DE19605103C2

DE19605103C2 - Vorrichtung zur Verschlechterungsdiagnose eines Abgasreinigungskatalysators

Info

Publication number: DE19605103C2
Application number: DE19605103A
Authority: DE
Inventors: Takuya Matsumoto; Toru Hashimoto; Mitsuhiro Miyake; Toshiro Nomura; Hidetsugu Kanao
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1996-02-12
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: US5732552A; DE19605103A1; KR100192101B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durch führung einer Verschlechterungsdiagnose eines Abgas reinigungskatalysators mit
einem stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnis sensor, der in der Auspuffleitung eines Verbrennungs motors auf der stromabwärts gelegenen Seite des Abgas reinigungskatalysators angeordnet ist,
einem stromaufwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnis sensor, der in der Auspuffleitung auf einer stromauf wärts gelegenen Seite des Abgasreinigungskatalysators angeordnet ist,
einer Verschlechterungsbestimmungseinrichtung zum Be stimmen des Vorhandenenseins einer Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators, auf der Basis einer Um kehrfrequenz, die mit einem Ausgangssignal des strom aufwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors ver bunden ist und einer Umkehrfrequenz, die mit dem Aus gangssignal des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoff verhältnissensors verbunden ist.

Es ist bekannt, einen Abgasreinigungskatalysator, bei spielsweise einen Dreiwegkatalysator, in einem Abgas system eines Autobenzinmotors anzuordnen, um die Emissionsmenge an schädlichem Gas in die Atmosphäre zu verringern. Der Dreiwegkatalysator oxidiert Kohlen wasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO), und des oxidiert auch Stickstoffoxide (NO_x), wodurch das Abgas gereinigt wird. Die Oxidation und Desoxidation durch den Dreiwegkatalysator findet jedoch nur ausreichend in einem engen Luftkraftstoffverhältnisbereich (Fenster) in der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoff verhältnisses statt. Das Luftkraftstoffverhältnis wird daher rückgekoppe lungsgeregelt, um eng am stöchiometrischen Luftkraft stoffverhältnis zu liegen, und zwar gemäß dem Ausgangs signal eines Luftkraftstoffverhältnissensors (beispiels weise einem Sauerstoffkonzentrationssensor(im folgenden als O₂-Sensor bezeichnet)), der im Auspuffkrümmer angeordnet ist, um hierdurch die Reinigungskapazität des Dreiwegkatalysators am besten auszunutzen. Der Dreiweg katalysator verschlechtert sich jedoch bei Gebrauch, und seine Reinigungswirksamkeit verringert sich. Das Ver schlechterungsmaß des Dreiwegkatalysators wird daher im allgemeinen unter Verwendung eines Abgastestgeräts bei der periodischen Inspektion überprüft. Ist das Intervall zwischen den Inspektionen zu lang, tritt jedoch die Möglichkeit auf, daß ein Dreiwegkatalysator, dessen Reinigungswirksamkeit sich verringert hat, kontinuierlich für eine lange Zeitdauer verwendet wird.

Im Hinblick hierauf ist es bekannt, eine derartige Ver schlechterung des Dreiwegkatalysators mittels einer Diagnosevorrichtung zu diagnostizieren. Beispielsweise offenbart die ungeprüfte japanische Patent veröffentlichung 61-286550 eine Verschlechterungsdiag nosevorrichtung zum Bestimmen der Verschlechterung eines Dreiwegkatalysators auf der Basis der Ausgangssignale von zwei O₂-Sensoren, die auf der stromaufwärts bzw. strom abwärts gelegenen Seite des Dreiwegkatalysators angeordnet sind. Die Verschlechterungsdiagnosevorrichtung verwendet die Kurzzeitfluktuation des Luftkraftstoffver hältnisses nahe dem Solluftkraftstoffverhältnis (beispielsweise dem stöchiometrischen Luftkraftstoffver hältnis), das während der Luftkraftstoffverhältnisrück koppelungsregelung beobachtet wird, und die Bestimmung, ob sich der Dreiwegkatalysator verschlechtert hat oder nicht, wird durchgeführt, indem die Frequenz der Umkeh rungen (reversals) des Ausgangssignals des stromaufwärts gelegenen O₂-Sensors, die mit der Fluktuation des Luft kraftstoffverhältnisses variiert, mit der Umkehrfrequenz (reversal frequency) des Ausgangssignals des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors verglichen wird. Wie üblicherweise bekannt, variiert das Ausgangssignal eines O₂-Sensors im großen Maß in Abhängigkeit davon, ob das Luftkraftstoff verhältnis kleiner (fetter) oder größer (magerer) als das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis ist, und die Richtung der Änderung des Sensorausgangssignals wird daher jedesmal, wenn sich das Luftkraftstoffverhältnis von der fetten zur mageren Seite hin oder umgekehrt verändert, umgekehrt (im folgenden lediglich als Umkehr des Sensorausgangs bezeichnet).

Ein normaler Dreiwegkatalysator kann den Restsauerstoff im Abgas speichern. Das Abgas, das einen normalen Drei wegkatalysator durchströmt hat, enthält daher lediglich eine kleine Menge an Sauerstoff. Infolgedessen zeigt das Ausgangssignal des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors eine kleine Fluktuation, wie durch die gestrichelte Kurve in Fig. 9 gezeigt ist. Die Amplitude des Sensorausgangs signals ist nämlich klein, und auch die Frequenz der Umkehrungen des Sensorausgangssignals ist sehr niedrig. Andererseits fluktuiert das Ausgangssignal des stromauf wärts gelegenen O₂-Sensors mit der Fluktuation des Luft kraftstoffverhältnisses, und die Frequenz seiner Umkehrungen ist im Vergleich zu denjenigen des stromab wärts gelegenen O₂-Sensors signifikant hoch, wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 9 angegeben ist, da es mit der Fluktuation des Luftkraftstoffverhältnisses über einstimmt. Dementsprechend nimmt während der Luftkraft stoffverhältnisrückkoppelungsregelung das Verhältnis der Umkehrfrequenz der Ausgabe des stromabwärts gelegenen O₂- Sensors zu derjenigen der Ausgabe des stromaufwärts gelegenen O₂-Sensors einen sehr kleinen Wert ein, soweit der Dreiwegkatalysator normal ist.

Verschlechtert sich jedoch der Dreiwegkatalysator und verringert sich seine Sauerstoffspeicherkapazität, kann der Restsauerstoff im Abgas nicht im Dreiwegkatalysator gespeichert werden, sondern strömt durch diesen hindurch. In diesem Fall fluktuiert das Ausgangssignal des stromab wärts gelegenen O₂-Sensors mit der Fluktuation des Luft kraftstoffverhältnisses wie das Ausgangssignal des stromaufwärts gelegenen O₂-Sensors; die Umkehrfrequenz der Ausgabe des stromabwärts gelegenen Sensors erhöht sich daher. In anderen Worten nähert sich das vorerwähnte Umkehrfrequenzverhältnis graduell dem Wert "1", wenn sich der Dreiwegkatalysator verschlechtert. Bei der oben erwähnten Verschlechterungsdiagnosevorrichtung wird somit die Bestimmung hinsichtlich der Verschlechterung des Dreiwegkatalysators auf der Basis des Verhältnisses zwischen der Reinigungswirksamkeit des Dreiwegkatalysators und des Umkehrfrequenzverhältnisses durchgeführt.

In einigen Fällen wird jedoch die Bestimmung durch die oben erwähnte übliche Verschlechterungsdiagnosevor richtung nicht korrekt durchgeführt. Einer der Gründe liegt darin, daß, obwohl das Umkehrfrequenzverhältnis der zwei O₂-Sensorausgaben nicht nur in Abhängigkeit des Verschlechterungsgrads des Dreiwegkatalysators, sondern auch des Betriebszustands des Motors variiert, die Vor richtung einen festen Umkehrreferenzwert für die Bestimmung der Verschlechterung des Dreiwegkatalysators verwendet.

Die Verschlechterungsdiagnosevorrichtung umfaßt einen Typ, welcher eine Hysteresecharakteristik (siehe Fig. 10) zum Erfassen der Umkehr des Ausgangssignals eines Luftkraftstoffverhältnissensors verwendet. In Fig. 10 repräsentiert das Symbol TH_H einen oberen Umkehrreferenz wert, der einer Sensorausgangsspannung entspricht, welche beobachtet wird, wenn ein tatsächliches Luftkraftstoff verhältnis geringfügig fetter ist als das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis, und TH_L repräsentiert einen unteren Umkehrreferenzwert, welcher einer Sensorausgangsspannung entspricht, die beobachtet wird, wenn ein tatsächliches Luftkraftstoffverhältnis geringfügig magerer ist als das stöchiometrische Luft kraftstoffverhältnis. Während die Sensorausgangsspannung ansteigt, wird eine Umkehr des Sensorausgangssignals erfaßt, wenn die Sensorausgangsspannung den oberen Umkehrreferenzwert TH_H überschreitet, und während die Sensorausgangsspannung absinkt, wird eine Umkehr des Sensorausgangssignals erfaßt, wenn die Sensorausgangs spannung unter den unteren Umkehrreferenzwert TH_L absinkt.

In Fällen, wo die Verschlechterung des Dreiweg katalysators nicht soweit fortgeschritten ist, verschiebt sich der Ausgangsspannungslevel des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors von der fetten zur mageren Seite und umgekehrt bei relativ langen Intervallen mit fortschrei tender Zeit, wie in Fig. 10 gezeigt. Verschiebt sich der Sensorausgangsspannungslevel in dieser Weise, kann ein Abfallen starten, bevor der Umkehrreferenzwert TH_H über schritten wird, oder kann den Anstieg starten, bevor er unterhalb des Umkehrreferenzwerts TH_L abfällt. In derartigen Fällen sinkt die Anzahl von Malen, welche die Sensorausgabe über den Umkehrreferenzwert TH_H oder TH_L variiert, mit dem Ergebnis, daß der Zählwert der Umkehr frequenz der Sensorausgabe kleiner wird als ein tatsächlicher Wert. In dem in Fig. 10 dargestellten Fall wird, obwohl die Sensorausgabe tatsächlich 16 Mal umgekehrt wird, die Umkehr der Sensorausgabe nur bei vier Umkehrdetektionspunkten erfaßt, die durch das Zeichen "." bezeichnet ist. Dies bedeutet, daß die Umkehr der Sensor ausgabe nur vier Mal erfaßt wird. Ist die Anzahl von Malen, welche die Umkehr der Sensorausgabe erfaßt wird, viel kleiner als eine tatsächliche Zahl, wird das vor erwähnte Umkehrfrequenzverhältnis nicht größer als der Umkehrreferenzwert, obwohl sich der Dreiwegkatalysator verschlechtert hat, was zu der fehlerhaften Bestimmung durch die Verschlechterungsdiagnosevorrichtung führt, daß der Dreiwegkatalysator normal ist.

Der Ausgangsspannungslevel eines O₂-Sensors verschiebt sich bei langen Intervallen in der oben erwähnten Weise. Zusätzlich variieren die Verschiebungsintervalle und die Amplitude der Sensorausgangsspannung in Abhängigkeit von einzelnen Motoren und dem Betriebszustand des Motors, von Hilfsmaschinen oder ähnlichem, was eine breite Veränderung des ordnungsgemäßen Umkehrreferenzwerts für die Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators zur Folge hat.

Wie oben beschrieben, fluktuiert das Ausgangssignal des O₂-Sensors (Luftkraftstoffverhältnissensors) und somit das Umkehrfrequenzverhältnis der zwei Sensorausgaben aufgrund verschiedener Faktoren; es ist daher schwierig, den Umkehrreferenzwert zur Bestimmung der Verschlechte rung des Dreiwegkatalysators (Abgasreinigungskatalysa tors) auf einen gewissen ordnungsgemäßen Wert zu fixieren.

Ist der Umkehrreferenzwert viel höher als der ordnungs gemäße Wert, wird die Verschlechterung des Dreiweg katalysators später als zur richtigen Zeit erfaßt, wodurch unvermeidlich schädliches Gas emittiert wird. Ist andererseits der Umkehrreferenzwert auf einen niedrigeren Wert eingestellt, um die Verzögerung bei der Bestimmung der Verschlechterung des Dreiwegkatalysators zu eliminieren, wird die Verschlechterung des Katalysators zu einer frühen Zeit diagnostiziert. Das heißt, es gibt eine Möglichkeit, daß der Dreiwegkatalysator als ver schlechtert beurteilt wird, obwohl seine Reinigungswirk samkeit noch innerhalb eines erlaubten Bereichs ist. Wie üblicherweise bekannt, ist der Dreiwegkatalysator eine sehr teure Komponente, die ein Edelmetall wie beispiels weise Platin verwendet, und die Reparatur und der Ersatz des Dreiwegkatalysators kostet Arbeit. Wird daher die Reparatur oder der Ersatz des Dreiwegkatalysators viel früher als erforderlich durchgeführt, da eine unrichtige Verschlechterungsbestimmung durchgeführt wurde, können die Erfordernisse hinsichtlich einer Ressourceneinsparung und Verringerung der laufenden Kosten nicht erfüllt werden.

Ein anderer Grund, warum das Ausmaß der Verschlechterung des Katalysators nicht ordnungsgemäß durch die übliche Vorrichtung bestimmt werden kann, wird nachfolgend erläutert.

Die Frequenz der Umkehrungen der Ausgabe des stromauf wärts gelegenen O₂-Sensors ist in einem Hochgeschwindig keits- und Hochlastbetriebsbereich hoch, in welchem die Ansaugluftmenge groß ist, und in einem Niedriggeschwin digkeits- und Niederlastbetriebsbereich gering, in welchem die Ansaugluftmenge klein ist. Andererseits unterliegt die Umkehrfrequenz der Ausgabe des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors einer kleineren Änderung als diejenige der Ausgabe des stromaufwärts gelegenen O₂-Sensors. Es ergibt sich daher eine große Differenz des Umkehrfrequenzverhältnisses zwischen einem Fahrzeug, das hauptsächlich in einem vielbevölkerten Stadtbereich verwendet wird, und einem Fahrzeug, das hauptsächlich für kontinuierliche Hochgeschwindigkeits reisen, beispielsweise auf Autobahnen verwendet wird. Ist der Wert zum Bestimmen der Verschlechterung des Katalysators auf einen Fixwert ohne Berücksichtigung des Betriebsbereichs des Verbrennungsmotors eingestellt, wird die Verschlechterung des Dreiwegkatalysators zu ver schiedenen Zeiten für derartige Fahrzeugnisse in unter schiedlicher Weise erfaßt, d. h. für ein Fahrzeug, das hauptsächlich für Reisen in einem vielbevölkerten Be reich verwendet wird, und für ein Fahrzeug, das haupt sächlich für kontinuierliches Hochgeschwindigkeits reisen verwendet wird, obwohl die Verschlechterung der Katalysatoren den gleichen Level haben.

Allgemeiner gesprochen ist es in den Fällen, in denen der Motor häufig in einem spezifischen Betriebsbereich betrieben wird, schwierig; das Ausmaß der Verschlech terung des Dreiwegkatalysators auf der Basis des Um kehrfrequenzverhältnisses mittels der vorerwähnten üblichen Vorrichtung unter Verwendung des Unter scheidungswerts korrekt zu bestimmen, der bei einem Fixwert ohne Berücksichtigung des Betriebsbereichs eingestellt wird.

Bei der aus der ungeprüften japanischen Patent veröffentlichung 61-286550 bekannten Vorrichtung hat jedoch der stromabwärts gelegene Sensor einen festen Umkehrreferenzwert. Dies führt dazu, daß bei unter schiedlichen Motorzuständen ungenaue Frequenzen diagno stiziert werden. Dadurch findet eine nicht immer zu treffende Beurteilung des Verschlechterungszustands des Katalysators statt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, die diesen Nachteil vermeidet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vorrichtung eine Referenzwerteinstelleinrichtung zum variablen Einstellen eines Umkehrreferenzwerts gemäß dem Aus gangssignal des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoff verhältnissensors umfaßt;
die Verschlechterungsbestimmungseinrichtung eine erste Umkehrfrequenzerfassungseinrichtung zum Erfassen, be züglich der betreffenden Umkehrfrequenz, einer Frequenz von Umkehrungen einer Änderungsrichtung, mitein schließt, in die sich das Ausgangssignals des stromab wärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors ändert, auf der Basis einer Anzahl von Malen, die das Ausgangs signal des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoff verhältnissensors zum Umkehrreferenzwert gekreuzt hat; und
die Verschlechterungsbestimmungseinrichtung eine zweite Umkehrfrequenzerfassungseinrichtung zum Erfassen bezüg lich der betreffenden Umkehrfrequenz, einer Frequenz von Umkehrungen einer Änderungsrichtung, mitein schließt, in die sich das Ausgangssignal des stromauf wärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors ändert.

Die vorliegende Erfindung ist darin vorteilhaft, daß, da der Umkehrreferenzwert zur Bestimmung der Kataly satorverschlechterung veränderbar gemäß dem Ausgangs signal des Luftkraftstoffverhältnissensors eingestellt wird, ungünstige Einflüsse verschiedener Fehlerfaktoren auf die Katalysatorverschlechterungsbestimmung beseitigt werden und daher das Vorhandensein/Fehlen der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators genau diagnostiziert werden kann. Beispielsweise wird, wenn der Sensoraus gangssignallevel auf die kraftstoffette oder kraftstoff magere Seite hin verschoben wird, der Umkehrreferenzwert erneuert, um der Verschiebung zu folgen. Der Umkehr referenzwert nimmt somit einen genauen Wert zu allen Zeiten ein, auch wenn sich der Sensorausgabelevel ver schiebt. Infolgedessen wird eine tatsächliche Anzahl von Umkehrungen der Veränderungsrichtung, in die sich das Sensorausgangssignal verändert, genau erfaßt, wodurch die Genauigkeit bei der Katalysatorverschlechterungsbestim mung verbessert wird, die auf der Basis der erfaßten Anzahl der Umkehrungen vorgenommen wird. Somit kann eine Beurteilung, daß der Abgasreinigungskatalysator ver schlechtert ist, zur richtigen Zeit durchgeführt werden, und das Erfordernis für die Reparatur oder den Ersatz des Abgasreinigungskatalysators kann zur richtigen Zeit bemerkt werden. Es ist daher möglich zu vermeiden, daß der Abgasreinigungskatalysator unnötig in dem Fall repariert oder ersetzt wird, wo die Katalysatorver schlechterung zu früh diagnostiziert wird, sowie zu vermeiden, daß schädliche Gase in dem Fall emittiert werden, wo die Katalysatorverschlechterung zu spät diagnostiziert wird.

Vorzugsweise weist die Referenzwerteinstelleinrichtung eine Mittelwertberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Mittelwerts der Eingangswerte eines Ausgabesignals des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors auf und stellt den Umkehrreferenzwert gemäß dem Durch schnittswert veränderbar ein, der von der Durchschnitts wertberechnungseinrichtung berechnet wird. In diesem Fall wird der Durchschnittswert der Sensorausgangssignalwerte berechnet, die den Ausgangssignallevel des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors reflektieren, und der Umkehrreferenzwert wird veränderbar gemäß dem berechneten Durchschnittswert eingestellt. Demgemäß wird der Umkehrreferenzwert erneuert, so daß er beispielsweise einer Levelverschiebung des Sensorausgangssignals oder einer Änderung des Betriebszustands des Verbrennungs motors folgt. Es ist daher möglich, das Vorhandensein/Fehlen der Verschlechterung des Abgasreini gungskatalysators genau zu bestimmen, ohne Rücksicht auf eine Levelverschiebung des Sensorausgangssignals oder des Betriebszustands des Verbrennungsmotors.

Die Durchschnittswertberechnungseinrichtung berechnet vorzugsweise den Durchschnittswert der Eingangswerte des Ausgangssignals des stromabwärts gelegenen Luftkraft stoffverhältnissensors gemäß der Gleichung

O_2ave = a × O_2ave(n-1) + (1 - a) × O_2real

wobei O_2ave der Durchschnittswert der Eingangswerte des Ausgangssignals des stromabwärts gelegenen Luftkraft stoffverhältnissensors ist, O_2ave(n-1) ein Durch schnittswert ist, der in einem vorhergehenden Zyklus berechnet wird, O_2real ein Eingangswert eines gegen wärtigen Ausgangssignals des stromabwärts gelegenen Luft kraftstoffverhältnissensors ist, und a eine Filter konstante ist. In diesem Fall ist es beispielsweise durch geeignetes Einstellen der Filterkonstante a mög lich, die Folgeänderungsrate (Reaktion) des Durch schnittswerts der Luftkraftstoffverhältnissensor ausgangssignalwerte bezüglich einer Levelverschiebung des Sensorausgangssignals und somit die Folgeänderungs rate des Umkehrfrequenzwerts einzustellen. Daher kann auch in dem Fall, wo der Sensorausgangslevel verschoben wird, die Katalysatorverschlechterung genau durchge führt werden, indem ein ordnungsgemäßer Umkehrreferenz wert verwendet wird. Darüber hinaus kann durch geeignetes Einstellen der Reaktion des Umkehr referenzwertes bezüglich einer Levelverschiebung des Sensorausgangssignals ein Lauf des Motorbetriebs oder eine Stelle des stromabwärts gelegenen Luftkraft stoffverhältnissensors relativ zum Abgasreinigungskata lysator genau hinsichtlich der Bestimmung der Katalysa torverschlechterung reflektiert werden, wodurch eine ordnungsgemäße Katalysatorverschlechterungsbestimmung ermöglicht wird.

Vorzugsweise weist die Verschlechterungsvorrichtung ferner eine Betriebszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors auf, und eine Betriebbereichsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung, auf welchen der voreingestellten mehreren Betriebsbereiche der Betriebszustand gehört, der von der Betriebszustandserfassungseinrichtung erfaßt wird. Die Verschlechterungsinformationsmengenberechnungs einrichtung berechnet sequentiell die Katalysator verschlechterungsinformationsmengen für wenigstens zwei Betriebsbereiche, die sequentiell von der Betriebs bereichsbestimmungseinrichtung bestimmt werden. Auf der Basis der Katalysatorverschlechterungsinformationsmengen, die von der Verschlechterungsinformationsmengenberech nungseinrichtung bezüglich den wenigstens zwei Betriebs bereichen jeweils berechnet werden, führt die Verschlech terungsbestimmungseinrichtung eine Bestimmung hinsichtlich der Verschlechterung des Abgasreinigungs katalysators durch. In diesem Fall wird die Bestimmung, ob der Abgasreinigungskatalysator verschlechtert ist oder nicht, auf der Basis der Katalysatorverschlechterungs informationsmengen (beispielsweise einen Durchschnitts wert dieser Verschlechterungsinformationsmengen) bestimmt, die entsprechend den wenigstens zwei Betriebs bereichen zugeordnet sind, wodurch ermöglicht wird, eine ungenaue Bestimmung auszuschalten, die verursacht wird, wenn die Verschlechterungsbestimmung lediglich auf der Basis der Katalysatorverschlechterungsinformationsmenge durchgeführt wird, die einem Betriebsbereich zugeordnet ist.

Alternativ berechnet die Verschlechterungsinformations mengenberechnungseinrichtung eine Menge an Katalysator verschlechterungsinformationen, die dem Betriebsbereich zugeordnet sind, der von der Betriebsbereichsbestimmungs einrichtung bestimmt wird. Die Verschlechterungsbestim mungseinrichtung führt eine Bestimmung hinsichtlich der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators auf der Basis der Katalysatorverschlechterungsinformationsmenge durch, die von der Verschlechterungsinformationsmengen berechnungseinrichtung bezüglich dem Betriebsbereich berechnet wird, der von der Betriebsbereichsbestimmungs einrichtung bestimmt wird, und auf der Basis eines vor bestimmten Unterscheidungswerts, der dem Betriebsbereich entspricht, welcher von der Betriebsbereichsbestimmungs einrichtung bestimmt wird. In diesem Fall wird die Bestimmung hinsichtlich der Verschlechterung des Katalysators auf der Basis des Unterscheidungswerts durchgeführt, der einzigartig für jede Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors eingestellt wird, wodurch es ermöglicht wird, eine ungenaue Bestimmung auszuschalten, die verursacht wird, wenn die Verschlechterungsbestimmung auf der Basis eines einzigen Unterscheidungswerts durch geführt wird, der gemeinsam für alle Betriebsbereiche eingestellt wird. Hat sich der Betriebszustand des Ver brennungsmotors verändert, wird der Verschlechterungs unterscheidungswert entsprechend aktualisiert, wodurch eine hochgenaue Verschlechterungsbestimmung sogar in Fällen durchgeführt werden kann, wo der Verbrennungsmotor häufig in spezifischen Betriebszuständen betrieben wird.

Die Verschlechterungsdiagnosevorrichtung gemäß der bevor zugten Ausführungsform, die einen stromaufwärts gelegenen und stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensor aufweist, wird vorzugsweise bei einem Verbrennungsmotor verwendet, der eine Luftkraftstoffverhältnisregelungs einrichtung zur Rückkoppelungsregelung des Luftkraft stoffverhältnisses einer Mischung aufweist, die dem Ver brennungsmotor derart zugeführt wird, daß das Ausgangs signal des stromaufwärts gelegenen Luftkraftstoffver hältnissensors wiederholt einen Schwellwert kreuzt, der einem vorbestimmten Solluftkraftstoffverhältnis entspricht, um zu bewirken, daß sich die Änderungsrich tung des Ausgangssignals wiederholt umkehrt. In diesem Fall entspricht die Umkehrfrequenz der Ausgabe des stromaufwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors der tatsächlichen Fluktuation des Luftkraftstoffver hältnisses während der Luftkraftstoffverhältnisrückkoppe lungsregelung. Andererseits ist die Umkehrfrequenz der Ausgabe des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffver hältnissensors signifikant klein im Vergleich zur Fluktuation des Luftkraftstoffverhältnisses, wenn der Abgasreinigungskatalysator nicht verschlechtert ist, und entspricht der Fluktuation des Luftkraftstoff verhältnisses, wenn der Katalysator verschlechtert ist. Daher kann eine Bestimmung, ob der Katalysator verschlechtert ist oder nicht, auf der Basis der Umkehr frequenzen der zwei Sensorausgaben durchgeführt werden, wodurch eine genaue Verschlechterungsbestimmung ermöglicht wird.

Vorzugsweise wird die Verschlechterungsdiagnosevorrich tung der vorerwähnten bevorzugten Ausführungsform mit einem Dreiwegkatalysator als Abgasreinigungskatalysator verwendet. Die Luftkraftstoffverhältnissteuereinrichtung steuert das Luftkraftstoffverhältnis der Mischung zum oder nahe zum stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis. In diesem Fall reflektiert die Umkehrfrequenz der Ausgabe des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnis sensors gut das Ausmaß der Verschlechterung des Katalysators, wodurch eine genaue Verschlechterungsbe stimmung ermöglicht wird.

In der bevorzugten Ausführungsform, welche die Ver schlechterungsinformationsmengenberechnungseinrichtung aufweist, berechnet die Verschlechterungsinformations mengenberechnungseinrichtung vorzugsweise das Verhältnis der Umkehrfrequenz des Ausgangssignals des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors, das von der ersten Umkehrfrequenzerfassungseinrichtung erfaßt wird, zur Umkehrfrequenz des Ausgangssignals des stromaufwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors, das von der zweiten Umkehrfrequenzerfassungseinrichtung erfaßt wird, und berechnet dann die Menge an Katalysatorverschlechte rungsinformationen auf der Basis des derart berechneten Umkehrfrequenzverhältnisses. In diesem Fall kann die Bestimmung hinsichtlich der Verschlechterung des Katalysators genau auf der Basis der Katalysatorver schlechterungsinformationsmenge durchgeführt werden, die vom Umkehrfrequenzverhältnis erhalten wird, die sich beträchtlich in Abhängigkeit davon ändert, ob der Abgas reinigungskatalysator verschlechtert ist oder nicht.

Vorzugsweise berechnet die Verschlechterungsinformations mengenberechnungseinrichtung wiederholt das Umkehr frequenzverhältnis, erhält einen Mittelwert der Werte des Umkehrfrequenzverhältnisses, das während einer vorbe stimmen Zeit berechnet wird, und berechnet die Katalysa torverschlechterungsinformationsmenge auf der Basis des Durchschnittswerts. In diesem Fall kann beispielsweise ein ungünstiger Einfluß von Geräuschen auf das Umkehr frequenzverhältnis beseitigt werden, und somit kann die Möglichkeit einer fehlerhaften Bestimmung verringert werden, die von Geräuschen oder ähnlichem verursacht wird, wodurch eine noch genauere Verschlechterungsbe stimmung ermöglicht wird.

Vorzugsweise akkumuliert die Verschlechterungsinforma tionsmengenberechnungseinrichtung, während wiederholt der Mittelwert der berechneten Werte des Umkehrfrequenzver hältnisses erhalten wird, die Durchschnittswerte, um hieraus einen akkumulierten Wert zu erhalten, und berechnet die Katalysatorverschlechterungsinformations menge auf der Basis eines Wertes, der durch Division eines letzten akkumulierten Wertes durch die Anzahl von Malen, welche die Akkumulation der Durchschnittswerte wiederholt worden ist. In diesem Fall kann die Genauigkeit der Berechnung der Katalysatorverschlechte rungsinformationsmenge und somit die Genauigkeit bei der Bestimmung hinsichtlich der Verschlechterung des Katalysators weiter verbessert werden.

Vorzugsweise erhält die Verschlechterungsbestimmungs einrichtung den letzten akkumulierten Wert der Durch schnittswerte des Umkehrfrequenzverhältnisses für jede der wenigstens zwei Betriebsbereiche, wenn die Anzahl von Akkumulationen des berechneten Umkehrfrequenz verhältnisses größer geworden ist als eine entsprechende vorbestimmte Anzahl, die im voraus für die entsprechenden Betriebsbereiche eingestellt worden sind. In diesem Fall kann der letzte akkumulierte Wert der Durchschnittswerte des Umkehrfrequenzverhältnisses, das jedem Betriebs bereich zugeordnet ist, und somit die Menge der Kataly satorverschlechterungsinformationen, die jedem Betriebs bereich zugeordnet sind, noch genauer gemacht werden, wodurch eine genaue Verschlechterungsbestimmung ermöglicht wird.

In der bevorzugten Ausführungsform, welche die Ver schlechterungsinformationsmengenberechnungseinrichtung aufweist, akkumuliert die Verschlechterungsinformations mengenberechnungseinrichtung, während die Menge an Katalysatorverschlechterungsinformationen für den Betriebsbereich wiederholt berechnet wird, der von der Betriebsbereichsbestimmungseinrichtung bestimmt wird, sequentiell die berechneten Mengen der Katalysatorver schlechterungsinformationen. Die Verschlechterungsbe stimmungseinrichtung führt die Verschlechterungsbestim mung durch, wenn die Anzahl von Akkumulationen der berechneten Katalysatorverschlechterungsinformations menge, die von der Verschlechterungsinformationsmengen berechnungseinrichtung für jeden der Betriebsbereiche berechnet wird, größer geworden ist als eine entsprechende vorbestimmte Anzahl, die im voraus für die entsprechenden Betriebsbereiche eingestellt worden ist. In diesem Fall ist es möglich, eine ausreichende Menge an Katalysatorverschlechterungsinformationen für jeden Betriebsbereich zu bekommen, wodurch eine genaue Ver schlechterungsbestimmung ermöglicht wird.

In der bevorzugten Ausführungsform, welche die Betriebs bereichserfassungseinrichtung aufweist, werden die mehreren Betriebsbereiche vorzugsweise auf der Basis wenigstens einer lastbezogenen Information (z. B. Ansaug luftmenge) des Verbrennungsmotors eingestellt. In diesem Fall ist es möglich, die Katalysatorverschlechterungs informationsmenge zu erhalten, welche die Größe und die Änderung der Last auf den Verbrennungsmotor reflektiert, die das Umkehrfrequenzverhältnis beeinflußt, wodurch eine genaue Verschlechterungsbestimmung ermöglicht wird.

Die mehreren Bereiche können alternativ wenigstens einen Hochgeschwindigkeits-, Hochlastbetriebsbereich und einen Niedriggeschwindigkeits-, Niedriglastbetriebsbereich umfassen. In diesem Fall ist es möglich, die Katalysator verschlechterungsinformationsmenge zu erhalten, welche den Betriebszustand des Verbrennungsmotors reflektiert, der das Umkehrfrequenzverhältnis beeinflußt, wodurch eine genaue Verschlechterungsbestimmung ermöglicht wird.

In der bevorzugten Ausführungsform, wo die Menge der Katalysatorverschlechterungsinformationen auf der Basis des Durchschnitts der berechneten Werte des Umkehr frequenzverhältnisses berechnet wird, schließt die Ver schlechterungsinformationsmengenberechnungseinrichtung vorzugsweise die Berechnung der Katalysatorverschlechte rungsinformationsmenge aus, wenn sich der Betriebszustand des Verbrennungsmotors zwischen den mehreren Betriebs bereichen während der vorbestimmten Zeit verschiebt. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird keine Verschlechterungsbestimmung in Fällen durchgeführt, wo die Anzahl von Berechnungen des Umkehrfrequenzverhält nisses zu klein ist, um die Katalysatorverschlechterungs informationsmenge ordnungsgemäß zu erhalten, wodurch es möglich wird, eine ungenaue Verschlechterungsbestimmung zu verhindern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Verschlech terungsdiagnosevorrichtung gemäß einer ersten Aus führungsform der Erfindung zusammen mit einem Ver brennungsmotor, an dem die Diagnosevorrichtung be festigt ist,

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das verschiedene Funk tionsteile einer elektronischen Steuereinheit (ECU) zeigt, welche in Fig. 1 gezeigt ist,

Fig. 3 ein Flußdiagramm, welches einen Teil einer Katalysatorverschlechterungsdiagnosesubroutine gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die von der ECU in Fig. 1 ausgeführt wird,

Fig. 4 ein Flußdiagramm, welches den übrigen Teil der Katalysatorverschlechterungsdiagnosesubroutine zeigt, welcher dem in Fig. 3 gezeigten Teil folgt,

Fig. 5 ein Flußdiagramm, welches Details einer Subroutine für den normalen Prozeß zeigt, der von der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Subroutine ausgeführt wird,

Fig. 6 ein Flußdiagramm, welches Detail einer Subroutine für den Verschlechterungsprozeß zeigt, der in der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Sub routine ausgeführt wird,

Fig. 7 eine graphische Darstellung des Verhält nisses zwischen den Umkehrreferenzwerten TH_H und TH_L, die für die Bestimmung der Umkehrfrequenz einer Ausgabe eines stromabwärts gelegenen O₂- Sensors in der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Subroutine verwendet werden, und eine Ausgangs spannung VOR des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors,

Fig. 8 eine graphische Darstellung des Verhält nisses zwischen einem Umkehrfrequenzverhältnis f_R/f_F, das für die Bestimmung der Verschlechterung eines Katalysators in der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Subroutine verwendet wird, und eine Reinigungswirksamkeit E_CAT,

Fig. 9 eine graphische Darstellung, welche die zeitbasierenden Änderungen der Ausgangsspannungen des stromaufwärts und stromabwärts gelegenen O₂- Sensors zeigt,

Fig. 10 eine graphische Darstellung, welche das Verhältnis zwischen den Umkehrreferenzwerten TH_H und TH_L und der Ausgangsspannung V_OR in einer üblichen Vorrichtung zeigt,

Fig. 11 ein Blockdiagramm, welches verschiedene Funktionsteile einer elektronischen Steuereinheit (ECU) einer Katalysatorverschlechterungsdiagnose vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt,

Fig. 12 ein Flußdiagramm, welches einen Teil einer Katalysatorverschlechterungsdiagnosesubroutine zeigt, die von der ECU in Fig. 11 ausgeführt wird,

Fig. 13 ein Flußdiagramm, welches den übrigen Teil der Katalysatorverschlechterungsdiagnosesubroutine zeigt, welcher dem in Fig. 12 gezeigten Teil folgt,

Fig. 14 ein Flußdiagramm, welches im Detail einen Teil einer Umkehrfrequenzverhältnisberechnungssub routine zeigt, der in der Subroutine von Fig. 12 und 13 ausgeführt wird,

Fig. 15 ein Flußdiagramm, welches den übrigen Teil der Umkehrfrequenzverhältnisberechnungssubroutine zeigt, welcher dem in Fig. 14 gezeigten Teil folgt, und

Fig. 16 eine graphische Darstellung eines Beispiels einer Motorbetriebsbereichszuordnung, die zur Be stimmung des Motorbetriebsbereichs in der in den Fig. 12 und 13 gezeigten Subroutine verwendet wird und die als Funktion der Ansaugluftmengeninfor mation und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit einge stellt wird.

Eine Verschlechterungsdiagnosevorrichtung für einen Abgasreinigungskatalysator gemäß einer ersten Ausfüh rungsform der Erfindung wird im folgenden beschrieben.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Motor für ein Motorfahrzeug, beispielsweise einen Reihenvierzylinderbenzinmotor. Der Motor 1 weist eine mit einem Ansaugkrümmer 4 verbundene Ansaugöffnung 2 auf, die mit Kraftstoffeinspritzventilen 3 versehen ist, welche entsprechenden Zylindern zugeordnet sind. Der Ansaug krümmer ist mit einer Ansaugleitung 9 verbunden, der mit einer Luftreinigungsvorrichtung 5 und einem Drosselventil 7 versehen ist. Eine Bypassleitung, welche das Drossel ventil 7 umgeht, ist mit einem Leerlaufsteuerventil (ISC) 8 versehen, um die Menge an Ansaugluft einzustellen, welche dem Motor 1 über die Bypassleitung zugeführt wird. Das ISC-Ventil 8 weist ein Ventilteil zum Vergrößern und Verkleinern des Luftströmungsbereichs der Bypassleitung auf, sowie einen Schrittmotor zum Öffnen und Schließen des Ventilteils.

Der Motor 1 weist auch eine Abgasöffnung 10 auf, die mit einem Abgaskrümmer 11 verbunden ist, mit dem ein nicht gezeigter Schalldämpfer über eine Abgasleitung 12 und einen Dreiwegkatalysator (Abgasreinigungskatalysator) 13 verbunden ist. Das Bezugszeichen 30 bezeichnet eine Zündkerze zum Zünden einer Gasmischung aus Luft und Kraftstoff, die einer Verbrennungskammer 31 von der Ansaugöffnung 2 aus zugeführt wird, und 32 bezeichnet eine Zündeinheit, die mit der Zündkerze 30 verbunden ist.

Ferner ist der Motor 1 mit einer Verschlechterungsdiag nosevorrichtung versehen, um zu bestimmen, ob sich der Dreiwegkatalysator 13 verschlechtert hat.

Die Verschlechterungsdiagnosevorrichtung weist eine Betriebszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen des Betriebszustands des Motors 1 auf. Die Betriebszustands erfassungseinrichtung weist verschiedene Sensoren auf, die nachfolgend angegeben werden, und die meisten dieser Sensoren werden auch für die normale Motorbetriebs steuerung verwendet.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 6 einen Karman- Vortexluftstromsensor, der an der Ansaugleitung 9 zur Erfassung der Ansaugluftmenge befestigt ist, und 14 und 15 bezeichnen einen stromaufwärts bzw. stromabwärts gelegenen O₂-Sensor (Luftkraftstoffverhältnissensoren), die an der Umfangswand der Auspuffleitung 12 auf der stromaufwärts bzw. stromabwärts gelegenen Seite des Dreiwegkatalysators 13 befestigt sind, so daß sie dem Inneren der Auspuffleitung 12 gegenüberliegen. Diese O₂- Sensoren 14 und 15 erzeugen Spannungen entsprechend den Sauerstoffkonzentrationen des Abgases vor bzw. nach dem Vorbeiströmen am Dreiwegkatalysator 13. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Kurbelwinkelsensor, welcher eine Kodiervorrichtung aufweist, der mit der Nockenwelle des Motors 1 verbunden ist, um ein Kurbelwinkelsynchroni sationssignal zu erzeugen, 21 bezeichnet einen Wasser temperatursensor zum Erfassen der Motorkühlwassertempe ratur T_W, und 22 bezeichnet einen Drosselsensor zum Erfassen der Öffnung θ_TH des Drosselventils 7. Das Bezugszeichen 23 bezeichnet einen Luftdrucksensor zum Erfassen des Luftdrucks Pa, und 24 bezeichnet einen Ansauglufttemperatursensor zum Erfassen der Ansaugluft temperatur Ta.

Die Verschlechterungsdiagnosevorrichtung weist auch eine elektronische Steuereinheit (ECU) 40 als Hauptteil auf. Die ECU 40 hat Eingabe/Ausgabeeinrichtungen, Speicher einrichtungen (ROM, RAM, nicht flüchtiges RAM etc.), die verschiedene Steuerprogramme und ähnliches speichern, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), Zeitzähler etc. (wobei keine dieser Elemente gezeigt sind). Die vor erwähnten verschiedenen Sensoren sind elektrisch mit der Eingangsseite der ECU 40 verbunden, und die Kraftstoff einspritzventile 3, der Schrittmotor des ISC-Ventils 8 etc. sind elektrisch mit der Ausgangsseite der ECU 40 verbunden. Das Bezugszeichen 41 bezeichnet eine Warn lampe, die innerhalb des Raums angeordnet ist und auf leuchtet, wenn sich der Dreiwegkatalysator 13 verschlechtert hat, um die Aufmerksamkeit des Fahrers zu erregen.

Die ECU 40 berechnet eine Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne auf der Basis der Erzeugungsintervalle der Kurbel winkelsynchronisationssignale, die dieser vom Kurbel winkelsensor 20 zugeführt werden. Die ECU 40 berechnet auch eine Ansaugluftmenge (A/N) pro Saughub auf der Basis der Motorumdrehungsgeschwindigkeit und der Ausgabe des Luftstromsensors 6, und berechnet dann einen volumetrischen Wirksamkeitsäquivalenzwert (im folgenden als volumetrische Wirksamkeit η_v bezeichnet), indem der berechnete Ansaugluftwert (A/N) durch ein vollständig geöffnetes A/N einer identischen Motorumdrehungsge schwindigkeit dividiert wird. Ferner erfaßt die ECU 40 den Betriebszustand des Motors 1 auf der Basis der be rechneten Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne, der berechneten Ansaugluftmenge (A/N), der berechneten volumetrischen Wirksamkeit η_v, der Sauerstoffkonzentra tion des Abgases, die vom O₂-Sensor 14 erfaßt wird, etc.. Die ECU 40 konstituiert die Betriebszustandserfassungs einrichtung in Kooperation mit den verschiedenen Sensoren. Gemäß dem derart bestimmten Motorbetriebs zustand steuert die ECU 40 die Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzventile 3 zum Motor 1. Bei dieser Kraftstoffeinspritzmengensteuerung berechnet die ECU 40 eine Ventilöffnungszeit T_INJ für die Kraftstoffeinspritz ventile 3 gemäß der nachfolgenden Gleichung, und versorgt die einzelnen Kraftstoffeinspritzventile 3 mit einem Antriebssignal, welches der berechneten Ventilöffnungs zeit T_INJ entspricht, um die Ventile 3 zu öffnen und hierdurch eine erforderliche Kraftstoffmenge in jeden Zylinder einzuspritzen.

T_INJ = T_B × K_AF × K_IA + T_DEAD

wobei T_B eine Basiseinspritzmenge repräsentiert, die aus der volumetrischen Wirksamkeit η_v etc. erhalten wird, und K_IA das Produkt (K = K_WT . K_AT . ...) der Korrektur koeffizienten einschließlich eines Wassertemperatur korrekturkoeffizienten K_WT, eines Ansauglufttemperatur korrekturkoeffizienten K_AT etc. repräsentiert. Das Symbol K_AF repräsentiert einen Luftkraftstoffverhältniskorrek turkoeffizienten, und T_DEAD repräsentiert einen Totzeit korrekturwert, der gemäß der Batteriespannung und ähnlichem eingestellt wird.

Während der Motor 1 in einem Luftkraftstoffverhältnis rückkoppelungsbereich arbeitet, berechnet die ECU 40, die als eine Luftkraftstoffverhältnisrückkoppelungsregelungs einrichtung dient, einen Luftkraftstoffverhältnisrück koppelungskorrekturkoeffizienten K_IFB als Luftkraftstoff verhältniskorrekturkoeffizienten K_AF gemäß der folgenden Gleichung:

K_IFB = 1,0 + P + I + I_LRN

wobei P einen proportionalen Korrekturwert repräsentiert, I einen integralen Korrekturwert (integraler Korrektur koeffizient) und I_LRN einen Lernkorrekturwert. Der Lern korrekturwert I_LRN wird über die auf Lernen basierende Korrektur auf einen Wert derart eingestellt, daß der zentrale Wert des Rückkoppelungskorrekturkoeffizienten K_IFB "1,0" und im nicht flüchtigen RAM gespeichert wird. Die Verwendung des Lernkorrekturwerts K_IFP erlaubt die Verbesserung der Genauigkeit der Kraftstoffeinspritz mengensteuerung mit offener Schleife und auch eine Verringerung der Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge beim Start der Luftkraftstoffverhältnisrückkoppelungs regelung.

Die ECU 40 startet die Luftkraftstoffverhältnisrück koppelungsregelung, wenn vorbestimmte Bedingungen erfüllt sind, wie beispielsweise die vollständige Ausführung der Aktivierung des stromaufwärts gelegenen O₂-Sensors 14 und ein Betrieb des Motors 1 in einem anderen Zustand als im Hochlast-, Hochgeschwindigkeitsbetriebszustand. Eine Ausgangsspannung V_OF des stromaufwärts gelegenen O₂- Sensors 14 ist bei einer minimalen Spannung (beispiels weise 0 V), wenn das Luftkraftstoffverhältnis der Mischung innerhalb eines Bereichs liegt, in dem die Luftkraftstoffmischung magerer ist als die stöchiometrische Mischung (Verhältnis: 14,7) und ist eine maximale Spannung (beispielsweise 1,0 V), wenn das Luft kraftstoffverhältnis innerhalb eines kraftstoffetten Bereichs liegt. In dieser Luftkraftstoffverhältnis rückkoppelungsregelung vergleicht die ECU 40 die Aus gangsspannung V_OF des stromaufwärts gelegenen O₂-Sensors 14 mit einem vorbestimmten Schwellwert V_TH (beispielsweise 0,5 V), um hierdurch das Luftkraftstoff verhältnis der Rückkoppelungskorrektur zu unterwerfen. Ist die Ausgangsspannung V_OF unterhalb des Schwellwerts V_TH (beispielsweise 0,5 V) gefallen, erhöht die ECU 40 die Kraftstoffeinspritzzeit T_INJ graduell derart, daß sich das Luftkraftstoffverhältnis der Mischung in Richtung zur fetten Seite hin verschieben kann. Hat umgekehrt die Ausgangsspannung V_OF den Schwellwert V_TH überschritten, verringert die ECU 40 die Kraftstoff einspritzzeit T_INJ graduell derart, daß sich das Luft kraftstoffverhältnis in Richtung zur mageren Seite hin verschieben kann. Infolgedessen wird das Luftkraftstoff verhältnis der Mischung immer bei einem Wert eng am stöchiometrischen Wert gehalten, und das Abgas wird dementsprechend durch den Dreiwegkatalysator 13 mit hoher Wirksamkeit gereinigt.

Die ECU 40 steuert auch den Zündzeitpunkt der Zündkerze 30, indem der Betrieb der Zündeinheit 32 gesteuert wird. Ferner steuert die ECU 40 das Öffnen des ISC-Ventils 8, indem der Betrieb des Schrittmotors des ISC-Ventils 8 gemäß dem Motorbetriebszustand gesteuert wird. In diesem Fall berechnet die ECU 40 eine Abweichung der Motor umdrehungsgeschwindigkeit von einer Sollumdrehungsge schwindigkeit und unterwirft das ISC-Ventil 8 der Rück koppelungsregelung, so daß die Abweichung kleiner als eine vorbestimmte Abweichung wird, wodurch die Motor umdrehungsgeschwindigkeit während des Leerlaufs im wesentlichen konstant gehalten wird.

In Verbindung mit der Bestimmung hinsichtlich der Katalysatorverschlechterung weist die ECU 40 verschiedene Funktionsteile auf, wie in Fig. 2 gezeigt. Die ECU 40 weist einen Referenzwerteinstellabschnitt 401 auf, um einen Umkehrreferenzwert gemäß mehrerer Eingangswerte des Ausgangssignals vom stromabwärts gelegenen O₂-Sensors 15 variabel einzustellen, und einen Verschlechterungsbe stimmungsabschnitt 402 zum Bestimmen, ob sich der Drei wegkatalysator 13 verschlechtert hat, wobei dies auf der Basis der Anzahl von Malen durchgeführt wird, welche das Ausgangssignal des O₂-Sensors 15 den Umkehrreferenzwert gekreuzt hat.

Der Referenzwerteinstellabschnitt 401 weist einen Durch schnittswertberechnungsabschnitt 411 zum Berechnen eines Durchschnitts von Eingangswerten des Ausgangssignals vom O₂-Sensor 15 auf, und stellt den Umkehrreferenzwert gemäß dem berechneten Durchschnittswert ein.

Der Verschlechterungsbestimmungsabschnitt 402 weist einen ersten Umkehrfrequenzerfassungsabschnitt 421 zum Erfassen der Frequenz von Umkehrungen der Änderungsrichtung auf, in welche sich die Ausgabe des O₂-Sensors 15 ändert, wobei dies auf der Basis der Anzahl von Malen erfolgt, welche das Ausgangssignal des O₂-Sensors 15 den Umkehr referenzwert gekreuzt hat; einen zweiten Umkehrfrequenz erfassungsabschnitt 422 zum Erfassen der Frequenz der Umkehrungen der Änderungsrichtung, in die sich das Aus gangssignal des stromaufwärts gelegenen O₂-Sensors 14 ändert; und einen Verschlechterrungsinformationsmengen berechnungsabschnitt 423 zum Berechnen des Verhältnisses der Umkehrfrequenz, die vom ersten Erfassungsabschnitt 421 erfaßt wird, zur Umkehrfrequenz, die vom zweiten Erfassungsabschnitt 422 erfaßt wird, und zum Berechnen einer Menge an Katalysatorverschlechterungsinformationen auf der Basis des berechneten Umkehrfrequenzverhält nisses. Der Verschlechterungsbestimmungsabschnitt 402 bestimmt, ob sich der Dreiwegkatalysator 13 verschlechtert hat, auf der Basis der Menge an Katalysa torverschlechterungsinformationen, und läßt die Warn lampe 41 aufleuchten, wenn geurteilt wird, daß sich der Dreiwegkatalysator 13 verschlechtert hat.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der Fig. 3 bis 6 und die graphischen Darstellungen der Fig. 7 und 8 ein Katalysatorverschlechterungsdiagnose vorgang gemäß dieser Ausführungsform erläutert.

Wird der Zündschalter vom Fahrer angedreht und startet der Motor 1, startet die ECU 40, um eine in den Fig. 3 und 4 gezeigte Katalysatorverschlechterungsdiagnose subroutine auszuführen. In dieser Subroutine bestimmt die ECU 40 zuerst in Schritt S2 in Fig. 3, ob ein Merker F_OK gleich dem Wert "1" ist, was anzeigt, daß der Dreiweg katalysator 13 normal funktioniert. Der Merker F_OK wird auf den Wert "0" jedesmal zurückgesetzt, wenn der Zünd schalter ausgeschaltet wird, und wird auf den Wert "1" gesetzt, wenn geurteilt wird, daß der Dreiwegkatalysator 13 normal ist. Unmittelbar nach dem Start des Motors 1 nimmt daher der Merker F_OK notwendigerweise den Wert "0" ein. Demgemäß ist das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S2 Nein (negativ), und die Steuerung geht zu Schritt S4 weiter.

In Schritt S4 wird die ECU 40 mit den Ausgaben der verschiedenen Sensoren versorgt und bestimmt anschließend, ob eine Bedingung für das Durchführen der Katalysatorverschlechterungsdiagnose erfüllt ist. Die Verschlechterungsdiagnosebedingung ist erfüllt, wenn alle Anforderungen erfüllt sind, wobei diese Anforderungen eine erste Anforderung aufweisen, daß die Luftkraftstoff verhältnisrückkoppelungsregelung gerade ausgeführt wird, eine zweite Anforderung, daß die Motorumdrehungsge schwindigkeit Ne in einen vorbestimmten Bereich fällt, eine dritte Anforderung, daß die volumetrische Wirksam keit η_v in einen vorbestimmten Bereich fällt, und eine vierte Anforderung, daß beide O₂-Sensoren 14 und 15 normal arbeiten. Der Grund, weshalb die zweite und dritte Anforderung vorgesehen sind, liegt darin, daß dann, wenn die zweite und dritte Anforderung nicht erfüllt sind, die O₂-Konzentration im Abgas unstabil ist, was eine ordnungsgemäße Ausführung der Luftkraftstoffverhältnis rückkoppelungsregelung behindert.

Die folgenden Gleichungen (1) und (2) entsprechen der zweiten bzw. dritten Anforderung:

Ne1 < Ne < Ne2 (1)

η_v1 < η_v < η_v2 (2)

In den Gleichungen (1) und (2) sind Ne1, Ne2, η_v1 und η_v2 Unterscheidungsschwellwerte und werden beispielsweise auf 1400 U/min. 3000 U/min. 25% bzw. 60% eingestellt.

Liegt in Schritt S4 Nein vor, d. h. ist die Verschlechte rungsdiagnosebedingung nicht erfüllt, wird die Ausfüh rung dieser Subroutine für den momentanen Steuerzyklus beendet, und nach dem Verstreichen einer Zeit entsprechend einem vorbestimmten Steuerungsintervall wird die Subroutine wieder von Schritt S2 aus ausgeführt.

Ist das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S4 Ja (bestätigend), d. h. ist die Verschlechterungsdiagnose bedingung erfüllt, berechnet die ECU 40 auf der Basis des Ausgangssignals des stromaufwärts gelegenen O₂-Sensors 14 eine Frequenz f_F von Umkehrungen der Änderungsrichtung dieses Sensorausgangssignals in Schritt S6. Beispielsweise wird die Anzahl von Malen erhalten, welche sich die Ausgangsspannung V_OF des stromaufwärts gelegenen O₂-Sensors 14 über den Schwellwert V_TH (beispielsweise 0,5 V) während einer vorbestimmten Zeit (beispielsweise 10 Sekunden) ändert, und anschließend wird die erhaltene Anzahl durch die vorbestimmte Zeit dividiert, um die stromaufwärts gelegene Umkehrfrequenz f_F zu erhalten.

Nachfolgend bestimmt die ECU 40 in Schritt S8, ob die Umkehrfrequenz f_F der Ausgabe des stromaufwärts gelegenen O₂-Sensors kleiner ist als ein vorbestimmter Wert T_Hp, um hierdurch zu bestimmen, ob sich der stromaufwärts gelegene O₂-Sensor 14 verschlechtert hat oder nicht. Der vorbestimmte Wert T_Hp wird im voraus auf einen geeigneten Wert (beispielsweise 0,1 Hz) auf der Basis experimenteller Daten eingestellt, wobei ein Unter scheidungsschwellwert T_Hc für das Umkehrfrequenzverhält nis f_R/f_F (das Verhältnis der Umkehrfrequenz f_R der Ausgabe des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors zur Umkehr frequenz f_F der Ausgabe des stromaufwärts gelegenen O₂- Sensors) berücksichtigt wird.

Der stromaufwärts gelegene O₂-Sensor 14 wird immer einem Abgas mit hoher Temperatur ausgesetzt und ist daher einer Hitzeverschlechterung mehr als der stromabwärts gelegene O₂-Sensor 15 unterworfen. Hat sich der O₂-Sensor 14 ver schlechtert, verringert sich in vielen Fällen die Reaktion auf Fluktuationen des Luftkraftstoffverhält nisses, und der Sensor gibt keine normale elektromoto rische Kraft aus. In derartigen Fällen zeigt die Ausgangsspannung des stromaufwärts O₂-Sensors 14 keine genaue Änderung, mit dem Ergebnis, daß die stromaufwärts gelegene Umkehrfrequenz f_F niedriger wird als in normalen Fällen. Verringert sich die stromaufwärts gelegene Umkehrfrequenz f_F auf diese Weise, erhöht sich das Umkehrfrequenzverhältnis f_R/f_F, wodurch möglicherweise eine fehlerhafte Bestimmung dahingehend verursacht wird, daß sich der Dreiwegkatalysator 13 verschlechtert hat.

Ist das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S8 Ja, d. h. wird geurteilt, daß sich der stromaufwärts gelegene O₂- Sensor 14 verschlechtert hat und nicht normal funktioniert, kehrt die Steuerung daher zu "START" zurück. In diesem Fall wird nur die Sequenz der Schritte S2, S4, S6 und S8 wiederholt ausgeführt, und es wird kein bedeutender Katalysatorverschlechterungsdiagnosevorgang durchgeführt. Die Katalysatorverschlechterungsdiagnose wird nämlich ausgesetzt.

Ist andererseits das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S8 Nein, d. h. ist der stromaufwärts gelegene O₂-Sensor 14 normal, berechnet die ECU 40 ein Durchschnitts-V_ORave der Eingangswerte der Ausgabespannung VOR des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors 15 gemäß der nachfolgend angegebenen Gleichung in Schritt S10. In der Gleichung repräsentiert V_ORave(n-1) einen Durchschnittswert, der im vorher gehenden Zyklus berechnet wurde, VOR repräsentiert den gegenwärtigen Ausgangsspannungswert des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors 15, und a repräsentiert eine Filter konstante. Bei dieser Ausführungsform werden der Aus gangsspannungswert des O₂-Sensors, die Eingabe in Schritt S4 des gegenwärtigen Steuerzyklus und der Durchschnitts wert V_ORave(n-1), der bereits in Schritt S10 im vorher gehenden Steuerzyklus berechnet wurde, als Mehrfachein gangswerte der Ausgangsspannung V_ORdes O₂-Sensors verwendet.

V_ORave = a × V_ORave(n-1) + (1 - a) × V_OR

Verschiebt sich die Ausgangsspannung V_OR des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors 15 zur fetten oder mageren Seite hin, verschiebt sich der Durchschnittswert V_ORave, der entsprechend der obigen Gleichung berechnet wird, ebenso infolge der Verschiebung der Sensorausgangsspannung. Es ist daher möglich, den Einfluß der Sensorausgangsspan nungsverschiebung auf die Katalysatorverschlechterungs bestimmung auf der Basis der Sensorausgangsspannung zu eliminieren. Zusätzlich kann durch ein geeignetes Einstellen der Filterkonstante a die Rate, mit welcher der Durchschnittswert V_ORave der Verschiebung der Sensor ausgangsspannung folgt, auf ein geeignetes Level einge stellt werden.

Nach dem Berechnen des Durchschnittswerts VoRave in Schritt S10 berechnet die ECU 40 den oberen und unteren Umkehrreferenzwert TH_H und TH_L gemäß den nachfolgend angegebenen Gleichungen in Schritt S12. In den Gleichungen repräsentiert ΔV_OR eine Hysteresekonstante und ist bei dieser Ausführungsform auf beispielsweise 0,05 V eingestellt.

TH_H = V_ORave + ΔV_OR

TH_L = V_ORave - ΔV_OR

Anschließend erhält die ECU 40 in Schritt S14 die Anzahl von Malen, welche die Ausgangsspannung V_OR des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors 15 den oberen und unteren Umkehrreferenzwert TH_H und TH_L während der vorer wähnten vorbestimmten Zeit gekreuzt hat, und dividiert anschließend die erhaltene Anzahl durch die vorbestimmte Zeit, um eine Umkehrfrequenz f_R der Ausgabe des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors zu erhalten.

Fig. 7 zeigt das Verhältnis zwischen den Umkehrreferenz werten TH_H und TH_L und der Ausgangsspannung VOR des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors 15. Die Anzahl der Umkehrerfassungspunkte, die durch das Zeichen "." in Fig. 7 angegeben sind, ist gleich der Anzahl von Malen, welche die Ausgangsspannung VOR des O₂-Sensors tatsächlich umgekehrt wird. Verschiebt sich die Ausgangs spannung VOR des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors 15 in Richtung der fetteren oder mageren Seite hin, verschieben sich auch die Umkehrreferenzwerte TH_H und TH_L in gleicher Weise, wodurch die Umkehrfrequenz f_R der Ausgabe des stromabwärts gelegenen Sensors genau gemessen werden kann. Der Grund für die Verwendung der oberen und unteren Umkehrreferenzwerte TH_H und TH_L für die Messung der Um kehrfrequenz f_R der Ausgabe des stromabwärts gelegenen Sensors ist, daß die Amplitude der Ausgangsspannung VOR des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors 15 so klein ist, daß dann, wenn ein einziger Umkehrreferenzwert für die Messung der Umkehrfrequenz verwendet wird, die Umkehr frequenz aufgrund unterschwelliger Fluktuationen der Aus gangsspannung V_OR überschätzt werden könnte.

Nachfolgend berechnet die ECU 40 in Schritt S16 in Fig. 4 ein Umkehrfrequenzverhältnis f_R/f_F auf der Basis der Umkehrfrequenzen f_F und f_R der Ausgaben des stromaufwärts bzw. stromabwärts gelegenen Sensors und bestimmt, ob der erhaltene Wert größer ist als ein vorbestimmter Wert T_Hc (beispielsweise 0,8), d. h. ob die Reinigungswirksamkeit E_CAT des Dreiwegkatalysators 13 geringer ist als ein unterer Grenzwert E₁ (beispielsweise etwa 85%) (siehe die in Fig. 8 gezeigte charakteristische Kurve der Reini gungswirksamkeit E_CAT vs. Umkehrfrequenzverhältnis f_R/f_F). Ist in Schritt S16 ein Ja gegeben, d. h. funktioniert der Dreiwegkatalysator 13 normal mit einer Reinigungswirksamkeit von beispielsweise etwa 85% oder mehr, wird geurteilt, daß der Dreiwegkatalysator 13 nicht verschlechtert ist, und eine Subroutine für den normalen Vorgang (die im Detail in Fig. 5 gezeigt ist) wird in Schritt S18 ausgeführt.

In der Subroutine für den normalen Vorgang schaltet die ECU 40 zuerst in Schritt S32 in Fig. 5 die Warnlampe 41 aus, wodurch der Fahrer informiert wird, daß der Dreiweg katalysator 13 normal funktioniert. Anschließend wird in Schritt S34 ein Fehlercode, welcher die Verschlechterung des Dreiwegkatalysators 13 angibt, gelöscht, falls er im nicht flüchtigen RAM der ECU 40 überhaupt gespeichert ist. Als nächstes wird in Schritt S36 der Merker F_OK auf den Wert "1" gesetzt, wodurch angegeben wird, daß der Dreiwegkatalysator 13 normal funktioniert.

Ist der Wert des Merkers F_OK auf "1" auf diese Weise gesetzt, wird das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S2 Ja, wenn die Katalysatorverschlechterungsdiagnosesub routine das nächste Mal ausgeführt wird. In diesem Fall wird die Subroutine beendet, ohne daß die Bestimmung hinsichtlich der Katalysatorverschlechterung wieder durchgeführt wird, wenn der Zündschalter nicht ausge schaltet ist.

Ist andererseits das Umkehrfrequenzverhältnis f_R/f_F größer als der vorbestimmte Wert T_Hc (0,8) und ist daher das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S16 Nein, bedeutet dies, daß die Reinigungswirksamkeit E_CAT des Dreiwegkatalysators 13 geringer ist als der untere Grenzwert E₁; es wird daher geurteilt, daß sich der Drei wegkatalysator 13 verschlechtert hat. In diesem Fall wird eine Subroutine für den Verschlechterungsvorgang (der im Detail in Fig. 6 gezeigt ist) in Schritt S20 ausgeführt.

In der Subroutine für den Verschlechterungsvorgang wird zuerst in Schritt S42 in Fig. 6 die Warnlampe 41 einge schaltet, um hierdurch den Fahrer über die Verschlechterung des Dreiwegkatalysators 13 und somit über die Notwendigkeit einer Reparatur zu informieren. Anschließend schreibt die ECU 40 in Schritt S44 einen Fehlercode in das nicht flüchtige RAM, der eine Ver schlechterung des Dreiwegkatalysators 13 angibt. Durch Auslesen des Fehlercodes kann daher die Verschlechterung des Dreiwegkatalysators 13 auf einfache Weise bekannt gemacht werden, wodurch notwendige Maßnahmen, wie beispielsweise die Reparatur oder der Ersatz des Dreiweg katalysators 13 unmittelbar vorgenommen werden können.

Im folgenden wird eine Verschlechterungsdiagnosevorrich tung für einen Abgasreinigungskatalysator gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Die Vorrichtung dieser Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung hinsichtlich der Ver schlechterung des Dreiwegkatalysators auf der Basis der Mngen von Katalysatorverschlechterungsinformationen durchgeführt wird, die entsprechend für zwei Betriebs bereiche des Verbrennungsmotors berechnet werden. In Verbindung mit diesem Merkmal weist die ECU 40 der Vor richtung dieser Ausführungsform zusätzlich zu dem Referenzwerteinstellabschnitt 401 und dem Verschlechte rungsbestimmungsabschnitt 402, die in Fig. 2 gezeigt sind, einen Betriebszustandserfassungsabschnitt 403 zum Erfassen des Betriebszustands des Motors 1 in Zusammen arbeit mit den verschiedenen Sensoren auf, und einen Betriebsbereichsbestimmungsabschnitt 404 zum Bestimmen, zu welcher der voreingestellten Betriebsbereiche der Betriebszustand des Motors 1 gehört, der vom Erfassungs abschnitt 403 erfaßt wird (siehe Fig. 11). Hinsichtlich der anderen Teile ist die Vorrichtung dieser Ausführungs form in gleicher Weise wie diejenige der ersten Ausfüh rungsform aufgebaut. Der Aufbau der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird daher nicht näher beschrieben.

Im folgenden wird ein Katalysatorverschlechterungsdiag nosevorgang gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.

Wird der Zündschalter vom Fahrer eingeschaltet und startet der Motor 1, startet die ECU 40 die Ausführung der in den Fig. 12 und 13 gezeigten Katalysatorver schlechterungsdiagnosesubroutine. In dieser Subroutine liest die ECU 40 zuerst Eingangsdaten von den verschiede nen Sensoren in das RAM in Schritt S102 in Fig. 12, und bestimmt dann in Schritt S104, ob eine Katalysatorver schlechterungsdiagnosebedingung erfüllt ist. Die Kataly satorverschlechterungsdiagnosebedingung ist erfüllt, wenn alle Anforderungen erfüllt sind, wobei diese Anforderungen eine erste Anforderung umfassen, daß die Luftkraftstoffverhältnisrückkoppelungsregelung gerade ausgeführt wird, und eine zweite Bedingung, daß die O₂- Sensoren 14 und 15 normal arbeiten.

Ist in Schritt S104 ein Nein gegeben, d. h., ist die Katalysatorverschlechterungsdiagnosebedingung nicht erfüllt, kehrt die Steuerung zu "START" zurück.

Ist andererseits die Katalysatorverschlechterungsdiag nosebedingung erfüllt und ist das Ergebnis der Entschei dung in Schritt S104 Ja, führt die ECU 40 eine Umkehr frequenzverhältnisberechnungssubroutine in Schritt S106 aus (die im Detail in den Fig. 14 und 15 gezeigt ist).

In der Umkehrfrequenzverhältnisberechnungssubroutine liest die ECU 40 zuerst wieder Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren in das RAM in Schritt S142 in Fig. 14. Anschließend bestimmt die ECU 40 in Schritt S144 aus einer in Fig. 16 gezeigten Betriebsbereichszu ordnung, ob der gegenwärtige Motorbetriebszustand in einen Niedriggeschwindigkeits-, Niedriglastbetriebs bereich (A-Bereich) oder einen Hochgeschwindigkeits-, Hochlastbetriebsbereich (B-Bereich) fällt, auf der Basis der Informationen über die Ansaugluftmenge A/N, die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne etc., und bestimmt anschließend, ob der gegenwärtig unterschiedene Betriebs bereich unterschiedlich ist von dem vorher unterschiedenen Betriebsbereich, d. h., ob sich der Motor betriebsbereich während einer Zeitdauer seit der vorher gehenden Unterscheidungszeit und der gegenwärtigen Unter scheidungszeit geändert hat.

Ist das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S144 Nein, d. h., wurde der Motorbetriebsbereich keiner Änderung unterzogen, erfaßt die ECU 40 auf der Basis des Ausgangs signals des stromaufwärts gelegenen O₂-Sensors 14 eine Umkehrfrequenz f_F der Ausgabe des stromaufwärts gelegenen Sensors in Schritt S146 in gleicher Weise wie in Schritt S6 in Fig. 3. Anschließend berechnet die ECU 40 in Schritt S147 eine Durchschnittsausgangsspannung VORave des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors 15 und auch obere und untere Umkehrreferenzwert TH_H und TH_L in gleicher Weise wie in den Schritten S10 und S12 in Fig. 3. In Schritt S148 wird wie in Schritt S14 in Fig. 3 eine Umkehrfrequenz f_R der Ausgabe des stromabwärts gelegenen Sensors auf der Basis der Ausgangsspannung V_OR des stromabwärts gelegenen O₂-Sensors 15 erfaßt.

Nachfolgend berechnet die ECU 40 ein Umkehrfrequenzver hältnis α (= f_R/d_F) durch Division der Umkehrfrequenz f_R der Ausgabe des stromabwärts gelegenen Sensors durch die Umkehrfrequenz f_F der Ausgabe des stromaufwärts gelegenen Sensors in Schritt S150, und berechnet anschließend ein gesamtes αtotal(n) des Umkehrfrequenzverhältnisses α bis zum gegenwärtigen Zyklus (n.Zyklus), indem der gegenwärtig berechnete Wert α zu einem gesamten α_total(n-1) des Umkehrfrequenzverhältnisses α addiert wird, das bis zum vorhergehenden Zyklus berechnet wird, wobei dies in Schritt S152 erfolgt (siehe nachfolgende Gleichung).

α_total(n) = α_total(n-1) + α

Anschließend bestimmt die ECU 40 in Schritt S154, ob der Zählwert T entsprechend der nach dem Start der Umkehr frequenzverhältnisberechnungssubroutine verstrichenen Zeitdauer) eines Timers, der synchron mit dem Start der Berechnungssubroutine gestartet wurde, eine vorbestimmte Zeit T_A überschritten hat (in dieser Ausführungsform 10 Sekunden). Ist das Ergebnis dieser Entscheidung Nein, kehrt die Steuerung zu "START" zurück.

Während die Ergebnisse der Entscheidungen in beiden Schritten S144 und S154 danach negativ (Nein) bleiben, wird die vorerwähnte Sequenz der Schritte S142, S144, S146, S148, S150, S152 und S154 wiederholt ausgeführt. Das gesamte α_total(n) des Umkehrfrequenzverhältnisses α wird sukzessive aktualisiert, bis die vorbestimmte Zeit T_A seit dem Start dieser Subroutine verstreicht. Ist die vorbestimmte Zeit T_A verstrichen und wird daher das Ent scheidungsergebnis in Schritt S154 Ja, berechnet die ECU 40 einen Durchschnittswert α_ave des Umkehrfrequenzver hältnisses α durch Division des gegenwärtigen gesamten α_total(n) durch die Anzahl der Additionen n in Schritt S156 in Fig. 15 (siehe die nachfolgende Gleichung).

α_ave = α_total(n)/n

Anschließend bestimmt die ECU 40 in Schritt S158 auf der Basis der Betriebsbereichszuordnung von Fig. 8, ob der gegenwärtige Motorbetriebszustand in den Niedriggeschwin digkeits-, Niedriglastbetriebsbereich fällt. Ist das Ergebnis dieser Entscheidung Ja, wird der Durchschnitts wert α_ave, der in Schritt S156 berechnet wird, als Umkehrfrequenzverhältnis α_A für den Niedriggeschwindig keits-, Niedriglastbetriebsbereich (im folgenden als A- Bereich Umkehrfrequenzverhältnis bezeichnet) in Schritt S160 eingestellt, und ein Merker F_A wird auf den Wert "1" gesetzt, wodurch die vollständige Ausführung der Berechnung des A-Bereich Umkehrfrequenzverhältnisses α_A in Schritt S162 angegeben wird. Ist das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S158 Nein, wird der Durch schnittswert α_ave, der in Schritt S156 berechnet wird, als Umkehrfrequenzverhältnis α_B für den Hochgeschwindig keits-, Hochlastbetriebsbereich (im folgenden als B- Bereich Umkehrfrequenzverhältnis) in Schritt S164 einge stellt und der Merker F_A wird auf den Wert "0" gesetzt, wodurch die vollständige Ausführung der Berechnung des B- Bereich Umkehrfrequenzverhältnisses α_B in Schritt S166 angegeben wird. Nachdem der Wert des Merkers F_A auf "0" oder "1" gesetzt ist, ist die Subroutine beendet.

Wird andererseits das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S144 Nein während der Ausführung der Umkehr frequenzverhältnisberechnungssubroutine, setzt die ECU 40 das gesamte α_total(n) des Umkehrfrequenzverhältnisses α und die Zahl der Additionen n in Schritt S168 individuell auf "0" zurück und nimmt den Vorgang nach dem Zurück setzen des Zählwerts T des Timers auf "0" in Schritt S170 wieder auf. Im Falle, daß sich der Motorbetriebszustand zwischen dem Niedriggeschwindigkeits-, Niedriglastbe triebsbereich und dem Hochgeschwindigkeits-, Hochlast betriebsbereich verschiebt, bevor die vorbestimmte Zeit T_A seit dem Start der Umkehrfrequenzverhältnisberech nungssubroutine verstreicht, wird der bis dorthin durch geführte Vorgang der Umkehrfrequenzverhältnisberechnung sofort aufgegeben. Dies erfolgt deswegen, da im Falle der Berechnung des Durchschnittswerts α_ave des Umkehr frequenzverhältnisses α auf der Basis der Umkehrfrequenz daten, die während einer sehr kurzen Zeitperiode gesammelt wurden, der nachteilige Einfluß einer fehler haften Erfassung aufgrund des Geräusches oder ähnlichem sich erhöhen kann.

Nachdem Schritt S170 ausgeführt ist, geht die Steuerung zu Schritt S146 weiter und startet einen neuen Umkehr frequenzverhältnisberechnungsvorgang.

Nach dem vollständigen Ausführen der vorerwähnten Umkehr frequenzverhältnisberechnungssubroutine (Schritt S106 in Fig. 12) geht die Steuerung zu Schritt S108 der Kataly satorverschlechterungsdiagnosesubroutine weiter. In Schritt S108 bestimmt die ECU 40, ob der Wert des Merkers F_A gleich "1" ist. Ist das Ergebnis dieser Entscheidung Ja, wird das A-Bereichumkehrfrequenzverhältnis α_A, das in der Subroutine von Schritt S106 erhalten wird, einem akkumulierten Wert α_Aaccu des A-Bereichumkehrfrequenz verhältnisses α_A (im folgenden als A-Bereich akkumulier ter Wert bezeichnet) hinzugerechnet, der bis zum vorher gehenden Zyklus berechnet wurde, um einen A-Bereich akkumulierten Wert α_Aaccu bis zum gegenwärtigen Zyklus in Schritt S110 zu erhalten (siehe die nachfolgende Gleichung), und der Wert "1" wird zur Anzahl N_A der Akkumulationen des A-Bereichumkehrfrequenzverhältnisses α_A(im folgenden als A-Bereichakkumulationsfrequenz bezeichnet) bis zum vorhergehenden Zyklus hinzugerechnet, um eine A-Bereichakkumulationsfrequenz bis zum gegen wärtigen Zyklus in Schritt S112 zu erhalten.

α_Aaccu = α_Aaccu + α_A

Ist das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S108 Nein, wird ein B-Bereich akkumulierter Wert α_Baccu gemäß der nachfolgenden Gleichung in Schritt S114 berechnet, und anschließend "1" zu einer B-Bereichakkumulationsfrequenz N_B in Schritt S116 hinzugefügt.

α_Baccu = α_Baccu + α_B

Die A-Bereich und B-Bereich akkumulierten Werte α_Aaccu und α_Baccu und die A-Bereich und die B-Bereichakkumu lationsfrequenzen N_A und N_B sind Daten, welche vom nicht flüchtigen RAM gehalten werden, und werden jeweils auf einen Anfangswert "0" gesetzt, wenn das Fahrzeug ausge liefert wird. Diese Daten werden auch in dem Fall nicht extern initialisiert, wenn die Katalysatorverschlechte rung kontinuierlich eine lange Zeitdauer diagnostiziert wird, wenn beispielsweise kein Mehrfachtestgerät zur Zeit der Instandhaltung verwendet wird.

Nach dem vollständigen Ausführen der Berechnung des A- oder B-Bereich akkumulierten Wertes α_Aaccu oder α_Baccu bestimmt die ECU 40 in Schritt S118, ob die A-Bereich akkumulationsfrequenz N_A einen Wert einnimmt, der größer oder gleich ist einem vorbestimmten Wert N_AX (in dieser Ausführungsform: 10), und ist das Ergebnis dieser Entscheidung Nein, führt die ECU 40 wiederum Schritt S102 und die folgenden Schritte aus. Infolgedessen wird der A- oder B-Bereich akkumulierte Wert α_Aaccu oder α_Baccu aktualisiert.

Ist das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S118 Ja, bestimmt die ECU 40 in Schritt S120, ob die B-Bereich akkumulationsfrequenz N_B einen Wert einnimmt, der größer oder gleich einem vorbestimmten Wert N_BX (in dieser Ausführungsform: 10) ist, und ist das Ergebnis dieser Entscheidung Nein, wiederholt die ECU 40 die Ausführung von Schritt S102 und die folgenden Schritte.

Werden die Ergebnisse der Entscheidungen in den Schritten S118 und S120 danach beide Ja, berechnet die ECU 40 als Menge einer Katalysatorverschlechterungsinformation einen Durchschnittswert α_ABave der Umkehrfrequenzverhältnisse des gesamten Maschinenbetriebsbereichs gemäß der nach folgenden Gleichung in Schritt S122.

α_ABave = 0,5 × (α_Aaccu/N_A + α_Baccu/N_B)

Im folgenden bestimmt die ECU 40 in Schritt S124, ob der Gesamtbereichsdurchschnitt α_ABave einen Wert einnimmt, der größer oder gleich einem vorbestimmten Unterschei dungsschwellwert T_HC(beispielsweise 0,8) ist, und ist das Ergebnis dieser Entscheidung Nein, d. h. funktioniert der Dreiwegkatalysator 13 normal mit einer Reinigungs wirksamkeit E_CAT höher oder gleich einem unteren Grenz wert E₁ (beispielsweise etwa 85%, siehe Fig. 8), wird geurteilt, daß sich der Dreiwegkatalysator 13 nicht ver schlechtert hat. In diesem Fall wird eine Subroutine für einen normalen Vorgang in Schritt S126 ausgeführt.

In dieser Subroutine werden die Schritte S32 und S34 in der Subroutine für den normalen Vorgang, die in Fig. 5 gezeigt ist, sequentiell ausgeführt. Die Warnlampe 41 wird ausgeschaltet, um hierdurch den Fahrer zu informieren, daß der Dreiwegkatalysator 13 normal funktioniert, und anschließend wird ein Fehlercode gelöscht, welcher eine Verschlechterung des Dreiweg katalysators 13 angibt.

Ist andererseits der Gesamtbereichsdurchschnittswert α_ABave größer oder gleich dem Unterscheidungsschwellwert T_Hc und daher das Ergebnis der Entscheidung in Schritt S124 Ja, wird geurteilt, daß sich der Dreiwegkatalysator 13 verschlechtert hat und seine Reinigungswirksamkeit E_CAT niedriger als der untere Grenzwert E₁ geworden ist. In diesem Fall wird eine Subroutine für den Verschlechte rungsvorgang in Schritt S128 ausgeführt.

In dieser Subroutine für den Verschlechterungsvorgang werden die Schritte S42 und S44 der in Fig. 6 gezeigten Subroutine ausgeführt. Die Warnlampe 41 wird zum Aufleuchten gebracht, um hierdurch den Fahrer über die Verschlechterung des Dreiwegkatalysators 13 und daher das Erfordernis für eine Reparatur zu informieren, und an schließend wird ein Fehlercode in das nicht flüchtige RAM geschrieben, welcher die Verschlechterung des Dreiweg katalysators 13 angibt.

Nach vollständiger Ausführung der Subroutine für den normalen oder verschlechterten Vorgang setzt die ECU 40 alle A- und B-Bereich akkumulierten Werte α_Aacu und α_Baccu und die A- und B-Bereichakkumulationsfrequenzen N_A und N_B auf "0" in Schritt S130 zurück. Im folgenden startet die ECU 40 die Ausführung der Katalysatorver schlechterungsdiagnosesubroutine erneut.

Da die vorstehend beschriebene Prozedur in dieser Aus führungsform durchgeführt wird, um die Verschlechterung des Dreiwegkatalysators zu diagnostizieren, reflektiert der Gesamtbereichsdurchschnittswert α_ABave einen Durch schnitt der Berechnungen sowohl für die A- als auch für die B-Bereiche. Demgemäß kann auch in dem Fall, wo ein spezifizischer Betriebszustand noch ausstehend auftritt und daher die Häufigkeit der Berechnungen des Umkehr frequenzverhältnisses α auf den A- oder B-Bereich hin verzerrt ist, die Verschlechterung des Dreiwegkatalysators genau bestimmt werden, wodurch ermöglicht wird, daß die Reparatur oder der Ersatz des Dreiwegkatalysators zur richtigen Zeit vorgenommen wird.

Die vorstehenden Ausführungen sind die Beschreibung der Ausführungsformen gemäß der Erfindung. Es ist jedoch zu beachten, daß die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene erste und zweite Ausführungsform begrenzt ist.

Obwohl in der ersten und zweiten Ausführungsform die Bestimmung hinsichtlich der Verschlechterung des Drei wegkatalysators nur ausgesetzt wird, wenn sich der stromaufwärts gelegene O₂-Sensor verschlechtert hat, können ähnliche Maßnahmen auch getroffen werden, wenn sich der stromabwärts gelegene O₂-Sensor verschlechtert hat. Ferner wird in diesen Ausführungsformen ein Spannungsausgangs-O₂-Sensor für den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensor verwendet, es könnte jedoch ein Stromausgangs-Sensor wie beispielsweise ein linearer Luftkraftstoffverhältnis sensor alternativ verwendet werden. Auch können die speziellen Vorgänge zum Diagnostizieren der Verschlechte rung des Katalysators, die speziellen Schwellwerte etc. in geeigneter Weise verändert werden. In den vorstehenden Ausführungsformen wird der Durchschnittswert des Sensor ausgangssignals bis zum gegenwärtigen Zyklus auf der Basis des Durchschnittswerts des Sensorausgangssignals bis zum vorhergehenden Zyklus und des Sensorausgangs signals des gegenwärtigen Zyklus erhalten, der Durch schnittswert kann alternativ jedoch auf der Basis mehrerer Werte des Sensorausgangssignals erhalten werden, die bis zum gegenwärtigen Zyklus abgeleitet wurden. Es ist auch nicht wesentlich, die Umkehrreferenzwerte veränderbar einzustellen, die zum Erfassen der Umkehr frequenzen der Sensorausgaben gemäß dem Durchschnitts wert des Sensorausgangssignals verwendet werden. Alternativ können die Umkehrreferenzwerte veränderbar gemäß einem repräsentativen Sensorausgangssignalwert eingestellt werden, der die durchschnittliche Sensoraus gabe angibt.

Ferner wird in der zweiten Ausführungsform der gesamte Motorbetriebsbereich in zwei Bereiche aufgeteilt, und der akkumulierte Wert des Umkehrfrequenzverhältnisses wird für jeden der zwei Motorbetriebsbereiche erhalten. Alternativ kann der akkumulierte Wert des Umkehrfrequenz verhältnisses für jeden von drei oder mehr unterteilten Motorbetriebsbereiche erhalten werden. Auch kann der Motorbetriebsbereich auf der Basis lediglich der Motor lastinformationen wie beispielsweise Ansaugluftmengen informationen etc. unterteilt werden. Ferner wird in der zweiten Ausführungsform, wenn die Umkehrfrequenzverhält nisse α_A und α_B, die den entsprechenden zwei Motorbe triebsbereichen zugeordnet sind, die entsprechende vorbe stimmte Anzahl von Malen N_AX und N_BX oder mehr akkumuliert worden sind, der Durchschnittswert der Umkehrfrequenzverhältnisse des gesamten Motorbetriebs bereichs als Menge der Katalysatorverschlechterungs informationen auf der Basis der akkumulierten Werte der Umkehrfrequenzverhältnisse α_A und α_B berechnet. Alternativ kann, wenn das Umkehrfrequenzverhältnis, das einem Motorbetriebsbereich zugeordnet ist, die vorbestimmte Anzahl von Malen akkumuliert worden ist, der Durchschnittswert des Umkehrfrequenzverhältnisses dieses Motorbetriebsbereichs als Katalysatorverschlechterungs informationsmenge auf der Basis des akkumulierten Wertes des betreffenden Umkehrfrequenzverhältnisses berechnet werden. Die derart berechnete Katalysatorverschlechte rungsinformationsmenge wird mit einem Unterscheidungs schwellwert verglichen, um hierdurch eine Bestimmung hinsichtlich der Verschlechterung des Katalysators durchzuführen. In diesem Fall wird der Unterscheidungs schwellwert vorzugsweise für jeden Motorbetriebsbereich eingestellt.

Claims

1. Vorrichtung zur Durchführung einer Verschlechterungsdiagnose eines Abgasreinigungs katalysators (13) mit
einem stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffverhält nissensor (15), der in einer Auspuffleitung (12) eines Verbrennungsmotors (1) auf einer stromabwärts gelegenen Seite des Abgasreinigungskatalysators (13) angeordnet ist,
einem stromaufwärts gelegenen Luftkraftstoffver hältnissensor (14), der in der Auspuffleitung (12) auf einer stromaufwärts gelegenen Seite des Abgasreinigungs katalysators (13) angeordnet ist,
einer Verschlechterungsbestimmungseinrichtung (402) zum Bestimmen des Vorhandenseins einer Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators (13), auf der Basis einer Umkehrfrequenz, die mit einem Ausgangssignal des stromaufwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors (14) verbunden ist und einer Umkehrfrequenz, die mit dem Ausgangssignal des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoff verhältnissensors (15) verbunden ist;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtung eine Referenzwerteinstellein richtung (401) zum variablen Einstellen eines Umkehr referenzwertes gemäß dem Ausgangssignal des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors (15) umfaßt;
die Verschlechterungsbestimmungseinrichtung (402) eine erste Umkehrfrequenzerfassungseinrichtung (421) zum Erfassen, bezüglich der betreffenden Umkehrfrequenz, einer Frequenz von Umkehrungen einer Änderungsrichtung, miteinschließt, in die sich das Ausgangssignal des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors (15) ändert, auf der Basis einer Anzahl von Malen, welche das Ausgangssignal des stromabwärts gelegenen Luftkraft stoffverhältnissensors (15) den Umkehrreferenzwert gekreuzt hat; und
die Verschlechterungsbestimmungseinrichtung (402) eine zweite Umkehrfrequenzerfassungseinrichtung (422) zum Erfassen bezüglich der betreffenden Umkehrfrequenz, einer Frequenz von Umkehrungen einer Änderungsrichtung, miteinschließt, in die sich das Ausgangssignal des stromaufwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors (14) ändert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzwerteinstelleinrichtung (401) eine Durchschnittswertberechnungseinrichtung (411) zum Berechnen eines Durchschnittswerts der Eingangswerte des Ausgangssignals des stromabwärts gelegenen Luftkraft stoffverhältnissensors (15) aufweist und den Umkehrrefe renzwert gemäß dem Durchschnittswert variabel einstellt, der von der Durchschnittswertberechnungseinrichtung (411) berechnet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Durch schnittswertberechnungseinrichtung (411) den Durch schnittswert der Eingangswerte des Ausgangssignals des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors (15) gemäß der Gleichung
O_2ave = a × O_2ave(n-1) + (1 - a) × O_2real
berechnet, wobei O_2ave der Durchschnittswert der Eingangswerte des Ausgangssignals des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors (15) ist, O_2ave(n-1) ein Durchschnittswert ist, der in einem vorhergehenden Zyklus berechnet wird, O_2real ein Eingangswert eines gegenwärtigen Ausgangssignals des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensor (15) ist, und a eine Filterkonstante ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner umfaßt:
eine Betriebszustandserfassungseinrichtung (403) zum Erfassen eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1), und
eine Betriebsbereichsbestimmungseinrichtung (404) zum Bestimmen, zu welchem von voreingestellten mehreren Betriebsbereichen der von der Betriebszustandserfassungs einrichtung (403) erfaßte Betriebszustand gehört,
wobei die Verschlechterungsinformationsmengenbe rechnungseinrichtung (423) die Katalysatorverschlechte rungsinformationsmengen sequentiell für wenigstens zwei Betriebsbereiche berechnet, die von der Betriebsbereichs bestimmungseinrichtung (404) sequentiell bestimmt werden, und
wobei die Verschlechterungsbestimmungseinrichtung (402) die Verschlechterung des Abgasreinigungs katalysators (13) auf der Basis der Katalysatorver schlechterungsinformationsmengen bestimmt, die von der Verschlechterungsinformationsmengenberechnungseinrich tung (423) für die wenigstens zwei Betriebsbereiche jeweils berechnet werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner umfaßt:
eine Betriebszustandserfassungseinrichtung (403) zum Erfassen eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1), und
eine Betriebsbereichsbestimmungseinrichtung (404) zum Bestimmen, zu welchem von voreingestellten mehreren Betriebsbereichen der von der Betriebszustandserfassungs einrichtung (403) erfaßte Betriebszustand gehört,
wobei die Verschlechterungsinformationsmengenbe rechnungseinrichtung (423) eine Katalysatorverschlechte rungsinformationsmenge bezüglich des Betriebsbereichs berechnet, der von der Betriebsbereichsbestimmungsein richtung (404) bestimmt wird, und
wobei die Verschlechterungsbestimmungseinrichtung (402) die Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysa tors (13) auf der Basis der Katalysatorverschlechterungs informationsmenge bestimmt, die von der Verschlechte rungsinformationsmengenberechnungseinrichtung (423) bezüglich des Betriebsbereichs berechnet wird, der von der Betriebsbereichsbestimmungseinrichtung (404) bestimmt wird, und einen vorbestimmten Unterscheidungswert, der dem Betriebsbereich zugeordnet ist, der von der Betriebs bereichsbestimmungseinrichtung (404) bestimmt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, die mit einem Ver brennungsmotor (1) verwendet wird, welcher eine Luft kraftstoffverhältnisregeleinrichtung (40) zum Rückkoppe lungsregeln des Luftkraftstoffverhältnisses einer dem Verbrennungsmotor (1) zugeführten Mischung aufweist, derart, daß das Ausgangssignal des stromaufwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors (14) einen Schwellwert wiederholt kreuzt, der einem vorbestimmten Solluftkraftstoffverhältnis entspricht, um zu bewirken, daß sich die Änderungsrichtung des Ausgangssignals wiederholt umkehrt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, die mit einem Drei wegkatalysator (13) als Abgasreinigungskatalysator (13) verwendet wird, und wobei die Luftkraftstoffverhältnisregelungseinrichtung (40) das Luftkraftstoffverhältnis der Mischung zum oder nahe zum stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis hin regelt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlechterungsinformations mengenberechnungseinrichtung (423) ein Verhältnis der Umkehrfrequenz des Ausgangssignals des stromabwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors (15), die von der ersten Umkehrfrequenzerfassungseinrichtung (421) erfaßt wird, zur Umkehrfrequenz des Ausgangssignals des stromaufwärts gelegenen Luftkraftstoffverhältnissensors (14) berechnet, die von der zweiten Umkehrfrequenzer fassungseinrichtung (422) erfaßt wird, und die Katalysa torverschlechterungsinformationsmenge auf der Basis des derart berechneten Umkehrfrequenzverhältnisses berechnet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verschlechterungsinformationsmengen berechnungseinrichtung (423) das Umkehrfrequenzverhältnis wiederholt berechnet, einen Durchschnittswert der berech neten Werte des Umkehrfrequenzverhältnisses erzielt, der während einer vorbestimmen Zeit berechnet wird, und die Katalysatorverschlechterungsinformationsmenge auf der Basis des Durchschnittswertes berechnet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verschlechterungsinformationsmengen berechnungseinrichtung (423) den Durchschnittswert sequentiell akkumuliert, während der Durchschnittswert der berechneten Werte des Umkehrfrequenzverhältnisses wiederholt erhalten werden, und die Katalysatorver schlechterungsinformationsmenge auf der Basis eines Wertes berechnet, der durch Division eines letzten akkumulierten Wertes durch eine Anzahl von Malen erhalten wird, welche die Akkumulation der Durchschnittswert wiederholt worden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verschlechterungsbestimmungseinrichtung (402) den letzten akkumulierten Wert der Durchschnitts werte des Umkehrfrequenzverhältnisses für jeden von den wenigstens zwei Betriebsbereichen erhält, wenn die Anzahl von Akkumulationen des berechneten Umkehrfrequenzver hältnisses größer als eine entsprechende vorbestimmte Anzahl geworden ist, die im voraus für die entsprechenden Betriebsbereiche eingestellt worden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verschlechterungsinformationsmengen berechnungseinrichtung (423) die berechnete Katalysator verschlechterungsinformationsmenge sequentiell akkumu liert, während die Katalysatorverschlechterungsinforma tionsmenge für den Betriebsbereich wiederholt berechnet wird, der von der Betriebsbereichsbestimmungseinrichtung (404) bestimmt wird, und wobei die Verschlechterungsbestimmungseinrichtung (402) die Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysa tors (13) bestimmt, wenn die Anzahl von Akkumulationen der berechneten Katalysatorverschlechterungsinformations menge, die von der Verschlechterungsinformationsmengen berechnungseinrichtung (423) für jeden Betriebsbereich akkumuliert wird, größer geworden ist als eine entsprechende vorbestimmte Anzahl, die im voraus für die entsprechenden Betriebsbereiche eingestellt worden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die mehreren Betriebsbereiche auf der Basis wenigstens von Informationen über die Last des Ver brennungsmotors (1) eingestellt werden.

14. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die mehreren Betriebsbereiche auf der Basis wenigstens von Informationen über die Last des Ver brennungsmotors (1) eingestellt werden.

15. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die mehreren Betriebsbereiche wenigstens einen Hochgeschwindigkeits-, Hochlastbetriebsbereich (B) und einen Niedriggeschwindigkeits-, Niedriglastbetriebs bereich (A) aufweisen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die mehreren Betriebsbereiche wenigstens einen Hochgeschwindigkeits-, Hochlastbetriebsbereich (B) und einen Niedriggeschwindigkeits-, Niedriglastbetriebs bereich (A) aufweisen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verschlechterungsinformationsmengen berechnungseinrichtung (423) die Berechnung der Katalysa torverschlechterungsinformationsmenge aussetzt, wenn sich der Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) zwischen den mehreren Betriebsbereichen während der vorbestimmten Zeit verschiebt.