die in dem stromabwärtigen Katalysator (34) gespeichert ist, und der Menge an Sauerstoff, die von dem stromabwärtigen Katalysator (34) abgegeben wird, auf der Grundlage von einem Ausgabewert von dem ersten Sauerstoffsensor (38),

b) eine Sauerstoffspeicherintegrationsmengenberechnungseinrichtung (42) zum Berechnen der in dem stromabwärtigen Katalysator (34) gespeicherten Sauerstoffspeicherintegrationsmenge durch Integrieren der Menge an Sauerstoff, die von der ersten Abschätzeinrichtung (42) abgeschätzt worden ist, und

c) eine Bestimmungseinrichtung (42) zum Bestimmen, dass der stromabwärtige Katalysator (34) in dem geeigneten Zustand ist, wenn die Sauerstoffspeicherintegrationsmenge in einem geeigneten Bereich ist, der durch einen ersten Integrationswert und einen zweiten Integrationswert definiert ist, wobei der erste Integrationswert ein oberer Grenzwert der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge ist, bei dem der stromabwärtige Katalysator (34) zum Speichern von Sauerstoff in einer Menge in der Lage ist, die gleich wie oder größer als die vorbestimmte Menge ist, und der zweite Integrationswert ein unterer Grenzwert der Sauerstoffspeicherintegrationsmenge ist, bei dem der stromabwärtige Katalysator (34) zu einem Abgeben von Sauerstoff in einer Menge in der Lage ist, die gleich wie oder größer als die vorbestimmte Menge ist.

8. Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät des Weiteren folgendes aufweist:

a) eine Kraftstoffabschalterfassungseinrichtung (42) zum Erfassen einer Kraftstoffabschaltung des Verbrennungsmotors (10) und

b) eine zweite Abschätzeinrichtung (42) zum Abschätzen der Menge an in dem stromabwärtigen Katalysator (34) zum Zeitpunkt der Kraftstoffabschaltung gespeicherten Menge an Sauerstoff, wobei die Sauerstoffspeicherintegrationsmengenberechnungseinrichtung (42) die in dem stromabwärtigen Katalysator (34) gespeicherte Sauerstoffspeicherintegrationsmenge berechnet durch ein Integrieren der Menge an Sauerstoff, die durch die erste Abschätzeinrichtung (42) abgeschätzt worden ist, und der Menge an Sauerstoff, die durch die zweite Abschätzeinrichtung (42) abgeschätzt worden ist.

9. Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät für einen Verbrennungsmotor (401) mit:

a) einer Sauerstoffspeichermengenerfassungseinrichtung (418) zum Erfassen einer in dem Katalysator gespeicherten Menge an Sauerstoff;

b) einer Sauerstoffspeichermengensteuereinrichtung (418) zum Steuern der in dem Katalysator gespeicherten Menge an Sauerstoff durch ein Steuern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Abgases, das in den Katalysator strömt;

c) einer Sauerstoffspeicherfähigkeitserfassungseinrichtung (418) zum Erfassen einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators auf der Grundlage einer Historie der Menge an gespeicherten Sauerstoff, die durch die Sauerstoffspeichermengenerfassungseinrichtung (418) erfasst worden ist, während des Erhöhens und Verringerns der Menge an gespeicherten Sauerstoff durch die Sauerstoffspeichermengensteuereinrichtung (418); und

d) einer Erfassungsstartermöglichungseinrichtung (418) zum Ermöglichen eines Starts der Erfassung durch die Sauerstoffspeicherfähigkeitserfassungseinrichtung (418) lediglich dann, wenn die Menge an gespeichertem Sauerstoff, die durch die Sauerstoffspeichermengenerfassungseinrichtung (418) erfasst wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist.

10. Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffspeichermengensteuereinrichtung (418) die Menge an gespeichertem Sauerstoff so steuert, dass sie in einen vorbestimmten Bereich gelangt, wenn durch die Erfassungsstart- Ermöglichungseinrichtung (408) bestimmt worden ist, dass die Menge an von der Speichersauerstofferfassungseinrichtung (418) erfasste Menge an gespeichertem Sauerstoff außerhalb des vorbestimmten Bereiches ist.

11. Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsstartermöglichungseinrichtung (418) den Start des Bestimmens der Sauerstoffspeicherfähigkeit durch die Sauerstoffspeicherfähigkeiterfassungseinrichtung (418) lediglich dann ermöglicht, wenn die Menge an gespeichertem Sauerstoff, die durch die Sauerstoffspeichermengenerfassungseinrichtung (418) erfasst worden ist, innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist und zumindest entweder eine Änderung oder eine Änderungsrate der Menge an gespeicherten Sauerstoff gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist.

12. Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät für einen Verbrennungsmotor (401) mit:

d) einer Erfassungsstartermöglichungseinrichtung (418) zum Ermöglichen eines Startens der Erfassung durch die Sauerstoffspeicherfähigkeitserfassungseinrichtung (418) lediglich dann, wenn zumindest entweder eine Änderung oder eine Änderungsrate der Menge an gespeichertem Sauerstoff, die durch die Sauerstoffspeichermengenerfassungseinrichtung (418) erfasst wird, gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist.

13. Katalysatorverschlechterungserfassungsgerät gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffspeichermengensteuereinrichtung (418) die Menge an gespeicherten Sauerstoff derart steuert, dass die Änderung gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Wert wird, wenn durch die Bestimmungsstart-Ermöglichungseinrichtung (418) bestimmt worden ist, dass zumindest entweder die Änderung oder die Änderungsrate der Menge an gespeichertem Sauerstoff, die durch die Sauerstoffspeichermengenerfassungseinrichtung (418) erfasst wird, den vorbestimmten Wert überschritten hat.

14. Verfahren zum Erfassen der Verschlechterung eines Katalysators von einem Verbrennungsmotor (10) mit einem stromaufwärtigen Katalysator (32), der in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors (10) angeordnet ist, einem stromabwärtigen Katalysator (34), der stromabwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator (32) angeordnet ist, und einem ersten Sauerstoffsensor (38), der eine Sauerstoffkonzentration eines Abgases erfasst, das aus dem stromaufwärtigen Katalysator (32) herausströmt, gekennzeichnet, durch die folgenden Schritte:
Erfassen eines Sauerstoffmaximalspeicherzustandes des stromaufwärtigen Katalysators (32), aus dem Abgas in einer Überschussmenge an Sauerstoff nach stromabwärtig herausströmt, auf der Grundlage eines Erfassungswertes des ersten Sauerstoffsensors (38);
Erfassen eines Sauerstoffminimalspeicherzustandes des stromaufwärtigen Katalysators (32), aus dem Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff nach stromabwärtig herausströmt, auf der Grundlage des Erfassungswertes des ersten Sauerstoffsensors (38);
Drängen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines zu dem Verbrennungsmotor (10) zu liefernden Gemisches dazu, dass es fett wird, nach dem der stromaufwärtige Katalysator (32) den Sauerstoffmaximalspeicherzustand erreicht hat, bis der stromaufwärtige Katalysator (32) den Sauerstoffminimalspeicherzustand erreicht;
Drängen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem Verbrennungsmotor (10) zu liefernden Gemisches dazu, dass es mager wird, nach dem der stromaufwärtige Katalysator (32) den Sauerstoffminimalspeicherzustand erreicht hat, bis der stromaufwärtige Katalysator (32) den Sauerstoffmaximalspeicherzustand erreicht;
Wahlweises Erfassen als eine Sauerstoffspeicherfähigkeit des stromaufwärtigen Katalysators (32) von einer Menge an Sauerstoff, die von den stromaufwärtigen Katalysator (32) abgegeben wird, während eines Prozesses, bei dem der stromaufwärtige Katalysator (32) sich von dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand in den Sauerstoffminimalspeicherzustand verschiebt, und von einer Menge an Sauerstoff, die von dem stromaufwärtigen Katalysator (32) gespeichert wird, während eines Prozesses, bei dem der stromaufwärtige Katalysator (32) sich von dem Sauerstoffminimalspeicherzustand in den Sauerstoffmaximalspeicherzustand verschiebt;
Bestimmen eines Verschlechterungszustandes des stromaufwärtigen Katalysators (32) auf der Grundlage der Sauerstoffspeicherfähigkeit;
Bestimmen, ob der stromabwärtige Katalysator (34) in einem geeigneten Zustand ist, um sowohl Sauerstoff in einer Menge, die gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge ist, zu speichern als auch Sauerstoff in einer Menge, die gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge ist, abzugeben; und
Ermöglichen des Starts einer Serie an Prozessen zum Bestimmen des Verschlechterungszustandes des stromaufwärtigen Katalysators (32) lediglich dann, wenn der stromabwärtige Katalysator (34) in dem geeigneten Zustand ist.

15. Verfahren zum Erfassen der Verschlechterung eines Katalysators von einem Verbrennungsmotor (10) mit einem stromaufwärtigen Katalysator (32), der in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors (10) angeordnet ist, einem stromabwärtigen Katalysator (34), der stromabwärtig von dem stromaufwärtigen Katalysator (32) angeordnet ist, und einem ersten Sauerstoffsensor (38), der eine Sauerstoffkonzentration eines Abgases erfasst, das aus dem stromaufwärtigen Katalysator (32) herausströmt, gekennzeichnet, durch die folgenden Schritte:
Erfassen eines Sauerstoffmaximalspeicherzustandes des stromaufwärtigen Katalysators (32), aus dem Abgas in einer Überschussmenge an Sauerstoff nach stromabwärtig herausströmt, auf der Grundlage eines Erfassungswertes des ersten Sauerstoffsensors (38);
Erfassen eines Sauerstoffminimalspeicherzustandes des stromaufwärtigen Katalysators (32), aus dem Abgas mit einem Mangel an Sauerstoff nach stromabwärtig herausströmt, auf der Grundlage des Erfassungswertes des ersten Sauerstoffsensors (38);
Drängen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines zu dem Verbrennungsmotor (10) zu liefernden Gemisches dazu, dass es fett wird, nach dem der stromaufwärtige Katalysator (32) den Sauerstoffmaximalspeicherzustand erreicht hat, bis der stromaufwärtige Katalysator (32) den Sauerstoffminimalspeicherzustand erreicht;
Drängen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem Verbrennungsmotor (10) zu liefernden Gemisches dazu, dass es mager wird, nach dem der stromaufwärtige Katalysator (32) den Sauerstoffminimalspeicherzustand erreicht hat, bis der stromaufwärtige Katalysator (32) den Sauerstoffmaximalspeicherzustand erreicht;
Wahlweises Erfassen als eine Sauerstoffspeicherfähigkeit des stromaufwärtigen Katalysators (32) von einer Menge an Sauerstoff, die von den stromaufwärtigen Katalysator (32) abgegeben wird, während eines Prozesses, bei dem der stromaufwärtige Katalysator (32) sich von dem Sauerstoffmaximalspeicherzustand in den Sauerstoffminimalspeicherzustand verschiebt, und von einer Menge an Sauerstoff, die von dem stromaufwärtigen Katalysator (32) gespeichert wird, während eines Prozesses, bei dem der stromaufwärtige Katalysator (32) sich von dem Sauerstoffminimalspeicherzustand in den Sauerstoffmaximalspeicherzustand verschiebt;
Bestimmen eines Verschlechterungszustandes des stromaufwärtigen Katalysators (32) auf der Grundlage der Sauerstoffspeicherfähigkeit;
Bestimmen, ob der stromabwärtige Katalysator (34) in einem geeigneten Zustand ist, um sowohl Sauerstoff in einer Menge, die gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge ist, zu speichern als auch Sauerstoff in einer Menge, die gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge ist, abzugeben; und
Korrigieren von zumindest entweder einem Steuerparameter des Zwangs-Fett-Abschnittes oder einem Steuerparameter des Zwangs- Mager-Abschnittes derart, dass der stromabwärtige Katalysator (34) in den geeigneten Zustand gelangt, wenn der stromabwärtige Katalysator (34) nicht in dem geeigneten Zustand ist.

16. Verfahren zum Erfassen der Verschlechterung eines Katalysators für einen Verbrennungsmotor (401), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Erfassen einer Menge an in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoff;
Steuern der Menge an gespeichertem Sauerstoff in dem Katalysator durch Steuern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Abgases, das in den Katalysator strömt;
Erfassen einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators auf der Grundlage einer Historie der Menge an gespeicherten Sauerstoff, während die Menge an gespeichertem Sauerstoff erhöht wird und verringert wird; und
Ermöglichen des Starts der Erfassung der Sauerstoffspeicherfähigkeit lediglich dann, wenn die von dem Sauerstoffspeichermengenerfassungsabschnitt erfasste Menge an gespeichertem Sauerstoff innerhalb eines vorbestimmten Bereiches ist.

17. Verfahren zum Erfassen der Verschlechterung eines Katalysators für einen Verbrennungsmotor (401), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Erfassen einer Menge an in dem Katalysator gespeichertem Sauerstoff;
Steuern der Menge an gespeichertem Sauerstoff in dem Katalysator durch ein Steuern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Abgases, das in den Katalysator strömt;
Erfassen einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators auf der Grundlage einer Historie der Menge an gespeichertem Sauerstoff, die erfasst wird, während die Menge an gespeichertem Sauerstoff erhöht wird und verringert wird; und
Ermöglichen des Starts der Erfassung der Sauerstoffspeicherfähigkeit lediglich dann, wenn eine Änderung der Mengen gespeichertem Sauerstoff, die durch den Sauerstoffspeichermengenerfassungsabschnitt erfasst wird, gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist.