DE102016105277B4 - Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine, die einen Abgasreinigungskatalysator (20), der in einem Abgaskanal der Verbrennungskraftmaschine geschaffen ist, einen stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (41), der in dem Abgaskanal an einer stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators (20) in der Richtung der Abgasströmung geschaffen ist, und eine Steuervorrichtung aufweist, die eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung für die Steuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator (20) einströmt, und eine Anomaliediagnosesteuerung für die Diagnostizierung des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) auf Anomalie basierend auf einem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) durchführt, wobei,bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung die Steuervorrichtung abwechselnd und wiederholt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt (20) zwischen einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, umschaltet, und,bei der Anomaliediagnosesteuerung die Steuervorrichtung urteilt, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (41) anormal geworden ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt (20) zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch die Luft-Kraftstoff-Steuerung gemacht wird und das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als ein vorbestimmtes als mager beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis wechselt, das magerer als das als mager beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist,dadurch gekennzeichnet, dassbei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung die Steuervorrichtung ferner eine Rückkopplungssteuerung der Kraftstoffmenge durchführt, die in eine Verbrennungskammer (5) der Verbrennungskraftmaschine eingespeist wird, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt (20), ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, und basierend auf dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) eine Lernsteuerung zur Korrektur eines Parameters, der mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenhängt, durchführt,bei der Luft-Kraftstoff-Steuerung die Steuervorrichtung abwechselnd das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis umschaltet, und wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) ein vorbestimmtes als fett beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, oder geringer wird, schaltet das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis um,bei der Lernsteuerung die Steuervorrichtung basierend auf einer kumulierten Sauerstoffüberschussmenge einen Parameter korrigiert, der mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenhängt, das ein kumulierter Wert einer Sauerstoffmenge ist, die überschüssig wird, wenn während einer Sauerstoffanreicherungszeitdauer, von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird bis zu dem Zeitpunkt, wenn es wieder auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, versucht wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt (20), zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen, und basierend auf einer kumulierten Sauerstoffdefizitmenge, die ein kumulierter Wert einer Sauerstoffmenge ist, die unzureichend wird, wenn während einer Sauerstoffsenkungszeitdauer, von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn es wieder auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, versucht wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt (20), zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen, so dass die Differenz zwischen der kumulierten Sauerstoffüberschussmenge und der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge kleiner wird, und,wenn geurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (41) anormal geworden ist, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, stoppt die Steuervorrichtung basierend auf der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge zu dieser Zeit die Korrektur des Parameters, der mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenhängt, sogar wenn danach das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder geringer wird, und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet.

Description

  • Technisches Feld
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine.
  • Technologischer Hintergrund
  • Im Fachgebiet ist ein Abgasreinigungssystem bekannt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren stromaufwärtsseitig in einer Richtung der Abgasströmung und stromabwärtsseitig in einer Richtung der Abgasströmung aus einem Abgasreinigungskatalysator, der in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine geschaffen ist, vorsieht. In einer solchen Verbrennungskraftmaschine wird die Ausgabe des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors als Basis für eine Rückkopplungssteuerung verwendet, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt, ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Außerdem wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis abwechselnd auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, das fetter als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (nachstehend vereinfacht als das „fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis“ genannt) und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (nachstehend vereinfacht als das „magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis“ genannt) (siehe z.B. WO 2014/118892A1 ).
  • Insbesondere in der Verbrennungskraftmaschine, die in der WO 2014/118892A1 beschrieben ist, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das einer Ausgabe des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors entspricht (nachstehend auch als das „Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis“ genannt), ein als fett beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, oder ein kleineres Verhältnis wird, so wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet, während, wenn eine Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators eine vorbestimmte Umschaltreferenzspeichermenge, die kleiner als die maximal speicherbare Sauerstoffmenge ist, oder eine größere Menge wird, wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet. Gemäß der WO 2014/118892A1 wird aufgrund dessen als möglich erachtet, das Ausströmen von NOx aus dem Abgasreinigungskatalysator zu unterdrücken.
  • Ein Fehlererfassungssystem für einen Abgassensor ist Gegenstand der JP 2006 - 343281A . Zudem ist aus der US 2001 / 0 028 868 A1 sowie der DE 10 2008 023 893 B4 bekannt, eine Diagnose eines stromabwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors nach oder während eines Wechsels von magerem zu fettem Abgas durchzuführen. Ein Abgasreinigungssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist zudem Gegenstand der (nachveröffentlichter Stand der Technik im Sinne des §3(2) PatG) EP 3 054 135 A1 .
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Wenn ein Element, das einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor bildet, bricht, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases um den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor herum im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird in dieser Hinsicht das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors mit dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases im Wesentlichen gleich. Wenn jedoch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases um den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor herum ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors manchmal ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das von dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases verschieden ist, insbesondere wird es ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird, ist es auf diese Weise manchmal nicht möglich, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases um den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor herum genau zu erfassen. Wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, der eine fehlerhafte Ausgabe erzeugt, die durch ein gebrochenes Element verursacht wurde, auf diese Weise verwendet wird, um die vorstehend erwähnte Steuerung des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchzuführen, ist es manchmal nicht mehr länger möglich das Ausströmen von NOx usw. aus dem Abgasreinigungskatalysator zu unterdrücken.
  • Angesichtes des vorstehenden Problems ist deshalb ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, welches eine Anomalie diagnostizieren kann, wenn ein stromabwärtsseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor von einer Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird.
  • Lösung für das Problem
  • Um das Problem zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine geschaffen, das einen Abgasreinigungskatalysator aufweist, der in einem Abgaskanal der Verbrennungskraftmaschine geschaffen ist, einen stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, der in dem Abgaskanal an einer stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysator in der Richtung der Abgasströmung geschaffen ist, und eine Steuervorrichtung, die eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung für die Steuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Abgases durchführt, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt, und eine Anomaliediagnosesteuerung für die Diagnostizierung des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors auf Anomalie basierend auf einem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, wobei bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung die Steuervorrichtung abwechselnd und wiederholt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt, zwischen einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, umschaltet, und wobei bei der Anomaliediagnosesteuerung die Steuervorrichtung urteilt, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor anormal geworden ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt durch die Luft-Kraftstoff-Steuerung zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht wurde und das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als ein vorbestimmtes als mager beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis wechselt, das magerer als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Die Steuervorrichtung führt bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung ferner eine Rückkopplungssteuerung der Kraftstoffmenge durch, die in eine Verbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine eingespeist wird, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt, ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, und führt basierend auf dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors eine Lernsteuerung zur Korrektur eines Parameters durch, der mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenhängt, bei der Luft-Kraftstoff-Steuerung schaltet die Steuervorrichtung abwechselnd das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis um, und wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors ein vorbestimmtes als fett beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, oder geringer wird, schaltet das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis um, bei der Lernsteuerung korrigiert die Steuervorrichtung einen Parameter, der mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenhängt, basierend auf einer kumulierten Sauerstoffüberschussmenge, die ein kumulierter Wert einer Sauerstoffmenge ist, die überschüssig wird, wenn während einer Sauerstoffanreicherungszeitdauer, von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn es wieder auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, versucht wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt, zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen, und basierend auf einer kumulierten Sauerstoffdefizitmenge, die ein kumulierter Wert einer Sauerstoffmenge ist, die unzureichend wird, wenn während einer Sauerstoffsenkungszeitdauer, von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn es wieder auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, versucht wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt, zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen, so dass die Differenz zwischen der kumulierten Sauerstoffüberschussmenge und der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge kleiner wird, und wenn geurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor anormal geworden ist, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird, stoppt die Steuervorrichtung, basierend auf der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge zu dieser Zeit, die Korrektur des Parameters, der mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenhängt, sogar wenn danach das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder geringer wird und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wechselt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magerer als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und es wird dadurch geurteilt, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor anormal geworden ist, berechnet die Steuervorrichtung die kumulierte Sauerstoffdefizitmenge während der Zeitdauer, von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis zuletzt umgeschaltet wurde, bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis wechselt, das magerer als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und korrigiert den Parameter, der mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenhängt, so dass die Differenz zwischen der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge und der kumulierten Sauerstoffüberschussmenge kleiner wird.
  • Gemäß einem dritten Aspekt schaltet die Steuervorrichtung das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen einem konstanten als fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einem konstanten als mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, abwechselnd um, und die Steuervorrichtung veranlasst, dass der Fettgrad des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kleiner wird, wenn durch die Anomaliediagnosesteuerung in der zweiten oder dritten Erfindung geurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor anormal geworden ist.
  • Gemäß einem vierten Aspekt veranlasst die Steuervorrichtung, wenn bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung eine Zeitdauer, um das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis jeweils einmal einzustellen, als ein Zyklus definiert wird, dass der Fettgrad des als fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kleiner wird, wenn in der vierten Erfindung ein Verhältnis der Anzahl von Malen, wenn geurteilt wurde, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor anormal geworden ist, zu der Anzahl der Zykluszeitdauern ein vorbestimmtes Verhältnis oder größer wird.
  • Gemäß einem fünften Aspekt schaltet die Steuervorrichtung bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt, von dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis um, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors ein vorbestimmtes als fett beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, oder kleiner wird, und schaltet das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt, von dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis um, wenn in einer beliebigen der ersten bis zur fünften Erfindung eine Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators eine vorbestimmte Umschaltreferenzsauerstoffmenge wird, die kleiner als eine maximale speicherbare Sauerstoffmenge oder mehr wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine geschaffen, welches eine Anomalie diagnostizieren kann, wenn ein stromabwärtsseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor von einer Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine Ansicht, die schematisch eine Verbrennungskraftmaschine zeigt, in der die Anomalie-Diagnosevorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
    • [2] 2 ist eine a schematische Querschnittsansicht eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors.
    • [3] 3 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer angewendeten Spannung V und einem Ausgangsstrom I bei verschiedenen Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen A/F zeigt.
    • [4] 4 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem Ausgangsstrom I zeigt, wenn man veranlasst, dass die angewendete Spannung V konstant wird.
    • [5] 5 ist ein Zeitdiagramm, das einen Wechsel einer Sauerstoffspeichermenge eines stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators usw. zum Zeitpunkt eines normalen Betriebs einer Verbrennungskraftmaschine zeigt.
    • [6] 6 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, der von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird.
    • [7] 7 ist ein Zeitdiagramm einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge usw.
    • [8] 8 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Steuervorrichtung.
    • [9] 9 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerungsroutine einer Steuerung zur Einstellung einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge zeigt.
    • [10] 10 ist ein Flussdiagramm, das ein Flussdiagramm einer Steuerungsroutine einer Steuerung für die Diagnostizierung einer Anomalie zeigt, die einen stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor auf Anomalie diagnostiziert.
    • [11] 11 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerungsroutine bei der Steuerung zur Einstellung eines als fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und eines als mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeigt.
    • [12] 12 ist ein Zeitdiagramm, das dem der 5 ähnelt, das Änderungen einer Sauerstoffspeichermenge eines stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator usw. zeigt.
    • [13] 13 ist ein Zeitdiagramm eines Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses usw.
    • [14] 14 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Strömungsrate eines Abgases, das um einen stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor herum strömt, und einem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors.
    • [15] 15 ist ein Zeitdiagramm, das Änderungen in einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge usw. zeigt, wenn ein stromabwärtsseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird.
    • [16] 16 ist ein Zeitdiagramm, das dem in 15 ähnelt, das Änderungen einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge usw. zeigt.
    • [17] 17 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Steuervorrichtung.
    • [18] 18 ist ein Flussdiagramm einer Steuerungsroutine einer Lernsteuerung.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Abbildungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert. Man beachte, dass in der folgenden Erläuterung ähnlichen Bestandteilen dieselben Bezugszeichen zugewiesen werden.
  • <Erläuterung der Verbrennungskraftmaschine als Ganzes>
  • 1 ist eine Ansicht, die schematisch eine Verbrennungskraftmaschine zeigt, in welcher ein Abgasreinigungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Bezugnehmend auf 1, kennzeichnet 1 einen Kraftmaschinenkörper, 2 einen Zylinderblock, 3 einen Kolben, der sich innerhalb des Zylinderblocks 2 hin- und herbewegt, 4 einen Zylinderkopf, der an dem Zylinderblock 2 befestigt ist, 5 eine Verbrennungskammer, die zwischen dem Kolben 3 und dem Zylinderkopf 4 ausgebildet ist, 6 ein Einlassventil, 7 einen Einlassanschluss, 8 ein Auslassventil, und 9 einen Auslassanschluss. Das Einlassventil 6 öffnet und schließt den Einlassanschluss 7, während das Auslassventil 8 den Auslassanschluss 9 öffnet und schließt.
  • Wie in 1 gezeigt, ist eine Zündkerze 10 an einem zentralen Teil einer Innenwandoberfläche des Zylinderkopfs 4 angeordnet, während eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 11 an einem Seitenteil der Innenwandoberfläche des Zylinderkopfs 4 angeordnet ist. Die Zündkerze 10 ist eingerichtet, um einen Funken gemäß einem Zündsignal zu erzeugen. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 11 spritzt ferner gemäß einem Einspritzsignal eine vorbestimmte Kraftstoffmenge in die Verbrennungskammer 5 hinein. Man beachte, dass die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 11 auch angeordnet sein kann, um Kraftstoff in den Einlassanschluss 7 einzuspritzen. Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform Benzin mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 14,6 als Kraftstoff verwendet. Die Verbrennungskraftmaschine, die das Abgasreinigungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet, kann jedoch auch einen anderen Kraftstoff als Benzin oder einen Kraftstoff, der mit Benzin vermischt ist, verwenden.
  • Der Einlassanschluss 7 jedes Zylinders ist mit einem Ausgleichstank 14 durch einen zugehörigen Einlassläufer 13 verbunden, während der Ausgleichstank 14 durch ein Einlassrohr 15 mit einer Luftreinigungsvorrichtung 16 verbunden ist. Der Einlassanschluss 7, der Einlassläufer 13, der Ausgleichstank 14 und das Einlassrohr 15 bilden einen Einlassdurchgang aus. Ferner ist innerhalb des Einlassrohrs 15 ein Drosselventil 18 angeordnet, das durch das Drosselventilstellglied 17 betätigt wird. Das Drosselventil 18 kann durch das Drosselventilstellglied 17 betätigt werden, um dadurch die Öffnungsfläche des Einlassdurchgangs zu verändern.
  • Auf der anderen Seite ist der Auslassanschluss 9 jedes Zylinders mit einem Abgaskrümmer 19 verbunden. Der Abgaskrümmer 19 weist mehrere Läufer auf, die mit den Auslassanschlüssen 9 und einem Kopf, an dem diese Läufer gesammelt sind, verbunden. Der Kopf des Abgaskrümmers 19 ist mit einem stromaufwärtsseitigen Gehäuse 21 verbunden, welches einen stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 beherbergt. Das stromaufwärtsseitige Gehäuse 21 ist durch ein Abgasrohr 22 mit einem stromabwärtsseitigen Gehäuse 23 verbunden, welches einen stromabwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 24 beherbergt. Der Auslassanschluss 9, der Abgaskrümmer 19, das stromaufwärtsseitige Gehäuse 21, das Abgasrohr 22, und das stromabwärtsseitige Gehäuse 23 bilden einen Abgaskanal aus.
  • Die elektronische Steuerungseinheit (ECU) 31 besteht aus einem digitalen Computer, der mit Bauteilen, wie z.B. einem RAM (random access memory, Schreib-LeseSpeicher) 33, einem ROM (read only memory, Festwertspeicher) 34, einer CPU (Mikroprozessor) 35, einem Einlassanschluss 36 und einem Auslassanschluss 37 ausgestattet ist, die miteinander durch einen bidirektionalen Bus 32 verbunden sind. In dem Einlassrohr 15 ist zur Erfassung der Strömungsrate von Luft, die durch das Einlassrohr 15 strömt, ein Luftstrommesser 39 angeordnet. Die Ausgabe dieses Luftstrommessers 39 wird durch einen entsprechenden AD-Wandler 38 dem Einlassanschluss 36 eingegeben. An dem Kopf des Abgaskrümmers 19 ist ferner ein stromaufwärtsseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 angeordnet, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases erfasst, welches durch die Innenseite des Abgaskrümmers 19 hindurchströmt, (d.h. das Abgas, welches in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt). Außerdem ist in dem Abgasrohr 22 ein stromabwärtsseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 angeordnet, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases erfasst, das durch die Innenseite des Abgasrohrs 22 hindurchströmt (d.h. das Abgas, welches aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 herausströmt und in den stromabwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 24 einströmt). Die Ausgaben dieser Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40 und 41 werden auch durch die entsprechenden AD-Wandler 38 bis zum Einlassanschluss 36 eingegeben. Man beachte, dass die Konfigurationen dieser Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40 und 41 später erläutert werden.
  • Ferner weist ein Gaspedal 42 einen Lastsensor 43 auf, der mit ihm verbunden ist, welcher eine Ausgangsspannung erzeugt, die dem Betrag des Herunterdrückens des Gaspedals 42 proportional ist. Die Ausgangsspannung des Lastsensors 43 wird dem Einlassanschluss 36 durch einen zugehörigen AD-Wandler 38 eingegeben. Der Kurbelwellenwinkelsensor 44 erzeugt jedes Mal, z.B. wenn eine Kurbelwelle um 15 Grad dreht, einen Ausgangsimpuls. Dieser Ausgangsimpuls wird dem Einlassanschluss 36 eingegeben. Die CPU 35 berechnet aus dem Ausgangsimpuls dieses Kurbelwellenwinkelsensors 44 die Kraftmaschinendrehzahl. Auf der anderen Seite ist der Auslassanschluss 37 durch zugehörige Antriebsschaltkreise 45 mit den Zündkerzen 10, den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 11 und dem Drosselventilstellglied 17 verbunden. Man beachte, dass die ECU 31 als eine Steuervorrichtung agiert, die eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung für die Steuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, und basierend auf dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 eine Anomaliediagnosesteuerung für die Diagnostizierung des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 auf Anomalie durchführt.
  • Der stromaufwärtsseitige Abgasreinigungskatalysator 20 und der stromabwärtsseitige Abgasreinigungskatalysator 24 sind Dreiwege-Katalysatoren, die eine Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweisen. Insbesondere sind die Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 Dreiwege-Katalysatoren, die einen aus Keramik hergestellten Träger aufweisen, auf dem ein Edelmetall (z.B. Platin Pt) mit einer katalytischen Wirkung und einer Substanz, die eine Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweist (z.B. Cerdioxid CeO2), getragen werden. Ein Dreiwege-Katalysator weist die Funktion der gleichzeitigen Reinigung unverbrannter HC, CO und NOx auf, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Dreiwege-Katalysator einströmt, im stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird. Außerdem werden, wenn die Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 ein bestimmtes Maß an Sauerstoff speichern, die unverbrannten HC und CO und NOx gleichzeitig gereinigt, sogar wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in die Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 einströmt, ein wenig von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu der fetten Seite hin oder zu der mageren Seite hin abweicht.
  • Wenn die Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 eine Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweisen, d.h. wenn die Sauerstoffspeichermenge der Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 geringer als die maximale Speichersauerstoffmenge ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in die Abgasreinigungskatalysatoren 20, 24 einströmt, ein wenig magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, wird der überschüssige Sauerstoff, der in dem Abgas enthalten ist, entsprechend in den Abgasreinigungskatalysatoren 20, 24 gespeichert. Die Oberflächen der Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 werden deshalb im stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten. Folglich werden die unverbrannten HC, CO und NOx an den Oberflächen der Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 gleichzeitig gereinigt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das aus den Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 herausströmt, das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Auf der anderen Seite, wenn die Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 Sauerstoff freilassen können, d.h. die Sauerstoffspeichermenge der Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 größer als null ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in die Abgasreinigungskatalysatoren 20, 24 hineinströmenden Abgases ein wenig fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, wird der in dem Abgas enthaltene Sauerstoff, der für die Reduzierung des unverbrannten HC und CO unzureichend ist, aus den Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 freigelassen. Die Oberflächen der Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 werden deshalb im stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten. Folglich werden an den Oberflächen der Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 die unverbrannten HC, CO und NOx gleichzeitig gereinigt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das aus den Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 herausströmt, das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Wenn die Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 ein bestimmtes Maß an Sauerstoff speichern, sogar wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator 20 und 24 einströmt, von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu der fetten Seite hin oder zu der mageren Seite hin ein wenig abweicht, werden die unverbrannten HC, CO und NOx auf diese Weise gleichzeitig gereinigt und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das aus den Abgasreinigungskatalysatoren 20 und 24 herausströmt, wird das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • <Erläuterung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors>
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden becherartige Grenzstrom-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren als die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40 und 41 verwendet. 2 wird verwendet, um die Strukturen der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40 und 41 einfach zu erklären. Jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40 und 41 ist mit einer festen Elektrolytschicht 51, einer abgasseitigen Elektrode 52, die an einer Seitenoberfläche dergleichen angeordnet ist, einer atmosphärenseitigen Elektrode 53, die an der anderen Seitenoberfläche angeordnet ist, einer Diffusionsregelierungsschicht 54, die die Diffusion des strömenden Abgases reguliert, einer Referenzgaskammer 55 und einem Heizeinrichtungsteil 56 geschaffen, der den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 oder 41, insbesondere die Elektrolytschicht 51, erwärmt.
  • Insbesondere ist in jedem der becherartigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40 und 41 der vorliegenden Ausführungsform, die feste Elektrolytschicht 51 in einer zylindrischen Form mit einem geschlossenen Ende ausgebildet. Ins Innere der Referenzgaskammer 55, die im Innern der festen Elektrolytschicht 51 definiert ist, wird atmosphärisches Gas (Luft) eingeführt und der Wärmeeinrichtungsteil 56 wird angeordnet. Auf der innen liegenden Oberfläche der festen Elektrolytschicht 51 wird eine atmosphärische Seitenelektrode 53 angeordnet. Auf der äußeren Oberfläche der festen Elektrolytschicht 51 wird eine abgasseitige Elektrode 52 angeordnet. An der äußeren Oberfläche der festen Elektrolytschicht 51 wird eine abgasseitige Elektrode 52 angeordnet. An den äußeren Oberflächen der festen Elektrolytschicht 51 und der abgasseitigen Elektrode 52 wird eine Diffusionsregulierungsschicht 54 angeordnet, um dieselbe zu bedecken. Man beachte, dass an der Außenseite der Diffusionsregulierungsschicht 54 eine (nicht gezeigte) Schutzschicht geschaffen sein kann, um zu verhindern, dass eine Flüssigkeit, usw. an der Oberfläche der Diffusionsregulierungsschicht 54 abgeschieden wird.
  • Die feste Elektrolytschicht 51 wird durch einen gesinterten Körper aus ZrO2 (Zirkoniumoxid), HfO2, ThO2, Bi2O3, oder einem anderen ein Sauerstoffion leitenden Oxid, in welchem CaO, MgO, Y2O3, Yb2O3, usw. als Stabilisator als Stabilisator beigemischt wird, ausgebildet. Ferner wird die Diffusionsregulierungsschicht 54 aus einem porösen gesinterten Körper aus Aluminium, Magnesium, Silizium, Spinell, Mullit oder einer weiteren wärmeresistenten anorganischen Substanz gebildet. Darüber hinaus werden die abgasseitige Elektrode 52 und die atmosphärenseitige Elektrode 53 aus Platin oder einem anderen Edelmetall mit einer hohen katalytischen Wirkung ausgebildet.
  • Ferner wird zwischen der abgasseitigen Elektrode 52 und der atmosphärenseitigen Elektrode 53 eine durch die Spannungssteuervorrichtung 60 zugeführte Sensorspannung V angewendet, die auf der ECU 31 befestigt ist. Außerdem ist die ECU 31 mit einem Stromerfassungsabschnitt 61 geschaffen, der den Strom I erfasst, welcher zwischen diesen Elektroden 52 und 53 durch die feste Elektrolytschicht 51 hindurch fließt, wenn die Sensorspannung V angewendet wird. Der Strom, welcher durch diesen Stromerfassungsabschnitt 61 erfasst wird, ist der Ausgangsstrom I der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40 und 41.
  • Die auf diese Weise eingerichteten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40 und 41 weisen die Spannungs-Strom (V-I)-Charakteristik, wie jene, die in 3 gezeigt ist. Wie aus der 3 verständlich sein wird, wird der Ausgangsstrom I der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40 und 41 größer, je höherer (magerer) das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, d.h. das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F, wird. Ferner gibt es auf der V-I-Linie jedes Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/F einen Bereich parallel zu der Sensorspannung V-Achse, d.h. einen Bereich, wo sich der Ausgangsstrom I nicht sehr viel verändert, sogar wenn sich die Sensorspannung V ändert. Dieser Spannungsbereich wird der „Grenzstrombereich“ genannt. Der Strom zu diesem Zeitpunkt wird der „Grenzstrom“ genannt. In 3 werden der Grenzstrombereich und der Grenzstrom, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis 18 ist, durch W18 bzw. I18 gezeigt.
  • 4 ist eine Ansicht, welche die Beziehung zwischen dem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ausgangsstrom I zeigt, wenn man die bereitgestellte Spannung V bei ungefähr 0,45V (3) konstant hält. Wie man aus 4 verstehen wird, ändert sich der Ausgangsstrom in den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40 und 41 linear (proportional) bezüglich des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, so dass je höher (d.h. je magerer) das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, desto größer der Ausgangsstrom I aus den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40 und 41 ist. Außerdem sind die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40 und 41 eingerichtet, so dass der Ausgangsstrom I null wird, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Man beachte, dass es ebenfalls möglich ist, einen schichtenartigen Grenzstrom-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor als die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40 und 41 anstatt des Grenzstrom-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors mit dem in 2 gezeigten Aufbau zu verwenden.
  • <Basis-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung>
  • Als Nächstes wird die Basis-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung in der Verbrennungskraftmaschine der vorliegenden Ausführungsform zusammengefasst. Bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung in der vorliegenden Ausführungsform wird eine Rückkopplungssteuerung basierend auf dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 durchgeführt, um die Kraftstoffeinspritzmenge aus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 11 zu steuern, so dass das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. D.h. in der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung in der vorliegenden Ausführungsform wird eine Rückkopplungssteuerung basierend auf dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 durchgeführt, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, welches in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Man beachte, dass das „Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis“ das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bedeutet, welches dem Ausgangswert des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors entspricht.
  • Ferner wird in der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung der vorliegenden Ausführungsform das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis basierend auf dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41, usw. eingestellt. Insbesondere wird, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein mager eingestelltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Folglich wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt auch das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis. In diesem Fall wird das „mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis“ ein vorbestimmtes konstantes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches um ein bestimmtes Ausmaß magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das als der Mittelpunkt der Steuerung dient) und beispielsweise etwa 14,65 bis 20, vorzugsweise 14,65 bis 18, noch bevorzugter 14,65 bis 16 ist. Ferner kann das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgedrückt werden, das durch Addieren einer positiven Luft-Kraftstoff-Korrekturmenge zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das als Steuerungszentralpunkt (in der vorliegenden Ausführungsform, das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis) dient, erlangt wird. Wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 ein als fett beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z.B. 14,55) wird, welches ein wenig fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder geringer ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform außerdem geurteilt, dass das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis geworden ist.
  • Wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis geändert wird, wird der Sauerstoff-Überschuss/Mangel des Abgases, welches in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, kumulativ hinzuaddiert. Der „Sauerstoff-Überschuss/Mangel“ bedeutet eine Menge an Sauerstoff, die überschüssig wird oder einen Sauerstoff, welcher mangelhaft wird (Überschuss an HC, CO, usw., (nachstehend als unverbranntes Gas bezeichnet)), wenn versucht wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, welches in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen. Insbesondere wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird das Abgas, welches in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, überschüssig an Sauerstoff. Dieser überschüssige Sauerstoff wird in dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 gespeichert. Deshalb kann gesagt werden, dass der kumulierte Wert des Sauerstoff-Überschusses/Mangels (nachstehend als der „kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel“ bezeichnet) den geschätzten Wert der Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 ausdrückt.
  • Man beachte dass der Sauerstoff-Überschuss/Mangel basierend auf dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 und dem geschätzten Wert der Einlassluftmenge zu der Innenseite der Verbrennungskammer 5 berechnet wird, die basierend auf der Ausgabe des Luftstrommessers 39, usw. oder der Kraftstoffzuführmenge der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 11, usw. berechnet wird. Insbesondere wird der Sauerstoff-Überschuss/Mangel OED beispielsweise durch die Formel (1) berechnet: OED = 0,23 × Qi × ( AFup − AFR )
    Figure DE102016105277B4_0001
    wo 0,23 die Konzentration von Sauerstoff in der Luft anzeigt, Qi die Menge an Kraftstoffeinspritzung anzeigt, Afup das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 anzeigt und AFR ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das als Steuerungsmittelpunkt dient (in der vorliegenden Ausführungsform, im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis), anzeigt.
  • Wenn der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel, der durch kumulatives Hinzufügen des auf diese Weise berechneten Sauerstoff-Überschusses/Mangels der vorbestimmte Umschaltreferenzwert (welcher einer vorbestimmten Umschaltreferenzspeichermenge Cref entspricht) oder mehr wird, d.h. in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird er die vorbestimmte Umschaltreferenzspeichermenge Cref oder mehr, wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das bis dahin das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis war, auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist ein vorbestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches um einen bestimmten Grad fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das als Steuerungsmittelpunkt dient) ist, und ist beispielsweise etwa 12 bis 14,58, vorzugsweise 13 bis 14,57, noch bevorzugter 14 bis 14,55. Ferner kann das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgedrückt werden, das durch Addition einer negativen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das als Steuerungsmittelpunkt dient (in der vorliegenden Ausführungsform das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis) erlangt wird. Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Differenz des fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (fetter Grad) zu der Differenz des mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (magerer Grad) oder geringer gemacht wird.
  • Danach wird, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 wieder das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder geringer wird, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wieder zu dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht. Dann wird eine ähnliche Aktivität wiederholt. Auf diese Weise wird in der vorliegenden Ausführungsform das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, abwechselnd und wiederholt auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Mit anderen Worten wird in der vorliegenden Ausführungsform das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, welches in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, abwechselnd zwischen einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet.
  • <Erläuterung einer Luft-Kraftstoff-Steuerung unter Verwendung eines Zeitdiagramms>
  • Bezugnehmend auf 5, wird der Betrieb, wie er vorstehend erklärt ist, im Detail erläutert. 5 ist ein Zeitdiagramm der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC, des Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40, der Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20, des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED, des Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 und der Konzentration von NOx in dem Abgas, das aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 herausströmt, wenn man die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung der vorliegenden Ausführungsform durchführt.
  • Man beachte, dass die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC eine Korrekturmenge ist, die dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases entspricht, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt. Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC 0 ist, wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, das dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich ist, welches als der Steuerungsmittelpunkt dient (nachstehend als das „Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis“ bezeichnet) (in der vorliegenden Ausführungsform, das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis) dient. Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC ein positiver Wert ist, wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magerer als das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (in der vorliegenden Ausführungsform das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis), während, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC ein negativer Wert ist, wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (in der vorliegenden Ausführungsform, fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis) ist. Ferner bedeutet „Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis“ das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, zu dem die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC gemäß dem Kraftmaschinenbetriebszustand hinzuaddiert wird, d.h. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches die Referenz ist, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC geändert wird.
  • In dem in 5 gezeigten Beispiel wird in dem Zustand vor dem Zeitpunkt t1 die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich (die dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht) eingestellt. D.h. das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Damit einhergehend wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Unverbranntes Gas, usw., das in dem Abgas enthalten ist, welches in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, wird in dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 gereinigt. Damit einhergehend sinkt allmählich die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20. Da aufgrund der Reinigung in dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20, unverbranntes Gas, usw. in dem Abgas, das aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 herausströmt, nicht enthalten ist, wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Da das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird die NOx-Ausstoßmenge aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 im Wesentlichen null.
  • Wenn die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 allmählich sinkt, nähert sich die Sauerstoffspeichermenge OSA null. Damit einhergehend, beginnt ein Teil des unverbrannten Gases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, auszuströmen, ohne von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 gereinigt worden zu sein. Folglich sinkt das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdown des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 allmählich und zum Zeitpunkt t1 erreicht das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich.
  • Wenn in der vorliegenden Ausführungsform das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich oder geringer wird, wird zu Veranlassung, dass die Sauerstoffspeichermenge OSA sich erhöht, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die mager eingestellte Korrekturmenge AFClean (die dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht) umgeschaltet. Ferner wird zu diesem Zeitpunkt der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED auf null zurückgesetzt.
  • Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC umgeschaltet wird, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis Africh erreicht. Dies ist, weil sogar wenn die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 ausreichend ist, manchmal das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 herausströmt, nur sehr geringfügig von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis abweicht. Im Umkehrschluss wird das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 herausströmt, nie erreicht, wenn die Sauerstoffspeichermenge des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 ausreichend ist.
  • Wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum Zeitpunkt t1 auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, wechselt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, von dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, zum Zeitpunkt t1 auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis wechselt, erhöht sich die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20. Damit einhergehend, erhöht sich ferner allmählich der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED ebenso.
  • Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 herausströmt, ändert sich deshalb zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 kehrt zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zurück. Zu diesem Zeitpunkt ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis, aber es gibt ausreichend Spielraum in der Sauerstoffspeicherfähigkeit des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 und deshalb wird der Sauerstoff in dem einströmenden Abgas in dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 gespeichert und NOx wird durch Reduktion entfernt. Deshalb wird der Ausstoß von NOx aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 im Wesentlichen null.
  • Wenn dann zum Zeitpunkt t2 der stromaufwärtsseitige Abgasreinigungskatalysator 20 in der Sauerstoffspeichermenge OSA zunimmt, erreicht die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 die Umschaltreferenzspeichermenge Cref. Deshalb erreicht der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED den Umschaltreferenzwert OEDref, welcher der Umschaltreferenzspeichermenge Cref entspricht. Wenn in der vorliegenden Ausführungsform der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED der Umschaltreferenzwert OEDref oder mehr wird, wird die Speicherung von Sauerstoff in dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 unterbrochen, indem die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich umgeschaltet wird. Deshalb wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht. Ferner wird zu diesem Zeitpunkt der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED auf 0 zurückgesetzt.
  • Man beachte, dass die Umschaltreferenzspeichermenge Cref auf eine Menge eingestellt wird, die ausreichend klein ist, so dass die Sauerstoffspeichermenge OSA die maximal speicherbare Sauerstoffmenge Cmax nicht erreicht, sogar wenn eine unbeabsichtigte Abweichung in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufgrund einer abrupten Beschleunigung des Fahrzeugs, usw. stattfindet. Die Umschaltreferenzspeichermenge Cref wird beispielsweise 3/4 oder geringer der maximal speicherbaren Sauerstoffmenge Cmax, vorzugsweise 1/2 oder geringer davon, noch bevorzugter 1/5 oder geringer davon, bevor der stromaufwärtsseitige Abgasreinigungskatalysator 20 verwendet wird. Folglich wird die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich umgeschaltet, bevor das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdown des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 ein als mager beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht, welches ein wenig magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (z.B. 14,65, ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wobei die Differenz von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis fast dieselbe wie die Differenz zwischen dem als fett beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist).
  • Zu dem Zeitpunkt t2 , wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, wechselt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, von dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Da das Abgas, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, unverbranntes Gas, usw. enthält, sinkt allmählich die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20. Zu diesem Zeitpunkt wird die NOx-Menge, die aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 ausgestoßen wird, im Wesentlichen null.
  • Die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 sinkt allmählich, und zum Zeitpunkt t3 , erreicht das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41, in einer ähnlichen Weise wie zum Zeitpunkt t1 , das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich. Folglich wird die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC zu der mager eingestellten Korrekturmenge AFClean umgeschaltet. Dann wird der Zyklus der vorstehend beschriebenen Zeitpunkte t1 bis t3 wiederholt.
  • Wie man aus der vorstehenden Erläuterung verstehen wird, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Ausstoßmenge von NOx aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 konstant zu unterdrücken. D.h. so lange man die vorstehend beschriebene Steuerung durchführt, ist es grundsätzlich möglich, die Ausstoßmenge an NOx aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 im Wesentlichen null zu machen. Ferner ist die kumulierte Zeitdauer, wenn der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED berechnet wird, kurz, deshalb wird im Vergleich mit dem Fall der kumulativen Addition der Werte über eine lange Zeitdauer verhindert, dass Fehler in der Berechnung auftreten. Aus diesem Grunde wird dem entgegengewirkt, dass NOx aufgrund eines Berechnungsfehlers des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED ausgestoßen wird.
  • Wenn ferner die Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators konstant gehalten wird, sinkt im Allgemeinen die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators. D.h. um die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators hoch zu halten, muss die Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators abweichen. Wie in 5 gezeigt, abweicht gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 im Gegensatz dazu konstant auf und ab, deshalb wird die Sauerstoffspeicherfähigkeit davon abgehalten, zu sinken.
  • Man beachte, dass in der vorstehenden Ausführungsform, während der Zeiten t1 bis t2 die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC in der mager eingestellten Korrekturmenge AFClean gehalten wird. Während dieser Zeitdauer muss jedoch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC nicht notwendigerweise konstant gehalten werden. Sie kann eingestellt werden, zu abweichen, wie z.B. allmählich zu sinken. Alternativ ist es auch möglich während der Zeitdauer der Zeiten t1 bis t2 , die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf einen Wert kleiner als 0 (z.B. die fett eingestellte Korrekturmenge, usw.) temporär einzustellen.
  • In ähnlicher Weise wird in der vorstehenden Ausführungsform während der Zeiten t2 bis t3 die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC in der fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich gehalten. Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC muss jedoch während dieser Zeitdauer nicht notwendigerweise konstant gehalten werden. Sie kann eingestellt werden, zu abweichen, wie z.B. allmählich zu steigen. Alternativ ist es auch möglich während der Zeitdauer der Zeiten t2 bis t3 , die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf einen Wert größer als 0 (z.B. die mager eingestellte Korrekturmenge, usw.) temporär einzustellen.
  • Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC eingestellt wird, d.h. das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird durch die ECU 31 eingestellt. Deshalb kann gesagt werden, dass die ECU 31 kontinuierlich oder mit Unterbrechungen das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis macht, bis geschätzt wird, dass die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20, die Umschaltreferenzspeichermenge Cref oder mehr geworden ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das durch den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 erfasst wird, das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder geringer wird, und kontinuierlich oder mit Unterbrechungen das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis macht, bis das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das durch den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 erfasst wird, ein als fett beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder geringer wird, ohne dass die Sauerstoffspeichermenge OSA die maximal speicherbare Sauerstoffmenge Cmax erreicht, wenn geschätzt wird, dass die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 die Umschaltreferenzspeichermenge Cref oder mehr geworden ist.
  • Einfacher gesagt, kann in der vorliegenden Ausführungsform die ECU 31 veranlasst werden, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (d.h. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt) auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umzuschalten, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 erfasst wird, das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder geringer wird, und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (d.h. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt) auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umzuschalten, wenn die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 die Umschaltreferenzspeichermenge Cref oder mehr wird.
  • <Gebrochenes Element des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors>
  • In dieser Hinsicht kann als eine Anomalie, welche an solchen vorstehend beschriebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40, 41 stattfindet, das Brechen des Elements, das den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 oder 41 bildet, erwähnt werden, d.h. das Phänomen, das als „gebrochenes Element“ bezeichnet wird. Insbesondere tritt manchmal ein Riss auf, der durch die feste Elektrolytschicht 51 und die Diffusionsregulierungsschicht 54 (C1 von 6) hindurchgeht oder ein Riss, welcher durch die feste Elektrolytschicht 51 und die Diffusionsregulierungsschicht 54 plus der zwei Elektroden 52, 53 (C2 von 6) hindurchgeht. Wenn ein solches gebrochenes Element, wie in 6 gezeigt, auftritt, strömt das Abgas in die Referenzgaskammer 55 durch den gebrochenen Teil ein.
  • Folglich, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases um die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40, 41 herum das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, strömt das Abgas des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in die Referenzgaskammer 55 ein. Folglich diffundiert in der Referenzgaskammer 55, das Abgas mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die Sauerstoffkonzentration um die atmosphärenseitige Elektrode 53 herum sinkt. Auf der anderen Seite ist auch in diesem Fall die abgasseitige Elektrode 52 durch die Diffusionsregulierungsschicht 54 dem Abgas ausgesetzt. Aus diesem Grunde sinkt die Differenz der Sauerstoffkonzentration zwischen den Umgebungen der atmosphärenseitigen Elektrode 53 und den Umgebungen der abgasseitigen Elektrode 52 und im Ergebnis werden die Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40, 41 magere Luft-Kraftstoff-Verhältnisse. D.h. wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 oder 41 von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird, sogar wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases um den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 oder 41 herum ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 oder 41 letzten Endes ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Auf der anderen Seite, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases um die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 40, 41 herum ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, findet ein solches Umkehrphänomen eines Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht statt. Dies ist, weil wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, der Ausgangsstrom jedes Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 oder 41 von der Sauerstoffmenge, welche die Oberfläche der abgasseitigen Elektrode 52 durch die Diffusionsregulierungsschicht 54 erreicht, anstatt von der Differenz der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der zwei Seiten der festen Elektrolytschicht 51 abhängt.
  • Wenn auf diese Weise der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 oder 41 von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases um den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 oder 41 herum das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird letztendlich eine fehlerhafte Ausgabe erzeugt. Z.B. wenn der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird, wenn die vorstehend beschriebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung durchgeführt wird, kann die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung aus diesem Grunde nicht länger geeignet durchgeführt werden. Aus diesem Grunde, wird es notwendig, schnell zu diagnostizieren, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird.
  • <Diagnose der Anomalie>
  • Deshalb verwendet die vorliegende Ausführungsform die vorstehend beschriebene Eigenschaft der Anomalie eines gebrochenen Elements des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41, um eine Anomalie aufgrund des gebrochenen Elements des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 zu diagnostizieren. Insbesondere wird bei der Steuerung zur Diagnose einer Anomalie, wenn, aufgrund der vorstehend beschriebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht wird, beurteilt, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 anormal geworden ist, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das als mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis beurteilt wird, wechselt.
  • Wenn außerdem in der vorliegenden Ausführungsform aufgrund einer Steuerung zur Diagnose einer Anomalie beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 anormal geworden ist, wird der absolute Wert der fett eingestellten Korrekturmenge kleiner gemacht, d.h. der Fettgrad des fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird kleiner gemacht. In der vorliegenden Ausführungsform, wird außerdem, wenn beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 anormal geworden ist, der absolute Wert der mager eingestellten Korrekturmenge kleiner gemacht, d.h. der Magergrad des mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird kleiner gemacht. Diese Situation wird unter Bezugnahme auf 7 erläutert.
  • 7 ist ein Zeitdiagramm einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC, eines Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40, einer Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20, eines kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED und eines Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41. Die gestrichelte Linie in der Abbildung zeigt den Trend, wenn der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 nicht von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt ist, während die durchgezogene Linie in der Abbildung den Trend zeigt, wenn der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Element beeinträchtigt wird.
  • In dem in 7 gezeigten Beispiel, wird vor dem Zeitpunkt t1 die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich eingestellt, so dass das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Insbesondere wird die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich zu diesem Zeitpunkt zu der zuerst fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich1 gemacht. Damit einhergehend sinkt allmählich die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 und nähert sich null. Folglich beginnt ein Teil des unverbrannten Gases usw., das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, herauszuströmen, ohne von dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 entfernt zu werden.
  • Wenn unverbranntes Gas usw. beginnt, aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 herauszuströmen, wenn der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 nicht von der Anomalie eines gebrochenen Element beeinträchtigt wird, wie durch die gestrichelte Linie in der Abbildung gezeigt, wird zum Zeitpunkt t1 das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Wenn jedoch der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird, wie durch die durchgezogene Linie in der Abbildung gezeigt ist, wechselt zum Zeitpunkt t1 , das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 von einem im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • D.h. wenn der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich eingestellt wird, d.h. wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf einen negativen Wert eingestellt wird, wechselt das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 von weniger als dem als mager beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean zu dem als mager beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean oder mehr. In der vorliegenden Ausführungsform, wenn zum Zeitpunkt t1 ein solcher Wechsel des Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 stattfindet, wird beurteilt, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird. Folglich ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Anomalie eines gebrochenen Elements des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 genau zu diagnostizieren.
  • In dem in 7 gezeigten Beispiel, wird zum Zeitpunkt t1 der Anomalie-Diagnose-Merker, welcher auf AN eingestellt wird, wenn der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 anormal geworden ist, auf AN eingestellt. Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform, wenn auf diese Weise beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird, z.B. ein Warnlicht des Fahrzeugs eingeschaltet, in dem die Verbrennungskraftmaschine befestigt ist.
  • Wenn ferner zum Zeitpunkt t1 beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird, werden der absolute Wert der fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich und der absolute Wert der mager eingestellten Korrekturmenge AFClean veranlasst, zu sinken. In dem in Fig. gezeigten Beispiel 7, wird die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich von der ersten fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich1 zu einer zweiten fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich2 mit einem kleineren absoluten Wert als die erste fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich1 (|AFCrich1|>|AFCrich2|) geändert. Ferner wird die mager eingestellte Korrekturmenge AFClean geändert von der ersten mager eingestellten Korrekturmenge AFClean1 zu einer zweiten mager eingestellten Korrekturmenge AFClean2 mit einem kleineren absoluten Wert als die erste mager eingestellten Korrekturmenge AFClean1 (|AFClean1|>|AFClean2|) geändert. Deshalb wird veranlasst, dass der Fettgrad des fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und der Magergrad des mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses sinken.
  • Folglich sinkt vom Zeitpunkt t1 an der Fettgrad des Abgases, das aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 herausströmt, und der Fettgrad des Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 sinkt. Aus diesem Grunde sinkt die Konzentration des unverbrannten Gases usw. in dem Abgas, das aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 herausströmt, und deshalb kann der Verschlechterung der Abgasemission entgegengewirkt werden. Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform beide, der absolute Wert der fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich und der absolute Wert der mager eingestellten Korrekturmenge AFClean veranlasst werden, zu sinken. Es ist jedoch nicht notwendig, beide zu senken. Es ist auch möglich, zu veranlassen, dass lediglich der absolute Wert der fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich sinkt.
  • In dem durch die durchgezogene Linie in 7 dargestellten Beispiel, wird sogar nachdem beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird, die vorstehend beschriebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung wie üblich forteingestellt. Aus diesem Grunde wird, wie wie vorstehend erläutert, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC von der fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich zu der mager eingestellten Korrekturmenge AFClean umgeschaltet, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich oder geringer wird. Aus diesem Grunde wird zum Zeitpunkt t1 die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC nicht zu der mager eingestellten Korrekturmenge AFClean umgeschaltet, sondern wird in der fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich, wie sie ist, gehalten. Aus diesem Grunde wird die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 im Wesentlichen wie sie ist, bei null gehalten.
  • Man beachte, dass wenn in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform einmal beurteilt wurde, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird, ein Warnlicht des Fahrzeugs eingeschaltet wird. Um jedoch die Genauigkeit des Beurteilung zu erhöhen, ist es auch möglich, das Warnlicht des Fahrzeugs einzuschalten, wenn während einer bestimmten Zeitdauer die Anzahl von Malen, in denen beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird, eine vorbestimmte Anzahl von Malen oder mehr ist. Alternativ, wenn man die Zeitdauer zur Einstellung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich und die mager eingestellte Korrekturmenge AFClean jede einmal als „1 Zyklus“ definiert, ist es möglich, ein Warnlicht des Fahrzeugs einzuschalten, wenn das Verhältnis der Anzahl von Malen, in denen beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird, bezüglich der Anzahl solcher Zyklen ein vorbestimmtes Verhältnis Ra (0<Ra<1) oder mehr ist.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, werden in dergleichen Weise, wenn beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements einmal beeinträchtigt wird, der absolute Wert der fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich und der absolute Wert der mager eingestellten Korrekturmenge AFClean veranlasst, zu sinken. Um jedoch eine unumkehrbare Änderung der eingestellten Korrekturmengen zu vermeiden, ist es auch möglich, zu veranlassen, dass die absoluten Werte der eingestellten Korrekturmengen sinken, wenn die Anzahl von Malen, in denen beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird, innerhalb einer bestimmten Zeitdauer eine vorbestimmte Anzahl von Malen oder mehr ist. Alternativ ist es auch möglich, zu veranlassen, dass die absoluten Werte der eingestellten Korrekturmengen sinken, wenn das Verhältnis der Anzahl von Malen, in denen beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor anormal wird, zu der Anzahl von Malen des vorstehenden Zyklus ein vorbestimmtes Verhältnis Ra (0<Ra<1) oder mehr wird.
  • Man beachte, dass bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung in der vorstehenden Ausführungsform, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 erfasst wird, das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder geringer geworden ist, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird. Ferner wird, wenn der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED ein vorbestimmter Umschaltreferenzwert OEDref oder mehr wird, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet. Als die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung kann jedoch auch eine weitere Steuerung verwendet werden. Als eine solche weitere Steuerung, kann z.B. eine Steuerung betrachtet werden, bei der, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder mehr wird, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, während, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder geringer wird, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird. Sogar in dem Falle, dass eine solche Steuerung in dergleichen Weise durchgeführt wird, kann der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 auf Anomalie eines gebrochenen Elements diagnostiziert werden.
  • <Erläuterung einer spezifischen Steuerung>
  • Als Nächstes wird bezugnehmend auf 8 bis 11, insbesondere die Steuervorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Die Steuervorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform ist eingerichtet, um die Funktionsblöcke A1 bis A8, wie sie in dem Blockdiagramm von 8 gezeigt sind, zu enthalten. Nachstehend werden unter gleichzeitiger Bezugnahme auf 8 die funktionalen Blöcke erläutert. Die Aktivitäten dieser funktionalen Blöcke A1 bis A8 werden im Wesentlichen durch die ECU 31 ausgeführt.
  • <Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge>
  • Zuerst wird die Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge erläutert. Bei der Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge werden die Zylindereinlassluftberechnungsmittel A1, Basis-Kraftstoffeinspritzberechnungsmittel A2 und die Kraftstoffeinspritzberechnungsmittel A3 verwendet.
  • Die Zylindereinlassluftberechnungsmittel A1 berechnen die Einlassluftmenge Mc zu jedem Zylinder basierend auf auf der Einlassluftströmungsrate Ga, der Kraftmaschinendrehzahl NE, und einer Abbildung oder einer Berechnungsformel, welche in dem ROM 34 der ECU 31 gespeichert ist. Die Einlassluftströmungsrate Ga wird durch den Luftstrommesser 39 gemessen, und die Kraftmaschinendrehzahl NE wird basierend auf der Ausgabe des Kurbelwellenwinkelsensors 44 berechnet.
  • Die Basis-Kraftstoffeinspritzberechnungsmittel A2 dividieren die Zylindereinlassluftmenge Mc, die durch die Einlassluftberechnungsmittel A1 berechnet wird, durch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFT, um die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge Qbase (Qbase=Mc/AFT) zu berechnen. Das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFT wird durch die nachstehend erläuterten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellungsmittel A6 berechnet.
  • Die Kraftstoffeinspritzberechnungsmittel A3 addieren die nachstehend erläuterte F/B-Korrekturmenge DFi zu der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Qbase, welche durch die Basis-Kraftstoffeinspritzberechnungsmittel A2 berechnet wurde, um die Kraftstoffeinspritzmenge Qi (Qi=Qbase+DFi) zu berechnen. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 11 wird hinsichtlich einer Einspritzung zu der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 11 angewiesen, so dass der Kraftstoff, der auf diese Weise berechneten Kraftstoffeinspritzmenge Qi aus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 11 eingespritzt wird.
  • <Berechnung des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses>
  • Als Nächstes wird die Berechnung des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erläutert. Bei der Berechnung des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses werden Sauerstoff-Überschuss/Mangel-Berechnungsmittel A4, Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge-Berechnungsmittel A5 und Lernwert-Berechnungsmittel A6 verwendet.
  • Die Sauerstoff-Überschuss/Mangel-Berechnungsmittel A4 berechnen den kumulierten Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge Qi, die durch die Kraftstoffeinspritzberechnungsmittel A3 berechnet wird, und dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40. Z.B. berechnen die Sauerstoff-Überschuss/Mangel-Berechnungsmittel A4 den kumulierten Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED durch Multiplizieren der Differenz zwischen dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und dem Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit der Kraftstoffeinspritzmenge Qi, und durch kumulierendes Addieren der Produkte.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge-Berechnungsmittel A5 berechnen die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC basierend auf dem kumulierten Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED, der durch die Sauerstoff-Überschuss/Mangel-Berechnungsmittel A4 berechnet wird und das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41. Insbesondere wird die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses basierend auf dem in 9 gezeigten Flussdiagramm berechnet.
  • Die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellungsmittel A6 addieren die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC, welche durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge-Berechnungsmittel A5 berechnet wurde, zu dem Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR (in der vorliegenden Ausführungsform ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis), um das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFT zu berechnen. Das auf diese Weise berechnete Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFT wird den Basis-Kraftstoffeinspritzberechnungsmitteln A2 und den nachstehend erläuterten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung-Berechnungsmitteln A7 eingegeben.
  • <Berechnung der F/B-Korrekturmenge>
  • Als Nächstes wird die Berechnung der F/B-Korrekturmenge basierend auf dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 erläutert. Bei der Berechnung der F/B-Korrekturmenge werden Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichungs-Berechnungsmittel A7 und F/B-Korrektur-Berechnungsmittel A8 verwendet.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung-Berechnungsmittel A7 subtrahieren das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFT, welches durch die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellungsmittel A6 berechnet wurde, von dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40, um die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF (DAF=AFup-AFT) zu berechnen. Diese Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF ist ein Wert, welcher den Überschuss/Mangel der Kraftstoffzuführmenge zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFT ausdrückt.
  • Die F/B-Korrektur-Berechnungsmittel A8 verarbeiten die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF, welche durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung-Berechnungsmittel A7 berechnet wurde, mittels einer proportionalen integralen abgeleiteten Verarbeitung (PID-Verarbeitung), um die F/B-Korrekturmenge DFi für die Kompensation des Überschusses/Mangels der Kraftstoffzuführmenge basierend auf der folgenden Formel (2) zu berechnen. Die auf diese Weise berechnete F/B-Korrekturmenge DFi wird den Kraftstoffeinspritzberechnungsmitteln A3 eingegeben. DFi = Kp ⋅ DAF + Ki ⋅ SDAF + Kd ⋅ DDAF
    Figure DE102016105277B4_0002
  • Man beachte, dass in der vorstehenden Formel (2), Kp eine voreingestellte proportionale Verstärkung (Proportionalkonstante) ist, Ki eine voreingestellte integrale Verstärkung (Integralkonstante) ist, und Kd eine voreingestellte abgeleitete Verstärkung (abgeleitete Konstante) ist. Ferner ist DDAF die Zeitableitung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF und wird durch Dividieren der Differenz zwischen der derzeit aktualisierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF und der vorher aktualisierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF durch eine Zeit, die dem Aktualisierungsintervall entspricht, berechnet. Ferner ist SDAF das zeitliche Integral der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF. Dieses zeitliche Integral SDAF wird durch Addieren der derzeit aktualisierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abweichung DAF zu dem vorher aktualisierten zeitlichen Integral SDAF (SDAF=SDAF+DAF) berechnet.
  • <Flussdiagramm der Steuerung zur Einstellung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge>
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das die Steuerungsroutine einer Steuerung zur Einstellung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge zeigt. Die in der Abbildung gezeigte Steuerungsroutine wird durch Unterbrechung in konstanten Zeitintervallen durchgeführt. Wie in 9 gezeigt, wird zuerst im Schritt S11 beurteilt, ob die Bedingung zur Berechnung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC erfüllt ist. Der Fall, in dem die Bedingung zur Berechnung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC erfüllt ist, z.B. in dem Fall, in dem normaler Betrieb durchgeführt wird, bei dem eine Rückkopplungssteuerung durchgeführt wird, durchgeführt wird, wie z.B. in dem Fall, bei dem Kraftstoffabschaltsteuerung nicht durchgeführt wird. Wenn im Schritt S11 beurteilt wird, dass die Bedingung zur Berechnung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC erfüllt ist, schreitet die Routine zum Schritt S12 voran.
  • Als Nächstes wird im Schritt S12 beurteilt, ob der Magereinstellung-Merker F1 auf „AUS“ eingestellt ist. Der Magereinstellung-Merker F1 ist ein Merker, welcher auf „AN“ eingestellt wird, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die mager eingestellte Korrekturmenge AFClean eingestellt wird, und wird ansonsten auf „AUS“ eingestellt. Wenn im Schritt S12 beurteilt wird, dass der Magereinstellung-Merker F1 auf „AUS“ eingestellt ist, schreitet die Routine zum Schritt S13 voran. Im Schritt S13 wird beurteilt, ob das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich oder geringer ist. Wenn beurteilt wird, dass das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 größer als das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich ist, schreitet die Routine zum Schritt S14 voran. Im Schritt S14 wird die Luft-Kraftstoff-Korrekturmenge AFC auf der fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich gehalten und die Steuerungsroutine wird beendet.
  • Auf der anderen Seite, wenn die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 sinkt und somit das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 herausströmt, sinkt, wird im Schritt S13 beurteilt, dass das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich oder geringer ist. In diesem Falle schreitet die Routine zum Schritt S15 voran und die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC wird zu der mager eingestellten Korrekturmenge AFClean umgeschaltet. Als Nächstes wird im Schritt S16 der Magereinstellung-Merker F1 auf „AN“ eingestellt, dann wird die Steuerungsroutine beendet.
  • Wenn der Magereinstellung-Merker F1 auf „AN“ eingestellt ist, wird in der nächsten Steuerungsroutine im Schritt S12 beurteilt, dass der Magereinstellung-Merker F1 nicht auf „AUS“ eingestellt ist, und somit schreitet die Routine zum Schritt S17 voran. Im Schritt S17 wird beurteilt, ob der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED von dem Zeitpunkt, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC zu der mager eingestellten Korrekturmenge AFClean umgeschaltet wurde, niedriger als der Umschaltreferenzwert OEDref ist. Wenn beurteilt wird, dass der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED niedriger als der Umschaltreferenzwert OEDref ist, schreitet die Routine zum Schritt S18 voran und die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC wird kontinuierlich auf die mager eingestellte Korrekturmenge AFClean eingestellt und beibehalten. Dann wird die Steuerungsroutine beendet. Auf der anderen Seite, wenn die Sauerstoffspeichermenge des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 steigt, wird letztendlich im Schritt S17 beurteilt, dass der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED dem Umschaltreferenzwert OEDref gleich oder größer als dieser ist, und somit schreitet die Routine zum Schritt S19 voran. Im Schritt S19 wird die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC zu der fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich umgeschaltet. Als Nächstes wird im Schritt S20 der Magereinstellung-Merker F1 auf „AUS“ zurückgesetzt, und dann wird die Steuerungsroutine beendet.
  • <Flussdiagramm der Steuerung zur Diagnose einer Anomalie>
  • 10 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerungsroutine einer Anomaliediagnosesteuerung zur Diagnostizierung des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 auf Anomalie zeigt. Die veranschaulichte Steuerungsroutine wird durch Unterbrechung in konstanten Zeitintervallen durchgeführt.
  • Wie in 10 gezeigt, wird im Schritt S31 zuerst beurteilt, ob die Bedingung zur Diagnostizierung einer Anomalie erfüllt ist. Der Fall, bei dem die Bedingung zur Diagnostizierung einer Anomalie erfüllt ist, ist z.B., wenn die vorstehend beschriebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung usw. durchgeführt wird. Wenn im Schritt S31 beurteilt wird, dass die Bedingung zur Diagnostizierung einer Anomalie erfüllt ist, schreitet die Routine zum Schritt S32 voran.
  • Im Schritt S32 wird beurteilt, ob in der vorstehend beschriebene Steuerung zur Einstellung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf weniger als 0 eingestellt wurde, d.h., ob das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Wenn im Schritt S32 beurteilt wird, dass die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf weniger als 0 eingestellt wird, d.h. wenn beurteilt wird, dass das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, schreitet die Routine zum Schritt S33 voran.
  • Im Schritt S33 wird beurteilt, ob der stöchiometrische Merker Fs auf AUS eingestellt worden ist. Der stöchiometrische Merker Fs ist ein Merker, welcher auf AN eingestellt wird, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich eingestellt wird, und das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das kleiner als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean und nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und welcher ansonsten auf AUS eingestellt wird. Wenn im Schritt S33 der stöchiometrische Merker Fs auf AUS eingestellt ist, schreitet die Routine zum Schritt S34 voran.
  • Im Schritt S34 wird beurteilt, ob das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 geringer als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean ist. Sofort nachdem die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich umgeschaltet wird, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 herausströmt, im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, so wird im Schritt S34 beurteilt, dass das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 geringer als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean ist, und die Routine schreitet zum Schritt S35 voran. Im Schritt S35 wird der stöchiometrische Merker Fs auf AN eingestellt, und die Steuerungsroutine wird zum Beenden veranlasst.
  • Wenn in der nächsten Steuerungsroutine der stöchiometrische Merker Fs auf AN eingestellt ist, schreitet die Routine vom Schritt S33 zum Schritt S36 voran. Im Schritt S36, wird beurteilt, ob das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean oder mehr geworden ist, d.h., ob das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das niedriger als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean zu dem als mager beurteilten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean oder mehr geändert worden ist. Wenn beurteilt wird, dass das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 nicht das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean oder mehr geworden ist, wird Steuerungsroutine zum Beenden veranlasst. Auf der anderen Seite, wenn im Schritt S36, beurteilt wird, dass das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean oder mehr geworden ist, schreitet die Routine zum Schritt S37 voran. Im Schritt S37 wird beurteilt, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 anormal ist, und die Routine schreitet zum Schritt S38 voran. Im Schritt S38 wird der stöchiometrische Merker Fs auf AUS eingestellt und die Steuerungsroutine wird zum Beenden veranlasst.
  • Auf der anderen Seite, wenn im Schritt S32 beurteilt wird, dass die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf 0 oder mehr eingestellt worden ist, d.h., wenn beurteilt wird, dass das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, schreitet die Routine zum Schritt S39 voran. Im Schritt S39 wird beurteilt, ob der stöchiometrische Merker Fs AN geworden ist. Wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt worden ist, bevor es auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt worden ist und im Schritt S35 der stöchiometrische Merker Fs auf AN eingestellt worden ist, schreitet die Routine zum Schritt S40 voran. In diesem Falle, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis voriges Mal auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt worden ist, bedeutet es, dass das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean oder mehr geworden ist. Aus diesem Grunde wird im Schritt S40 beurteilt, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 normal ist. Als Nächstes wird im Schritt S41 der stöchiometrische Merker Fs auf AUS zurückgesetzt und die Steuerungsroutine wird zum Beenden veranlasst. Wenn der stöchiometrische Merker Fs auf AUS zurückgesetzt wird, wird bei der nächsten Steuerungsroutine im Schritt S39 beurteilt, dass der stöchiometrische Merker Fs nicht AN geworden ist, und die Steuerungsroutine wird zum Beenden veranlasst.
  • <Flussdiagramm der Steuerung zur Änderung des eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses>
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerungsroutine zur Steuerung eines fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und eines mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeigt. Die veranschaulichte Steuerungsroutine wird durch Unterbrechung in konstanten Zeitintervallen durchgeführt.
  • Zuerst wird im Schritt S51 beurteilt, ob im Schritt S37 der 10 beurteilt wurde, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 anormal war. Wenn beurteilt wurde, dass im Schritt S37 nicht beurteilt wurde, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 anormal war, schreitet die Routine zum Schritt S52 voran. Im Schritt S52 wird die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich auf die erste fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich1 eingestellt. Deshalb wird in den Schritten S14 und S19 des in 9 gezeigten Flussdiagramms, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die erste fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich1 eingestellt.
  • Als Nächstes wird im Schritt S53 die mager eingestellte Korrekturmenge AFClean auf die erste mager eingestellte Korrekturmenge AFClean1 eingestellt. Deshalb wird in den Schritten S15 und S18 des in 9 gezeigten Flussdiagramms, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die erste mager eingestellte Korrekturmenge AFClean1 eingestellt.
  • Auf der anderen Seite, wenn im Schritt S51 beurteilt wird, dass beurteilt worden ist, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 anormal war, schreitet die Routine zum Schritt S54 voran. Im Schritt S54 wird die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich auf die zweite fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich2 (|AFCrich2|<|AFCrich1|) eingestellt. Deshalb wird in den Schritten S14 und S19 des in 9 gezeigten Flussdiagramms die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die zweite fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich2 eingestellt.
  • Als Nächstes wird im Schritt S55 die mager eingestellte Korrekturmenge AFClean auf die zweite mager eingestellte Korrekturmenge AFClean2 (|AFClean2|<|AFClean1|) eingestellt. Deshalb wird in den Schritten S15 und S18 des in 9 gezeigten Flussdiagramms die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die zweite mager eingestellte Korrekturmenge AFClean2 eingestellt.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 12 bis 18 ein Abgasreinigungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Der Aufbau und die Steuerung des Abgasreinigungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform sind im Wesentlichen in dem Aufbau und in der Steuerung des Abgasreinigungssystems gemäß der ersten Ausführungsform ähnlich.
  • <Abweichung an einem stromaufwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor>
  • Wenn der Kraftmaschinenkörper 1 mehrere Zylinder aufweist, tritt manchmal zwischen den Zylindern eine Abweichung in den Luft-Kraftstoff-Verhältnissen des Abgases auf, welches aus den Zylindern ausgestoßen wird. Auf der anderen Seite wird der stromaufwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 an dem Kopf des Abgaskrümmers 19 angeordnet, aber abhängig von der Position der Anordnung variiert zwischen den Zylindern das Ausmaß, mit dem das Abgas, das aus jedem Zylinder ausgestoßen wird, dem stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 ausgesetzt wird. Folglich wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 durch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, welches aus einem bestimmten spezifischen Zylinder ausgestoßen wird, stark beeinflusst. Deshalb, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, welches aus einem bestimmten spezifischen Zylinder ausgestoßen wird, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, welches sich von dem durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases unterscheidet, welches aus allen Zylindern ausgestoßen wird, findet eine Abweichung zwischen dem durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 statt. D.h. das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 weicht von dem tatsächlichen durchschnittlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu der fetten Seite oder zu der mageren Seite hin ab.
  • Ferner strömt Wasserstoff des unverbrannten Gases, usw. durch die Diffusionsregulierungsschicht des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors mit schneller Geschwindigkeit durch. Wenn die Konzentration des Wasserstoffs in dem Abgas hoch ist, weicht das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 deshalb von dem tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu der niedrigeren Seite (d.h. der fetten Seite) hin ab.
  • Wenn eine Abweichung bei dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 auf diese Weise auftritt, sogar wenn die vorstehend beschriebene Steuerung durchgeführt wird, strömen manchmal NOx und Sauerstoff aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 aus oder eine Frequenz des unverbrannten Gases, usw., das daraus herausströmt, wird höher. Dieses Phänomen wird unter Bezugnahme auf 12 nachstehend erläutert.
  • 12 ist ein Zeitdiagramm der Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20, usw., ähnlich der 5. 12 zeigt den Fall, bei dem das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 zu der fetten Seite hin abweicht. In der Abbildung zeigt die durchgezogene Linie in dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40. Auf der anderen Seite zeigt die gestrichelte Linie das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das um den stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 herum strömt.
  • In dem in 12 gezeigten Beispiel wird in dem Zustand vor dem Zeitpunkt t1 auch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich eingestellt, und deshalb wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Damit einhergehend wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich ist. Da jedoch, wie vorstehend erläutert, das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 zu der fetten Seite hin abweicht, wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. D.h. das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 wird niedriger (fetter) als das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis (gestrichelte Linie in der Abbildung). Aus diesem Grunde, d.h. weil das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu der mageren Seite hin abweicht, ist die fallende Geschwindigkeit der Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 niedriger.
  • Ferner erreicht in dem in 12 gezeigten Beispiel das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdown des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 zum Zeitpunkt t1 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich. Deshalb wird, wie vorstehend erläutert, zum Zeitpunkt t1 die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die mager eingestellte Korrekturmenge AFClean umgeschaltet. Dementsprechend wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet.
  • Damit einhergehend wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich ist. Wie jedoch vorstehend erläutert, weicht das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 zu der fetten Seite hin ab, und deshalb wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magerer als das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. D.h. das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 wird niedriger (fetter) als das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis (gestrichelte Linie in der Abbildung). Deshalb wird die wachsende Geschwindigkeit der Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 höher, und die tatsächliche Sauerstoffmenge, die dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 zugeführt wird, während das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, wird größer als die Umschaltreferenzspeichermenge Cref.
  • Wenn auf diese Weise das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 abweicht, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die mager eingestellte Korrekturmenge AFClean eingestellt wird, wird der Magergrad des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, höher. Sogar wenn die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 nicht die maximal speicherbare Sauerstoffmenge Cmax erreicht, kann aus diesem Grunde nicht der gesamte NOx oder der Sauerstoff, die in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 hineinströmen, gespeichert werden. Manchmal strömt NOx oder Sauerstoff letztendlich aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 heraus. Ferner wird zum Zeitpunkt t2 die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 die Umschaltreferenzspeichermenge Cref oder mehr. Wenn nahe dem Zeitpunkt t2 die vorstehend beschriebene unbeabsichtigte Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses usw. auftritt, können NOx oder Sauerstoff aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 herausströmen.
  • Aus dem Vorstehenden wird es notwendig, die Abweichung in dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 zu erfassen, und es ist notwendig, das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis usw. basierend auf der erfassten Abweichung zu korrigieren.
  • <Lernsteuerung>
  • Deshalb wird zur Kompensation der Abweichung des Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 während eines normalen Betriebs (d.h., wenn die Rückkopplungssteuerung basierend auf dem vorstehend beschriebenen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgeführt wird), in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Lernsteuerung durchgeführt. Nachstehend wird diese Lernsteuerung erläutert.
  • Hier wird die Zeitdauer von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der kumulierten Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED der Umschaltreferenzwert OEDref oder mehr sein wird, d.h. bis das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wieder auf das fette Luft-Kraftstoff- Verhältnis umgeschaltet wird, als die „Sauerstoff erhöhende Zeitdauer“ bezeichnet. In ähnlicher Weise wird die Zeitdauer von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder geringer wird, d.h. bis das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wieder auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, als die „Sauerstoff senkende Zeitdauer“ bezeichnet. In der Lernsteuerung der vorliegenden Ausführungsform wird die kumulierte Sauerstoffüberschussmenge als der absolute Wert des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED in der Sauerstoff erhöhenden Zeitdauer berechnet. Man beachte, dass die kumulierte Sauerstoffüberschussmenge den kumulierten Wert der Sauerstoffmenge ausdrückt, die ein Überschuss wird, wenn man versucht, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Sauerstoff erhöhenden Zeitdauer zu machen. Außerdem wird die kumulierte Sauerstoffdefizitmenge als der absolute Wert des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED in der Sauerstoff senkenden Zeitdauer berechnet. Man beachte, dass die kumulierte Sauerstoffdefizitmenge den kumulierten Wert der Sauerstoffmenge ausdrückt, die unzureichend wird, wenn man versucht, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Sauerstoff senkenden Zeitdauer zu machen. Ferner wird das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR korrigiert, so dass die Differenz dieser kumulierten Sauerstoffüberschussmenge und dieser kumulierten Sauerstoffdefizitmenge kleiner wird. 13 zeigt diesen Zustand.
  • 13 ist ein Zeitdiagramm des Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFR, der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC, des Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40, der Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20, des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED, des Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 und des Lernwerts sfbg. 13 zeigt wie 12 den Fall, bei dem das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 zu der niedrigen Seite (fetten Seite) hin abweicht. Man beachte, dass der Lernwert sfbg ein Wert ist, welcher sich gemäß der Abweichung des Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 ändert und wird in der vorliegenden Ausführungsform für die Korrektur des Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFR verwendet. Ferner kennzeichnet in der Abbildung die durchgezogene Linie in dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das der Ausgabe entspricht, welche durch den stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 erfasst wird, und die gestrichelte Linie kennzeichnet das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das um den stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 herum strömt. Ferner kennzeichnet die Einpunkt-Kettenlinie das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, d.h. ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses plus der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC und des Lernwerts sfbg.
  • In dem in 13 gezeigten Beispiel wird ähnlich den 5 und 12, in dem Zustand vor dem Zeitpunkt t1 , das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, und die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC wird auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40, wie durch die durchgezogene Linie gezeigt, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Da jedoch das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 abweicht, wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (die gestrichelte Linie in 13). In dem in 13 gezeigten Beispiel wird jedoch, wie aus der gestrichelten Linie der 13 verständlich sein wird, das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases vor dem Zeitpunkt t1 ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das fett eingestellte Luft- Kraftstoff-Verhältnis ist. Deshalb wird die Sauerstoffspeichermenge des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 allmählich gesenkt.
  • Zum Zeitpunkt t1 erreicht das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich. Folglich wird, wie vorstehend erläutert, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die mager eingestellte Korrekturmenge AFClean umgeschaltet. Nach dem Zeitpunkt t1 wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Aufgrund der Abweichung des Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40, wird jedoch das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, d.h. ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem großen Magergrad (siehe gestrichelte Linie der 13). Deshalb steigt die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 schnell an.
  • Auf der anderen Seite wird der Sauerstoff-Überschuss/Mangel OED basierend auf dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 berechnet. Wie jedoch vorstehend erläutert, findet eine Abweichung in dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 statt. Deshalb wird der berechnete Sauerstoff-Überschuss/Mangel OED ein Wert, der kleiner als der tatsächliche Sauerstoff-Überschuss/Mangel OED (d.h. eine kleinere Sauerstoffmenge) ist. Folglich wird der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED kleiner als die tatsächliche Menge.
  • Zum Zeitpunkt t2 erreicht der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED den Umschaltreferenzwert OEDref. Deshalb wird die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich umgeschaltet. Deshalb wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird die tatsächliche Sauerstoffspeichermenge OSA, wie in 13 gezeigt, größer als die Umschaltreferenzspeichermenge Cref.
  • Nach dem Zeitpunkt t2 , ähnlich dem Zustand vor dem Zeitpunkt t1 , wird die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich eingestellt und entsprechend wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt ist das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases auch ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Folglich wird die Geschwindigkeit der Senkung der Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 langsamer. Außerdem wird, wie vorstehend erläutert, zum Zeitpunkt t2 die tatsächliche Sauerstoffspeichermenge des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 größer als die Umschaltreferenzspeichermenge Cref. Deshalb wird die Zeit genommen, bis die tatsächliche Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 null erreicht.
  • Zum Zeitpunkt t3 erreicht das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich. Folglich wird, wie vorstehend erläutert, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die mager eingestellte Korrekturmenge AFClean umgeschaltet. Deshalb wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie vorstehend erläutert, der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 berechnet. Wenn in dieser Hinsicht auf die Zeitdauer von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird (Zeitpunkt t1 ) bis zu dem Zeitpunkt, wenn der geschätzte Wert der Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 die Umschaltreferenzspeichermenge Cref oder mehr wird (Zeitpunkt t2 ), in der vorliegenden Ausführungsform als die „Sauerstoffanreicherungszeitdauer Tinc“ Bezug genommen wird, wird der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED während der Sauerstoffanreicherungszeitdauer Tinc berechnet. In 13 wird der absolute Wert des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED während der Sauerstoffanreicherungszeitdauer Tinc von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 (die kumulierte Sauerstoffüberschussmenge) als R1 gezeigt.
  • Diese kumulierte Sauerstoffüberschussmenge R1 entspricht der Sauerstoffspeichermenge OSA zum Zeitpunkt t2 . Wie jedoch vorstehend erläutert, verwendet die Schätzung des Sauerstoff-Überschusses/Mangels OED das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40, und es tritt in diesem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup eine Abweichung auf. Deshalb wird in dem in 13 gezeigten Beispiel die kumulierte Sauerstoffüberschussmenge R1 von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 kleiner als der Wert, welcher der tatsächlichen Sauerstoffspeichermenge OSA zum Zeitpunkt t2 entspricht.
  • Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED auch von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 berechnet. Wenn in dieser Hinsicht auf die Zeitdauer von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird (Zeitpunkt t2 ) bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich erreicht (Zeitpunkt t3 ), als die „Sauerstoffsenkungszeitdauer Tdec“ Bezug genommen wird, wird in der vorliegenden Ausführungsform der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED während der Sauerstoffsenkungszeitdauer Tdec berechnet. In 13 wird der absolute Wert des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED während der Sauerstoffsenkungszeitdauer Tdec von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 als F1 gezeigt.
  • Diese kumulierte Sauerstoffdefizitmenge F1 entspricht der gesamten Sauerstoffmenge, welche aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 freigelassen wird. Wie jedoch vorstehend erläutert, tritt die Abweichung in dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 auf. Deshalb ist in dem in 13 gezeigten Beispiel, die kumulierte Sauerstoffdefizitmenge F1 von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 größer als der Wert, welcher der gesamten Sauerstoffmenge entspricht, welche aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 freigelassen wird.
  • In dieser Hinsicht wird in der Sauerstoffanreicherungszeitdauer Tinc Sauerstoff in dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 gespeichert, während in der Sauerstoffsenkungszeitdauer Tdec der gespeicherte Sauerstoff vollständig freigelassen wird. Deshalb sollte die kumulierte Sauerstoffüberschussmenge R1 und die kumulierte Sauerstoffdefizitmenge F1 grundsätzlich derselbe Wert sein. Wenn jedoch, wie vorstehend erläutert, in dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 eine Abweichung auftritt, ändert sich der kumulierte Wert gemäß der Abweichung. Wie vorstehend erläutert, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 zu der niedrigen Seite (fetten Seite) hin abweicht, wird die kumulierte Sauerstoffdefizitmenge F1 größer als die kumulierte Sauerstoffüberschussmenge R1 . Wenn dagegen das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 zu der höheren Seite (der mageren Seite) hin abweicht, wird die kumulierte Sauerstoffdefizitmenge F1 im Vergleicht mit der kumulierten Sauerstoffüberschussmenge R1 kleiner. Außerdem drückt die Differenz ΔΣOED zwischen der kumulierten Sauerstoffüberschussmenge R1 und der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge F1 (=R1-F1), auf die nachstehend als die „Überschuss/Mangel-Fehler“ Bezug genommen wird) das Ausmaß der Abweichung bei dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 aus. Man kann erkennen, dass je größer dieser Überschuss/Mangel-Fehler ΔΣOED ist, umso größer ist die Abweichung bei dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40.
  • Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform basierend auf dem Überschuss/Mangel-Fehler ΔΣOED das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR korrigiert. Insbesondere wird in der vorliegenden Ausführungsform das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR korrigiert, so dass die Differenz ΔΣOED zwischen der kumulierten Sauerstoffüberschussmenge R1 und der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge F1 kleiner wird.
  • Insbesondere wird in der vorliegenden Ausführungsform der Lernwert sfbg mithilfe der folgenden Formel (3) berechnet, und das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR wird mithilfe der folgenden Formel (4) korrigiert. sfbg ( n ) = sfbg ( n − 1 ) + k 1 ⋅ ΔΣ OED
    Figure DE102016105277B4_0003
     AFR = AFRbase + sfbg ( n )
    Figure DE102016105277B4_0004
  • Man beachte, dass in der vorstehenden Formel (3), „n“ die Anzahl der Berechnungen oder die Zeit ausdrückt. Deshalb ist sfbg(n) der aktuell berechnete Wert oder der aktuelle Lernwert. Außerdem ist „k1“ in der vorstehenden Formel (3) die Verstärkung, welche das Ausmaß zeigt, durch das der Überschuss/Mangel-Fehler ΔΣOED in dem Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR widergespiegelt wird. Je größer der Wert der Verstärkung „k1“, umso größer die Korrekturmenge des Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFR. Außerdem ist in der vorstehenden Formel (4) das Basis-Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFRbase ein Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches als Basis verwendet wird, und ist in der vorliegenden Ausführungsform das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Zum Zeitpunkt t3 der 13 wird, wie vorstehend erläutert, der Lernwert sfbg basierend auf der kumulierten Sauerstoffüberschussmenge R1 und der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge F1 berechnet. Da insbesondere in dem in 13 gezeigten Beispiel der absolute Wert F1 des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels in der Sauerstoffsenkungszeitdauer Tdec größer als der absolute Wert R1 des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels in der Sauerstoffanreicherungszeitdauer Tinc ist, wird zum Zeitpunkt t3 der Lernwert sfbg gesenkt.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird, wie man aus der vorstehenden Formel (4) verstehen kann, das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR basierend auf dem Lernwert sfbg korrigiert. In dem in 13 gezeigten Beispiel ist der Lernwert sfbg ein negativer Wert, und deshalb wird das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR ein Wert, der kleiner als das Basis-Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFRbase, d.h. der Wert der fetten Seite ist. Dementsprechend wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, zu der fetten Seite hin korrigiert.
    Folglich wird die Abweichung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, bezüglich des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach dem Zeitpunkt t3 kleiner als vor dem Zeitpunkt t3 . Deshalb wird die Differenz zwischen der gestrichelten Linie, die das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis kennzeichnet, und der Einpunkt-Kettenlinie, die das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach dem Zeitpunkt t3 kennzeichnet, kleiner als die Differenz vor dem Zeitpunkt t3 .
  • Ferner wird nach dem Zeitpunkt t3 auch ein Betrieb, der dem Betrieb während der Zeit t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 ähnelt, durchgeführt. Deshalb wird zum Zeitpunkt t4 , wenn der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED den Umschaltreferenzwert OEDref erreicht, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet. Dann wird zum Zeitpunkt t5 , wenn der Ausgangsstrom Irdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich erreicht, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis erneut auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet.
  • Die Zeitdauer von dem Zeitpunkt t3 bis zu dem Zeitpunkt t4 entspricht, wie vorstehend erläutert, der Sauerstoffanreicherungszeitdauer Tinc. Deshalb wird der absolute Wert des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED während dieser Zeitdauer durch die kumulierte Sauerstoffüberschussmenge R2 der 13 ausgedrückt. Ferner entspricht die Zeitdauer von dem Zeitpunkt t4 bis zu dem Zeitpunkt t5 , wie vorstehend erläutert, der Sauerstoffsenkungszeitdauer Tdec, und deshalb wird der absolute Wert des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED während dieser Zeitdauer durch die kumulierte Sauerstoffdefizitmenge F2 der 13 ausgedrückt. Ferner wird der Lernwert sfbg basierend auf der Differenz ΔΣOED(=R2-F2) der kumulierten Sauerstoffüberschussmenge R2 und der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge F2 unter Verwendung der vorstehenden Formel (3) aktualisiert. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine ähnliche Steuerung nach dem Zeitpunkt t5 wiederholt und aufgrund dessen wird der Lernwert sfbg wiederholt aktualisiert.
  • Durch die Aktualisierung des Lernwerts sfbg durch die Lernsteuerung, wie vorstehend beschrieben, wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 allmählich von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis getrennt, aber das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, nähert sich allmählich dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Folglich ist es möglich, die Abweichung bei dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 allmählich zu kompensieren.
  • Man beachte, dass, wie vorstehend erläutert, der Lernwert sfbg basierend auf dem kumulierten Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED in der den Sauerstoff erhöhenden Zeitdauer Tinc und der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED in der den Sauerstoff senkenden Zeitdauer Tdec aktualisiert wird, die auf die den Sauerstoff erhöhende Zeitdauer Tinc direkt folgt. Dies ist so, weil, wie vorstehend erläutert, die gesamte Sauerstoffmenge, die in dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 in der den Sauerstoff erhöhenden Zeitdauer Tinc gespeichert wird und die gesamte Sauerstoffmenge, die aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 in der direkt folgenden den Sauerstoff senkenden Zeitdauer Tdec freigelassen wird, gleich werden.
  • Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform basierend auf dem kumulierten Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED zu einer den Sauerstoff erhöhenden Zeitdauer Tinc und auf dem kumulierten Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED zu einer den Sauerstoff senkenden Zeitdauer Tdec der Lernwert sfbg aktualisiert. Der Lernwert sfbg kann jedoch basierend auf dem gesamten Wert oder dem durchschnittlichen Wert des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED zu mehreren Sauerstoff erhöhenden Zeitdauern Tinc und auf dem gesamten Wert oder dem durchschnittlichen Wert des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED zu mehreren den Sauerstoff senkenden Zeitdauern Tdec aktualisiert werden.
  • Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform, basierend auf dem Lernwert sfbg das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis korrigiert. Was jedoch basierend auf dem Lernwert sfbg korrigiert wird, kann ein weiterer Parameter sein, der mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenhängt. Als der andere Parameter können z.B. die Menge der Kraftstoffzuführung zu der Verbrennungskammer 5, das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge, usw. erwähnt werden.
  • Man beachte, dass auch in der vorliegenden Ausführungsform, die vorstehend beschriebene andere Steuerung als die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung durchgeführt werden kann. Insbesondere kann als die andere Steuerung, z.B. die Steuerung in Betracht gezogen werden, bei der das Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder mehr wird, und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder geringer wird.
  • In diesem Falle wird die kumulierte Sauerstoffdefizitmenge als der absolute Wert des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels in der den Sauerstoff senkenden Zeitdauer von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder geringer wird, berechnet. Außerdem wird die kumulierte Sauerstoffiiberschussmenge als der absolute Wert des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels in der den Sauerstoff erhöhenden Zeitdauer von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder mehr wird berechnet. Ferner werden das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis usw. korrigiert, so dass die Differenz zwischen dieser kumulierten Sauerstoffüberschussmenge und dieser kumulierten Sauerstoffdefizitmenge kleiner wird.
  • Deshalb kann das Vorstehende zusammenfassend gesagt werden, dass in der vorliegenden Ausführungsform bei der Lernsteuerung basierend auf der kumulierten Sauerstoffüberschussmenge in der den Sauerstoff erhöhenden Zeitdauer von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn es wieder auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, und auf der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge in der den Sauerstoff senkenden Zeitdauer von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn es wieder auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, ein Parameter, der mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenhängt, korrigiert wird, so dass die Differenz zwischen dieser kumulierten Sauerstoffüberschussmenge und dieser kumulierten Sauerstoffdefizitmenge kleiner wird.
  • <Verhalten, wenn eine Beeinträchtigung durch ein gebrochenes Element vorliegt>
  • Wie vorstehend erläutert, wird, wenn der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird, im Wesentlichen wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases um den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 herum das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Ein solches Phänomen findet jedoch abhängig von der Strömungsrate des Abgases, das um den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 herum strömt, manchmal nicht statt.
  • 14 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Strömungsrate des Abgases, das um den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 herum strömt, und dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 zeigt. 14 zeigt den Fall, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das um den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 herum strömt, ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis geworden ist, das ein wenig fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Ferner zeigen die Kreismarkierungen in der Abbildung den Fall der Verwendung eines normalen Sensors, der von einem gebrochenen Element nicht beeinträchtigt wird, während die Dreiecksmarkierungen in der Abbildung den Fall der Verwendung eines Sensor zeigen, der von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird.
  • Wie aus der 14 verständlich sein wird, wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn mit dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases übereinstimmen, wenn die Strömungsrate des Abgases, das um den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 herum strömt, groß ist, wenn der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41, nicht von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird. Deshalb wird in dem in 14 gezeigten Beispiel das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das ein wenig fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff- Verhältnis ist. Auf der anderen Seite, wenn zu diesem Zeitpunkt der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41, wie vorstehend erläutert, von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird, wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis werden. Im Gegensatz dazu, wenn die Strömungsrate des Abgases, das um den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 herum strömt, klein ist, unabhängig davon, ob der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird oder nicht, wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn mit dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases übereinstimmen, und wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis werden, das ein wenig fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Man glaubt, dass der Grund, warum das vorstehend beschriebene Phänomen auf diese Weise nicht auftritt, sogar wenn der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird, wenn die Strömungsrate des Abgases klein ist, der folgende ist. D.h. wenn die Strömungsrate des Abgases, das um den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 herum strömt, klein ist, wird die Strömungsrate des Abgases, welches in die Referenzgaskammer 55 durch dieses gebrochene Teil hinein strömt, kleiner. Aus diesem Grunde wird sich die Konzentration an Sauerstoff um die atmosphärenseitige Elektrode 53 herum nicht viel ändern, sogar wenn das Abgas in die Referenzgaskammer 55 durch den Riss einströmt. Folglich ändert sich auch das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 auch nicht, und es wird ein korrektes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgegeben.
  • <Fehlerhaftes Lernen aufgrund eines gebrochenen Elements>
  • Wenn der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird, zeigt das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis das vorstehend beschriebene Verhalten, so dass, wenn die vorstehend beschriebene Lernsteuerung durchgeführt wird, der Lernwert manchmal letztendlich irrtümlicherweise aktualisiert wird. Dieses irrtümliche Aktualisieren des Lernwerts wird unter Bezugnahme auf 15 erläutert.
  • 15 ist ein Zeitdiagramm von Parametern, wenn der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff Verhältnis-Sensor 41 von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird, wie z.B. eine Einlassluftmenge Mc, ein Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR, eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC, eine Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20, ein kumulierter Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED, ein Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41, und ein Lernwert sfbg. In dem in 15 gezeigten Beispiel wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 nicht von einem Fehler beeinträchtigt.
  • In dem in 15 gezeigten Beispiel wird in dem Zustand vor dem Zeitpunkt t1 die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich eingestellt. Aus diesem Grunde sinkt die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 allmählich und nahe dem Zeitpunkt t1 beginnen unverbranntes Gas usw. aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 herauszuströmen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Einlassluftmenge Mc zu der Verbrennungskammer 5 der Verbrennungskraftmaschine relativ klein und dementsprechend ist die Strömungsrate des Abgases, das um den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 herum strömt, relativ klein. Aus diesem Grunde wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das um den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 herum strömt, das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 damit einhergehend auch das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Folglich wird in dem veranschaulichten Beispiel zum Zeitpunkt t1 das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich oder geringer. Aus diesem Grunde wird die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC von der fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich auf die mager eingestellte Korrekturmenge AFClean umgeschaltet.
  • Wenn zum Zeitpunkt t1 die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die mager eingestellte Korrekturmenge AFClean umgeschaltet wird, erhöht sich die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 allmählich. Ferner erhöht sich damit einhergehend der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED auch allmählich und zum Zeitpunkt t2 erreicht er den Umschaltreferenzwert OEDref. Aus diesem Grunde wird zum Zeitpunkt t2 die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC von der mager eingestellten Korrekturmenge AFClean auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich umgeschaltet.
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich umgeschaltet wird, sinkt allmählich die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20. Nahe dem Zeitpunkt t3 , erreicht die Sauerstoffspeichermenge OSA des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 im Wesentlichen null. Aus diesem Grunde beginnen nahe dem Zeitpunkt t3 das unverbrannte Gas usw. aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 herauszuströmen.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird in dem in 15 gezeigten Beispiel die Einlassluftmenge Mc zu der Verbrennungskammer 5 der Verbrennungskraftmaschine relativ groß. Dementsprechend wird die Strömungsrate des Abgases, das um den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 herum strömt, ebenfalls relativ groß. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das um den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 herum strömt, das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, wird aus diesem Grunde das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Deshalb wird zum Zeitpunkt t3 das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean oder mehr und es wird beurteilt, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird.
  • Das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 wird jedoch nicht ein als fett beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich oder geringer, so dass die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC weiterhin auf der fett eingestellten Korrekturmenge gehalten wird. Aus diesem Grunde strömen unverbranntes Gas usw. aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 und ferner wird das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbleiben, das größer als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean ist.
  • Danach sinkt in dem in 15 gezeigten Beispiel zum Zeitpunkt t4 die Einlassluftmenge Mc und die Strömungsrate des Abgases, das um den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 herum strömt, wird relativ kleiner. Aus diesem Grunde ändert sich das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 in Richtung eines korrekten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases entspricht. Folglich wird zum Zeitpunkt t5 das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich oder geringer. Aus diesem Grunde wird die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC von dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFCrich auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFClean umgeschaltet.
  • Hier wird, wie vorstehend erläutert, die Sauerstoffsenkungszeitdauer, die verwendet wird, wenn der Lernwert sfbg berechnet wird, zu der Zeitdauer von dem Zeitpunkt gemacht, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich erreicht (oder wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird). Wenn die Sauerstoffsenkungszeitdauer auf diese Weise berechnet wird, wird aus diesem Grunde die Sauerstoffsenkungszeitdauer letztendlich extrem lang. Folglich wird der kumulierte Sauerstoffmangel F1 von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t5 größer als der kumulierte Sauerstoffüberschuss R1 der Zeit vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 . Wie in 15 gezeigt, wird der Lernwert sfbg veranlasst, stark zu sinken. Folglich wird, trotz dessen, dass das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 nicht von einem Fehler beeinträchtigt wird, der Lernwert sfbg geändert und der Lernwert wird letztendlich irrtümlicherweise aktualisiert. Folglich, wird das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR, wie in 15 gezeigt, letztendlich irrtümlicherweise geändert.
  • <Aktualisieren des Lernwerts zum Zeitpunkt der Anomalie des gebrochenen Elements>
  • Wenn deshalb in der vorliegenden Ausführungsform das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird, wenn beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 anormal geworden ist, sogar wenn danach das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich oder geringer wird und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, wird eine Korrektur des Lernwerts sfbg basierend auf der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge zu diesem Zeitpunkt gestoppt.
  • Wenn sich außerdem in der vorliegenden Ausführungsform, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird, das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean ist, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis ändert, das magerer als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean ist, und dadurch beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 anormal geworden ist, wird der absolute Wert des kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis zuletzt umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn sich das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean ist, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis ändert, das magerer als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean ist, als die kumulierte Sauerstoffdefizitmenge F berechnet, und die Differenz zwischen der auf diese Weise berechneten kumulierten Sauerstoffdefizitmenge F und der kumulierten Sauerstoffüberschussmenge R wird veranlasst kleiner zu werden, indem der Lernwert sfbg korrigiert wird. Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 16 das Verfahren zur Aktualisierung des Lernwerts in der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
  • 16 ist ein Zeitdiagramm, das dem in 15 ähnelt, das die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC usw. zeigt. 16 zeigt den Fall, bei dem das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 von einem geringen Fehler beeinträchtigt wird. In dem in 16 gezeigten Beispiel tendieren auch bis zu dem Zeitpunkt t3 die Parameter in dergleichen Weise wie in dem in 15 gezeigten Beispiel.
  • Ferner erreicht auch in dem in 16 gezeigten Beispiel das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 zum Zeitpunkt t3 das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean, und es wird beurteilt, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie aus 16 verständlich sein wird, die Sauerstoffspeichermenge OSA im Wesentlichen null, und entsprechend strömt in Wirklichkeit das Abgas mit fettem Luft-Kraftstoff-Verhältnis aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 heraus. Deshalb drückt der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED zur Zeit vom Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 die Sauerstoffmenge aus, welche aus dem stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 freigelassen wird und entspricht der Sauerstoffspeichermenge des stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysators 20 zum Zeitpunkt t2 . D.h. die Zeit von t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 entspricht der Sauerstoffsenkungszeitdauer Tdec in 13, während der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 der in 13 gezeigten kumulierten Sauerstoffdefizitmenge F entspricht.
    Wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFup des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 nicht von der Abweichung beeinträchtigt wird, wird aus diesem Grunde die kumulierte Sauerstoffüberschussmenge R1 in der Sauerstoffanreicherungszeitdauer Tinc von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 und die kumulierte Sauerstoffdefizitmenge F1 in der Sauerstoffsenkungszeitdauer Tdec von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 derselbe Wert. Wenn jedoch der stromaufwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 von der Abweichung beeinträchtigt wird, werden diese kumulierte Sauerstoffüberschussmenge R und diese kumulierte Sauerstoffdefizitmenge F1 verschiedene Werte.
  • Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform der Lernwert sfbg durch die vorstehende Formel (3) basierend auf der Differenz zwischen der kumulierten Sauerstoffüberschussmenge R1 in der Sauerstoffanreicherungszeitdauer Tinc von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 und der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge F1 in der Sauerstoffsenkungszeitdauer Tdec von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 , wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean oder mehr ist, berechnet, d.h. die Überschuss/Mangel-Differenz ΔΣOED(=R1-F1 ). Ferner wird das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR durch die vorstehende Formel (4) basierend auf dem berechneten Lernwert sfbg korrigiert.
  • Folglich ist in dem in 16 gezeigten Beispiel die kumulierte Sauerstoffdefizitmenge F1 größer als die kumulierte Sauerstoffüberschussmenge R1 , so wird zum Zeitpunkt t3 veranlasst, dass der Lernwert sfbg sinkt. Ferner wird folglich das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR veranlasst, zu sinken. Folglich ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, sogar wenn der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird, den Lernwert sfbg geeignet zu aktualisieren und entsprechend ist es möglich, die Abweichung in dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 geeignet zu kompensieren.
  • Ferner wird in dem in 16 gezeigten Beispiel, in dergleichen Weise wie in dem in 15 gezeigten Beispiel, die Einlassluftmenge Mc zum Zeitpunkt t4 gesenkt und die Strömungsrate des Abgases, das um den stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 herum strömt, wird relativ kleiner. Aus diesem Grunde ändert sich vom Zeitpunkt t4 an das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 in Richtung des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, und wird zum Zeitpunkt t5 das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich oder geringer. Aus diesem Grunde wird die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC von dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFCrich auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFClean umgeschaltet.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird in der vorliegenden Ausführungsform zum Zeitpunkt t5 die Aktualisierung des Lernwerts sfbg gestoppt, und entsprechend wird die Korrektur des Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFR gestoppt. Wie unter Bezugnahme auf 15 erläutert, wird der Lernwert sfbg letztendlich irrtümlicherweise aktualisiert, wenn man den Lernwert sfbg basierend auf dem kumulierten Sauerstoffmangel in der Zeit vom Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t5 aktualisiert. In der vorliegenden Ausführungsform wird zum Zeitpunkt t5 der Lernwert sfbg basierend auf dem kumulierten Sauerstoffmangel von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t5 nicht aktualisiert, so dass verhindert wird, dass der Lernwert sfbg irrtümlicherweise aktualisiert wird.
  • Man beachte, dass in der vorstehenden Ausführungsform der Lernwert sfbg zum Zeitpunkt t3 aktualisiert wird, aber der Lernwert sfbg zu diesem Zeitpunkt nicht notwendigerweise aktualisiert werden muss. D.h. aus einem anderen Grund als dem, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von einem gebrochenen Element beeinträchtigt wird, wird, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC, die auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich eingestellt werden soll, das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 manchmal das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean oder mehr. Als einen solchen Fall, kann man z.B. den Fall in Betracht ziehen, bei dem sich die Kraftmaschinenlast plötzlich ändert und sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den stromaufwärtsseitigen Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, plötzlich ändert, usw. Durch das Nichtaktualisieren des Lernwerts sfbg zum Zeitpunkt t3 wird der Lernwert davor abgehalten, irrtümlicherweise in einem solchen Falle aktualisiert zu werden.
  • <Erläuterung der Steuerung in Zweiter Ausführungsform>
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 17 und 18 eine Steuervorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform speziell erläutert. Die Steuervorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 17 gezeigt, einschließlich der funktionalen Blöcke A1 bis A10 eingerichtet. Unter diesen sind die funktionalen Blöcke A1 bis A8 ähnlich denen der funktionalen Blöcke A1 bis A8 in der ersten Ausführungsform, somit wird deren Erläuterung im Wesentlichen ausgelassen.
  • In den Lernwert-Berechnungsmitteln A9 wird der Lernwert sfbg basierend auf dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41, dem kumulierten Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED, der durch die Sauerstoff-Überschuss/Mangel-Berechnungsmittel A4, usw. berechnet wird, berechnet. Insbesondere wird der Lernwert sfbg basierend auf dem Flussdiagramm der in 18 gezeigten Lernsteuerung berechnet. Der auf diese Weise berechnete Lernwert sfbg wird in einem Speichermedium in dem RAM 33 der ECU 31 gespeichert, welches nicht gelöscht wird, sogar wenn die Zündung des Fahrzeugs, in dem die Verbrennungskraftmaschine befestigt ist, abgeschaltet ist.
  • In den Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungsmitteln A10 wird das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR basierend auf dem grundlegenden Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFRbase (z.B., stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis) berechnet und der Lernwert sfbg wird durch die Lernwert-Berechnungsmittel A9 berechnet. Insbesondere wird, wie in der vorstehend beschriebenen Formel (4) gezeigt, das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR durch Addieren des Lernwerts sfbg zu dem Basis-Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFRbase berechnet.
  • Die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellungsmittel A6 berechnen das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFT durch Addieren der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC, die durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge-Berechnungsmittel A5 berechnet wird, zu dem Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR, das durch die Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungsmittel A10 berechnet wird.
  • <Flussdiagramm der Lernsteuerung>
  • 18 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerungsroutine der Lernsteuerung zeigt. Die veranschaulichte Steuerungsroutine wird durch Unterbrechung in konstanten Zeitintervallen durchgeführt.
  • Wie in 18 gezeigt, wird zuerst im Schritt S61 beurteilt, ob die Bedingung für das Aktualisieren des Lernwerts sfbg erfüllt ist. Der Fall, bei dem die Aktualisierungsbedingung erfüllt ist, ist z.B. wenn eine normale Steuerung, usw. ausgeführt wird. Wenn im Schritt S61 beurteilt wird, dass die Bedingung für das Aktualisieren des Lernwerts sfbg erfüllt ist, schreitet die Routine zum Schritt S62 voran. Im Schritt S62 wird beurteilt, ob der Magereinstellung-Merker F1 auf AN eingestellt worden ist. Der Magereinstellung-Merker F1 ist ein Merker, welcher in der in 9 gezeigten Steuerungsroutine einer Steuerung zur Einstellung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge eingestellt wird. Wenn im Schritt S62 beurteilt wird, dass der Magereinstellung-Merker F1 auf AN eingestellt worden ist, d.h. wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf das mager eingestellte Korrekturmenge AFClean eingestellt ist, schreitet die Routine zum Schritt S63 voran.
  • Im Schritt S63 wird beurteilt, ob der Zeitpunkt der Zeitpunkt für das Umschalten der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC ist. Insbesondere wird beurteilt, ob in dem Intervall von dem Zeitpunkt, wenn die Steuerungsroutine letztes Mal geendet hat, bis zu dem Zeitpunkt, wenn sie zur jetzigen Zeit gestartet wird, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC von der fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich auf die mager eingestellte Korrekturmenge AFClean umgeschaltet wurde. Wenn im Schritt S63 beurteilt wird, dass der Zeitpunkt der Zeitpunkt für das Umschalten der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC ist, schreitet die Routine zum Schritt S64 voran. Im Schritt S64 wird der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED um den aktuellen Sauerstoff-Überschuss/Mangel OED erhöht.
  • Wenn danach das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, wird in der nächsten Steuerungsroutine, im Schritt S62 beurteilt, dass der Magereinstellung-Merker F1 auf AUS eingestellt worden ist, und die Routine schreitet zum Schritt S65 voran. Im Schritt S65, wird beurteilt, ob der Zeitpunkt der Zeitpunkt für das Umschalten der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC ist. Insbesondere, wird beurteilt, ob in dem Intervall von dem Zeitpunkt, wenn die Steuerungsroutine letztes Mal geendet hat, bis zu dem Zeitpunkt, wenn sie zur jetzigen Zeit gestartet wird, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC von der mager eingestellten Korrekturmenge AFClean auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich umgeschaltet wurde. Wenn im Schritt S65 beurteilt wird, dass der Zeitpunkt der Zeitpunkt für das Umschalten der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC ist, schreitet die Routine zum Schritt S66 voran. Im Schritt S66 wird die kumulierte Sauerstoffüberschussmenge Rn zu dem absoluten Wert des aktuellen kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED gemacht. Als Nächstes wird im Schritt S67 der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED auf 0 zurückgesetzt, und es wird veranlasst, dass die Steuerungsroutine endet.
  • In der nächsten Steuerungsroutine, gewöhnlich im Schritt S62, wird beurteilt, dass der Magereinstellung-Merker F1 auf AUS eingestellt ist, und im Schritt S65, wird beurteilt, dass der Zeitpunkt nicht der Zeitpunkt für das Umschalten der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC ist. In diesem Falle schreitet die vorliegende Steuerungsroutine zum Schritt S68 voran. Im Schritt S68 wird der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED durch den aktuellen Sauerstoff-Überschuss/Mangel OED erhöht.
  • Danach wird, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, bei der nächsten Steuerungsroutine, im Schritt S62 beurteilt, dass der Magereinstellung-Merker F1 auf AN eingestellt ist, und es wird im Schritt S63 beurteilt, dass der Zeitpunkt der Zeitpunkt für das Umschalten der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC ist. In diesem Falle schreitet die vorliegende Steuerungsroutine zum Schritt S69 voran. Im Schritt S69 wird beurteilt, ob der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 als anormal beurteilt wurde, während das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wurde. Wenn im Schritt S69 beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 nicht als anormal beurteilt worden ist, schreitet die Routine zum Schritt S70 voran.
  • Im Schritt S70 wird veranlasst, dass die kumulierte Sauerstoffdefizitmenge Fn der absolute Wert des aktuellen kumulierten Sauerstoff-Überschusses/Mangels ΣOED ist. Als Nächstes wird im Schritt S71 der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED auf „0“ zurückgesetzt. Als Nächstes wird im Schritt S72 der Lernwert sfbg basierend auf der kumulierten Sauerstoffüberschussmenge Rn, die im Schritt S66 berechnet wird, und der kumulierte Sauerstoffdefizitmenge Fn, die im Schritt S70 berechnet wird, aktualisiert, und es wird veranlasst, dass die Steuerungsroutine endet. Der auf diese Weise aktualisierte Lernwert sfbg wird verwendet, um das Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFR durch die vorstehende Formel (4) zu korrigieren.
  • Auf der anderen Seite, wenn im Schritt S69, beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 als anormal beurteilt worden ist, schreitet die Routine zum Schritt S73 voran. Im Schritt S73, wird der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED, der während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmenge AFC auf die fett eingestellte Korrekturmenge AFCrich umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean oder mehr wird, erlangt wird, als die kumulierten Sauerstoffdefizitmenge Fn berechnet. Als Nächstes wird im Schritt S71 der kumulierte Sauerstoff-Überschuss/Mangel ΣOED auf „0“ zurückgesetzt. Als Nächstes wird im Schritt S72 der Lernwert sfbg basierend auf dem kumulierten Sauerstoffüberschuss Rn, der im Schritt S66 berechnet wird, und dem kumulierten Sauerstoffmangel Fn, der im Schritt S73 berechnet wird, aktualisiert, und es wird veranlasst, dass die Steuerungsroutine endet. Der auf diese Weise aktualisierte Lernwert sfbg wird für die Korrektur des Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFR durch die vorstehende Formel (4) verwendet. Man beachte, dass, um zu verhindern, dass der Lernwert irrtümlicherweise aktualisiert wird, wenn im Schritt S69 beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 als anormal beurteilt worden ist, darf im Schritt S72 der Lernwert sfbg nicht aktualisiert werden.
  • Man beachte, dass in der vorstehenden ersten Ausführungsform und zweiten Ausführungsform, wenn beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird, der absolute Wert der fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich und der absolute Wert der mager eingestellten Korrekturmenge AFClean veranlasst werden, zu sinken. Folglich wird der Fettgrad des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das aus dem Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis plus der fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich besteht, veranlasst, zu fallen. Außerdem wird der Magergrad des mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das aus dem Steuerungsmittelpunkt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis plus der mager eingestellten Korrekturmenge AFClean besteht, veranlasst, zu fallen.
  • Wenn jedoch beurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 von der Anomalie eines gebrochenen Elements beeinträchtigt wird, können anstelle des absoluten Wertes der fett eingestellten Korrekturmenge AFCrich und des absoluten Wertes der mager eingestellten Korrekturmenge AFClean das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis direkt korrigiert werden. In diesem Falle kann, wenn beurteilt wird, dass die Anomalie eines gebrochenen Elements aufgetreten ist, der Fettgrad des fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und der Magergrad des mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses veranlasst werden, zu sinken.
  • Bezugszeichenliste
    • 1.
    Kraftmaschinenkörper
    5.
    Verbrennungskammer
    7.
    Einlassanschluss
    9.
    Auslassanschluss
    19.
    Abgaskrümmer
    20.
    stromaufwärtsseitiger Abgasreinigungskatalysator
    24.
    stromabwärtsseitiger Abgasreinigungskatalysator
    31.
    ECU
    40.
    stromaufwärtsseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor
    41.
    stromabwärtsseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor

Claims (5)

  1. Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine, die einen Abgasreinigungskatalysator (20), der in einem Abgaskanal der Verbrennungskraftmaschine geschaffen ist, einen stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (41), der in dem Abgaskanal an einer stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators (20) in der Richtung der Abgasströmung geschaffen ist, und eine Steuervorrichtung aufweist, die eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung für die Steuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator (20) einströmt, und eine Anomaliediagnosesteuerung für die Diagnostizierung des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) auf Anomalie basierend auf einem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) durchführt, wobei, bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung die Steuervorrichtung abwechselnd und wiederholt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt (20) zwischen einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, umschaltet, und, bei der Anomaliediagnosesteuerung die Steuervorrichtung urteilt, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (41) anormal geworden ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt (20) zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch die Luft-Kraftstoff-Steuerung gemacht wird und das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als ein vorbestimmtes als mager beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis wechselt, das magerer als das als mager beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung die Steuervorrichtung ferner eine Rückkopplungssteuerung der Kraftstoffmenge durchführt, die in eine Verbrennungskammer (5) der Verbrennungskraftmaschine eingespeist wird, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt (20), ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, und basierend auf dem Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) eine Lernsteuerung zur Korrektur eines Parameters, der mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenhängt, durchführt, bei der Luft-Kraftstoff-Steuerung die Steuervorrichtung abwechselnd das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis umschaltet, und wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) ein vorbestimmtes als fett beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, oder geringer wird, schaltet das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis um, bei der Lernsteuerung die Steuervorrichtung basierend auf einer kumulierten Sauerstoffüberschussmenge einen Parameter korrigiert, der mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenhängt, das ein kumulierter Wert einer Sauerstoffmenge ist, die überschüssig wird, wenn während einer Sauerstoffanreicherungszeitdauer, von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird bis zu dem Zeitpunkt, wenn es wieder auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, versucht wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt (20), zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen, und basierend auf einer kumulierten Sauerstoffdefizitmenge, die ein kumulierter Wert einer Sauerstoffmenge ist, die unzureichend wird, wenn während einer Sauerstoffsenkungszeitdauer, von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn es wieder auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, versucht wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt (20), zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen, so dass die Differenz zwischen der kumulierten Sauerstoffüberschussmenge und der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge kleiner wird, und, wenn geurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (41) anormal geworden ist, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, stoppt die Steuervorrichtung basierend auf der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge zu dieser Zeit die Korrektur des Parameters, der mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenhängt, sogar wenn danach das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) das als fett beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder geringer wird, und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet.
  2. Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis wechselt, das magerer als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und es dadurch geurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (41) anormal geworden ist, die Steuervorrichtung die kumulierte Sauerstoffdefizitmenge während der Zeitdauer berechnet, von dem Zeitpunkt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis zuletzt umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis wechselt, das magerer als das als mager beurteilte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und korrigiert den Parameter, der mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenhängt, so dass die Differenz zwischen der kumulierten Sauerstoffdefizitmenge und der kumulierten Sauerstoffüberschussmenge kleiner wird.
  3. Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei, bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung, die Steuervorrichtung das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen einem konstanten als fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einem konstanten als mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, abwechselnd umschaltet, und die Steuervorrichtung veranlasst, dass der Fettgrad des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kleiner wird, wenn durch die Anomaliediagnosesteuerung geurteilt wird, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (41) anormal geworden ist.
  4. Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine gemäß Anspruch 3, wobei, bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung, wenn man eine Zeitdauer, um das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen, als ein Zyklus definiert, die Steuervorrichtung veranlasst, dass der Fettgrad des als fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kleiner wird, wenn ein Verhältnis der Anzahl von Malen, wenn geurteilt wurde, dass der stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (41) anormal geworden ist, zu der Anzahl von Zykluszeitdauern ein vorbestimmtes Verhältnis oder größer wird.
  5. Abgasreinigungssystem einer Verbrennungskraftmaschine gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei, bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung, die Steuervorrichtung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator (20) einströmt, von dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis umschaltet, wenn das Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (41) ein vorbestimmtes als fett beurteiltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, oder kleiner wird, und schaltet das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt (20), von dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis um, wenn eine Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators (20) eine vorbestimmte Umschaltreferenzsauerstoffmenge, die kleiner als eine maximale speicherbare Sauerstoffmenge ist, oder mehr wird.
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