DE10305616B4 - Steuergerät einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Steuergerät einer Brennkraftmaschine mit einer Betriebsweisenschaltsteuereinrichtung (30, 101a, 101 bis 106) zum Schalten einer Kraftmaschinenbetriebsweise zwischen einem Magerbetrieb zum Steuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu einem magereren Verhältnis bezogen auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einem stöchiometrischen Betrieb zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu einer Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine; und einer Katalysatorverschlechterungsbestimmungseinrichtung (30, 200 bis 230) zum Bestimmen eines Vorhandenseins oder eines Fehlens einer Katalysatorverschlechterung auf der Grundlage einer Abgabe von zumindest einem Abgassensor (29), der an einer stromabwärtigen Seite eines Katalysators (27) zum Reinigen von Abgas angebracht ist, wobei die Betriebsweisenschaltsteuereinrichtung (30, 101a, 101 bis 106) eine Bedingung zum Schalten zwischen dem Magerbetrieb und dem stöchiometrischen Betrieb bis zu einer Beendigung einer Katalysatorverschlechterungsbestimmung durch die Katalysatorverschlechterungsbestimmungseinrichtung (30, 200 bis 230) zu einer Bedingung ändert, bei der die Katalysatorverschlechterungsbestimmung ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsweisenschaltsteuereinrichtung (30, 101a, 101 bis 106) die Bedingung zum Schalten des Magerbetriebs und des stöchiometrischen Betriebs zu jener Bedingung ändert, bei der die Katalysatorverschlechterungsbestimmung ausführbar ist, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist, wenn jener Zustand, bei dem die Katalysatorverschlechterungsbestimmung durch die Katalysatorverschlechterungsbestimmungseinrichtung (30, 101a, 101 bis 106) nicht beendet ist, in einer vorbestimmten Zeitperiode andauert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine mit einer Funktion zum Bestimmen eines Vorhandenseins oder eines Fehlens einer Verschlechterung eines Katalysators zum Reinigen von Abgas einer Brennkraftmaschine, um Betriebsweisen zwischen einem Magerbetrieb zum Steuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu einem mageren Verhältnis bezogen auf ein stöchiometrisches (theoretisches) Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einem stöchiometrischen Betrieb zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu einer Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses gemäß einem Betriebszustand zu schalten (zum Beispiel bei einer Magerverbrennungskraftmaschine, einer Zylindereinspritzkraftmaschine).
  • Es gibt ein Abgasreinigungssystem eines Fahrzeugs mit Abgassensoren zum Erfassen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses oder von fettem/magerem Abgas an der stromaufwärtigen Seite und an der stromabwärtigen Seite eines Katalysators zum Reinigen von Abgas und zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der Abgaben von den Abgassensoren, um dadurch eine Abgasreinigungswirkung zu fördern. Gemäß einem derartigen Abgasreinigungssystem gibt es ein System zum Bestimmen eines Vorhandenseins oder eines Fehlens einer Verschlechterung des Katalysators auf der Grundlage von Abgaben von den Abgassensoren, die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Katalysators angebracht sind, um zu verhindern, dass ein Betrieb in jenem Zustand andauert, bei dem der Katalysator verschlechtert ist und die Abgasreinigungsfähigkeit verringert ist, wie dies zum Beispiel in JP H09-310 612 A offenbart ist.
  • Des weiteren wurde eine Magerverbrennungskraftmaschine oder eine Zylindereinspritzkraftmaschine zum Durchführen eines Magerbetriebs zum Steuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu einem mageren Verhältnis anstatt zu dem stöchiometrischen Verhältnis vorgeschlagen, um dadurch die Kraftstoffkosten zu senken. Bei einer derartigen Kraftmaschine werden ein Magerbetrieb unter geringen Kraftstoffkosten und ein stöchiometrischer Betrieb (ein Betrieb zum Steuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu einer Nähe eines stöchiometrischen Verhältnisses) mit hoher Abgabe gemäß der Kraftmaschinenlast geschaltet.
  • Der Magerbetrieb und der stöchiometrische Betrieb werden gemäß der Kraftmaschinenlast geschaltet. Daher gibt es in Abhängigkeit eines Verfahrens zum Antreiben eines Fahrzeugs oder in Abhängigkeit von einer Fahrbahnbeschaffenheit einen Fall, bei dem der stöchiometrische Betrieb nur schwer durchgeführt werden kann, und ein Magerbetrieb wird in einer langen Zeitperiode fortgesetzt. Während des Magerbetriebs wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf ein mageres Verhältnis gesteuert. Daher wird die Abgabe von dem Abgassensor der stromabwärtigen Seite des Katalysators zu einer mageren Seite geschaltet und kaum verändert. In einem derartigen Zustand kann die Bestimmung der Katalysatorverschlechterung nicht durchgeführt werden, auch wenn die Abgabe von dem Abgassensor an der stromabwärtigen Seite des Katalysators beobachtet wird. Obwohl es nicht erforderlich ist, die Bestimmung der Katalysatorverschlechterung bei dem stöchiometrischen Betrieb durchzuführen, während dem die Abgabe des Abgassensors an der stromabwärtigen Seite des Katalysators gemäß der vorstehenden Beschreibung geändert wird, wird in Abhängigkeit eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs oder in Abhängigkeit von einer Fahrbahnbeschaffenheit der stöchiometrische Betrieb kaum durchgeführt und daher wird der Magerbetrieb in einer langen Zeitperiode fortgesetzt. Daher kann die Bestimmung der Katalysatorverschlechterung in einer langen Zeitperiode nicht durchgeführt werden. Somit ist es wahrscheinlich, dass die Verschlechterung nicht früh erkannt werden kann, auch wenn sich der Katalysator verschlechtert hat.
  • Darüber hinaus ist aus der DE 100 27 738 A1 ein Steuergerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bekannt.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine vorzusehen, das eine Verschlechterung eines Katalysators frühzeitig erfassen kann, indem eine Katalysatorverschlechterungsbestimmung in einem frühen Zeitpunkt ausgeführt wird. Die obige Aufgabe wird durch ein Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß diesem Steuergerät wird bei einem System zum Schalten eines Magerbetriebs und eines stöchiometrischen Betriebs gemäß einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine und zum Bestimmen eines Vorhandenseins oder Fehlens einer Verschlechterung eines Katalysators auf der Grundlage der Abgabe von zumindest einem Abgassensor, der an einer stromabwärtigen Seite des Katalysators zum Reinigen des Abgases angebracht ist, eine Bedingung zum Schalten des Magerbetriebs und des stöchiometrischen Betriebs zu einer Bedingung geändert, bei der eine Katalysatorverschlechterungsbestimmung ausgeführt werden kann, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist. Dadurch wird ein Betriebsweisenschaltzustand zu einem Zustand geschaltet, bei dem die Katalysatorverschlechterungsbestimmung ausgeführt werden kann, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist. Daher kann selbst unter einem Systemzustand gemäß dem Stand der Technik, bei dem die Katalysatorverschlechterungsbestimmung nicht ausgeführt werden kann, die Verschlechterung des Katalysators frühzeitig erfasst werden, indem die Katalysatorverschlechterungsbestimmung zu einem frühen Zeitpunkt ausgeführt wird. Des weiteren kehrt der Betriebsweisenschaltzustand zu einem Zeitpunkt einer Beendigung der Katalysatorverschlechterungsbestimmung zu einem normalen Zustand zurück. Daher kann anschließend eine Wirkung einer Kraftstoffkosteneinsparung durch den Magerbetrieb ähnlich wie bei dem Stand der Technik erzielt werden.
  • Die vorstehend genannte Aufgabe sowie Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Zu den Zeichnungen:
  • 1 zeigt eine schematische Abbildung eines Kraftmaschinensteuersystems gemäß einem ersten, nicht zur Erfindung gehörigen Beispiel;
  • 2 zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitung einer Betriebsweisenschaltroutine gemäß dem ersten Beispiel;
  • 3 zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitung einer Katalysatorverschlechterungserfassungsroutine;
  • 4 zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitung einer Katalysatortemperaturschätzroutine;
  • 5 zeigt eine Konzeptdarstellung einer Abbildung zum Schätzen der Abgastemperatur aus einer Kraftmaschinendrehzahl und einer Einlassdurchsatzrate;
  • 6 zeigt eine Darstellung einer Datenwelle, die eine Beziehung zwischen einer Katalysatortemperatur und einer Abgastemperatur beim Beginn einer Kraftstoffunterbrechung bestimmt;
  • 7 zeigt eine Darstellung einer Datentabelle, die eine Beziehung zwischen einer Einlassdurchsatzrate und Koeffizienten bestimmt;
  • 8 zeigt eine Darstellung eines Verfahrens zum Berechnen von Daten ΣV (eine Ortskurve einer Veränderung einer Abgabe von gereinigtem Gas) die eine Menge von reinigten Gaskomponenten wiedergibt;
  • 9 zeigt eine Darstellung zum erläutern eines Verfahrens zum Berechnen von Daten ΣA/ΣQ, die eine Änderung einer Komponente eines in einen Katalysator strömenden Gases beziffert;
  • 10 zeigt eine Darstellung einer Messung einer Beziehung zwischen den Daten ΣV, die die Menge der gereinigten Gaskomponenten wiedergibt, und den Daten ΣA/F·Q, der Änderung der Komponenten des in den Katalysator strömenden Gases;
  • 11 zeigt eine Darstellung einer Datentabelle zum Bestimmen einer Beziehung zwischen den Daten ΣA/F·Q der Änderung der in den Katalysator strömenden Gaskomponenten und eines Bestimmungskriteriums;
  • 12 zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitung einer Betriebsweisenschaltroutine gemäß einem zweiten, nicht zur Erfindung gehörigen Beispiel; und
  • 13 zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitung einer Betriebsweisenschaltroutine gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • (Erstes Beispiel)
  • Gemäß der 1 ist an dem stromaufwärtigsten Abschnitt eines Einlassrohrs 2 eine Kraftmaschine 11, welche eine Brennkraftmaschine ist, eine Luftreinigungsvorrichtung 13 vorgesehen, und an der stromabwärtigsten Seite der Luftreinigungsvorrichtung 13 sind ein Einlasstemperatursensor 14 zum Erfassen einer Einlasstemperatur Tam und eine Luftdurchsatzmessvorrichtung 10 zum Erfassen einer Einlassdurchsatzrate Q vorgesehen. An der stromabwärtigen Seite der Luftdurchsatzmessvorrichtung 10 sind ein Drosselventil 15 und ein Drosselöffnungsgradsensor 16 zum Erfassen eines Drosselöffnungsgrades TH vorgesehen.
  • Des weiteren ist an der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 15 ein Einlassrohrdrucksensor 17 zum Erfassen eines Einlassrohrdruckes PM vorgesehen, und an der stromabwärtigen Seite des Einlassrohrdrucksensors 17 ist ein Zwischenbehälter 18 vorgesehen. Der Zwischenbehälter 18 ist mit einem Einlasskrümmer 19 zum Einführen von Luft in jedem Zylinder der Kraftmaschine 11 und mit einer Einspritzvorrichtung 20 zum entsprechenden Einspritzen von Kraftstoff in eine Nähe des Einlassanschlusses (nicht dargestellt) des Einlasskrümmers 19 des Zylinders versehen.
  • Des weiteren ist der Zylinderkopf der Kraftmaschine 11 mit einer Zündkerze 21 für jeden Zylinder ausgestattet, und die jeweilige Zündkerze 21 wird mit einer Hochspannung versorgt, die durch eine Zündvorrichtung 22 bei Zündzeitgebungen erzeugt wird. Ein Zylinderblock der Kraftmaschine 11 ist mit einem Wassertemperatursensor 38 zum Erfassen einer Kühlwassertemperatur Thw und mit einem Kurbelwinkelsensor 24 zum Erfassen einer Kraftmaschinendrehzahl Ne ausgestattet.
  • Währenddessen ist ein Abgasanschluss (nicht dargestellt) der Kraftmaschine 11 mit einem Abgasrohr 26 über einen Abgaskrümmer 25 verbunden, und ein Drei-Wege-Katalysator 27 zum Reduzieren von CO, HC, NOx in dem Abgas ist an dem mittleren Teil des Abgasrohres 26 vorgesehen. An der stromaufwärtigen Seite des Katalysators 27 ist ein stromaufwärtiger Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 28 zum Abgeben eines linearen Luft/Kraftstoff-Signals entsprechend dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F des Abgases vorgesehen, und an der stromabwärtigen Seite des Katalysators 27 ist ein stromabwärtiger Sauerstoffsensor 29 (Abgassensor) zum Erzeugen einer sich stufenweise ändernden Abgabespannung VOX2 vorgesehen, in Abhängigkeit dessen ein fettes Verhältnis oder ein mageres Verhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemisches bezüglich des stöchiometrischen Verhältnisses vorgesehen wird. Des weiteren kann ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor an der stromabwärtigen Seite des Katalysators 27 an Stelle des Sauerstoffsensors vorgesehen sein, und des weiteren kann ein Sauerstoffsensor an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators 27 an Stelle des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors vorgesehen sein.
  • Abgaben von den vorstehend genannten verschiedenen Sensoren werden in einer elektronischen Steuereinheit 30 über deren Eingabeanschluss 31 eingelesen. Die elektronische Steuereinheit 30 besteht hauptsächlich aus einem Mikrocomputer einschließlich einer CPU 32, eines ROM 33, eines RAM 34 und eines Sicherungs-RAM 35 zum Steuern eines Betriebs der Kraftmaschine 11. Die CPU berechnet eine Kraftstoffeinspritzmenge TAU und eine Zündzeitgebung Ig unter Verwendung der Kraftmaschinenbetriebszustandsparameter, die aus Abgaben von den verschiedenen Sensoren durch Ausführen von verschiedenen Routinen zum Steuern der Kraftmaschine gewonnen werden, und sie gibt Signale entsprechend einem Ergebnis der Berechnung aus ihren Abgabeanschluss 36 zu der Einspritzvorrichtung 20 und der Zündvorrichtung 22 ab.
  • Die elektronische Steuereinheit 30 schaltet ihren Steuerungsbetrieb zwischen einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisbetrieb und dem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisbetrieb entsprechend den Kraftmaschinenbetriebszuständen, indem eine Betriebsmodusschaltroutine ausgeführt wird, die in der 2 gezeigt ist. In dem stöchiometrischen Betrieb wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einer Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses gesteuert (theoretisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis). Gemäß dem Magerbetrieb wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf ein mageres Verhältnis bezüglich des stöchiometrischen Verhältnisses gesteuert, um dadurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Auch wenn ein Soll-Luft/Kraft-Verhältnis während des Magerbetriebs ein fester Wert sein kann, kann das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch eine Abbildung oder eine Gleichung entsprechend des Kraftmaschinenbetriebszustands variabel festgelegt werden. Des weiteren können der stöchiometrische Betrieb und der Magerbetrieb entsprechend einem Aufwärmzustand oder einem Übergangszustand geschaltet werden.
  • Um des weiteren zu verhindern, dass der Betrieb in jenem Zustand andauert, bei dem der Katalysator 27 verschlechtert ist und die Abgasreinigungsfähigkeit reduziert ist, bestimmt die elektronische Steuereinheit 30 das Vorhandensein oder das Fehlen einer Verschlechterung des Katalysators 27 auf der Grundlage einer Abgabe von dem stromaufwärtigen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 28 und einer Abgabe von dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 29, indem eine in der 3 gezeigte Katalysatorverschlechterungserfassungsroutine sowie eine in der 4 gezeigte Katalysatortemperaturschätzroutine ausgeführt werden, und wenn die Verschlechterung des Katalysators 27 erfasst wird, dann warnt die elektronische Steuereinheit 30 einen Fahrer, indem ein Lichtsignal von dem Abgabeanschluss 36 zu einer Warnlampe 37 abgegeben wird, wodurch die Warnlampe 37 eingeschaltet wird.
  • Dabei ist die Abgabespannung VOX2 von dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 29 während des Magerbetriebs an der mageren Seite festgelegt, und sie wird kaum verändert. Daher kann die Katalysatorverschlechterungsbestimmung nicht durchgeführt werden, auch wenn das Verhalten der Abgabespannung VOX2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 29 beobachtet wird. Wenn der stöchiometrische Betrieb kaum durchgeführt wird und der Magerbetrieb in einer langen Zeitperiode durch ein Antriebsverfahren eines Fahrzeugs oder einer Fahrbahnbeschaffenheit andauert, dann kann die Verschlechterung daher nicht frühzeitig erfasst werden, auch falls sich der Katalysator 27 verschlechtert hat.
  • Somit schränkt die elektronische Steuereinheit 30 durch Ausführen der in der 2 gezeigten Betriebsweisenschaltroutine einen Betriebsbereich zum Durchführen des Magerbetriebs (Magerbetriebsbereich) zwangsläufig mehr als im Normalfall ein und vergrößert einen Betriebsbereich zum Durchführen des stöchiometrischen Betriebes (stöchiometrischer Betriebsbereich), bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist. Dadurch kann die Katalysatorverschlechterungsbestimmung frühzeitig durchgeführt werden, indem die Anzahl der Durchführungen des stöchiometrischen Betriebes erhöht wird, die zum Durchführen der Katalysatorverschlechterungsbestimmung geeignet ist, und zwar mehr als bei dem Stand der Technik, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist.
  • Die in der 2 gezeigte Betriebsweisenschaltroutine wird in vorbestimmten Zeitperioden ausgeführt (zum Beispiel alle 8 Millesekunden), nach dem ein Zündschalter (nicht dargestellt) eingeschaltet wurde. Wenn die Routine gestartet wird, wird zunächst bei einem Schritt 101 bestimmt, ob die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet wurde, dass heißt ob eine Katalysatorverschlechterungsbestimmungsbeendigungsmarke auf „1” festgelegt ist, die die Beendigung der Katalysatorverschlechterungsbestimmung angibt.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Katalysatorverschlechterungsbestimmung noch nicht beendet ist, dann schreitet der Betrieb zu einen Schritt 102 weiter, sucht eine Betriebsbereichsbestimmungsabbildung (Vorbestimmungsabbildung) vor der Katalysatorverschlechterungsbestimmung und bestimmt, ob ein gegenwärtiger Betriebszustand in dem stöchiometrischen Betriebsbereich oder in dem Magerbetriebsbereich auf der Grundlage einer gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl und eines erforderlichen Drehmomentes (oder einer Kraftstoffeinspritzmenge) T liegt.
  • Die Betriebsbereichbestimmungsabbildung vor der Katalysatorverschlechterungsbestimmung wird durch eine Abbildung gebildet, bei der der stöchiometrische Betriebsbereich auf einen Mittellastbereich erweitert ist (mittleres Drehmoment, mittlerer Drehzahlbereich), indem einer frühen Ausführung der Katalysatorverschlechterungsbestimmung Priorität eingeräumt wird. Daher wird der Magerbetriebsbereich ausschließlich in einem Niedriglastbereich gebildet (niedriges Drehmoment·niedriger Drehzahlbereich), und der stöchiometrische Betriebsbereichs wird durch den Mittellastbereich und einem Hochlastbereich gebildet (hohes Drehmoment·hoher Drehzahlbereich).
  • Im Allgemeinen wird in dem Niedriglastbereich eine Durchsatzrate eines Abgases klein und eine Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem Katalysator 27 ist verlangsamt. Daher wird eine Zeitperiode zum Reagieren zu sauberem Abgas im Inneren des Katalysators 27 verlängert, und auch wenn sich der Katalysator 27 verschlechtert hat, kann das Abgas in gewissem Maße gereinigt werden, und eine Differenz zwischen Reinigungsraten eines verschlechterten Katalysators und eines normalen nicht-verschlechterten Katalysators ist reduziert. Daher wird eine fehlerhafte Bestimmung wahrscheinlich nicht durchgeführt, auch wenn die Katalysatorverschlechterungsbestimmung durch das Schalten zu dem stöchiometrischen Betrieb in den niedrigen Bereich durchgeführt wird. Angesichts dieses Zustands ist der stöchiometrische Betriebsbereich gemäß dem ersten Beispiel bis zu dem Mittellastbereich erweitert, und der Niedriglastbereich verbleibt als der Magerbetriebsbereich.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Katalysatorverschlechterungsbestimmung bei dem Schritt 101 beendet ist, dann schreitet der Betrieb währenddessen zu einen Schritt 103 weiter, sucht eine Normalbetriebsbereichsbestimmungsabbildung und bestimmt, ob der gegenwärtige Betriebszustand in dem stöchiometrischen Betriebsbereich oder dem Magerbetriebsbereich auf der Grundlage der gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl und eines erforderlichen Drehmomentes (oder einer Kraftstoffeinspritzmenge) liegt. Gemäß der Normalbetriebsbereichsbestimmungsabbildung wird einer verbesserten Kraftstoffwirtschaftlichkeit Priorität eingeräumt, und der Magerbetriebsbereich wird von dem Niedriglastbereich bis zu dem Mittellastbereich gebildet, und der stöchiometrische Betriebsbereich ist ausschließlich durch den Hochlastbereich gebildet.
  • Des weiteren ist der stöchiometrische Betriebsbereich gemäß der Routine bis zu dem Mittellastbereich vor der Katalysatorverschlechterungsbestimmung erweitert, indem die Betriebsbereichsbestimmungsabbildung vor der Katalysatorverschlechterungsbestimmung getrennt von der Betriebsbereichsbestimmungsabbildung festgelegt wird. Alternativ wird die Betriebsbereichsbestimmungsabbildung vor der Katalysatorverschlechterungsbestimmung weggelassen, und die Kraftmaschinendrehzahl und das erforderliche Drehmoment (oder die Kraftstoffeinspritzmenge) werden so korrigiert, dass sie reduziert werden, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist, und der stöchiometrische Betriebsbereich oder der Magerbetriebsbereich wird aus der Normalbetriebsbereichsbestimmungsabbildung entsprechend der korrigierten Kraftmaschinendrehzahl und dem korrigierten erforderlichen Drehmoment (oder der Kraftstoffeinspritzmenge) bestimmt, um dadurch den stöchiometrischen Betriebsbereich zu erweitern, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist.
  • Des weiteren sind die Kraftmaschinenbetriebszustandsparameter, die beim Bestimmen des stöchiometrischen Betriebsbereiches oder des Magerbetriebsbereiches verwendet werden, nicht auf die Kraftmaschinendrehzahl Ne, das erforderliche Drehmoment oder die Kraftstoffeinspritzmenge beschränkt, sondern es können andere Kraftmaschinendrehzustandsparameter einer Einlassluftmenge, eines Drosselöffnungsgrades, einer Beschleunigungsvorrichtungsposition und der gleichen verwendet werden.
  • Nachdem bestimmt wurde, ob der gegenwärtige Betriebszustand in dem stöchiometrischen Betriebsbereich oder in dem Magerbetriebsbereich bei dem Schritt 102 oder bei dem Schritt 103 liegt, schreitet der Betrieb zu einen Schritt 104 weiter und bestimmt, ob das Ergebnis der Bestimmung der Magerbetriebsbereich ist. Wenn der Magerbetriebsbereich bestimmt wird, dann schreitet der Betrieb zu einen Schritt 105, ermöglicht den Magerbetrieb und führt den Magerbetrieb aus. Im Gegensatz dazu schreitet der Betrieb zu einen Schritt 106, wenn der stöchiometrische Betriebsbereich bestimmt ist, und der Magerbetrieb wird ausgeschaltet und der stöchiometrische Betrieb wird ausgeführt.
  • Währenddessen wird eine in der 3 gezeigte Katalysatorverschlechterungserfassungsroutine durch eine Unterbrechungsverarbeitung in vorbestimmten Zeitperioden ausgeführt (zum Beispiel alle 64 ms). Wenn die Routine gestartet wird, dann wird zunächst bei einem Schritt 200 eine in der 4 gezeigte Katalysatortemperaturschätzroutine ausgeführt, und die Katalysatortemperatur TCAT wird folgendermaßen geschätzt.
  • Gemäß der in der 4 gezeigten Katalysatortemperaturschätzroutine wird zunächst bei einem Schritt 201 bestimmt, ob die Kraftmaschine 11 gestartet wurde, und wenn die Kraftmaschine 11 noch nicht gestartet wurde, dann wird eine Katalysatortemperatur TACT = Einlasslufttemperatur Tam (Außenlufttemperatur) bei einem Schritt 202 festgelegt, und die Routine wird beendet.
  • Wenn die Kraftmaschine 11 gestartet wurde, dann schreitet der Betrieb währenddessen zum einem Schritt 203 weiter und bestimmt, ob eine Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist, und wenn die Kraftstoffzufuhr nicht unterbrochen ist, dann schreitet der Betrieb zu einem Schritt 204 weiter und bestimmt eine Abgastemperatur TEX folgendermaßen. Wie dies in der 5 gezeigt ist, wird eine Datenabbildung zum Schätzen der Abgastemperatur TEX aus der Kraftmaschinendrehzahl Me und der Einlassluftdurchsatzrate Q (= Abgasdurchsatzrate) in dem ROM 33 gespeichert. Jedes Mal wenn die Verarbeitung bei dem Schritt 204 ausgeführt wird, dann wird die Abgastemperatur TEX entsprechend der Kraftmaschinendrehzahl Ne und der Einlassdurchsatzrate Q zu diesem Zeitpunkt aus der in der 5 gezeigten Abbildung geschätzt. Das Schätzverfahren verwendet eine Charakteristik, dass die Kraftmaschinenlast (NEQ) um so höher ist, desto größer die Abgastemperatur TEX ist.
  • Im Gegensatz dazu wird während einer Zeitperiode einer Unterbrechung der Kraftstoffzufuhrverbrennungswärme des Kraftstoffes abgegeben, und die Abgastemperatur TEX senkt sich schnell ab. Daher kann die Abgastemperatur TEX nicht aus der Kraftmaschinendrehzahl Ne und der Einlassluftdurchsatzmenge Q geschätzt werden. Wenn bei dem Schritt 203 bestimmt wird, dass die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist, dann schreitet der Betrieb daher zu einem Schritt 205 weiter, und die Abgastemperatur TEX wird aus der Katalysatortemperatur TCAT (Schätzwert) geschätzt, wenn die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr gestartet wird, indem eine in der 6 gezeigte Datenabbildung verwendet wird, welche in dem ROM 33 gespeichert ist. Das Schätzverfahren verwendet eine Charakteristik, dass die Katalysatortemperatur TCAT um so höher ist, desto größer die Abgastemperatur TEX durch die Ausstrahlung von Wärme von dem Katalysator 27 ist.
  • Nach dem Schätzen der Abgastemperatur TEX bei dem Schritt 204 oder 205 schreitet der Betrieb zu einem Schritt 206 weiter und vergleicht die Katalysatortemperatur TCAT(n – 1), die bei der Verarbeitung des vorherigen Males geschätzt wurde, mit der Abgastemperatur TEX, und es wird bestimmt, ob die Katalysatortemperatur eine Tendenz zum Absinken oder Ansteigen zeigt. Des Weiteren schreitet der Betrieb zu einem Schritt 207 weiter, wenn die Katalysatortemperatur TCAT eine Tendenz zum Absenken zeigt (TCAT(n – 1) > Abgastemperatur TEX), und es wird die Katalysatortemperatur TCAT(n) durch die folgende Gleichung berechnet. TCAT(n) = TCAT(n – 1) – K1 × |TCAT(n – 1) – TEX| wobei die Abkürzung K1 einen Koeffizienten bezeichnet, der entsprechend einer Einlassdurchsatzrate Q unter Verwendung einer Datentabelle gemäß der 7 festgelegt ist, die in dem ROM 33 gespeichert ist. Des Weiteren kann K1 auf einen Wert festgelegt sein, der sich dann ändert, wenn ein Änderungswert der Kraftmaschinendrehzahl Ne groß ist (nicht-stationärer Zeitpunkt, nämlich ein Übergangszeitpunkt), und wenn der Betriebswert klein ist (stationärer Zeitpunkt).
  • Wenn die Katalysatortemperatur TCAT eine Tendenz zum Ansteigen zeigt (TCAT(n – 1) ≤ Abgastemperatur TEX), dann schreitet der Betrieb währenddessen zu einem Schritt 208 weiter und berechnet die Katalysatortemperatur TCAT(n) bei dem gegenwärtigen Zeitpunkt durch die folgende Gleichung. TCAT(n) = TCAT(n – 1) + K2 × |TCAT(n – 1) – TEXT wobei die Abkürzung K2 einen Koeffizienten bezeichnet, der entsprechend einer Einlassluftdurchsatzrate Q unter Verwendung der Datentabelle gemäß der 7 festgelegt ist, welche in dem ROM 33 gespeichert ist.
  • Des Weiteren können während einer Zeitperiode der Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr K1 und K2 auf konstante Werte festgelegt sein.
  • Nach dem Schätzen der Katalysatortemperatur TCAT beim Schritt 207 oder 208 gemäß der vorstehenden Beschreibung kehrt der Betrieb zu einem Schritt 210 zurück (3). Es wird bestimmt, ob der stöchiometrische Betrieb durchgeführt wird. Wenn der stöchiometrische Betrieb nicht durchgeführt wird, wenn nämlich der Magerbetrieb durchgeführt wird, dann ist die Abgabespannung VOX2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 29 an der mageren Seite fixiert, und sie wird sich kaum ändern. Daher wird bestimmt, dass die Katalysatorverschlechterungsbestimmung nicht durchgeführt werden kann, und die Routine wird beendet, ohne dass die Verarbeitung der Katalysatorverschlechterungsbestimmung bei dem Schritt 203ff. durchgeführt wird.
  • Wenn bestimmt wird, dass der stöchiometrische Betrieb durchgeführt wird, dann schreitet der Betrieb währenddessen zu einem folgenden Schritt 220 weiter, es wird bestimmt, ob die durch die Katalysatortemperaturschätzroutine gemäß der 4 geschätzte Katalysatortemperatur TCAT eine Verschlechterungsbestimmungsstarttemperatur überschritten hat (zum Beispiel 150°C). Wenn die Verschlechterungsbestimmungsstarttemperatur nicht 150°C überschritten hat, dann wird die Routine beendet, ohne dass anschließend die Verarbeitung der Katalysatorverschlechterungsbestimmung ausgeführt wird. Dies ist dadurch begründet, dass in dem Zustand, wenn die Katalysatortemperatur TCAT die Verschlechterungsbestimmungsstarttemperatur nicht erreicht, die Temperatur des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 29 niedrig ist und die Sensorabgabe VOX2 nicht stabil ist. Durch das Ausschalten der Katalysatorverschlechterungsbestimmung während dieser Zeitperiode wird verhindert, dass sich eine Genauigkeit bei der Verschlechterungsbestimmung reduziert.
  • Des Weiteren schreitet der Betrieb zu jenem Zeitpunkt, bei dem die Katalysatortemperatur TCAT die Verschlechterungsbestimmungsstarttemperatur überschreitet (zum Beispiel 150°C) zu einem Schritt 230 weiter, inkrementiert den Zähler eines Zeitzählers TCNT, und bei einem nachfolgenden Schritt 240 werden Daten ΣV1 (eine Ortskurve von Änderungen der Abgabespannung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 29) berechnet, die eine Menge von gereinigten Gaskomponenten wiedergeben, durch die folgende Gleichung (siehe 8). ΣV1(n) = ΣV1(n – 1) + |VOX2(i) – VOX2(i – 1)| wobei die Abkürzung VOX2(i) die Abgabespannung von dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 29 bei der Verarbeitung des gegenwärtigen Zeitpunktes bezeichnet, und wobei die Abkürzung VOX2(i – 1) die Abgabespannung von dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 29 bei der Verarbeitung des vorherigen Males bezeichnet. Und zwar wertet die vorstehend genannte Gleichung die Menge der gereinigten Gaskomponenten im Inneren des Katalysators 27 aus, indem eine Ortskurve der Änderungen der Abgabespannung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 29 berechnet wird, indem ein Änderungsbereich der Abgabespannung VOX2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 29 in einer vorbestimmten Abtastperiode summiert wird (zum Beispiel 46 ms).
  • Des Weiteren werden bei einem Schritt 240 Daten ΣΔA/F·Q1, die einen Wert einer in den Katalysator strömenden Gaskomponenten beziffern, durch die folgende Gleichung berechnet (9). ΣΔA/F·Q1(n) = ΣΔA/F·Q1(n – 1) + Q × (Soll-A/F – A/F wobei die Abkürzung Q die durch die Luftdurchsatzmessvorrichtung 10 erfasste Einlassluftdurchsatzrate Q bezeichnet und als Datum zum Ersetzen der Abgasdurchsatzrate verwendet wird. Des Weiteren kann die Abgasdurchsatzrate, anstatt sie durch die Einlassdurchsatzrate Q zu ersetzen, tatsächlich gemessen werden, sie kann aus anderen Daten geschätzt werden, oder sie kann selbstverständlich aus der Einlassdurchsatzrate Q geschätzt werden. Die Abkürzung A/F bezeichnet das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das durch den stromaufwärtigen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 28 erfasst ist (d. h. ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Katalysator 27 strömenden Abgases), und das Soll-A/F (tA/F) bezeichnet ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das eine Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung bildet (zum Beispiel ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis). Die vorstehend genannte Gleichung berechnet Daten ΣΔA/F·Q1 der Änderung der in den Katalysator Gaskomponenten, indem eine Abweichung |tA/F – A/F| aus dem Soll-A/F des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses A/F, das durch den stromaufwärtigen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 28 in einer vorbestimmten Abtastperiode (zum Beispiel 46 ms) erfasst ist, mit der Abgasdurchsatzrate (Einlassdurchsatzrate Q) multipliziert wird, und indem der multiplizierte Wert auch summiert wird.
  • Danach wird bei einem Schritt 250 bestimmt, ob ein Zählwert TCNT des Zeitzählers zum Beispiel 10 s überschritten hat. Wenn er die 10 s nicht überschritten hat, dann wird die vorstehend beschriebene Verarbeitung bei den Schritten 220 bis 240 wiederholt. Dadurch werden ΣV1 und ΣΔA/F·Q1 während den 10 s berechnet. Des Weiteren schreitet der Betrieb zu jenem Zeitpunkt, bei dem der Zählwert TCNT des Zeitzählers 10 s überschritten hat, zu einem Schritt 260 weiter, bestimmt, ob die Daten ΣA/F·Q1 der Änderung der in den Katalysator strömenden Gaskomponenten während den 10 s zulässig ist, und zwar ob sie in einem vorbestimmten Bereich fällt. Wenn die Daten den vorbestimmten Bereich fallen, dann schreitet der Betrieb zu einem Schritt 270 weiter, summiert ΣV1 vom gegenwärtigen Mal zu einen Summenwert ΣV von ΣV1 vom vorherigen Mal, um dadurch ΣV zu aktualisieren, und ΣΔA/F·Q1 vom gegenwärtigen Mal wird zu einen Summenwert ΣΔA/F·Q1 vom vorherigen Mal summiert, um dadurch ΣΔA/F·Q1 zu aktualisieren. Danach schreitet der Betrieb zu einem Schritt 280 weiter und löscht sowohl den Zeitzähler Wert CNT, ΣV1 als auch ΣΔA/F·Q1.
  • Wenn bei dem vorstehend genannten Schritt 260 bestimmt wird, das die Daten ΣΔA/F·Q1 der Änderungen der in den Katalysator strömenden Gaskomponenten nicht n den Vorbestimmten Bereich fallen, dann schreitet der Betrieb währenddessen zu einem Schritt 280 weiter, ohne dass die Verarbeitung der Aufsummierung bei dem Schritt 270 ausgeführt wird, und sowohl der Zeitzählerwert CNT, ΣV1 als auch ΣΔA/F·Q1 werden gelöscht (auf Null gesetzt). Dies ist dadurch begründet, dass die Genauigkeit beim Berechnen der gereinigten Gaskomponenten reduziert ist, wenn die Änderung der in den Katalysator strömenden Gaskomponenten übermäßig groß oder übermäßig klein ist. Wenn die Daten ΣΔA/F·Q1 der Änderung der in den Katalysator strömenden Gaskomponenten nicht in den vorbestimmten Bereich fallen, dann wird daher verhindert, das sich die Genauigkeit der Verschlechterungsbestimmung durch die Änderung der in den Katalysator strömenden Gaskomponenten reduziert, in dem die Verarbeitung der Aufsummierung nicht ausgeführt wird, da sowohl ΣV1 als auch ΣΔA/F·Q1 gelöscht werden.
  • Des Weiteren wird bei einem folgenden Schritt 290 bestimmt, ob die bei dem Schritt 200 geschätzte Katalysatortemperatur TCAT 550C° überschreitet, die eine vorbestimmte Temperatur ist, und wenn die 550C° nicht überschritten werden, dann wird die Routine beendet, ohne das die Katalysatorverschlechterungsbestimmung ausgeführt wird. Daher schreitet der Betrieb an jenem Zeitpunkt, an dem die Katalysatortemperatur TCAT die 550C° überschreitet, zu einem Schritt 300 weiter und bestimmt das Vorhandensein oder das Fehlen der Verschlechterung des Katalysators 27, in dem die Daten ΣV (eine Ortskurve der Änderung der Abgabespannung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 29), die die Menge der gereinigten Gaskomponenten angeben und aufsummiert wurden, mit einem vorbestimmten Verschlechterungskriterium DET.
  • Das Verfahren zum Bestimmen der Verschlechterung eines Katalysators ist in der 10 gezeigt. Gemäß der 10 wird eine Beziehung zwischen Daten ΣV, die die Menge der gereinigten Gaskomponenten wiedergeben, und den Daten ΣΔA/F·Q1 der Änderungen der in den Katalysator strömenden Gaskomponenten gemessen. Gemäß der 10 bezeichnet das Zeichen O einen Messwert hinsichtlich eines neuen Katalysators, das Zeichen ☐ bezeichnet einen Messwert eines Verschlechterungskatalysators und das Zeichen Δ bezeichnet einen Messwert eines Dummy-Katalysators (der lediglich ein keramischer Träger ist und an seine Oberfläche nicht mit einer katalytischen Lage versehen ist). Während bei dem neuen Katalysator (Zeichen O) ungeachtet dessen ob ΣΔA/F·Q1 groß oder klein ist, ΣV klein bleibt, so hat der verschlechterte Katalysator (Zeichen ☐) bei einem Anstieg von ΣΔA/F·Q1 eine Tendenz dahingehend, dass sich ΣV erhöht. Wenn die Katalysatorverschlechterung sehr fortgeschritten ist und die Katalysatorfunktion verloren wurde, dann gelangt der verschlechterte Katalysator in einen Zustand, bei dem er ähnlich de Dummy-Katalysator ist (Zeichen Δ). Daher bedeutet ein größeres ΣV einen weiteren Fortschritt der Katalysatorverschlechterung, wenn ΣΔA/F·Q1 gleich bleibt.
  • Unter Verwendung der Beziehung wird das Verschlechterungskriterium entsprechend ΣΔA/F·Q1 festgelegt, in dem eine Datentabelle verwendet wird, die in dem ROM 33 gespeichert ist und in der 11 gezeigt ist, und das Vorhandensein oder das Fehlen der Verschlechterung des Katalysators 27 wird in Abhängigkeit dessen bestimmt, ob ΣV größer ist als das Verschlechterungskriterium DET. Wenn ΣV größer ist als das Verschlechterungskriterium DET dann wird bestimmt, dass sich der Katalysator verschlechtert hat (Schritt 310), und wenn ΣV gleich wie oder kleiner als das Verschlechterungskriterium ist, dann wird bestimmt, dass der Katalysator normal ist (Schritt 320).
  • Danach schreitet der Betrieb zu einem Schritt 330 weiter und legt eine Katalysatorverschlechterungsbestimmungsbeendigungsmarke auf ”1” fest, die Beendigung der Katalysatorverschlechterungsbestimmung angibt. Die Katalysatorverschlechtrungsbestimmungbeendigungsmarke wird auf ”0” zurückgesetzt, wenn zum Beispiel der Zündschalter eingeschaltet wird. Des Weiteren kann die Katalysatorverschlechterungsbestimmungsbeendigungsmarke separat festgelegt werden, wenn bestimmt wird, dass sich der Katalysator 27 verschlechtert hat und wenn bestimmt wird, dass der Katalysator 27 normal ist.
  • Des Weiteren ist das Verfahren zum Bestimmen des Vorhandenseins oder des Fehlens einer Verschlechterung des Katalysators 27 nicht auf das Verfahren beschränkt, das durch die Routine der 3 und 4 gezeigt ist. Alternativ kann das Vorhandensein oder das Fehlen der Verschlechterung des Katalysators 27 aus einem Frequenzverhältnis oder aus einem Amplitudenverhältnis der Abgabe von dem stromaufwärtigen Luft/Kraftstoff-Verhältnissen so 28 und der Abgabe des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 29 bestimmt werden, und das Verfahren kann zur Ausführung geeignet abgewandelt werden.
  • Gemäß dem ersten Beispiel ist der stöchiometrische Betriebsbereich mehr als im Normalfall erweitert, bis die Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators beendet ist. Daher kann die Anzahl der Durchführungen des stöchiometrischen Betriebes, die zum Ausführen der Katalysatorverschlechterungsbestimmung geeignet ist, mehr als bei dem Stand der Technik erhöht werden, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist, und die Verschlechterung des Katalysators 27 kann frühzeitig erfasst werden, indem die Verschlechterungsbestimmung frühzeitig ausgeführt wird. Des Weiteren wird die Erweiterung des stöchiometrischen Betriebsbereiches nach der Beendigung der Katalysatorverschlechterungsbestimmung aufgehoben, und der Magerbetriebsbereich wird auf den normalen Bereich erweitert. Daher kann die Anzahl der Durchführungen des Magerbetriebs wie bei dem Stand der Technik gewährleistet werden, und die Wirkung einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauches durch den Magerbetrieb kann gewährleistet werden.
  • Des Weiteren kann gemäß dem ersten Beispiel angesichts jener Situation, dass in dem Niedriglastbereich einer reduzierten Abgasdurchsatzrate das Abgas in gewissem Maße auch durch den verschlechterten Katalysator gereinigt werden. Daher ist es schwierig, den verschlechterten Katalysator von dem normalen Katalysator zu unterscheiden, wenn der stöchiometrische Betriebsbereich erweitert ist, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist, und der Bereich der Erweiterung des stöchiometrischen Betriebsbereiches ist auf den Mittellastbereich festgelegt. Daher wird der stöchiometrische Betriebsbereich nur auf jenen Betriebsbereich erweitert, der zum Ausführen der Katalysatorverschlechterungsbestimmung geeignet ist (Mittellastbereich) und er wird nicht auf jenen Betriebsbereich (Niedriglastbereich) erweitert, der für die Katalysatorverschlechterungsbestimmung nicht geeignet ist, und während die Wirkung des verbesserten Kraftstoffverbrauches durch den Magerbetrieb in dem Niedriglastbereich gewährleistet ist, kann die genaue Katalysatorverschlechterungsbestimmung frühzeitig ausgeführt werden.
  • (Zweites Beispiel)
  • Gemäß dem ersten Beispiel ist die Anzahl der Durchführungen des stöchiometrischen Betriebes durch die Erweiterung des stöchiometrischen Betriebsbereiches erhöht, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist. Jedoch wird gemäß dem zweiten Beispiel, das in der 12 gezeigt ist, der Magerbetrieb ausgeschaltet, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist, und nur der stöchiometrische Betrieb wird durchgeführt, der zum Ausführen der Katalysatorverschlechterungsbestimmung geeignet ist.
  • Gemäß der Betriebsweisenschaltroutine der 12, die bei dem zweiten Beispiel ausgeführt wird, wird der Betrieb bei dem Schritt 102 der Betriebsweisenschaltroutine gemäß der 2 weggelassen. Somit schreitet der Betrieb zu einem Schritt 106 weiter, wenn bei dem Schritt 101 bestimmt wird, dass die Katalysatorverschlechterungsbestimmung noch nicht beendet ist, und der Magerbetrieb wird vollständig ausgeschaltet und es wird nur der stöchiometrische Betrieb durchgeführt. Die anderen Verarbeitungen der verschiedenen Schritte sind gleich wie bei der 2.
  • Gemäß dem zweiten Beispiel wird der Magerbetrieb total ausgeschaltet, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist, und nur der stöchiometrische Betrieb wird durchgeführt, der zum Ausführen der Katalysatorverschlechterungsbestimmung geeignet ist. Daher kann eine frühe Ausführung der Katalysatorverschlechterungsbestimmung weiterhin gewährleistet werden.
  • (Ausführungsbeispiel)
  • Währenddessen gibt es in Abhängigkeit eines Antriebsverfahrens eines Fahrzeuges oder einer Fahrbahnbeschaffenheit auch einen Fall, bei dem der stöchiometrische Betrieb geeignet durchgeführt werden kann, ohne dass der stöchiometrische Betriebsbereich erweitert wird, und die Katalysatorverschlechterungsbestimmung wird frühzeitig beendet.
  • Somit wird gemäß dem in der 13 gezeigten Ausführungsbeispiel der stöchiometrische Betriebsbereich nicht erweitert, bis eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, auch wenn die Katalysatorverschlechterungsbestimmung nicht ausgeführt wird, sondern es wird die Betriebsweise geschaltet, wie sie durch die Normalbetriebsbereichsbestimmungsabbildung definiert wird. Nur wenn die Katalysatorverschlechterungsbestimmung nicht beendet wird, auch nachdem die vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, wird der stöchiometrische Betriebsbereich erweitert, um die Katalysatorverschlechterungsbestimmung frühzeitig auszuführen.
  • Die Betriebsweisenschaltroutine gemäß der 13 hat eine Verarbeitung eines Schrittes 101a vor dem Schritt 101 der Betriebsweisenschaltroutine gemäß der 2.
  • Wenn die Betriebsweisenschaltroutine gemäß der 13 gestartet wird, dann wird bei dem Schritt 101a zunächst bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, zum Beispiel ob eine verstrichene Zeitperiode nach dem Start einer Kraftmaschine die vorbestimmte Zeitperiode überschreitet. Bevor die vorbestimmte Zeitperiode verstrichen wird, schreitet der Betrieb zu einen Schritt 103 weiter und bestimmt den stöchiometrischen Betriebsbereich oder den Magerbetriebsbereich, indem die Normalbetriebsbereichsbestimmungsabbildung ungeachtet dessen verwendet wird, ob die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist.
  • Wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeitperiode bei dem Schritt 101a verstrichen ist, dann schreitet der Betrieb danach zu den Schritt 101 weiter und bestimmt, ob die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist. Wenn bestimmt wird, dass die Katalysatorverschlechterungsbestimmung nicht beendet ist, auch nachdem die vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, dann schreitet der Betrieb zu einen Schritt 102 weiter, um den Betriebsbereich zu erweitern, der zum Ausführen der Katalysatorverschlechterungsbestimmung geeignet ist, und es wird der stöchiometrische Betriebsbereich oder der Magerbetriebsbereich bestimmt, indem die Betriebsbereichsbestimmungsabbildung vor der Katalysatorverschlechterungsbestimmung verwendet wird. Dadurch wird der stöchiometrische Betriebsbereich erweitert, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist, und die Anzahl der Durchführungen des stöchiometrischen Betriebes wird erhöht, die zum Ausführen der Katalysatorverschlechterungsbestimmung geeignet ist.
  • Ähnlich wie bei dem zweiten Beispiel schreitet der Betrieb durch das Weglassen der Verarbeitung bei dem Schritt 103, wenn bestimmt wird, dass die Katalysatorverschlechterungsbestimmung nicht beendet ist, auch nachdem die vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, des Weiteren zu einen Schritt 106 weiter, schaltet den Magerbetrieb vollständig aus, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist, und führt ausschließlich den stöchiometrischen Betrieb aus.
  • Im Gegensatz dazu schreitet der Betrieb zu einen Schritt 103 weiter, wenn bei dem Schritt 101 die Antwort „JA” erhalten wird, wenn nämlich die Katalysatorverschlechterungsbestimmung nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitperiode beendet wurde, und zwar zu jenem Zeitpunkt, bei dem die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet wurde, und schaltet die Abbildung zu der Normalbetriebsbereichsbestimmungsabbildung und bestimmt den stöchiometrischen Betriebsbereich oder den Magerbetriebsbereich. Dadurch wird die Erweiterung des stöchiometrischen Bereiches aufgehoben, und der Magerbetriebsbereich wird erweitert und die Anzahl der Durchführungen des Magerbetriebes mit geringem Kraftstoffverbrauch ist erhöht.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird der stöchiometrische Betriebsbereich nur in jenem Fall erweitert, bei dem die Katalysatorverschlechterungsbestimmung nicht beendet ist, auch nachdem die vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, die Anzahl der Durchführungen des stöchiometrischen Betriebes wird erhöht, die zum Ausführen der Katalysatorverschlechterungsbestimmung geeignet ist. Daher ist es nicht erforderlich, den Magerbetriebsbereich einzuschränken, wenn die Katalysatorverschlechterungsbestimmung innerhalb der vorbestimmten Zeitperiode beendet wird, und eine Wirkung zum Einsparen von Kraftstoff durch den Magerbetrieb kann durch diese Menge unterstützt werden.
  • Des Weiteren wird bei dem Schritt 101a gemäß dem Ausführungsbeispiel bestimmt, ob die vorbestimmte Zeitperiode auf der Grundlage der verstrichenen Zeitperiode nach dem Start der Kraftmaschine verstrichen ist. Dadurch kann vermieden werden, dass der stöchiometrische Betriebsbereich während einer Zeitperiode erweitert wird, die für die Katalysatorverschlechterungsbestimmung unmittelbar nach dem Start der Kraftmaschine nicht geeignet ist, (zum Beispiel ein Aufwärmvorgang), und die Wirkung der Kraftstoffeinsparung durch den Magerbetrieb kann durch die Menge unterstützt werden.
  • Des Weiteren kann zum Beispiel in jenem Fall, bei dem die Katalysatorverschlechterungsbestimmung nicht beendet ist, auch wenn eine Fahrtdistanz eines Fahrzeugs eine vorbestimmte Distanz überschreitet, nachdem die Katalysatorverschlechterungsbestimmung bei dem vorherigen Mal beendet wurde (oder beim Starten einer Kraftmaschine), der stöchiometrische Betriebsbereich erweitert werden. Des Weiteren kann in jenem Fall, bei dem die Katalysatorverschlechterungsbestimmung nicht beendet ist, auch wenn die Anzahl der Startvorgänge einer Kraftmaschine nach der Beendigung der Katalysatorverschlechterungsbestimmung vom vorherigen Mal eine vorbestimmte Anzahl überschreitet, der stöchiometrische Betriebsbereich erweitert werden. Dadurch kann die Katalysatorverschlechterungsbestimmung auch durch ein Antriebsverfahren eines Fahrzeugs oder bei einer Fahrbahnbeschaffenheit stabil durchgeführt werden, bei denen es schwierig ist, die Katalysatorverschlechterungsbestimmung auszuführen, die Anzahl der Erweiterungen des stöchiometrischen Betriebsbereiches kann reduziert werden und die Wirkung der Kraftstoffeinsparung durch den Magerbetrieb kann durch diese Menge unterstützt werden.
  • Auch wenn gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Beispiel und dem Ausführungsbeispiel zum Ausführen der Katalysatorverschlechterungsbestimmung bei einem frühen Zeitpunkt der stöchiometrische Betriebsbereich einheitlich erweitert wird oder der Magerbetrieb vollständig ausgeschaltet wird, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist, kann des Weiteren ein Bereich zum Erweitern des stöchiometrischen Betriebsbereiches allmählich beim Verstreichen einer Zeitperiode bis zur Beendigung der Katalysatorverschlechterungsbestimmung vergrößert werden, oder die Erweiterung des stöchiometrischen Betriebsbereiches oder das Ausschalten des Magerbetriebs kann zweckmäßig intermittierend durchgeführt werden, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist, und insgesamt kann der Betriebsweisenschaltzustand zu jenen Zustand geändert werden, bei dem die Katalysatorverschlechterungsbestimmung ausgeführt werden kann, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist.
  • Auch wenn gemäß den vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Beispiel und dem Ausführungsbeispiel die Erfindung auf eine Magerverbrennungskraftmaschine angewendet wird, kann der Betrieb auf verschiedene Kraftmaschinen zum Schalten des stöchiometrischen Betriebes und des Magerbetriebes angewendet werden (zum Beispiel eine Zylindereinspritzkraftmaschine).
  • Anderseits kann die Erfindung verschiedenartig abgewandelt werden, indem zum Beispiel der Aufbau des Abgasreinigungssystems passend geändert wird (die Anzahl der Katalysatoren, die Anzahl oder die Position der Abgassensoren).

Claims (7)

  1. Steuergerät einer Brennkraftmaschine mit einer Betriebsweisenschaltsteuereinrichtung (30, 101a, 101 bis 106) zum Schalten einer Kraftmaschinenbetriebsweise zwischen einem Magerbetrieb zum Steuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu einem magereren Verhältnis bezogen auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einem stöchiometrischen Betrieb zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu einer Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine; und einer Katalysatorverschlechterungsbestimmungseinrichtung (30, 200 bis 230) zum Bestimmen eines Vorhandenseins oder eines Fehlens einer Katalysatorverschlechterung auf der Grundlage einer Abgabe von zumindest einem Abgassensor (29), der an einer stromabwärtigen Seite eines Katalysators (27) zum Reinigen von Abgas angebracht ist, wobei die Betriebsweisenschaltsteuereinrichtung (30, 101a, 101 bis 106) eine Bedingung zum Schalten zwischen dem Magerbetrieb und dem stöchiometrischen Betrieb bis zu einer Beendigung einer Katalysatorverschlechterungsbestimmung durch die Katalysatorverschlechterungsbestimmungseinrichtung (30, 200 bis 230) zu einer Bedingung ändert, bei der die Katalysatorverschlechterungsbestimmung ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsweisenschaltsteuereinrichtung (30, 101a, 101 bis 106) die Bedingung zum Schalten des Magerbetriebs und des stöchiometrischen Betriebs zu jener Bedingung ändert, bei der die Katalysatorverschlechterungsbestimmung ausführbar ist, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beendet ist, wenn jener Zustand, bei dem die Katalysatorverschlechterungsbestimmung durch die Katalysatorverschlechterungsbestimmungseinrichtung (30, 101a, 101 bis 106) nicht beendet ist, in einer vorbestimmten Zeitperiode andauert.
  2. Steuergerät einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Betriebsweisenschaltsteuereinrichtung (30, 101a, 101 bis 106) den Magerbetrieb ausschaltet, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung durch die Katalysatorverschlechterungsbestimmungseinrichtung beendet ist.
  3. Steuergerät einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Betriebsweisenschaltsteuereinrichtung (30, 101a, 101 bis 106) einen Betriebsbereich zum Durchführen des Magerbetriebs einschränkt und einen Betriebsbereich zum Durchführen des stöchiometrischen Betriebes erweitert, bis die Katalsysatorverschlechterungsbestimmung durch die Katalysatorverschlechterungsbestimmungseinrichtung (30, 200 bis 230) beendet ist.
  4. Steuergerät einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 3, wobei die Betriebsweisenschaltsteuereinrichtung (30, 101a, 101 bis 106) den Betriebsbereich zum Durchführen des stöchiometrischen Betriebes auf einen Mittellastbereich erweitert, bis die Katalysatorverschlechterungsbestimmung durch die Katalysatorverschlechterungsbestimmungseinrichtung (30, 200 bis 230) beendet ist.
  5. Steuergerät einer Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Betriebsweisenschaltsteuereinrichtung (30, 101a, 101 bis 106) auf der Grundlage einer verstrichenen Zeitperiode nach dem Start der Brennkraftmaschine bestimmt, ob die vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist.
  6. Steuergerät einer Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Betriebsweisenschaltsteuereinrichtung (30, 101a, 101 bis 106) auf der Grundlage einer Fahrtdistanz des Fahrzeugs bestimmt, ob die vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist.
  7. Steuergerät einer Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Betriebsweisenschaltsteuereinrichtung (30, 101a, 101 bis 106) auf der Grundlage der Anzahl der Startvorgänge der Brennkraftmaschine bestimmt, ob die vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist.
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