DE102020132545A1 - Detektionsvorrichtung für katalysatordegradation - Google Patents

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Abstract

Eine Detektionsvorrichtung (1) für Katalysatordegradation umfassts einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor (41), der abströmseitig eines Katalysators angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das aus dem Katalysator strömt, zu detektieren, und eine elektronische Steuereinheit (31), die dazu ausgebildet ist, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas, das in den Katalysator strömt, zu steuern und zu bestimmen, ob der Katalysator degradiert ist. Die elektronische Steuereinheit ist dazu ausgebildet, Degradationsbestimmungssteuern auszuführen, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das magerer oder fetter als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Die elektronische Steuereinheit ist dazu ausgebildet, auf Basis des vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor detektierten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu bestimmen, ob ein Edelmetall des Katalysators degradiert ist, wenn eine Sauerstoffspeichermenge des Katalysators beim Degradationsbestimmungssteuern variiert.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein Katalysator zum Steuern von Abgas, das aus einem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, ist in einem Auslasskanal des Verbrennungsmotors bereitgestellt. Ein Katalysator, der zur Sauerstoffspeicherung fähig ist, hält die Katalysationsatmosphäre in der Nähe eines stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, indem er Sauerstoff absorbiert oder freisetzt. Somit wird eine Verringerung der Entfernungsleistung, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis abweicht, unterbunden.
  • Ein Katalysator degradiert als ein Ergebnis von langfristiger Verwendung oder dergleichen. Es ist bekannt, dass sich die Sauerstoffspeicherfähigkeit eines Katalysators als eine typische Degradationsart eines Katalysators verringert. Da sich die Sauerstoffspeicherfähigkeit eines Katalysators verringert, verringert sich die Entfernungsleistung des Katalysators, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas schwankt. Damit die Verschlechterung von Abgasemissionen wegen der Degradation eines Katalysators reduziert wird, ist es daher wünschenswert, eine Degradation eines Katalysators detektieren zu können.
  • Eine Vorrichtung zur Diagnose von Anomalien für einen Verbrennungsmotor, die in der japanischen Patentanmeldung JP 2015 - 086 861 beschrieben wird, berechnet die maximale Sauerstoffspeichermenge eines Katalysators und bestimmt den Degradationsgrad des Katalysators auf Basis der berechneten maximalen Sauerstoffspeichermenge. Insbesondere wenn die maximale Sauerstoffspeichermenge, welche die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators angibt, kleiner als ein unterer Speichermengengrenzwert ist, bestimmt die Vorrichtung zur Diagnose von Anomalien, dass der Katalysator degradiert ist.
  • In den letzten Jahren ist die Entwicklung eines Katalysators fortgeschritten, der fähig ist, eine Verringerung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators durch Reduzieren der Degradation eines Promotors des Katalysators in einer tatsächlichen Verwendungsumgebung zu unterbinden. Bei einem derartigen Katalysator kann eine Degradationsart auftreten, in der das Edelmetall des Katalysators in einem Zustand degradiert, in dem die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators aufrechterhalten wird. In der oben beschriebenen Degradationsbestimmung auf Basis der maximalen Sauerstoffspeichermenge ist es schwierig, eine Degradation des Edelmetalls eines Katalysators zu detektieren.
  • Eine Bestimmungsvorrichtung für Katalysatordegradation, die in der japanischen Patentanmeldung JP 2012 - 197 676 beschrieben wird, hält dagegen, nachdem die Sauerstoffspeichermenge eines Katalysators null erreicht, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das in den Katalysator strömt, auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und bestimmt auf Basis der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, das zu diesem Zeitpunkt aus dem Katalysator strömt, ob Edelmetall des Katalysators degradiert ist.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Mit einem Degradationsbestimmungsverfahren, das in JP 2012 - 197 676 A beschrieben wird, strömt Abgas, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, kontinuierlich in den Katalysator, selbst nachdem die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators null erreicht hat. Unabhängig davon, ob der Katalysator degradiert ist, strömen daher große Mengen an HC und CO aus dem Katalysator, somit können sich die Abgasemissionen verschlechtern.
  • Die Erfindung stellt eine Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation bereit, die in der Lage ist, eine Degradation von Edelmetall eines Katalysators zu detektieren, während sie die Verschlechterung von Abgasemissionen reduziert.
  • Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Detektionsvorrichtung für eine Katalysatordegradation. Die Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradationist dazu ausgebildet, eine Degradation eines Katalysators zu detektieren, der in einem Auslasskanal eines Verbrennungsmotors angeordnet ist und zur Sauerstoffspeicherung fähig ist. Die Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradationumfasst einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor und eine elektronische Steuereinheit. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor ist abströmseitig des Katalysators angeordnet und dazu ausgebildet, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas zu detektieren, das aus dem Katalysator strömt. Die elektronische Steuereinheit ist dazu ausgebildet, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas zu steuern, das in den Katalysator strömt, und zu bestimmen, ob der Katalysator degradiert ist. Die elektronische Steuereinheit ist dazu ausgebildet, eine Degradationsbestimmungssteuern auszuführen, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das magerer oder fetter als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Die elektronische Steuereinheit ist dazu ausgebildet, auf Basis des vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor detektierten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu bestimmen, ob ein Edelmetall des Katalysators degradiert ist, wenn eine Sauerstoffspeichermenge des Katalysators beim Degradationsbestimmungssteuern variiert.
  • In der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradationkann die elektronische Steuereinheit dazu ausgebildet sein, ein Magersteuern als Degradationsbestimmungssteuern auszuführen, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Die elektronische Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, dass das Edelmetall des Katalysators degradiert ist, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis, ein Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder eine Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses größer als oder gleich einem Magerseite-Bestimmungswert ist, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators beim Magersteuern zunimmt.
  • In der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradationkann die elektronische Steuereinheit dazu ausgebildet sein, ein Fettsteuern als Degradationsbestimmungssteuern auszuführen, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Die elektronische Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, dass das Edelmetall des Katalysators degradiert ist, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis, ein Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder eine Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kleiner als oder gleich einem Fettseite-Bestimmungswert ist, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators beim Fettsteuern reduziert.
  • In der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradationkann die elektronische Steuereinheit dazu ausgebildet sein, als das Degradationsbestimmungssteuern ein Magersteuern, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und ein Fettsteuern, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, auszuführen. Die elektronische Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, dass das Edelmetall des Katalysators degradiert ist, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis, ein Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder eine Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses größer als oder gleich einem Magerseite-Bestimmungswert ist, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators beim Magersteuern zunimmt. Die elektronische Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, dass das Edelmetall des Katalysators degradiert ist, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis, ein Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder eine Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kleiner als oder gleich einem Fettseite-Bestimmungswert ist, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators beim Fettsteuern reduziert.
  • In der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation kann die elektronische Steuereinheit dazu ausgebildet sein, aufeinanderfolgend das Magersteuern und das Fettsteuern auszuführen.
  • In der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation kann die elektronische Steuereinheit dazu ausgebildet sein, nicht zu bestimmen, ob das Edelmetall des Katalysators degradiert ist, wenn eine Differenz zwischen dem vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor detektierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis einen oberen Grenzwert beim Degradationsbestimmungssteuern erreicht.
  • In der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation kann die elektronische Steuereinheit dazu ausgebildet sein, das Magersteuern zu starten, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner als oder gleich einem Fett-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • In der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation kann die elektronische Steuereinheit dazu ausgebildet sein, die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators zu berechnen. Die elektronische Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, das Magersteuern auszuführen, so dass die berechnete Sauerstoffspeichermenge nicht eine vorbestimmte maximale Sauerstoffspeichermenge erreicht.
  • In der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation kann die elektronische Steuereinheit dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, dass ein Promotor des Katalysators degradiert ist, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis beim Magersteuern einen oberen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert erreicht, der magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • In der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation kann die elektronische Steuereinheit dazu ausgebildet sein, das Fettsteuern zu starten, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als oder gleich einem Mager-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • In der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation kann die elektronische Steuereinheit dazu ausgebildet sein, die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators zu berechnen. Die elektronische Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, das Fettsteuern auszuführen, so dass die berechnete Sauerstoffspeichermenge nicht null erreicht.
  • In der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation kann die elektronische Steuereinheit dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, dass ein Promotor des Katalysators degradiert ist, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis beim Fettsteuern einen unteren Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert erreicht, der fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Gemäß dieser Erfindung wird eine Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation bereitgestellt, die fähig ist, eine Degradation von Edelmetall eines Katalysators zu detektieren, während sie die Verschlechterung von Abgasemissionen reduziert.
  • Figurenliste
  • Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und worin gilt:
    • 1 ist eine grafische Darstellung, die schematisch einen Verbrennungsmotor zeigt, der mit einer Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung bereitgestellt ist;
    • 2 zeigt die Charakteristika eines Dreiwege-Katalysators zum Reduzieren von Emissionen;
    • 3 ist ein Blockdiagramm, das schematisch den Aufbau der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
    • 4 ist ein Zeitdiagramm eines Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Sensors, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas variiert wird;
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine eines Bestimmungsprozesses für Katalysatordegradation in der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
    • 6 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine eines Magerseite-Bestimmungsprozesses in der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
    • 7 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine eines Fettseite-Bestimmungsprozesses in der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
    • 8 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine eines Bestimmungsprozesses für Katalysatordegradation in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
    • 9 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine eines Magerseite-Bestimmungsprozesses in der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
    • 10 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine eines Fettseite-Bestimmungsprozesses in der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
    • 11 ist ein Zeitdiagramm eines Ausgabe-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Sensors, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas variiert wird;
    • 12 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine eines Magerseite-Bestimmungsprozesses in einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
    • 13 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine eines Fettseite-Bestimmungsprozesses in der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
    • 14 ist ein Blockdiagramm, das schematisch den Aufbau einer Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
    • 15 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine eines Sauerstoffspeichermengen-Berechnungsprozesses in der vierten Ausführungsform zeigt;
    • 16 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine eines Magerseite-Bestimmungsprozesses in der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
    • 17 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine eines Fettseite-Bestimmungsprozesses in der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Hier nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen ähnliche Komponenten.
  • Erste Ausführungsform
  • Zuerst wird eine erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben.
  • Beschreibung des gesamten Verbrennungsmotors
  • Die 1 ist eine grafische Darstellung, die schematisch einen Verbrennungsmotor zeigt, der mit einer Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung bereitgestellt ist. Der in der 1 gezeigte Verbrennungsmotor ist ein Verbrennungsmotor mit Fremdzündung. Der Verbrennungsmotor ist in einem Fahrzeug montiert.
  • Wie in der 1 gezeigt wird, gibt das Bezugszeichen 2 einen Zylinderblock an, das Bezugszeichen 3 gibt Kolben an, die sich im Zylinderblock 2 hin- und herbewegen, das Bezugszeichen 4 gibt einen Zylinderkopf an, der auf der Oberseite des Zylinderblocks 2 befestigt ist, das Bezugszeichen 5 gibt Brennkammern an, die jeweils zwischen dem Kolben 3 und dem Zylinderkopf 4 definiert sind, das Bezugszeichen 6 gibt Einlassventile an, das Bezugszeichen 7 gibt Einlassanschlüsse an, das Bezugszeichen 8 gibt Auslassventile an, und das Bezugszeichen 9 gibt Auslassanschlüsse an. Die Einlassventile 6 öffnen oder schließen jeweils einen zugehörigen der Einlassanschlüsse 7. Die Auslassventile 8 öffnen oder schließen jeweils einen zugehörigen der Auslassanschlüsse 9.
  • Wie in der 1 gezeigt wird, sind die Zündkerzen 10 jeweils im Mittelabschnitt der Innenwandoberfläche des Zylinderkopfes 4 angeordnet, und die Kraftstoffeinspritzventile 11 sind jeweils im Randabschnitt der Innenwandoberfläche des Zylinderkopfes 4 angeordnet. Die Zündkerze 10 ist dazu ausgebildet, als Reaktion auf ein Zündsignal einen Zündfunken zu erzeugen. Das Kraftstoffeinspritzventil 11 spritzt als Reaktion auf ein Einspritzsignal eine vorbestimmte Menge an Kraftstoff in eine zugehörige der Brennkammern 5. In der vorliegenden Ausführungsform wird Benzin mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 14,6 als ein Kraftstoff verwendet.
  • Der Einlassanschluss 7 jedes Zylinders ist über eine zugehörige Einlassverzweigungsleitung 13 mit einem Ausgleichsbehälter 14 gekoppelt. Der Ausgleichsbehälter 14 ist über die Einlassleitung 15 mit einem Luftreiniger 16 gekoppelt. Der Einlassanschluss 7, die Einlassverzweigungsleitungen 13, der Ausgleichsbehälter 14, die Einlassleitung 15 und dergleichen bilden einen Einlasskanal, der Luft zu den Brennkammern 5 leitet. Ein Drosselventil 18 ist in der Einlassleitung 15 angeordnet. Das Drosselventil 18 wird von einem Drosselventilaktuator 17 angesteuert. Das Drosselventil 18 ändert die Öffnungsfläche des Einlasskanals, indem es vom Drosselventilaktuator 17 umgelenkt wird.
  • Andererseits ist der Auslassanschluss 9 jedes Zylinders mit einem Auslasskrümmer 19 gekoppelt. Der Auslasskrümmer 19 umfasst mehrere Verzweigungsabschnitte, die jeweils mit den Auslassanschlüssen 9 gekoppelt sind, und einen Sammelabschnitt, in dem die Verzweigungsabschnitte zusammenlaufen. Der Sammelabschnitt des Auslasskrümmers 19 ist mit einem anströmseitigen Gehäuse 21 gekoppelt, das einen anströmseitigen Katalysator 20 aufnimmt. Das anströmseitige Gehäuse 21 ist über eine Auslassleitung 22 mit einem abströmseitigen Gehäuse 24 gekoppelt. Das abströmseitige Gehäuse 24 nimmt einen abströmseitigen Katalysator 23 auf. Die Auslassanschlüsse 9, der Auslasskrümmer 19, das anströmseitige Gehäuse 21, die Auslassleitung 22, das abströmseitige Gehäuse 24 und dergleichen bilden einen Auslasskanal, durch den Abgas ausgestoßen wird, das als ein Ergebnis der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Brennkammern 5 produziert wird.
  • Verschiedenes Steuern des Verbrennungsmotors wird von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 31 ausgeführt. Mit anderen Worten funktioniert die ECU 31 als eine Steuerung für den Verbrennungsmotor. Signale aus verschiedenen Sensoren, die im Verbrennungsmotor bereitgestellt sind, werden in die ECU 31 eingegeben. Die ECU 31 steuert verschiedene Aktuatoren des Verbrennungsmotors auf Basis der Signale aus verschiedenen Sensoren und dergleichen.
  • Die ECU 31 besteht aus einem digitalen Computer und umfasst Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory, RAM) 33, Nur-Lese-Speicher (Read-Only Memory, ROM) 34, einen Mikroprozessor (CPU) 35, einen Eingabeanschluss 36 und einen Ausgabeanschluss 37, die miteinander über einen bidirektionalen Bus 32 verbunden sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist die einzelne ECU 31 bereitgestellt. Alternativ können mehrere ECUs je Funktion bereitgestellt sein.
  • Ein Luftmengenmesser 39 ist in der Einlassleitung 15 angeordnet. Der Luftmengenmesser 39 detektiert die Durchflussrate von Luft, die durch die Einlassleitung 15 strömt. Ein Signal, das vom Luftmengenmesser 39 ausgegeben wird, wird über einen zugehörigen der Analog-Digital-Wandler 38 in den Einlassanschluss 36 eingegeben.
  • Ein anströmseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 ist am Sammelabschnitt des Auslasskrümmers 19 angeordnet, das heißt in einer Abgasströmungsrichtung anströmseitig des anströmseitigen Katalysators 20. Der anströmseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 detektiert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das durch den Auslasskrümmer 19 strömt (das heißt von Abgas, das in den anströmseitigen Katalysator 20 strömt). Ein (Strom-) Signal, das vom anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 ausgegeben wird, nimmt im Verhältnis zum Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas zu. Der anströmseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 ist fähig, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas kontinuierlich (linear) zu detektieren. Ein Signal, das vom anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 ausgegeben wird, wird über einen zugehörigen der Analog-Digital-Wandler 38 in den Einlassanschluss 36 eingegeben.
  • Ein abströmseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 ist in der Auslassleitung 22 angeordnet, das heißt in der Abgasströmungsrichtung abströmseitig des anströmseitigen Katalysators 20. Der abströmseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das durch die Auslassleitung 22 strömt (das heißt von Abgas, das aus dem anströmseitigen Katalysator 20 strömt). Ein (Strom-) Signal, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 ausgegeben wird, nimmt im Verhältnis zum Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas zu. Der abströmseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 ist fähig, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas kontinuierlich (linear) zu detektieren. Ein Signal, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 ausgegeben wird, wird über einen zugehörigen der Analog-Digital-Wandler 38 in den Einlassanschluss 36 eingegeben.
  • Ein Lastsensor 43 ist mit einem Gaspedal 42 verbunden, das in dem Fahrzeug bereitgestellt ist, in dem der Verbrennungsmotor montiert ist. Der Lastsensor 43 erzeugt eine Ausgabespannung, die proportional zur Größe des Herunterdrückens des Gaspedals 42 ist. Eine Spannungsausgabe aus dem Lastsensor 43 wird über einen zugehörigen der Analog-Digital-Wandler 38 in den Einlassanschluss 36 eingegeben. Die ECU 31 berechnet eine Motorlast auf Basis eines Signals, das vom Lastsensor 43 ausgegeben wird.
  • Ein Kurbelwinkelsensor 44 ist mit dem Eingabeanschluss 36 verbunden. Der Kurbelwinkelsensor 44 erzeugt jedes Mal, wenn sich eine Kurbelwelle um einen vorbestimmten Winkel (zum Beispiel 10°) dreht, einen Ausgabeimpuls. Der Ausgabeimpuls wird in den Eingabeanschluss 36 eingegeben. Die ECU 31 berechnet eine Motordrehzahl auf Basis eines Signals, das vom Kurbelwinkelsensor 44 ausgegeben wird.
  • Andererseits ist der Ausgabeanschluss 37 über zugehörige Ansteuerschaltungen 45 mit verschiedenen Aktuatoren des Verbrennungsmotors verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Ausgabeanschluss 37 mit den Zündkerzen 10, den Kraftstoffeinspritzventilen 11 und dem Drosselventilaktuator 17 verbunden, und die ECU 31 steuert die Zündkerzen 10, die Kraftstoffeinspritzventile 11 und den Drosselventilaktuator 17. Insbesondere steuert die ECU 31 den Zündzeitpunkt jeder Zündkerze 10, den Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge jedes Kraftstoffeinspritzventils 11 und den Öffnungsgrad des Drosselventils 18.
  • Der oben beschriebene Verbrennungsmotor ist ein Verbrennungsmotor ohne Lader, der Benzin als einen Kraftstoff verwendet; allerdings ist der Aufbau des Verbrennungsmotors nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Daher kann sich ein spezifischer Aufbau des Verbrennungsmotors, wie zum Beispiel die Zylinderanordnung, die Kraftstoffeinspritzart, der Aufbau des Einlass- und Auslasssystems, der Aufbau der Ventilaktuatoren und das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Laders, von dem in der 1 gezeigten Aufbau unterscheiden. Zum Beispiel kann jedes Kraftstoffeinspritzventil 11 so angeordnet sein, dass es Kraftstoff in eine zugehörige der Einlassöffnungen 7 einspritzt.
  • Beschreibung des Katalysators
  • Der anströmseitige Katalysator 20 und der abströmseitige Katalysator 23, die im Auslasskanal angeordnet sind, weisen einen ähnlichen Aufbau auf. Daher wird hier nachstehend der anströmseitige Katalysator 20 beschrieben (hier nachstehend einfach als Katalysator 20 bezeichnet). Der Katalysator 20 ist ein Dreiwege-Katalysator, der fähig ist, Sauerstoff zu speichern, und der fähig ist, zur gleichen Zeit zum Beispiel Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx) zu entfernen. Der Katalysator 20 umfasst ein Basismaterial (Träger), das aus Keramik, Metall oder dergleichen ist, Edelmetall (zum Beispiel Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh) oder dergleichen), das eine Katalyse aufweist, und einen Promotor (zum Beispiel Cerdioxid (CeO2) oder dergleichen), der eine Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweist. Das Edelmetall und der Promotor sind auf dem Basismaterial geträgert.
  • Die 2 zeigt die Charakteristika des Dreiwege-Katalysators zum Reduzieren von Emissionen. Wie in der 2 gezeigt wird, sind die Wirkungsgrade der Umwandlung von HC, CO und NOx durch den Katalysator 20 sehr hoch, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das in den Katalysator 20 strömt, in einen Bereich in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses fällt (das Umwandlungsfenster A in der 2). Wenn daher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird, ist der Katalysator 20 fähig, HC, CO und NOx effektiv zu entfernen.
  • Der Katalysator 20 speichert Sauerstoff oder setzt ihn frei, indem der Promotor gemäß dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas verwendet wird. Insbesondere wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, speichert der Katalysator 20 überschüssigen Sauerstoff im Abgas. Wenn andererseits das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, setzt der Katalysator 20 zum Oxidieren von HC und CO Sauerstoff frei, um einen Unterschuss auszugleichen. Auch wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas etwas vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis abweicht, wird als ein Ergebnis das Luft-Kraftstoff-Verhältnis an der Oberfläche des Katalysators 20 in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gehalten und HC, CO und NOx werden im Katalysator 20 effektiv entfernt.
  • Wenn ein Katalysator einer Umgebung mit hoher Temperatur, die durch Abgas verursacht wird, ausgesetzt ist, erfolgt im Allgemeinen eine Degradation des Katalysators. Zur Degradation eines Katalysators zählen die Degradation von Edelmetall des Katalysators und die Degradation eines Promotors des Katalysators. Eine Degradation von Edelmetall erfolgt wegen Agglomeration von Edelmetall oder dergleichen und reduziert aktive Stellen des Katalysators. Wenn die Degradation von Edelmetall (wie zum Beispiel Pt und Pd) erfolgt, das hauptsächlich als oxidationsaktive Stelle funktioniert, verringert sich die Oxidationsfähigkeit des Katalysators. Wenn die Degradation von Edelmetall (wie zum Beispiel Rh) erfolgt, das hauptsächlich als reduktionsaktive Stelle funktioniert, verringert sich die Reduktionsfähigkeit des Katalysators. Eine Degradation eines Promotors erfolgt wegen Agglomeration des Promotors oder dergleichen. Wenn die Degradation eines Promotors erfolgt, verringert sich die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators und eine maximale Sauerstoffspeichermenge, mit welcher der Katalysator zur Sauerstoffspeicherung fähig ist, verringert sich.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der Katalysator 20 so ausgebildet, dass in einer Einsatzumgebung die Wärmebeständigkeit des Promotors größer als die Wärmebeständigkeit des Edelmetalls ist. Der Katalysator 20 ist zum Beispiel ein sogenannter Basismaterialkatalysator, dessen Basismaterial und der Promotor im Herstellungsprozess gebrannt werden. Beim Basismaterialkatalysator wird der Promotor hohen Temperaturen ausgesetzt, um im Herstellungsprozess zu agglomerieren. In einer tatsächlichen Einsatzumgebung wird daher der Fortgang der Agglomeration des Promotors unterbunden, und infolgedessen wird eine Verringerung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators unterbunden. Beim Basismaterialkatalysator wird die Sauerstoffspeicherfähigkeit eines neuen Katalysators sichergestellt, indem zum Beispiel die Menge an Promotor erhöht wird oder indem ein Material mit einer hohen Wärmebeständigkeit als ein Promotor verwendet wird.
  • Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation
  • Wenn der Katalysator 20 degradiert, verringert sich die Entfernungsleistung des Katalysators 20 und die Abgasemissionen verschlechtern sich. Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform im Verbrennungsmotor die Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation bereitgestellt, der eine Degradation des Katalysators 20 detektiert.
  • Die 3 ist ein Blockdiagramm, das schematisch den Aufbau der Detektionsvorrichtung 1 für Katalysatordegradation gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Detektionsvorrichtung 1 für Katalysatordegradation umfasst den anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40, den abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41, eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 und eine Degradationsbestimmungseinheit 72. Der abströmseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 ist ein Beispiel für den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor. In der vorliegenden Ausführungsform funktioniert die ECU 31 als die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 und die Degradationsbestimmungseinheit 72.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 steuert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das in den Katalysator 20 strömt (hier nachstehend als einströmendes Abgas bezeichnet). Insbesondere stellt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas ein und steuert die Kraftstoffeinspritzmenge jedes Kraftstoffeinspritzventils 11, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt. Zum Beispiel führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 Rückführungsregelung für die Kraftstoffeinspritzmenge jedes Kraftstoffeinspritzventils 11 aus, so dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt. Ein ausgegebenes Luft-Kraftstoff- Verhältnis eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors meint ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das einem Ausgabewert des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors entspricht, das heißt ein durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor detektiertes Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 kann die Kraftstoffeinspritzmenge jedes Kraftstoffeinspritzventils 11 steuern, ohne den anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 zu verwenden, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt. In diesem Fall bewirkt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71, dass die Kraftstoffeinspritzventile 11 den Brennkammern 5 die Menge an Kraftstoff zuführen, die anhand des Einlassluftvolumens, das vom Luftmengenmesser 39 detektiert wird, und des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses so berechnet wird, dass das Verhältnis von Luft zur Kraftstoffeinspritzmenge jedes Kraftstoffeinspritzventils 11 mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt. Daher kann der anströmseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 in der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation weggelassen werden.
  • Die 4 ist ein Zeitdiagramm eines ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Sensors 41, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas variiert wird. Die 4 zeigt drei Beispiele für degradierte Zustände des Katalysators 20 als das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41.
  • In dem Beispiel der 4 wechselt das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas zwischen einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Zuerst wird der Fall, dass der Katalysator 20 normal ist, das heißt der Fall, dass der Katalysator 20 nicht degradiert ist, unter Bezugnahme auf die zweite Kurve von oben in der 4 beschrieben.
  • Zum Zeitpunkt t0 wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf ein mager eingestelltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 ein geeigneter Wert, und die Atmosphäre des Katalysators 20 wird durch Speichern von Sauerstoff in die Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gebracht. Als ein Ergebnis wird NOx im Abgas im Katalysator 20 reduziert, und das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 wird auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (14,6) gehalten.
  • Danach wird zum Zeitpunkt t1 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein fett eingestelltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Zu diesem Zeitpunkt hat die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 nicht die maximale Sauerstoffspeichermenge erreicht, somit wird das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 immer noch auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten.
  • Wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, setzt der Katalysator 20 zum Oxidieren von HC und CO Sauerstoff frei, um einen Unterschuss auszugleichen. Als ein Ergebnis wird die Atmosphäre des Katalysators 20 in die Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gebracht, und HC und CO im Abgas werden im Katalysator 20 entfernt. Daher wird auch zum Zeitpunkt t1 das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten.
  • Nach dem Zeitpunkt t1 wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, und die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 reduziert sich allmählich. Danach wird zum Zeitpunkt t2 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt hat die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 nicht null erreicht, somit wird das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 immer noch auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten.
  • Nach dem Zeitpunkt t2 wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, und die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 nimmt allmählich zu. Danach wird zum Zeitpunkt t3 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt hat die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 nicht die maximale Sauerstoffspeichermenge erreicht, somit wird das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 immer noch auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten. Nach dem Zeitpunkt t3 wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, und zum Zeitpunkt t4 wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet.
  • In dem Beispiel der 4 wird daher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas so gesteuert, dass die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 nicht null oder die maximale Sauerstoffspeichermenge erreicht, und das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 wird, wenn der Katalysator 20 normal ist, auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten.
  • Als Nächstes wird der Fall, dass die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 20 gehalten wird, die Oxidationsfähigkeit des Katalysators 20 jedoch wegen der Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 gering ist, unter Bezugnahme auf die zweite Kurve von unten in der 4 beschrieben. Eine derartige Degradationsart tritt in dem Katalysator 20 auf, der so ausgebildet ist, dass die Wärmebeständigkeit des Promotors größer als die Wärmebeständigkeit des Edelmetalls ist.
  • Wenn die sich Oxidationsfähigkeit des Katalysators 20 verringert, verringert sich die Entfernungsleistung für HC und CO im Abgas. Auch wenn die Atmosphäre des Katalysators 20 in die Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gebracht wird, indem Sauerstoff freigesetzt wird, während das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, strömen daher kleine Mengen HC und CO aus dem Katalysator 20. Nachdem zum Zeitpunkt t1 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet ist, verringert sich als ein Ergebnis das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 allmählich vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der Fettgrad des ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 nimmt allmählich zu.
  • Wenn zum Zeitpunkt t2 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet ist, wird danach die Atmosphäre des Katalysators 20 in die Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gebracht und das NOx im Abgas wird durch die Reduktionsfähigkeit des Katalysators 20 entfernt. Als ein Ergebnis nähert sich nach dem Zeitpunkt t2 das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis an.
  • Danach wird das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, und zum Zeitpunkt t3 wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet. Als ein Ergebnis verringert sich das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 allmählich vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und der Fettgrad des ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 nimmt allmählich zu. Wenn zum Zeitpunkt t4 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet ist, nähert sich danach das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis an.
  • Schließlich wird der Fall, dass die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 20 gehalten wird, die Reduktionsfähigkeit des Katalysators 20 jedoch wegen der Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 gering ist, unter Bezugnahme auf die untere Kurve in der 4 beschrieben. Eine derartige Degradationsart tritt in dem Katalysator 20 auf, der so ausgebildet ist, dass die Wärmebeständigkeit des Promotors größer als die Wärmebeständigkeit des Edelmetalls ist.
  • Wenn sich die Reduktionsfähigkeit des Katalysators 20 verringert, verringert sich die Entfernungsleistung für NOx im Abgas. Auch wenn die Atmosphäre des Katalysators 20 in die Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gebracht wird, indem Sauerstoff gespeichert wird, während das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, strömt daher eine kleine Menge NOx aus dem Katalysator 20. Wenn zum Zeitpunkt t0 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt ist, wird als ein Ergebnis das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 ein Wert, der magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Wenn zum Zeitpunkt t1 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet ist, wird nach dem Zeitpunkt t0 die Atmosphäre des Katalysators 20 in die Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gebrach, und HC und CO im Abgas werden durch die Oxidationsfähigkeit des Katalysators 20 entfernt. Als ein Ergebnis nähert sich nach dem Zeitpunkt t1 das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis an.
  • Danach wird das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, und zum Zeitpunkt t2 wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet. Als ein Ergebnis nimmt das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 allmählich vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu, und der Magergrad des ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 nimmt allmählich zu. Wenn zum Zeitpunkt t3 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet ist, nähert sich danach das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis an.
  • Danach wird das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, und zum Zeitpunkt t4 wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet. Als ein Ergebnis nimmt das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 erneut vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu.
  • Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, besteht eine Differenz im vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wenn die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 zwischen dem normalen Katalysator 20 und dem Katalysator 20, dessen Edelmetall degradiert ist, variiert. Insbesondere wird beim normalen Katalysator 20 das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten; wohingegen beim Katalysator 20, dessen Edelmetall degradiert ist, das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 sich so ändert, dass es sich vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entfernt. Daher ist es möglich, eine Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 auf Basis des ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 zu detektieren, wenn die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 variiert.
  • Um eine Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 zu detektieren, führt daher die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 Degradationsbestimmungssteuern aus, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das magerer oder fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Die Degradationsbestimmungseinheit 72 bestimmt, ob das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist, auf Basis des vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektierten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wenn die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Degradationsbestimmungssteuern variiert.
  • Wie oben beschrieben wird, wird im normalen Katalysator 20 Abgas im Katalysator 20 effektiv entfernt, wenn die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 variiert, und Abgasemissionen verschlechtern sich fast nicht. Auch wenn das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist, sind eine ausströmende Menge an NOx oder Mengen von HC und CO klein, wenn die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 variiert. Die Detektionsvorrichtung 1 für Katalysatordegradation ist fähig, eine Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 zu detektieren, während sie die Verschlechterung von Abgasemissionen unterbindet. Der abströmseitige Katalysator 23 ist fähig, HC, CO und NOx, die aus dem Katalysator 20 strömen, zu entfernen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 als das Degradationsbestimmungssteuern ein Magersteuern, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und ein Fettsteuern, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, aus. Mit diesem Aufbau ist es möglich, eine Degradation sowohl des Edelmetalls (wie zum Beispiel Rh), das hauptsächlich als die reduktionsaktiven Stellen funktioniert, als auch des Edelmetalls (wie zum Beispiel Pt und Pd), das hauptsächlich als die oxidationsaktiven Stellen funktioniert, zu detektieren. Mit anderen Worten ist es möglich, sowohl die Degradationsart, bei der sich die Oxidationsfähigkeit des Katalysators 20 wegen der Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 verringert, als auch die Degradationsart, bei der sich die Reduktionsfähigkeit des Katalysators 20 wegen der Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 verringert, zu detektieren.
  • Die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 nimmt beim Magersteuern allmählich zu; wohingegen sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Fettsteuern allmählich reduziert. Wenn die Reduktionsfähigkeit des Katalysators 20 wegen der Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 gering ist, nimmt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das aus dem Katalysator 20 strömt, das heißt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41, vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu (wird magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis), während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Magersteuern zunimmt, wie aus der 4 ersichtlich ist. Wenn zum Beispiel das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Magersteuern zunimmt, ein Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder eine Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses größer als oder gleich einem Magerseite-Bestimmungswert ist, bestimmt daher die Degradationsbestimmungseinheit 72, dass das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist.
  • Wenn die Oxidationsfähigkeit des Katalysators 20 wegen der Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 gering ist, verringert sich andererseits das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das aus dem Katalysator 20 strömt, das heißt das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41, vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (wird fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis), während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Fettsteuern reduziert, wie aus der 4 ersichtlich ist. Wenn zum Beispiel das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Fettsteuern reduziert, ein Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder eine Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kleiner als oder gleich einem Fettseite-Bestimmungswert ist, bestimmt daher die Degradationsbestimmungseinheit 72, dass das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 aufeinanderfolgend das Magersteuern und das Fettsteuern als das Degradationsbestimmungssteuern aus. In diesem Fall kann das zuerst auszuführende Steuern eines von Folgenden sein, das Magersteuern oder das Fettsteuern. Wie oben beschrieben wird, nimmt die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Magersteuern allmählich zu; wohingegen sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Fettsteuern allmählich reduziert. Durch aufeinanderfolgendes Ausführen des Magersteuerns und des Fettsteuerns ist es daher möglich, Schwankungen der Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 zu unterbinden, wenn bestimmt wird, ob der Katalysator 20 degradiert ist. Daher ist es möglich, Verschlechterung von Abgasemissionen, die aus einer Abweichung der Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 von einem geeigneten Wert resultieren, nach der Bestimmung, ob der Katalysator 20 degradiert ist, zu unterbinden.
  • Bestimmungsprozesses für Katalysatordegradation
  • Hier nachstehend wird das Steuern zum Bestimmen, ob der anströmseitige Katalysator 20 degradiert ist, in der vorliegenden Ausführungsform ausführlich unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme der 5 bis 7 beschrieben. Die 5 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine eines Bestimmungsprozesses für Katalysatordegradation in der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Steuerroutine wird von der ECU 31 nach dem Starten des Verbrennungsmotors wiederholt ausgeführt.
  • Zuerst bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S101, ob eine Degradationsbestimmungsbedingung erfüllt ist. Die Degradationsbestimmungsbedingung ist erfüllt, wenn ein vorbestimmter Zeitraum nach dem Starten des Verbrennungsmotors abgelaufen ist. Zur Degradationsbestimmungsbedingung kann eine Bedingung, unter der die Temperaturen des Katalysators 20 und des abströmseitigen Katalysators 23 größer als oder gleich einer vorbestimmten Aktivierungstemperatur sind, eine Bedingung, unter der die Temperaturen des anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 und des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 größer als oder gleich einer vorbestimmten Aktivierungstemperatur sind, oder andere Bedingungen zählen.
  • Wenn die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S101 bestimmt, dass die Degradationsbestimmungsbedingung nicht erfüllt ist, endet die Steuerroutine. Wenn andererseits die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S101 bestimmt, dass die Degradationsbestimmungsbedingung erfüllt ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S102 fort.
  • Im Schritt S102 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, ob ein Bestimmungsmerker F eins ist. Der Bestimmungsmerker F ist ein Merker, der auf null gesetzt wird, wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs, in dem der Verbrennungsmotor montiert ist, eingeschaltet wird, und der auf eins gesetzt wird, wenn die Bestimmung, ob der Katalysator 20 degradiert ist, abgeschlossen ist. Wenn die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S102 bestimmt, dass der Bestimmungsmerker eins ist, endet die Steuerroutine. Daher wird mit der Steuerroutine die Bestimmung, ob der Katalysator 20 degradiert ist, einmal durchgeführt, während der Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet ist.
  • Wenn andererseits die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S102 bestimmt, dass der Bestimmungsmerker F null ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S103 fort. Im Schritt S103 wird ein in der 6 gezeigter Magerseite-Bestimmungsprozess ausgeführt.
  • Beim Magerseite-Bestimmungsprozess führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 zuerst im Schritt S201 das Magersteuern aus, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Insbesondere stellt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf ein mager eingestelltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und steuert die Kraftstoffeinspritzmenge jedes Kraftstoffeinspritzventils 11, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt. Das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird im Voraus bestimmt und auf irgendeinen Wert innerhalb des Bereichs von zum Beispiel 14,8 bis 16,6 eingestellt.
  • Anschließend bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S202, ob ein erster vorbestimmter Zeitraum abgelaufen ist, seit das Magersteuern gestartet worden ist. Der erste vorbestimmte Zeitraum wird im Voraus bestimmt und so eingestellt, dass die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 durch das Magersteuern nicht die maximale Sauerstoffspeichermenge erreicht. Der erste vorbestimmte Zeitraum wird daher so eingestellt, dass die Sauerstoffmenge, die im Katalysator 20 während des Magersteuerns gespeichert wird, kleiner als die maximale Sauerstoffspeichermenge eines unbenutzten (neuen) Katalysators 20 ist. Der erste vorbestimmte Zeitraum wird zum Beispiel so eingestellt, dass die Sauerstoffmenge, die im Katalysator 20 während des Magersteuerns gespeichert wird, 1/10 bis 9/10, wünschenswerterweise 1/10 bis 2/3, der maximalen Sauerstoffspeichermenge eines unbenutzten (neuen) Katalysators 20 ist.
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S202 bestimmt, dass der erste vorbestimmte Zeitraum nicht abgelaufen ist, kehrt die Steuerroutine zum Schritt S201 zurück und das Magersteuern wird fortgesetzt. Wenn andererseits die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S202 bestimmt, dass der erste vorbestimmte Zeitraum abgelaufen ist, beendet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Magersteuern und die Steuerroutine fährt mit dem Schritt S203 fort. Mit anderen Worten führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Magersteuern nur für den ersten vorbestimmten Zeitraum aus.
  • Im Schritt S203 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Magersteuein zunimmt, größer als oder gleich dem Magerseite-Bestimmungswert ist. Als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das bei dieser Bestimmung verwendet wird, wird zum Beispiel das Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, wenn das Magersteuern beendet wird. Alternativ kann der Maximalwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verwendet werden, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 während des Magersteuerns detektiert wird. Der Magerseite-Bestimmungswert wird im Voraus bestimmt und auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Der Magerseite-Bestimmungswert wird auf irgendeinen Wert innerhalb des Bereichs von zum Beispiel 14,63 bis 15 eingestellt.
  • Wenn die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S203 bestimmt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, größer als oder gleich dem Magerseite-Bestimmungswert ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S204 fort. Im Schritt S204 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, dass das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist. Insbesondere bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, dass die Reduktionsfähigkeit des Katalysators 20 wegen der Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 gering ist. Um einen Fahrer zu informieren, dass der Katalysator 20 nicht normal ist, lässt die Degradationsbestimmungseinheit 72 eine Warnleuchte leuchten, die im Fahrzeug bereitgestellt ist, in dem der Verbrennungsmotor montiert ist. Die Degradationsbestimmungseinheit 72 kann bewirken, dass der Speicher (ROM 34 oder RAM 33) der ECU 31 oder eine andere Speichereinrichtung einen Fehlercode speichert, der mit einer geringen Reduktionsfähigkeit verknüpft ist. Nach dem Schritt S204 fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S104 der 5 fort.
  • Wenn andererseits die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S203 bestimmt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, fetter als der Magerseite-Bestimmungswert ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S205 fort. Im Schritt S205 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, dass der Katalysator 20 normal ist. Mit anderen Worten bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, dass das Edelmetall des Katalysators 20 nicht degradiert ist. Nach dem Schritt S205 fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S104 der 5 fort.
  • Im Schritt S104 wird ein in der 7 gezeigter Fettseite-Bestimmungsprozess ausgeführt. Beim Fettseite-Bestimmungsprozess führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 zuerst im Schritt S301 das Fettsteuern aus, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt. Insbesondere stellt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf ein fett eingestelltes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und steuert die Kraftstoffeinspritzmenge jedes Kraftstoffeinspritzventils 11, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt. Daher wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet. Das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird im Voraus bestimmt und auf irgendeinen Wert innerhalb des Bereichs von zum Beispiel 12,6 bis 14,4 eingestellt.
  • Anschließend bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S302, ob ein zweiter vorbestimmter Zeitraum abgelaufen ist, seit das Fettsteuern gestartet worden ist. Der zweite vorbestimmte Zeitraum wird im Voraus bestimmt und so eingestellt, dass die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 durch das Fettsteuern nicht null erreicht. Der zweite vorbestimmte Zeitraum wird daher so eingestellt, dass die Sauerstoffmenge, die aus dem Katalysator 20 während des Fettsteuerns freigesetzt wird, kleiner als die maximale Sauerstoffspeichermenge eines unbenutzten (neuen) Katalysators 20 ist. Der zweite vorbestimmte Zeitraum wird zum Beispiel so eingestellt, dass die Sauerstoffmenge, die aus dem Katalysator 20 während des Fettsteuerns freigesetzt wird, 1/10 bis 9/10, wünschenswerterweise 1/10 bis 2/3, der maximalen Sauerstoffspeichermenge eines unbenutzten (neuen) Katalysators 20 ist.
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S302 bestimmt, dass der zweite vorbestimmte Zeitraum nicht abgelaufen ist, kehrt die Steuerroutine zum Schritt S301 zurück und das Fettsteuern wird fortgesetzt. Wenn andererseits die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S302 bestimmt, dass der zweite vorbestimmte Zeitraum abgelaufen ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S303 fort und die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 beendet das Fettsteuern. Mit anderen Worten führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Fettsteuern nur für den zweiten vorbestimmten Zeitraum aus. Nach Beendigung des Fettsteuerns wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors gesteuert.
  • Im Schritt S303 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Fettsteuern reduziert, kleiner als oder gleich dem Fettseite-Bestimmungswert ist. Als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das bei dieser Bestimmung verwendet wird, wird zum Beispiel das Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, wenn das Fettsteuern beendet wird. Alternativ kann der Minimalwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verwendet werden, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 während des Fettsteuerns detektiert wird. Der Fettseite-Bestimmungswert wird im Voraus bestimmt und auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Der Fettseite-Bestimmungswert wird auf irgendeinen Wert innerhalb des Bereichs von zum Beispiel 14,2 bis 14,57 eingestellt.
  • Wenn die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S303 bestimmt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, kleiner als oder gleich dem Fettseite-Bestimmungswert ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S304 fort. Im Schritt S304 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, dass das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist. Insbesondere bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, dass die Oxidationsfähigkeit des Katalysators 20 wegen Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 gering ist. Um einen Fahrer zu informieren, dass der Katalysator 20 nicht normal ist, lässt die Degradationsbestimmungseinheit 72 eine Warnleuchte leuchten, die im Fahrzeug bereitgestellt ist, in dem der Verbrennungsmotor montiert ist. Die Degradationsbestimmungseinheit 72 kann bewirken, dass der Speicher (ROM 34 oder RAM 33) der ECU 31 oder eine andere Speichereinrichtung einen Fehlercode speichert, der mit einer geringen Oxidationsfähigkeit verknüpft ist.
  • Wenn andererseits die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S303 bestimmt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, magerer als der Fettseite-Bestimmungswert ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S305 fort. Im Schritt S305 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, dass der Katalysator 20 normal ist. Mit anderen Worten bestimmt fie Degradationsbestimmungseinheit 72, dass das Edelmetall des Katalysators 20 nicht degradiert ist.
  • Nach dem Schritt S304 oder dem Schritt S305 fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S306 fort. Im Schritt S306 setzt die Degradationsbestimmungseinheit 72 den Bestimmungsmerker F auf eins. Nach dem Schritt S306 endet die Steuerroutine.
  • Alternativ kann die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S203 der 6 bestimmen, ob der Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Magersteuern zunimmt, größer als oder gleich einem Magerseite-Bestimmungswert ist.
  • Alternativ kann die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S203 der 6 bestimmen, ob eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Magersteuern zunimmt, größer als oder gleich einem Magerseite-Bestimmungswert ist. Eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird zum Beispiel als ein Wert berechnet, der ermittelt wird, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, wenn das Magersteuern gestartet wird, oder der Minimalwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 während des Magersteuerns detektiert wird, vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, wenn das Magersteuern beendet wird, oder vom Maximalwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 während des Magersteuerns detektiert wird, subtrahiert wird. In diesem Fall wird der Magerseite-Bestimmungswert auf einen positiven Wert eingestellt und auf irgendeinen Wert innerhalb des Bereichs von zum Beispiel 0,03 bis 0,4 eingestellt.
  • Alternativ kann die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S203 der 6 bestimmen, ob eine Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Magersteuern zunimmt, größer als oder gleich einem Magerseite-Bestimmungswert ist. In diesem Fall wird der Magerseite-Bestimmungswert auf einen positiven Wert eingestellt.
  • Wie im Fall des Zeitpunkts t2 in der zweiten Kurve von unten in der 4 kann das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41, wenn das Magersteuern gestartet wird, fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis sein. Falls in diesem Fall das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich nach dem Start des Magersteuerns, und bevor das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht, verwendet wird, um die Bestimmung zur Degradation durchzuführen, gibt es Bedenken hinsichtlich fehlerhafter Bestimmung.
  • Wenn das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 zu dem Zeitpunkt, zu dem das Magersteuern gestartet wird, fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird daher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, nachdem das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht hat, verwendet, um die Bestimmung zur Degradation durchzuführen. Eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird zum Beispiel als ein Wert berechnet, der ermittelt wird, indem das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, wenn das Magersteuern beendet wird, oder vom Maximalwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 während des Magersteuerns detektiert wird, subtrahiert wird. Um eine solche fehlerhafte Bestimmung zu reduzieren, kann die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Magersteuern starten, wenn das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Alternativ bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S303 der 7, ob der Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Fettsteuern reduziert, kleiner als oder gleich einem Fettseite-Bestimmungswert ist.
  • Alternativ kann die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S303 der 7 bestimmen, ob eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Fettsteuern reduziert, kleiner als oder gleich einem Fettseite-Bestimmungswert ist. Eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird zum Beispiel als ein Wert berechnet, der ermittelt wird, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, wenn das Fettsteuern gestartet wird, oder der Maximalwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 während des Fettsteuerns detektiert wird, vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, wenn das Fettsteuern beendet wird, oder vom Minimalwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 während des Fettsteuerns detektiert wird, subtrahiert wird. In diesem Fall wird der Fettseite-Bestimmungswert auf einen negativen Wert eingestellt und auf irgendeinen Wert innerhalb des Bereichs von zum Beispiel -0,4 bis -0,03 eingestellt.
  • Alternativ kann die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S303 der 7 bestimmen, ob eine Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Fettsteuern reduziert, kleiner als oder gleich einem Fettseite-Bestimmungswert ist. In diesem Fall wird der Fettseite-Bestimmungswert auf einen negativen Wert eingestellt.
  • Wie im Fall des Zeitpunkts t1 in der unteren Kurve in der 4 kann das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41, wenn das Fettsteuern gestartet wird, magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis sein. Falls in diesem Fall das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich nach dem Start des Fettsteuerns, und bevor das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht, verwendet wird, um die Bestimmung zur Degradation durchzuführen, gibt es Bedenken hinsichtlich fehlerhafter Bestimmung.
  • Wenn das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fettsteuern gestartet wird, magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird daher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, nachdem das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht hat, verwendet, um die Bestimmung zur Degradation durchzuführen. Eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird zum Beispiel als ein Wert berechnet, der ermittelt wird, indem das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, wenn das Fettsteuern beendet wird, oder vom Minimalwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 während des Fettsteuerns detektiert wird, subtrahiert wird. Um eine solche fehlerhafte Bestimmung zu reduzieren, kann die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Fettsteuern starten, wenn das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Eine Abweichung kann in einem Signal, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 ausgegeben wird, wegen anfänglicher Variationen, Alterungsdegradation oder dergleichen auftreten. Daher kann der Wert eines vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 ausgegebenen Signals, das dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, durch eine bekannte Technik korrigiert werden.
  • Der Magerseite-Bestimmungsprozess im Schritt S103 der 5 und der Fettseite-Bestimmungsprozess im Schritt S104 der 5 können der Reihe nach umgeschaltet werden. In diesem Fall wird der Schritt S306 der 7 nach dem Schritt S204 oder dem Schritt S205 der 6 ausgeführt.
  • Unabhängig von der Reihenfolge des Magerseite-Bestimmungsprozesses und des Fettseite-Bestimmungsprozesses können der Magerseite-Bestimmungsprozess und der Fettseite-Bestimmungsprozess jeweils wiederholt, zweimal oder öfter, ausgeführt werden. Unabhängig vom Magerseite-Bestimmungsprozess und vom Fettseite-Bestimmungsprozess kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas zwischen dem Magersteuern des Magerseite-Bestimmungsprozesses und dem Fettsteuern des Fettseite-Bestimmungsprozesses zeitweise auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt werden.
  • Möglicherweise wird nur einer, der Magerseite-Bestimmungsprozess oder der Fettseite-Bestimmungsprozess, gemäß den Degradationscharakteristika und dergleichen des Katalysators 20 ausgeführt.
  • Zweite Ausführungsform
  • Eine Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation gemäß einer zweiten Ausführungsform ist der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation gemäß der ersten Ausführungsform in Aufbau und Steuern grundsätzlich ähnlich, mit Ausnahme der folgenden Punkte. Daher wird hier nachstehend die zweite Ausführungsform der Erfindung hauptsächlich für Abschnitte beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
  • Wie oben beschrieben, wird, um zu bestimmen, ob das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist, ein Degradationsbestimmungssteuern ausgeführt, so dass die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 variiert. Wenn allerdings das Magersteuern als das Degradationsbestimmungssteuern ausgeführt wird, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 groß ist, kann die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 während des Magersteuerns die maximale Sauerstoffspeichermenge erreichen. Auch wenn der Katalysator 20 normal ist, strömt in diesem Fall NOx aus dem Katalysator 20 und das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 ist magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff- Verhältnis. Auch wenn der Katalysator 20 normal ist, gibt es daher Bedenken, dass möglicherweise fälschlicherweise bestimmt wird, dass die Reduktionsfähigkeit des Katalysators 20 wegen der Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 gering ist.
  • Wenn andererseits das Fettsteuern als das Degradationsbestimmungssteuern ausgeführt wird, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 klein ist, kann die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 während des Fettsteuerns null erreichen. Auch wenn der Katalysator 20 normal ist, strömen in diesem Fall HC und CO aus dem Katalysator 20 und das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 ist fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Auch wenn der Katalysator 20 normal ist, gibt es daher Bedenken, dass möglicherweise fälschlicherweise bestimmt wird, dass die Oxidationsfähigkeit des Katalysators 20 wegen der Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 gering ist.
  • Wenn die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 die maximale Sauerstoffspeichermenge beim Magersteuern erreicht, wie oben beschrieben wird, wird der Katalysator 20 in eine Reduktionsatmosphäre gebracht und die Entfernungsleistung des Katalysators 20 verschlechtert sich erheblich. Daher ist die Menge an NOx, die zu diesem Zeitpunkt aus dem Katalysator 20 strömt, größer als die Menge an NOx, die aus dem Katalysator 20 wegen einer geringen Reduktionsfähigkeit strömt, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 variiert. Wenn andererseits die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Fettsteuern null erreicht, wie oben beschrieben wird, wird der Katalysator 20 in eine Oxidationsatmosphäre gebracht und die Entfernungsleistung des Katalysators 20 verschlechtert sich erheblich. Daher sind die Mengen an HC und CO, die zu diesem Zeitpunkt aus dem Katalysator 20 strömen, größer als die Mengen an HC und CO, die aus dem Katalysator 20 wegen einer geringen Oxidationsfähigkeit strömen, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 variiert.
  • Wenn in der zweiten Ausführungsform eine Differenz zwischen dem ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 und dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis beim Degradationsbestimmungssteuern einen oberen Grenzwert erreicht hat, bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72 nicht, ob das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist. Mit diesem Aufbau ist es möglich, eine fehlerhafte Bestimmung zu reduzieren, und es ist infolgedessen möglich, die Genauigkeit des Detektierens der Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 zu erhöhen.
  • Insbesondere, wenn das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 beim Magersteuern einen oberen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert erreicht hat, der magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72 nicht, ob das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist. Wenn das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 einen unteren Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert beim Fettsteuern erreicht hat, der fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72 ebenfalls nicht, ob das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist.
  • Bestimmungsprozesses für Katalysatordegradation
  • Die 8 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine eines Bestimmungsprozesses für Katalysatordegradation in der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Steuerroutine wird von der ECU 31 nach dem Starten des Verbrennungsmotors wiederholt ausgeführt.
  • Zuerst bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S401, wie im Fall von Schritt S101 der 5, ob eine Degradationsbestimmungsbedingung erfüllt ist. Wenn die Degradationsbestimmungseinheit 72 bestimmt, dass die Degradationsbestimmungsbedingung nicht erfüllt ist, endet die Steuerroutine. Wenn andererseits die Degradationsbestimmungseinheit 72 bestimmt, dass die Degradationsbestimmungsbedingung erfüllt ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S402 fort.
  • Im Schritt S402 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, ob ein Magerseite-Bestimmungsmerker FL eins ist. Der Magerseite-Bestimmungsmerker FL ist ein Merker, der auf null gesetzt wird, wenn der Zündschalter des Fahrzeugs, in dem der Verbrennungsmotor montiert ist, eingeschaltet wird, und der auf eins gesetzt wird, wenn die Bestimmung, ob der Katalysator 20 degradiert ist, im Magerseite-Bestimmungsprozess abgeschlossen ist.
  • Wenn die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S402 bestimmt, dass der Magerseite-Bestimmungsmerker FL null ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S403 fort. Im Schritt S403 wird der in der 9 gezeigte Magerseite-Bestimmungsprozess ausgeführt.
  • Beim Magerseite-Bestimmungsprozess führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 zuerst im Schritt S501, wie im Fall von Schritt S201 der 6, das Magersteuern aus, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Anschließend bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S502, ob ein ausgegebenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 größer als oder gleich einem oberen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFupth ist, der magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Der obere Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFupth wird im Voraus bestimmt und auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, das magerer als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das detektiert wird, wenn die Reduktionsfähigkeit gering ist, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 zunimmt. Mit anderen Worten wird der obere Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFupth auf einen Wert eingestellt, der magerer als ein Magerseite-Bestimmungswert ist, der im Schritt S504 verwendet wird (wird später beschrieben).
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S502 bestimmt, dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 fetter als der obere Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFupth ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S503 fort. Im Schritt S503 bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71, wie im Fall von Schritt S202 der 6, ob der erste vorbestimmte Zeitraum abgelaufen ist, seit das Magersteuern gestartet worden ist. Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 bestimmt, dass der erste vorbestimmte Zeitraum nicht abgelaufen ist, kehrt die Steuerroutine zum Schritt S501 zurück, das Magersteuern wird fortgesetzt und die Bestimmung des Schritts S202 wird erneut durchgeführt.
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S502 bestimmt, dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 größer als oder gleich dem oberen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFupth ist, beendet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Magersteuern und die Steuerroutine fährt mit dem Schritt S404 der 8 fort. In diesem Fall wird im Magerseite-Bestimmungsprozess nicht bestimmt, ob das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist.
  • Wenn andererseits die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S503 bestimmt, dass der erste vorbestimmte Zeitraum abgelaufen ist, beendet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Magersteuern und die Steuerroutine fährt mit dem Schritt S504 fort. Im Schritt S504 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, wie im Fall von Schritt S203 der 6, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Magersteuern zunimmt, größer als oder gleich dem Magerseite-Bestimmungswert ist.
  • Wenn die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S504 bestimmt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, größer als oder gleich dem Magerseite-Bestimmungswert ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S505 fort. Im Schritt S505 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, wie im Fall von Schritt S204 der 6, dass das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist.
  • Wenn andererseits die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S504 bestimmt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, fetter als der Magerseite-Bestimmungswert ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S506 fort. Im Schritt S506 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, wie im Fall von Schritt S205 der 6, dass der Katalysator 20 normal ist.
  • Nach dem Schritt S505 oder dem Schritt S506 fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S507 fort. Im Schritt S507 setzt die Degradationsbestimmungseinheit 72 den Magerseite-Bestimmungsmerker FL auf eins. Nach dem Schritt S507 fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S404 der 8 fort.
  • Wenn andererseits die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S402 bestimmt, dass der Magerseite-Bestimmungsmerker FL eins ist, überspringt die Steuerroutine den Schritt S403 und fährt mit dem Schritt S404 fort.
  • Im Schritt S404 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, ob ein Fettseite-Bestimmungsmerker FR eins ist. Der Fettseite-Bestimmungsmerker FR ist ein Merker, der auf null gesetzt wird, wenn der Zündschalter des Fahrzeugs, in dem der Verbrennungsmotor montiert ist, eingeschaltet wird, und der auf eins gesetzt wird, wenn die Bestimmung, ob der Katalysator 20 degradiert ist, im Fettseite-Bestimmungsprozess abgeschlossen ist.
  • Wenn die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S404 bestimmt, dass der Fettseite-Bestimmungsmerker FR eins ist, endet die Steuerroutine. Wenn die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S404 bestimmt, dass der Fettseite-Bestimmungsmerker FR null ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S405 fort. Im Schritt S405 wird der in der 10 gezeigte Fettseite-Bestimmungsprozess ausgeführt.
  • Beim Fettseite-Bestimmungsprozess führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 zuerst im Schritt S601, wie im Fall von Schritt S301 der 7, das Fettsteuern aus, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Anschließend bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S602, ob ein ausgegebenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 kleiner als oder gleich einem unteren Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFlowth ist, der fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Der untere Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFlowth wird im Voraus bestimmt und auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, das fetter als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das detektiert wird, wenn die Oxidationsfähigkeit gering ist, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 reduziert. Mit anderen Worten wird der untere Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFlowth auf einen Wert eingestellt, der fetter als ein Fettseite-Bestimmungswert ist, der im Schritt S604 verwendet wird (wird später beschrieben).
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S602 bestimmt, dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 magerer als der untere Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFlowth ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S603 fort. Im Schritt S603 bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71, wie im Fall von Schritt S302 der 7, ob der zweite vorbestimmte Zeitraum abgelaufen ist, seit das Fettsteuern gestartet worden ist. Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 bestimmt, dass der zweite vorbestimmte Zeitraum nicht abgelaufen ist, kehrt die Steuerroutine zum Schritt S601 zurück, das Fettsteuern wird fortgesetzt und die Bestimmung des Schritts S202 wird erneut durchgeführt.
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S602 bestimmt, dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 kleiner als oder gleich dem unteren Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFlowth ist, beendet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Fettsteuern und die Steuerroutine endet. In diesem Fall wird im Fettseite-Bestimmungsprozess nicht bestimmt, ob das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist.
  • Wenn andererseits die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S603 bestimmt, dass der zweite vorbestimmte Zeitraum abgelaufen ist, beendet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Fettsteuern und die Steuerroutine fährt mit dem Schritt S604 fort. Im Schritt S604 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, wie im Fall von Schritt S303 der 7, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Fettsteuern reduziert, kleiner als oder gleich dem Fettseite-Bestimmungswert ist.
  • Wenn die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S604 bestimmt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, kleiner als oder gleich dem Fettseite-Bestimmungswert ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S605 fort. Im Schritt S605 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, wie im Fall von Schritt S304 der 7, dass das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist.
  • Wenn andererseits die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S604 bestimmt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, magerer als der Fettseite-Bestimmungswert ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S606 fort. Im Schritt S606 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, wie im Fall von Schritt S305 der 7, dass der Katalysator 20 normal ist.
  • Nach dem Schritt S605 oder dem Schritt S606 fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S607 fort. Im Schritt S607 setzt die Degradationsbestimmungseinheit 72 den Fettseite-Bestimmungsmerker FR auf eins. Nach dem Schritt S607 endet die Steuerroutine.
  • Die Steuerroutine der 8 bis 10 kann modifiziert werden, wie im Fall der Steuerroutinen von 5 bis 7.
  • Im Schritt S502 der 9 kann die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 bestimmen, ob die Steigung des ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 größer als oder gleich einem oberen Grenzwert ist. Mit anderen Worten muss die Degradationsbestimmungseinheit 72 nicht bestimmen, ob das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist, wenn die Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, den oberen Grenzwert während des Magersteuerns erreicht hat. Der obere Grenzwert wird im Voraus bestimmt und auf einen Wert eingestellt, der größer als die Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist, das detektiert wird, wenn die Reduktionsfähigkeit gering ist, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 zunimmt.
  • Im Schritt S602 der 10 kann die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 bestimmen, ob die Steigung des ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 kleiner als oder gleich einem unteren Grenzwert ist. Mit anderen Worten muss die Degradationsbestimmungseinheit 72 nicht bestimmen, ob das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist, wenn die Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, den unteren Grenzwert während des Fettsteuerns erreicht hat. Der untere Grenzwert wird im Voraus bestimmt und auf einen Wert eingestellt, der kleiner als die Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist, das detektiert wird, wenn die Oxidationsfähigkeit gering ist, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 reduziert.
  • Dritte Ausführungsform
  • Eine Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation gemäß einer dritten Ausführungsform ist der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation gemäß der ersten Ausführungsform in Aufbau und Steuern grundsätzlich ähnlich, mit Ausnahme der folgenden Punkte. Daher wird hier nachstehend die dritte Ausführungsform der Erfindung hauptsächlich für Abschnitte beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
  • Die Sauerstoffmenge, die der Katalysator 20 speichern kann, ist am größten, wenn die Sauerstoffmenge des Katalysators 20 null ist. Wenn daher das Magersteuern zu dem Zeitpunkt gestartet wird, zu dem die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 null ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 während des Magersteuerns die maximale Sauerstoffspeichermenge erreicht. In der dritten Ausführungsform startet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Magersteuern, wenn das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 kleiner als oder gleich einem Fett-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Mit diesem Aufbau ist es möglich, eine Situation zu reduzieren, in der die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 die maximale Sauerstoffspeichermenge während des Magersteuerns erreicht, und infolgedessen ist es möglich, die Genauigkeit des Detektierens der Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 zu erhöhen.
  • Die Sauerstoffmenge, die der Katalysator 20 freisetzen kann, ist am größten, wenn die Sauerstoffmenge des Katalysators 20 die maximale Sauerstoffspeichermenge ist. Wenn daher das Fettsteuern zu dem Zeitpunkt gestartet wird, zu dem die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 die maximale Sauerstoffspeichermenge ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 während des Fettsteuerns null erreicht. In der dritten Ausführungsform startet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Fettsteuern, wenn das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 größer als oder gleich einem Mager-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Mit diesem Aufbau ist es möglich, eine Situation zu reduzieren, in der die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 während des Fettsteuerns null erreicht, und infolgedessen ist es möglich, die Genauigkeit des Detektierens der Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 zu erhöhen.
  • Auch wenn das Magersteuern, wie oben beschrieben wird, gestartet wird, gibt es andererseits Bedenken, dass die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 während des Magersteuerns wegen einer Verringerung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 20 die maximale Sauerstoffspeichermenge erreicht. Auch wenn das Fettsteuern, wie oben beschrieben wird, gestartet wird, gibt es Bedenken, dass die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 während des Fettsteuerns wegen einer Verringerung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 20 null erreicht.
  • Die 11 ist ein Zeitdiagramm eines ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Sensors 41, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas variiert wird. In dem Beispiel der 11 wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas wie in dem Fall des in der 4 gezeigten Beispiels gesteuert, und die 11 zeigt den Fall, dass die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 20 gering ist, zusätzlich zu den drei in der 4 gezeigten Beispielen. Der Fall, dass die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 20 wegen der Degradation des Promotors des Katalysators 20 gering ist, wird unter Bezugnahme auf die dritte Kurve von oben in der 4 beschrieben.
  • Wenn sich die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 20 verringert, verringert sich ebenfalls die maximale Sauerstoffspeichermenge, die der Katalysator 20 speichern kann. Wenn daher das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird, erreicht die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 die maximale Sauerstoffspeichermenge zu einem früheren Zeitpunkt als der normale Katalysator 20. Als ein Ergebnis strömt zum Zeitpunkt t0 NOx aus dem Katalysator 20, und das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 ist magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Danach nimmt der Magergrad des ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 allmählich zu, bis das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas zum Zeitpunkt t1 vom mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird. Wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, setzt der Katalysator 20 zum Oxidieren von HC und CO Sauerstoff frei, um einen Unterschuss auszugleichen. Als ein Ergebnis wird die Atmosphäre des Katalysators 20 in die Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gebracht, und HC und CO im Abgas werden im Katalysator 20 entfernt. Daher nähert sich nach dem Zeitpunkt t1 das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis an.
  • Nach dem Zeitpunkt t1 wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf dem fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, und die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 reduziert sich allmählich. Wenn die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 sich auf etwa null reduziert, wird der Katalysator 20 in eine Reduktionsatmosphäre gebracht und die Entfernungsleistung des Katalysators 20 verringert sich. Als ein Ergebnis beginnen HC und CO, die im Katalysator 20 nicht entfernt worden sind, aus dem Katalysator 20 zu strömen, und das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 variiert zu einem Wert, der fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Danach nimmt der Fettgrad des ausgegebenen Luft-Kraftstoff- Verhältnisses des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 allmählich zu, bis das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas zum Zeitpunkt t2 vom fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird. Wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas vom fett eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das mager eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, speichert der Katalysator 20 überschüssigen Sauerstoff im Abgas. Als ein Ergebnis wird die Atmosphäre des Katalysators 20 in die Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gebracht, und NOx im Abgas wird im Katalysator 20 entfernt. Daher nähert sich nach dem Zeitpunkt t2 das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis an.
  • Nach dem Zeitpunkt t2 wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf dem mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, und die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 nimmt allmählich zu. Wenn die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 auf etwa die maximale Sauerstoffspeichermenge zunimmt, wird der Katalysator 20 in eine Oxidationsatmosphäre gebracht, und die Entfernungsleistung des Katalysators 20 verringert sich. Als ein Ergebnis beginnt NOx aus dem Katalysator 20 zu strömen, und das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 variiert zu einem Wert, der magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Danach nimmt der Magergrad des ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 allmählich zu, bis das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas zum Zeitpunkt t3 vom mager eingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das fett eingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird. Nach dem Zeitpunkt t3 variiert das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 wie im Fall nach dem Zeitpunkt t1.
  • Auch wenn die Reduktionsfähigkeit des Katalysators 20 nicht gering ist, kann daher das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas während des Magersteuerns wegen einer Verringerung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 20 magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis sein. Gewöhnlich ist der Magergrad zu diesem Zeitpunkt größer als der Magergrad, wenn die Reduktionsfähigkeit des Katalysators 20 gering ist. Wenn das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 beim Magersteuern den oberen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert erreicht hat, der magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, bestimmt daher die Degradationsbestimmungseinheit 72 in der dritten Ausführungsform, dass der Promotor des Katalysators 20 degradiert ist. Mit diesem Aufbau ist es möglich, nicht nur eine Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20, sondern auch eine Degradation des Promotors des Katalysators 20 zu detektieren.
  • Auch wenn die Oxidationsfähigkeit des Katalysators 20 nicht gering ist, kann daher das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas während des Fettsteuerns wegen einer Verringerung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 20 fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis sein. Gewöhnlich ist der Fettgrad zu diesem Zeitpunkt größer als der Fettgrad, wenn die Oxidationsfähigkeit des Katalysators 20 gering ist. Wenn das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 beim Fettsteuern den unteren Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert erreicht hat, der fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, bestimmt daher die Degradationsbestimmungseinheit 72 in der dritten Ausführungsform, dass der Promotor des Katalysators 20 degradiert ist. Mit diesem Aufbau ist es möglich, nicht nur eine Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20, sondern auch eine Degradation des Promotors des Katalysators 20 zu detektieren.
  • Bestimmungsprozesses für Katalysatordegradation
  • In der dritten Ausführungsform wird die in der 8 gezeigte Steuerroutine des Bestimmungsprozesses für Katalysatordegradation ausgeführt. Im Schritt S403 der 8 wird der in der 12 gezeigte Magerseite-Bestimmungsprozess ausgeführt, und im Schritt S405 der 8 wird der in der 13 gezeigte Fettseite-Bestimmungsprozess ausgeführt.
  • In dem in der 12 gezeigten Magerseite-Bestimmungsprozess bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 zuerst im Schritt S701, ob das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 kleiner als oder gleich einem Fett-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich ist, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Das Fett-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich wird im Voraus bestimmt und auf irgendeinen Wert innerhalb des Bereichs von zum Beispiel 14,4 bis 14,55 eingestellt.
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S701 bestimmt, dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 magerer als das Fett-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S404 der 8 fort. In diesem Fall wird im Magerseite-Bestimmungsprozess nicht bestimmt, ob das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist.
  • Wenn andererseits die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S701 bestimmt, dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 kleiner als oder gleich dem Fett-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S702 fort. Im Schritt S702 führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71, wie im Fall von Schritt S201 der 6, Magersteuern aus, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Anschließend bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S703, ob das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 größer als oder gleich dem oberen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFupth ist, der magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Der obere Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFupth wird im Voraus bestimmt und auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, das magerer als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das detektiert wird, wenn die Reduktionsfähigkeit gering ist, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 zunimmt. Mit anderen Worten wird der obere Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFupth auf einen Wert eingestellt, der magerer als ein Magerseite-Bestimmungswert ist, der im Schritt S705 verwendet wird (wird später beschrieben).
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S703 bestimmt, dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 fetter als der obere Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFupth ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S704 fort. Im Schritt S704 bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71, wie im Fall von Schritt S202 der 6, ob der erste vorbestimmte Zeitraum abgelaufen ist, seit das Magersteuern gestartet worden ist. Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 bestimmt, dass der erste vorbestimmte Zeitraum nicht abgelaufen ist, kehrt die Steuerroutine zum Schritt S702 zurück, das Magersteuern wird fortgesetzt und die Bestimmung des Schritts S703 wird erneut durchgeführt.
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S703 bestimmt, dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 größer als oder gleich dem oberen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFupth ist, beendet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Magersteuern und die Steuerroutine fährt mit dem Schritt S709 fort. Im Schritt S709 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, dass der Promotor des Katalysators 20 degradiert ist. Insbesondere bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, dass die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 20 wegen der Degradation des Promotors des Katalysators 20 gering ist. Um einen Fahrer zu informieren, dass der Katalysator 20 nicht normal ist, lässt die Degradationsbestimmungseinheit 72 eine Warnleuchte leuchten, die im Fahrzeug bereitgestellt ist, in dem der Verbrennungsmotor montiert ist. Die Degradationsbestimmungseinheit 72 kann bewirken, dass der Speicher (ROM 34 oder RAM 33) der ECU 31 oder eine andere Speichereinrichtung einen Fehlercode speichert, der mit einer geringen Sauerstoffspeicherfähigkeit verknüpft ist.
  • Wenn andererseits die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S704 bestimmt, dass der erste vorbestimmte Zeitraum abgelaufen ist, beendet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Magersteuern und die Steuerroutine fährt mit dem Schritt S705 fort. Im Schritt S705 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, wie im Fall von Schritt S203 der 6, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Magersteuern zunimmt, größer als oder gleich dem Magerseite-Bestimmungswert ist.
  • Wenn die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S705 bestimmt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, größer als oder gleich dem Magerseite-Bestimmungswert ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S706 fort. Im Schritt S706 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, wie im Fall von Schritt S204 der 6, dass das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist.
  • Wenn andererseits die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S705 bestimmt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, fetter als der Magerseite-Bestimmungswert ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S707 fort. Im Schritt S707 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, wie im Fall von Schritt S205 der 6, dass der Katalysator 20 normal ist.
  • Nach dem Schritt S706, dem Schritt S707 oder dem Schritt S709 fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S708 fort. Im Schritt S708 setzt die Degradationsbestimmungseinheit 72 den Magerseite-Bestimmungsmerker FL auf eins. Nach dem Schritt S708 fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S404 der 8 fort.
  • In dem in der 13 gezeigten Fettseite-Bestimmungsprozess bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 zuerst im Schritt S801, ob das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 größer als oder gleich einem Mager-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Das Mager-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean wird im Voraus bestimmt und auf irgendeinen Wert innerhalb des Bereichs von zum Beispiel 14,65 bis 14,8 eingestellt.
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S801 bestimmt, dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 fetter als das Mager-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean ist, endet die Steuerroutine. In diesem Fall wird im Fettseite-Bestimmungsprozess nicht bestimmt, ob das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist.
  • Wenn andererseits die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S801 bestimmt, dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 größer als oder gleich dem Mager-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S802 fort. Im Schritt S802 führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71, wie im Fall von Schritt S301 der 7, ein Fettsteuern aus, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Anschließend bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S803, ob das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 kleiner als oder gleich dem unteren Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFlowth ist, der fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Der untere Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFlowth wird im Voraus bestimmt und auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, das fetter als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das detektiert wird, wenn die Oxidationsfähigkeit gering ist, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 reduziert. Mit anderen Worten wird der untere Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFlowth auf einen Wert eingestellt, der fetter als ein Fettseite-Bestimmungswert ist, der im Schritt S805 verwendet wird (wird später beschrieben).
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S803 bestimmt, dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 magerer als der untere Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFlowth ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S804 fort. Im Schritt S804 bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71, wie im Fall von Schritt S302 der 7, ob der zweite vorbestimmte Zeitraum abgelaufen ist, seit das Fettsteuern gestartet worden ist. Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 bestimmt, dass der zweite vorbestimmte Zeitraum nicht abgelaufen ist, kehrt die Steuerroutine zum Schritt S802 zurück, das Fettsteuern wird fortgesetzt und die Bestimmung des Schritts S803 wird erneut durchgeführt.
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S803 bestimmt, dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 kleiner als oder gleich dem unteren Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert AFlowth ist, beendet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Fettsteuern und die Steuerroutine fährt mit dem Schritt S809 fort. Im Schritt S809 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, dass der Promotor des Katalysators 20 degradiert ist. Insbesondere bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, dass die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 20 wegen Degradation des Promotors des Katalysators 20 gering ist. Um einen Fahrer zu informieren, dass der Katalysator 20 nicht normal ist, lässt die Degradationsbestimmungseinheit 72 eine Warnleuchte leuchten, die im Fahrzeug bereitgestellt ist, in dem der Verbrennungsmotor montiert ist. Die Degradationsbestimmungseinheit 72 kann bewirken, dass der Speicher (ROM 34 oder RAM 33) der ECU 31 oder eine andere Speichereinrichtung einen Fehlercode speichert, der mit einer geringen Sauerstoffspeicherfähigkeit verknüpft ist.
  • Wenn andererseits die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S804 bestimmt, dass der zweite vorbestimmte Zeitraum abgelaufen ist, beendet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Fettsteuern und die Steuerroutine fährt mit dem Schritt S805 fort. Im Schritt S805 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, wie im Fall von Schritt S303 der 7, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 beim Fettsteuern reduziert, kleiner als oder gleich dem Fettseite-Bestimmungswert ist.
  • Wenn die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S805 bestimmt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, kleiner als oder gleich dem Fettseite-Bestimmungswert ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S806 fort. Im Schritt S806 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, wie im Fall von Schritt S304 der 7, dass das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist.
  • Wenn andererseits die Degradationsbestimmungseinheit 72 im Schritt S805 bestimmt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, magerer als der Fettseite-Bestimmungswert ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S807 fort. Im Schritt S807 bestimmt die Degradationsbestimmungseinheit 72, wie im Fall von Schritt S305 der 7, dass der Katalysator 20 normal ist.
  • Nach dem Schritt S806, dem Schritt S807 oder dem Schritt S809 fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S808 fort. Im Schritt S808 setzt die Degradationsbestimmungseinheit 72 den Fettseite-Bestimmungsmerker FR auf eins. Nach dem Schritt S808 endet die Steuerroutine.
  • Die Steuerroutinen der 8, der 12 und der 13 können modifiziert werden, wie im Fall der Steuerroutinen von 5 bis 7. Im Schritt S701 der 12 kann die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringen, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, so dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 sich auf das Fett-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFrich verringert. Im Schritt S801 der 13 kann die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringen, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, so dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 auf das Mager-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean zunimmt.
  • Wenn Kraftstoffabschaltsteuern zum Stoppen der Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzventile 11 ausgeführt wird, erreicht die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 gewöhnlich die maximale Sauerstoffspeichermenge und das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 wird magerer als das Mager-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFlean. Daher kann die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S801 des 13 bestimmen, ob das Kraftstoffabschaltsteuern beendet ist.
  • Im Schritt S702 der 12 kann die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 bestimmen, ob die Steigung des ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 größer als oder gleich einem oberen Grenzwert ist. Mit anderen Worten kann, wenn die Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, größer als oder gleich dem oberen Grenzwert während des Magersteuerns ist, die Degradationsbestimmungseinheit 72 bestimmen, dass der Promotor des Katalysators 20 degradiert ist. Der obere Grenzwert wird im Voraus bestimmt und auf einen Wert eingestellt, der größer als die Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist, das detektiert wird, wenn die Reduktionsfähigkeit gering ist, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 zunimmt.
  • Im Schritt S803 der 13 kann die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 bestimmen, ob die Steigung des ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFdwn des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 kleiner als oder gleich einem unteren Grenzwert ist. Mit anderen Worten kann wenn die Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das vom abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 detektiert wird, kleiner als oder gleich dem unteren Grenzwert während des Fettsteuerns ist, die Degradationsbestimmungseinheit 72 bestimmen, dass der Promotor des Katalysators 20 degradiert ist. Der untere Grenzwert wird im Voraus bestimmt und auf einen Wert eingestellt, der kleiner als die Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist, das detektiert wird, wenn die Oxidationsfähigkeit gering ist, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 reduziert.
  • Vierte Ausführungsform
  • Eine Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation gemäß einer vierten Ausführungsforrn ist der Detektionsvorrichtung für Katalysatordegradation gemäß der ersten Ausführungsform in Aufbau und Steuern grundsätzlich ähnlich, mit Ausnahme der folgenden Punkte. Daher wird hier nachstehend die vierte Ausführungsform der Erfindung hauptsächlich für Abschnitte beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
  • Die 14 ist ein Blockdiagramm, das schematisch den Aufbau der Detektionsvorrichtung 1' für Katalysatordegradation gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Detektionsvorrichtung 1' für Katalysatordegradation umfasst den anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40, den abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71, die Degradationsbestimmungseinheit 72 und eine Sauerstoffspeichermengen-Berechnungseinheit 73. Der abströmseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 ist ein Beispiel für den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor. In der vorliegenden Ausführungsform funktioniert die ECU 31 als die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71, die Degradationsbestimmungseinheit 72 und die Sauerstoffspeichermengen-Berechnungseinheit 73.
  • Die Sauerstoffspeichermengen-Berechnungseinheit 73 berechnet die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20. Die 15 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine eines Sauerstoffspeichermengen-Berechnungsprozesses in der vierten Ausführungsform zeigt. Die Steuerroutine wird von der ECU 31 nach dem Starten des Verbrennungsmotors wiederholt ausgeführt.
  • Zuerst erfasst die Sauerstoffspeichermengen-Berechnungseinheit 73 in S901 das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des anströmseitigen Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensors 40.
  • Anschließend berechnet die Sauerstoffspeichermengen-Berechnungseinheit 73 im Schritt S902 eine Sauerstoffvariation ΔOCA in einem Minutenzeitraum. Die Sauerstoffspeichermengen-Berechnungseinheit 73 berechnet die Sauerstoffvariation ΔOCA, indem sie zum Beispiel den folgenden Ausdruck (1) verwendet, der auf dem ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 und der Kraftstoffeinspritzmenge basiert. ΔOCA = 0,23 × (AFup - 14,6) × Qi (1), wobei 0,23 die Sauerstoffkonzentration in Luft ist, 14,6 das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, Qi eine Kraftstoffeinspritzmenge in einem Minutenzeitraum ist und AFup das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 ist. Die Kraftstoffeinspritzmenge Qi wird auf Basis eines Führungswerts berechnet, der von der ECU 31 an die Kraftstoffeinspritzventile 11 ausgegeben wird.
  • Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird Sauerstoff im Katalysator 20 gespeichert und der Wert der Sauerstoffvariation ΔOCA ist positiv. Wenn andererseits das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird Sauerstoff aus dem Katalysator 20 freigesetzt und der Wert der Sauerstoffvariation ΔOCA ist negativ.
  • Anschließend berechnet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S903 die Sauerstoffspeichermenge OSA des Katalysators 20. Insbesondere berechnet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 die Sauerstoffspeichermenge OSA des Katalysators 20, indem sie die Sauerstoffvariation ΔOCA integriert. Nach dem Schritt S903 endet die Steuerroutine.
  • Die Sauerstoffspeichermengen-Berechnungseinheit 73 kann eine Sauerstoffvariation ΔOCA berechnen, indem sie den folgenden Ausdruck (2) verwendet, der auf dem ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 und dem Einlassluftvolumen basiert. ΔOCA = 0,23 × (AFup - 14,6) × Ga/AFup (2), wobei 0,23 die Sauerstoffkonzentration in Luft ist, 14,6 das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, Ga ein Einlassluftvolumen in einem Minutenzeitraum ist und AFup das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 ist. Das Einlassluftvolumen Ga wird auf Basis eines Signals berechnet, das vom Luftmengenmesser 39 ausgegeben wird.
  • Im Schritt S901 kann das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas erfasst werden, und die Sauerstoffvariation ΔOCA kann auf Basis des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses TAF von einströmendem Abgas berechnet werden, ohne dass das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 verwendet wird. Mit anderen Worten kann in den Ausdrücken (1) und (2) der Wert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses anstatt des ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AFup des anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 40 verwendet werden. In diesem Fall kann der anströmseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 40 in der Detektionsvorrichtung 1' für Katalysatordegradation weggelassen werden.
  • In der vierten Ausführungsform führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 ein Magersteuern aus, so dass die von der Sauerstoffspeichermengen-Berechnungseinheit 73 berechnete Sauerstoffspeichermenge nicht die vorbestimmte maximale Sauerstoffspeichermenge erreicht. Die maximale Sauerstoffspeichermenge wird zum Beispiel auf die maximale Sauerstoffspeichermenge eines unbenutzten (neuen) Katalysators 20 eingestellt. Mit diesem Aufbau ist es möglich, eine Situation zu reduzieren, in der die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 die maximale Sauerstoffspeichermenge während des Magersteuerns erreicht, und infolgedessen ist es möglich, die Genauigkeit des Detektierens der Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 zu erhöhen.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 führt Fettsteuern aus, so dass die von der Sauerstoffspeichermengen-Berechnungseinheit 73 berechnete Sauerstoffspeichermenge nicht null erreicht. Mit diesem Aufbau ist es möglich, eine Situation zu reduzieren, in der die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 während des Fettsteuerns null erreicht, und infolgedessen ist es möglich, die Genauigkeit des Detektierens der Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20 zu erhöhen.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 startet zum Beispiel ein Magersteuern, wenn die von der Sauerstoffspeichermengen-Berechnungseinheit 73 berechnete Sauerstoffspeichermenge kleiner als oder gleich einem ersten Umschaltreferenzwert ist, der kleiner als die maximale Sauerstoffspeichermenge ist, und startet ein Fettsteuern, wenn die von der Sauerstoffspeichermengen-Berechnungseinheit 73 berechnete Sauerstoffspeichermenge größer als oder gleich einem zweiten Umschaltreferenzwert ist, der kleiner als die maximale Sauerstoffspeichermenge ist.
  • Auch wenn das Magersteuern, wie oben beschrieben wird, ausgeführt wird, gibt es andererseits Bedenken, dass die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 während des Magersteuerns wegen einer Verringerung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 20 die maximale Sauerstoffspeichermenge erreicht. Auch wenn das Fettsteuern, wie oben beschrieben wird, ausgeführt wird, gibt es Bedenken, dass die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators 20 während des Fettsteuerns wegen einer Verringerung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 20 null erreicht.
  • Wenn das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 beim Magersteuern einen oberen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert erreicht hat, der magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, oder das ausgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 beim Fettsteuern den unteren Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert erreicht hat, der fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, bestimmt daher die Degradationsbestimmungseinheit 72, wie im Fall der dritten Ausführungsform, dass der Promotor des Katalysators 20 degradiert ist. Mit diesem Aufbau ist es möglich, nicht nur eine Degradation des Edelmetalls des Katalysators 20, sondern auch eine Degradation des Promotors des Katalysators 20 zu detektieren.
  • Bestimmungsprozesses für Katalysatordegradation
  • In der dritten Ausführungsform wird die in der 8 gezeigte Steuerroutine des Bestimmungsprozesses für Katalysatordegradation ausgeführt. Im Schritt S403 der 8 wird der in der 16 gezeigte Magerseite-Bestimmungsprozess ausgeführt, und im Schritt S405 der 8 wird der in der 17 gezeigte Fettseite-Bestimmungsprozess ausgeführt.
  • In dem in der 16 gezeigten Magerseite-Bestimmungsprozess bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 zuerst im Schritt S1001, ob die Sauerstoffspeichermenge OSA, die von der Sauerstoffspeichermengen-Berechnungseinheit 73 berechnet wird, kleiner als oder gleich dem ersten Umschaltreferenzwert Cswl ist. Der erste Umschaltreferenzwert Cswl wird im Voraus bestimmt und zum Beispiel auf einen Wert eingestellt, der kleiner als oder gleich 2/3 der maximalen Sauerstoffspeichermenge eines unbenutzten (neuen) Katalysators 20 ist.
  • Im Schritt S1001 bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71, dass die Sauerstoffspeichermenge OSA größer als der erste Umschaltreferenzwert Cswl ist, die Steuerroutine fährt mit dem Schritt S404 der 8 fort. In diesem Fall wird im Magerseite-Bestimmungsprozess nicht bestimmt, ob das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist.
  • Wenn andererseits die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S1001 bestimmt, dass die Sauerstoffspeichermenge OSA kleiner oder gleich dem ersten Umschaltreferenzwert Cswl ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S1002 fort. Der Schritt S1002 bis Schritt S1009 sind ähnlich dem Schritt S702 bis Schritt S709 der 12 in der dritten Ausführungsform, ihre Beschreibung wird somit weggelassen.
  • In dem in der 17 gezeigten Fettseite-Bestimmungsprozess bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 zuerst im Schritt S1101, ob die Sauerstoffspeichermenge OSA, die von der Sauerstoffspeichermengen-Berechnungseinheit 73 berechnet wird, größer als oder gleich dem zweiten Umschaltreferenzwert Csw2 ist. Der zweite Umschaltreferenzwert Csw2 wird im Voraus bestimmt und zum Beispiel auf einen Wert eingestellt, der größer als oder gleich 1/3 der maximalen Sauerstoffspeichermenge eines unbenutzten (neuen) Katalysators 20 ist.
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S1101 bestimmt, dass die Sauerstoffspeichermenge OSA kleiner als der zweite Umschaltreferenzwert Csw2 ist, endet die Steuerroutine. In diesem Fall wird im Fettseite-Bestimmungsprozess nicht bestimmt, ob das Edelmetall des Katalysators 20 degradiert ist.
  • Wenn andererseits die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit 71 im Schritt S1101 bestimmt, dass die Sauerstoffspeichermenge OSA größer als oder gleich dem zweiten Umschaltreferenzwert Csw2 ist, fährt die Steuerroutine mit dem Schritt S1102 fort. Der Schritt S1102 bis Schritt S1109 sind ähnlich dem Schritt S802 bis Schritt S809 der 13 in der dritten Ausführungsform, ihre Beschreibung wird somit weggelassen.
  • Die Steuerroutinen der 8, der 16 und der 17 können modifiziert werden, wie im Fall der Steuerroutinen von 5, 12 und 13.
  • Wie oben beschrieben wird, werden einige Ausführungsformen der Erfindung beschrieben; allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und umfasst verschiedene Abwandlungen und Änderungen innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche. Statt des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 kann zum Beispiel ein NOx-Sensor, der zum Detektieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Abgas fähig ist, als der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor verwendet werden. Der abströmseitige Katalysator 23 kann im Verbrennungsmotor weggelassen werden.
  • Das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas, das beim Magersteuern eingestellt wird, kann während des Magersteuerns geändert werden, solange das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein Wert ist, der magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Gleichermaßen kann das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einströmendem Abgas, das beim Fettsteuern eingestellt wird, während des Fettsteuerns geändert werden, solange das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein Wert ist, der fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Den oben beschriebenen Ausführungsformen können durch irgendeine Kombination umgesetzt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2015086861 [0004]
    • JP 2012197676 [0006]
    • JP 2012197676 A [0007]

Claims (12)

  1. Detektionsvorrichtung (1) für Katalysatordegradation, die dazu ausgebildet ist, eine Degradation eines Katalysators (20) zu detektieren, der in einem Auslasskanal eines Verbrennungsmotors angeordnet ist und zur Sauerstoffspeicherung fähig ist, wobei die Detektionsvorrichtung (1) für Katalysatordegradation umfasst: einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor (41), der abströmseitig des Katalysators (20) angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas zu detektieren, das aus dem Katalysator (20) strömt; und eine elektronische Steuereinheit (31), die ausgebildet ist zum: Steuern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von einströmendem Abgas, das in den Katalysator (20) strömt, Bestimmen, ob der Katalysator (20) degradiert ist, Ausführen eines Degradationsbestimmungssteuerns, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das magerer oder fetter als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und Bestimmen, auf Basis des vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor (41) detektierten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, ob ein Edelmetall des Katalysators (20) degradiert ist, wenn eine Sauerstoffspeichermenge des Katalysators (20) beim Degradationsbestimmungssteuern variiert.
  2. Detektionsvorrichtung (1) für Katalysatordegradation nach Anspruch 1, wobei: die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, als das Degradationsbestimmungssteuern Magersteuern auszuführen, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist; und die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, dass das Edelmetall des Katalysators (20) degradiert ist, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor (41) detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis, ein Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder eine Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses größer als oder gleich einem Magerseite-Bestimmungswert ist, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators (20) beim Magersteuern zunimmt.
  3. Detektionsvorrichtung (1) für Katalysatordegradation nach Anspruch 1, wobei: die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, als das Degradationsbestimmungssteuern Fettsteuern auszuführen, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist; und die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, dass das Edelmetall des Katalysators (20) degradiert ist, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor (41) detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis, ein Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder eine Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kleiner als oder gleich einem Fettseite-Bestimmungswert ist, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators (20) beim Fettsteuern reduziert.
  4. Detektionsvorrichtung (1) für Katalysatordegradation nach Anspruch 1, wobei: die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, als das Degradationsbestimmungssteuern ein Magersteuern, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und ein Fettsteuern, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis bringt, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, auszuführen; die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, dass das Edelmetall des Katalysators (20) degradiert ist, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor (41) detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis, ein Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder eine Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses größer als oder gleich einem Magerseite-Bestimmungswert ist, während die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators (20) beim Magersteuern zunimmt; und die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, dass das Edelmetall des Katalysators (20) degradiert ist, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor (41) detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis, ein Mittelwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, eine Variation im Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder eine Steigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kleiner als oder gleich einem Fettseite-Bestimmungswert ist, während sich die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators (20) beim Fettsteuern reduziert.
  5. Detektionsvorrichtung (1) für Katalysatordegradation nach Anspruch 4, wobei die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, aufeinanderfolgend das Magersteuern und das Fettsteuern auszuführen.
  6. Detektionsvorrichtung (1) für Katalysatordegradation nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, nicht zu bestimmen, ob das Edelmetall des Katalysators (20) degradiert ist, wenn eine Differenz zwischen dem vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor (41) detektierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis einen oberen Grenzwert beim Degradationsbestimmungssteuern erreicht.
  7. Detektionsvorrichtung (1) für Katalysatordegradation nach Anspruch 2 oder 4, wobei die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, das Magersteuern zu starten, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor (41) detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner als oder gleich einem Fett-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  8. Detektionsvorrichtung (1) für Katalysatordegradation nach Anspruch 2 oder 4, wobei: die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators (20) zu berechnen; und die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, das Magersteuern auszuführen, so dass die berechnete Sauerstoffspeichermenge eine vorbestimmte maximale Sauerstoffspeichermenge nicht erreicht.
  9. Detektionsvorrichtung (1) für Katalysatordegradation nach Anspruch 7 oder 8, wobei die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, dass ein Promotor des Katalysators (20) degradiert ist, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor (41) detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis beim Magersteuern einen oberen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert erreicht, der magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  10. Detektionsvorrichtung (1) für Katalysatordegradation nach Anspruch 3 oder 4, wobei die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, das Fettsteuern zu starten, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor (41) detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als oder gleich einem Mager-Bestimmungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  11. Detektionsvorrichtung (1) für Katalysatordegradation nach Anspruch 3 oder 4, wobei: die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, die Sauerstoffspeichermenge des Katalysators (20) zu berechnen; und die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, das Fettsteuern auszuführen, so dass die berechnete Sauerstoffspeichermenge nicht null erreicht.
  12. Detektionsvorrichtung (1) für Katalysatordegradation nach Anspruch 10 oder 11, wobei die elektronische Steuereinheit (31) dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, dass ein Promotor des Katalysators (20) degradiert ist, wenn das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor (41) detektierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis beim Fettsteuern einen unteren Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Grenzwert erreicht, der fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
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