DE4306055C2

DE4306055C2 - Regelungseinrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE4306055C2
Application number: DE4306055A
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Toyoda
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1992-02-29
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2013-02-27
Also published as: DE4306055A1; US5337557A

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Unter in Fahrzeugen montierten Verbrennungsmotoren sind solche bekannt, welche mit einer Regelungseinrichtung zum Regeln eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses versehen sind. Eine derartige Regelungseinrichtung weist einen Sensor auf, welcher an einem Abgaskanal angeordnet ist, um beispielsweise die Sauerstoffkonzentration als Abgaskomponenten-Wert zu erfassen, und ist weiter versehen mit einer Rückkopplungs- Regelung, welche derart wirkt, daß das Luft/Kraftstoff- Verhältnis durch Einregeln der Menge des zugeführten Kraftstoffs und/oder der Menge der zugeführten Luft entsprechend einem Rückkopplungs-Regelungs-Wert auf einen Sollwert eingestellt wird, wobei der Regelungswert aufgrund eines von dem Sauerstoffsensor ausgegebenen Detektorsignals berechnet wird. Dadurch wird die Reinigungseffizienz durch das Katalysatorelement bezüglich des Abgases erhöht, wodurch ein Ausstoß an schädlichen Abgaskomponenten verringert wird.

Eine Regelungseinrichtung zum Regeln eines Luft/Kraftstoff- Verhältnisses bei einer Verbrennungskraftmaschine des vorerwähnten Typs ist aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Sho 61-234241 bekannt. Diese Regelungseinrichtung zum Regeln des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses weist einen ersten Sauerstoffsensor auf, welcher in einem Abgaskanal auf der stromaufwärtigen Seite eines Katalysatorelements angeordnet ist, welcher seinerseits an dem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, wobei weiter ein zweiter Sauerstoffsensor vorgesehen ist, welcher in dem Abgaskanal auf der stromabwärtigen Seite des Katalysators angeordnet ist, wobei ein Sprungwert eines ersten Rückkopplungs-Regelungswerts, welcher aufgrund eines von dem ersten Sauerstoffsensor ausgegeben ersten Detektorsignals berechnet wird, aufgrund eines zweiten, von dem zweiten Sauerstoffsensor ausgegebenen Detektorsignals korrigiert wird, um die Ansprechempfindlichkeit nicht zu beeinträchtigen, was anderenfalls aufgrund einer Verschlechterung des Betriebsverhaltens des ersten Sauerstoffsensors passieren könnte. Im einzelnen berechnet eine Sprungwert- Berechnungseinheit einen Sprungwert als Rückkopplungs- Regelungs-Konstante für die Regelung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses aufgrund der Ausgangssignale des stromabwärtigen Sensors, und eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Korrekturwerts für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis berechnet einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturbetrag aufgrund eines Ausgangssignals des stromaufwärtigen Sensors unter Verwendung des Sprungwerts. Eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis- Justiereinrichtung stellt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors entsprechend des Korrekturwerts für das Luft/Kraftstoff- Verhältnis ein, wobei eine Verringerung der Ansprechgeschwindigkeit verhindert wird.

Bei derartigen Regelungseinrichtungen zum Regeln eines Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses bei Verbrennungsmotoren, wobei ein erster Sauerstoffsensor auf der stromaufwärtigen Seite eines Katalysators in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors vorgesehen ist und ein zweiter Sauerstoffsensor in dem Abgaskanal auf einer stromabwärtigen Seite des Katalysators vorgesehen ist, wird die erste Rückkopplungs-Regelung derart bewirkt, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einen Sollwert bezogen auf einen ersten Rückkopplungs-Regelungs-Wert OXFB eingestellt wird, welcher aufgrund eines ersten Detektorsignals berechnet wird, welches von dem ersten Sauerstoffsensor wie in Fig. 5 gezeigt ausgegeben wird, während die zweite Rückkopplungs-Regelung dadurch bewirkt wird, daß die Wechsel- Verzögerungszeit D_LR, D_RL des ersten Rückkopplungs-Regelungs- Werts OXFB zu dem Zeitpunkt korrigiert wird, zu dem das erste Detektorsignal von einem Signal für ein fettes Gemisch zu einem Signal für ein mageres Gemisch wie in Fig. 7 gezeigt wechselt, wobei ein zweiter Rückkopplungs-Regelungs-Wert SOXFB berücksichtigt wird, welcher aufgrund eines zweiten, von dem zweiten Sauerstoffsensor ausgegebenen Detektorsignals berechnet wird, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, so daß die erste Rückkopplungs- Regelung, wie sie mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors bewirkt wird, keine Verschiebung der Nullinie erleidet. Die Wechsel-Verzögerungszeit D_LR, D_RL für das Luft/Kraftstoff- Verhältnis entspricht der Zeit, welche benötigt wird, bis bei einem Wechsel des von dem ersten Sensor ausgegebenen ersten Detektorsignals von einem hohen oder fetten Signalabschnitt in einen niedrigen oder mageren Signalabschnitt bzw. umgekehrt von einem niedrigen oder mageren Signalabschnitt in einen hohen oder fetten Signalabschnitt eine entsprechende Änderung bei dem ersten Rückkopplungs-Regelungs-Wert eintritt.

Darüber hinaus wird das zweite, von dem zweiten Sauerstoffsensor ausgegebene Detektorsignal der Regelungseinrichtung zum Regeln des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses in ein sprunghaftes Signal mit den jeweiligen Sprungwerten S_RL, S_LR umgewandelt, wenn das zweite Detektorsignal einen Wechsel von einem hohen Signalabschnitt zu einem niedrigen Signalabschnitt durchläuft, und die während der jeweiligen Zeitdauern T_R bzw. T_L herrschenden hohen bzw. niedrigen Signalabschnitte des zweiten Detektorsignals werden nach jeder Integralwert-Abtastzeit t_k abgetastet, und ein Integralwert I_RL, welcher basierend auf der Dauer der Zeiten T_R/T_L bestimmt wird, wird nach jeder Integralwert-Abtastzeit t_k vergrößert bzw. verkleinert.

Jedoch wird bei der Regelungseinrichtung zum Regeln des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses gemäß des vorerwähnten Typs, wie er in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist, eine Frequenz bzw. eine Zyklusdauer T_RE des von dem zweiten Sauerstoffsensor ausgegebenen zweiten Detektorsignals aufgrund einer Verschlechterung des Katalysators in Relation zu der Frequenz bzw. der Zyklusdauer T_FR des von dem ersten Sauerstoffsensor stammenden ersten Detektorsignals geändert. Das heißt, wenn der Zustand des Katalysators sich verschlechtert, verringert sich die Zyklusdauer T_RE des zweiten Detektorsignals (oder wird kürzer, wie in Fig. 4 gezeigt, verglichen mit der Zyklusdauer T_RE des zweiten Detektorsignals zu dem Zeitpunkt, zu welchem der Katalysator in einem guten Funktionszustand ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wodurch die Zyklusdauer T_RE des zweiten Detektorsignals sich der Zyklusdauer T_FR des von dem ersten Sauerstoffsensor ausgegebenen ersten Detektorsignals angleicht.

Als Ergebnis kann also festgestellt werden, daß sich die jeweiligen Zeitabschnitte T_R, T_L für das hohe und das niedrige Signal mit der Zeit ändern, d. h. bei einem neuen und daher nicht verunreinigten Katalysatorelement im Vergleich zu einem Zeitpunkt ändert, zu welchem der Katalysator bereits über eine lange Zeitperiode benutzt wurde und daher in seiner Funktion beeinträchtigt ist.

Wenn die Integralwert-Abtastzeit t_k unabhängig von den jeweiligen Zeitdauern T_R, T_L für das hohe Signal und das niedrige Signal des zweiten Detektorsignals, d. h. unabhängig von einer Funktionsbeeinträchtigung des Katalysatorelements, konstantgehalten wird, erleidet der zweite Rückkopplungs- Regelungs-Wert SOXFB, welcher mit Hilfe des zweiten Sauerstoffsensors erhalten wird, dann eine sehr wesentliche Änderung, wenn der Katalysator ein optimales Betriebsverhalten zeigt, und auch dann, wenn der Katalysator in seiner Funktion beeinträchtigt ist. Dies erzeugt das Problem, daß die Wechsel-Verzögerungszeit D_LR, D_RL für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei dem ersten Rückkopplungs-Regelungs-Wert OXFB verschoben wird, welcher mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors erhalten wird.

Dies hat den Nachteil zur Folge, daß die erste Rückkopplungs- Regelung, welche mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors bewirkt wird, einer großen Veränderung unterzogen wird, wodurch die erste Rückkopplungs-Regelung nicht mit der gewünschten Genauigkeit bewirkt werden kann, um den Sollwert für das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors einzustellen, wodurch sich die Reinigungseffizienz für das Abgas verschlechtert und es so unmöglich wird, die schädlichen Komponenten des Abgases zu verringern.

Wenn wie oben erwähnt die zweite Rückkopplungs-Regelung bewirkt wird, um die Wechsel-Verzögerungszeit D_LR, D_RL des ersten Rückkopplungs-Regelungs-Werts OXFB zu dem Zeitpunkt zu korrigieren, zu dem das erste Detektorsignal einen Wechsel zwischen einem hohen und einem niedrigen Signal durchläuft, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, wird diese Korrektur aufgrund des zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Werts SOXFB ausgeführt, welcher aufgrund des von dem zweiten Sauerstoffsensor ausgegebenen zweiten Detektorsignals berechnet wird; dabei ergibt sich jedoch das weitere Problem, daß die mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors bewirkte erste Rückkopplungs-Regelung übermäßig empfindlich auf die mit Hilfe des zweiten Sauerstoffsensors bewirkte zweite Rückkopplungs-Regelung reagiert.

Weil daher die von dem ersten Sauerstoffsensor bewirkte erste Rückkopplungs-Regelung aufgrund der starken Änderung des zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Werts SOXFB sehr stark beeinflußt wird, kann die erste Rückkopplungs-Regelung, welche mit Hilfe des ersten Abgassensors bewirkt wird, keine stabile Antwort bewirken. Aus diesem Grund wird die mittels des ersten Sauerstoffsensors zu bewirkende erste Rückkopplungs-Regelung aus der Regelungsmitte verschoben und die erste Rückkopplungs- Regelung kann nicht genau arbeiten, um das Luft/Kraftstoff- Verhältnis mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors auf den Sollwert einzustellen, was zur Folge hat, daß die Reinigungseffizienz für das Abgas verschlechtert wird und dadurch keine Verringerung der schädlichen Komponenten des Abgases möglich ist.

Genauer gesagt, wenn die Integralwert-Abtastzeit t_k konstant ist, d. h. unabhängig von einer Änderung der jeweiligen Zeitdauern T_R, T_L aufgrund von Änderungen des Funktionszustandes des Katalysators ist, in welchen der hohe bzw. niedrige Signalabschnitt des zweiten Detektorsignals vorherrscht, und infolgedessen die Integralwert-Abtastzeit t_k größer als die Zeitdauer t_a (t_k t_a) wird, in welcher beispielsweise der hohe Signalabschnitt des zweiten Abgas-Detektorsignals vorhanden ist, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, was auf eine Funktionsbeeinträchtigung des Katalysators zurückzuführen ist, findet kein Wechsel des Detektorsignals innerhalb der Integralwert-Abtastzeit t_k statt.

Demgemäß kann für den Fall, daß die Integralwert-Abtastzeit t_k länger als die Zeitdauer t_a wird (t_k t_a) wird, nicht festgestellt werden, ob das zweite Detektorsignal einen Wechsel von dem hohen Signal zu dem niedrigen Signal durchlaufen hat. Das hat zur Folge, daß, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, der zweite Rückkopplungs-Regelungs-Wert SOXFB, welcher mit Hilfe des zweiten Sauerstoffsensors erhalten werden kann, sich nicht in einer der beiden Richtungen ändern kann, weil kein Integralwert erzeugt wird, sondern nur Sprünge aufgrund der Sprungwerte S_RL, S_LR erfolgen.

Wenn daher, wie in Fig. 10 gezeigt, die zweite Rückkopplungs- Regelung bewirkt wird, um eine Korrektur der Wechsel- Verzögerungszeit D_LR, D_RL des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des ersten Rückkopplungs-Regelungs-Werts OXFB aufgrund des zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Werts SOXFB zu bewirken, wird die Wechsel-Verzögerungszeit D_LR, D_RL des ersten Rückkopplungs- Regelungs-Werts OXFB nicht verschoben, welcher mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors erhalten wird, und das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis, welches aufgrund der ersten Rückkopplungs-Regelung erhalten wird, wird von der Regelungsmitte verschoben, wo λ = 1 ist. Das hat zur Folge, daß die erste Rückkopplungs-Regelung nicht mit der erforderlichen Genauigkeit durchgeführt werden kann, um den Sollwert für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors einzustellen, wodurch die Reinigungseffizienz für das Abgas verschlechtert wird und dadurch eine Verringerung der schädlichen Abgaskomponenten unmöglich wird.

Weiter wird, wie aus den Fig. 11 und 12 zu entnehmen ist, wenn der Katalysator nicht verunreinigt ist, weil der Katalysator neu ist, der Integralwert I_RL häufig erzeugt und erhöht den gesamten Integralbetrag, weil die Zyklusdauer des zweiten Detektorsignals lang ist. Dadurch wird der zweite Rückkopplungs-Regelungs-Wert SOXFB in starkem Maße geändert. Wenn die zweite Rückkopplungs-Regelung bewirkt wird, um die Wechsel-Verzögerungszeit D_LR, D_RL des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses des ersten Rückkopplungs-Regelungs-Werts entsprechend dem zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Wert SOXFB zu korrigieren, welcher wie erwähnt in starkem Maße geändert wird, wird die Wechsel-Verzögerungszeit D_LR, D_RL des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses des ersten Rückkopplungs-Regelungs-Werts OXFB unnötig zu einer langen Seite hin oder einer kurzen Seite hin verändert. Das hat zur Folge, daß die mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors zu bewirkende erste Rückkopplungs-Regelung übermäßig stark von der zweiten Rückkopplungs-Regelung beeinflußt wird, und die erste Rückkopplungs-Regelung kann daher nicht stabil reagieren. Als Konsequenz wird das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis, welches als Resultat der ersten Rückkopplungs-Regelung erhalten wird, von der Regelungsmitte aus verschoben, bei welcher λ = 1 ist, und die erste Rückkopplungs-Regelung kann nicht mit der erforderlichen Genauigkeit durchgeführt werden, um das Luft/Kraftstoff- Verhältnis auf den Sollwert mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors einzustellen, wodurch sich die Reinigungseffizienz verringert und es dadurch unmöglich wird, die Menge der schädlichen Abgaskomponenten zu verringern.

Um die Integralwert-Abtastzeit t_k auf den geeigneten Wert zu setzen, muß die Regelungs-Software erweitert werden und damit erhöhen sich die Kosten, wodurch sich wirtschaftliche Nachteile ergeben.

Die zuvor erwähnte herkömmliche Regelungseinrichtung wird nachfolgend detaillierter unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 12 beschrieben.

Wie bereits beschrieben, weist die Regelungseinrichtung zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei einem Verbrennungsmotor einen vorderen Abgassensor und einen hinteren Abgassensor auf, welche in einem Abgaskanal auf der stromaufwärtigen bzw. der stromabwärtigen Seite des Katalysators angeordnet sind.

Wenn, wie Fig. 3 zeigt, T_R eine Zeitdauer bezeichnet, in welcher der hohe Abschnitt des Signals von dem hinteren Abgassensor herrscht, und T_L eine Zeitdauer bezeichnet, in welcher der niedrige Abschnitt des Signals des hinteren Abgassensors herrscht, werden die Integralwerte während der Zeitdauer T_R und der Zeitdauer T_L nach jedem Integralwert- Abtastwert t_k gemäß einer vorbestimmten rückseitigen Rückkopplungs-Regelung abgetastet, und ein Integralwert I_RL der rückwärtigen Rückkopplungs-Regelung wird durch T_R/T_L bestimmt.

Der Sprungwert wird, wie es aus Fig. 6 zu ersehen ist, bei jedem Wechselvorgang zwischen einem hohen und niedrigen Signalwert des hinteren Abgassensors bestimmt, und es werden zwei verschiedene Sprungwerte S_LR, S_RL verwendet.

Eine Hoch/Niedrig-Wechsel-Verzögerungszeit D_LR, D_RL der Rückkopplungs-Regelung mit dem vorderen Abgassensor wird durch die Rückkopplungs-Regelung mit dem hinteren Abgassensor aufgrund des hinteren Rückkopplungs-Regelungs-Werts SOXFB (%) geregelt (siehe Fig. 7).

Wenn sich der Zustand des Katalysators verschlechtert, ändert sich das Ausgangssignals des hinteren Abgassensors, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, derart, daß es sich an das in Fig. 4 gezeigte Ausgangssignal des hinteren Abgassensors annähert, wodurch sich für dieses Signal eine ähnliche Zyklusdauer wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Signal des vorderen Abgassensors ergibt.

Das heißt, daß bei einem neuen Katalysator und einem bereits verunreinigten Katalysator die Zeitdauer, in welcher das hohe bzw. das niedrige Signal des hinteren Abgassensors herrscht, unterschiedlich ist, wodurch es schwierig ist, eine geeignete Integralwert-Abtastzeit t_k zu verwirklichen. Dies stellt in der Praxis einen großen Nachteil dar.

Wenn die Integralwert-Abtastzeit t_k lang gewählt wird, kann die Zeitdauer, in welcher das hohe bzw. niedrige Signal bei dem hinteren Abgassensor herrscht, bei einem in seiner Funktion beeinträchtigten Katalysator zu kurz werden, wodurch überhaupt kein Integralwert erzeugt wird. Weil eine Betätigung dann nur aufgrund der Sprungwerte erfolgt, kann sich eine nachteilige Wirkung für das Abgas ergeben.

Das heißt, daß es für den Fall, daß ein in seiner Funktion beeinträchtigter Katalysator verwendet wird, wie dies bei Fig. 9 der Fall ist, und infolgedessen der Integralwert-Abtastwert t_k zu lang ist, es unmöglich wird zu entscheiden, ob das hohe oder das niedrige Signal herrscht, wenn für t_a wie es in Fig. 8 gezeigt ist, gilt, daß t_k t_a ist und infolgedessen kein Integralwert erzeugt wird.

Das bedeutet, daß bei dem zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Wert aufgrund der zu großen Integralwert-Abtastzeit keine wesentliche Verschiebung oder Veränderung erfolgen kann und eine Betätigung nur aufgrund des Sprungwerts zwischen den aktuellen Werten und den benachbarten Werten erfolgen kann.

Aus diesem Grund findet eine Verschiebung aus der Regelungsmitte bei der vorderseitigen Rückkopplungs-Regelung mittels des vorderen Abgassensors statt, wodurch das Regelungssystem mit dem vorderen Abgassensor und dem hinteren Abgassensor, d. h. die Dualsystem-Rückkopplungs-Regelung, nicht auf λ = 1 geregelt werden kann. Als Ergebnis wird, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, die Regelungsmitte der Rückkopplungs-Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses A/F stark von λ = 1 verschoben, wodurch eine Wellenform erzeugt wird.

Diese wellenförmige Kurve, wie sie auch in Fig. 10 gezeigt ist, tritt dann auf, wenn sich die Hoch/Niedrig-Wechsel- Verzögerungszeiten D_LR, D_RL entsprechend ändern, wenn der hintere Rückkopplungs-Regelungs-Wert SOXFB lang oder kurz wird. Dabei ist λ = 1 der theoretische Zustand des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses.

Wenn die Integralwert-Abtastzeit t_k auf einen kurzen Wert festgesetzt wird, wird die Zeitdauer, in welcher der hohe bzw. der niedrige Abschnitt des Signals herrscht, im Falle eines neuen Katalysators relativ lang. Infolgedessen wird eine große Abweichung bei der hinteren Rückkopplungs-Regelung erzeugt und das Verhältnis von hohem zu niedrigem Signalabschnitt auf der Vorderseite der Rückkopplungs-Regelung wird aufgrund der großen Abweichung ebenfalls sehr groß.

In anderen Worten wird im Falle eines neuen Katalysators die Zyklusdauer für den hohen und niedrigen Signalabschnitt bei dem hinteren Abgassensor lang und der Integralwert I_RL wird häufig erzeugt, wie es in Fig. 12 dargestellt ist, wodurch der hintere Rückkopplungs-Regelungs-Wert SOXFB übermäßig große Schwankungen oder Amplituden aufweist.

Weiter wird aufgrund der Rückkopplungs-Regelung der Wechsel- Verzögerungszeit D_LR, D_RL für einen Wechsel zwischen einem hohen und einem niedrigen Signalabschnitt auf der Vorderseite basierend auf dem hinteren Rückkopplungs-Regelungs-Wert SOXFB, die Hoch/Niedrig-Wechsel-Verzögerungszeit D_LR, D_RL lang oder kurz, wodurch es praktisch unmöglich wird, die Regelungsmitte der vorderseitigen Rückkopplungs-Regelung auf λ = 1 des theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Zustands zu regeln. Im Ergebnis leidet die Genauigkeit der Rückkopplungs-Regelung und es wird damit die Zuverlässigkeit verringert, was sich negativ auf das Abgas auswirkt.

Bei manchen Regelungseinrichtungen zum Regeln eines Luft/Kraft stoff-Verhältnisses wird dieses Verhältnis durch Regeln der Einspritzmenge an Kraftstoff durchgeführt, welcher dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, was aufgrund von Signalen verschiedener Sensoren zum Erfassen eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors geschieht, wie beispielsweise aufgrund eine Drosselventil-Lagesensors, eines Motordrehzahlsensors usw.

Im einzelnen ist der vorerwähnte Typ von Regelungseinrichtung zum Regeln eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses versehen mit einem vorderen Sauerstoffsensor als erstem Abgassensor, welcher in einem Abgaskanal auf der stromaufwärtigen Seite eines Katalysatorelements angeordnet ist, welches in einem mittleren Abschnitt des Abgaskanals des Verbrennungsmotors angeordnet ist, und mit einem hinteren Sauerstoffsensor, welcher in dem Abgaskanal auf der stromabwärtigen Seite des Katalysatorelements angeordnet ist, wobei das Luft/Kraftstoff- Verhältnis mittels einer Rückkopplungs-Regelung während eines Zustands kontinuierlichen Betriebs des Verbrennungsmotors entsprechend dem ersten Detektorsignal von dem vorderen Sauerstoffsensor geregelt wird, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch eine offene Steuerung gesteuert wird, wenn der Verbrennungsmotor einen Beschleunigungs/Verzögerungs- Fahrzustand einnimmt, welcher ungleich dem vorerwähnten stabilen, kontinuierlichen Betrieb ist, wobei das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis mittels einer zweiten Rückkopplungs- Regelung aufgrund eines zweiten Detektorsignals von dem hinteren Sauerstoffsensor geregelt wird und ein Lernwert durch die zweite Rückkopplungs-Regelung ermittelt wird, wenn die Bedingungen zum Bewirken der zweiten Rückkopplungs-Regelung vorhanden sind, wobei das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch eine offene Regelung geregelt wird, wenn die Bedingungen nicht erfüllt sind, welche zum Bewirken der zweiten Rückkopplungs- Regelung erforderlich sind. Bei einer solchen Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses aufgrund von Detektorsignalen von den beiden Sauerstoffsensoren wird, wie es in Fig. 48 gezeigt ist, ein Regelungswert der zweiten Rückkopplungs-Regelung durch Sprungwerte S_RL, S_LR beim Herrschen eines hohen oder niedrigen Signalabschnitts des von dem hinteren Sauerstoffsensor erzeugten Detektorsignals geregelt, und ein Integralwert I_RL der zweiten Rückkopplungs-Regelung wird zwecks Korrektur ausgewertet unter Bezugnahme auf die verstrichene Zeit, in welcher der hohe oder niedrige Signalabschnitt herrscht, wobei dies jeweils nach Verstreichen einer vorbestimmten Integral- Korrekturwert-Abtastzeit T_k erfolgt. Darüber hinaus wird bei der ersten Rückkopplungs-Regelung gemäß dem ersten Detektorsignal von dem vorderen Sauerstoffsensor die Wechsel- Verzögerungszeit D_LR, D_RL von dem hohen Signalabschnitt zu dem niedrigen Signalabschnitt bzw. dem niedrigen Signalabschnitt zu dem hohen Signalabschnitt bei dem ersten Detektorsignal, wie es in Fig. 50 gezeigt ist, durch eine Rückkopplungs-Regelung geregelt, was wie es in den Fig. 51 und 52 gezeigt ist, mittels des Rückkopplungs-Regelungs-Werts OXFB der ersten Rückkopplungs- Regelung erfolgt.

Gemäß Fig. 51, d. h. für den Fall, daß das Katalysatorelement neu ist, unterscheidet sich die Zyklusdauer T_FR des ersten Detektorsignals des vorderen Sauerstoffsensors von der Zyklusdauer T_RE des zweiten Detektorsignals von dem hinteren Sauerstoffsensor. Es ist jedoch zu sehen, daß dann, wenn das Katalysatorelement in seiner Funktion nachläßt, die Zyklusdauer des zweiten Detektorsignals von dem zweiten Sauerstoffsensor sich der Zyklusdauer des ersten Detektorsignals annähert. Der Integralwert der Rückkopplungs-Regelung, welche von dem hinteren Sauerstoffsensor bewirkt wird, ist eine Konstante und wird durch die fortlaufende Zeit bestimmt, in welcher der hohe bzw. niedrige Signalabschnitt T_R bzw. T_L bei dem zweiten Detektorsignal von dem hinteren Sauerstoffsensor herrscht.

In Fig. 52 ist die Wechsel-Verzögerungszeit D_LR für einen Wechsel von einem niedrigen zu einem hohen Signalabschnitt mit gestrichelten Linien gezeigt und die Wechsel-Verzögerungszeit D_RL für einen Wechsel von einem hohen zu einem niedrigen Signal ist mit durchgezogener Linie gezeigt.

Die Bedingungen zum Bewirken der zweiten Rückkopplungs-Regelung entsprechend dem zweiten, von dem hinteren Sauerstoffsensor ausgegebenen Detektorsignal sind, wie es in Fig. 53 gezeigt ist, dann erfüllt, wenn alle Bedingungen für die Rückkopplungs-Regelung entsprechend dem ersten, von dem vorderen Sauerstoffsensor ausgegebenen Detektorsignal erfüllt sind, d. h. wenn der Verbrennungsmotor sich nicht in dem Leerlauf-Betriebszustand befindet, wenn der Aufwärm-Betriebsmodus des Verbrennungsmotors beendet ist, wenn der vordere Sauerstoffsensor fehlerfrei arbeitet, und wenn der hintere Sauerstoffsensor fehlerfrei arbeitet.

Ein Beispiel für eine Luft/Kraftstoff-Regelungseinrichtung, welche mit zwei Sauerstoffsensoren ausgerüstet ist, ist beispielsweise aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Sho 61-2 37 858 bekannt. Die in dieser Veröffentlichung offenbarte Einrichtung weist zwei Sauerstoffsensoren auf, welche auf einer stromaufwärtigen Seite bzw. einer stromabwärtigen Seite eines Katalysators angeordnet sind, so daß (1) für den Fall, daß die Temperatur eines Elements des Sauerstoffsensors kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, eine Einstellung eines Luft/Kraftstoff- Verhältnisses entsprechend dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor bei der Luft/Kraftstoff-Regelungseinheit gestoppt wird, und wenn (2) die Temperatur des Katalysators kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, eine Einstellung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses aufgrund eines Ausgangssignals des stromabwärtigen Sauerstoffsensors gestoppt wird, und wenn (3) die Temperatur des Abgases geringer als ein vorbestimmter Wert ist, die Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses aufgrund des Ausgangssignals des stromabwärtigen Sauerstoffsensors gestoppt wird, und dann, wenn (4) die Temperatur des Kühlwassers geringer als eine vorbestimmte Temperatur ist, die Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses aufgrund eines Ausgangssignals des stromabwärtigen Sauerstoffsensors gestoppt wird, wobei die Temperatur eines Elements des stromabwärtigen Sauerstoffsensors direkt oder indirekt erfaßt wird, um zu bestimmen, ob er aktiv oder nicht-aktiv ist.

Hierzu wird bei der Rückkopplungs-Regelung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses aufgrund der Signale von beiden Sauerstoffsensoren, wenn die Bedingungen für das Bewirken der zweiten Rückkopplungs-Regelung entsprechend dem zweiten Detektorsignal von dem hinteren Sauerstoffsensor erfüllt sind, die Rückkopplungs-Regelung mittels des hinteren Sauerstoffsensors in einem Fahrzustand bewirkt, welcher kein stabiler Fahrzustand ist, wie ein Beschleunigungs/Verzögerungs- Fahrzustand usw. Entsprechend wird eine Rückkopplungs-Regelung mittels eines Korrekturbetrags der ersten Rückkopplungs- Regelung des vorderen Sauerstoffsensors entsprechend dem hohen oder niedrigen Signalabschnitt des hinteren Sauerstoffsensors während des Beschleunigungs/Verzögerungs-Fahrbetriebs vorgenommen und deshalb findet eine verschwenderische Verschiebung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses statt, wodurch das Erzeugen von schädlichen Abgaskomponenten gefördert wird.

Wenn, wie es Fig. 54 zeigt, die zweite Rückkopplungs-Regelung entsprechend dem zweiten, von dem vorderen Sauerstoffsensor ausgegebenen zweiten Detektorsignal nach der Rückkopplungs- Regelung entsprechend dem ersten Detektorsignal von dem hinteren Sauerstoffsensor gestartet wird, wenn die Kühlwassertemperatur niedrig ist, zeigt die zweite Rückkopplungs-Regelung entsprechend dem zweiten Detektorsignal von dem hinteren Sauerstoffsensor eine geringe Wirkung, was das Verhindern von schädlichen Abgaskomponenten durch die zweite Rückkopplungs-Regelung entsprechend dem zweiten Detektorsignal von dem hinteren Sauerstoffsensor betrifft. Entsprechend ist während eines Zeitraums zwischen dem Start der ersten Rückkopplungs-Regelung entsprechend dem ersten Detektorsignal von dem vorderen Sauerstoffsensor bis zum Start der zweiten Rückkopplungs-Regelung entsprechend dem hinteren Sauerstoffsensor das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem kontinuierlichen Fahrzeug-Betriebszustand schwer auf einem vernünftigen Luft/Kraftstoff-Verhältnis für diesen stabilen Fahrbetrieb zu halten, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird in verschwenderischer Weise verschoben, wodurch in erhöhtem Maße schädliche Abgaskomponenten erzeugt werden.

Die JP 4-22726 A, die US 4 739 614 und die DE 35 00 594 A1 zeigen eine Regeleinrichtung für das Luft/Kraftstoff- Verhältnis eines Verbrennungsmotors mit einem ersten Abgassensor stromauf und einem zweiten Abgassensor stromab eines Katalysators, wobei eine erste Regelung unter Berücksichtigung eines ersten Regelungswertes aufgrund des Signals vom ersten Sensor über die Einspritzzeit das Luft/Kraftstoff- Verhältnis regelt und eine zweite Regelung einen ersten Regelungswert zur Korrektur des zweiten Regelungswertes aufgrund des Signals vom zweiten Sensor berechnet.

Gemäß der JP 4-22726 A wird ein Regelungs-Lernwert aufgrund eines arithmetischen Mittelwertes berechnet.

Gemäß der US 4 739 614 erfolgt eine Änderung der Steigung des Integralteils eines Regelwertes entsprechend dem Ausgangssignal des zweiten Abgassensors. Weiterhin wird eine Wechsel- Verzögerungszeit des ersten Regelwertes abhängig vom Ausgangssignal des zweiten Sensors geändert. Das Ausgangssignal des zweiten Sensors ändert sich entsprechend der Funktionsverschlechterung des Katalysators.

Die DE 38 41 686 C1 offenbart ein Verfahhren zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors mit der Besonderheit, daß eine Regelkonstante in Abhängigkeit von der Betriebszeit des Katalysators variabel ist.

Die DE 35 00 594 A1 offenbart ein Regelungssystem für einen Verbrennungsmotor zum Beeinflussen des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses während des Betriebs, wobei das System durch einen Katalysator und einen vorgeschalteten und einen nachgeschalteten Sensor aufgebaut ist. Dabei wird die Einsatzbereitschaft der Sensoren untersucht, damit entschieden werden kann, ob die Sensoren defekt sind oder nicht.

Die DE 41 02 056 A1 zeigt eine Regelungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei ein Katalysatorelement im Abgaskanal angeordnet ist und auf der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite des Katalysatorelements je ein Abgassensor angeordnet ist.

Die Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erfolgt beispielsweise über ein Verfahren zur Berechnung eines Korrekturkoeffizienten, der seinerseits zur Bestimmung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge verwendet wird. Eine erste Rückkopplungsregelung ist offen, wenn bestimmt worden ist, daß die zur Regelung erforderlichen Bedingungen nicht erfüllt sind. Eine zweite Rückkopplungsregelung erfolgt mittels des Signals des stromabwärts angeordneten Sensors, wenn die geprüften Bedingungen erfüllt sind. Ansonsten ist die zweite Rückkopplungsregelung offen. Die zweite Regelung berechnet auch einen Lernwert. Die zweite Rückkopplungsregelung wird immer auch dann gestoppt, wenn die Bedingungen für die erste Rückkopplungsregelung nicht erfüllt sind. Der Lernwert der zweiten Rückkopplungsregelung wird auch dann verwendet, wenn die Bedingungen zur Durchführung der zweiten Rückkopplungsregelung nicht erfüllt sind. Dies erfolgt ab dem Start der ersten Rückkopplungsregelung bis zum Start der zweiten Rückkopplungsregelung.

Ausgehend von einer derartigen Regelungseinrichtung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Regelung derart zu gestalten, daß sie effektiver ist, und bei der Regelung insbesondere auch die bisherige Betriebsdauer des Katalysators zu berücksichtigen.

Diese Aufgabe wird durch eine Regelungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen dieser Regelungseinrichtung.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, welche einen Aufbau der Regelungseinrichtung zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für einen Verbrennungsmotor zeigt;

Fig. 2 ein Diagramm, welches eine Wellenform des von dem ersten Sauerstoffsensor ausgegebenen ersten Detektorsignals gemäß dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm, welches eine Wellenform eines von einem zweiten Sauerstoffsensor ausgegebenen zweiten Detektorsignals gemäß dem Stand der Technik zeigt, wenn ein Katalysatorelement sich in einem guten Funktionszustand befindet;

Fig. 4 ein Diagramm einer Wellenform eines von einem zweiten Sauerstoffsensor ausgegebenen Detektorsignals gemäß dem Stand der Technik, wenn sich das Katalysatorelement in einem Zustand mit verschlechtertem Betriebsverhalten befindet;

Fig. 5 ein Diagramm einer Wellenform, welche die Beziehung zwischen dem von dem ersten Sauerstoffsensor ausgegebenen ersten Detektorsignal und einem ersten Rückkopplungs- Regelungswert OXFB gemäß dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 6 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem von dem zweiten Sauerstoffsensor aus gegebenen zweiten Detektorsignal und einem zweiten Rückkopplungs-Regelungswert SOXFB gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht;

Fig. 7 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem zweiten Rückkopplungs-Regelungswert SOXFB und einer Wechsel- Verzögerungszeit D_LR, D_RL des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei dem ersten Rückkopplungs-Regelungswert OXFB nach dem Stand der Technik veranschaulicht;

Fig. 8 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem von dem ersten Sauerstoffsensor ausgegebenen ersten Detektorsignal und dem von dem zweiten Sauerstoffsensor ausgegebenen zweiten Detektorsignal gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht, wenn das Katalysatorelement sich in einem Zustand mit verschlechterter Funktion befindet;

Fig. 9 ein Diagramm des zweiten Rückkopplungs-Regelungs- Werts SOXFB gemäß dem Stand der Technik, wenn das Katalysatorelement sich in einem Zustand mit verschlechterter Funktion befindet;

Fig. 10 ein Diagramm, welches eine Beziehung gemäß dem Stand der Technik zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, dem von dem ersten Sauerstoffsensor ausgegebenen ersten Detektorsignal, und dem ersten Rückkopplungs-Regelungs-Wert OXFB gemäß dem Stand der Technik zeigt, wenn sich das Katalysatorelement in einem Zustand mit verschlechterter Funktion befindet;

Fig. 11 ein Diagramm, welches den Verlauf eines herkömmlichen zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Werts SOXFB gemäß dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 12 ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem ersten Detektorsignal, dem zweiten Detektorsignal und dem zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Wert SOXFB gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht;

Fig. 13 ein Flußdiagramm für den Betrieb einer Regelungseinrichtung zum Regeln des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors;

Fig. 14 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Wechsel-Zyklusdauer des Detektorsignals des zweiten Sauerstoffsensor und der Integralwert-Abtastzeit zeigt;

Fig. 15 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Wechsel-Zyklusdauer des Detektorsignals des zweiten Sauerstoffsensors und dem Integralwert zeigt;

Fig. 16 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Wechsel-Zykluszeit des Ausgangssignals des zweiten Sauerstoffsensors und der Zahl des arithmetischen Mittelwerts zeigt;

Fig. 17 eine logische Schaltung für Bedingungen, welche zum Bewirken der zweiten Rückkopplungs-Regelung erfüllt sein müssen;

Fig. 18 ein Diagramm, welches den Verlauf des zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Werts SOXFB zeigt;

Fig. 19 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einem zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Lernwert SOXFLAV und dem ersten Rückkopplungs-Regelungs-Wert OXFB und der Wechsel- Verzögerungszeit D_LR, D_RL für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zeigt;

Fig. 20 ein Diagramm, welches ein Feld von Zyklen für den zweiten Sauerstoffsensor zeigt;

Fig. 21 ein Flußdiagramm für eine Regelung des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses;

Fig. 22 eine logische Schaltung für die Bedingungen, welche für das Regeln mittels der zweiten Rückkopplungs-Regelung erfüllt sein müssen;

Fig. 23 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einer Zyklusdauer T_FR des ersten Detektorsignals und der Zyklusdauer T_RE des zweiten Detektorsignals und der Integralwert-Abtastzeit t_k zeigt;

Fig. 24 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Zyklusdauer T_FR des ersten Detektorsignals und der Zyklusdauer T_RE des zweiten Detektorsignals und einem Integralwert I_RL zeigt;

Fig. 25 ein Diagramm, welches den Verlauf des zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Werts SOXFB zeigt;

Fig. 26 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Zyklusdauer T_FR des ersten Detektorsignals und der Zyklusdauer T_RE des zweiten Detektorsignals und einer Zahl χ des arithmetischen Mittels zeigt;

Fig. 27 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Lernwert SOXFLAV, dem ersten Rückkopplungs-Regelungswert OXFB und der Wechsel- Verzögerungszeit D_LR, D_RL für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zeigt;

Fig. 28 ein Flußdiagramm für die Durchführung einer Regelung mittels einer Regelungseinrichtung zum Regeln des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses für den Verbrennungsmotor;

Fig. 29 eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines Systems einer Regelungseinrichtung für die Regelung eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für den Verbrennungsmotor;

Fig. 30 ein Flußdiagramm, welches die Regelungsschritte für die Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gemäß Fig. 29 zeigt;

Fig. 31 ein Flußdiagramm der zweiten Rückkopplungs- Regelung mittels des hinteren Sauerstoffsensors;

Fig. 32 ein Flußdiagramm für die offene Regelung mittels des hinteren Sauerstoffsensors;

Fig. 33 ein Flußdiagramm für die offene Regelung in einem Bereich, in welchem die zweite Rückkopplungs-Regelung mit dem zweiten Sauerstoffsensor nicht bewirkt wird;

Fig. 34 eine Tabelle, welche die Beziehung zwischen einem Bereich, in welchem die zweite Rückkopplungs-Regelung mittels des zweiten Sauerstoffsensors bewirkt wird, und einem Bereich, in welchem die zweite Rückkopplungs-Regelung mittels des zweiten Sauerstoffsensors nicht bewirkt wird, zeigt;

Fig. 35 eine erläuternde Darstellung, welche die Bedingungen zum Bewirken der zweiten Rückkopplungs-Regelung mittels des zweiten Sauerstoffsensors erläutert;

Fig. 36 ein Zeitdiagramm, welches die Beziehung zwischen dem zweiten Detektorsignal von dem zweiten Sauerstoffsensor und einem Regelungswert veranschaulicht;

Fig. 37 ein Zeitdiagramm, welches die Beziehung zwischen einem ersten Detektorsignal von dem vorderen Sauerstoffsensor und dem Regelungswert zeigt;

Fig. 38 ein Zeitdiagramm der zweiten Rückkopplungs- Regelung mittels des zweiten Sauerstoffsensors;

Fig. 39 ein Diagramm, welches den verschlechterten Funktionszustand des Katalysatorelements veranschaulicht;

Fig. 40 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Kühlwassertemperatur und einem Verringerungs-Korrekturbetrag von T_K zeigt;

Fig. 41 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einer Motorlast und einem Verringerungs-Korrekturbetrag des Korrekturwerts von T_K zeigt;

Fig. 42 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Temperatur des Katalysators usw. und einem Verringerungs- Korrekturbetrag von T_K zeigt;

Fig. 43 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einem verschlechterten Funktionszustand des Katalysatorelements und einem Integralwert (Betrag) zeigt;

Fig. 44 eine erläuternde Darstellung einer Lern-Regelung der zweiten Rückkopplungs-Regelung aufgrund des hinteren Sauerstoffsensors;

Fig. 45 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem verschlechterten Funktionszustand des Katalysatorelements und einer Zahl des arithmetischen Mittelwerts zeigt;

Fig. 46 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einem Lernwert und einer Wechsel-Verzögerungszeit für den Wechsel zwischen einem hohen und einem niedrigen Signalabschnitt zeigt;

Fig. 47 ein Zeitdiagramm für eine leichte Verzögerung der zweiten Rückkopplungs-Regelung bezogen auf den Start der ersten Rückkopplungs-Regelung unter der Rückkopplungs-Regelung gemäß dem hinteren Sauerstoffsensor;

Fig. 48 ein Zeitdiagramm, welches das Ergebnis der zweiten Rückkopplungs-Regelung mittels des zweiten Sauerstoffsensors gemäß dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 49 ein Zeitdiagramm des zweiten Detektorsignals von einem herkömmlichen hinteren Sauerstoffsensor;

Fig. 50 ein Zeitdiagramm des ersten Detektorsignals von dem vorderen Sauerstoffsensor gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 51 ein Zeitdiagramm der Rückkopplungs-Regelung mittels eines herkömmlichen hinteren Sauerstoffsensors;

Fig. 52 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem herkömmlichen Rückkopplungs-Regelungswert und der Wechsel- Verzögerungszeit für den Wechsel zwischen einem hohen und einem niedrigen Signalabschnitt zeigt;

Fig. 53 eine erläuternde Darstellung für die Bedingungen zum Bewirken der mittels eines herkömmlichen hinteren Sauerstoffsensors ausgeführten zweiten Rückkopplungs-Regelung; und

Fig. 54 ein Zeitdiagramm, welches den Fall veranschaulicht, in welchem die erste Rückkopplungs-Regelung bei einer niedrigen Temperatur gemäß dem Stand der Technik gestartet wird, und den Fall veranschaulicht, in welchem eine herkömmliche zweite Rückkopplungs-Regelung bei einer niedrigen Temperatur gestartet wird.

Fig. 1 zeigt zusammen mit den Fig. 13 bis 20 eine Regelungseinrichtung zum Regeln eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses.

Fig. 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 2, welcher einen Einlaßkanal 4 und einen Abgaskanal 6 aufweist. Der Luft- Einlaßkanal 4 des Verbrennungsmotors 2 ist mit einem Luftfilter 8, einem Strömungsmesser 10, einem Drosselkörper 12 und einem Einlaßkrümmer 14 versehen, welche in dieser Reihenfolge, beginnend bei der stromaufwärtigen Seite, angeordnet sind. Der Luft-Einlaßkanal 4 innerhalb des Drosselkörpers 12 ist mit einem Einlaß-Drosselventil 16 versehen. Der Einlaßkanal 4 ist mit der Verbrennungskammer 18 des Verbrennungsmotors 2 verbunden.

Der Abgaskanal 6, welcher zu der Verbrennungskammer 18 des Verbrennungsmotors 2 führt, weist einen Abgaskrümmer 20, ein stromaufwärtiges Abgasrohr 22, einen Katalysator 24 und ein stromabwärtiges Abgasrohr 26 auf, welche in dieser Reihenfolge beginnend bei der stromaufwärtigen Seite miteinander verbunden sind. Der Abgaskanal 6 innerhalb des Katalysators ist mit einem Katalysatorelement 28 versehen.

Der Verbrennungsmotor ist mit einem Einspritzventil 30 versehen, welches in die Verbrennungskammer 18 gerichtet ist. Das Einspritzventil 30 ist mit einem Kraftstofftank 36 mittels eines Kraftstoff-Zuführkanals 34 über einen Kraftstoff- Verteilerkanal 32 verbunden. Eine Kraftstoffpumpe 38 ist innerhalb des Kraftstofftanks 36 angeordnet. Staub usw., welcher in dem von der Kraftstoffpumpe 38 geförderten Kraftstoff enthalten ist, wird von dem Kraftstoffilter herausgefiltert und dann wird der Kraftstoff in dem Kraftstoff- Verteilerkanal 32 mittels des Kraftstoff-Zuführkanals 34 eingespeist, um zu dem jeweiligen Kraftstoff-Einspritzventil 30 verteilt zu werden.

Der Kraftstoff-Verteilerkanal 32 ist mit einer Kraftstoff- Druckregelungs-Einrichtung 42 versehen, welche dazu dient, den geeigneten Kraftstoffdruck einzustellen. Die Kraftstoffdruck- Regelungseinrichtung 42 wird derart betätigt, daß der Kraftstoffdruck derart eingestellt wird, daß er einen konstanten Wert für den Einlaßdruck gewährleistet, welcher durch den Druckleitungskanal 44 geleitet wird, welcher mit dem Einlaßkanal 4 verbunden ist, wobei überschüssiger Kraftstoff mittels des Kraftstoff-Rückführkanals 46 in den Kraftstofftank 36 zurückgeleitet wird. Der Kraftstofftank 36 ist mit dem Einlaßkanal 4 des Drosselkörpers 12 mittels eines Kraftstoffdampf-Kanals 48 verbunden. Dieser Kraftstoffdampf- Kanal 48 ist mit einer zwischengeschalteten Einheit mit einem Zweiwegeventil 50 versehen, und ein Gefäß 52 ist ausgehend von der Seite des Kraftstofftanks 36 seriell nachgeschaltet. Ein Bypass-Kanal 54 zum Verbinden mit dem Einlaßkanal 4 ist derart angeordnet, daß ein Bypass zu dem Einlaß-Drosselventil 16 des Drosselkörpers 12 gebildet wird. Dieser Bypass-Kanal 54 ist mit einer zwischengeschalteten Einheit mit einem Leerlauf-Luftmengen-Regelungsventil 56 versehen, welches dazu dient, die Anzahl der Umdrehungen des Motors pro Zeiteinheit im Leerlauf durch Erhöhen/Verringern der Menge der Bypassluft zu stabilisieren. Weiter sind ein Luftregler 58, ein Leistungs-Steuerschalter 60, ein Leistungs- Steuerungsluftmengen-Regelungsventil 62, ein Bypass-Gaskanal 64 und ein Druckregelungsventil 66 vorgesehen.

Der Luft-Strömungsmesser 10, das Kraftstoff-Einspritzventil 30, das Leerlauf-Luftmengen-Regelungsventil 56 und das Leistungs- Steuerungsluftmengen-Regelungsventil 62 sind mit einer Regelungseinheit 68 verbunden.

Mit der Regelungseinheit 68 sind weiter ein Kurbelwellen- Winkelsensor 70, ein Lagesensor 74 für die Öffnungsstellung des Einlaß-Drosselventils 16, ein Klopfsensor 76, ein Wassertemperatur-Sensor 78 und ein Motordrehzahlsensor 80 verbunden. Der Verteiler 72 ist mit der Regelungseinheit 68 mittels einer Zündspule 82 und mittels einer Zündleistungsquelle 84 verbunden.

Der Verbrennungsmotor 2 ist an seinem Abgaskanal 6 auf der stromaufwärtigen Seite des Katalysatorelements 28 mit einem ersten Sauerstoffsensor 86 versehen, welcher als Abgassensor betrieben wird und die Konzentration des Sauerstoffs als Komponentenwert des Abgases erfaßt, während auf der stromabwärtigen Seite des Katalysatorelements 28 an dem Abgaskanal 6 ein zweiter Sauerstoffsensor 88 angeordnet ist, welcher ebenfalls als Abgassensor betätigt wird und dazu dient, die Sauerstoffkonzentration als Komponentenwert des Abgases zu erfassen. Der erste Sauerstoffsensor 86 und der zweite Sauerstoffsensor 88 sind mit der Regelungseinheit 68 verbunden.

Die Regelungseinheit 68 wird derart betrieben, daß eine erste Rückkopplungs-Regelung bewirkt wird, um das Luft/Kraftstoff- Verhältnis auf einen Sollwert bezogen auf einen ersten Rückkopplungs-Regelungswert OXFB einzustellen, welcher auf der Basis eines von dem ersten Sauerstoffsensor 86 ausgegebenen ersten Detektorsignal berechnet wird, und um eine zweite Rückkopplungs-Regelung zu bewirken, um den ersten Rückkopplungs-Regelungs-Wert OXFB unter Berücksichtigung des zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Werts SOXFB zu korrigieren, welcher aufgrund des von dem zweiten Sauerstoffsensor 88 ausgegebenen zweiten Detektorsignals berechnet wird.

Gemäß der so gestalteten Regelungseinrichtung zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei einem Verbrennungsmotor 2 wird die zweite Rückkopplungs-Regelung durch die Regelungseinheit 68 derart bewirkt, daß eine Korrektur- Abtastzeit und ein Korrekturbetrag durch die zweite Rückkopplungs-Regelung mittels des zweiten Abgassensors entsprechend einem Ausgangszyklus, beispielsweise einem Wechselzyklus des von dem zweiten Abgassensor gelieferten Detektorsignals, geändert werden, wobei ein zweiter Rückkopplungs-Regelungs-Lernwert SOXFLAV entsprechend einem arithmetischen Mittelwert SOXFBAV berechnet wird, welches aufgrund eines Wertes kurz vor dem vorherigen Sprung und eines Wertes kurz vor dem aktuellen Sprung jedesmal berechnet wird, wenn der zweite Rückkopplungs-Regelungs-Wert einen Sprung macht, und weiter eine Zahl χ des arithmetischen Mittelwerts berechnet wird, welcher unter Berücksichtigung eines Zyklus- Zustands, beispielsweise eines Wechselzyklus des Ausgangs des zweiten Detektorsignals von dem zweiten Abgassensor, berechnet wird.

Gemäß Fig. 1 sind weiter ein Membranelement 90, eine Thermosicherung 92, ein Alarm-Relais 94, eine Alarmleuchte 96, ein Diagnoseschalter 98, ein Testschalter 100, eine Diagnoseleuchte 102, ein Hauptschalter 104 und eine Batterie 106 vorgesehen.

Nachfolgend wird die von der Regelungseinrichtung zur Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bewirkte Regelung anhand von Fig. 13 erläutert.

Wenn der Verbrennungsmotor 2 gestartet wird und das Regelungsprogramm mit Schritt 200 startet, werden die Bedingungen für das Bewirken der zweiten Rückkopplungs-Regelung des zweiten Sauerstoffsensors 88 in Schritt 202 entschieden.

Diese Entscheidung in Schritt 202 wird so durchgeführt, daß bestimmt wird, ob oder ob nicht alle der nachfolgenden, in Fig. 17 gezeigten Bedingungen erfüllt sind, d. h., ob die erste Rückkopplungs-Regelung mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors 86 stattfindet, ob der Verbrennungsmotor 2 nicht in seinem Leerlaufzustand läuft, ob der Verbrennungsmotor 2 bereits den Aufwärmvorgang abgeschlossen hat, ob der erste Sauerstoffsensor 86 fehlerfrei funktioniert und ob der zweite Sauerstoffsensor 88 fehlerfrei funktioniert.

Wenn in Schritt 202 ermittelt wird, daß irgendeine der in Fig. 17 gezeigten Bedingungen nicht erfüllt ist, wird die zweite Rückkopplungs-Regelung mit Hilfe des zweiten Sauerstoffsensors 88 nicht bewirkt. Wenn im Gegensatz dazu in Schritt 202 bestimmt wird, daß alle in Fig. 17 gezeigten Bedingungen erfüllt sind, so wird die zweite Rückkopplungs-Regelung mit Hilfe des zweiten Sauerstoffsensors 88 in Schritt 204 ausgeführt.

Diese zweite Rückkopplungs-Regelung wird, wie in Fig. 6 gezeigt, derart bewirkt, daß die Sprungwerte S_RL, S_LR jedesmal für eine Erhöhung/Verringerung sorgen, wenn bei dem zweiten, von dem zweiten Sauerstoffsensor 88 ausgegebenen Detektorsignal ein Wechsel zwischen einem hohen Signalabschnitt und einem niedrigen Signalabschnitt erfolgt.

Nachdem die Entscheidung im Schritt 202 getroffen wurde, wird der Integralwert-Abtastzeitpunkt t_k gemäß dem Wechselzyklus bei dem zweiten Sauerstoffsensor 88 wie in Fig. 14 gezeigt, geändert, und der Integralwert I_RL wird ebenso, wie in Fig. 15 gezeigt, in Schritt 206 geändert.

Weiter wird der arithmetische Mittelwert SOXFBAV aufgrund eines Wertes A kurz vor dem vorangehenden Sprung und eines Wertes B kurz vor dem aktuellen Sprung in Schritt 208 wie in Fig. 18 gezeigt, jedesmal berechnet, wenn der zweite Rückkopplungs- Regelungs-Wert SOXFB einen Sprung macht, wobei gilt: SOXFBAV = (A+B)/2.

Der zweite Rückkopplungs-Regelungs-Lernwert SOXFLAV wird in Schritt 210 aus dem in Schritt 208 berechneten arithmetischen Mittelwert SOXFBAV berechnet, um eine Korrektur der Wechsel- Verzögerungszeit D_LR, D_RL des ersten Rückkopplungs-Regelungs- Werts OXFB vorzunehmen. Diese Berechnung erfolgt gemäß folgender Formel

Als nächstes wird der in der Formel durch χ ausgedrückte arithmetische Mittelwert in Schritt 212 aufgrund des Wechselzyklus des zweiten Sauerstoffsensors 88 wie in Fig. 16 gezeigt geändert.

Wie es in Fig. 19 gezeigt ist, wird die zweite Rückkopplungs- Regelung in Schritt 214 entsprechend dem berechneten zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Lernwert SOXFLAV (wie in Schritt 210 weiter oben berechnet) bewirkt, um die Luft/Kraftstoff- Verhältnis-Wechsel-Verzögerungszeit D_LR, D_RL des zweiten Rückkopplungs-Regelungswert OXFB zu ändern.

Schritt 216 sorgt dafür, daß die obigen Schritte 202 bis 214 wiederholt durchgeführt werden.

Dadurch kann der zweite, hintere Rückkopplungs-Lernwert SOXFLAV leicht unter Verwendung der Zyklusdauer des Wechselzyklus des zweiten Sauerstoffsensors 88 berechnet werden, wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mittels der ersten Rückkopplungsregelung mit dem ersten Sauerstoffsensor 86 aufgrund dieses zweiten Rückkopplungs-Lernwerts SOXFLAV genau auf den Sollwert eingestellt werden kann, wodurch sich die Reinigungseffizienz erhöht und die Menge der schädlichen Abgaskomponenten verringert werden kann.

Darüber hinaus kann durch das Berechnen des zweiten Rückkopplungs-Lernwerts SOXFLAV unter Verwendung des Wechselzyklus des zweiten Sauerstoffsensors 88 das Regelungsprogramm vereinfacht werden, ohne das dessen Effizienz verringert wird, wodurch eine leichte Herstellung möglich ist und die Kosten niedrig gehalten werden können, was wirtschaftliche Vorteile bedeutet.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind viele Varianten und Modifikationen möglich.

Beispielsweise kann bei diesem Ausführungsbeispiel, obwohl das Regelungsprogramm derart gestaltet ist, daß der zweite Rückkopplungs-Lernwert SOXFLAV unter Verwendung des Wechselzyklus des Signals des zweiten Sauerstoffsensors berechnet wird, das Regelungsprogramm auch derart modifiziert werden, daß der zweite Rückkopplungs-Lernwert SOXFLAV unter Verwendung der Fläche von einem Zyklus des zweiten Sauerstoffsensors wie in Fig. 9 gezeigt berechnet wird.

Fig. 1 in Verbindung mit den Fig. 21 bis 27 veranschaulicht eine weitere Regelungseinrichtung.

Bei dieser Regelungseinrichtung zum Regeln des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses bei einem Verbrennungsmotor 2 wird die zweite Rückkopplungs-Regelung durch die Regelungseinheit 68 derart bewirkt, daß ein arithmetischer Mittelwert SOXFBAV aus einem Wert kurz vor einem vorhergehenden Sprung und einem Wert kurz vor einem aktuellen Sprung jedesmal dann berechnet wird, wenn der zweite Rückkopplungs-Regelungs-Wert SOXFB einen Sprung macht, wobei eine Zahl χ des arithmetischen Mittelwertes aufgrund einer Zyklusdauer T_FR des ersten Detektorsignals und einer Zyklusdauer T_RE des zweiten Detektorsignals entsprechend der Verunreinigung des Katalysatorelements 28 berechnet wird, und ein Lernwert SOXFLAV der zweiten Rückkopplungs-Regelung des zweiten Sauerstoffsensors 88 unter Verwendung des arithmetischen Mittelwerts SOXFBAV und der Zahl χ des arithmetischen Mittelwerts berechnet wird, um eine Korrektur einer Wechsel-Verzögerungszeit D_LR, D_RL des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses des ersten Rückkopplungs-Regelungswerts OXFB unter Berücksichtigung des so berechneten Lernwertes SOXFLAV der zweiten Rückkopplungs-Regelung zu bewirken.

Die Regelung dieser Regelungseinrichtung zum Regeln des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 21 erläutert.

Wenn der Verbrennungsmotor 2 in Schritt 300 gestartet wird, werden die Bedingungen zum Bewirken der zweiten Rückkopplungs- Regelung durch den zweiten Sauerstoffsensor 88 in Schritt 302 überprüft. Dabei wird überprüft, ob oder ob nicht alle der nachfolgenden, in Fig. 22 gezeigten Bedingungen erfüllt sind, d. h. ob die erste Rückkopplungs-Regelung, welche mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors 86 durchgeführt wird, sich im Einsatz befindet, ob der Verbrennungsmotor 2 nicht im Leerlaufbetrieb betrieben wird, ob der Verbrennungsmotor 2 bereits seine Aufwärmphase abgeschlossen hat, ob der erste Sauerstoffsensor 86 fehlerfrei funktioniert, und ob der zweite Sauerstoffsensor 88 fehlerfrei funktioniert. Wenn in Schritt 302 entschieden wird, daß eine der in Fig. 22 gezeigten Bedingungen nicht erfüllt ist, wird die zweite Rückkopplungs-Regelung nicht bewirkt. Wenn im Gegensatz dazu im Schritt 302 bestimmt wird, daß alle in Fig. 22 gezeigten Bedingungen erfüllt sind, wird die zweite Rückkopplungs-Regelung im Schritt 304 mit Hilfe des zweiten Sauerstoffsensors 88 bewirkt.

Wenn die zweite Rückkopplungs-Regelung im Schritt 304 mit Hilfe des zweiten Sauerstoffsensors 88 ausgeführt wird, weil alle in Fig. 22 gezeigten Bedingungen erfüllt sind, wie dies in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, werden die Zyklusdauern T_FR des ersten Detektorsignals des ersten Sauerstoffsensors 86 und die Zyklusdauer T_RE des zweiten Detektorsignals des zweiten Sauerstoffsensors 88 gemessen und das Maß der Verschlechterung des Zustands des Katalysatorelements 28 wird in Schritt 304 unter Verwendung der Zyklusdauern T_FR, T_RE bestimmt.

Als nächstes wird der zweite Rückkopplungs-Regelungs-Wert SOXFB der zweiten Rückkopplungs-Regelung wie in Fig. 6 gezeigt durch Sprungwerte S_RL, S_LR in Schritt 306 jedesmal vergrößert oder verkleinert, wenn ein Wechsel des Signalabschnitts des von dem zweiten Sauerstoffsensor 88 ausgegebenen Detektorsignals zwischen einem hohen Signalabschnitt und einem niedrigen Signalabschnitt erfolgt, und die Sprungwert-Regelung wird bewirkt. Der zweite Rückkopplungs-Regelungswert SOXFB wird in Integralwerten I_RL bei jeder Integralwert-Abtastzeit t_k vergrößert oder verkleinert, welche von der Zeitdauer T_R, T_L, in welcher der hohe bzw. niedrige Abschnitt des zweiten Detektorsignals von dem zweiten Sauerstoffsensor 88 ausgegeben wird, wodurch so die Integral-Regelung erfolgt.

Der zweite Rückkopplungs-Regelungs-Wert SOXFB der zweiten Rückkopplungs-Regelung ändert die Integralwert-Abtastzeit t_k wie in Fig. 23 gezeigt in Abhängigkeit von einer Verschlechterung der Funktion des Katalysatorelements 28 auf der Basis der Zyklusdauern T_FR, T_RE in dem Schritt 304, und die Regelung ändert in Schritt 308 sogar den Integralwert I_RL, wie es in Fig. 24 gezeigt ist, entsprechend einer Verschlechterung der Funktion des Katalysatorelements 28 in dem Bestimmungsschritt 304.

Wie es in Fig. 25 gezeigt ist, wird in Schritt 310 der arithmetische Mittelwert SOXFBAV aus einem Wert A kurz vor dem vorhergehenden Sprung und einem Wert B kurz vor dem aktuellen Sprung jedesmal dann berechnet, wenn der zweite Rückkopplungs- Regelungs-Wert SOXFB einen Sprung macht, wobei gilt, daß SOXFBAV = (A+B)/2.

Der zweite Rückkopplungs-Regelungs-Lernwert SOXFLAV wird in Schritt 312 aus dem arithmetischen Mittelwert SOXFBAV berechnet, um die Wechsel-Verzögerungszeiten D_LR, D_RL des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses des ersten Rückkopplungs-Regelungs- Wert OXFB zu korrigieren. Das heißt, daß, wie es in Fig. 26 gezeigt ist, die Zahl χ des arithmetischen Mittelwerts unter Berücksichtigung der Zyklusdauer T_FR des ersten Detektorsignals und der Zyklusdauer T_RE des zweiten Detektorsignals entsprechend der Verschlechterung der Funktion des Katalysatorelements 28 berechnet wird. Die Zahl χ des arithmetischen Mittelwerts wird entsprechend der Verschlechterung der Funktion des Katalysatorelements 28 geändert. Der zweite Rückkopplungs-Lernwert SOXFLAV wird entsprechend obiger Formel 1 mit Hilfe des arithmetischen Mittelwerts SOXFBAV und der Zahl χ des arithmetischen Mittelwerts berechnet.

Der zweite Rückkopplungs-Regelungs-Lernwert SOXFLAV wird durch Auffinden eines Werts der Zahl χ des arithmetischen Mittelwerts basierend auf Fig. 26 ermittelt, wobei der Wert einer so erhaltenen Zahl χ des arithmetischen Mittelwerts in Formel 1 eingesetzt wird. In diesem Fall gilt wie aus Fig. 26 ersichtlich ist, daß je größer der Grad der Neuheit des Katalysatorelements 28 ist und je geringer dessen Funktionsverschlechterung ist, um so geringer der Wert der Zahl χ des arithmetischen Mittelwerts wird. Der Grund ist, daß, wenn das Katalysatorelement 28 neu ist, die Zyklusdauer T_RE des zweiten, von dem zweiten Sauerstoffsensor 88 ausgegebenen Detektorsignals lang ist und deshalb die Probenzeit zu lang wird, bis der Eingangswert zum Berechnen des Durchschnitts klein ist.

Wie aus den Fig. 27 und 7 zu entnehmen ist, wird die zweite Rückkopplungs-Regelung in Schritt 314 gemäß dem berechneten zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Lernwert SOXFLAV bewirkt, um die Wechsel-Verzögerungszeiten D_LR, D_RL des ersten Rückkopplungs-Regelungs-Werts OXFB zu korrigieren.

In Schritt 316 wird bewirkt, daß der Regelungsvorgang gemäß den obigen Schritten 302 bis 314 wiederholt wird.

Auf diese Weise wird mittels der Regelungseinheit 68 ein arithmetischer Mittelwert SOXFBAV aus einem Wert kurz vor dem vorhergehenden Sprung und einem Wert kurz vor dem aktuellen Sprung jedesmal berechnet, wenn der zweite Rückkopplungs- Regelungs-Wert SOXFB einen Sprung macht, und eine Zahl χ des arithmetischen Mittelwerts wird aufgrund einer Zyklusdauer T_FR des ersten Detektorsignals und einer Zyklusdauer T_RE des zweiten Detektorsignals entsprechend der Verschlechterung der Funktion des Katalysatorelements 28 berechnet und ein Lernwert SOXFLAV der zweiten Rückkopplungs-Regelung des zweiten Sauerstoffsensors 88 wird unter Berücksichtigung des arithmetischen Mittelwerts SOXFBAV und der Zahl des arithmetischen Mittelwerts χ berechnet, und die zweite Rückkopplungs-Regelung bewirkt eine Korrektur der Wechsel- Verzögerungszeit D_LR, D_RL des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des ersten Rückkopplungs-Regelungs-Werts OXFB unter Berücksichtigung des berechneten Lernwerts SOXFLAV der zweiten Rückkopplungs-Regelung.

Dies hat zur Folge, daß der erste Rückkopplungs-Regelungswert OXFB mit Hilfe des ersten Abgassensors 88 entsprechend der Verschlechterung des Betriebsverhaltens des Katalysatorelements 28 korrigiert werden kann, und die erste Rückkopplungs-Regelung kann mit Hilfe des ersten Abgassensors 88 stabil auf die zweite Rückkopplungs-Regelung reagieren, welche mit Hilfe des zweiten Abgassensors 88 durchgeführt wird, wodurch damit eine überempfindliche Reaktion vermieden wird.

Insbesondere wenn die Zyklusdauer T_RE des zweiten Detektorsignals von dem zweiten Sauerstoffsensor 88 kurz im Vergleich zu der Zyklusdauer T_FR des ersten Detektorsignals des ersten Sauerstoffsensors 86 wird, ändern sich dann, wenn die Funktionsverschlechterung des Katalysatorelements 28 aufgrund einer langen Benutzungsdauer zunimmt, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, die Zeitdauern T_R, T_L, in welchen das hohe bzw. das niedrige Signal des zweiten Detektorsignals herrschen, gegenüber dem Zeitpunkt, in welchem das Katalysatorelement 28 keine Funktionsbeeinträchtigung aufweist, also beispielsweise neu ist.

Auf diese Weise kann durch eine Änderung der Integralwert- Abtastzeit t_k des zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Wert SOXFB, d. h. ohne ein Konstanthalten der Abtastzeitpunkte t_k unabhängig von einer Änderung der Zeitdauern T_R, T_L, in welchen der hohe bzw. niedrige Signalabschnitt des zweiten Detektorsignals herrscht, gemäß der Verschlechterung des Katalysatorelements 28 verhindert werden, daß der zweite Rückkopplungs-Regelungs- Wert SOXFB im Übermaße geändert wird, wodurch ein Verschieben der Wechsel-Verzögerungszeit D_LR, D_RL des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses des ersten Rückkopplungs-Regelungs-Werts OXFB verhindert wird, welcher mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors 86 erhalten wird.

Dadurch kann für die erste Rückkopplungs-Regelung, welche mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors 86 ausgeführt wird, eine Verschiebung der Nullinie, bei welcher λ = 1 ist, verhindert werden, und die erste Rückkopplungs-Regelung kann genau ausgeführt werden, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors 86 auf einen Sollwert einzustellen, wodurch ermöglicht wird, daß die Reinigungseffizienz für das Abgas erhöht wird und so der Ausstoß an schädlichen Komponenten des Abgases verringert wird.

Aus dem Stand der Technik war es nicht bekannt, eine zweite Rückkopplungs-Regelung zum Korrigieren der Wechsel- Verzögerungszeit D_LR, D_RL des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei dem ersten Rückkopplungs-Regelungs-Wert OXFB des ersten Detektorsignals unter Zuhilfenahme des zweiten Rückkopplungs- Regelungs-Werts SOXFB des zweiten Sauerstoffsensors 88 vorzunehmen. Erfindungsgemäß wird die zweite Rückkopplungs- Regelung bewirkt, um die Wechsel-Verzögerungs-Zeit D_LR, D_RL des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des ersten Rückkopplungs- Regelungs-Werts OXFB basierend auf dem zweiten Rückkopplungs- Regelungs-Lernwert SOXFLAV zu korrigieren, welcher seinerseits aufgrund des arithmetischen Mittelwerts SOXFBAV ermittelt wird, welcher jedesmal berechnet wird, wenn bei dem zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Wert SOXFB ein Sprung erfolgt, und aufgrund der Zahl χ des arithmetischen Mittelwerts entsprechend dem Katalysatorelement 28 basierend auf der Zyklusdauer T_FR des ersten Detektorsignals und der Zyklusdauer T_RE des zweiten Detektorsignals berechnet wird.

Infolgedessen wird der zweite Rückkopplungs-Regelungswert SOXFB nicht übermäßig geändert und die erste Rückkopplungs-Regelung, welche mit Hilfe des ersten Abgassensors 86 durchgeführt wird, kann stabil auf die zweite Rückkopplungs-Regelung reagieren, welche mit Hilfe des zweiten Abgassensors 88 durchgeführt wird, ohne daß eine übertrieben starke Reaktion stattfinden kann. Dadurch kann verhindert werden, daß bei der mittels des ersten Sauerstoffsensors 86 ausgeführten ersten Rückkopplungs-Regelung eine Verschiebung der Nullpunktslinie stattfindet und die erste Rückkopplungs-Regelung kann genau erfolgen, um das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis mit Hilfe des ersten Sauerstoffsensors 86 auf den Sollwert einzustellen, wodurch die Reinigungseffizienz für das Abgas zunimmt, um einen Ausstoß an schädlichen Abgaskomponenten des Abgases zu verhindern.

Gemäß der vorangehend beschriebenen Regelungseinrichtung wird die zweite Rückkopplungs- Regelung bewirkt, um die Wechsel-Verzögerungszeit D_LR, D_RL des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des ersten Rückkopplungs- Regelungs-Werts OXFB basierend auf dem zweiten Rückkopplungs- Regelungs-Lernwert SOXFLAV zu korrigieren. Jedoch kann die Regelung auch derart bewirkt werden, daß der Integralwert und der Sprungwert des ersten Rückkopplungs-Regelungs-Signals OXFB basierend auf dem zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Lernwert SOXFLAV korrigiert werden.

Nachfolgend wird eine weitere Regelung beschrieben, welche in dem Flußdiagramm nach Fig. 28 veranschaulicht ist und bei der Regelungseinrichtung für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nach Fig. 1 verwendet wird, wie es in Verbindung mit anderen vorerwähnten Zeichnungen beschrieben wurde.

Die Regelungseinheit 68 ist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, mit dem vorderen Sauerstoffsensor 86 als vorderem Abgassensor zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration als Abgaskomponentenwert verbunden, wobei der vordere Sauerstoffsensor 86 in dem Abgaskanal 6 auf der stromaufwärtigen Seite des Katalysators 24 angeordnet ist und die Rückkopplungs-Regelung derart bewirkt wird, daß das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemischs einen Sollwert einnimmt, indem die Kraftstoffmenge und/oder die Luftmenge aufgrund der Sauerstoffkonzentration eingestellt wird, welche einen Abgaskomponenten-Wert darstellt, wobei die Sauerstoffkonzentration von dem vorderen Sauerstoffsensor 86 erfaßt wird.

Der hintere Sauerstoffsensor 88 als der hintere Abgassensor ist mit der Regelungseinheit 68 verbunden.

Die Regelungseinheit 68 wird derart betätigt, daß dann, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mittels der Rückkopplungs-Regelung geregelt wird, eine Rückkopplungs-Regelungs-Integralwert- Abtastzeit für den hinteren Abgassensor 88 sowohl auf dem von dem vorderen Sauerstoffsensor 86 ausgegebenen Signal, als auch auf einem von dem hinteren Sauerstoffsensor 88 ausgegebenen Signal basiert, welches sich entsprechend der Verschlechterung der Funktion des Katalysators 24 ändert, wodurch ein Integralwert ermittelt wird. Basierend auf der Integralwert- Abtastzeit und dem Integralwert wird die Rückkopplungs-Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses entsprechend dem verschlechterten Zustand des Katalysators 24 geregelt.

Im einzelnen müssen für die Betätigung des Sauerstoffsensors 86 mittels der Regelungseinheit 68 alle nachfolgend mit (1) bis (5) bezeichneten Bedingungen, wie sie in Fig. 17 gezeigt sind, erfüllt sein:

1) Die Rückkopplungs-Regelung für den vorderen Sauerstoffsensor 86 muß stattfinden.
2) Der Motor darf nicht im Leerlaufzustand laufen.
3) der Aufwärmvorgang für den Verbrennungsmotor 2 muß abgeschlossen sein.
4) Der vordere Sauerstoffsensor 86 muß fehlerfrei funktionieren.
5) Der hintere Sauerstoffsensor 88 muß fehlerfrei funktionieren.

Das Ausgangssignal des vorderen Sauerstoffsensors 86 weist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, eine Zyklusdauer oder eine Frequenz auf, wobei die Zyklusdauer bei dem vorderen Sauerstoffsensor 86 beispielsweise T_FR beträgt.

Analog weist das Detektorsignal, welches von dem zweiten Sauerstoffsensor 88 ausgegeben wird, wie es in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, eine Frequenz oder eine Zyklusdauer T_RE auf.

Was das Verhältnis zwischen der Frequenz T_FR des vorderen Sauerstoffsensors 86 und der Frequenz T_RE des hinteren Sauerstoffsensors 88 betrifft, so wird der Integralwert- Abtastwert t_k, wie er in Fig. 23 gezeigt ist, ermittelt, und wird der Integralwert I_RL, wie er in Fig. 24 gezeigt ist, ermittelt. Dann wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufgrund der Rückkopplungs- Regelung basierend auf der Integralwert-Abtastzeit t_k und dem Integralwert I_RL geregelt.

Für eine Veränderung des hinteren Rückkopplungs-Regelungs-Werts SOXFB des hinteren Sauerstoffsensors 88 wird ein Sprungwert S_LR, S_RL bei jedem Abtasten des hohen bzw. niedrigen Signalabschnitts des hinteren Sauerstoffsensors 88 erzeugt und der Integralwert I_RL wird bei jeder Integralwert-Abtastzeit t_k während des Herrschens des hohen bzw. niedrigen Signalabschnitts T_R bzw. T_L des Ausgangssignals des hinteren Sauerstoffsensors 88 erzeugt.

Die Zyklusdauer T_RE des hinteren Sauerstoffsensors 88 wird entsprechend der Verschlechterung des Betriebsverhaltens des Katalysators 24 geändert, und die Integralwert-Abtastzeit t_k und der Integralwert I_RL, welche unter Berücksichtigung des Verhältnisses zwischen der Zyklusdauer T_FR des Ausgangssignals des vorderen Sauerstoffsensors 86 und der Zyklusdauer T_RE des Ausgangssignals des hinteren Sauerstoffsensors 88 ermittelt wurden, können entsprechend der Verschlechterung des Betriebsverhaltens des Katalysators 24 geändert werden. Demzufolge kann die Rückkopplungs-Regelung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses mittels der Regelungseinheit 68 entsprechend der Verschlechterung des Betriebsverhaltens des Katalysators 24 bewirkt werden.

Darüber hinaus wird der vordere Sauerstoffsensor 86 mittels des hinteren Rückkopplungs-Regelungswerts SOXFB, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, derart geregelt, daß die Mitte der Rückkopplungs- Regelung auf der Vorderseite die Bedingung λ = 1 erfüllt.

Nachfolgend wird der Betrieb unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm gemäß Fig. 28 erläutert.

Wenn der Verbrennungsmotor 2 gestartet wird, wird in Schritt 400 ein Regelungsprogramm gestartet. Dann wird in Schritt 402 entschieden, ob die Bedingungen zum Bewirken der Rückkopplungs-Regelung mittels des hinteren Sensors erfüllt sind, d. h. ob alle in Fig. 17 gezeigten Bedingungen erfüllt sind, oder nicht.

Wenn in Schritt 402 bestimmt wird, daß alle in Fig. 17 gezeigten Bedingungen erfüllt sind, so sind die Bedingungen zum Bewirken einer Rückkopplungs-Regelung mittels des hinteren Sauerstoffsensors erfüllt, und die Zyklusdauern T_FR, T_RE für das Ausgangssignal des vorderen Sauerstoffsensors bzw. des hinteren Sauerstoffsensors werden jeweils gemessen, um in Schritt 404 die Verschlechterung des Betriebsverhaltens des Katalysators zu bestimmen.

Nach der Bestimmung gemäß Schritt 404, welche ein Teil des von dem hinteren Sauerstoffsensor bewirkten Rückkopplungs- Regelungs-Vorgangs ist, wird der Sprungwert S_LR, S_RL in Schritt 406 addiert bzw. subtrahiert, was bei jedem Bestimmen des hohen bzw. niedrigen Signalabschnitts des Ausgangssignals des hinteren Sauerstoffsensors erfolgt.

Wie es in Fig. 24 gezeigt ist, wird der sich ändernde Betrag des Integralwerts I_RL in Schritt 410 mittels des Verhältnisses von T_FR zu T_RE bestimmt.

Die Wechsel-Verzögerungszeit D_LR, D_RL zwischen einem hohen und einem niedrigen Signalabschnitt bei der Rückkopplungs-Regelung mittels des vorderen Sauerstoffsensors wird, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, in Schritt 412 mittels des hinteren Rückkopplungs- Regelungs-Wert SOXFB (%) rückkopplungsgeregelt.

Nach dem Regelungsvorgang gemäß Schritt 412 sorgt Schritt 414 dafür, daß in dem Programm ein Rücksprung erfolgt und die Schritte 402 bis 412 wiederholt werden.

Dadurch kann die Rückkopplungs-Regelung mittels des hinteren Sauerstoffsensors so bewirkt werden, daß die Verschlechterung des Betriebsverhaltens des Katalysators berücksichtigt wird. So kann vermieden werden, daß bei Verwendung eines neuen Katalysators ein übermäßig starkes Ansprechen der Rückkopplungs-Regelung mittels des hinteren Sauerstoffsensors bewirkt wird, und die Regelungsmitte der Rückkopplungs-Regelung auf der Vorderseite kann so geregelt werden, daß λ = 1 eingeregelt werden kann.

Auch wenn ein in seinem Betriebsverhalten negativ beeinträchtigter Katalysator verwendet wird, kann deshalb, weil die Integralwert-Abtastzeit t_k entsprechend der Frequenz T_RE des hinteren Sauerstoffsensors eingestellt werden kann, die Regelungsmitte der Rückkopplungs-Regelung auf der vorderen Seite immer noch auf λ = 1 geregelt werden.

Weil weiter der Integralwert I_RL entsprechend der Beeinträchtigung der Funktion des Katalysators geändert werden kann, kann eine Reaktion, welche dem Zustand des Katalysators entspricht, verwirklicht werden, und die Nullinie der Rückkopplungs-Regelung auf der Vorderseite kann genau auf λ = 1 geregelt werden.

Die vorangehend beschriebene Regelung kann in verschiedener Weise modifiziert werden. Beispielsweise wird bei dieser Regelung die Zyklusdauer T_FR des vorderen Sauerstoffsensors als Detektorwert verwendet, um das Ausgangssignal des vorderen Sauerstoffsensors auszuwerten, und die Zyklusdauer T_RE des zweiten Sauerstoffsensors wird als Detektorwert verwendet, um das Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors auszuwerten. Es ist jedoch möglich, jedes beliebige andere Signal auszuwerten, solange dadurch der Zustand bzw. das Betriebsverhalten des Katalysators bestimmt werden kann. Die Zyklusdauer bei dem vorderen und dem hinteren Sauerstoffsensor T_FR, T_RE kann genauso wie die Frequenz verwendet werden, welche diesen Zyklusdauern zugeordnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel wird nun anhand der Fig. 29 bis 48 beschrieben.

In Fig. 29 ist ein Verbrennungsmotor 2 dargestellt, welcher versehen ist mit einer Regelungseinrichtung zum Regeln eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei einem elektronischen Kraftstoff-Einspritz-Regelungssystem, mit einem Zylinderblock 4, einem Zylinderkopf 6, einem Kolben 8, einem Luftfilter 10, einem Einlaßrohr 12, einem Drosselkörper 14, einem Einlaßkrümmer 16, einem Einlaßkanal 18, einem Abgasrohr 20 und einem Abgaskanal 22.

Ein Strömungsmesser 24 zum Messen der Menge der Einlaßluft ist auf der stromaufwärtigen Seite des Einlaßrohrs 12 angeordnet, welches einen ersten Einlaßkanal 18-1 ausbildet, welcher zwischen dem Luftfilter 10 und dem Drosselkörper 14 angeordnet ist.

Ein Resonator 26 zum Dämpfen der Ansauggeräusche ist auf einer stromaufwärtigen Seite des Luftfilters 10 angeordnet. Ein Einlaß-Drosselventil 28 ist in einem zweiten Einlaßkanal 18-2 angeordnet, welcher mit dem ersten Einlaßkanal 18-1 verbunden ist, welcher in dem Drosselkörper 14 ausgebildet ist. Dieser zweite Einlaßkanal 18-2 ist mit einem dritten Einlaßkanal 18-3 verbunden, welcher in dem Einlaßkrümmer 16 ausgebildet ist, der mit einem Druckausgleichsbehälter 30 verbunden ist. Die stromabwärtige Seite dieses dritten Einlaßkanals 18-3 ist mit einer Verbrennungskammer 34 des Verbrennungsmotors 2 mittels eines Einlaßventils 32 verbunden. Diese Verbrennungskammer 34 ist mit dem Abgaskanal 22 mittels des Auslaßventils 36 verbunden.

Ein vorderer Sauerstoffsensor 38 ist als erster Abgassensor zusammen mit einer Heizung, einem Katalysatorelement 40, und einer Thermosicherung 42 in dem Abgasrohr 20 in dieser Reihenfolge angefangen von der Seite des Verbrennungsmotors 2 her angeordnet. Der vordere Sauerstoffsensor 38 ist in dem Abgaskanal 22 auf der stromaufwärtigen Seite des Katalysatorelements 40 angeordnet und dient dazu, die Sauerstoffkonzentration zu erfassen und ein erstes Detektorsignal auszugeben.

Ein hinterer Sauerstoffsensor 44 ist als ein zweiter Abgassensor in dem Abgaskanal 22 auf der stromabwärtigen Seite des Katalysatorelements 40 angeordnet. Dieser Sauerstoffsensor 44 dient dazu, die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Abgaskanals auf der stromabwärtigen Seite des Katalysatorelements zu erfassen und ein zweites Detektorsignal auszugeben.

Ein Kraftstoff-Einspritzventil 46, welches zu der Verbrennungskammer 34 hin gerichtet ist, ist in einem Verbindungsbereich zwischen dem Einlaßkrümmer 16 und dem Zylinderkopf 6 angeordnet.

Der Kraftstoff innerhalb eines Kraftstofftanks 48 wird diesem Einspritzventil 46 unter Druck zugeführt. Im einzelnen wird der Kraftstoff innerhalb des Kraftstofftanks 48 zu einem Kraftstoff-Zuführkanal 52 mittels einer Pumpe 50 unter Druck zugeführt, und dann nach Filtern mittels eines Kraftstoff- Filters 54 in den Kraftstoff-Verteilerkanal 56 gebracht und dann weiter zu dem Kraftstoff-Einspritzventil 46 zugeführt, nachdem mittels des Kraftstoff-Druckreglers 58 ein konstantes Druckniveau des Kraftstoffs eingestellt wurde.

Ein Kraftstoffdampf-Kanal 60, welcher mit seinem einen Ende mit einem oberen Bereich des Kraftstofftanks 48 verbunden ist, ist mit seinem anderen Ende mit dem zweiten Einlaßkanal 18-2 des Drosselkörpers 14 verbunden. In einem mittleren Abschnitt dieses Kraftstoffdampf-Kanals 60 sind ein Zweiwegeventil 62 und ein Gefäß 64 in dieser Reihenfolge ausgehend von der Seite des Kraftstofftanks 48 angeordnet.

Um den ersten Einlaßkanal 18-1 und das Innere des Druckausgleichgefäßes 30 miteinander zu verbinden, ist ein Bypass-Luftkanal 66 derart angeordnet, daß er um das Einlaß- Drosselventil 28 herumläuft. Dieser Bypass-Luftkanal 66 ist mit einem Leerlauf-Regelventil (ISC-Ventil) 68 versehen, welches dazu dient, die Menge der Bypass-Luft durch Öffnen und Schließen des Bypass-Luftkanals 66 zu regeln.

Das Drosselventil 514 ist mit einem Hilfs-Bypass-Luftkanal 70 versehen, welcher darin derart ausgebildet ist, daß er das Einlaß-Drosselventil 28 umgeht. Dieser Hilfs-Bypass-Luftkanal 70 wird mittels einer Hilfs-Bypass-Luftmengen- Einstelleinrichtung 72 geöffnet und geschlossen.

Der Hilfs-Bypass-Luftkanal 70, das Leerlaufgeschwindigkeits- Regelungsventil 68 und die Hilfs-Bypass-Luftmengen- Einstelleinrichtung 72 bilden zusammen eine Leerlaufgeschwindigkeits-Regelungseinrichtung 74.

Bei dieser Leerlaufgeschwindigkeits-Regelungseinrichtung 74 wird die Leerlaufgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 2 mittels einer Rückkopplungs-Regelung auf die Soll- Leerlaufgeschwindigkeit durch das Leerlaufgeschwindigkeits- Ventil 68 geregelt, und die Leerlaufgeschwindigkeit wird durch die Hilfs-Bypass-Luftmengen-Einstelleinrichtung 72 eingestellt, welche bei dem Hilfs-Bypassluftkanal 70 angeordnet ist, welcher dazu dient, den ersten Einlaßkanal 18-1 mit dem Inneren des Druckausgleichsbehälters 30 derart zu verbinden, daß dadurch das Einlaß-Drosselventil 28 umgangen wird.

Ein Luftkanal 76 zweigt von einem mittleren Abschnitt des Bypass-Luftkanals 64 ab und ist dazu vorgesehen, mit dem Inneren des Druckausgleichsbehälters 30 verbunden zu sein. Dieser Luftkanal 76 ist mit einem Luftventil 78 versehen, welches aufgrund der Motor-Kühlwassertemperatur usw. betätigt wird. Sowohl der Luftkanal 74, als auch das Luftventil 76 bilden einen Luftregler 80.

Ein Leistungs-Luftkanal 82 zweigt von einem mittleren Abschnitt des Bypass-Luftkanals 66 ab und ist mit dem Inneren des Druckausgleichsbehälters 30 verbunden. Dieser Leistungs- Luftkanal 82 ist mit einem Leistungs-Regelungsventil 84 versehen. Dieses Leistungs-Regelungsventil 84 wird mittels des Leistungsschalters 86 betätigt und gesteuert.

Um die Bypass-Luft, welche in der Verbrennungsmaschine 2 erzeugt wird, zurück zu dem Einlaßsystem zu zirkulieren, ist ein erster Bypassluft-Rückströmungskanal 90 mit einem Druckregelungsventil 88 verbunden, welches an das Druckausgleichsgefäß 30 montiert ist, und ein zweiter Bypass- Luft-Rückströmungskanal 92 ist vorgesehen, welcher mit dem ersten Einlaßkanal 18-1 verbunden ist, wobei der Rückströmungskanal 90 und der Rückströmungskanal 92 mit dem Zylinderkopf 6 des Verbrennungsmotors 2 verbunden sind.

Es ist weiter ein Drosselventilsensor 94 vorgesehen, um die Öffnungsstellung des Drosselventils 28 zu erfassen, und weiterhin ist ein Membranelement 96 vorgesehen, um ein abruptes Schließen des Einlaß-Drosselventils 28 zu verhindern.

Darüber hinaus ist eine mit einer Leistungsquelle 98 verbundene Zündspule 100 mit einem Verteiler 104 verbunden, wodurch der Zündmechanismus ausgebildet wird.

Weiter ist ein Kurbelwellen-Winkelsensor 106 vorgesehen, um einen Kurbelwellenwinkel des Verbrennungsmotors 2 zu erfassen.

Der Zylinderblock 4 des Verbrennungsmotors 2 ist mit einem Wassertemperatursensor 110 zum Erfassen einer Kühlwassertemperatur in einem Kühlwasserkanal 108 versehen, welcher in diesem Zylinderblock 4 ausgebildet ist, und ein Klopfsensor 112 ist zum Erfassen eines Klopf-Betriebszustandes des Verbrennungsmotors 2 vorgesehen.

Der Luft-Strömungsmesser 24, der vordere Sauerstoffsensor 38, der hintere Sauerstoffsensor 44, das Kraftstoff-Einspritzventil 46, die Kraftstoffpumpe 50, das Leerlauf-Geschwindigkeits- Regelungsventil 68, das Leistungs-Regelungsventil 84, der Leistungsschalter 86, der Drosselventilsensor 94, die Leistungsquelle 98, der Kurbelwellen-Winkelsensor 106, der Wassertemperatursensor 110 und der Klopfsensor 112 sind alle mit der Regelungseinheit 114 (Motor-Regelungsmodul; ECM) verbunden.

Diese Regelungseinheit 114 ist mit einem Motordrehzahlsensor 116, einer Diagnoseleuchte 118, einem Diagnoseschalter 120, einem Testschalter 122, einer mittels einer Sicherung 124 verbundenen Batterie 128, einem Hauptschalter 126 und einer mittels eines Alarmrelais 130 verbundenen Alarmleuchte 132 verbunden. Dieses Alarmrelais 130 ist mit der Thermosicherung 142 verbunden.

Die Regelungseinheit 114 wird derart betätigt, daß der Verbrennungsmotor 2 durch Eingeben verschiedener Detektorsignale von verschiedenen Sensoren gesteuert wird. Im einzelnen wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mittels einer Rückkopplungs-Regelung in einem stabilen, kontinuierlichen Fahrbetriebsbereich des Verbrennungsmotors 2 entsprechend dem ersten Detektorsignal von dem ersten oder vorderen Sauerstoffsensor 38 geregelt, wobei das Luft/Kraftstoff- Verhältnis durch eine offene Regelung geregelt wird, wenn der Verbrennungsmotor sich in einem Beschleunigungs/Verzögerungs- Fahrbetrieb (d. h. in einem anderen als in einem stabilen Fahrbetrieb) befindet, wobei das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mittels einer zweiten Rückkopplungs-Regelung gemäß einem zweiten Detektorsignal von dem hinteren Sauerstoffsensor geregelt wird, wobei ein Lernwert durch Lernen der zweiten Rückkopplungs-Regelung berechnet wird, wenn die Bedingungen zum Bewirken der zweiten Rückkopplungs-Regelung erfüllt sind, während das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mittels einer offenen Regelung geregelt wird, wenn die Bedingungen für das Bewirken der zweiten Rückkopplungs-Regelung nicht erfüllt sind. Darüber hinaus werden auch, wenn die Bedingungen für das Bewirken der zweiten Rückkopplungs-Regelung erfüllt sind, wenn das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis gemäß der offenen Regelung mittels des ersten Detektorsignals von dem vorderen Sauerstoffsensor 38 geregelt wird, die zweite Rückkopplungsregelung mittels des zweiten Detektorsignals des hinteren Sauerstoffsensors 44 gestoppt, um die offene Regelung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses zu ermöglichen, und der erste Rückkopplungs- Regelungs-Zustand wird basierend auf dem gelernten Wert von der zweiten Rückkopplungs-Regelung während einer Zeitperiode von dem Start der ersten Rückkopplungs-Regelung entsprechend dem ersten Detektorsignal von dem vorderen Sauerstoffsensor 38 bis zu dem Start der zweiten Rückkopplungs-Regelung gemäß dem zweiten Detektorsignal von dem hinteren Sauerstoffsensor 44 korrigiert.

Die Funktion dieses Ausführungsbeispiels wird unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme nach Fig. 30 bis 33 nachfolgend erläutert.

Bei der Regelungseinheit 114, wie sie in Fig. 30 gezeigt ist, wird, wenn der Verbrennungsmotor 2 gestartet ist, das Programm in Schritt 502 gestartet, um gemäß Schritt 504 zunächst zu bestimmen, ob die Kühlwassertemperatur größer als oder gleich einem ersten vorbestimmten Wert t₁ ist, d. h., ob die Wassertemperatur t₁ ist. Wenn diese Entscheidung gemäß Schritt 504 "NEIN" ergibt, wird dieser Schritt wiederholt.

Wenn die Antwort bei dem obigen Schritt 504 "JA" ist, wird bestimmt, ob die Kühlwassertemperatur größer als oder gleich einem zweiten vorbestimmten Wert t₂ ist, d. h., ob gemäß Schritt 506 die Kühlwassertemperatur t₂ ist, oder nicht.

Wenn diese Entscheidung gemäß Schritt 506 "JA" ergibt, werden die Anforderungen an den Bereich zum Bewirken der zweiten Rückkopplungs-Regelung entsprechend dem zweiten Detektorsignal von dem hinteren Sauerstoffsensor 44 unter Berücksichtigung der Motordrehzahl, dem Einlaßdruck, der Einlaß-Luftmenge, der Kraftstoff-Einspritzmenge usw. in Schritt 508 bestimmt. In anderen Worten wird, wie es in Fig. 34 gezeigt ist, in der Regelungseinheit 114 bestimmt, ob beispielsweise für die Motordrehzahl und die Motorlast der zweite Rückkopplungs- Regelungs-Wirksamkeitsbereich K oder der zweite Rückkopplungs- Regelungs-Unwirksamkeitsbereich N in der Tabelle vorliegt, und die zweite Rückkopplungs-Regelung wird derart betätigt, daß in jedem Bereich ein gelernter Wert gespeichert wird.

Dann wird gemäß Schritt 510 bestimmt, ob der zweite Rückkopplungs-Regelungs-Wirksamkeitsbereich vorliegt.

Wenn die Entscheidung gemäß Schritt 510 "JA" ergibt, wird bestimmt, ob die Bedingungen zum Wirksamwerden der zweiten Rückkopplungs-Regelung gemäß Fig. 35 erfüllt sind oder nicht, was in Schritt 512 geschieht. Die Bedingungen zum Wirksamwerden der zweiten Rückkopplungs-Regelung werden wie in Fig. 35 gezeigt erfüllt, wenn alle Bedingungen, die innerhalb des zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Wirksamkeitsbereichs K wie in Fig. 34 gezeigt erfüllt sind, d. h., daß ein paar Sekunden verstrichen sind, nachdem das Programm von der offenen Regelung zur von dem vorderen Sauerstoffsensor 38 bewirkten ersten Rückkopplungs-Regelung weitergegangen ist, daß der Verbrennungsmotor 2 sich nicht in einem Leerlauf-Fahrbetrieb 12216 00070 552 001000280000000200012000285911210500040 0002004306055 00004 12097 befindet, daß die Kühlwassertemperatur größer als oder gleich dem zweiten vorbestimmten Wert t₂ ist, daß der vordere und hintere Sauerstoffsensor 38 bzw. 44 fehlerfrei funktionieren, und daß keine andere Korrektur während der Beschleunigung usw. erfolgt, welche anders als die Korrektur durch die Rückkopplungs- Regelung ist, und daß der Verbrennungsmotor 2 sich nicht in einem Verzögerungs-Fahrbetrieb befindet. Der Grund, warum die zweite Rückkopplungs-Regelung wirksam wird, nachdem einige Sekunden verstrichen sind, nachdem das Programm zu der ersten Rückkopplungs- Regelung mittels des vorderen Sauerstoffsensors 38 fortgeschritten ist, liegt darin, daß so schädliche Abgaskomponenten verringert werden können, weil die zweite Rückkopplungs-Regelung gestoppt wird, wenn die Kühlwassertemperatur zu gering ist.

Dann wird gemäß Schritt 514 bestimmt, ob die Bedingungen für das Wirksamwerden der zweiten Rückkopplungs-Regelung erfüllt sind oder nicht.

Wenn die Entscheidung in Schritt 514 "JA" ergibt, wird, wie es aus Fig. 30 zu ersehen ist, die zweite Rückkopplungs-Regelung entsprechend dem zweiten Detektorsignal von dem hinteren Sauerstoffsensor 44 bewirkt. Bei dieser zweiten Rückkopplungs- Regelung wird gemäß Schritt 602 in Fig. 31 zunächst der Betriebszustand des Katalysatorelements 40 unter Berücksichtigung der Frequenz bzw. der Zyklusdauer T_RE des zweiten Detektorsignals des hinteren Sauerstoffsensors 44, einer Antwortrate, einem Ausgangsspannungs-Verhältnis usw. beurteilt. Die zweite Rückkopplungs-Regelung bewirkt wie in Fig. 36 gezeigt jedesmal dann eine Korrektur in Form von Sprungwerten S_LR, S_RL, wenn ein Wechsel von einem hohen Signalabschnitt zu einem niedrigen Signalabschnitt von dem zweiten Sauerstoffsensor 44 erfolgt, was in Schritt 604 geschieht, d. h., wie Fig. 36 zeigt, der Regelungswert der zweiten Rückkopplungs-Regelung in Sprungwerten S_RL, S_LR wird korrigiert und der Integralwert I_RL der zweiten Rückkopplungs-Regelung wird ausgewertet, um jedesmal eine Korrektur vorzunehmen, wenn die vorbestimmte Integralwert-Abtastzeit T_K verstrichen ist, während gleichzeitig fortlaufend ein hoher Signalabschnitt oder ein niedriger Signalabschnitt vorhanden ist.

Bei der ersten Rückkopplungs-Regelung, welche entsprechend dem ersten Detektorsignal von dem vorderen Sauerstoffsensor bewirkt wird, wird die Wechsel-Verzögerungszeit D_LR, D_RL von dem hohen Signalabschnitt zu dem niedrigen Signalabschnitt des zweiten Detektorsignals wie in Fig. 37 gezeigt, mittels einer Rückkopplungs-Regelung basierend auf dem Regelungswert OXFB der ersten Rückkopplungs-Regelung wie in den Fig. 38 und 39 gezeigt geregelt.

Wie Fig. 38 zeigt, ist in dem Fall, in welchem das Katalysatorelement neu ist, die Zykluszeit T_FR des zweiten Detektorsignals des vorderen Sauerstoffsensors 38 unterschiedlich zu der Zykluszeit T_RE des zweiten Detektorsignals des hinteren Sauerstoffsensors 44; jedoch erfolgt in dem Fall, daß das Katalysatorelement in seiner Funktion negativ beeinträchtigt ist, eine Annäherung der Zykluszeit T_RE des zweiten Detektorsignals des hinteren Sauerstoffsensors 44 an die Zyklusdauer T_FR des ersten Detektorsignals. Darüber hinaus ist der Integralwert I_RL der zweiten Rückkopplungs-Regelung, welche durch den zweiten Sauerstoffsensor 44 bewirkt wird, ein konstanter Wert und wird durch die fortlaufende Zeit T_R bzw. T_L des hohen bzw. niedrigen Signalabschnitts des zweiten Detektorsignals von dem hinteren Sauerstoffsensor 44 bestimmt.

Gemäß Fig. 39 wird die vorbestimmte Zeit T_K in Abhängigkeit von der Funktionsbeeinträchtigung des Katalysatorelements 40 geändert und die vorbestimmte Zeitdauer T_K gemäß Fig. 36 wird mittels einer Korrektur-Verringerung um einen in den Fig. 40 bis 42 veranschaulichten Betrag korrigiert. Das heißt, gemäß Schritt 606 wird die vorbestimmte Zeit T_K mittels des Ausdrucks T_K = T_K × (α₁ + α₂ + α₃)/3 berechnet, und der Integralwert (Integralkorrektur) I_RL wird aufgrund des in Fig. 43 gezeigten Werts korrigiert.

Im einzelnen wird gemäß Fig. 40 der Korrektur-Reduzierbetrag α₁ der vorbestimmten Zeit T_K in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur bestimmt. Gemäß Fig. 41 wird der Korrektur-Reduzierbetrag α₂ der vorbestimmten Zeit T_K in Abhängigkeit von der Motorlast bestimmt. Gemäß Fig. 42 wird der Korrektur-Reduzierbetrag α₃ der vorbestimmten Zeit T_K in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur oder der Abgastemperatur bestimmt. Dadurch wird die vorbestimmte Zeit T_K, d. h. der Integral-Korrektur-Auswertzeitpunkt in Abhängigkeit von der Funktionsbeeinträchtigung des Katalysators sowie von der Kühlwassertemperatur, der Motorlast und der Temperatur des Katalysators 40 oder der Abgastemperatur usw. gemäß den Fig. 39 bis 42 korrigiert. Der Integral-Korrektur- Betrag I_RL wird in Abhängigkeit von einer Funktionsverschlechterung des Katalysatorelements 40 wie in Fig. 43 gezeigt korrigiert.

Wie die Fig. 44 zeigt, wird bei jedem Sprung mittels der zweiten Rückkopplungs- Regelung ein Durchschnittswert SOXFLAV berechnet, d. h. der Ausdruck SOXFBAV = (A+B)/2 wird gemäß Schritt 608 berechnet.

Aus diesem Durchschnittswert SOXFBAV wird der Lernwert SOXFLAV, welcher durch die zweite Rückkopplungsregelung gelernt wurde, gemäß dem Ausdruck (1) in Fig. 44 berechnet. Dieser gelernte Wert SOXFLAV ändert die Zahl χ des arithmetischen Mittelwerts in Abhängigkeit von der Verschlechterung der Funktion des Katalysatorelements 40 usw. gemäß Schritt 610. Das heißt, die Zahl χ des arithmetischen Mittelwerts wird in Abhängigkeit von einer Verschlechterung der Funktion des Katalysatorelements 40 wie in der vorbestimmten Zeit T_K korrigiert.

Als nächstes wird die erste Rückkopplungs-Regelung aufgrund des ersten Detektorsignals von dem vorderen Sauerstoffsensor 38 wie in Fig. 37 gezeigt in Abhängigkeit von dem gelernten Wert SOXFLAV der zweiten Rückkopplungs-Regelung wie in Fig. 46 gezeigt gemäß Schritt 612 geregelt.

In Fig. 46 ist die Wechsel-Verzögerungszeit D_LR zwischen einem niedrigen und einem hohen Signalabschnitt in gestrichelten Linien gezeigt, während die Wechsel-Verzögerungszeit D_RL zwischen einem hohen und einem niedrigen Signalabschnitt in durchgezogenen Linien gezeigt ist.

In Schritt 614 wird dafür gesorgt, daß die Regelung wiederholt wird.

Wenn in Schritt 506 "NEIN" entschieden wird, wird die offene Regelung entsprechend dem zweiten Detektorsignal von dem zweiten Sauerstoffsensor 44 bewirkt. Bei dieser offenen Regelung wird der zweite Rückkopplungs-Regelungs- Wirksamkeitsbereich gemäß dem zweiten Detektorsignal von dem hinteren Sauerstoffsensor 44 im Schritt 34 unter Berücksichtigung der Motordrehzahl, des Einlaßkanaldrucks, der Einlaßluftmenge, der Kraftstoff-Einspritzmenge usw. gemäß Schritt 702 bestimmt.

Und in Schritt 704 wird bestimmt, ob der Wirksamkeitsbereich für die zweite Rückkopplungs-Regelung vorliegt oder nicht.

Wenn die Entscheidung in Schritt 704 "JA" ergibt, wird die erste Rückkopplungs-Regelungs-Korrektur durch den vorderen Sauerstoffsensor 38 durchgeführt, wie es in Fig. 46 gezeigt ist, wobei dies entsprechend dem gelernten Wert SOXFLAV der zweiten Rückkopplungs-Regelung gemäß Fig. 34 im Schritt 706 geschieht. Dieser gelernte Wert SOXFLAV wird gemäß den Fig. 44 und 45 berechnet und in jedem der in Fig. 34 gezeigten Bereiche gespeichert.

Nachdem die Korrektur bewirkt wurde, springt das Programm zurück zu dem Schritt 506 in Fig. 30.

Wenn die Entscheidung in Schritt 510 gemäß Fig. 30 "NEIN" ergibt und wenn das Ergebnis der Entscheidung im Schritt 704 gemäß Fig. 32 ebenfalls "NEIN" ergibt, liegt der zweite Rückkopplungs-Regelungs-Unwirksamkeitsbereich N entsprechend dem zweiten Detektorsignal von dem zweiten Sauerstoffsensor 44 vor, und es erfolgt die offene Regelung. Bei dieser offenen Regelung wird der arithmetische Mittelwert SOXFTAV des gelernten Werts SOXFLAV gemäß Fig. 34 gespeichert und mittels der zweiten Rückkopplungs-Regelung entsprechend dem zweiten Detektorsignal von dem hinteren Sauerstoffsensor 44 berechnet, und die Korrektur wird gemäß Fig. 46 durch Schritt 702 bewirkt.

Dann wird der arithmetische Mittelwert SOXFTAV im Schritt 704 zu SOXFLAV gemacht und danach springt das Programm zurück zu Schritt 506 in Fig. 30.

Wie Fig. 47 zeigt, wird die zweite Rückkopplungs-Regelung nicht gestartet, bis nicht ein paar Sekunden verstrichen sind, wobei der Korrekturbetrag anders als die Rückkopplungs-Regelung von dem Start t₁ der ersten Rückkopplungs-Regelung von der offenen Regelung zu Null wird, wenn der Verbrennungsmotor 2 beschleunigt oder verzögert. Zu diesem Zeitpunkt wird der erste Rückkopplungs-Regelungs-Zustand entsprechend Fig. 46 basierend auf dem gelernten Wert SOXFLAV korrigiert, welcher gemäß Fig. 34 gespeichert ist, wobei diese Korrektur während einer Zeitperiode zwischen dem Start der ersten Rückkopplungs- Regelung bis zu dem Start der zweiten Rückkopplungs-Regelung erfolgt.

Gemäß Fig. 34 ist das Feld in einen Wirksamkeitsbereich K und einen Unwirksamkeitsbereich N aufgeteilt, und in diesem Unwirksamkeitsbereich wird der erste Rückkopplungs-Regelungs- Zustand gemäß Fig. 46 basierend auf dem Durchschnittswert SOXFTAV des gelernten Werts korrigiert.

Dies hat zur Folge, daß, wenn andere Korrekturen als die Rückkopplungs-Regelung aufgrund von unstabilen Einflüssen wie Beschleunigung oder Verzögerung des Verbrennungsmotors 2 erfolgen, d. h. in dem Beschleunigungs- und Verzögerungs- Fahrbetrieb usw., wird, wie es in Fig. 47 gezeigt ist, die zweite Rückkopplungs-Regelung gestoppt, um die offene Regelung zu ermöglichen, und die erste Rückkopplungs-Regelung wird konstantgehalten, während das Luft/Kraftstoff-Gemisch bei einem kontinuierlichen, stabilen Fahrbetrieb stabil auf dem logischen Wert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gehalten wird, wodurch das Erzeugen von schädlichen Abgaskomponenten reduziert wird. Darüber hinaus wird während einer Zeitperiode von dem Start der ersten Rückkopplungs-Regelung bis zu dem Start der zweiten Rückkopplungs-Regelung, weil der erste Rückkopplungs- Regelungszustand basierend auf dem gelernten Wert der zweiten Rückkopplungs-Regelung korrigiert wird, das Luft/Kraftstoff- Verhältnis in dem stabilen Fahrbetrieb genau auf das logische Luft/Kraftstoff-Verhältnis geregelt, um die Erzeugung von schädlichen Abgaskomponenten zu reduzieren. Darüber hinaus kann, wie es in Fig. 48 gezeigt ist, die Wirkung der zweiten Rückkopplungs- Regelung verbessert werden.

Claims

1. Regelungseinrichtung zum Regeln eines Luft/Kraftstoff- Verhältnisses eines Verbrennungsmotors mit

- einem Katalysatorelement, das in einem mittleren Abschnitt eines Abgaskanals angeordnet ist,
- einem ersten Abgassensor, der in dem Abgaskanal auf einer stromaufwärtigen Seite des Katalysatorelements angeordnet ist, zum Ausgeben eines ersten Detektionssignals, und
- einem zweiten Abgassensor, der in dem Abgaskanal auf einer stromabwärtigen Seite des Katalysatorelements angeordnet ist, zum Ausgeben eines zweiten Detektionssignals, wobei
- das Luft/Kraftstoff-Verhältnis während eines kontinuierlichen, stabilen Betriebs des Verbrennungsmotors mittels des ersten Detektionssignals über eine erste Rückkopplungs-Regelung geregelt wird, die sonst offen ist;
- das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mittels des zweiten Detektionssignals dann über eine, einen Lernwert berechnende, zweite Rückkopplungs-Regelung geregelt wird, wenn die Bedingungen zum Bewirken der zweiten Rückkopplungs-Regelung erfüllt sind, wobei die zweite Rückkopplungs-Regelung sonst offen ist; und die Regeleinrichtung
- die zweite Rückkopplungs-Regelung auch dann stoppt, wenn zwar die Bedingungen für das Bewirken der zweiten Rückkopplungs-Regelung erfüllt sind, aber gleichzeitig die erste Rückkopplungs-Regelung offen ist; und
- den von der zweiten Rückkopplungs-Regelung ermittelten Lernwert weiter verwendet, um den Zustand der ersten Rückkopplungs-Regelung während einer Zeitperiode ab dem Start der ersten Rückkopplungs-Regelung bis zu dem Start der zweiten Rückkopplungs-Regelung zu korrigieren,
dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung
- einen arithmetischen Mittelwert basierend auf einem Wert kurz vor einem vorhergehenden Sprung und einem Wert kurz vor einem aktuellen Sprung jedesmal dann berechnet, wenn der Wert der zweiten Rückkopplungs-Regelung einen Sprung ausführt, und
- eine Anzahl der zur Berechnung des Lernwertes verwendeten arithmetischen Mittelwerte aufgrund einer Zyklusdauer des ersten Detektionssignals und einer Zyklusdauer des zweiten Detektionssignals entsprechend der Funktionsverschlechterung des Katalysatorelements berechnet.

2. Regelungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch Ändern einer Korrektur-Abtastzeit und eines Korrekturbetrags der zweiten Rückkopplungs-Regelung entsprechend einer Zyklusdauer des zweiten Detektionssignals regelt.

3. Regelungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung eine Wechsel-Verzögerungszeit des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses des Wertes der ersten Rückkopplungs- Regelung unter Berücksichtigung des berechneten Lernwertes korrigiert.

4. Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung dann, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis rückkopplungsgeregelt wird,

- basierend auf dem ersten Detektionssignal eine Integralwert-Abtastzeit für die zweite Rückkopplungs- Regelung ermittelt, und
- basierend auf dem zweiten Detektionssignal, das sich entsprechend einer Funktionsverschlechterung des Katalysators ändert, einen Integralwert ermittelt, wobei
- das Luft/Kraftstoff-Verhältnis entsprechend der Verschlechterung der Funktion des Katalysators basierend auf der so erhaltenen Integralwert-Abtastzeit und des so erhaltenen Integralwerts rückgekoppelt wird.