DE4328099A1

DE4328099A1 - Vorrichtung zum Erfassen einer Verschlechterung eines Katalysators für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE4328099A1
Application number: DE4328099A
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Toyoda
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1993-08-20
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2013-08-21
Also published as: US5379587A; DE4328099C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Katalysator-Verschlech terungs-Erfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor.

Bei einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs ist eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelungseinheit des Kraftstoffstrahl-Typs vorgesehen, um den Ausstoß an schädlichen Abgasen zu verringern, den Kraftstoffverbrauch zu verringern usw. Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelungseinheit regelt die eingespritzte Kraftstoffmenge, welche dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, aufgrund von Signalen verschiedener Arten von Sensoren wie einem Drosselventil-Öffnungsstellungs-Sensor zum Erfassen eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors, eines Motordrehzahlsensors und/oder ähnlichem, wodurch das Luft- Kraftstoff-Verhältnis geregelt wird.

Bei der obigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelungs einheit ist ein vorderer Sauerstoffsensor vorgesehen, welcher als erster Abgassensor dient und in dem Abgaskanal stromaufwärts eines Katalysatormaterials angeordnet ist, während ein hinterer Sauerstoffsensor als zweiter Abgassensor dient und in dem Abgaskanal stromabwärts des Katalysator materials angeordnet ist, wobei der vordere und hintere Sauerstoffsensor mit der Regelungseinheit verbunden sind, und die Regelungseinrichtung eine Dual-Sauerstoff-Rückkopplungs- Regelung derart durchführt, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mittels einer ersten Rückkopplungs-Regelung auf einen Wert in einem stationären Betriebsbereich des Verbrennungsmotors aufgrund eines ersten Detektorsignals von dem vorderen Sauer stoffsensor rückkopplungsgeregelt wird, wobei das Luft-Kraft stoff-Verhältnis im Falle des Beschleunigungs-/Verzögerungs- Betriebszustands offen geregelt wird im Gegensatz zum stationären Betriebszustand des Verbrennungsmotors, und wenn die zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Durchführungsbedingungen erfüllt sind, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mittels einer zweiten Rückkopplungs-Regelung aufgrund eines zweiten Detektor signals von dem hinteren Sauerstoffsensor geregelt wird, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird anderenfalls, d. h. bei Nichtvorhandensein der zweiten Rückkopplungs-Regelungs- Durchführungsbedingungen, offen geregelt.

Bei Verbrennungsmotoren mit obiger Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Regelungseinheit ist auch eine Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen und Diagnostizieren einer Verschlechterung des Katalysatormaterials vorgesehen.

Als Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung des Verbrennungsmotors ist eine Vorrichtung in der JP-A-4-109045 offenbart. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Regelungsverfahren und die in dieser Veröffentlichung offen barte Vorrichtung sind versehen mit: einer Reinigungsein richtung, welche in einem Abgasrohr des Verbrennungsmotors angeordnet ist; einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor einrichtung, welche auf der stromaufwärtigen Seite bzw. der stromabwärtigen Seite der Reinigungseinrichtung angeordnet ist; einer Kraftstoff-Zuführeinrichtung zum Zuführen von Kraftstoff zu Zylindern des Verbrennungsmotors; und einer elektronischen Regelungseinrichtung zum Empfangen der Detektorsignale von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor einrichtung zum Regeln der Kraftstoff-Zuführeinrichtung, wobei ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemischs, welches den Zylindern des Verbrennungsmotors zuzuführen ist, aufgrund eines Detektorsignals von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Detektoreinrichtung auf der stromaufwärtigen Seite geregelt wird, und die Regelungseinrichtung eine Verschlechterung des Zustands der Reinigungseinrichtung entsprechend einer Änderung der Detektorsignale der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor einrichtung auf der stromabwärtigen Seite erfaßt und anzeigt, wenn ein Sollwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses geändert wird, wodurch ermöglicht wird, daß erfaßt wird, ob oder ob nicht eine Verschlechterung des Katalysators stattgefunden hat, was in relativ kurzer Zeit und mit einer hohen Zuverlässigkeit möglich ist.

Eine weitere Vorrichtung ist in der JP-A-4-116239 offenbart. Gemäß dieser Katalysator-Verschlechterungs-Diagnose- Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie sie in der letztgenannten Veröffentlichung offenbart ist, wird eine Ver schlechterung des Katalysators dadurch erkannt, daß ein Ausgangssignal eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors auf der stromaufwärtigen Seite eines Katalysators und ein Ausgangs signal eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors auf der strom abwärtigen Seite miteinander verglichen werden, wobei für den Fall, daß ein Updating der gelernten Korrektur, wozu der stromabwärtige Sensor verwendet wird, nicht ausreichend durch geführt wird, eine Diagnose unterbunden wird, wodurch verhin dert werden kann, daß sich die Diagnosegenauigkeit aufgrund einer tatsächlichen Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhäl tnisses seinerseits oder einer Änderung des Vergleichs- Bezugswerts verschlechtert.

Eine herkömmliche Katalysator-Verschlechterungs-Erfas sungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor erfaßt einen verschlechterten Betriebszustand eines Katalysatormaterials in einem Katalysator. Jedoch ist eine Katalysator-Verschlech terungs-Erfassungsvorrichtung mit den Funktionen, einen ver schlechterten Zustand von zwei Abgassensoren zu erfassen, zwischen welchen das Katalysatormaterial angeordnet ist, bisher nicht bekannt, insbesondere zum Erfassen des verschlechterten Zustands des vorderen Sauerstoffsensors.

Obgleich keine Unannehmlichkeiten bei normalem Betriebs zustand des Fahrzeugs vorhanden sind, wird beispielsweise bei der Verwendung von verbleitem Benzin der Motor einer Verun reinigung durch das Blei ausgesetzt. Eine Unannehmlichkeit besteht beispielsweise darin, daß die Funktion des Katalysator materials des Katalysators und die Funktion des vorderen Sauerstoffsensors sich deutlich verschlechtern, die Abgas- Reinigungsfunktion des Katalysatormaterials in dem Katalysator sich verschlechtert, und die Regelbarkeit des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses des vorderen Sauerstoffsensors sich verschlechtert. In dem Falle, in dem eine Hochspannungslitze herausgezogen wird und ein Feuer aufgrund eines Unfalls auftritt, wird das Katalysatormaterial in dem Katalysator oder der vordere Sauerstoffsensor beschädigt. In ähnlicher Weise wie bei Verwenden von verbleitem Benzin wie oben erwähnt treten Schwierigkeiten derart auf, daß die Funktion des Katalysatormaterials in dem Katalysator oder die Funktion des vorderen Sauerstoffsensors sich spürbar verschlechtern, wodurch die Abgas-Reinigungsfunktion des Katalysatormaterials in dem Katalysator sich verschlechtert und die Regelbarkeit des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses des vorderen Sauerstoffsensors sich verschlechtert.

Um die obigen Nachteile zu beseitigen, wird gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors geschaffen, wobei ein erster Abgassensor in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors auf einer stromauf wärtigen Seite eines Katalysatormaterials angeordnet ist, und ein zweiter Abgassensor in dem Abgaskanal auf der stromabwärtigen Seite des Katalysatormaterials angeordnet ist, wodurch eine Verschlechterung des Katalysatormaterials erfaßt wird, während eine Rückkopplungs-Regelung eines Luft- Kraftstoff-Verhältnisses aufgrund von Detektorsignalen von dem ersten und zweiten Abgassensor stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelungseinrichtung mit einer derartigen Überprüfungsfunktion ausgestattet ist, daß aufgrund des Erfassens eines verschlechterten Betriebszustands ein Rückkopplungs-Korrekturwert auf einen größeren Wert festgesetzt wird als bei Normalbedingungen, eine Dual-Abgassensor- Rückkopplungs-Regelung gestoppt wird, eine Hoch-Erfassungs- Verzögerungszeit und eine Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit entsprechend einem Zyklusdauerverhältnis bei normaler Dual- Abgassensor-Rückkopplungs-Regelung derart festgesetzt werden, daß die Hoch-/Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeiten auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt werden, der Rückkopplungs- Korrekturwert auf einen Verschlechterungs-Erfassungswert festgesetzt wird, eine zweite Abgassensor-Ansprech- Verzögerungszeit aufgrund der Motorlast und der Abgastemperatur korrigiert wird, und besagter Wert aufgrund einer ersten Abgassensor-Zyklusdauer korrigiert wird, wobei die zweite Abgassensor-Ansprech-Verzögerungszeit nach Beendigung der Korrektur mit dem Verschlechterungs-Erfassungswert verglichen wird, und die Verschlechterung des Katalysatormaterials erfaßt wird.

Weiter ist erfindungsgemäß eine Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors vorgesehen, wobei ein erster Abgassensor in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors auf einer stromauf wärtigen Seite eines Katalysatormaterials angeordnet ist, und ein zweiter Abgassensor in dem Abgaskanal auf der stromabwärtigen Seite des Katalysatormaterials angeordnet ist, wodurch eine Verschlechterung des Katalysatormaterials erfaßt wird, während eine Rückkopplungs-Regelung eines Luft- Kraftstoff-Verhältnisses aufgrund von Detektorsignalen von dem ersten und zweiten Abgassensor stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelungseinrichtung vorgesehen ist, welche mit einer derartigen Funktion ausgestattet ist, daß eine Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit und eine Niedrig-Erfassungs- Verzögerungszeit entsprechend einem Zeitverhältnis bei normaler Dual-Abgassensor-Rückkopplungsregelung festgesetzt werden, und wenn die Hoch-/Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt wurde, Änderungscharakteristiken eines Ausgangs-Betriebsverhaltens des ersten Abgassensors mittels der ersten Abgassensor-Zyklusdauer gemessen werden, und der Verschlechterungs-Erfassungswert aufgrund der Änderungs charakteristiken korrigiert wird.

Gemäß der oben erläuterten Erfindung wird, wenn eine Verschlechterung durch die Regelungseinrichtung erkannt wird, der Rückkopplungs-Regelungswert auf einen größeren Wert als im normalen Betriebszustand festgesetzt, die Dual-Abgassensor- Rückkopplungs-Regelung wird gestoppt, die Hoch-Erfassungs- Verzögerungszeit und die Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit werden entsprechend dem Verhältnis zum Zeitpunkt der normalen Dual-Abgassensor-Rückkopplungs-Regelung festgesetzt, so daß die Hoch-/Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt ist, der Rückkopplungs- Regelungswert wird auf den Verschlechterungs-Erfassungswert festgesetzt, die zweite Abgassensor-Ansprech-Verzögerungszeit wird mittels der Motorlast und der Abgastemperatur korrigiert, der obige Wert wird mittels der Zyklusdauer des ersten Abgassensors korrigiert, die zweite Abgassensor-Ansprech- Verzögerungszeit wird nach Beendigung der Korrektur mit dem Verschlechterungs-Erfassungswert verglichen, und die Ver schlechterung des Katalysatormaterials wird erfaßt. Wenn andererseits die Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit und die Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit gemäß dem Verhältnis zu dem Zeitpunkt bei Normalzustand-Dual-Abgassensor-Rückkopplungs- Regelung festgesetzt werden, und wenn die Hoch-/Niedrig- Erfassungs-Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt wird, werden die Änderungscharakteristiken der Ausgangssignale des ersten Abgassensors mittels der ersten Abgassensor-Zyklusdauer gemessen, und der Verschlechterungs- Erfassungswert wird entsprechend der Änderungscharakteristiken mittels der Regelungseinheit korrigiert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors geschaffen, wobei ein erster Abgassensor in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors auf einer stromauf wärtigen Seite eines Katalysatormaterials angeordnet ist, ein zweiter Abgassensor in dem Abgaskanal auf der stromabwärtigen Seite des Katalysatormaterials angeordnet ist, eine erste Rückkopplungs-Regelung durchgeführt wird, um ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis auf einen Sollwert aufgrund eines ersten Rückkopplungs-Regelungswerts festzusetzen, welcher aus dem ersten Detektorsignal, welches von dem ersten Abgassensor erzeugt wird, berechnet wird, und wobei eine zweite Rückkopplungs-Regelung durchgeführt wird, um den ersten Rückkopplungs-Regelungswert durch Erfassen eines Verschlechterungszustands des Katalysatormaterials aufgrund eines zweiten Rückkopplungs-Regelungswerts zu korrigieren, welcher aus einem zweiten Detektorsignal berechnet wird, welches von dem zweiten Abgassensor erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelungseinrichtung vorgesehen ist, welche eine derartige Regelung durchführt, daß für den Fall, daß die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind, der zweite Rückkopplungs-Regelungswert aufgrund der Feststellung eines verschlechterten Betriebszustands entsprechend demjenigen zweiten Rückkopplungs-Regelungswert festgesetzt wird, welcher herrscht, wenn die Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind, wobei die Summe einer Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit und einer Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt wird, ein Verhältnis der Hoch-Umkehr- Verzögerungszeit und ein Verhältnis der Niedrig-Umkehr- Verzögerungszeit auf einen gemeinsamen, gleichen Wert festgesetzt werden, ein Korrekturwert des ersten Rückkopplungs- Regelungswerts auf einen höheren Wert als ein Korrekturwert in dem Fall, in dem die Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind, festgesetzt wird, und eine Integral- Erfassungszeit des zweiten Rückkopplungs-Regelungswerts für den Fall, daß die Katalysator-Verschlechterungs- Erfassungsbedingungen erfüllt sind, auf einen kleineren Wert als eine Integral-Erfassungszeit verglichen mit dem Fall, in dem die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind, festgesetzt wird.

Gemäß der erfindungsgemäßen Konstruktion regelt die Regelungseinrichtung derart, daß, wenn die Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind, der zweite Rückkopplungs-Regelungswert aufgrund des Erfassens der Verschlechterung entsprechend demjenigen zweiten Rückkopplungs- Regelungswert festgesetzt wird, welcher herrscht, wenn die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind, wobei die Summe der Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit und der Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt werden, das Verhältnis der Hoch-Umkehr- Verzögerungszeit und das Verhältnis der Niedrig-Umkehr- Verzögerungszeit auf den gleichen Wert festgesetzt werden, die Höhe des ersten Rückkopplungs-Regelungswerts auf einen höheren Wert als in dem Falle festgesetzt wird, in dem die Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind, und die Integral-Erfassungszeit des zweiten Rückkopplungs- Regelungswerts in dem Falle, in dem die Katalysator- Verschlechterungsbedingungen erfüllt sind, auf einen kleineren Wert als in dem Falle festgesetzt wird, in dem die Katalysator- Verschlechterungsbedingungen nicht erfüllt sind. Aufgrund dessen wird die Genauigkeit zum Erfassen einer Verschlechterung des Katalysatormaterials und des Abgassensors verbessert. Eine Meßabweichung bei der Beurteilung der Verschlechterung wird verringert, wenn die Katalysator-Verschlechterungs- Erfassungsbedingungen erfüllt sind. Eine Menge von schädlichem Abgas, welches bei dem Umschalten zwischen dem zweiten Rückkopplungs-Regelungswert erzeugt wird, wenn die Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind und wenn die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind, kann verringert werden. Darüber hinaus kann die Abweichung der Ansprech-Verzögerungszeit ebenfalls verringert werden.

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors geschaffen, wobei ein erster Abgassensor in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors auf einer stromaufwärtigen Seite eines Katalysatormaterials angeordnet ist, ein zweiter Abgassensor in dem Abgaskanal auf der stromabwärtigen Seite des Katalysatormaterials angeordnet ist, und eine Regelungseinrichtung zum Durchführen einer ersten Rückkopplungs-Regelung vorgesehen ist, um ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis auf einen Sollwert aufgrund des ersten Detektorsignals einzustellen, welches von dem ersten Abgas sensor erzeugt wird, und die Regelungseinrichtung zum Durchführen einer zweiten Rückkopplungs-Regelung zum Korrigieren der ersten Rückkopplungs-Regelung aufgrund eines zweiten Detektorsignals vorgesehen ist, welches von dem zweiten Abgassensor erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung einen Entscheidungsteil aufweist, welcher in dem Fall, in dem vorbestimmte Verschlechterungs- Erfassungs-Durchführungsbedingungen erfüllt sind, die Anzahl der ersten Detektorsignal-Zyklen und die Anzahl der zweiten Detektorsignal-Zyklen innerhalb einer vorbestimmten arithme tischen Betriebszeit aufgrund der Zyklusdauern, in welchen das erste und zweite Detektorsignal jeweils ihre Vorzeichen wechseln, gemessen werden, wonach ein Zyklusverhältnis berechnet wird, ein erster Detektorsignal-Umgebungsbereich und ein zweiter Detektorsignal-Umgebungsbereich innerhalb der vorbestimmten arithmetischen Betriebszeit aus den Bereichen gemessen werden, welche durch loci der Zyklusdauern umgeben werden, während das erste und zweite Detektorsignal ihre Vor zeichen wechseln, wodurch ein Bereichsverhältnis berechnet wird, und ein den Betriebszustand des Verbrennungsmotors charakterisierenden Betriebszustandswert innerhalb der vorbestimmten arithmetischen Betriebszeit gemessen wird, wobei mittels des Betriebszustandwerts ein Korrekturwert berechnet wird, Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswerte berechnet werden, in welchen das Zyklusverhältnis und das Bereichsverhältnis mittels des Korrekturwerts korrigiert wurden, und eine arithmetische Verknüpfung durchgeführt wird, um den Verschlechterungszustand des Katalysatormaterials aufgrund der Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik- Verknüpfungswerte zu ermitteln.

Gemäß der Konstruktion des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung werden in dem Fall, in dem die vorbestimmten Verschlechterungs-Erfassungs-Durchführungsbedingungen erfüllt sind, die Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungs werte, in welchen das Zyklusverhältnis und das Bereichsverhältnis des ersten und zweiten Detektorsignals mittels eines Korrekturwerts korrigiert wurden, durch den Erfassungsteil erhalten, welcher für die Regelungseinrichtung vorgesehen ist, und der verschlechterte Zustand des Katalysa tors wird aufgrund der Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik- Verknüpfungswerte berechnet. Wie oben erwähnt, werden nicht nur das Zyklusverhältnis des ersten und zweiten Detektorsignals, sondern auch das Bereichsverhältnis berechnet und multipliziert und die Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik- Verknüpfungswerte werden durch einen Korrekturwert korrigiert und so erhalten und die Überprüfung wird durchgeführt. Auf diese Weise kann der verschlechterte Zustand des Katalysators korrekt gemessen werden und die Erfassungsgenauigkeit des verschlechterten Zustands kann verbessert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 bis 17 ein erstes Ausführungsbeispiel. In den einzelnen Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs vorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 ein Flußdiagramm der Katalysator-Verschlech terungs-Erfassungsvorrichtung gemäß diesem ersten Ausführungs beispiel;

Fig. 3 ein schematisches Konstruktions-Blockdiagramm eines Hauptteils der Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs vorrichtung;

Fig. 4(a) ein Diagramm, welches das Ausgangssignal eines vorderen Sauerstoffsensors zeigt, Fig. 4(b) ein Diagramm, welches das Ausgangssignal eines hinteren Sauerstoffsensors im Falle eines hohen Reinheitsgrads zeigt, und Fig. 4(c) ein Diagramm, welches das Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors bei einem geringen Reinheitsgrad zeigt;

Fig. 5(a) ein Diagramm, welches das Ausgangssignal des vorderen Sauerstoffsensors zeigt, und Fig. 5(b) ein Diagramm, welches den vorderen Sauerstoffsensor-Rückkopplungs-Korrektur wert zeigt;

Fig. 6 ein Diagramm, welches einen Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsbereich zeigt, welcher von einer Motorlast und einer Motordrehzahl begrenzt wird;

Fig. 7 ein Diagramm, welches die Beziehungen zwischen dem Dual-Sauerstoff-Rückkopplungs-Regelungs-Korrekturwert SOXFB oder Dual-Sauerstoffsensor-Rückkopplungs-Regelungs-Korrektur- Mittelwert SOXFLAV, der Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit D_LR und der Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit D_RL veranschaulicht;

Fig. 8(a) ein Diagramm, welches das Ausgangssignal des vorderen Sauerstoffsensors zeigt, und Fig. 8(b) ein Diagramm, welches das Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors zeigt;

Fig. 9 ein Diagramm, welches eine Änderung in dem Verschlechterungs-Erfassungswert in der Beziehung zwischen dem Katalysator-Reinheitsgrad und der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors zum Erfassen der Ver schlechterung des Katalysators zeigt;

Fig. 10 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors zum Erfassen einer Verschlechterung des Katalysators und der Motorlast zeigt;

Fig. 11 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors zum Erfassen der Verschlechterung des Katalysators und der Abgastemperatur zeigt;

Fig. 12 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Zyklusdauer T_FR des vorderen Sauerstoffsensors und der Motorlast zeigt;

Fig. 13 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Koeffizient KTDLY und der Zyklusdauer T_FR des Ausgangssignals des vorderen Sauerstoffsensors zeigt;

Fig. 14 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen FTDLY zeigt, welches aufgrund der Summe der Ansprech- Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors zum Erfassen der Verschlechterung des Katalysators und aufgrund des Koeffizienten KTDLY und dem Katalysator-Reinheitsgrad berechnet wurde;

Fig. 15 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors zum Erfassen der Verschlechterung des Katalysators und der Zyklusdauer T_FR zeigt;

Fig. 16 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Änderung ΔTDLY der Messung und ΔT_FR zeigt; und

Fig. 17 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Abweichung ΔTDLY der Messung und dem vorderen Sauerstoff- Rückkopplungswert zeigt.

Fig. 18 bis 40 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung; In der Zeichnung zeigen:

Fig. 18 eine schematische Konstruktionsdarstellung einer Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 19 ein Flußdiagramm zum Erläutern der Funktions weise zum Erfassen einer Verschlechterung des Katalysators;

Fig. 20 ein Flußdiagramm zum Erläutern der Funktions weise zum Erfassen der Verschlechterung des Katalysators, wobei Fig. 20 eine Fortsetzung des Flußdiagramms gemäß Fig. 19 ist;

Fig. 21 ein Konstruktions-Blockdiagramm eines Hauptteils der Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung;

Fig. 22 ein erläuterndes Diagramm, welches einen Korrekturwert der Rückkopplungs-Regelung zeigt;

Fig. 23 ein erläuterndes Diagramm der Zyklusdauern der Detektorsignale von den Sauerstoffsensoren;

Fig. 24 ein Diagramm zum Erläutern eines Detektorsignal- Zustands eines von dem vorderen Sauerstoffsensor ausgegebenen Detektorsignals;

Fig. 25 ein Diagramm zum Erläutern einer Ansprech- Verzögerungszeit eines hinteren Sauerstoffsensors;

Fig. 26 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen einem Katalysator-Reinheitsfaktor und einer Ansprech-Verzöge rungszeit darstellt;

Fig. 27 ein erläuterndes Diagramm, welches zeigt, wann die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind;

Fig. 28 ein Verhältnisdiagramm, welches das Verhältnis zwischen der Zyklusdauer eines ersten Detektorsignals von dem vorderen Sauerstoffsensor und dem Ansprech-Verzögerungszeit- Koeffizient zeigt;

Fig. 29 ein Verhältnisdiagramm, welches das Verhältnis zwischen der Motorlast und der Ansprech-Verzögerungszeit zeigt;

Fig. 30 ein Verhältnisdiagramm, welches das Verhältnis zwischen der Abgastemperatur und der Ansprech-Verzögerungszeit zeigt;

Fig. 31 ein Verhältnisdiagramm, welches das Verhältnis zwischen der Motorlast und der Zyklusdauer des von dem vorderen Sauerstoffsensor ausgegebenen Signals zeigt;

Fig. 32 ein Verhältnisdiagramm, welches die Beziehung zwischen dem Katalysator-Reinheitsfaktor und der Ansprech- Verzögerungszeit zeigt;

Fig. 33 ein Verhältnisdiagramm, welches die Beziehung zwischen dem hinteren Rückkopplungs-Regelungswert im normalen Betriebszustand und den Hoch-/Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeiten zeigt;

Fig. 34 ein Verhältnisdiagramm, welches die Beziehung zwischen dem hinteren Rückkopplungs-Regelungswert bei Erfassen einer Verschlechterung und den Hoch-/Niedrig-Umkehr-Verzöge rungszeiten zeigt;

Fig. 35 ein Verhältnisdiagramm, welches die Beziehung zwischen dem hinteren Rückkopplungs-Regelungswert im normalen Betriebszustand und dem hinteren Rückkopplungs-Regelungswert bei Erfassen einer Verschlechterung zeigt;

Fig. 36 ein Zeitdiagramm, welches die Korrektur mittels des zweiten Detektorsignals von dem hinteren Sauerstoffsensor zeigt;

Fig. 37 ein erläuterndes Diagramm, welches die Zyklusdauer des ersten Detektorsignals von dem vorderen Sauerstoffsensor zeigt;

Fig. 38 ein Verhältnisdiagramm, welches die Beziehung zwischen der Zyklusänderung und der Meßabweichung zeigt;

Fig. 39 ein Verhältnisdiagramm, welches die Beziehung zwischen dem Korrekturwert des ersten Rückkopplungs-Regelungs werts und der Meßabweichung der Ansprech-Verzögerungszeit zeigt; und

Fig. 40 ein Verhältnisdiagramm, welches die Beziehung zwischen dem Zyklus des ersten Detektorsignals von dem vorderen Sauerstoffsensor und der Abgasmenge zeigt.

Fig. 41 bis 53 beziehen sich auf ein drittes Aus führungsbeispiel der Erfindung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 41 eine schematische Konstruktionsdarstellung einer Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 42 ein Flußdiagramm zum Erfassen der Verschlechterung mittels der Katalysator-Verschlechterungs- Erfassungsvorrichtung;

Fig. 43 ein Blockdiagramm der Katalysator-Verschlech terungs-Erfassungsvorrichtung;

Fig. 44 ein Ausgangs-Wellenform-Diagramm des Ausgangs signals des ersten Sauerstoffsensors;

Fig. 45 ein Ausgangs-Wellenform-Diagramm zum Zeitpunkt eines hohen Reinheitsgrades des zweiten Sauerstoffsensors;

Fig. 46 ein Ausgangs-Wellenform-Diagramm zu einem Zeitpunkt geringer Reinheit des zweiten Sauerstoffsensors;

Fig. 47 ein Ausgangs-Wellenform-Diagramm des zweiten Sauerstoffsensors, wenn eine Hoch-Niedrig-Erfassungs-Spannung klein ist;

Fig. 48 ein Ausgangs-Wellenform-Diagramm des zweiten Sauerstoffsensors, wenn die Hoch-/Niedrig-Erfassungs-Spannung groß ist;

Fig. 49 ein erläuterndes Diagramm zum Erfassen einer Verschlechterung des Katalysators nur aufgrund eines Zyklus verhältnisses und eines Bereichsverhältnisses;

Fig. 50 ein erläuterndes Diagramm für das Erfassen einer Verschlechterung des Katalysators in dem Fall, in dem ein Zyklusverhältnis und ein Bereichsverhältnis mittels eines Korrekturwerts korrigiert werden;

Fig. 51 ein erläuterndes Diagramm eines Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsbereichs;

Fig. 52 ein erläuterndes Diagramm für die Korrektur mittels einer Abgastemperatur; und

Fig. 53 ein erläuterndes Diagramm für die Korrektur mittels einer Motorlast.
Fig. 1 bis 17:

Fig. 1 bis 17 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor 2 gezeigt, ein Einlaßkanal 4 und ein Abgaskanal 6.

Der Einlaßkanal 4 weist einen Luftfilter 8, einen Luft- Strömungsmesser 10, einen Drosselkörper 12, und einen Einlaß krümmer 14 auf, welche in der genannten Reihenfolge, ausgehend von der stromaufwärtigen Seite her, angeordnet sind. Der Einlaßkanal 4 in dem Drosselkörper 12 weist ein Einlaß- Drosselventil 16 auf. Der Einlaßkanal 4 in dem Einlaßkrümmer 14 ist wie folgt konstruiert: es ist ein Druckausgleichsbehälter- Teil 4-A vorgesehen, welcher als Einlaß-Sammelabschnitt dient; und es sind erste, zweite, dritte und vierte, einander parallel verlaufende Abzweigungs-Einlaßkanalabschnitte (nur ein einzelner Abzweigungs-Einlaßkanal 4-1 ist in Fig. 1 gezeigt) vorgesehen, welche von dem Druckausgleichsbehälterteil 4-A abzweigen. Der erste, zweite, dritte und vierte Abzweigungs- Einlaßkanal sind jeweils mit einem zugehörigen ersten, zweiten, dritten und vierten Zylinder verbunden (wovon nur ein einzelner Zylinder 18 in Fig. 1 gezeigt ist).

Der Abgaskanal 6 wird durch einen Abgaskrümmer 20, ein stromaufwärtiges Abgasrohr 22, einen Katalysator 24, und ein stromabwärtiges Abgasrohr 26 ausgebildet, welche in der genannten Reihenfolge, ausgehend von der stromaufwärtigen Seite, miteinander verbunden sind. Der Abgaskanal 6 in dem Abgaskrümmer 20 ist konstruiert durch: einen ersten, zweiten, dritten und vierten, zueinander parallelen Abgaskanal (wie die Kanäle 6-1), welche mit einem jeweiligen des ersten bis vierten Zylinders (wie beispielsweise mit dem Zylinder 18) verbunden sind, und ein Abgas-Sammelabschnitt 6-A ist vorgesehen, an welchem die ersten bis vierten Abzweigungs-Abgaskanäle zusammenlaufen. Der Katalysator 24 weist ein Katalysatormaterial 28 auf.

Ein Kraftstoff-Einspritzventil 30 verbindet jeden der Zylinder 18 mit einem Kraftstofftank 36 mittels eines Kraft stoff-Zuführkanals 34 über einen Kraftstoff-Verteilerkanal 32. Der Kraftstoff wird mittels einer Kraftstoffpumpe 38 durch einen Kraftstoff-Filter 40 hindurch zugeführt. Der Kraftstoff- Verteilerkanal 32 verteilt den Kraftstoff und führt ihn so dem ersten, zweiten, dritten und vierten Kraftstoff-Einspritzventil 30 zu.

Eine Kraftstoffdruck-Regelungseinrichtung 42 reguliert den Kraftstoffdruck des Kraftstoffs, wie er in dem Kraftstoff- Verteilerkanal 32 vorhanden ist. Die Kraftstoffdruck-Rege lungseinrichtung 42 regelt den Kraftstoffdruck auf einen vorbestimmten Wert mittels eines Einlaßdrucks ein, welcher von einem Verbindungskanal 44 zugeführt wird, welcher mit dem Einlaßkanal 4 verbunden ist. Der überschüssige Kraftstoff wird zu dem Kraftstofftank 36 mittels eines Kraftstoff-Rückführ kanals 46 zurückgeführt.

Darüber hinaus ist der Kraftstofftank 36 mit dem Einlaß kanal 4 des Drosselkörpers 12 mittels eines Kraftstoffdampf- Kanals 48 für Kraftstoffdampf verbunden. Ein Zweiwege-Ventil 50 und ein Abscheidegefäß 52 sind in dem Kanal 48 hintereinander angeordnet. Ein Bypass-Kanal 54 ist mit dem Einlaßkanal 4 verbunden und sorgt für eine Umgehung des Einlaß-Drosselventils 16. Ein Leerlauf-Luftmengen-Regelungsventil 56 ist in dem Bypass-Kanal 54 zum Regeln der Strömung durch diesen vorgesehen. Wenn es notwendig ist, die Leerlaufdrehzahl beim Starten des Motors, bei hohen Temperaturen, und entsprechend einer ansteigenden elektrischen Ladung oder ähnlichem zu regeln, öffnet oder schließt das Leerlauf-Luftmengen- Regelungsventil 56 den Bypass-Kanal 54, wodurch die Luftmenge vergrößert oder verkleinert wird und die Leerlaufdrehzahl stabilisiert wird. Weiter sind ein Luftregler 58, ein Leistungs-Steuerschalter 60 und ein Luftmengen-Steuerventil 62 zum Steuern der Leistung vorgesehen.

Der Luftmengen-Strömungsmesser 10, das erste bis vierte Einspritzventil 30, das Leerlauf-Luftmengen-Regelungsventil 56, und das Luftmengen-Steuerventil 62 zum Steuern der Leistung sind mit einer Regelungseinheit 64 verbunden. Ein Kurbelwellen- Winkelsensor 66, ein Verteiler 68, ein Öffnungsstellungssensor 70 zum Erfassen der Öffnungsstellung des Einlaß-Drosselventils 16, ein Klopfsensor 72, ein Wassertemperatursensor 74, und ein Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 76 sind mit der Regelungseinheit 64 verbunden. Der Verteiler 68 ist mit der Regelungseinheit 64 mittels einer Zündspule 78 und einer Leistungs-Zuführeinheit 80 für die Zündung verbunden.

Weiter sind gemäß Fig. 1 ein Membranelement 86, eine Batterie 88, eine Thermosicherung 90, ein Alarm-Relais 92, eine Warnleuchte 94, und ein Hauptschalter 96 vorgesehen.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, dient ein vorderer Sauer stoffsensor 82 (O₂-Sensor) als ein erster Abgassensor zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration als einen Abgaskompo nentenwert, welcher auf der stromaufwärtigen Seite des Katalysators 24 erfaßt wird, und ein hinterer Sauerstoffsensor 84 (O₂-Sensor) ist vorgesehen, welcher auf der stromabwärtigen Seite des Katalysators 24 angeordnet ist, wobei beide Sauerstoffsensoren mit der Regelungseinheit 64 verbunden sind. Die Regelungseinheit 64 führt eine sogenannte Dual-Sauerstoff- Rückkopplungs-Regelung derart aus, daß die Kraftstoffzufuhr- Menge zu dem ersten bis vierten Einspritzventil 30 des Verbrennungsmotors 2 geregelt wird. Das Luft-Kraftstoff- Verhältnis wird zunächst auf einen Wert in einem stationären Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 2 aufgrund des ersten Detektorsignals von dem vorderen O₂-Sensor 82 geregelt, während andererseits das Luft-Kraftstoff-Verhältnis offen im Falle des Beschleunigungs/Verzögerungs-Betriebs anders als im stationären Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 2 geregelt wird, und wenn die zweiten Rückkopplungs-Regelungs-Durchführbedingungen erfüllt sind, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufgrund einer zweiten Rückkopplungs-Regelung mit Hilfe eines zweiten Detektorsignals von dem hinteren O₂-Sensor 84 geregelt, während anderenfalls, d. h. bei Nichterfüllung der zweiten Rück kopplungs-Regelungs-Durchführbedingungen, das Luft-Kraftstoff- Verhältnis offen geregelt wird.

Die Regelungseinheit 64 ist mit einer Überprüfungs funktion ausgestattet, welche derart funktioniert, daß, wenn eine Verschlechterung erfaßt wird, ein Rückkopplungs-Rege lungswert auf einen höheren Wert als bei Normalbetrieb fest gesetzt wird, wobei die Dual-Sauerstoffsensor-Rückkopplungs- Regelung, welche als Dual-Abgassensor-Rückkopplungs-Regelung funktioniert, gestoppt wird, eine Hoch-Erfassungs-Ver zögerungszeit und eine Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit entsprechend dem Verhältnis zu dem Zeitpunkt der normalen Dual- Sauerstoffsensor-Rückkopplungs-Regelung festgesetzt werden, um eine Hoch-/Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festzulegen, wobei ein Rückkopplungs- Korrekturwert entsprechend dem Verschlechterungs-Erfassungswert festgesetzt wird, die Ansprech-Verzögerungszeit des hinteren Sauerstoffsensors 84 als zweite Abgassensor-Ansprech- Verzögerungszeit entsprechend der Motorlast und der Abgas temperatur korrigiert wird, dieser Wert mittels einer Zyklusdauer des vorderen Sauerstoffsensors 82 korrigiert wird, welcher als erster Abgassensor dient, die Ansprech-Verzöge rungszeit des hinteren Sauerstoffsensors 84 nach Vervoll ständigung der Korrektur mit dem Verschlechterungs-Erfassungs wert verglichen wird, und eine Verschlechterung des Katalysa tormaterials 28 im Inneren des Katalysators 24 so erkannt wird.

Wie im Detail anhand von Fig. 4 zu erkennen ist, wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Verschlechterungszustand auf Imitations-Weise durch ein Zyklusdauerverhältnis entsprechend der Ansprech-Verzögerungszeit und einem Bereichs- Verhältnis zwischen dem Detektorsignal des vorderen Sauerstoffsensors 82 und dem Detektorsignal des hinteren Sauerstoffsensors 84 ermittelt. Wie anhand der Fig. 4(a), 4(b) und 4(c) zu erkennen ist, ändert sich das Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors 84 entsprechend eines stromaufwärts herrschenden Katalysator-Reinheits-Verhältnisses. Um eine Änderung der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors zwecks Erfassen einer Verschlechterung des Katalysators zu verringern, wie in Fig. 5(b) gezeigt ist, muß der Rückkopplungs-Korrekturwert des vorderen Sauerstoffsensors auf einen größeren Wert als bei Normalbetrieb festgesetzt werden.

Die Regelungseinheit 64 beginnt mit dem Verschlech terungs-Erfassungsbetrieb nur dann, wenn vorbestimmte Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen zum Erfassen des Zustands des Katalysatormaterials 28 in dem Katalysator 24 erfüllt sind.

Die vorbestimmten Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen des Katalysatormaterials 28 in dem Katalysator 24 sind folgende:

1. Während der Durchführung der Haupt-Sauerstoff- Rückkopplung.
2. Während der Durchführung der Dual-Sauerstoff- Rückkopplung.
3. Innerhalb des in Fig. 6 gezeigten Bereichs.
4. Aufwärmvorgang des Motors ist beendet.
5. Die Einlaß-Lufttemperatur muß einem festgesetzten Wert sein.
6. Die Geschwindigkeit muß konstant sein.

(Die Änderung der Luftmenge, der Drosselklappen-Öffnungs stellung, der Einspritzmenge, und ähnliches müssen gleich oder kleiner als ein festgesetzter Wert sein.)

Darüber hinaus hat die Regelungseinheit 64 auch die Funktion, eine Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit und eine Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit entsprechend dem Verhältnis zu dem Zeitpunkt, an welchem die Dual-Sauerstoffsensor- Rückkopplungs-Regelung als ein normaler Dual-Sauerstoffsensor dient, festzusetzen; und wenn die Hoch-/Niedrig-Erfassungs- Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt ist, werden die Änderungscharakteristiken des Ausgangsverhaltens des vorderen Sauerstoffsensors 82 durch eine Zyklusdauer des vorderen Sauerstoffsensors 82 als der erste Sauerstoffsensor gemessen, und der Verschlechterungs-Erfassungswert wird durch die Änderungscharakteristiken korrigiert.

Nachfolgend wird im Detail erläutert, daß für den Fall, daß die Motorlast und die Abgastemperatur auf vorbestimmte Werte festgesetzt werden, ein in Fig. 15 gezeigtes Verhältnis zwischen einer Zyklusdauer T_FR des vorderen Sauerstoffsensors und der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoff sensors besteht, um die Verschlechterung des Katalysators zu erfassen. Weil jedoch tatsächlich eine Veränderung der Messungen auftritt, wie anhand der gestrichelten Linien gezeigt ist, wird eine solche Änderung ΔTDLY der Messung verringert.

Die Änderung ΔTDLY der Messung oder Meßabweichung steigt in ähnlicher Weise wie die Zyklusdauer T_FR des zweiten Sauerstoffsensors an.

Es ist erforderlich, die Änderung ΔTDLY der Messung der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors für ein Erfassen der Verschlechterung des Katalysators zu verringern.

Bei Erfassen der Verschlechterung werden zum Verringern der Änderung ΔTDLY der Messung die folgenden drei Schritte ausgeführt:

1. Die Dual-Sauerstoffsensor-Rückkopplungs-Regelung wird gestoppt.
2. Die Summe aus einer Hoch-Erfassungs-Verzögerungs zeit D_LR und einer Niedrig-Erfassungs-Verzögerungs zeit D_RL werden auf einen vorbestimmten Wert fest gesetzt.
3. Der Rückkopplungs-Korrekturwert wird auf einen hohen Wert festgesetzt.

Aufgrund einer Korrektur mittels der Maschinenlast, der Abgastemperatur und der Änderungscharakteristiken des Sauerstoffsensors aufgrund von Messungen kann die Ansprech- Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors zum Bestimmen der Verschlechterung des Katalysators genau erfaßt werden.

Die Regelung aufgrund der Katalysator-Verschlechterungs- Erfassungsvorrichtung wird nachfolgend anhand eines Fluß diagramms gemäß Fig. 2 beschrieben.

Durch Starten des Verbrennungsmotors 2 wird ein Programm gemäß dem Flußdiagramm in Schritt 100 gestartet.

Eine Überprüfung wird in Schritt 102 vorgenommen, um zu sehen, ob die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedin gungen als vorbestimmte Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen zum Überprüfen des Katalysatormaterials 28 des Katalysators 24, wie in Fig. 6 gezeigt, erfüllt sind oder nicht. Wenn in Schritt 102 "NEIN" entschieden wird, wird die obige Datenverarbeitungs-Schleife wiederholt, bis die Antwort in dem Entscheidungsschritt 102 "JA" ist. Wenn in Schritt 102 "JA" erfaßt wird, wird die Dual-Sauerstoffsensor- Rückkopplungsregelung gestoppt, wie in Fig. 10 gezeigt ist, und die Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit D_LR und die Niedrig- Erfassungs-Verzögerungszeit D_RL werden in Schritt 104 mittels des Verhältnisses der normalen Dual-Sauerstoffsensor- Rückkopplungs-Regelung berechnet.

In Schritt 106 wird, wie in Fig. 5(b) gezeigt ist, der Sauerstoff-Rückkopplungs-Korrekturwert für den vorderen Sauer stoffsensors auf einen Wert aufgrund eines Erfassens der Verschlechterung festgesetzt, was aufgrund eines Sprung- Korrekturwerts (K_S) und eines Integral-Korrekturwerts (Gradient) (K_I) geschieht.

Die Hoch-/Niedrig-Erfassungszeit wird in Schritt 108 berechnet (TDLY).

Die Verzögerungszeit TDLY wird n-mal gemessen und die Zyklusdauer T_FR des vorderen Sauerstoffsensors, die Motorlast EC, und die Abgastemperatur werden dabei in Schritt 110 gemessen. Zu diesem Zeitpunkt kann der Zyklus des Rück kopplungs-Korrekturwerts ebenfalls gemessen und verwendet werden.

Eine Überprüfung erfolgt in Schritt 112, um zu sehen, ob die Verzögerungszeit TDLY n-mal stabil gemessen werden kann oder nicht.

Wenn in Schritt 112 "NEIN" entschieden wird, schreitet das Programm zu Schritt 114 fort, um das Erfassen der Ver schlechterung des Katalysators X-male zu wiederholen. Wenn in Schritt 112 "JA" entschieden wird, wird der Mittelwert von n- malen der Verzögerungszeit TDLY, der Mittelwert von T_FR, der Mittelwert der Motorlast EC und der Mittelwert der Abgas temperatur in Schritt 116 berechnet.

Eine Überprüfung erfolgt in Schritt 118, um zu über prüfen, ob die Verzögerungszeit TDLY nach Durchführen des Datenverarbeitungsschrittes 114 stabil ist oder nicht, um das Erfassen der Verschlechterung des Katalysators X-male zu wiederholen. Wenn in Schritt 118 "NEIN" erfaßt wird, wird bestimmt, daß der Katalysator 24 normal arbeitet, was in Schritt 120 geschieht. Das Datenverarbeitungsprogramm schreitet dann zu dem Endschritt 128 des Programms fort. Wenn jedoch in Schritt 118 "JA" erfaßt wird, schreitet das Daten verarbeitungsprogramm zu Schritt 116 fort, um den Mittelwert von n-Messungen der Verzögerungszeit TDLY, den Mittelwert von T_FR, den Mittelwert der Motorlast EC und den Mittelwert der Abgastemperatur zu berechnen.

Nach Beendigung des Datenverarbeitungsschrittes 116 zum Berechnen des Mittelwerts von n-Werten der Verzögerungszeit TDLY, des Mittelwerts von T_FR, des Mittelwerts der Motorlast EC und des Mittelwert der Abgastemperatur, wie in Fig. 10 und 11 gezeigt ist, wird die Verzögerungszeit TDLY entsprechend der Motorlast EC und der Abgastemperatur in Schritt 122 korrigiert. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, wird der Mittelwert der Zyklusdauer T_FR des vorderen Sauerstoffsensors aufgrund der Motorlast EC in Schritt 124 korrigiert.

Der Mittelwert der Zyklusdauer T_FR des vorderen Sauer stoffsensors wird mit einer Zyklusdauer verglichen, bei welcher der Rückkopplungs-Regelungswert auf einen Verschlechterungs- Erfassungswert von der Regelungseinheit 64 festgesetzt wurde, wobei entschieden wird, ob T_FR < a ist oder nicht, was in Schritt 126 erfolgt.

Wenn in Schritt 126 "NEIN" entschieden wird, d. h. wenn T_FR a ist, wird entschieden, daß der vordere Sauerstoffsensor 82 in seiner Funktion verschlechtert ist, so daß das Erfassen der Verschlechterung des vorderen Sauerstoffsensors und das Erfassen der Verschlechterung des Katalysators in Schritt 128 gestoppt wird. Das Programm schreitet dann zu dem Endschritt 138 fort. Wenn jedoch in Schritt 126 "JA" entschieden wird, wie in Fig. 13 gezeigt ist, wird ein endgültiger Verschlech terungs-Erfassungswert FTDLY in Schritt 130 durch die Summe aus der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoff sensors zum Erfassen der Verschlechterung des Katalysators und aus einem Koeffizient KTDLY aufgrund der folgenden Gleichung berechnet:

FTDLY = TDLY × KTDLY.

Der berechnete Wert FTDLY wird in Schritt 132 mit dem Verschlechterungs-Erfassungswert (siehe Katalysator-Reinigungs- Verhältnis gemäß Fig. 14) verglichen, welcher von der Regelungseinheit 64 vorher festgesetzt wurde.

Durch Vergleichen des berechneten Werts FTDLY und des Verschlechterungs-Erfassungswerts wird ein Entscheidungsschritt 134 vorgenommen, um zu erfassen, ob das Katalysatormaterial 28 des Katalysators 24 sich verschlechtert hat oder nicht. Wenn in Schritt 134 "NEIN" erfaßt wird, schreitet das Programm zu seinem Endschritt 138 fort. Wenn in Schritt 134 "JA" erfaßt wird, wird in Schritt 136 bestimmt, daß das Katalysatormaterial 28 in dem Katalysator 24 sich nicht in seinem normalen Zustand befindet. Nach Schritt 136 wird das Programm in Schritt 138 beendet.

Zum Ändern der Charakteristiken des vorderen Sauerstoff sensors 82 wird aufgrund des Erfassens der Verschlechterung durch Ausführen der folgenden drei Schritte die Meßabweichung ΔTDLY der Messung verringert:

1. Die Dual-Sauerstoffsensor-Rückkopplungs-Regelung wird gestoppt.
2. Die Summe aus Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit D_LR und der Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit D_RL wird auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt.
3. Der Rückkopplungs-Korrekturwert wird auf einen hohen Wert festgesetzt.

Durch Korrektur bei Messung der Motorlast, der Abgastemperatur und der Charakteristiken des vorderen Sauerstoffsensors wird die Ansprech-Verzögerungszeit TDLY zur Beurteilung der Verschlechterung des Katalysators genau gemessen.

Aufgrund dieser Maßnahme wird die Verschlechterung des Katalysatormaterials 28 des Katalysators 24 und des vorderen Sauerstoffsensors 82 genau erfaßt. Auf ein Warnsignal für den Benutzer aufgrund des Erfassens der Verschlechterung kann eine Wartung und Inspektion sofort durchgeführt werden. Es kann so verhindert werden, daß ungereinigtes Abgas in die Atmosphäre herausgeführt wird. Es kann so ein Beitrag zum Umweltschutz geleistet werden.

Weil die Meßabweichung für das Messen von TDLY verringert werden kann, kann das Erfassen einer Verschlechterung genauer erfolgen, und ein falsch eingestellter Betrieb aufgrund des Erfassens der Verschlechterung kann verhindert werden, was von hohem praktischem Wert ist.

Weil es weiter möglich ist, eine Anpassung an das Aus führungsbeispiel durch ein einfaches Ändern des Programms der Regelungseinheit vorzunehmen, ist die Konstruktion nicht kompliziert, und die Vorrichtung kann einfach hergestellt werden, wobei die Kosten verringert werden und so wirtschaft liche Vorteile erzielt werden.

Gemäß des oben im Detail beschriebenen Ausführungs beispiels ist also eine Regelungseinrichtung mit einer Entscheidungs- und Erfassungsfunktion vorgesehen, wobei die Regelungseinheit derart gestaltet ist, daß aufgrund eines Erfassens einer Verschlechterung der Rückkopplungs-Rege lungswerts auf einen höheren Wert als beim Normalzustand festgesetzt wird, wobei die Dual-Abgassensor-Rückkopplungs- Regelung gestoppt wird, die Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit und die Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit entsprechend einem Zeitverhältnis zu einer normalen Dual-Abgassensor-Rückkopp lungs-Regelung festgesetzt wird, um die Hoch-/Niedrig-Erfas sungs-Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festzu setzen, wobei der Rückkopplungs-Korrekturwert auf einen Verschlechterungs-Erfassungswert festgesetzt wird, die zweite Abgassensor-Ansprech-Verzögerungszeit aufgrund der Motorlast und der Abgastemperatur korrigiert wird, dieser Wert mittels einer Zyklusdauer des ersten Sauerstoffsensors korrigiert wird, die Ansprech-Verzögerungszeit des zweiten Abgassensors mit dem Verschlechterungs-Erfassungswert verglichen wird, und die Verschlechterung des Katalysatormaterials erfaßt wird. Aus diesem Grund können die Verschlechterung des Katalysator materials und des ersten Abgassensors von der Regelungs einrichtung genau erfaßt werden. Aufgrund einer Warnung an den Benutzer bei erfaßter Verschlechterung kann eine Wartung und Inspektion sofort ausgeführt werden, um zu verhindern, daß ungereinigtes Abgas in die Atmosphäre gelangen kann.

Andererseits ist die Regelungseinrichtung vorgesehen, um die Funktion auszuüben, die Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit und die Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Zeiten bei normaler Dual-Abgas sensor- Rückkopplungs-Regelung festzusetzen, und wenn die Hoch-/ Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt ist, die Änderungscharakteristiken der Ausgangssignale des ersten Abgassensors mittels der ersten Abgassensor-Zyklusdauer zu messen, und die Verschlechterung des Erfassungswerts durch die Änderungscharakteristiken zu korrigieren. Dadurch kann die Meßabweichung verringert werden. Die Genauigkeit für das Erfassen der Verschlechterung kann verbessert werden. Die falsche Betriebsweise aufgrund des Erfassens der Verschlechterung kann verhindert werden.

Weil es darüber hinaus möglich ist, das Ausführungs beispiel durch einfaches Ändern des Programms der Rege lungseinrichtung zu verändern, ist diese Konstruktion nicht kompliziert, und die Vorrichtung kann einfach hergestellt werden, wobei die Herstellungskosten verringert werden und ein ökonomischer Vorteil erzielt wird.
Fig. 18-40:

Die Fig. 18 bis 40 zeigen ein zweites Ausführungs beispiel.

Aus Fig. 18 ist ein Verbrennungsmotor 202 mit einem elektronischen Kraftstoff-Einspritzsystem und einer Kataly sator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung, einem Zylinderblock 204, einem Zylinderkopf 206, einem Kolben 208, einem Luftfilter 210, einem Einlaßrohr 212, einem Drosselkörper 214, einem Einlaßkrümmer 216, einem Einlaßkanal 218, einem Abgasrohr 220 und einem Abgaskanal 222 zu sehen.

Ein Luft-Strömungsmesser 224 ist zum Messen der herein geführten Luftmenge an dem Einlaßrohr 212 zwischen dem Luft filter 210 und dem Drosselkörper 214 angeordnet, wobei das Rohr 212 einen ersten Einlaßkanal 218-1 ausbildet.

Ein Hohlraum-Resonator 226 ist zum Verringern der Ansaug luft-Geräusche auf der stromaufwärtigen Seite des Luftfilters 210 angeordnet. Ein Eingangs-Drosselventil 228 ist in einem zweiten Eingangskanal 218-2 angeordnet, welcher in dem Drosselkörper 214 ausgebildet ist und mit dem ersten Einlaß kanal 218-1 verbunden ist. Der zweite Einlaßkanal 218-2 ist mit einem dritten Einlaßkanal 218-3 verbunden, welcher in dem Einlaßkrümmer 216 ausgebildet ist, wobei die Verbindung über einen Druckausgleichsbehälter 230 erfolgt. Die stromabwärtige Seite des dritten Einlaßkanals 218-3 ist mit einer Verbren nungskammer 234 des Verbrennungsmotors 202 mittels eines Einlaßventils 232 verbunden. Der Abgaskanal 222 ist mit der Verbrennungskammer 234 mittels eines Abgasventils 236 verbunden.

Ein vorderer Sauerstoffsensor 238 (wie ein erster Abgassensor mit einer Heizeinrichtung), ein Katalysatormaterial 240, und eine Thermosicherung 242 sind nacheinander mit dem Abgasrohr 220 in stromabwärtiger Strömungsrichtung verbunden. Der vordere Sauerstoffsensor 238 ist mit einem Abgaskanal 222 auf der stromaufwärtigen Seite des Katalysatormaterials 240 verbunden und erfaßt die Sauerstoffkonzentration in dem Abgaskanal 222 und erzeugt ein erstes Detektorsignal (vergleiche Fig. 21).

Ein zweiter Sauerstoffsensor 244 (wie ein zweiter Abgas sensor) ist in dem Abgaskanal 222 auf der stromabwärtigen Seite des Katalysatormaterials 240 vorgesehen. Der hintere Sauerstoffsensor 244 erfaßt die Sauerstoffkonzentration in dem Abgaskanal 222 auf der stromabwärtigen Seite des Katalysator materials 240 und erzeugt ein zweites Detektorsignal (vergleiche Fig. 21).

Ein Kraftstoff-Einspritzventil 246 ist mit einem Verbin dungsteil des Einlaßkrümmers 216 und dem Zylinderkopf 206 verbunden, um Kraftstoff in die Verbrennungskammer 234 ein spritzen zu können.

Der Kraftstoff in einem Kraftstofftank 248 wird mit Druck dem Kraftstoff-Einspritzventil 246 zugeführt. Das heißt, der Kraftstoff in dem Kraftstofftank 248 wird mit Druck einem Kraftstoff-Zuführkanal 252 mittels einer Kraftstoffpumpe 250 zugeführt und mit Hilfe eines Kraftstoff-Filters 254 gefiltert und dann in einen Kraftstoff-Verteilerkanal 256 eingespeist. Der Druck des Kraftstoffs wird mittels einer Kraftstoffdruck- Regelungseinrichtung 258 auf einen vorbestimmten Wert einge stellt. Danach wird der Kraftstoff dem Kraftstoff-Einspritz ventil 246 zugeführt.

Ein Ende eines Kraftstoffdampf-Kanals 260 ist mit einem oberen Teil des Kraftstofftanks 248 verbunden. Das andere Ende des Kanals 260 ist mit dem weiten Einlaßkanal 218-2 des Drosselkörpers 214 verbunden. Ein Zweiwege-Ventil 262 und ein Abscheidegefäß 264 sind hintereinander in dem Kraftstoffdampf- Kanal 260 ausgehend von der Seite des Kraftstofftanks 248 in dieser Reihenfolge angeordnet.

Ein Bypass-Luftkanal 266 ist zum Umgehen des Einlaß- Drosselventils 228 vorgesehen, um den ersten Einlaßkanal 218-1 und das Innere des Druckausgleichsbehälters 230 miteinander zu verbinden. Ein Leerlaufdrehzahl-Regelungsventil (ISC-Ventil) 268 stellt die Bypass-Luftmenge durch Öffnen oder Schließen des Bypass-Luftkanals 266 ein.

Ein Hilfs-Bypass-Luftkanal 270 zum Umgehen des Einlaß- Drosselventils 228 ist in dem Drosselkörper 214 ausgebildet. Der Hilfs-Bypass-Luftkanal 270 wird mittels einer Hilfs-Bypass- Luftmengen-Einstellvorrichtung 272 geöffnet oder geschlossen.

Aufgrunddessen wird die Leerlaufdrehzahl-Regelungseinheit 274 durch den Bypass-Luftkanal 266, das Leerlauf-Drehzahl- Regelungsventil 268, den Hilfs-Bypass-Luftkanal 270 und die Hilfs-Bypass-Luftmengen-Einstellvorrichtung 272 ausgebildet.

Die Leerlaufdrehzahl-Regelungseinheit 274 führt eine Rückkopplungsregelung der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungs motors 202 auf eine Soll-Leerlaufdrehzahl mittels des Rege lungsventils 268 aus. Die Regelungseinheit 274 stellt auch die Soll-Leerlaufdrehzahl mittels der Hilfs-Bypass-Luftmengen- Einstellvorrichtung 272 ein.

Ein Luftkanal 276 ist zwischen dem Inneren des Druck ausgleichsbehälters 230 und dem Bypass-Luftkanal 266 verbunden. Ein Luftventil 278, welches entsprechend der Temperatur des Kühlwassers des Motors oder ähnlichem geregelt wird, regelt die Strömung durch den Luftkanal 276. Der Luftkanal 276 und das Luftventil 278 bilden eine Luft-Reguliereinrichtung 280 aus.

Ein Luftkanal 282 für eine Leistungssteuerung ist mit dem Inneren des Druckausgleichsbehälters 230 und dem Bypass- Luftkanal 266 verbunden. Ein Regelungsventil 284 zum Regeln der Leistung ist in dem Luftkanal 282 angeordnet. Der Betrieb des Regelungsventils 284 wird mittels eines Leistungs- Steuerschalters 286 geregelt.

Um das Beiblasgas, welches in dem Verbrennungsmotor 202 erzeugt wird, zu dem Einlaßsystem zurückzuführen, ist ein erster Beiblasgas-Rückführkanal 290 mit einem PCV-Ventil 288 verbunden, welches an dem Druckausgleichsbehälter 230 ange bracht ist, und ein zweiter Beiblasgas-Rückführkanal 292 ist mit dem ersten Einlaßkanal 218-1 verbunden, wobei die Kanäle 290 und 292 mit dem Zylinderkopf 206 verbunden sind.

Ein Drosselventil-Sensor 294 ist vorgesehen, um einen Öffnungszustand des Einlaß-Drosselventils 228 zu erfassen. Ein Membranelement 296 ist vorgesehen, um ein plötzliches Schließen des Einlaß-Drosselventils 228 zu verhindern.

Eine Zündspule 300 ist mit einer Zündleistungsquelle 298 verbunden und weiter mit einem Verteiler 304 verbunden, um so einen Zündmechanismus 302 auszubilden.

Ein Kurbelwellen-Winkelsensor 306 ist vorgesehen, um den Kurbelwellen-Winkel des Verbrennungsmotors 202 zu erfassen.

Ein Wassertemperatursensor 310 ist vorgesehen, um die Temperatur des Kühlwassers des Motors in einem Kühlwasserkanal 308 zu erfassen, welcher in dem Zylinderblock 204 ausgebildet ist, und ein Klopfsensor 312 ist vorgesehen, um einen Klopf- Betriebszustand des Verbrennungsmotors 202 zu erfassen, wobei der Klopfsensor 312 und der Kühlwassertemperatursensor 310 bei an dem Zylinderblock 204 befestigt sind.

Der Luft-Strömungsmesser 224, der vordere Sauerstoff sensor 238, der hintere Sauerstoffsensor 244, das Kraftstoff- Einspritzventil 246, die Kraftstoffpumpe 250, das Leerlauf drehzahl-Regelungsventii 268, das Leistungs-Steuerventil 284, der Leistungs-Steuerschalter 286, der Drosselventil-Stellungs sensor 294, die Leistungseinheit 298, der Kurbelwellen-Winkel sensor 306, der Wassertemperatursensor 310, und der Klopfsensor 312 sind mit der Regelungseinrichtung (d. h. der Motor- Regelungseinheit ECU) 314 verbunden.

Ein Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 316, eine Diagnose leuchte 318, ein Diagnoseschalter 320, ein Testschalter 322, und eine Batterie 328 sind mittels einer Sicherung 324 und eines Hauptschalters 326 verbunden, und eine Alarmleuchte 332 ist mittels eines Alarmrelais 330 verbunden, wobei alle mit der Regelungseinrichtung 314 verbunden sind. Die Thermosicherung ist mit dem Alarmrelais 330 verbunden.

Die Regelungseinrichtung 314 regelt derart, daß ver schiedene Detektorsignale von verschiedenen Sensoren zu dieser geliefert werden, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis dual rückkopplungsgeregelt ist, indem ein vorbestimmter Korrektur wert aufgrund des Erfassens eines Verschlechterungszustandes des Katalysatormaterials 240 (vergleiche Fig. 22) ermittelt wurde, und wenn die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs bedingungen erfüllt sind, wird ein zweiter Rückkopplungs- Regelungswert entsprechend desjenigen zweiten Rückkopplungs- Regelungswerts festgesetzt, welcher bei nicht erfüllten Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen herrscht, d. h. in dem Normalzustand, wobei die Summe einer Hoch-Umkehr- Verzögerungszeit und einer Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt ist, ein Verhältnis einer Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit und ein Verhältnis einer Niedrig- Umkehr-Verzögerungszeit gleichgesetzt werden, ein Korrekturwert des Rückkopplungs-Regelungswerts auf einen höheren Wert als in dem Falle festgesetzt wird, wenn die Katalysator-Ver schlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind, und eine Integral-Erfassungszeit des zweiten Rückkopplungs-Rege lungswerts in dem Falle, in dem die Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind, auf einen kürzeren Wert als in dem Falle festgesetzt wird, in dem die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind.

Der Kern dieses zweiten Ausführungsbeispiels wird nach folgend im Detail beschrieben. Als eine Katalysator-Ver schlechterungs-Erfassungsmethode, wie in Fig. 25 gezeigt ist, wird eine Ansprech-Verzögerungszeit von den Detektorsignalen des vorderen Sauerstoffsensors 238 und des hinteren Sauer stoffsensors 244 erfaßt. Oder, wie in Fig. 23 gezeigt ist, wird ein Bereichsverhältnis von jedem Detektorsignal in einer Imitations-Weise erfaßt.

Gemäß dem in Fig. 25 gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine Verschlechterung des Katalysators aufgrund der Ansprech- Verzögerungszeiten TDLY des vorderen Sauerstoffsensors 238 und des hinteren Sauerstoffsensors 244 erfaßt. Wie in Fig. 23 gezeigt ist, wird ein zweites Detektorsignal von dem hinteren Sauerstoffsensor 244 durch einen Katalysator-Reinheitsfaktor des Katalysators stromaufwärts des Sensors beeinflußt. Wenn der Katalysator-Reinheitsfaktor gut ist, ist die Ansprech- Verzögerungszeit TDLY des Katalysatormaterials 240 lang, d. h. die Verzögerungszeit des zweiten Detektorsignals des hinteren Sauerstoffsensors 244 relativ zu dem ersten Detektorsignal des vorderen Sauerstoffsensors 238 ist lang. Wie in Fig. 37 gezeigt ist, ist die Ansprech-Verzögerungszeit TDLY, wie sie in Fig. 25 gezeigt ist, abhängig von einer F/B-Zyklusdauer (TFR) des ersten Detektorsignals von dem vorderen Sauerstoffsensor 238. Wie in Fig. 26 gezeigt ist, wird eine Meßabweichung ΔTDLY der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY durch eine Änderung der Zyklusdauer (TFR) des ersten Detektorsignals von dem vorderen Sauerstoffsensor 238 beeinflußt. Darüber hinaus wird, wie in Fig. 38 und 39 gezeigt ist, die Meßabweichung ΔTDLY der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY ebenfalls durch den Korrekturwert des ersten Rückkopplungs-Regelungswerts beeinflußt.

Wie in Fig. 27 gezeigt ist, sind die Katalysator-Ver schlechterungs-Erfassungsbedingungen in den Fällen erfüllt, in welchen: die erste Rückkopplungs-Regelung ausgeführt wird (die Haupt-Rückkopplung ausgeführt wird); die zweite Rückkopplungs- Regelung ausgeführt wird (Dual-Rückkopplung wird ausgeführt); der Aufwärmvorgang des Verbrennungsmotors 202 beendet ist; die Eingangstemperatur einem festgesetzten Wert ist; und eine vorbestimmte Geschwindigkeit herrscht.

Die Hoch-/Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeiten DLR, DRL gemäß Fig. 33 ändern sich auf die vorbestimmten Werte der Hoch-/Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeiten DIR, DRL entsprechend des zweiten Rückkopplungs-Regelungswerts (vergleiche Fig. 33) in dem Normalzustand zu einem Zeitpunkt des Erfassens der Verschlechterung gemäß Fig. 34, d. h. wenn die Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind. Dabei wird die Summe der Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit DLR und der Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeit DRL auf einen vorbestimmten Wert, beispielsweise 500 ms festgesetzt, und ein Regelungsmodus wird eingeschaltet, so daß ein Verhältnis der Hoch-Umkehr- Verzögerungszeit DLR und ein Verhältnis der Niedrig-Umkehr- Verzögerungszeit DRL gemäß Fig. 35 gleichgesetzt werden. Wie in Fig. 24 gezeigt ist, werden die Korrekturwerte K_s und K_i des ersten Rückkopplungs-Regelungswerts auf einen größeren Wert als die entsprechenden Werte im Normalzustand gesetzt, weil die Gründe nach Fig. 39 vorliegen.

Eine Integral-Erfassungszeit t_k gemäß Fig. 36 wird für das Erfassen der Verschlechterung festgesetzt. Um die Messung der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY aufgrund eines Erfassens der Verschlechterung zu stabilisieren, ist es erforderlich, daß eine Zykluszeit TFR des ersten Detektorsignals von dem vorderen Sauerstoffsensors 238 auf einen längeren Wert festgesetzt wird als bei Normalzustand. Wenn jedoch die Zyklusdauer TFR des ersten Detektorsignals lang ist, vergrößert sich die Abgasmenge, wie in Fig. 40 gezeigt ist. Aus diesem Grund wird die Regelungs-Ansprechzeit reduziert und die Verschlechterungs- Erfassungszeitspanne wird verringert.

Jedesmal wenn eine Hoch-/Niedrig-Umkehr, d. h. ein Durchlaufen der Nullinie des zweiten Detektorsignals von dem hinteren Sauerstoffsensor 244 stattfindet, wird eine sprungartige Korrektur durchgeführt. Eine Integral-Korrektur wird jedesmal nach Verstreichen der Zeitspanne t_k durchgeführt. Die Hoch-/Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeiten DRL/DLR des ersten Detektorsignals von dem vorderen Sauerstoffsensor 238 werden entsprechend Fig. 34 durch einen zweiten Rückkopplungs- Regelungswert RSOXFB aufgrund eines Erfassens der Verschlechterung zu diesem Zeitpunkt festgesetzt oder geregelt. Die Ansprech-Verzögerungszeit TDLY des zweiten Detektorsignals von dem hinteren Sauerstoffsensor 244 gemäß Fig. 25 wird gemessen.

Die Betriebsweise gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Flußdiagramme gemäß Fig. 19 und 20 beschrieben.

Bei der Regelungseinrichtung, wie sie in Fig. 19 gezeigt ist, wird gemäß Schritt 402 beim Starten des Verbrennungsmotors 202 ein Programm gestartet. Zunächst werden die Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen empfangen, wie sie in Fig. 27 dargestellt sind, was in Schritt 404 geschieht. Die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen sind dann, wie in Fig. 27 gezeigt, erfüllt, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind: die erste (primäre) Rückkopplungs- Regelung wird durchgeführt; die Dual-Rückkopplungs-Regelung wird durchgeführt; der Betriebszustand liegt innerhalb des Bereichs G; der Aufwärmvorgang des Verbrennungsmotors 202 ist beendet; die Einlaß-Temperatur dem gesetzten Wert; und es herrscht eine vorbestimmte Geschwindigkeit.

Eine Überprüfung erfolgt, um zu erkennen, ob die Kataly sator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind oder nicht, was in Schritt 406 geschieht. Wenn in Schritt 406 "NEIN" entschieden wird, wird die Überprüfungsschleife wiederholt.

Wenn in Schritt 406 "JA" entschieden wird, wird ent sprechend einem zweitem (hinterer) Rückkopplungs-Regelungswert SOXFB im Normalzustand, wie in Fig. 33 gezeigt, der zweite Rückkopplungs-Regelungswert RSOXFB gemäß Fig. 35 aufgrund des Erfassens der Verschlechterung in dem Fall, in dem die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind, neu gesetzt, was in Schritt 408 geschieht. Dabei wird die Summe der Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit DLR und der Niedrig- Umkehr-Verzögerungszeit DRL auf einen vorbestimmten Wert, beispielsweise 500 ms, festgesetzt, und das Verhältnis der Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit DLR und das Verhältnis der Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeit DRL werden gleichgesetzt (vergleiche Fig. 35).

Nachfolgend werden die Korrekturwerte K_s und K_i des ersten (vorderen) Rückkopplungs-Regelungswerts auf einen vorbestimmten Wert in der Regelungseinrichtung in Schritt 410, wie in Fig. 24 gezeigt, festgesetzt. Um dabei die Messung der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY zu stabilisieren, seine vorbe stimmte Zeitspanne, d. h. ein Korrekturwert des ersten Rück kopplungs-Regelungswerts, wird auf einen größeren Wert als im Normalzustand festgesetzt.

Die in Fig. 36 gezeigte Integral-Erfassungszeit t_k wird nun auf einen Wert festgesetzt, welcher in der Regelungs einrichtung 314 vorher für die Verschlechterungs-Erfassung festgesetzt wurde, was in Schritt 412 geschieht. Das heißt, wenn die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind, weil die Zeitspanne der Rückkopplungs-Regelung länger als im Normalzustand ist, wird die Regelungs-Ansprech zeit reduziert und die Verschlechterungs-Erfassungszeit wird verringert.

Wie in Fig. 36 gezeigt ist, wird bei jedem Hoch-/ Niedrig-Nulliniendurchgang des zweiten Detektorsignals von dem hinteren Sauerstoffsensor 244 eine Sprungkorrektur durchgeführt, und jeweils nach Verstreichen der Zeitspannen t_k wird eine Integral-Korrektur durchgeführt wird, was in Schritt 414 geschieht.

Wie in Fig. 34 gezeigt ist, wird die Hoch-/Niedrig- Umkehr-Verzögerungszeit DLR, DRL des ersten Detektorsignals des vorderen Sauerstoffsensors 238 durch den zweiten Rückkopplungs- Regelungswert RSOXFB aufgrund eines Erfassens der Verschlechterung geregelt (Schritt 416).

Wie in Fig. 25 gezeigt ist, wird die Ansprech-Verzö gerungszeit TDLY des hinteren Sauerstoffsensors 244 gemessen (Schritt 418).

Der Grund, warum die Ansprech-Verzögerungszeit TDLY wie oben erwähnt gemessen wird, ist der, daß es notwendig ist, daß die Zyklusdauern der Detektorsignale von dem vorderen Sauerstoffsensor 238 und dem hinteren Sauerstoffsensor 244 annähernd gleich sind. Aus diesem Grund muß für den Fall, daß der hintere Sauerstoffsensor 244 kein so schlechtes Betriebs verhalten zeigt, die Zeitspanne der Signale von dem vorderen Sauerstoffsensor 238 auf einen langen Wert festgesetzt werden. Aus diesem Grund wird die Höhe der Korrekturwerte (Sprungwert K_s, Integralwert K_i) des ersten Rückkopplungs-Regelungswerts verändert.

Eine Erläuterung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das in Fig. 20 gezeigte Flußdiagramm gegeben. Die Ansprech- Verzögerungszeit TDLY wird n-male gemessen, und die Zyklusdauer TFR des ersten Detektorsignals des vorderen Sauerstoffsensors 238 wird ebenso wie die Motorlast EC und eine Abgastemperatur zur gleichen Zeit gemessen (Schritt 420).

Die Bedingungen zum Entscheiden, ob die Ansprech-Ver zögerungszeiten TDLY n-male stabil gemessen werden können oder nicht, werden eingegeben (Schritt 422).

Eine Überprüfung wird nun vorgenommen, um zu sehen, ob die Ansprech-Verzögerungszeit TDLY stabil gemessen wurde oder nicht (Schritt 424). Wenn in Schritt 424 "JA" ermittelt wurde, wird der Mittelwert von n Zyklusdauern TFR des ersten Detektor signals des vorderen Sauerstoffsensors 238 sowie der Mittelwert von der Motorlast und der Abgastemperatur errechnet (Schritt 426). Wie in den Fig. 29 und 30 gezeigt ist, wird die Ansprech-Verzögerungszeit TDLY entsprechend der Motorlast und der Abgastemperatur korrigiert (Schritt 428). Der Grund, warum die Ansprech-Verzögerungszeit TDLY aufgrund der Motorlast, der Abgastemperatur und ähnlichem korrigiert wird, ist der, daß die Ansprech-Verzögerungszeit sich entsprechend einer Strömungsgeschwindigkeit des Abgases oder einer Ansprechzeit des Katalysatormaterials 240 ändert. Als Korrekturbasis wird 1,0 angenommen. Die durchschnittliche Zyklusdauer TFR des ersten Detektorsignals des vorderen Sauerstoffsensors 238 wird, wie in Fig. 31 gezeigt, entsprechend der Motorlast korrigiert (Schritt 430).

Wie in Fig. 28 gezeigt ist, wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu ermitteln, ob TFR < a ist oder nicht (Schritt 432). Es wird eine Berechnung nach folgender Gleichung durchgeführt: endgültige Ansprech-Verzögerungszeit FTDLY = Ansprech-Verzögerungszeit TDLY × Koeffizient KTDLY (Schritt 434). Wie in Fig. 32 gezeigt ist, wird die endgültige Ansprech-Verzögerungszeit FTDLY mit derjenigen Ansprech- Verzögerungszeit verglichen, welche in der Regelungseinrichtung 314 vorher festgesetzt wurde (Schritt 436).

Eine weitere Überprüfung wird durchgeführt, um zu erkennen, ob das Katalysatormaterial 240 sich verschlechtert hat oder nicht (Schritt 438). Wenn in Schritt 438 "JA" er mittelt wurde, wird bestimmt, daß der Katalysator nicht normal funktioniert (Schritt 440). Diese Tatsache wird dem Benutzer durch das Aufleuchten einer Signalleuchte oder ähnliches (Schritt 442) signalisiert. Das Programm wird dann beendet (Schritt 444).

Wenn in Schritt 438 "NEIN" ermittelt wurde, wird ent schieden, daß der Katalysator normal funktioniert (Schritt 446). Das Programm wird dann beendet (Schritt 444).

Wenn in Schritt 432 "NEIN" ermittelt wird, wird eine Verschlechterung des vorderen Sauerstoffsensors 238 erkannt (Schritt 448). Das Programm schreitet dann zu Schritt 442 fort.

Wenn in Schritt 424 "NEIN" ermittelt wird, wird das Erfassen der Verschlechterung n-male wiederholt (Schritt 450). Bedingungen, um zu entscheiden, ob die Ansprech-Verzögerungs zeit TDLY stabil gemessen werden kann oder nicht, werden eingegeben (Schritt 452). Eine Überprüfung wird durchgeführt, um zu erkennen, ob die Messung stabil wird oder nicht (Schritt 454).

Wenn in Schritt 452 "JA" ermittelt wird, springt das Programm zu Schritt 426 zurück und die nachfolgende Regelung wird durchgeführt.

Wenn andererseits in Schritt 454 "NEIN" ermittelt wird, wird entschieden, daß der Katalysator normal funktioniert (Schritt 456). Das heißt, in dem Fall, in dem die Ansprech- Verzögerungszeit TDLY nicht stabil wird, obwohl die Kata lysator-Verschlechterungsmessung X-male wiederholt wurde, bedeutet dies, daß der vordere Sauerstoffsensor 238 in seiner Funktion nicht verschlechtert ist. Aus diesem Grund, auch wenn die Korrektur durchgeführt wird, ist die Zyklusdauer des vorderen Sauerstoffsensors nicht gleich der Zyklusdauer des hinteren Sauerstoffsensors 244, und der Wert variiert, so daß das Katalysatormaterial 240 eine normale Funktion zeigt.

Das Erfassen der Verschlechterung wird beendet und die zweite Rückkopplungs-Regelung wird aufgrund des Erfassens der Verschlechterung auf die Dual-Rückkopplungs-Regelung gemäß dem ordnungsgemäßen Zustand zurückgestellt (Schritt 458). Das Programm wird dann beendet (Schritt 444).

Auf diese Weise kann die Genauigkeit für das Erfassen der Verschlechterung des Katalysatormaterials 240 und der Sauerstoffsensoren 238 sowie 244 verbessert werden, d. h., die Meßgenauigkeit der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY kann verbessert werden.

Aufgrund der Erfassung der Verschlechterung, weil die zweite Rückkopplungs-Regelung aufgrund des Erfassens der Verschlechterung geändert wurde, um sich von dem ordnungs gemäßen Zustand zu unterscheiden, wird die Meßabweichung ΔTDLY der Verschlechterungs-Erfassung reduziert und die Verschlechterungs-Erfassungs-Genauigkeit kann verbessert werden.

Weiter werden durch Schalten des zweiten Rückkopplungs- Regelungswerts in dem Normalzustand und das Erfassen der Verschlechterung so ausgeführt, daß das Verhältnis zwischen der Hoch-/Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeit DRL, DLR auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt wird, so daß die Erzeugung der Menge von schädlichen Abgaskomponenten aufgrund des Umschaltens auf den Dual-Rückkopplungs-Regelungsbetrieb reduziert werden kann.

Weil darüber hinaus eine Regelung derart durchgeführt wird, daß die Summe DLR + DRL der Hoch-/Niedrig-Umkehr- Verzögerungszeit aufgrund des Erfassens der Verschlechterung stets auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt wird, ist die Zyklusdauer TFR des ersten Detektorsignals von dem vorderen Sauerstoffsensor 238 auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt, und die Meßabweichung ΔTDLY der Ansprech-Verzögerungszeit TDLY kann verringert werden.

Weil die Genauigkeit des Erfassens der Verschlechterung ebenfalls verbessert wird, kann ein fehlerhafter Betrieb des Erfassens der Verschlechterung vermieden werden.

Weil weiter die Integral-Erfassungszeit des zweiten Rück kopplungs-Regelungswerts aufgrund des Erfassens der Ver schlechterung auf einen kürzeren Wert als im Normalzustand festgesetzt wurde, kann die erzeugte Abgasmenge verringert werden.

Wie aus der obigen detaillierten Beschreibung klar wird, ist eine Regelungseinrichtung zum derartigen Regeln vorgesehen, daß, wenn die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs bedingungen erfüllt sind, der zweite Rückkopplungs-Regelungs wert aufgrund einer erfaßten Verschlechterung entsprechend dem zweiten Rückkopplungs-Regelungswert in dem Fall festgesetzt wird, in welchem die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs bedingungen erfüllt sind, d. h., in dem Normalzustand wird die Summe der Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit und der Niedrig-Umkehr- Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt, das Verhältnis der Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit und das Verhältnis der Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeit werden auf einen gegenseitig gleichen Wert festgesetzt, der Korrekturwert des ersten Rückkopplungs-Regelungswerts wird auf einen größeren Wert festgesetzt als in dem Fall, in dem die Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind, und die Integral-Erfassungszeit des zweiten Rückkopplungs- Regelungswerts wird in dem Fall, in dem die Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind, auf einen kürzeren Wert festgesetzt als in dem Falle, in dem die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind. Aus diesem Grund wird die Genauigkeit des Erfassens der Verschlechterung des Katalysatormaterials und die Genauigkeit des Erfassens von jedem Abgassensor verbessert. Eine Abweichung der Messung der Verschlechterung des Katalysators wird in dem Falle verringert, in dem die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind. Wenn die zweiten Rückkopplungs-Regelungswerte in den Fällen, in denen die Katalysator-Verschlechterungs-Er fassungsbedingungen nicht erfüllt und in welchem sie erfüllt sind, sich ändern, kann die Menge der erzeugten schädlichen Abgaskomponenten verringert werden und eine Abweichung des Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungswerts kann ebenfalls verringert werden.
Fig. 41-53:

Die Fig. 41 bis 53 zeigen ein drittes Ausführungs beispiel der Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvor richtung.

Wie in Fig. 41 dargestellt ist, sind vorgesehen ein Verbrennungsmotor 502, ein Einlaßkanal 504 und ein Auslaßkanal 506. Der Einlaßkanal 504 ist durch einen Luftfilter 508, einen Luft-Strömungsmesser 510, einen Drosselkörper 512, und einen Einlaßkrümmer 514 ausgebildet, welche, ausgehend von der strom aufwärtigen Seite, in der vorgenannten Reihenfolge miteinander verbunden sind. Der Einlaßkanal 504 in dem Drosselkörper 512 ist mit einem Einlaß-Drosselventil 516 versehen. Der Einlaßkanal 504 ist mit einer Verbrennungskammer 518 des Verbrennungsmotors 502 verbunden.

Der Abgaskanal 506 ist mit der Verbrennungskammer 518 verbunden und wird durch den Abgaskrümmer 520, ein strom aufwärtiges Abgasrohr 522, einen Katalysator 524, und ein stromabwärtiges Abgasrohr 526 ausgebildet, welche in der vorgenannten Reihenfolge, ausgehend von der stromaufwärtigen Seite, miteinander verbunden sind. Der Abgaskanal 506 in dem Katalysator 524 weist ein Katalysatormaterial 528 auf.

Der Verbrennungsmotor 502 weist ein Einspritzventil 530 auf, welches zu der Verbrennungskammer 518 hin ausgerichtet ist. Das Kraftstoff-Einspritzventil 530 ist mit einem Kraftstofftank 536 mittels eines Kraftstoff-Verteilungskanals 532 aufgrund eines Kraftstoff-Zuführkanals 534 verbunden. Der Kraftstoff in dem Kraftstofftank 536 wird mit Druck von einer Kraftstoffpumpe 538 zugeführt. Verunreinigungen werden aus dem Kraftstoff mittels eines Kraftstoff-Filters 540 entfernt und danach wird der Kraftstoff dem Kraftstoff-Verteilerkanal 532 mittels des Kraftstoff-Zuführkanals 534 zugeführt und wird verteilt und zu dem Kraftstoff-Einspritzventil 530 zugeführt.

Der Kraftstoff-Verteilerkanal 532 weist eine Kraft stoffdruck-Regelungseinrichtung 542 auf, um den Kraftstoffdruck einzustellen. Die Kraftstoffdruck-Regelungseinrichtung 542 stellt den Kraftstoffdruck auf einen vorbestimmten Wert mittels des Einlaß-Atmosphärendrucks ein, welcher in einen Verbindungskanal 544 eingeführt wird, der mit dem Einlaßkanal 504 verbunden ist, und führt überschüssigen Kraftstoff zu dem Kraftstofftank 536 mittels eines Kraftstoff-Rückführkanals 546 zurück.

Der Kraftstofftank 536 ist derart angeordnet, daß er mit dem Einlaßkanal 504 des Drosselkörpers 512 mittels eines Kraft stoffdampf-Kanals 548 verbunden ist. Ein Zweiwege-Ventil 550 und ein Abscheidegefäß 552 sind in dem Weg des Kraftstoffdampf- Kanals 548 angeordnet. Der Drosselkörper 512 weist einen Bypasskanal 554 auf, welcher das Einlaßdrossel-Ventil 516 umgeht. Ein Leerlauf-Luftmengen-Regelungsventil 565 ist in dem Weg des Bypasskanals 554 angeordnet. Weiter sind ein Luftregler 558, ein Leistungs-Steuerschalter 560, ein Luftmengen- Regelungsventil 562 zum Steuern der Leistung, ein Beiblas luftkanal 564, und ein PCV-Ventil 566 vorgesehen.

Der Luft-Strömungsmesser 510, das Kraftstoff-Einspritz ventil 530, das Leerlauf-Luftmengen-Regelungsventil 556, und das Luftmengen-Regelungsventil 562 zum Steuern der Leistung sind mit einem Regelungsteil 568 der Regelungseinrichtung verbunden. Ein Kurbelwellen-Winkelsensor 570, ein Verteiler 572, ein Öffnungsstellungs-Sensor 574 des Eingangs-Drossel ventils 516, ein Klopfsensor 546, ein Wassertemperatursensor 578, und ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 580 sind mit dem Regelungsteil 568 verbunden. Weiter sind eine Zündspule 582 und eine Zündleistungsquelle 584 vorgesehen.

Bei dem Verbrennungsmotor 502 sind ein erster Sauerstoff sensor 586 bzw. ein zweiter Sauerstoffsensor 588 zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration als ein Abgaskomponentenwert an dem Abgaskanal 506 auf der stromaufwärtigen Seite bzw. der stromabwärtigen Seite von Katalysatormaterial 528 vorgesehen. Der erste und zweite Sauerstoffsensor 586 bzw. 588 sind mit dem Regelungsteil 568 verbunden.

Wie in Fig. 43 gezeigt ist, führt der Regelungsteil 568 die erste Rückkopplungs-Regelung des Betriebs des Kraftstoff- Einspritzventils 530 aus, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen Sollwert aufgrund des ersten Detektorsignals einzustellen, welches von dem ersten Sauerstoffsensor 586 erzeugt wird, und führt eine zweite Rückkopplungs-Regelung aus, um die erste Rückkopplungs-Regelung aufgrund eines zweiten Detektorsignals zu korrigieren, welches von dem zweiten Sauerstoffsensor 588 erzeugt wird.

Weiter sind ein Membranelement 590, eine Thermosicherung 592, ein Alarmrelais 594, eine Alarmleuchte 596, ein Diagnoseschalter 598, ein TS-Schalter 600, eine Diagnoseleuchte 602, ein Hauptschalter 604, und eine Batterie 606 vorgesehen.

Bei einem derartigen Verbrennungsmotor 502 weist die Regelungseinrichtung 568 einen Erfassungsteil 608, d. h. einen Entscheidungsteil, auf, um mathematische Verknüpfungen durchzuführen, um den verschlechterten Zustand des Katalysatormaterials 528 erfassen zu können. Der Erfassungsteil 608 führt die mathematischen Verknüpfungen derart durch, daß für den Fall, daß vorbestimmte Verschlechterungs-Erfassungs- Durchführungsbedingungen erfüllt sind, die Anzahl der ersten Detektorsignal-Zyklusdauern und die Anzahl der zweiten Detektorsignal-Zyklusdauern innerhalb einer vorbestimmten arithmetischen Betriebszeit TCAL dadurch gemessen werden, daß die Zyklusdauern TFR und TRE gemessen werden, während denen das erste Detektorsignal des ersten Sauerstoffsensors 586 und das zweite Detektorsignal des zweiten Sauerstoffsensors 588 ihre Vorzeichen ändern, wobei ein Zyklusverhältnis SHUKI berechnet wird und ein Bereich, welcher das erste Detektorsignal umgibt, sowie ein Bereich, welcher das zweite Detektorsignal umgibt, innerhalb der vorbestimmten arithmetischen Betriebszeit TCAL mittels der Bereiche SFR und SRE gemessen werden, welche von den Zyklusdauern TFR und TRE umgeben werden, während die ersten und zweiten Detektorsignale sich umkehren, wodurch ein Bereichsverhältnis SR berechnet wird, eine Motorlast und eine Abgastemperatur als Betriebszustandswerte des Verbrennungs motors 2 in der vorbestimmten arithmetischen Betriebszeit TGAL gemessen werden, wobei ein Korrekturwert α berechnet wird, ein Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswert REK, bei welchem das Zyklusverhältnis SHUKI und das Bereichsverhältnis SR durch den Korrekturwert α korrigiert wurden, ermittelt wird, und der Verschlechterungszustand des Katalysatormaterials 528 aufgrund des Verschlechterungs- Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswerts REK erfaßt wird.

Das heißt, der Erfassungsteil 608 berechnet das Zyklusverhältnis SHUKI und das Bereichsverhältnis SR aus den Zyklusdauern TFR und TRE des ersten bzw. zweiten Detektor signals des ersten bzw. zweiten Sauerstoffsensors 586 bzw. 588, wodurch der Verschlechterungszustand des Katalysatormaterials 528 in einer Imitations-Weise erfaßt wird.

Das Erfassen mittels der Katalysator-Verschlechterungs- Erfassungsvorrichtung wird nachfolgend anhand von Fig. 42 erläutert.

Wenn der Verbrennungsmotor 502 gestartet wird (Schritt 700) werden vorbestimmte Katalysator-Verschlechterungs- Erfassungs-Durchführungsbedingungen gelesen (Schritt 701) und eine Überprüfung findet statt, um zu erkennen, ob die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs-Durchführungsbedin gungen erfüllt sind oder nicht (Schritt 702). Wie in Fig. 51 gezeigt ist, werden die Katalysator-Verschlechterungs-Erfas sungs-Durchführungsbedingungen als gegeben oder nicht gegeben entschieden, indem überprüft wird, ob alle der folgenden Bedingungen erfüllt sind oder nicht: die erste Rückkopplungs- Regelung wird mittels des ersten Sauerstoffsensors 586 durch geführt; die zweite Rückkopplungs-Regelung wird mittels des zweiten Sauerstoffsensors 588 durc 12076 00070 552 001000280000000200012000285911196500040 0002004328099 00004 11957hgeführt; die Betriebs bedingungen liegen innerhalb eines Katalysator-Verschlech terungs-Erfassungsbereichs, welcher durch eine Motorlast E_c und eine Motordrehzahl N_e bestimmt wird; das Aufwärmen des Ver brennungsmotors ist vollendet; die Einlaß-Lufttemperatur ist größer gleich einem gesetzten Wert (Einlaß-Lufttemperatur festgesetzter Wert); und es herrscht eine vorbestimmte Ge schwindigkeit (ein Wechsel in der Motorlast E_c wie aufgrund der Menge der Einlaßluft, des Öffnungsgrads des Drosselventils, der eingespritzten Kraftstoffmenge, oder ähnlichem ist gleich oder kleiner als ein festgesetzter Wert).

Bei dem obigen Entscheidungsschritt (Schritt 702) wird "NEIN" entschieden, wenn eine der obigen Bedingungen nicht erfüllt ist, und das Programm kehrt dann zum Lesen der Kata lysator-Verschlechterungs-Erfassungs-Durchführungsbedingungen (Schritt 701) zurück. Wenn bei der Entscheidung (Schritt 702) alle Bedingungen erfüllt sind und die Antwort "JA" lautet, wird die Messung einer Anzahl von Zyklusdauern des ersten Detektorsignals und einer Anzahl von Zyklusdauern des zweiten Detektorsignals und eine Messung der Motorlast und der Abgas temperatur als Betriebszustands-Werte des Verbrennungsmotors 502 begonnen (Schritt 703). Eine Messung eines ersten Umgebungsbereichs des ersten Detektorsignals und eines zweiten Umgebungsbereichs des zweiten Detektorsignals wird dann in Schritt 704 gestartet. Die vorbestimmte arithmetische Betriebs zeit TCAL wird gezählt (Schritt 705). Eine Überprüfung findet statt, ob oder ob nicht die obigen verschiedenen Messungen vervollständigt wurden, ohne daß die Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungs-Durchführungsbedingungen innerhalb der arithmetischen Betriebszeit TCAL verlassen wurden (Schritt 706).

Wie in den Fig. 44 bis 46 gezeigt ist, wird für das Messen der Anzahl der ersten Detektorsignal-Zyklen und der Anzahl der zweiten Detektorsignal-Zyklen die Anzahl der Zyklusdauern TFR und TRE gemessen, während welchen das erste Detektorsignal, welches von dem ersten Sauerstoffsensor 586 erzeugt wird, und das zweite Detektorsignal, welches von dem zweiten Sauerstoffsensor 588 erzeugt wird, zwischen dem hohen und niedrigen Zustand wechseln, wobei diese Messungen innerhalb der vorbestimmten arithmetischen Betriebszeit TCAL erfolgen und ein Aufsummieren vorgenommen wird. Wie in Fig. 44 bis 46 gezeigt ist, werden der erste Detektorsignal-Umgebungsbereich und der zweite Detektorsignal-Umgebungsbereich, welche die Bereiche SFR und SRE darstellen, durch die Zyklusdauern TFR und TRE begrenzt, in welchen das erste und zweite Detektorsignal zwischen der unteren Grenzspannung VFL und der oberen Grenzspannung VRL innerhalb der vorbestimmten arithmetischen Betriebszeit TCAL wechseln, gemessen und aufsummiert. Die Motorlast und die Abgastemperatur als die oben erwähnten Betriebszustands-Werte werden innerhalb der vorbestimmten Betriebszeit TCAL gemessen und aufsummiert.

In dem obigen Entscheidungsschritt (Schritt 706) ist in dem Fall, in dem obige verschiedene Messungen erst dann beendet wurden, nachdem die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs- Durchführungsbedingungen bereits innerhalb der arithmetischen Betriebszeit TCAL verlassen wurden, die Antwort "NEIN", wonach das Programm zu dem Leseschritt der Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungs-Durchführungsbedingungen (Schritt 701) zurückspringt. Gemäß dem obigen (Schritt 706), für den Fall, daß die verschiedenen Messungen vervollständigt wurden, ohne daß die Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs- Durchführungsbedingungen innerhalb der arithmetischen Betriebszeit TCAL verlassen wurden, und die Antwort "JA" ist, wird das Zyklusverhältnis SHUKI aus der Anzahl der ersten Detektorsignal-Zyklen und der Anzahl der zweiten Detektorsignal-Zyklen berechnet, und das Bereichs-Verhältnis SR wird aus dem ersten Detektorsignal-Umgebungsbereich und dem zweiten Detektorsignal-Umgebungsbereich berechnet, der Ver schlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswert REK wird aus dem Zyklusverhältnis SHUKI und aus dem Bereichs-Verhältnis SR berechnet, der Durchschnittswert wird aus der Motorlast und der Abgastemperatur als Betriebszustands-Werte innerhalb der arithmetischen Betriebszeit TCAL berechnet, und der Korrekturwert α wird ermittelt (Schritt 707).

Das Zyklusverhältnis SHUKI wird berechnet durch: Zyklusverhältnis SHUKI = (Anzahl der Zyklen TFR innerhalb der arithmetischen Betriebszeit TCAL)/(Anzahl der Zyklen TRE innerhalb der arithmetischen Betriebszeit TCAL). In dem Fall, in dem der Zyklus TRE des zweiten Detektorsignals innerhalb der arithmetischen Betriebszeit TCAL keinen Wechsel, also Nulldurchgang, aufweist, wird TRE = 1 gesetzt. Es wird nun angenommen, daß das Zyklusverhältnis SHUKI die folgenden Bedingungen erfüllt: das verwendete Katalysatormaterial (geringer Reinheitsgrad) < Zyklusverhältnis SHUKI < frisches Katalysatormaterial (hoher Reinheitsgrad).

Das Bereichsverhältnis SR wird berechnet durch: das Bereichsverhältnis SR = (die Summe der Bereiche SRE innerhalb der arithmetischen Betriebszeit TCAL)/(die Summe der Bereiche SFR innerhalb der arithmetischen Betriebszeit TCAL). Wie in Fig. 47 und 48 gezeigt ist, wird das Bereichsverhältnis SR so festgelegt, daß SR = SRE/SFR, wenn eine Hoch-/Niedrig- Erfassungsspannung e bei dem zweiten Sauerstoffsensor 588 < 0,45 V ist. SRE wird größer, wenn ein Reinheitsgrad groß ist. Das heißt, die folgende Bedingung ist erfüllt: Reinheitsgrad niedrig < SR < Reinheitsgrad hoch.

Der Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungs wert REK, welcher durch die Berechnung in Schritt 707 ermittelt wird, wird durch den Korrekturwert α korrigiert (Schritt 708). Das heißt, wie in Fig. 52 und 53 gezeigt ist, berechnet sich REK wie folgt: REK = SR × SHUKI × α; (REK 1), wodurch der Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswert REK, welcher aus dem Zyklusverhältnis SHUKI und dem Bereichsver hältnis SR berechnet wird, durch die Motorlast E_c und die Abgastemperatur in Form eines Korrekturwerts α korrigiert wird, wodurch nach der Korrektur der Verschlechterungs-Erfassungs- Arithmetik-Verknüpfungswert REK erhalten wird.

Die Berechnung zum Erhalten des korrigierten Verschlech terungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswerts REK wird innerhalb der arithmetischen Betriebszeit TCAL wie oben erwähnt n-male durchgeführt (Schritt 709). Eine Überprüfung wird durchgeführt, um zu erkennen, ob die Berechnung zum Erhalten des korrigierten Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik- Verknüpfungswerts REK innerhalb der arithmetischen Betriebszeit TCAL n-male wiederholt wurde oder nicht (Schritt 710). Wenn der Entscheidungsschritt (Schritt 710) "NEIN" ergibt, springt das Datenverarbeitungsprogramm zurück zum Leseschritt für das Lesen der Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungs-Durchfüh rungsbedingungen (Schritt 701).

Wenn in dem Entscheidungsschritt (Schritt 710) "JA" ermittelt wurde, wie in Fig. 50 gezeigt ist, wird aus den korrigierten Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik- Verknüpfungswerten REK, welche durch die arithmetische Ver knüpfung n-male berechnet wurden (Schritt 711), ein arithmetischer Mittelwert REKAV berechnet. Der arithmetische Mittelwert REKAV wird mit einem Verschlechterungs-Erfassungs wert verglichen, welcher zuvor in dem Erfassungsteil 608 (Schritt 712) festgesetzt wurde, wodurch entschieden wird, ob der Katalysator in seiner Funktion sich verschlechtert hat oder nicht (Schritt 713).

In dem Entscheidungsschritt (Schritt 713) werden für den Fall, daß sich das Katalysatormaterial 528 in seiner Funktion verschlechtert hat und die Antwort entsprechend "JA" ist, Warn einrichtungen (nicht dargestellt) wie Alarmleuchten oder ähnliches aktiviert und so wird ein Alarmsignal erzeugt (Schritt 714). Nachdem der Verbrennungsmotor 502 gestartet wurde und nachdem die Überprüfung des Katalysatormaterials 528 gemäß Schritten 701 bis 714 einmal durchgeführt wurde, wird diese Überprüfung der Verschlechterung nicht mehr durchgeführt (Schritt 715), bis der Verbrennungsmotor 502 nachfolgend wieder ausgeschaltet wurde. Das Datenverarbeitungsprogramm wird beendet (Schritt 716). Aufgrund des Entscheidungsschritts 713 wird, auch wenn das Katalysatormaterial 528 sich nicht verschlechtert hat und die Antwort "NEIN" ist, die Überprüfung der Verschlechterung ebenfalls nicht mehr durchgeführt (Schritt 715), bis der Verbrennungsmotor 502 nachfolgend ausgeschaltet wurde. Das Datenverarbeitungsprogramm wird beendet (Schritt 716).

Wie oben erwähnt wird für den Fall, daß die vorbestimmten Verschlechterungs-Erfassungs-Durchführungsbedingungen erfüllt sind, mittels dem Erfassungsteil 608, welcher in der Regelungseinrichtung 568 vorgesehen ist, ein Verschlechterungs- Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswert REK ermittelt, in welchem das Zyklusverhältnis SHUKI und das Bereichsverhältnis SR des ersten und zweiten Detektorsignals in der arithmetischen Betriebszeit TCAL mittels des Korrekturwerts α korrigiert wurden und es wurde der Verschlechterungszustand des Katalysatormaterials 528 durch den arithmetischen Mittelwert REKAV des Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik- Verknüpfungswerts REK berechnet, welcher seinerseits n-male ermittelt wurde.

Aufgrunddessen, verglichen mit einem Entscheidungs schritt, welcher nur auf dem Zyklusverhältnis SHUKI und dem Bereichsverhältnis SR, wie in Fig. 49 und 50 gezeigt, basiert, wird nicht nur das Zyklusverhältnis SHUKI des ersten und zweiten Detektorsignals ermittelt, sondern auch das Bereichsverhältnis SR berechnet und multipliziert und der arithmetische Mittelwert REKAV wird aus n-malen aufgrund der Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswerte REK ermittelt, welche durch den Korrekturwert α korrigiert wurden, und die Entscheidung wird so durchgeführt. Aus diesem Grund kann der Verschlechterungszustand des Katalysatormaterials 528 korrekt gemessen werden und die Genauigkeit der Entscheidung über den Verschlechterungszustand kann verbessert werden.

Aus diesem Grund kann eine genau Wartungs-Information bezüglich des Zustands des Katalysatormaterials 528 erhalten werden und es erfolgt kein sinnloses Auswechseln des Katalysatormaterials 528 aufgrund falscher Informationen. Eine sinnlose Verwirrung aufgrund von Falschinformationen kann vermieden werden. Die Zuverlässigkeit kann verbessert werden.

Wie oben beschrieben wird gemäß diesem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel nicht nur das Zyklusverhältnis des ersten Detektorsignals des ersten Abgassensors und des zweiten Detektorsignals des zweiten Abgassensors ermittelt, sondern es wird auch das Bereichsverhältnis berechnet und multipliziert, und der Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik- Verknüpfungswert wird aufgrund des ermittelten Korrekturwerts korrigiert und daraufhin erfolgt die Überprüfung. Deshalb kann der Verschlechterungszustand des Katalysators korrekt erfaßt werden und die Entscheidungsgenauigkeit über den Verschlechterungszustand kann verbessert werden.

Obgleich bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele vorstehend im Detail beschrieben wurden, wurden diese nur aus Zwecken der Anschaulichkeit beschrieben und es sind viele Variationen oder Modifikationen der offenbarten Vorrichtungen möglich, wobei die Einzelteile anders angeordnet sein können, sofern diese Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs liegen.

Claims

1. Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, wobei ein erster Abgassensor in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors auf einer stromaufwärtigen Seite eines Katalysatormaterials angeordnet ist, und ein zweiter Abgassensor in dem Abgaskanal auf der stromabwärtigen Seite des Katalysatormaterials angeordnet ist, wodurch eine Verschlechterung des Katalysatormaterials erfaßt wird, während eine Rückkopplungs-Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aufgrund von Detektorsignalen von dem ersten und zweiten Abgassensor stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelungseinrichtung mit einer derartigen Überprüfungs funktion ausgestattet ist, daß aufgrund des Erfassens eines verschlechterten Betriebszustands ein Rückkopplungs- Korrekturwert auf einen größeren Wert festgesetzt wird als bei Normalbedingungen, eine Dual-Abgassensor-Rückkopplungs-Regelung gestoppt wird, eine Hoch-Erfassungs-Verzögerungszeit und eine Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit entsprechend einem Zyklusdauerverhältnis bei normaler Dual-Abgassensor- Rückkopplungs-Regelung derart festgesetzt werden, daß die Hoch- /Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeiten auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt werden, der Rückkopplungs-Korrekturwert auf einen Verschlechterungs-Erfassungswert festgesetzt wird, eine zweite Abgassensor-Ansprech-Verzögerungszeit aufgrund der Motorlast und der Abgastemperatur korrigiert wird, und besagter Wert aufgrund einer ersten Abgassensor-Zyklusdauer korrigiert wird, wobei die zweite Abgassensor-Ansprech-Verzögerungszeit nach Beendigung der Korrektur mit dem Verschlechterungs- Erfassungswert verglichen wird, und die Verschlechterung des Katalysatormaterials erfaßt wird.

2. Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, wobei ein erster Abgassensor in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors auf einer stromaufwärtigen Seite eines Katalysatormaterials angeordnet ist, ein zweiter Abgassensor in dem Abgaskanal auf der stromabwärtigen Seite des Katalysatormaterials angeordnet ist, wodurch eine Verschlech terung des Katalysatormaterials erfaßt wird, während eine Rückkopplungs-Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aufgrund von Detektorsignalen von dem ersten und zweiten Abgassensor stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelungseinrichtung vorgesehen ist, welche mit einer derartigen Funktion ausgestattet ist, daß eine Hoch-Erfassungs- Verzögerungszeit und eine Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit entsprechend einem Zeitverhältnis bei normaler Dual- Abgassensor-Rückkopplungsregelung festgesetzt werden, und wenn die Hoch-/Niedrig-Erfassungs-Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt wurde, Änderungscharakteristiken eines Ausgangs-Betriebsverhaltens des ersten Abgassensors mittels der ersten Abgassensor-Zyklusdauer gemessen werden, und der Verschlechterungs-Erfassungswert aufgrund der Änderungs charakteristiken korrigiert wird.

3. Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, wobei ein erster Abgassensor in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors auf einer stromaufwärtigen Seite eines Katalysatormaterials angeordnet ist, ein zweiter Abgassensor in dem Abgaskanal auf der stromabwärtigen Seite des Katalysatormaterials angeordnet ist, eine erste Rückkopplungs- Regelung durchgeführt wird, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen Sollwert aufgrund eines ersten Rückkopplungs- Regelungswerts festzusetzen, welcher aus dem ersten Detektorsignal, welches von dem ersten Abgassensor erzeugt wird, berechnet wird, und wobei eine zweite Rückkopplungs- Regelung durchgeführt wird, um den ersten Rückkopplungs- Regelungswert durch Erfassen eines Verschlechterungszustands des Katalysatormaterials aufgrund eines zweiten Rückkopplungs- Regelungswerts zu korrigieren, welcher aus einem zweiten Detektorsignal berechnet wird, welches von dem zweiten Abgassensor erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelungseinrichtung vorgesehen ist, welche eine derartige Regelung durchführt, daß für den Fall, daß die Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind, der zweite Rückkopplungs-Regelungswert aufgrund der Feststellung eines verschlechterten Betriebszustands entsprechend demjenigen zweiten Rückkopplungs-Regelungswert festgesetzt wird, welcher herrscht, wenn die Katalysator-Verschlechterungs- Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind, wobei die Summe einer Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit und einer Niedrig-Umkehr- Verzögerungszeit auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt wird, ein Verhältnis der Hoch-Umkehr-Verzögerungszeit und ein Verhältnis der Niedrig-Umkehr-Verzögerungszeit auf einen gemeinsamen, gleichen Wert festgesetzt werden, ein Korrekturwert des ersten Rückkopplungs-Regelungswerts auf einen höheren Wert als ein Korrekturwert in dem Fall, in dem die Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind, festgesetzt wird, und eine Integral-Erfassungszeit des zweiten Rückkopplungs-Regelungswerts für den Fall, daß die Katalysator- Verschlechterungs-Erfassungsbedingungen erfüllt sind, auf einen kleineren Wert als eine Integral-Erfassungszeit verglichen mit dem Fall, in dem die Katalysator-Verschlechterungs- Erfassungsbedingungen nicht erfüllt sind, festgesetzt wird.

4. Katalysator-Verschlechterungs-Erfassungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, wobei ein erster Abgassensor in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors auf einer stromaufwärtigen Seite eines Katalysatormaterials angeordnet ist, ein zweiter Abgassensor in dem Abgaskanal auf der stromabwärtigen Seite des Katalysatormaterials angeordnet ist, und eine Regelungseinrichtung zum Durchführen einer ersten Rückkopplungs-Regelung vorgesehen ist, um ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis auf einen Sollwert aufgrund des ersten Detektorsignals einzustellen, welches von dem ersten Abgas sensor erzeugt wird, und die Regelungseinrichtung zum Durchführen einer zweiten Rückkopplungs-Regelung zum Korrigieren der ersten Rückkopplungs-Regelung aufgrund eines zweiten Detektorsignals vorgesehen ist, welches von dem zweiten Abgassensor erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung einen Entscheidungsteil aufweist, welcher in dem Fall, in dem vorbestimmte Verschlechterungs- Erfassungs-Durchführungsbedingungen erfüllt sind, die Anzahl der ersten Detektorsignai-Zyklen und die Anzahl der zweiten Detektorsignal-Zyklen innerhalb einer vorbestimmten arithme tischen Betriebszeit aufgrund der Zyklusdauern, in welchen das erste und zweite Detektorsignal jeweils ihre Vorzeichen wechseln, gemessen werden, wonach ein Zyklusverhältnis berechnet wird, ein erster Detektorsignal-Umgebungsbereich und ein zweiter Detektorsignal-Umgebungsbereich innerhalb der vorbestimmten arithmetischen Betriebszeit aus den Bereichen gemessen werden, welche durch loci der Zyklusdauern umgeben werden, während das erste und zweite Detektorsignal ihre Vor zeichen wechseln, wodurch ein Bereichsverhältnis berechnet wird, und ein den Betriebszustand des Verbrennungsmotors charakterisierenden Betriebszustandswert innerhalb der vorbestimmten arithmetischen Betriebszeit gemessen wird, wobei mittels des Betriebszustandwerts ein Korrekturwert berechnet wird, Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik-Verknüpfungswerte berechnet werden, in welchen das Zyklusverhältnis und das Bereichsverhältnis mittels des Korrekturwerts korrigiert wurden, und eine arithmetische Verknüpfung durchgeführt wird, um den Verschlechterungszustand des Katalysatormaterials aufgrund der Verschlechterungs-Erfassungs-Arithmetik- Verknüpfungswerte zu ermitteln.