DE19626405A1

DE19626405A1 - Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE19626405A1
Application number: DE19626405A
Authority: DE
Inventors: Hisayo Dohta; Katsuhiko Kawai; Shigenori Isomura
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2016-07-02
Also published as: US5784879A; DE19626405B4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, das so gestaltet ist, daß es auf der Grundlage eines Ausgangs von einem Luft/Kraftstoff-Verhält nissensor, der ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgas emissionen mißt, ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Gemi sches, das einem Motor zugeführt wird, regelt.

Die japanische Patenterstveröffentlichung 6-74072 of fenbart ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, das ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasemissionen, die stromaufwärts von einem im Abgas kanal des Motors befindlichen Katalysator strömen, steuert, das durch einen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor gemessen wird, damit dieses einem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis entspricht, und das das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage eines Ausgangs von einem Sauerstoffsensor korrigiert, der anzeigt, ob die Abgasemissionen, die strom abwärts vom Katalysator strömen, fett oder mager sind.

Gewöhnlich reagiert ein Katalysator auf Gaskomponenten, wie zum Beispiel CO, HC, NO_x und H₂ von Abgasemissionen, die in den Katalysator eintreten, wie folgt:

(1) Adsorptionsreaktion von Gaskomponenten, die in den Katalysator eintreten.

Der Teil der Gaskomponenten wird im Katalysator sor biert.

(2) Oxidations-Reduktionsreaktion von Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, mit Gaskomponenten, die in den Katalysator eintreten.

Wenn zum Beispiel Substanzen, die im Katalysator sor biert sind, Magerkomponenten sind (d. h. Oxidationskomponen ten wie zum Beispiel NO_x und O₂), oxidieren diese Magerkom ponenten und reduzieren mit Fettkomponenten (d. h. Reduk tionskomponenten wie zum Beispiel HC, CO und H₂) der Gas komponenten, die in den Katalysator eintreten, um unschäd liche neutrale Gaskomponenten (d. h. CO₂, H₂, O und N₂) zu erzeugen, die wiederum vom Katalysator ausgegeben werden.

(3) Desorptionsreaktion von Substanzen, die im Kataly sator sorbiert sind.

Der Teil der Substanzen, der im Katalysator sorbiert ist, wird ausgegeben, ohne daß dieser der Oxidations-Reduk tions-Reaktion im Katalysator ausgesetzt wird.

(4) Teil der Gaskomponenten, der im Katalysator nicht reagiert hat.

Der Teil der Gaskomponenten, der in den Katalysator eintritt, wird ausgegeben, ohne daß dieser der Adsorptions reaktion und der Oxidations-Reduktions-Reaktion im Kataly sator ausgesetzt wird.

Daher ist es, um die Fähigkeit zur Reinigung von Abga sen durch einen Katalysator zu verbessern, notwendig, die Adsorptionsreaktion und die Oxidations-Reduktions-Reaktion, wie diese unter (1) und (2) beschrieben sind, zu fördern, die Adsorptionsreaktion, wie diese unter (3) beschrieben ist, zu verringern, und die Menge der Gaskomponenten, die, wie es unter (4) beschrieben ist, vom Katalysator ausgege ben wird, ohne daß diese der Adsorptionsreaktion und der Oxidations-Reduktions-Reaktion ausgesetzt wird, zu verrin gern. Diese Bedingungen ändern sich stark entsprechend der Menge der Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, wo durch eine Änderung der Reinigungsfähigkeit des Katalysa tors verursacht wird. Zum Beispiel wird, wenn die Menge der Magerkomponenten, die im Katalysator sorbiert ist, erhöht wird, die Adsorptionsreaktion der Magerkomponenten verrin gert und die Menge der Magerkomponenten, die aus dem Kata lysator ausgegeben werden, ohne daß diese der Adsorptions reaktion und der Oxidations-Reduktions-Reaktion unterzogen werden, wird erhöht. Wenn jedoch das Verhältnis der Fett komponenten zu den Magerkomponenten in den Abgasen erhöht wird, wird die Oxidations-Reduktions-Reaktion verbessert, woraus sich eine Verringerung der Menge der Substanzen er gibt, die im Katalysator sorbiert ist.

Aufgrund der vorstehenden Kennzeichen des Katalysators ist es ratsam, daß ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Ge misches, das einem Motor zugeführt wird, entsprechend der Menge der Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, ge steuert wird. Es ist jedoch beim herkömmlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem unmöglich, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, auf der Grundlage der Menge der Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, zu steuern, da dieses gemäß Vorbeschreibung das Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis nur auf der Grundlage des Ausgangs des Sauer stoffsensors steuert.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu verhindern.

Ferner soll ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem vorgesehen werden, das so gestaltet ist, daß dieses auf der Grundlage der Menge der Substanzen, die im Katalysator sor biert sind, ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis einer Mischung, die einem Motor zugeführt wird, steuert, um die Fähigkeit zur Reinigung der Abgasemissionen zu verbessern.

Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Er findung ist eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvor richtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, die auf weist: (a) eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsein richtung, die ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen bestimmt, die stromaufwärts eines Katalysators strömen, (b) eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungseinrichtung, die das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung bestimmt wurde, regelt, so daß dieses mit einem Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt, (c) eine Sorp tionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung, die die Menge der Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, auf der Grundlage des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, das durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung bestimmt wurde, unter Verwendung eines Katalysatormodells bestimmt, das unter Verwendung von Parametern aufgestellt wurde, die die Adsorptionsreaktion von Abgaskomponenten, die in den Katalysator eintreten, die Oxidations-Reduktions-Reaktion der Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, mit den Abgaskomponenten, die Desorptionsreaktion der Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, und einen nicht-umgesetz ten Abschnitt der Abgaskomponenten anzeigen, und (d) eine Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis -Bestimmungseinrichtung, die das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt, so daß die Menge der Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmen genbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, in einen vorgege benen Bereich fällt.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung be stimmt die Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsein richtung das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Grund lage der Menge der Substanzen, die durch die Sorptionssub stanzmengenbestimmungseinrichtung bestimmt wurde.

Die Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrich tung bestimmt das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage der Menge der Substanzen, die durch die Sorp tionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, wenn die Menge der Substanzen in den vorgegebenen Bereich fällt, und auf der Grundlage der Luftmenge in einem Zylin der des Motors, wenn die Menge der Substanzen außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt.

Die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung kor rigiert die bestimmte Menge der Substanzen, die im Kataly sator sorbiert ist, um einen Wert auszulesen, der kleiner als eine Maximalmenge der Substanzen, die der Katalysator adsorbieren kann, oder gleich dieser ist, wenn die be stimmte Menge der Substanzen größer als die Maximalmenge der Substanzen ist.

Ein Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor ist ferner vorgesehen, der sich stromabwärts von einem Katalysator be findet und eine vorgegebene Komponente von Abgasen über wacht, die stromabwärts des Katalysators strömen, um ein Sensorsignal auszugeben, das diese anzeigt. Der Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor ist so gestaltet, daß die ser eine Adsorptionsreaktion von Abgaskomponenten, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintreten, eine Oxidations-Reduktions-Reaktion von Substanzen, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor sorbiert sind, mit den Abgaskomponenten, eine Desorptionsreaktion der Sub stanzen, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissen sor sorbiert sind, und einen Abschnitt der Abgaskomponen ten, der nicht im Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor reagiert hat, verursacht. Eine Sensorausgangsschätzeinrich tung ist vorgesehen, die einen Ausgang des Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors auf der Grundlage der Konzentrationen der Magerkomponenten und Fettkomponenten der Abgase, die stromabwärts vom Katalysator strömen, schätzt, die unter Verwendung eines Sensorreaktionsmodells bestimmt werden, das unter Verwendung von Parametern aufge stellt wurde, die die Adsorptionsreaktion, die Oxidations- Reduktions-Reaktion, die Desorptionsreaktion und den Ab schnitt der nicht-umgesetzten Abgaskomponenten, die durch den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor verursacht wurden, anzeigen. Eine Modellparameterkorrektureinrichtung ist vorgesehen, die einen vorgegebenen Parameter des Kata lysatormodells auf der Grundlage eines Vergleiches zwischen dem Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors, der durch die Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensoraus gangsschätzeinrichtung geschätzt wurde, und dem Sensor signal, das durch den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis sensor ausgegeben wurde, korrigiert.

Die Sensorausgangsschätzeinrichtung schätzt den Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors ohne die Ver wendung des Parameters, der die nicht-umgesetzten Abgaskom ponenten anzeigt.

Die Sensorausgangsschätzeinrichtung kann den Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors schätzen, in dem die Menge der stromabwärts vom Katalysator strömenden Abgaskomponenten, die durch das Katalysatormodell bestimmt wurde, mit einem Verzögerungssystem erster Ordnung verar beitet wird. Eine Maximalkatalysatorkapazitätbe stimmungseinrichtung ist vorgesehen, die eine Maximalkapa zität des Katalysators auf der Grundlage des Ausgangs des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, das durch die Sen sorausgangsschätzeinrichtung geschätzt wurde, und des Sen sorsignals, das durch den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhält nissensor ausgegeben wurde, bestimmt. Die Modellparameter korrektureinrichtung korrigiert den vorgegebenen Parameter des Katalysatormodells auf der Grundlage der Maximalkapazi tät des Katalysators, die durch die Maximalkatalysatorkapa zitätbestimmungseinrichtung bestimmt wurde.

Die Sensorausgangsschätzeinrichtung kann den Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors schätzen, in dem eine Zeitkonstante des Verzögerungssystems erster Ord nung entsprechend der Menge der Abgaskomponenten, die stromabwärts des Katalysators strömen, geändert wird.

Der Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor kann so gestaltet sein, daß dieser in einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus betrieben wird. Der erste Betriebsmodus besteht darin, daß das Sensorsignal des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors entsprechend einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase, die stromab wärts des Katalysators strömen, linear verändert wird. Der zweite Betriebsmodus besteht darin, daß beim Umkehren des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Abgase zwischen der Fett- und Magerseite das Sensorsignal des Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors im Pegel umgedreht wird. Eine Sensorbetriebsmodusschalteinrichtung ist vorgesehen, die einen Betriebsmodus des Stromab-Luft/Kraftstoff-Ver hältnissensors zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus schaltet. Die Sensorbetriebsmodus schalteinrichtung wählt den zweiten Betriebsmodus aus, wenn die Menge der im Katalysator sorbierten Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung be stimmt wurde, in einem vorgegebenen Bereich liegt, und wählt den ersten Betriebsmodus aus, wenn die Menge der Sub stanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestim mungseinrichtung bestimmt wurde, außerhalb des vorgegebenen Bereiches liegt.

Es sind eine erste Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steue rungseinrichtung und eine zweite Luft/Kraftstoff-Verhält nis-Steuerungseinrichtung vorgesehen. Die erste Luft/Kraftstoff-Verhältnis -Steuerungseinrichtung führt die erste Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung aus, indem der Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor gesteuert wird, um im zweiten Betriebsmodus betrieben zu werden, wenn die Menge der im Katalysator sorbierten Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, im vorgegebenen Bereich liegt. Die zweite Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungseinrichtung führt die zweite Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung aus, indem der Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor gesteuert wird, um im ersten Betriebsmodus betrieben zu werden, wenn die Menge der im Katalysator sorbierten Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, außerhalb des vorgegebenen Bereiches liegt.

Die Maximalkatalysatorkapazitätbestimmungseinrichtung und die Modellparameterkorrektureinrichtung werden akti viert, wenn die Menge der im Katalysator sorbierten Sub stanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestim mungseinrichtung bestimmt wurde, außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfin dung ist eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrich tung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, die aufweist: (a) eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die Kraftstoffin den Motor einspritzt, (b) einen Katalysator, der sich im Abgaskanal des Motors befindet, zum Reinigen von Abgasen, (c) eine Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsein richtung, die ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen, die stromabwärts vom Katalysator strömen, bestimmt, und (d) eine Kraftstoffeinspritzmengenbestimmungseinrichtung, die eine Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzein richtung bestimmt, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das durch die Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsei nrichtung bestimmt wurde, auf ein Soll-Luft/Kraftstoff-Ver hältnis unter Verwendung eines gesteuerten Modells zu re geln, das an ein System, das von der Kraftstoffeinspritz einrichtung zur Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestim mungseinrichtung reicht, mit Zustandsvariablen angenähert ist, die durch Eingänge zum und Ausgänge vom gesteuerten Modell in einem vorherigen Regelzyklus und einem laufenden Regelzyklus definiert sind.

Die Kraftstoffeinspritzmengenbestimmungseinrichtung sieht ein Katalysatormodell im gesteuerten Modus unter Ver wendung von Parametern vor, die eine Adsorptionsreaktion von Abgaskomponenten, die in den Katalysator eintreten, eine Oxidations-Reduktions-Reaktion der Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, mit den Abgaskomponenten, eine Desorptionsreaktion der im Katalysator sorbierten Substan zen und einen nicht-umgesetzten Abschnitt der Abgaskompo nenten anzeigen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung be stimmt die Kraftstoffeinspritzmengenbestimmungseinrichtung die Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzein richtung unter Verwendung der Zustandsvariablen, die durch die Eingänge zum und Ausgänge vom gesteuerten Modell defi niert sind, das dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zugeordnet ist, das durch die Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Be stimmungseinrichtung bestimmt wurde.

Die Kraftstoffeinspritzmengenbestimmungseinrichtung be stimmt die Kraftstoffeinspritzmenge über das Katalysatormo dell, das Parameter verwendet, die mit positiven oder nega tiven Werten anzeigen, ob die Menge der Abgaskomponenten, die in den Katalysator strömen, die Menge der Abgaskompo nenten, die aus dem Katalysator strömen, die Menge der Sub stanzen, die aus Katalysator desorbieren, und die Größe des nicht-umgesetzten Abschnitts der Abgaskomponenten fett bzw. mager sind.

Eine Reaktionstypbestimmungseinrichtung und eine Para meteränderungseinrichtung sind vorgesehen. Die Reaktions typbestimmungseinrichtung bestimmt den Typ der Reaktion, der im Katalysator auftritt, auf der Grundlage davon, ob die Abgaskomponenten, die in den Katalysator strömen und die Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, fett oder mager sind. Die Parameteränderungseinrichtung ändert die Parameter, die im Katalysatormodell verwendet werden, ent sprechend dem Typ der Reaktion, der durch die Reaktionstyp bestimmungseinrichtung bestimmt wurde.

Eine Rückführverstärkungsänderungseinrichtung ist vor gesehen, die entsprechend dem Typ der Reaktion, der durch die Reaktionstypbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, oder beim Ändern der Parameter durch die Parameteränderungsein richtung eine Rückführverstärkung der Regelung ändert.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfin dung ist eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrich tung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, die aufweist: (a) einen Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor, der sich stromabwärts von einem Katalysator befindet und eine vorgegebene Komponente von Abgasen überwacht, die stromab wärts des Katalysators strömen, um ein Sensorsignal aus zu geben, das diese anzeigt, wobei der Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor so gestaltet ist, daß die ser eine Adsorptionsreaktion von Abgaskomponenten, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintreten, eine Oxidations-Reduktions-Reaktion der Substanzen, die im Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor sorbiert sind, mit den Abgaskomponenten, eine Desorptionsreaktion der Substan zen, die im Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis sorbiert sind, und einen Abschnitt der Abgaskomponenten, der nicht im Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor reagiert hat, verursacht, (b) eine Sensorausgangsschätzeinrichtung zum Schätzen eines Ausgangs des Stromab-Luft/Kraftstoff-Ver hältnissensors auf der Grundlage der Konzentrationen der Magerkomponenten und Fettkomponenten der stromabwärts vom Katalysator strömenden Abgase, die unter Verwendung eines Sensorreaktionsmodells bestimmt werden, das unter Verwen dung von Parametern aufgestellt wird, die die Adsorptions reaktion, die Oxidations-Reduktions-Reaktion, die Desorp tionsreaktion und den Abschnitt der nicht-umgesetzten Ab gaskomponenten, die durch den Stromab-Luft/Kraftstoff-Ver hältnissensor verursacht wurden, anzeigen, (c) eine Maxi maladsorptionsmengenbestimmungseinrichtung, zum Bestimmen einer Maximaladsorptionsmenge von Substanzen, die der Kata lysator adsorbieren kann, auf der Grundlage einer Zeit, die erforderlich ist, damit sich das Sensorsignal des Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors von einem Wert, der die Abgase auf einer Magerseite anzeigt, zu einem Wert, der die Abgase auf einer Fettseite anzeigt, nach der Beendigung der Kraftstoffzufuhrunterbrechung, der der Motor ausgesetzt wird, ändert, und auf der Grundlage einer Zeit zu bestim men, die dafür erforderlich ist, daß sich der Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors, der durch die Sensorausgangsschätzeinrichtung geschätzt wurde, von einem Wert, der die Abgase auf der Magerseite anzeigt, zu einem Wert, der die Abgase auf der Fettseite anzeigt, nach Been digung der Kraftstoffzufuhrunterbrechung ändert, und (d) eine Verschlechterungsbestimmungseinrichtung, die die Ver schlechterung des Katalysators auf der Grundlage eines Ver gleiches zwischen einer Maximaladsorptionsmenge der Sub stanzen, die ein neuer Katalysator adsorbieren kann, und der Maximaladsorptionsmenge, die durch die Maximaladsorp tionsmengenbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, bestimmt.

Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung, die nachstehend angeführt ist, und aus den beiliegenden Zeichnungen des bevorzugten Ausführungsbei spiels der Erfindung besser verständlich, die jedoch nicht als die Erfindung auf das spezifische Ausführungsbeispiel beschränkend sondern nur dem Zweck der Erläuterung und dem Verständnis dienend angesehen werden sollen.

In den Zeichnungen ist/sind:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das ein Luft/Kraftstoff- Verhältnis-Steuersystem entsprechend der vorliegenden Er findung zeigt,

Fig. 2 ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen der Anzahl der Mole von jeder gegebenen Komponente der Abgase,

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die Beziehungen zwischen den Abgaskomponenten und einem Luft/Kraftstoff- Verhältnis der Abgase zeigt, die

Fig. 4, 5 und 6 ein Fließbild eines Programms, das die Menge der Substanzen, die in einem Katalysator sor biert sind, unter Verwendung eines Katalysatormodells be stimmt,

Fig. 7 eine graphische Darstellung, die die Beziehungen zwischen einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen und einer Reinigungsrate von Fettkomponenten und zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase und einer Reinigungs rate von Magerkomponenten zeigt,

Fig. 8 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 1, die in Schritt 121 von Fig. 6 ausgeführt wird,

Fig. 9 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 2, die in Schritt 122 von Fig. 6 ausgeführt wird,

Fig. 10 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 3, die in Schritt 123 von Fig. 6 ausgeführt wird,

Fig. 11 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 4, die in Schritt 124 von Fig. 6 ausgeführt wird,

Fig. 12 ein Fließbild eines Programms, das die Anzahl der Mole jeder Abgaskomponente bestimmt, die in einen Sau erstoffsensor eintritt, die

Fig. 13 und 14 ein Fließbild eines Programms, das einen Ausgang eines Sauerstoffsensors 29 unter Verwen dung von Sensorreaktionsmodellen schätzt,

Fig. 15 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einer Schätzung des Ausgangs eines Sauerstoffsen sors und einer Differenz zwischen der O₂-Konzentration der Abgase, die in den Sauerstoffsensor eintreten, und der Kon zentration der Abgase zeigt,

Fig. 16 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 1, die in Schritt 308 von Fig. 13 ausgeführt wird,

Fig. 17 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 2, die in Schritt 309 von Fig. 13 ausgeführt wird,

Fig. 18 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 3, die in Schritt 310 von Fig. 13 ausgeführt wird,

Fig. 19 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 4, die in Schritt 311 von Fig. 13 ausgeführt wird,

Fig. 20 ein Fließbild eines Programms, das den Zustand eines Katalysators bestimmt,

Fig. 21 ein Fließbild eines in Schritt 402 in Fig. 20 ausgeführten Programms zum Bestimmen eines Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnisses,

Fig. 22(a) eine graphische Darstellung, die die Bezie hung zwischen einem Fett-Sprungbetrag zur Korrektur eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und der Menge der Sub stanz, die in einem Katalysator sorbiert ist, zeigt,

Fig. 22(b) eine graphische Darstellung, die die Bezie hung zwischen einem Mager-Sprungbetrag zur Korrektur eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und der Menge der Sub stanz, die in einem Katalysator sorbiert ist, zeigt,

Fig. 23(a) ein Zeitdiagramm, das die Änderung bei der Komponente der Abgase, die in einem Katalysator sorbiert sind, zeigt,

Fig. 23(b) eine Zeitdarstellung, die die Änderung des Ausgangs von einem Sauerstoffsensor zeigt,

Fig. 23(c) eine Zeitdarstellung, die die Änderung des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zwischen der Fett- und Magerseite zeigt,

Fig. 24 ein Fließbild eines in Schritt 403 von Fig. 20 ausgeführten Programms zum Bestimmen eines Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnisses,

Fig. 25(a) eine graphische Darstellung, die die Bezie hung zwischen einem Fett-Sprungbetrag zur Korrektur eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und der Menge der Luft in einem Motorzylinder zeigt,

Fig. 25(b) eine graphische Darstellung, die die Bezie hung zwischen einem Mager-Sprungbetrag zur Korrektur eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und der Menge der Luft in einem Motorzylinder zeigt,

Fig. 26(a) eine Zeitdarstellung, die die Änderung der in einem Katalysator sorbierten Substanzen zwischen der Fett- und Magerseite zeigt,

Fig. 26(b) eine Zeitdarstellung, die die Änderung des Ausgangs von einem Sauerstoffsensor zwischen der Fett- und Magerseite zeigt,

Fig. 26(c) eine Zeitdarstellung, die die Änderung des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zwischen der Fett- und Magerseite zeigt, die

Fig. 27 und 28 ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen der Kapazität eines Katalysators, die

Fig. 29(a) bis 29(f) Zeitdarstellungen, die Än derungen beim Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F der Abgase, beim Kraftstoffzufuhrunterbrechungssignal FFC, bei der Dif ferenz DFFC zwischen einem momentanen Wert und einem vorhe rigen Wert eines Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Flags, beim Ausgang eines Sauerstoffsensors bzw. Zeitzähl-Flags CS und CM zeigen,

Fig. 30 ein Fließbild eines Programms zur Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung,

Fig. 31(a) eine Zeitdarstellung, die Änderungen beim Ausgang eines Sauerstoffsensors und von Abgaskomponenten in einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis -Steuersystem dieser Erfin dung zeigt,

Fig. 31(b) eine Zeitdarstellung, die Änderungen beim Ausgang eines Sauerstoffsensors und von Abgaskomponenten in einem herkömmlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem zeigt,

Fig. 32 ein Fließbild eines in Schritt 402 in Fig. 20 ausgeführten Programms zum Bestimmen eines Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnisses entsprechend dem zweiten Aus führungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 33(a) eine graphische Darstellung, die die Bezie hung zwischen einem Fett-Sprungbetrag zur Korrektur eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und einem Ausgang eines Sauerstoffsensors zeigt,

Fig. 33(b) eine graphische Darstellung, die die Bezie hung zwischen einem Mager-Sprungbetrag zur Korrektur eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und einem Ausgang eines Sauerstoffsensors zeigt,

Fig. 34 ein Fließbild eines in Schritt 402 in Fig. 20 ausgeführten Programms zum Bestimmen eines Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnisses entsprechend dem dritten Aus führungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 35 ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Abgases ent sprechend dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 36 ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen der Gaskomponenten der Abgase, die in einen Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor, der sich stromabwärts von einem Katalysa tor befindet, eintreten, entsprechend dem fünften Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 37 ein Fließbild eines Programms zum Schätzen des Ausgangs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors, der sich stromabwärts von einem Katalysator befindet,

Fig. 38(a) eine Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen und der Kon zentration der Magerkomponenten der Abgase, die in einen stromabwärts von einem Katalysator befindlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintreten, zeigt,

Fig. 38(b) eine Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen und der Kon zentration von Fettkomponenten der Abgase, die in einen stromabwärts von einem Katalysator befindlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintreten, zeigt, die

Fig. 39 und 40 ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen einer Änderung der Kapazität eines Katalysators,

Fig. 41 ein Fließbild eines Programms zum Korrigieren eines Parameters, der eine Maximalmenge der Magerkomponen ten von Abgasen anzeigt, die ein Katalysator adsorbieren kann,

Fig. 42 ein Fließbild eines Programms zum Korrigieren eines Parameters, der eine Maximalmenge der Fettkomponenten von Abgasen anzeigt, die ein Katalysator adsorbieren kann,

Fig. 43 ein Fließbild eines Programms zum Steuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Gemisches, das einem Motor zugeführt wird,

Fig. 44 ein Blockschaltbild, das ein Katalysatormodell zeigt, das im sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt ist,

Fig. 45 ein Blockschaltbild, das ein Modell zeigt, das von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen zu einem Stromauf- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor, der sich stromaufwärts von einem Katalysator befindet, reicht,

Fig. 46 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen und einer Reinigungsrate von Fettkomponenten und zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen und einer Reini gungsrate von Magerkomponenten zeigt,

Fig. 47 ein Blockschaltbild, das ein Modell zeigt, das von einem Katalysator zu einem Stromab-Luft/Kraftstoff-Ver hältnissensor, der sich stromabwärts vom Katalysator befin det, reicht,

Fig. 48 eine Darstellung, die eine Übertragungsfunktion G des in Fig. 47 gezeigten Modells zeigt,

Fig. 49 ein Blockschaltbild, das die Zustandsrückfüh rung bei moderner Steuerung zeigt,

Fig. 50 ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen einer Kraftstoffeinspritzmenge und

Fig. 51 ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten.

Es wird sich nun auf die Zeichnungen bezogen, insbeson dere auf Fig. 1, in der ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis- Steuersystem für einen Verbrennungsmotor entsprechend der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.

Stromaufwärts von einer Ansaugleitung 12 eines Verbren nungsmotors 11 befindet sich ein Luftreiniger 13. Strom abwärts vom Luftreiniger 13 befindet sich ein Einlaßluft temperatursensor 14, der die Einlaßlufttemperatur Tam mißt. Ein Drosselventil 15 und ein Drosselsensor 16 befinden sich stromabwärts vom Einlaßlufttemperatursensor 14. Der Dros selsensor 16 mißt den Grad der Öffnung (auf den sich im folgenden als Drosselöffnungsgrad TH bezogen wird) des Drosselventils 15. Ein Ansaugleitungsdrucksensor 17 befin det sich stromabwärts vom Drosselventil 15 und mißt den Druck Pm in der Ansaugleitung 12. Ein Ausgleichbehälter 18 befindet sich stromabwärts vom Ansaugleitungsdrucksensor 17. Ein Ansaugrohrverteiler 19 ist mit dem Ausgleichbehäl ter 18 verbunden, um in jeden Zylinder des Motors 11 Luft zu führen. Einspritzeinrichtungen 20 sind an Zweigen des Ansaugrohrverteilers 19 montiert, um Kraftstoff in die je weiligen Motorzylinder einzuspritzen.

Zündkerzen 21 sind jeweils für jeden Zylinder im Motor 11 montiert. Eine Zündschaltung 22 sieht über einen Vertei ler 23 einen Strom mit hoher Spannung an jeder der Zündker zen 21 vor. Am Verteiler 23 befindet sich ein Kurbelwinkel sensor 24, der zum Beispiel alle zwei Umdrehungen einer Kurbelwelle (d. h. 720° Kurbelwellenwinkel) 24 Impulse aus gibt. Eine Motorgeschwindigkeit Ne wird auf der Grundlage von Intervallen der Impulse, die vom Kurbelwinkelsensor 24 ausgegeben werden, bestimmt. Am Motor 11 ist ebenfalls ein Wassertemperatursensor 38 montiert, der die Temperatur Thw des Kühlmittels, das im Motor 11 umläuft, mißt.

Eine Auslaßleitung 26 ist über einen Auslaßverteiler 25 mit einem Auslaßanschluß (nicht gezeigt) des Motors 11 ver bunden. In der Mitte der Auslaßleitung 26 befindet sich ein Dreiwegekatalysator 27, der die Pegel schädlicher Emis sionen, wie zum Beispiel von CO, HC und NO_x, verringert. Stromaufwärts vom Katalysator 27 befindet sich ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 28 (ein Stromauf- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor), der ein lineares Sensor signal im Verhältnis zu einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Gemisches, das in den Abgasemissionen enthalten ist, ausgibt. Stromabwärts vom Katalysator 27 befindet sich ein Sauerstoffsensor 29 (ein Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhält nissensor), der ein Sensorsignal ausgibt, das den Pegel um kehrt, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgasemis sionen zwischen der Fett- und Magerseite geschaltet wird.

Die Ausgänge der vorstehend beschriebenen Sensoren wer den über einen Eingabeanschluß 31 einer elektronischen Steuerschaltung 30 zugeführt. Die elektronische Steuer schaltung 30 weist einen Mikrorechner auf, der aus einer CPU 32, einem ROM 33, einem RAM 34 und einem Sicherungs-RAM 35 besteht. Der Mikrorechner bestimmt die Menge an Kraft stoff TAU, die in den Motor 11 einzuspritzen ist, und ein Zündzeitverhalten Ig auf der Grundlage von Motorbetriebszu standsparametern, die durch die Ausgänge der Sensoren abge leitet werden, und gibt über einen Ausgangsanschluß 36 Si gnale zu den Einspritzeinrichtungen 20 und der Zündschal tung 22 und ein Warnsignal zu einer Warnlampe 37 aus, wenn eine Verschlechterung des Abgassystems erfaßt wird.

Die elektronische Steuerschaltung 30 hat ebenfalls eine Sorptionssubstanzmengenbestimmungsfunktion und eine Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsfunktion. Die Sorp tionssubstanzmengenbestimmungsfunktion besteht darin, die Menge der Substanzen, die durch den Katalysator 27 sorbiert ist, (auf die sich im folgenden als Sorptionssubstanzmenge bezogen wird) auf der Grundlage eines Ausgangs vom Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 28 unter Verwendung von Modellen der katalytischen Reaktion zu bestimmen, die ent sprechend den Reaktionsformen gestaltet sind, wie zum Bei spiel einer Adsorptionsreaktion der Gase, die in den Kata lysator 27 eintreten, einer Oxidations-Reduktions-Reaktion der Gase, die in den Katalysator eintreten (auf die sich im folgenden als eintretende Gase bezogen wird), mit den Sub stanzen, die im Katalysator 27 sorbiert sind, und einer Desorptionsreaktion der sorbierten Substanzen und dem Vor handensein eines nicht-umgesetzten Teils der eintretenden Gase. Die Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsfunk tion besteht darin, ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen, um die Sorptionssubstanzmenge zu steuern, damit diese in einen vorgegebenen Bereich fällt. Diese Funktionen werden nachfolgend detailliert beschrieben.

Bestimmung der Anzahl der Mole des eintretenden Gases

Fig. 2 zeigt ein Fließbild eines Programms oder einer Folge von logischen Schritten, das/die durch die elektroni sche Steuerschaltung 30 ausgeführt wird, zur Bestimmung der Anzahl der Mole von jeder Komponente der Abgase, die in den Katalysator 27 eintreten. Dieses Programm wird zyklisch bei jedem vorgegebenen Kurbelwinkel oder bei jedem vorgegebenen Zeitintervall ausgeführt.

Nach dem Eintritt ins Programm geht die Routine zu Schritt 91, in dem ein Luft/Kraftstoff-(A/F)-Verhältnis von Abgasen, die in den Katalysator 27 eintreten, auf der Grundlage eines Ausgangs vom Luft/Kraftstoff-Verhältnissen sor 28 bestimmt wird. Es wird dann zu Schritt 92 gegangen, in dem die molare Konzentration (ebenfalls Molarität ge nannt) O2INMC von O₂, die molare Konzentration H2INMC von H₂, die molare Konzentration COINMC von CO und die molare Konzentration CO2INMC von CO₂ der Abgase durch Bezugnahme auf aufgezeichnete Daten, wie in Fig. 3 gezeigt, bestimmt werden. Diese molaren Konzentrationen können alternativ entsprechend einer bekannten theoretischen Formel bestimmt werden.

Die Routine geht dann zu Schritt 93, in dem die molare Konzentration H2OINMC von H₂O auf der Grundlage der molaren Konzentration, die in Schritt 92 bestimmt wurden, entspre chend der folgenden Gleichung bestimmt wird:

Die Routine geht dann zu Schritt 94, in dem ein Nenner KKKBUNBO eines im nachfolgenden Schritt 97 verwendeten Bru ches entsprechend der folgenden Gleichung bestimmt wird:

KKKBUNBO ← COINMC + 2 · CO2INMC + 2 · O2INMC + H2OINMC.

Die Routine geht zu Schritt 95, in dem eine Kraftstoff einspritzgrundmenge Tpg (die in Gramm ausgedrückt wird) entsprechend der folgenden Gleichung unter Verwendung der Grundeinspritzzeit Tp, der Einspritzeinrichtungsgröße INJSIZE und der relativen Kraftstoffdichte p bestimmt wird:

Tpg = Tp · INJSIZE · ρ.

Die Routine geht zu Schritt 96, in dem Variablen OFIN und OMOL, die im nachfolgenden Schritt 97 verwendet werden, entsprechend der folgenden Beziehung bestimmt werden:

Die Routine geht zu Schritt 97, in dem die Anzahl der Mole O2INM von O₂, die Anzahl der Mole H2INM von H₂, die Anzahl der Mole COINM von CO, die Anzahl der Mole CO2INM von CO₂ und die Anzahl der Mole H2OINM von H₂O unter Ver wendung der Variablen, die in Schritt 96 abgeleitet wurden, entsprechend den folgenden Gleichungen bestimmt werden:

Modell der katalytischen Reaktion

Die Fig. 4 bis 6 zeigen ein Fließbild eines Pro gramms zum Bestimmen der Sorptionssubstanzmenge OSI unter Verwendung eines vorgegebenen Modells der katalytischen Re aktion.

Als ersten werden in Schritt 100 die Reinigungsraten RJOUKA und LJOUKA der Fettkomponenten (d. h. Reduktionskom ponenten wie zum Beispiel HC, CO und H₂) und der Magerkom ponenten (d. h. Oxidationskomponenten, wie zum Beispiel NO_x und O₂) als Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F jeweils be stimmt, indem in einem Verzeichnis, wie es in Fig. 7 ge zeigt ist, nachgeschaut wird.

Die Routine geht dann zu Schritt 101, in dem die Mengen KDROP1K, KDROP1H, KDROP2H und KDROP2K (die Anzahl der Mole) der Substanzen, die vom Katalysator 27 desorbieren, be stimmt werden, indem die Sorptionssubstanzmenge OSIOLD, die einen Programmzyklus früher abgeleitet wurde, mit Koeffizi enten K1, K2, K3 bzw. K4 multipliziert wird.

Die Menge KDROP1K stellt die Teilmenge der Magerkompo nenten dar, die stromabwärts des Katalysators 27 während der Adsorptionsreaktion der Magerkomponenten im Katalysator 27 desorbiert. Die Menge KDROP1H stellt die Teilmenge der Magerkomponenten dar, die stromabwärts vom Katalysator 27 während der Reaktion der Magerkomponenten, die im Katalysa tor 27 sorbiert sind, mit Fettkomponenten der eintretenden Gase desorbiert, ohne daß diese einer Reaktion im Katalysa tor 27 ausgesetzt ist. Die Menge KDROP2H stellt die Teil menge der Fettkomponenten dar, die stromabwärts vom Kataly sator 27 während der Reaktion der Fettkomponenten, die im Katalysator 27 sorbiert sind, mit Magerkomponenten der ein tretenden Gase desorbiert, ohne daß diese einer Reaktion im Katalysator 27 ausgesetzt ist. Die Menge KDROP2K stellt die Teilmenge der Fettkomponenten dar, die stromabwärts vom Ka talysatorwandler 27 während der Adsorptionsreaktion der Fettkomponenten im Katalysator 27 desorbiert.

Nach Schritt 101 wird zu Schritt 102 gegangen, in dem auf dem Vorzeichen (±) der Sorptionssubstanzmenge OSIOLD basierend bestimmt wird, ob die im Katalysator 27 sorbier ten Substanzen die Fettkomponenten (+) oder die Magerkompo nenten (-) sind. Wenn die Antwort "Ja" ist, was bedeutet, daß die Sorptionssubstanz die Magerkomponenten ist, geht die Routine zu Schritt 103, in dem bestimmt wird, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F größer als 14,6 (d. h. stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis) oder gleich 14,6 ist oder nicht, um zu bestimmen, ob die eintretenden Gase fett oder mager sind. In ähnlicher Weise geht, wenn in Schritt 102 die Antwort "Nein" ist, was bedeutet, daß die Sorptionssubstanz die Fettkomponenten ist, die Routine zu Schritt 104, in dem bestimmt wird, ob das Luft/Kraftstoff- Verhältnis A/F größer als 14,6 oder gleich 14,6 ist oder nicht.

Die Reaktion im Katalysator 27 wird durch Schritte 102 bis 104 in folgende vier Typen LK, LH, RH und RK klassifi ziert, um die Sorptionssubstanzmengen OSI für die vier Ty pen zu bestimmen.

Tabelle 1

Nach Schritt 103 oder 104 geht die Routine zu Schritt 105, 106, 107 oder 108, in denen die Verhältnisse der Kom ponenten YUKOUO und YUKOUR oder YUKOUL, die nicht im Kata lysator 27 gereinigt werden, unter Verwendung der Reini gungsraten RJOUKA und LJOURKA, die in Schritt 100 abgelei tet wurden, bestimmt werden.

Die Routine geht dann zu Schritt 109, 110, 111 oder 112, in denen die Menge der nicht-umgesetzten Komponenten SURINUKE der eintretenden Gase, die vom Katalysator 27 aus gegeben werden, ohne daß diese der Adsorptionsreaktion und der Oxidations-Reduktions-Reaktion ausgesetzt werden, be stimmt wird. Genauer gesagt wird in Schritt 109, da die Ad sorptionsreaktion der Magerkomponenten im Katalysator 27 stattfindet, die Menge des nicht-umgesetzten O₂, die strom abwärts vom Katalysator 27 strömt, ohne daß diese einer Ad sorptionsreaktion und der Oxidations-Reduktions-Reaktion ausgesetzt ist, bestimmt. In ähnlicher Weise wird in Schritt 110, da die Reaktion stattfindet, bei der die Ma gerkomponenten, die im Katalysator 27 sorbiert sind, mit Fettkomponenten in den eintretenden Gasen reduziert werden, die Summe der Mengen von nicht-umgesetztem H₂ und CO be stimmt. In Schritt 111 wird, da die Reaktion stattfindet, bei der die Fettkomponenten, die im Katalysator 27 sorbiert sind, mit Magerkomponenten der eintretenden Gase oxidiert werden, die Menge des nicht-umgesetzten O₂ bestimmt. In Schritt 112, wird, da die Adsorptionsreaktion der Fettkom ponenten im Katalysator 27 stattfindet, die Summe der Men gen von nicht-umgesetztem H₂ und CO bestimmt. Es ist fest zuhalten, daß A1 bis A4, die in den Schritten 109 bis 112 verwendet werden, vorgegebene Koeffizienten sind.

Die Routine geht dann zu Schritt 113, 114, 115 oder 116, in denen ein Effektivadsorptionsverhältnis YUKOU be stimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 117, 118, 119 oder 120, in denen die Sorptionssubstanzmenge OSI entspre chend einem der Reaktionstypen LK, LH, RH und RK, der nun auftritt, bestimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 121, 122, 123 oder 124, in denen die Sorptionssubstanzmenge OSI einer Schutzabarbeitung unterzogen wird, wie es nach stehend detailliert beschrieben wird. Die Routine geht dann zu Schritt 125, 126, 127 oder 128, in denen die Anzahl der Mole O2OUTM von O₂, die Anzahl der Mole H2OUTM von H2, die Anzahl der Mole COOUTM von CO, die Anzahl der Mole CO2OUTM von CO₂ und die Anzahl der Mole H2OOUTM von H₂O in Abgasen, die vom Katalysator 27 ausgegeben werden, entsprechend einem der Typen von Reaktionen LK, LH, RH und RK, der nun auftritt, bestimmt werden. Die Routine geht dann zu Schritt 129, 130, 131 oder 132, in denen die Summe NUETRALOUT der Anzahl der Mole an unschädlichen neutralen Komponenten (d. h. H₂O, CO₂ und O₂) in den Abgasen, die vom Katalysator 27 abgegeben werden, bestimmt wird. Nach dem Schritt 129, 130, 131 oder 132 geht die Routine zu Schritt 133, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSI im RAM 34 als Sorptionssubstanz menge OSIOLD zur Verwendung in einem nachfolgenden Pro grammzyklus gespeichert wird.

Schutzabarbeitung

Die Fig. 8 bis 11 zeigen Fließbilder von Unterpro grammen, die in den Schritten 121 bis 124 ausgeführt werden und die die Sorptionssubstanzmenge OSI korrigieren, so daß diese der Beziehung MINOSI OSI MAXOSI genügen. Es ist festzuhalten, daß die Fettkomponenten der Sorptionssub stanzmenge OSI einen negativen Wert darstellen, während ihre Magerkomponenten einen positiven Wert darstellen; da her stellt MINOSI eine Maximalmenge der Fettkomponenten, die der Katalysator 27 aufnehmen kann, dar, während MAXOSI eine Maximalmenge der Magerkomponenten, die der Katalysator 27 aufnehmen kann, darstellt.

Die Schutzabarbeitung 1, die in der Reaktion LK (OSIOLD < 0 und A/F 14,0) ausgeführt wird, ist in Fig. 8 gezeigt.

Als erstes wird in Schritt 141 bestimmt, ob die Sorp tionssubstanzmenge OSI größer als MAXOSI oder gleich diesem Wert ist. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, geht die Routine direkt zu Schritt 144. Alternativ dazu geht, wenn die Antwort "Ja" ist, die Routine zu Schritt 142, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSI auf MAXOSI gesetzt wird (d. h. OSI = MAXOSI). Die Routine geht zu Schritt 143, in dem das Effektivadsorptionsverhältnis YUKOU auf null (0) gesetzt wird.

Die Routine geht dann zu Schritt 144, in dem bestimmt wird, ob die Sorptionssubstanzmenge OSI kleiner als null (0) ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" ist, was bedeu tet, daß die Sorptionssubstanzmenge OSI die Fettkomponenten anzeigt, geht die Routine zu Schritt 145, in dem die Sorp tionssubstanzmenge OSI auf null gesetzt wird. Die Routine geht zu Schritt 146, in dem die Teilmenge KDROP1K der Ma gerkomponenten, die stromabwärts vom Katalysator 27 während der Adsorptionsreaktion der Magerkomponenten im Katalysator 27 desorbiert, bestimmt wird.

Wenn sowohl im Schritt 141 als auch im Schritt 144 die Antwort "Nein" erhalten wird (0 OSI < MAXOSI), wird das Unterprogramm in Fig. 8 nicht ausgeführt, wobei die Sorp tionssubstanzmenge OSI konstant gehalten wird.

Die Schutzabarbeitung 2, die in der Reaktion LH (OSIOLD < 0 und A/F < 14,6) ausgeführt wird, ist in Fig. 9 gezeigt.

Als erstes wird in Schritt 151 bestimmt, ob die Sorp tionssubstanzmenge OSI kleiner als null ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, ist die Routine ab geschlossen. Alternativ dazu geht dann, wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß die Sorptionssub stanzmenge OSI Fettkomponenten anzeigt, die Routine zu Schritt 152, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSI auf null gesetzt wird. Die Routine geht zu Schritt 153, in dem die Teilmenge KDROP1H der Magerkomponenten bestimmt wird, die während der Reaktion der Magerkomponenten, die im Katalysa tor 27 sorbiert sind, mit Fettkomponenten in den eintreten den Gasen stromabwärts vom Katalysator 27 desorbiert, ohne daß eine Reaktion mit Fettkomponenten in den eintretenden Gasen auftritt.

Die Schutzabarbeitung 3, die in der Reaktion RH (OSIOLD 0 und A/F 14,6) ausgeführt wird, ist in Fig. 10 gezeigt.

Als erstes wird in Schritt 161 bestimmt, ob die Sorp tionssubstanzmenge OSI größer als null ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" ist, wird die Routine abgeschlossen. Wenn alternativ dazu die Antwort "Ja" ist, was bedeutet, daß die Sorptionssubstanzmenge OSI Magerkomponenten an zeigt, geht die Routine zu Schritt 162, in dem die Sorp tionssubstanzmenge OSI auf null gesetzt wird. Die Routine geht zu Schritt 163, in dem die Teilmenge KDROP2H der Fett komponenten bestimmt wird, die während der Reaktion der Fettkomponenten, die im Katalysator 27 sorbiert sind, mit den Magerkomponenten in den eintretenden Gasen stromabwärts vom Katalysator 27 desorbiert, ohne daß eine Reaktion mit den Magerkomponenten in den eintretenden Gasen auftritt.

Die Schutzabarbeitung 4, die in der Reaktion RK (OSIOLD 0 und A/F < 14,6) ausgeführt wird, ist in Fig. 11 gezeigt.

Als erstes wird in Schritt 171 bestimmt, ob die Sorp tionssubstanzmenge OSI kleiner als MINOSI oder gleich die sem Wert ist oder nicht ist. Wenn die Antwort "Nein" erhal ten wird, geht die Routine direkt zu Schritt 174. Alterna tiv dazu geht, wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, die Routine zu Schritt 172, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSI auf MINOSI gesetzt wird (d. h. OSI = MINOSI). Dann geht die Routine zu Schritt 173, in dem das Effektivadsorptions verhältnis YUKOU auf null gesetzt wird.

Die Routine geht dann zu Schritt 174, in dem bestimmt wird, ob die Sorptionssubstanzmenge OSI größer als null ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeu tet, daß die Sorptionssubstanzmenge OSI die Magerkomponen ten anzeigt, geht die Routine zu Schritt 175, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSI auf null gesetzt wird. Die Rou tine geht dann zu Schritt 176, in dem die Teilmenge KDROP2K der Fettkomponenten bestimmt wird, die während der Adsorp tionsreaktion der Fettkomponenten im Katalysator 27 strom abwärts vom Katalysator desorbiert.

Wenn in den Schritten 171 und 174 die Antwort "Nein" erhalten wird (MINOSI OSI < 0), wird dieses Unterprogramm nicht ausgeführt, wodurch die Sorptionssubstanzmenge OSI konstant gehalten wird.

Bestimmung der Gaskomponenten die in den Sauer stoffsensor strömen

Fig. 12 zeigt ein Fließbild eines Programms zum Be stimmen der Gaskomponenten, die in den Sauerstoffsensor 29 strömen, der sich stromabwärts vom Katalysator 27 befindet.

Als erstes wird in Schritt 200 die Anzahl der über mäßigen Mole HANNOU der Mager- und Fettkomponenten der Ab gase, die in den Sauerstoffsensor 29 eintreten, und die An zahl der Mole COH2OUTM der Fettkomponenten bestimmt, um das Gleichgewicht zwischen den Fettkomponenten und den Mager komponenten zu bestimmen.

In den Schritten 201, 202 und 203 wird das Gleichge wicht zwischen den Fett- und Magerkomponenten der Gase, die in den Sauerstoffsensor 29 strömen, auf der Grundlage der Anzahl der übermäßigen Mole HANNOU bestimmt. Wenn in Schritt 201 die Antwort "Ja" erhalten wird (HANNOU = 0), was bedeutet, daß die Fettkomponenten mit den Magerkompo nenten ausgeglichen sind, dann geht die Routine zu Schritt 204 und 207, in denen die Anzahl der Mole NEUTRALINR der neutralen Gaskomponenten bestimmt wird. Wenn in Schritt 202 die Antwort "Ja" erhalten wird (NANNOU < 0), was bedeutet, daß sich die Magerkomponenten gegenüber den Fettkomponenten im Überschuß befinden, dann geht die Routine zu Schritt 205 und 208, in denen die Anzahl der Mole O2INR von O₂ und die Anzahl der Mole NEUTRALINER der neutralen Gaskomponenten bestimmt werden. Wenn in Schritt 203 die Antwort "Ja" ist (NANNOU < 0), was bedeutet, daß die Fettkomponenten gegen über den Magerkomponenten im Überschuß sind, geht die Rou tine zu den Schritten 206 und 209, in denen die Anzahl der Mole COH2INR der Fettkomponenten und die Anzahl der Mole NEUTRALINER der neutralen Gaskomponenten bestimmt wird. Es ist festzuhalten, daß PART, die in den Schritten 207 bis 209 verwendet wird, eine Konstante ist, die ein Verhältnis der Gase, die vom Katalysator 27 ausgegeben werden, zu den Gasen, die in den Sauerstoffsensor 29 eintreten, anzeigt.

Sensorreaktionsmodell

Der Sauerstoffsensor 29, der sich stromabwärts vom Ka talysator 27 befindet, ist so gestaltet, daß Fettkomponen ten der eintretenden Abgase mit Magerkomponenten (O₂) von diesen unter katalytischer Wirkung von Platinelektroden reagieren, um die Konzentration von Sauerstoff, der in den eintretenden Abgasen verbleibt, zu verringern, damit auf dem Maß basierend, auf das die Konzentration des Sauer stoffs verringert wird, bestimmt wird, ob die eintretenden Abgase fett oder mager sind. Insbesondere findet die kata lytische Reaktion ähnlich der des Katalysators 27 im Sauer stoffsensor 29 statt. Wenn die eintretenden Abgase fett sind, wird verursacht, daß die verbleibende O₂-Konzentra tion stark verringert wird, während, wenn die eintretenden Abgase mager sind, verursacht wird, daß die verbleibende O₂-Konzentration geringfügig verringert wird. Somit gestat tet die Verwendung von Sensorreaktionsmodellen, die den vorstehend beschriebenen Modellen für die katalytische Re aktion ähneln, daß der Ausgang des Sauerstoffsensors 29 ge schätzt wird.

Die Fig. 13 und 14 zeigen ein Fließbild eines Pro gramms zum Schätzen des Ausgangs des Sauerstoffsensors 29 unter Verwendung des Sensorreaktionsmodells.

Als erstes werden in Schritt 300 die Mengen KDROP1RK, KDROP1RH, KDROP2RH und KDROP2RK (die Anzahl der Mole) der Substanzen, die vom Sauerstoffsensor 29 desorbieren, be stimmt, indem die Menge OSRO2OLD der im Sauerstoffsensor 29 sorbierten Substanzen (auf die sich im folgenden als Sorp tionssubstanzmenge bezogen wird), die einen Programmzyklus vorher abgeleitet wurde, mit Koeffizienten K1R, K2R, K3R bzw. K4R multipliziert wird.

Die Menge KDROP1RK stellt die Teilmenge der Magerkom ponenten dar, die stromabwärts vom Sauerstoffsensor 29 wäh rend der Adsorptionsreaktion der Magerkomponenten im Sauer stoffsensor 29 desorbiert. Die Menge KDROP1RH stellt die Teilmenge der Magerkomponenten dar, die stromabwärts vom Sauerstoffsensor 29 während der Reaktion der Magerkomponen ten, die im Sauerstoffsensor 29 sorbiert sind, mit Fettkom ponenten der eintretenden Abgase desorbiert, ohne daß eine Reaktion mit Fettkomponenten der eintretenden Abgase auf tritt. Die Menge KDROP2RH stellt die Teilmenge der Fettkom ponenten dar, die stromabwärts vom Sauerstoffsensor während der Reaktion der Fettkomponenten, die im Sauerstoffsensor 29 sorbiert sind, mit den Magerkomponenten der eintretenden Abgase desorbiert, ohne daß eine Reaktion mit Magerkompo nenten der eintretenden Abgase auftritt. Die Menge KDROP2RK stellt die Teilmenge der Fettkomponenten dar, die stromab wärts vom Sauerstoffsensor 29 während der Adsorptionsreak tion der Fettkomponenten im Sauerstoffsensor 29 desorbiert.

Nach Schritt 300 geht die Routine zu Schritt 301, in dem auf der Grundlage des Vorzeichens (1) der Sorptionssub stanzmenge OSRO2OLD bestimmt wird, ob die Substanzen, die im Sauerstoffsensor 29 sorbiert sind, die Fettkomponenten (+) oder die Magerkomponenten (-) sind. Die Routine geht dann zu Schritt 302 oder 303, in dem bestimmt wird, ob die eintretenden Abgase fett oder mager sind, indem das Vorzei chen der Anzahl der übermäßigen Mole HANNOU, die in Schritt 200 von Fig. 12 abgeleitet wurde, herausgefunden wird.

Die Reaktion im Sauerstoffsensor 29 ist durch die Schritte 301 bis 303 in vier Typen LK, LH, RH und RK, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist, klassifiziert, um die Sorp tionssubstanzmengen OSI für die vier Typen in den Schritten 304 bis 307 zu bestimmen.

Die Sensorreaktionsmodelle sind im wesentlichen mit den Modellen für die katalytische Reaktion identisch (ein Unterschied besteht nur in der Größe); sie gestatten jedoch das Ignorieren von nicht-umgesetzten Komponenten (YOUKOUR = 1). Daher können in diesem Programm die Schritte 105 bis 116 in Fig. 5 weggelassen werden.

Nachdem die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 in Schritt 304, 305, 306 oder 307 entsprechend dem Typ der Reaktion im Sauerstoffsensor 29 bestimmt wurde, geht die Routine zu Schritt 308, 309, 310 oder 311, in denen die Sorptionssub stanzmenge OSRO2 der Schutzabarbeitung unterzogen wird, wie es nachstehend detailliert beschrieben wird. Die Routine geht zu Schritt 312, 313, 314 oder 315, in denen die Anzahl der Mole O2OUTR von O₂, die Anzahl der Mole COH2OUTRM der Fettkomponenten und die Anzahl der Mole NEUTRALOUTR der neutralen Gaskomponenten in den Abgasen, die vom Sauer stoffsensor 29 ausgegeben werden, bestimmt werden.

Nach Schritt 312, 313, 314 oder 315 geht die Routine zu Schritt 316, in dem die Gesamtanzahl der Mole TOTALR al ler Gase, die vom Sauerstoffsensor 29 abgegeben werden, be stimmt wird. Die Routine geht zu Schritt 317, in dem die O₂-Konzentration PO2R der abgegebenen Gase bestimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 318, in dem die Fettkompo nentenkonzentration PCOH2R der abgegebenen Gase bestimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 319, in dem die Kon zentrationsdifferenz PGDELR zwischen der O₂-Konzentration PO2R und der Fettkomponentenkonzentration PCOH2R bestimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 320, in dem auf der Grundlage der Konzentrationsdifferenz PGDELR durch das Nachschlagen in einer Aufzeichnung, wie diese in Fig. 15 gezeigt ist, eine Ausgangsspannungsschätzung RVTM des Sau erstoffsensors 29 bestimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 321, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSRO2, die in diesem Programmzyklus abgeleitet wurde, im RAM 34 als Sorptionssubstanzmenge OSRO2OLD zur Verwendung in einem nachfolgenden Programmzyklus gespeichert wird.

Schutzabarbeitung

Die Fig. 16 bis 19 zeigen Fließbilder von Unterpro grammen, die in den Schritten 308 bis 311 ausgeführt wurden und die die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 korrigieren, um der Beziehung MINOSRO2 OSRO2 MAXOSRO zu genügen. Es ist festzuhalten, daß die Fettkomponenten der Sorptionssub stanzmenge OSRO2 einen negativen Wert darstellen, während Magerkomponenten von dieser einen positiven Wert darstel len; daher stellt MINOSRO2 eine Maximalmenge der Fettkompo nenten, die im Sauerstoffsensor 29 sorbiert sind, dar, wäh rend MAXOSRO2 eine Maximalmenge der Magerkomponenten, die im Sauerstoffsensor 29 gespeichert sind, darstellt.

Die Schutzabarbeitung 1, die in der Reaktion LK (OSRO2OLD < 0 und HANNOU 0) ausgeführt wird, ist in Fig. 16 gezeigt.

Als erstes wird in Schritt 341 bestimmt, ob die Sorp tionssubstanzmenge OSRO2 größer als MAxOSRO2 oder gleich diesem Wert ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" erhal ten wird, geht die Routine direkt zu Schritt 343. Alterna tiv dazu geht, wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, die Routine zu Schritt 342, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 auf NAXOSRO2 gesetzt wird (d. h. OSRO = MAXOSRO2). Die Routine geht dann zu Schritt 343, in dem bestimmt wird, ob die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 kleiner als null ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeu tet, daß die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 Fettkomponenten anzeigt, geht die Routine zu Schritt 344, in dem die Sorp tionssubstanzmenge OSRO2 auf null gesetzt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 345, in dem die Teilmenge KDROP1RK der Magerkomponenten, die stromabwärts vom Sauerstoffsensor während der Adsorptionsreaktion der Magerkomponenten im Sauerstoffsensor 29 desorbiert, bestimmt wird.

Wenn die Antwort sowohl in Schritt 341 als auch in Schritt 343 "Nein" ist (0 OSRO2 < MAXOSRO2), wird dieses Unterprogramm nicht ausgeführt, wobei die Sorptionssub stanzmenge OSRO2 konstant gehalten wird.

Die Schutzabarbeitung 2, die in der Reaktion LH (OSRO2OLD < 0 und HANNOU < 0) ausgeführt wird, ist in Fig. 17 gezeigt.

Als erstes wird in Schritt 351 bestimmt, ob die Sorp tionssubstanzmenge OSRO2 kleiner als null ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, wird die Routine be endet. Alternativ dazu geht, wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 Fettkomponenten anzeigt, die Routine zu Schritt 352, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 auf null gesetzt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 353, in dem die Teilmenge KDROP1RH der Magerkomponenten bestimmt wird, die stromab wärts vom Sauerstoffsensor 29 während der Reaktion der Ma gerkomponenten, die im Sauerstoffsensor 29 sorbiert sind, mit den Fettkomponenten in den eintretenden Gasen desor biert, ohne daß eine Reaktion mit Fettkomponenten in den eintretenden Gasen stattfindet.

Die Schutzabarbeitung 3, die in der Reaktion RH (OSRO2OLD 0 und HANNOU 0) ausgeführt wird, ist in Fig. 18 gezeigt.

Als erstes wird in Schritt 361 bestimmt, ob die Sorp tionssubstanzmenge OSRO2 größer als null ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, wird die Routine ab geschlossen. Wenn alternativ dazu die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 Magerkomponenten anzeigt, geht die Routine zu Schritt 362, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 auf null gesetzt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 363, in dem die Teilmenge KDROP2RH der Fettkomponenten bestimmt wird, die stromabwärts vom Sauerstoffsensor 29 während der Reaktion der Fettkomponenten, die im Sauerstoffsensor 29 sorbiert sind, mit den Magerkomponenten in den eintretenden Gasen desorbiert, ohne daß eine Reaktion mit Magerkomponenten in den eintretenden Gasen auftritt.

Die Schutzabarbeitung 4, die in der Reaktion RK (OSRO2OLD 0 und HANNOU < 0) ausgeführt wird, ist in Fig. 19 gezeigt.

Als erstes wird in Schritt 371 bestimmt, ob die Sorp tionssubstanzmenge OSRO2 kleiner als MINOSRO2 ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, geht die Rou tine direkt zu Schritt 373. Wenn alternativ dazu die Ant wort "Ja" erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 372, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 auf MINOSRO2 ge setzt wird (d. h. OSRO2 = MINOSRO2). Die Routine geht dann zu Schritt 373, in dem bestimmt wird, ob die Sorptionssub stanzmenge OSRO2 größer als null ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß die Sorp tionssubstanzmenge OSRO2 Magerkomponenten anzeigt, geht die Routine zu Schritt 374, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 auf null gesetzt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 375, in dem die Teilmenge KDROP2RK der Fettkompo nenten bestimmt wird, die stromabwärts vom Sauerstoffsensor 29 während der Adsorptionsreaktion der Fettkomponenten im Sauerstoffsensor 29 desorbiert.

Wenn die Antwort sowohl in Schritt 371 als auch in Schritt 373 "Nein" ist (MINOSRO2 OSRO2 0), wird dieses Unterprogramm nicht ausgeführt; die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 wird konstant gehalten.

Bestimmung des Katalysatorzustandes

Fig. 20 zeigt ein Fließbild eines Programms zum Be stimmen des Zustandes des Katalysators 27.

Als erstes wird in Schritt 400 bestimmt, ob die Sorp tionssubstanzmenge OSI des Katalysators 27 in einem ersten Bereich (R1 OSI L1) liegt oder nicht. Es ist festzuhal ten, daß R1 eine Grenze (negativer Wert) an der Fettseite und L1 eine Grenze (positiver Wert) an der Magerseite ist. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, was bedeutet, daß die Sorptionssubstanzmenge OSI außerhalb des ersten Berei ches liegt, geht die Routine zu Schritt 403, in dem eine Routine 2 zum Bestimmen des Sollwerts λ, wie diese nachste hend beschrieben wird, ausgeführt wird, um die Sorptions substanzmenge OSI schnell zu verringern. Alternativ dazu geht die Routine, wenn die Antwort in Schritt 400 "Ja" ist, zu Schritt 401, in dem bestimmt wird, ob das Sollwert- Schaltflag FLAG eins (1) ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 403. Al ternativ dazu geht, wenn die Antwort "Ja" ist, die Routine zu Schritt 402, in dem eine Routine 1 zum Bestimmen des Sollwerts λ, wie diese nachstehend beschrieben wird, ausge führt wird. Es ist festzuhalten, daß der Sollwert λ ein Soll-Luftverhältnis darstellt, das durch die folgende Be ziehung ausgedrückt wird:
Sollwert λ = Soll-Luft/Kraftstoff-Verhält nis/stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis.

Daher wird das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis eben falls bestimmt, indem der Sollwert λ bestimmt wird.

Routine 1 zum Bestimmen des Sollwertes λ

Fig. 21 zeigt ein Fließbild der Routine 1 zum Bestim men des Sollwertes λ, die in Schritt 402 von Fig. 20 ausge führt wird und die den Sollwert λ entsprechend der Sorp tionssubstanzmenge OSI bestimmt.

Als erstes wird in Schritt 500 bestimmt, ob das Soll- Schaltflag FLAG zwei (2) ist oder nicht, das heißt, ob der Sollwert λTG durch die Routine 2 zum Bestimmen des Sollwer tes λ in einem vorherigen Programmzyklus bestimmt wurde oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wurde, geht die Routine zu Schritt 511, in dem der Sollwert λTG auf eins gesetzt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 512, in dem das Soll-Schaltflag FLAG auf eins gesetzt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 513, in dem ein momentaner Fett/Mager- Zustand des Katalysators 27 in einem Speicher gespeichert wird, und wird beendet.

Wenn in Schritt 500 die Antwort "Nein" erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 501, in dem das Soll-Schaltflag FLAG auf eins gesetzt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 502, in dem bestimmt wird, ob die Sorptionssub stanzmenge OSI ein positiver Wert ist (OSI < 0) oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß das Innere des Katalysators 27 in einem Magerzustand ist, geht die Routine zu Schritt 503, in dem bestimmt wird, ob die Sorptionssubstanzmenge OSIOLD, die einen Programmzyklus zu vor abgeleitet wurde, ein positiver Wert (OSIOLD < 1) ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wurde, was be deutet, daß das Innere des Katalysators 27 in diesem Pro grammzyklus ebenfalls im Magerzustand ist, dann geht die Routine zu Schritt 505, in dem der Sollwert λTG bei jedem Berechnungszeitintervall uni einen vorgegebenen Wert λIR zur Fettseite verschoben wird. Alternativ dazu geht, wenn in Schritt 503 die Antwort "Nein" erhalten wurde, was bedeu tet, daß das Innere des Katalysators 27 vom Fettzustand zum Magerzustand geschaltet ist, die Routine zu Schritt 506, in dem entsprechend der Sorptionssubstanzmenge OSIOLD, die einen Programmzyklus zuvor abgeleitet wurde, durch das Nachschauen in einer Aufzeichnung, wie diese in Fig. 22(a) gezeigt ist, ein Fettsprungbetrag λSKR bestimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 507, in dem der Sollwert λTG zur Fettseite korrigiert wird, indem die Summe von λIR und λSKR von diesem subtrahiert wird. Die Routine geht dann zu Schritt 513, in dem ein momentaner Fett/Mager-Zustand des Katalysators 27 im RAM 34 gespeichert wird.

Wenn in Schritt 502 die Antwort "Nein" erhalten wird (OSI 0), was bedeutet, daß das Innere des Katalysators 27 im Fettzustand ist, dann geht die Routine zu Schritt 504, in dem bestimmt wird, ob die Sorptionssubstanzmenge OSIOLD ein negativer Wert (OSIOLD < 0) ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß das Innere des Katalysators 27 in diesem Programmzyklus ebenfalls im Fettzustand ist, dann geht die Routine zu Schritt 508, in dem der Sollwert λTG bei jedem Berechnungszeitintervall um einen vorgegebenen Wert λIL zur Magerseite verschoben wird. Alternativ dazu geht dann, wenn in Schritt 504 die Antwort "Nein" erhalten wird, was bedeutet, daß das Innere des Ka talysators 27 vom Magerzustand zum Fettzustand geschaltet wird, die Routine zu Schritt 509, in dem ein Magersprungbe trag λSKL entsprechend der Sorptionssubstanzmenge OSIOLD, die einen Programmzyklus zuvor abgeleitet wurde, durch das Nachschauen in einem Verzeichnis, wie dieses in Fig. 22(b) gezeigt ist, bestimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 510, in dem der Sollwert λTG zur Magerseite hin korrigiert wird, indem die Summe von λIR und λSKR zu diesem addiert wird. Die Routine geht dann zu Schritt 513, in dem ein momentaner Fett/Mager-Zustand des Katalysators 27 im RAM 34 gespeichert wird.

Die Fig. 23(a) bis 23(c) sind Zeitdarstellungen, die eine Änderung der Sorptionssubstanzmenge OSI bei Steue rung des Sollwertes λTG durch die Routine 1 zum Bestimmen des Sollwertes λ, wie diese vorstehend beschrieben ist, den Ausgang des Sauerstoffsensors 29 und den Sollwert λTG zei gen. Es kann diesen Zeichnungen entnommen werden, daß der Sollwert λTG nahe eins gehalten wird, indem die Sprungbe träge λSKR und λSKL beim Umkehren des Fett/Mager-Zustandes entsprechend der Sorptionssubstanzmenge OSIOLD einen Pro grammzyklus zuvor geändert werden.

Während in den Schritten 506 und 507 die Sprungbeträge λSKR und λSKL bestimmt werden, indem in Verzeichnissen nachgeschaut wird, können diese alternativ entsprechend den folgenden Beziehungen bestimmt werden:

λSKR = C1 × OSI
λSKL = C2 × (-OSI),

wobei C1 und C2 Konstanten sind.

Routine 2 zum Bestimmen des Sollwertes λ

Fig. 24 zeigt ein Fließbild der Routine 2 zum Bestim men des Sollwertes λ, die in Schritt 403 von Fig. 20 ausge führt wird, wenn die Sorptionssubstanzmenge OSI außerhalb des ersten Bereiches ist, oder wenn das Sollwert-Schaltflag FLAG einen anderen Wert als eins (1) anzeigt.

Als erstes wird in Schritt 600 das Sollwert-Schaltflag FLAG auf zwei gesetzt. Die Routine geht dann zu Schritt 601, in dem bestimmt wird, ob die Sorptionssubstanzmenge OSI ein positiver Wert (OSI < 0) ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß das Innere des Katalysators 27 im Magerzustand ist, geht die Routine zu Schritt 602, in dem ein Wert λSTR als Sollwert λ auf der Grundlage eines Luftvolumens in den Zylindern des Motors 11 durch Nachschauen unter Verwendung eines Verzeichnisses, wie es in Fig. 25(a) gezeigt ist, bestimmt wird. Das Luft volumen in den Zylindern des Motors 11 kann in bekannter Weise bestimmt werden. Zum Beispiel kann dieses durch Nach schauen unter Verwendung eines vorgegebenen Verzeichnisses auf der Grundlage der Motorgeschwindigkeit Ne und des Drucks Pm in der Ansaugleitung 12 bestimmt werden. Die Rou tine geht dann zu Schritt 603, in dem der Wert λSTR auf den Sollwert λTG gesetzt wird. Das gestattet, daß Gase, die Fettkomponenten enthalten, in den Katalysator 27 strömen, wenn das Innere des Katalysators 27 im Magerzustand ist.

Wenn in Schritt 601 die Antwort "Nein" (OSI 0) er halten wird, was bedeutet, daß das Innere des Katalysators 27 im Fettzustand ist, dann geht die Routine zu Schritt 604, in dem ein Wert λSTL als Sollwert λ auf der Grundlage eines Luftvolumens in den Zylindern des Motors 11 durch Nachschauen unter Verwendung eines Verzeichnisses, wie es in Fig. 25(b) gezeigt ist, bestimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 605, in dem der Wert λSTL auf den Sollwert λTG gesetzt wird. Das gestattet, daß Gase, die Magerkompo nenten enthalten, in den Katalysator 27 strömen, wenn das Innere des Katalysators 27 im Fettzustand ist.

Nach Schritt 603 oder 605 geht die Routine zu Schritt 606, in dem bestimmt wird, ob die Sorptionssubstanzmenge OSI im Katalysator 27 in einem zweiten Bereich (R2 OSI L2) liegt oder nicht. Der zweite Bereich ist zum Bestimmen des Zeitverhaltens definiert, mit dem die Steuerung von der Routine 2 zum Bestimmen des Sollwertes λ zur Routine 1 zum Bestimmen des Sollwertes λ zurückkehrt, und ist schmaler als der erste Bereich (R1 bis L1) in Schritt 400 von Fig. 20 eingestellt, um der Beziehung R1 R2 < 0 < L2 L1 zu entsprechen. Dieses sieht beim Schalten zwischen der Rou tine 1 zum Bestimmen des Sollwertes λ und der Routine 2 zum Bestimmen des Sollwertes λ eine Hysterese vor, um die Steuerung zu stabilisieren. Wenn in Schritt 606 die Antwort "Ja" erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 607, in dem das Soll-Schaltflag FLAG auf eins gesetzt wird, um die Rou tine 1 zum Bestimmen des Sollwertes λ in einem nachfolgen den Steuerzyklus auszuführen.

Wie es dem vorstehend Erläuterten entnommen werden kann, verringert das Bestimmen des Sollwertes λTG auf der Grundlage des Luftvolumens in den Zylindern des Motors 11, wenn sich die Sorptionssubstanzmenge OSI im Katalysator 27 außerhalb des ersten Bereiches befindet, die Sorptionssub stanzmenge OSI schnell, wie es in den Fig. 26(a) bis 26(c) gezeigt ist, wodurch die Emissionssteuerungsfähigkeit gut aufrechterhalten wird.

Schätzen der Änderung der Katalysatorkapazität

Die Fig. 27 und 28 zeigen ein Fließbild eines Pro gramms zum Bestimmen einer Änderung der Kapazität des Kata lysators 27 auf der Grundlage eines Verhältnisses der Zeit TS, die benötigt wird, daß die Ausgangsspannungsschätzung RVTM des Sauerstoffsensors 29, die in Schritt 320 von Fig. 14 abgeleitet wurde, vom Mager- zum Fettzustand umgekehrt wird, zur Zeit TM, die benötigt wird, daß der gegenwärtige oder Ist-Ausgang RVTS des Sauerstoffsensors 29 vom Mager zum Fettzustand geschaltet wird, nachdem der Motor 11 einer Kraftstoffzufuhrunterbrechung ausgesetzt wurde (siehe Fig. 29(a) bis 29(f)).

Als erstes wird in Schritt 700 ein Kraftstoffzufuhrun terbrechsignal FFC überwacht. Die Routine geht dann zu Schritt 701, in dem eine Differenz DFFC zwischen einem mo mentanen Wert FFC des Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Flags und einem letzten Wert FFCO des Kraftstoffzufuhrunterbre chungs-Flags bestimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 702, in dem bestimmt wird, ob die Differenz DFFC minus eins (-1) ist oder nicht, um zu bestimmen, ob die Kraftstoffzufuhrunterbrechung beendet ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß die Kraftstoffzufuhrunterbrechung beendet ist, geht die Routine zu Schritt 703, in dem die Zeitzählflags CS und CM beide auf eins gesetzt werden, was anzeigt, daß die Zeit gezählt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 704, in dem bestimmt wird, daß der Ist-Ausgang RVTS des Sauerstoffsensors 29 größer als 0,45 (V) ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß der Ist-Ausgang RVTS einen Umkehrpegel erreicht hat, dann geht die Routine zu Schritt 705, in dem das Zeitzähl-Flag CS auf null zurückgesetzt wird.

Die Routine geht dann zu Schritt 706, in dem bestimmt wird, ob die Ausgangsspannungsschätzung RVTM des Sauer stoffsensors 29, die in Schritt 320 von Fig. 14 abgeleitet wurde, größer als 0,45 (V) ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß die Ausgangsspan nungsschätzung RVTM einen Umkehrpegel erreicht hat, dann geht die Routine zu Schritt 707, in dem das Zeitzähl-Flag CM auf null zurückgesetzt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 708, in dem bestimmt wird, ob das Zeitzähl-Flag CS eins ist oder nicht, das heißt, ob die Zeit gezählt wird oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 709, in dem zu einem Zeitzählwert CCS eins addiert wird, um die Zeit zu zählen, die erforderlich ist, daß der Ist-Ausgang RVTS nach Beendigung der Kraft stoffzufuhrunterbrechung vom Mager- zum Fettzustand umge kehrt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 710, in dem die Zeit TS bestimmt wird, indem der Zeitzählwert CCS mit einer Konstante D multipliziert wird.

Die Routine geht dann zu Schritt 711, in dem bestimmt wird, ob das Zeitzähl-Flag CM eins ist oder nicht, d. h., ob die Zeit gezählt wird oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" er halten wird, geht die Routine zu Schritt 712, in dem zu einem Zeitzählwert CCM eins addiert wird, um die Zeit TM zu zählen, die erforderlich ist, damit die Ausgangsspannungs schätzung RVTM nach der Beendigung der Kraftstoffzufuhrun terbrechung vom Mager- zum Fettzustand umgekehrt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 713, in dem die Zeit TM be stimmt wird, indem der Zeitzählwert CCM mit der Konstante D multipliziert wird.

Nach Schritt 713 geht die Routine zu Schritt 714 in Fig. 28, in dem eine Kapazitätänderungsrate BAIRITU des Ka talysators 27 entsprechend der folgenden Beziehung bestimmt wird.

BAIRITU = TS/TM × E,

wobei E eine Konstante ist.

Die Kapazitätänderungsrate BAIRITU, die durch die vor stehende Gleichung bestimmt wird, stellt ein Verhältnis der momentanen Adsorptionskapazität zu einer Maximaladsorp tionskapazität des Katalysators 27 dar.

Anschließend geht die Routine zu Schritt 715, in dem die Maximaladsorptionsmenge MAXOSI der Magerkomponenten be stimmt wird, indem eine Maximaladsorptionsmenge MAXOSIOD mit der Kapazitätänderungsrate BAIRITU multipliziert wird, und die Minimaladsorptionsmenge MINOSI der Fettkomponenten bestimmt wird, indem eine Maximaladsorptionsmenge MINOSIOD mit der Kapazitätänderungsrate BAIRITU multipliziert wird. Die Maximaladsorptionsmenge MAXOSIOD ist eine Maximalmenge der Magerkomponenten, die ein neuer Katalysator nach Been digung des Erwärmens beim Motorbetrieb adsorbieren kann, während die Maximaladsorptionsmenge MINOSIOD eine Minimal menge von Fettkomponenten ist, die ein neuer Katalysator nach Beendigung der Erwärmung beim Motorbetrieb adsorbieren kann.

Die Routine geht dann zu Schritt 716, in dem bestimmt wird, ob die Kühlmitteltemperatur Thw größer als 80°C oder gleich diesem Wert ist, das heißt, ob die Erwärmung beim Motorbetrieb abgeschlossen ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, endet die Routine. Wenn alternativ dazu die Antwort "Ja" erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 717, in dem bestimmt wird, ob die Kapazitätände rungsrate BAIRITU in einen vorgegebenen Bereich fällt oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, geht die Rou tine zu Schritt 718, in dem ein Katalysatorverschlechte rungsgrad DETERIO durch die folgende Beziehung bestimmt wird:

DETERIO = MAXOSI/MAXOSIOD.

Die Routine geht zu Schritt 719, in dem bestimmt wird, ob der Katalysatorverschlechterungsgrad DETERIO kleiner als ein Verschlechterungskriterium F oder gleich diesem ist. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß sich der Katalysator 27 verschlechtert hat, geht die Routine zu Schritt 720, in dem die Warnlampe 37 eingeschaltet wird, um eine Bedienungsperson des Fahrzeuges über die Verschlechte rung des Katalysators 27 zu informieren, nachdem die Bedin gung DETERIO F eine vorgegebene Anzahl an Malen erfüllt ist.

Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung

Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird bei Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung, die in Fig. 30 gezeigt ist, so gesteuert, daß dieses mit dem Sollwert λTG, der durch die Routine von Fig. 21 oder 24 abgeleitet wurde, übereinstimmt.

Als erstes wird in Schritt 801 eine Grundkraftstoffein spritzmenge TP auf der Grundlage von Motorbetriebsparame tern, wie z. B. das Ansaugleitungsdrucks PM und der Motorge schwindigkeit Ne, bestimmt. Die Routine geht zu Schritt 802, in dem Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelungsbedingungen erfüllt werden oder nicht. Die Luft/Kraftstoff-Verhältnis regelungsbedingungen bestehen darin, daß die Kühlmitteltem peratur Thw größer als ein vorgegebener Wert ist und daß sich der Motorbetriebszustand außerhalb eines Hochgeschwin digkeitsbereiches mit hoher Last befindet. Wenn in Schritt 802 die Antwort "Nein" erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 803, in dem ein Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrek turkoeffizient FAF auf 1,0 gesetzt wird und eine Steuerung im offenen Kreis ausgeführt wird.

Wenn alle Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelungsbedingun gen erfüllt sind, geht die Routine zu Schritt 804, in dem der Sollwert λTG durch die Routine, die Fig. 21 oder 24 ge zeigt ist, bestimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 805, in dem der Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffi zient FAF unter Verwendung des Sollwertes λTG bestimmt wird. Zum Beispiel wird der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Kor rekturkoeffizient FAF wie folgt bestimmt:

FAF(i) = K₁λF(i) + K₂λF(i-1) + . . . + K₁₁FAF(i-1) + K₁₂FAF(i-2) + . . . + ZI(i)
ZI(i) = ZI(i-1) + KI(λTG - λF(i))

wobei K₁, K₂, . . . , K₁₁, K₁₂, . . . , KI vorgegebene Rück führungsverstärkungen sind, λF ein Stromauf- Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist und ZI(i) ein Integrations ausdruck ist.

Die Routine geht dann zu Schritt 806, in dem eine Kraftstoffeinspritzmenge TAU durch die folgende Gleichung bestimmt wird:

TAU = TP × FAF × FALL

wobei FALL ein von FAF verschiedener Korrekturkoeffizi ent ist.

Steuerkennlinie

Die Fig. 31(a) und 31(b) sind Zeitdarstellungen, die den Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung der vorliegenden Erfindung bzw. die herkömmliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis steuerung zeigen. Es wird eingeschätzt, daß, da in der vor liegenden Erfindung der Sollwert λ (d. h. das Soll- Luft/Kraftstoff-Verhä 55365 00070 552 001000280000000200012000285915525400040 0002019626405 00004 55246ltnis) bestimmt wird, um die Sorptionssubstanzmenge OSI, die unter Verwendung des Modells des katalytischen Reaktion geschätzt wurde, in einer solchen Weise zu steuern, daß diese in den vorgegebenen Bereich fällt, die Mager- und Fettkomponenten, die in den Abgasen enthalten sind, im Vergleich mit der herkömmlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung stark verringert werden, wodurch die Emissionssteuerfähigkeit verbessert wird.

Die Fig. 32 und 33 zeigen das zweite Ausführungsbei spiel, das eine Abwandlung der Routine zum Bestimmen des Sollwertes λ, die in Schritt 402 von Fig. 20 aufgeführt wird, darstellt und die sich von der in Fig. 21 in den Schritten 502a bis 504a, 506a und 509a unterscheidet. Die anderen Schritte sind identisch; die detaillierte Erläute rung von diesen wird an dieser Stelle unterlassen.

Genauer gesagt wird auf der Ausgangsspannung RVTS des Sauerstoffsensors 29 basierend durch Schritte 502a bis 504a bestimmt, ob das Innere des Katalysators 27 im Fettzustand oder Magerzustand ist. In den Schritten 506a oder 509a wird der Sprungbetrag λSKR oder λSKL zur Korrektur des Sollwertes λTG auf der Grundlage der Ausgangsspannung RVTS des Sauerstoffsensors 29 durch Nachschauen unter Verwendung einer Aufzeichnung, wie diese in den Fig. 33(a) oder 33(b) gezeigt ist, bestimmt.

Im vorstehenden ersten Ausführungsbeispiel, wie es in den Fig. 20 und 21 gezeigt ist, wird, wenn die Sorptions substanzmenge OSI im vorgegebenen Bereich liegt, das Soll Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG entsprechend der Sorptions substanzmenge OSI bestimmt, während, wenn die Sorptionssub stanzmenge OSI außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG entsprechend dem Luftvolumen der Motorzylinder bestimmt wird; alternativ kann dieses in beiden Fällen entsprechend der Sorptionssub stanzmenge OSI bestimmt werden kann. Diese Bestimmung des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λTG ist in den Fig. 34 und 35 als drittes und viertes Ausführungsbeispiel gezeigt. In diesen Ausführungsbeispielen muß die Katalysatorzu standsroutine in Fig. 20 nicht ausgeführt werden.

Das dritte Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 34 ge zeigt ist, läßt die Schritte 500, 501, 511 und 512 in Fig. 21 weg, um das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG nur auf der Sorptionssubstanzmenge OSI basierend zu bestimmen. Die gleichen Bezugszeichen, wie diese in Fig. 21 verwendet wer den, stellen die gleichen Schritte dar; eine detaillierte Erläuterung von diesen wird hier unterlassen.

Das vierte Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 35 ge zeigt ist, bestimmt als erstes in Schritt 900, ob die Sorptionssubstanzmenge OSI größer als null oder gleich null ist, um zu bestimmen, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Fettseite oder Magerseite ist. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß sich das Luft/Kraftstoff- Verhältnis auf der Magerseite befindet, geht die Routine zu Schritt 901, in dem das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG entsprechend der folgenden Beziehung auf der Sorptionssub stanzmenge OSI basierend bestimmt wird:

λTG = λTG - C1 _* OSI.

Wenn in Schritt 900 die Antwort "Nein" erhalten wird, was bedeutet, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Fettseite liegt, dann geht die Routine zu Schritt 902, in dem das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG entsprechend der folgenden Beziehung auf der Sorptionssubstanzmenge OSI basierend bestimmt wird:

λTG = λTG + C2 _* (- OSI).

Die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele verwen den den Sauerstoffsensor 29, der sich stromabwärts vom Ka talysator 27 befindet, für die Luft/Kraftstoff-Verhältnis steuerung; alternativ dazu kann jedoch ein Luft/Kraftstoff- Verhältnis(A/F)-Sensor verwendet werden, der als linearer A/F-Sensor arbeitet, der so gestaltet ist, daß dieser ein lineares Luft/Kraftstoff-Verhältnissignal ausgibt, dessen Pegel sich im Verhältnis zu einem Luft/Kraftstoff-Verhält nis von Abgasen ändert, wenn eine Betriebsspannung an die sen angelegt ist, wohingegen dieser als ein Sauerstoffsen sor arbeitet, der so gestaltet ist, daß dieser nur be stimmt, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase auf der Fett- oder Magerseite liegt, wenn die Betriebsspannung nicht an diesen angelegt ist.

Die Fig. 36 bis 43 zeigen das fünfte Ausführungsbei spiel, bei dem der vorstehende Luft/Kraftstoff-Verhältnis sensor verwendet wird, der sich stromabwärts vom Katalysa tor 27 befindet. Im folgenden wird sich auf den Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor, der sich stromabwärts vom Katalysator 27 befindet, als Stromab-Luft/Kraftstoff-Ver hältnissensor bezogen; nur Abschnitte, die sich vom vorste henden ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden, werden nachstehend erläutert.

Bestimmung der Gaskomponente, die im Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor strömt

Fig. 36 zeigt ein Fließbild eines Programms zum Bestim men der Gaskomponenten, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor eintreten.

Als erstes wird ein Schritt 1200 die Anzahl der über mäßigen Mole HANNOU der Mager- und Fettkomponenten der Ab gase, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintreten, und die Anzahl der Mole COH2OUTM der Fettkompo nenten bestimmt, um das Gleichgewicht zwischen den Fettkom ponenten und den Magerkomponenten zu bestimmen.

In den Schritten 1201, 1202 und 1203 wird das Gleichge wicht zwischen den Fett- und Magerkomponenten der Gase, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor strömen, auf der Grundlage der Anzahl der übermäßigen Mole HANNOU bestimmt. Wenn in Schritt 1201 die Antwort "Ja" erhalten wird (HANNOU = 0), was bedeutet, daß die Fettkomponenten mit den Magerkomponenten ausgeglichen sind, geht die Rou tine zu Schritt 1204 und 1207, wobei die Anzahl der Mole NEUTRALINR der neutralen Gaskomponenten bestimmt wird. Wenn in Schritt 1202 die Antwort "Ja" erhalten wird (HANNOU < 0), was bedeutet, daß die Magerkomponenten gegenüber den Fettkomponenten im Überschuß sind, geht die Routine zu Schritt 1205 und 1208, in denen die Anzahl der Mole O2INR von O₂ und die Anzahl der Mole NEUTRALINER der neutralen Gaskomponenten bestimmt wird. Wenn die Antwort in Schritt 1203 "Ja" ist (HANNOU < 0), was bedeutet, daß die Fettkom ponenten gegenüber den Magerkomponenten im Überschuß sind, geht die Routine zu Schritt 1206 und 1209, in denen die An zahl der Mole COH2INR der Fettkomponenten und die Anzahl der Mole NEUTRALINER der neutralen Gaskomponenten bestimmt wird. Es ist festzuhalten, daß PART, die in Schritt 1207 bis 1209 verwendet wird, eine Konstante ist, die ein Ver hältnis von Gasen, die aus dem Katalysator 27 herausströ men, zu Gasen, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhält nissensor eintreten, anzeigt.

Schätzen des Ausgangs des Stromab-Luft/Kraftstoff-Ver hältnissensors

Das erste Ausführungsbeispiel schätzt einen Ausgang des Sauerstoffsensors 29, der sich stromabwärts vom Katalysator 27 befindet, unter Verwendung des Sensorreaktionsmodells, das im Prinzip ähnlich dem Modell der katalytischen Reak tion ist. Das fünfte Ausführungsbeispiel korrigiert jedoch durch ein Verzögerungssystem erster Ordnung die Menge der stromabwärts vom Katalysator 27 strömenden Gaskomponenten, die unter Verwendung des Modells für katalytische Reaktion bestimmt wird, um den Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff- Verhältnissensors zu schätzen. Das basiert auf der Tatsa che, daß der Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhält nissensors entsprechend einer Änderung der Menge der Gas komponenten, die stromabwärts vom Katalysator 27 strömen, verändert wird; eine Änderung des Ausgangs des Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors, die durch die Änderung der Menge der Gaskomponenten verursacht wird, kann durch das Verzögerungssystem erster Ordnung angenähert werden.

Fig. 37 zeigt ein Fließbild eines Programms zum Schät zen des Ausgangs des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissen sors.

Als erstes wird in Schritt 1300 bestimmt, ob die Anzahl der Mole O2INR von O₂, die in Schritt 1208 von Fig. 36 ab geleitet wird, größer als null ist oder nicht, um zu be stimmen, ob die Gase, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor eintreten, auf der Fett- oder Magerseite liegen. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß die eintretenden Gase auf der Magerseite liegen, dann geht die Routine zu Schritt 1301, in dem die Konzentration der Magerkomponenten der eintretenden Gase entsprechend der folgenden Beziehung bestimmt wird:

Magerkomponentenkonzentration = O2INR/ (NEUTRALINR + O2INR)

wobei NEUTRALINR die Anzahl der Mole der neutralen Gas komponenten ist, die in Schritt 1208 von Fig. 36 abgeleitet wurde.

Dann geht die Routine zu Schritt 1302, in dem ein Luft/Kraftstoff-Verhältnistabellenwert tA/F auf der Grund lage der Konzentration der Magerkomponenten, die in Schritt 1301 abgeleitet wurde, durch Nachschauen unter Verwendung einer Aufzeichnung, wie diese in Fig. 38(a) gezeigt ist, bestimmt wird.

Die Routine geht dann zu Schritt 1303, in dem der Luft/Kraftstoff-Verhältnistabellenwert tA/F durch das Ver zögerungssystem I erster Ordnung korrigiert wird, um eine Ausgangsschätzung RA/FM des Stromab-Luft/Kraftstoff-Ver hältnissensors zu bestimmen. Das Verzögerungssystem I erster Ordnung kann durch eine der folgenden Beziehung (1) und (2) vorgegeben sein:

RA/FM = tA/F _* (1 - e^-ktimeL) (1)

RA/FM = tA/F _* (1 - knamasiL) + RA/FA einen Programmzy klus eher abgeleitet _* knamasiL (2)

wobei ktimeL eine Zeitkonstante des Verzögerungssystems I erster Ordnung und knamasiL ein Abstumpfkoeffizient ist, wenn die Gase, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhält nissensor eintreten, auf der Magerseite liegen. Die Glei chung (2) wird gewöhnlich "Abstumpfoperation" genannt, die einen Faktor mit Verzögerung erster Ordnung aufweist und im wesentlichen die gleichen Resultate wie Gleichung (1) ab leitet.

Wenn in Schritt 1300 die Antwort "Nein" erhalten wird (O2INR 0), dann geht die Routine zu Schritt 1304, in dem bestimmt wird, ob die Anzahl der Mole COH2INR der in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintretenden Fett komponenten, die in Schritt 1209 von Fig. 36 abgeleitet wurde, größer als null sind oder nicht, um zu bestimmen, ob sich die Gase, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhält nissensor eintreten, auf der Fett- oder Magerseite befin den. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß die eintretenden Gase auf der Fettseite liegen, dann geht die Routine zu Schritt 1305, in dem die Konzentration der Fettkomponenten der eintretenden Gase entsprechend der fol genden Beziehung bestimmt wird:

Fettkomponentenkonzentration = COH2INR/(NEUTRALINR + COH2INR)

wobei NEUTRALINR die Anzahl der Mole der neutralen Gas komponenten ist, die in Schritt 1209 von Fig. 36 abgeleitet wurde.

Die Routine geht dann zu Schritt 1306, in dem ein Luft/Kraftstoff-Verhältnistabellenwert tA/F auf der Grund lage der Konzentration der Fettkomponenten die in Schritt 1305 abgeleitet wurde, durch Nachschauen unter Verwendung einer Aufzeichnung, wie dieses in Fig. 38(b) gezeigt ist, bestimmt wird.

Die Routine geht dann zu Schritt 1307, in dem der Luft/Kraftstoff-Verhältnistabellenwert tA/F durch das Ver zögerungssystem II erster Ordnung korrigiert wird, um die Ausgangsschätzung RA/FM des Stromab-Luft/Kraftstoff-Ver hältnissensors zu bestimmen. Das Verzögerungssystem II erster Ordnung kann durch eine der folgenden Beziehung (3) und (4) vorgegeben sein:

RA/FM = tA/F _* (1- e^-ktimeR) (3)

RA/FM = tA/F _* (1 - knamasiR) + RA/FA einen Programmzy klus zuvor abgeleitet _* knamasiR (4)

wobei ktimeR eine Zeitkonstante des Verzögerungssystems II erster Ordnung und knamasiR ein Abstumpfungskoeffizient ist, wenn die Gase, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Ver hältnissensor eintreten, auf der Fettseite liegen.

Wenn sowohl in Schritt 1300 als auch in Schritt 1304 die Antwort "Nein" ist, was bedeutet, daß die eintretenden Gase weder auf der Fettseite noch auf der Magerseite lie gen, d. h., daß diese ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff- Verhältnis anzeigen, dann geht die Routine zu Schritt 1308, in dem die Ausgangsschätzung RA/FM als Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/FO eingestellt wird. Die Rou tine geht dann zu Schritt 1309, in dem das Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/FO durch das Verzögerungssy stem III erster Ordnung korrigiert wird, um die Ausgangs schätzung RA/FM des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissen sors zu aktualisieren. Das Verzögerungssystem III erster Ordnung kann durch eine der folgenden Beziehungen (5) und (6) vorgegeben sein:

RA/FM = A/FO _* (1 - e^-ktimeN) (5)

RA/FM = A/FO _* (1 · knamasiN) + RA/FA einen Programmzy klus zuvor abgeleitet _* knamasiN (6)

wobei ktimeR eine Zeitkonstante des Verzögerungssystems III erster Ordnung und knamasiN ein Abstumpfkoeffizient ist, wenn die Gase, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Ver hältnissensor eintreten, das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigen.

Wie es dem Vorstehenden entnommen werden kann, verbes sert das Schalten der Zeitkonstante des Verzögerungssystems erster Ordnung entsprechend der Menge der Gaskomponenten, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintre ten, die Genauigkeit beim Schätzen des Ausgangs des Strom ab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors.

Schätzen der Änderung der Katalysatorkapazität

Die Fig. 39 und 40 zeigen ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen der Änderung der Kapazität und der Maximalad sorptionskapazität des Katalysators 27 auf der Grundlage eines Verhältnisses einer Zeit TS, die erforderlich ist, daß eine Ausgangsschätzung FA/FM des Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors, die in Schritt 1303 von Fig. 37 abgeleitet wurde, das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhält nis A/FO vom Magerzustand aus erreicht, zu einer Zeit TM, die erforderlich ist, daß der gegenwärtige oder Ist-Ausgang RA/FS des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/FO vom Magerzustand aus erreicht, nachdem der Motor 11 einer Kraftstoffzufuhrunter brechung ausgesetzt wurde. Dieses Programm ist mit dem, das in den Fig. 27 und 28 im ersten Ausführungsbeispiel gezeigt wurde, im wesentlichen identisch.

Als erstes wird in Schritt 1700 ein Kraftstoffzufuhrun terbrechsignal (d. h. ein Wert FFC eines Kraftstoffzufuhrun terbrechflags) überwacht. Die Routine geht dann zu Schritt 1701, in dem eine Differenz DFFC zwischen einem Ist-Wert FFC des Kraftstoffzufuhrunterbrechflags und einem letzten Wert FFCO von diesem bestimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 1702, in dem bestimmt wird, ob die Differenz DFFC minus eins ist oder nicht, um zu bestimmen, ob die Kraftstoffzufuhrunterbrechung abgeschlossen ist oder nicht.

Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß die Kraftstoffzufuhrunterbrechung abgeschlossen ist, geht die Routine zu Schritt 1703, in dem die Zeitzählflags CS und CM beide auf eins gesetzt werden, was anzeigt, daß die Zeit gezählt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 1704, in dem angezeigt wird, ob der Ist-Ausgang RA/FS des Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors größer als das Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/FO ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß der Ist-Aus gang RA/FS auf der Fettseite liegt, geht die Routine zu Schritt 1705, in dem das Zeitzählflag CS auf null zurückge setzt wird.

Die Routine geht dann zu Schritt 1706, in dem bestimmt wird, ob die Ausgangsschätzung RA/FS des Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors, die in Schritt 1303 von Fig. 37 abgeleitet wurde, größer als das Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/FO ist. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß sich die Ausgangsschätzung RA/FS an der Fettseite befindet, geht die Routine zu Schritt 1707, in dem das Zeitzählflag CM auf null zurückge setzt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 1708, in dem bestimmt wird, ob das Zeitzählflag CS eins ist oder nicht, d. h., ob die Zeit gezählt wird oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 1709, in dem zu einem Zeitzählwert CCS eins addiert wird, um die Zeit TS zu zählen, die erforderlich ist, daß der Ist-Aus gang RA/FS das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/FO vom Ma gerzustand aus nach Beendigung der Kraftstoffzufuhrunter brechung erreicht. Die Routine geht dann zu Schritt 1710, in dem die Zeit TS bestimmt wird, indem der Zeitzählwert CCS mit einer Konstanten D multipliziert wird.

Die Routine geht dann zu Schritt 1711, in dem bestimmt wird, ob das Zeitzählflag CCM eins ist oder nicht, d. h., ob die Zeit gezählt wird oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" er halten wird, dann geht die Routine zu Schritt 1712, in dem zu einem Zeitzählwert CCM eins addiert wird, um die Zeit TM zu zählen, die erforderlich ist, damit die Ausgangsschät zung RA/FM das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/FO vom Ma gerzustand aus nach Beendigung der Kraftstoffzufuhrunter brechung erreicht. Die Routine geht dann zu Schritt 1713, in dem die Zeit TM bestimmt wird, indem der Zeitzählwert CM mit der Konstante D multipliziert wird.

Nach Schritt 1713 geht die Routine zu Schritt 1714 in Fig. 40, in dem eine Kapazitätsänderungsrate BAIRITU des Katalysators 27 entsprechend der folgenden Beziehung be stimmt wird:

BAIRITU = TS/TM × E

wobei E eine Konstante ist.

Die Kapazitätsänderungsrate BAIRITU, die durch die vor stehende Gleichung bestimmt wird, stellt ein Verhältnis einer momentanen Adsorptionskapazität zu einer Maximalad sorptionskapazität des Katalysators 27 dar.

Anschließend geht die Routine zu Schritt 1715, in dem die Maximaladsorptionsmenge MAXOSI der Magerkomponenten be stimmt wird, indem eine Maximaladsorptionsmenge MAXOSIOD mit der Kapazitätsänderungsrate BAIRITU multipliziert wird, und in dem die Maximaladsorptionsmenge MINOSI der Fettkom ponenten bestimmt wird, indem eine Maximaladsorptionsmenge MINOSIOD mit der Kapazitätsänderungsrate BAIRITU multipli ziert wird. Die Maximaladsorptionsmenge MAXOSIOD ist eine Maximalmenge der Magerkomponenten, die ein Katalysator nach Beendigung der Erwärmung bei Motorbetrieb adsorbieren kann, während die Maximaladsorptionsmenge MINOSIOD eine minimale Menge der Fettkomponenten ist, die ein neuer Katalysator nach Beendigung der Erwärmung bei Motorbetrieb adsorbieren kann.

Die Routine geht dann zu Schritt 1716, in dem bestimmt wird, ob die Kühlmitteltemperatur Thw größer als 80°C oder gleich 80°C ist oder nicht, d. h., ob die Erwärmung bei Mo torbetrieb abgeschlossen ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" ist, dann ist die Routine abgeschlossen. Wenn alter nativ dazu die Antwort "Ja" erhalten wird, dann geht die Routine zu Schritt 1717, in dem bestimmt wird, ob die Kapa zitätsänderungsrate BAIRITU in einen vorgegebenen Bereich fällt oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 1718, in dem ein Katalysatorver schlechterungsgrad DETERIO durch die folgende Beziehung er halten wird:

DETERIO = MAXOSI/MAXOSIOD.

Die Routine geht dann zu Schritt 1719, in dem bestimmt wird, ob der Katalysatorverschlechterungsgrad DETERIO klei ner als ein Verschlechterungskriterium F oder gleich diesem ist. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß sich der Katalysator 27 verschlechtert hat, geht die Rou tine zu Schritt 1720, in dem die Warnlampe 37 eingeschaltet wird, um die Bedienungsperson des Fahrzeugs über die Ver schlechterung des Katalysators 27 zu informieren, nachdem die Bedingung DETERIO F eine vorgegebene Anzahl an Malen erfüllt ist.

Korrektur der Katalysatorreaktionsmodelparameter

Die Fig. 41 und 42 zeigen Fließbilder von Programmen zur Korrektur von Parameter: der Maximaladsorptionsmengen MAXOSI und MINOSI, die im Modell der katalytischen Reaktion verwendet werden. Die Routine in Fig. 41 korrigiert die Ma ximaladsorptionsmenge MAXOSI der Magerkomponenten, die in Schritt 1715 von Fig. 40 abgeleitet wurde, unter Verwendung der folgenden Gleichung in einer Abstumpfoperation (Schritt 1400):

MAXOSI(i) = {MAXOSI(i) + (a - 1) _* MAXOSI(i - 1)}/a

wobei a ein Abstumpfkoeffizient ist, (i) einen Wert in diesem Programmzyklus anzeigt, und (i-1) einen Wert an zeigt, der einen Programmzyklus zuvor abgeleitet wurde.

Die Maximaladsorptionsmenge MAXOSI, die durch die vor stehende Gleichung korrigiert wurde, wird in der Schutzab arbeitung, wie diese in Fig. 8 gezeigt ist, verwendet.

Die Routine in Fig. 42 korrigiert die Maximaladsorptionsmenge MINOSI der Fettkomponenten, die in Schritt 1715 von Fig. 15 abgeleitet wurde, unter Verwendung der folgenden Gleichung in einer Abstumpfoperation (Schritt 1500):

MINOSI(i) = {MINOSI(i) + (b - 1) _* MINOSI(i - 1)}/b

wobei b ein Abstumpfkoeffizient ist.

Die Maximaladsorptionsmenge MINOSI, die durch die vor stehende Gleichung korrigiert wird, wird in der Schutzabar beitung, wie diese in Fig. 11 gezeigt ist, verwendet.

Luft-Kraftstoff-Verhältnissteuerung

Fig. 43 zeigt ein Fließbild eines Programms für eine Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung, die erreicht wird, in dem der Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor in Abhän gigkeit davon, ob die Sorptionssubstanzmenge OSI des Kata lysators 27, die unter Verwendung des Modells der katalyti schen Reaktion bestimmt wurde, in einen vorgegebenen Be reich fällt oder nicht, ein- oder ausgeschaltet wird.

Als erstes wird in Schritt 1800 bestimmt, ob die Sorptionssubstanzmenge OSI in einen vorgegebenen Bereich liegt oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, dann geht die Routine zu Schritt 1801, in dem eine Betriebsspannung, die an den Stromab-Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor angelegt wird, gestoppt wird, damit der Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor als ein Sauerstoffsensor arbeitet, der ein Sensorsignal ausgibt, das bei Fett-Mager-Umkehrung eines Luft/Kraftstoff- Verhältnisses von Ausgangsgasen im Pegel umgekehrt wird. Der Grund dafür ist, daß eine Differenz zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen, die stromabwärts vom Katalysator 27 strömen, und einem Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis relativ gering ist, wenn die Sorptionssubstanzmenge OSI im vorgegebenen Bereich liegt, so daß eine Änderung beim Ausgang des Sauerstoffsensors größer als die des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors wird, woraus sich eine Erleichterung bei der Luft/Kraftstoff- Verhältniserfassung ergibt.

Die Routine geht dann zu Schritt 1802, in dem der Aus gang RVTS des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors, der als Sauerstoffsensor arbeitet, überwacht wird. Die Rou tine geht dann zu Schritt 1803, in dem die erste Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung auf der Grundlage des Ausgangs RVTS des Sauerstoffsensors ausgeführt wird. Zum Beispiel kann die erste Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung unter Verwendung des Sollwertes λTG ausgeführt werden, der, wie es in Fig. 32 gezeigt ist, auf der Grundlage des Aus gangs RVTS des Sauerstoffsensors bestimmt wird, oder der, wie es in Fig. 21 oder 34 gezeigt ist, auf der Grundlage der Sorptionssubstanzmenge OSI bestimmt wird, die durch die Modelle der katalytischen Reaktion geschätzt wird.

Wenn in Schritt 1800 die Antwort "Nein" erhalten wird, was bedeutet, daß die Sorptionssubstanzmenge OSI außerhalb des vorgegebenen Bereiches liegt, anders ausgedrückt, wenn eine Differenz zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase stromabwärts vom Katalysator 27 und dem Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis relativ groß ist, dann geht die Routine zu Schritt 1804, in dem die Betriebsspannung an den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor angelegt wird, da mit der Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor als line arer A/F-Sensor arbeitet, der ein lineares Luft/Kraftstoff- Verhältnissignal im Verhältnis zu einem Luft/Kraftstoff- Verhältnis von Abgasen ausgibt, die stromabwärts vom Kata lysator 27 strömen. Die Ursache dafür ist, daß der Ausgang des linearen A/F-Sensors geeignet ist, eine Erfassung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von Abgasen, die stromabwärts des Katalysators 27 strömen, mit hoher Genauigkeit zu er reichen, wenn die Differenz zwischen dem Luft/Kraftstoff- Verhältnis der Abgase und dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhält nis relativ groß ist.

Die Routine geht dann zu Schritt 1805, in dem der Aus gang RA/FS des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors überwacht wird. Die Routine geht dann zu Schritt 1806, in dem die Maximaladsorptionsmengen MAXOSI und MINOSI des Ka talysators 27 entsprechend der Routine, wie diese in Fig. 38 und 40 gezeigt ist, bestimmt werden. Die Routine geht dann zu Schritt 1807, in dem die Parameterkorrektur für das Modell der katalytischen Reaktion entsprechend den Routi nen, wie diese in Fig. 41 und 42 gezeigt sind, ausgeführt wird, um die Maximaladsorptionsmengen MAXOSI und MINOSI zu korrigieren. Die Routine geht dann zu Schritt 1808, in dem die zweite Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung unter Ver wendung von z. B. dem Sollwert λTG ausgeführt wird, der auf der Grundlage des Luftvolumens in den Zylindern des Motors 11 bestimmt wird.

Die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung entsprechend dem sechsten Ausführungsbeispiel wird nachstehend erläu tert, wobei diese die moderne Steuerungstheorie verwendet, um ein Modell für das gesamte gesteuerte Objekt aufzustel len, wobei eine Regelung ausgeführt wird, um ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen, die stromabwärts vom Katalysator 27 strömen, (im folgenden wird sich hier auf dieses als Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λR bezo gen) und das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis x = 1 zu konvergieren. Prozeduren zum Definieren von Elemen ten in der modernen Steuerung sind folgende:

Modellieren eines gesteuerten Objektes

Ein gesteuertes Objekt, daß von Kraftstoffeinspritzein richtungen 20 zum Sensor 29 reicht, wird modelliert. Der Sensor 29, der in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor (auf den sich im folgenden als Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis sensor bezogen wird), der so gestaltet ist, daß dieser ein lineares Sensorsignal im Verhältnis zu einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen ausgibt, die strom abwärts vom Katalysator 27 strömen.

Das Modellieren des ganzen gesteuerten Objektes, das von den Kraftstoffeinrichtungen zum Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 29 reicht, verursacht je doch, daß das gesamte System zu groß wird, woraus sich eine Verringerung der Steuerungsgenauigkeit ergibt. Somit ver wendet dieses Ausführungsbeispiel das Luft/Kraftstoff-Ver hältnis λF der stromaufwärts vom Katalysator 27 strömenden Abgase, das durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 28 (auf den sich im folgenden als Stromauf-Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor bezogen wird) erfaßt wird, als zuverlässi ge Luft/Kraftstoff-Verhältnisinformationen, die durch einen Sensor abgeleitet werden, der sich im Mittelpunkt des ge steuerten Objektes befindet, und unterteilt das gesteuerte Objekt in ein erstes System, das von den Kraftstoffein spritzeinrichtungen 20 zum Stromauf-Luft/Kraftstoff-Ver hältnissensor 28 reicht, und ein zweites System, das vom Katalysator 27 zum Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 29 reicht, zur Modellierung.

(1) Modellieren des ersten Systems von den Kraftstoff einspritzeinrichtungen 20 zum Stromauf-Luft/Kraftstoff-Ver hältnissensor 28

Das erste System wird unter Verwendung eines Autore gressionsmodells mit gleitendem Mittel erster Ordnung mit einer Totzeit P = 3 modelliert, das hinsichtlich der Stör größe d angenähert wird. Genauer gesagt ist die Übertra gungsfunktion G des ersten Modells definiert, wie es in Fig. 45 gezeigt ist. In Fig. 45 sind a1 und b1 Konstanten, die das Ansprechverhalten des Modells bestimmen. Die Tot zeit P kann alternativ dazu entsprechend den Beschreibungen des Motors 11 und der peripheren Ausrüstung auf einen ge eigneten Wert, der sich von P = 3 unterscheidet, gesetzt werden.

Das Modell des ersten Systems, das von den ersten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 20 zum Stromauf- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 28 reicht und das Autore gressionsmodells mit gleitendem Mittel verwendet, kann durch die folgende Gleichung angenähert werden:

λF(i+1)=a1_*λF(i)+b1_*FAF(i-2)

wobei λF ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase ist, die stromaufwärts vom Katalysator 27 strömen, FAF ein Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizient ist, der die Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzeinrichtun gen 20 korrigiert, und i die Anzahl der Abtastzyklen ist.

Die vorstehende Gleichung kann im Hinblick auf die Störgröße d1 wie folgt umgeschrieben werden:

λF(i+1)=a1_*λF(i)+b1_*FAF(i-2)+dI(i) (7)

Es ist festzuhalten, daß die Konstanten a1 und b1 (d. h. die Übertragungsfunktion G des ersten Systems) durch Analy se der Varianz des Modells, das somit angenähert wurde, un ter Verwendung einer Sprungantwort eines Abtastzyklus von 360° Kurbelwinkel einfach gefunden werden können.

(2) Modellieren des Katalysators 27

Das Katalysatormodell wird aufgestellt, indem berück sichtigt wird: (1) die Adsorptionsreaktion der Gaskomponen ten (d. h. der Mager- und Fettkomponenten), die in den Kata lysator 27 strömen, (2) die Oxidations-Reduktionsreaktion der Gaskomponenten mit Substanzen, die im Katalysator 27 sorbiert sind, wobei die Fettkomponenten im Katalysator 27 mit Magerkomponenten der eintretenden Gase oxidiert werden und die Magerkomponenten im Katalysator 27 mit Fettkompo nenten der eintretenden Gase reduziert werden, (3) eine Desorptionsreaktion der Substanzen, die im Katalysator 27 sorbiert sind und (4) das Vorhandensein des nicht-umgesetz ten Teils der eintretenden Gase.

Der Betrag der Reaktion HANNOU im Katalysator 27, der durch vorstehende (1) und (2) verursacht wird, ist:

HANNOU = α0_*kkh_*ΔInG (8)

wobei α0=1 - JYOUKA ist, d. h. ein Reinigungsverhältnis der Gaskomponenten, die in den Katalysator 27 eintreten, zu dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F der Abgase, die in den Katalysator 27 eintreten, (siehe Fig. 46), kkh ein Verhält nis der Menge der Gaskomponenten, die zur Zeit im Katalysa tor 27 adsorbiert sind, oder die zur Oxidations-Reduktions reaktion der Gase beitragen, die durch den Katalysator 27 nicht gereinigt werden sollen, die durch Reinigungskenn linien des Katalysators 27 bestimmt wird, zur Menge der Ga se, die nicht durch den Katalysator 27 gereinigt werden sollen, die durch Reinigungskennlinien des Katalysators 27 bestimmt wird (Fig. 7 zeigt statische Kennlinien. Zur Zeit werden Abgase mit einem Verhältnis gereinigt, das größer als das in Fig. 7 gezeigte Reinigungsverhältnis ist. kkH stellt das zusätzliche Verhältnis dar), ist, Δ eine Kon stante, die sich entsprechend der Form der Reaktion, die im Katalysator 27 auftritt, unterscheidet, ist, und InG die Menge der Gase ist, die in den Katalysator 27 eintreten. Die Form der Reaktion des Katalysators 27 ist im ersten Ausführungsbeispiel diskutiert und in Tab. 1 gezeigt, wobei eine Klassifizierung in vier Typen LK, LH, RH und RK vorge nommen wurde.

Die Parameter JYOUKA, kkh und Δ des Katalysatormodells werden entsprechend den Typen der Reaktionen LK, LH, RH und RK geändert:

Tabelle 2

Die Desorptionsmenge DROP, die durch vorstehende (3) verursacht wird, wird durch die folgende Gleichung ausge drückt:

DROP=k′′_*OSIOLD (9)

wobei k′′ eine Konstante ist und OSIOLD die Sorptions substanzmenge ist, die einen Programmzyklus früher abgelei tet wurde.

Die Menge der nicht-umgesetzten Komponenten SURINUKE der eintretenden Gase, die durch vorstehende (4) verursacht wird, ist durch folgende Gleichung ausgedrückt:

SURINUKE = HANNOU = α0 _* (1 - kkh) _* InG (10)

Die Sorptionssubstanzmenge OSI wird durch folgende Gleichung ausgedrückt:

OSI = OSIOLD + HANNOU - DROP (11)

Die Menge der Gase OutG, die vom Katalysator 27 abgege ben wird, wird durch folgende Gleichung ausgedrückt:

OutG = SURTNUKE + DROP (12)

Fig. 44 ist ein Blockschaltbild, das das Katalysatormo dell zeigt, das durch die Gleichungen (8) bis (12) ausge drückt ist. Wenn ein Eingang des Katalysatormodells als Menge der eintretenden Gase InG definiert ist und ein Aus gang von diesem als Menge der abgegebenen Gase OutG defi niert ist, ist die Übertragungsfunktion:

wobei α′ = α0_*kkh_*Δ und α=α0_*(1-kkh) ist.

Es ist festzuhalten, daß in der vorstehenden Gleichun gen (8) bis (13) die Magerkomponenten durch einen positiven (+) Wert angezeigt sind, während die Fettkomponenten durch einen negativen (-) Wert angezeigt sind.

Als nächstes wird die Anzahl der Mole von jeder Kompo nente des eintretendes Gases InG, das in den Katalysator 27 eintritt, in der gleichen Weise wie es in Fig. 2 gezeigt ist, bestimmt.

Es wird dann auf der Grundlage der Anzahl der Mole O2INM von O₂, der Anzahl der Mole H2INM von H₂, der Anzahl der Mole COINM von CO, der Anzahl der Mole CO2INM von CO₂ und der Anzahl der Mole H2OINM von H₂O, die in Schritt 97 abgeleitet wurden, bestimmt, ob die Gaskomponenten der ein tretenden Gase Fettkomponenten oder Magerkomponenten sind.

Es wird ebenfalls auf der Grundlage des Vorzeichens (±) der Sorptionssubstanzmenge OSI, die durch Gleichung (11) abge leitet wurde, bestimmt, ob die Sorptionssubstanzmenge OSI Fettkomponenten (R) oder Magerkomponenten (L) anzeigt, um zu bestimmen, welcher Reaktion aus Adsorptionsreaktion LK der Magerkomponenten, Reaktion LK, bei der die Magerkompo nenten im Katalysator 27 mit den Fettkomponenten der ein tretenden Gase reduzieren, Reaktion RH, bei der die Fett komponenten im Katalysator 27 mit den Magerkomponenten der eintretenden Gase oxidiert werden, und Adsorptionsreaktion RK der Magerkomponenten die Form der Reaktion im Katalysa tor 27 entspricht. Auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Bestimmung werden die Parameter JYOUKA, kkh und A dann ent sprechend Tabelle 2 ausgewählt.

(3) Modellieren des zweiten Systems, das vom Katalysa tor 27 zum Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 29 reicht

Der Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 29 wird an ein Verzögerungssystem erster Ordnung angenähert. Dieses definiert die Übertragungsfunktion G des zweiten Systems, wie es in Fig. 47 gezeigt ist. Es ist festzuhalten, daß a2=1-k′′ ist, b2=k′′_*α′ ist und a3 und b3 Konstanten sind.

Im in Fig. 47 gezeigten Modell ist die Beziehung zwi schen dem Stromauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λF und dem Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λR:

wobei B1=αb3, B2=b2b3-αa2b3, A1=a2+a3 und A2=a2a3 ist.

Somit kann das Modell in Fig. 47 ausgedrückt werden, wie es in Fig. 48 gezeigt ist. Aus diesem Modell sind die folgenden Beziehungen definiert:

λR(i+3) - A1 λR(i+2) + A2 λR(i+1) = B1 λF(i+1) + B2 λ F(i).

Aus der vorstehenden Beziehung ist λR(i+1) wie folgt definiert:

λR(i+1) = A1 λR(i) - A2 λR(i-1) + B1 λF(i-1) + B2 λF(i- 2) (14)

Es ist festzuhalten, daß die Konstanten A1, A2, B1 und B2 (d. h. die Übertragungsfunktion G des zweiten Systems) durch die Analyse der Varianz des Modells, wie es vorste hend angenähert wurde, unter Verwendung einer Sprungantwort eines Abtastzyklus von 3600 Kurbelwinkel einfach gefunden werden können.

Anzeigen der Zustandsvariable X (X = Vektor) (1) Das erste System, das von den Kraftstoffeinspritz einrichtungen 20 zum Stromauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis sensor 28 reicht

Die vorstehende Gleichung (7) kann unter Verwendung einer Zustandsvariablen X(i)=[X1(i), X2(i), X3(i), X4(i)]^T wie folgt umgeschrieben werden:

λF(i) = [1 0 0 0] X(i).

Aus den vorstehenden Gleichungen können die folgenden Beziehungen herausgefunden werden:

(2) Das zweite System, das vom Katalysator 27 zum Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 29 reicht

Die vorstehende Gleichung (14) kann unter Verwendung einer Zustandsvariable Z(i)=[Z1(i), Z2(i), Z3(i), Z4(i)]^T wie folgt umgeschrieben werden:

Aus den vorstehenden Gleichungen werden die folgenden Beziehungen gefunden:

(3) Das gesamte gesteuerte Objekt

Aus den vorstehenden Gleichungen sind die Zustandsva riablen des gesamten gesteuerten Objektes

(3) Gestaltung eines Reglers

Beim Gestalten eines Reglers wird eine Abweichung e(i) wie folgt definiert:

e(i) =λTG - λR(i)

wobei λTG ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λR ist, das auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λTG=1) einge stellt ist.

Zum Gestalten der Zustandsrückführung, die die Abwei chung e(i) auf null konvergieren läßt, ist das folgende er weiterte System auf der Grundlage der folgenden Gleichung (15) definiert:

Wobei q^-1 ein Zeitverzögerungselement ist.

Wenn X(i+1)=AX(i)+bFAF(i) ist, ist die Zustandsrückfüh rung:

FAF(i)=K1 λF(i) + K2 FAF(i-1) + K3 FAF(i-2)
+ K4 FAF(i-3) + K5 λR(i) + K6 λR(i-1)
+ K7 λF(i-1) + K8 λF(i-2) + ZI(i) (16)

wobei der Integrationsausdruck ZI(i) ein Wert ist, der durch die Abweichung e(i) zwischen dem Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG (=1.0) und dem Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnis λR und die Intergrationskonstan te KI bestimmt ist und der durch die folgende Gleichung vorgegeben ist:

ZI(i) = ZI(i-1)+KI_*(1.0-λR(i)) (17)

Die Rückführungsverstärkungen K1 bis K8 und die Inte grationskonstante KI können unter Verwendung des Verfahrens des optimalen Reglers bestimmt werden und entsprechend den Typen der Reaktion des Katalysators 27 oder den Parametern des Katalysatormodells geändert werden, da das Katalysator modell entsprechend den Typen der Reaktionen vier Typen von Konstanten aufweist.

Fig. 49 ist ein Blockschaltbild, das die Zustandsrück führung bei moderner Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhält nissteuersystems zeigt, das mit den Modelle, die vorstehend beschrieben wurden, entworfen wurde. In der Zeichnung ist der Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizient FAF(i) unter Verwendung der Z^-1-Transformation ausgedrückt, um diesen aus FAF(i-1) einen Abtastzyklus zuvor herauszufin den. Das wird erreicht, indem ein Luft/Kraftstoff-Verhält niskorrekturkoeffizient (d. h. FAF(i)), der einen Programm zyklus zuvor abgeleitet wurde, als FAF(i-1) im RAM 34 ge speichert wird und in einem nachfolgenden Programmzyklus aus dem RAM 34 ausgelesen wird.

Der Block P1, der durch eine Zweipunkt-Strichlinie in Fig. 49 eingeschlossen ist, ist ein Abschnitt, der die Zu standsvariablen λ(i) und Z(i) während der Regelung defi niert, wobei das Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λR(i) so gesteuert wird, daß dieses mit dem Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis λTG übereinstimmt. Der Block P2 ist ein Spei cherabschnitt, der den Integrationsausdruck ZI(i) bestimmt. Der Block P3 ist ein arithmetischer Abschnitt, der den Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizient FAF(i) auf der Grundlage der Zustandsvariablen λ(i) und Z(i), die in Block P1 abgeleitet wurden, und des Intergrationsausdrucks ZI(i), der in Block P2 abgeleitet wurde, bestimmt.

Bestimmung der optimalen Rückführungsverstärkung K und der Integrationskonstante KI

Die optimale Rückführungsverstärkung K und die Integra tionskonstante KI können bestimmt werden, indem die Ziel funktion J minimiert wird, wie es durch die folgende Glei chung ausgedrückt ist:

Die Zielfunktion J dient dazu, die Abweichung e(i) zwi schen dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG und dem Ist- Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λR(i) zu minimieren, während die Bewegung des Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrek turkoeffizienten FAF(i) begrenzt wird. Die Wichtung der Be grenzung beim Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Korrekturkoef fizienten FAF(i) kann durch Wichtungsparameter Q und R ge ändert werden. Somit ist es wünschenswert, daß die optimale Rückführungsverstärkung K und die Intergrationskonstante KI bestimmt werden, indem die Simulation unter Verwendung un terschiedlicher Werte der Wichtungsparameter Q und R wie derholt wird, bis daß eine optimale Steuerkennlinie erhal ten wird.

Die optimale Rückführungsverstärkung K und die Integra tionskonstante KI hängen ebenfalls von den Modellkonstanten a1, b1, A1, A2, B1 und B2 ab. Somit ist es zum Herstellen der Stabilität (Robustheit) des Systems, das einer Änderung bei der Steuerung des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λR widersteht (d. h. einer Änderung der Parameter), notwen dig, die optimale Rückführungsverstärkung K und die Inte grationskonstante KI hinsichtlich den Änderungen der Mo dellparameter a1, b1, A1, A2, B1 und B2 zu bestimmen. Somit ist es ratsam, daß Werte der optimalen Rückführungsverstär kung K und der Integrationskonstanten KI, die die Stabili tät des Systems erfüllen, durch die Simulation hinsichtlich den gegenwärtigen Änderungen bei den Modellparametern a1, b2, A1, A2, B1 und B2 bestimmt werden.

Die vorstehend genannten Modelle des gesteuerten Objek tes, die Zustandsvariablen, der Regler, die optimale Rück führungsverstärkung K und die Integrationskonstante KI wer den bestimmt; das Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem dieses Ausführungsbeispiels steuert ein Luft/Kraftstoff- Verhältnis über die elektronische Steuerschaltung 30, indem nur die vorstehenden Gleichungen (16) und (17) verwendet werden.

Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung

Fig. 50 ist ein Fließbild eines Programms von logischen Schritten, das durch die CPU 32 der elektronischen Steuer schaltung 30 ausgeführt wird, zur Bestimmung der Kraft stoffeinspritzmenge TAU. Diese Programm wird alle 360° Kur belwinkel synchron mit der Geschwindigkeit des Motors 11 ausgeführt.

Nach dem Eintritt ins Programm geht die Routine zu Schritt 2111, in dem die Grundkraftstoffeinspritzmenge TP auf der Grundlage des Ansaugleitungsdruck Pm und der Motor geschwindigkeit Ne bestimmt wird.

Die Routine geht dann zu Schritt 2112, in dem bestimmt wird, ob die Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelungsbedingungen erfüllt sind oder nicht. Wenn die Kühlmitteltemperatur Thw größer als ein vorgegebener Wert ist und der Motorbetriebs zustand außerhalb des Hochgeschwindigkeitsbereiches bei ho her Last liegt, dann geht die Routine zu Schritt 2113, in dem der Sollwert λTG (d. h. das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis = 1.0 in diesem Ausführungsbei spiel) aus dem ROM 33 gelesen wird. Die Routine geht dann zu Schritt 2114, in dem der Luft/Kraftstoff-Verhältniskor rekturkoeffizient FAF bestimmt wird, wie es nachfolgend de tailliert beschrieben wird, der das Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnis λR so korrigiert, daß dieses mit dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG ( =1.0) überein stimmt. Genauer gesagt wird in Schritt 2114 der Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizient FAF entspre chend den vorstehenden Gleichungen (16) und (17) auf der Grundlage des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λTG und des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λR, das durch den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 29 erfaßt wurde, bestimmt.

Wenn in Schritt 2112 die Antwort "Nein" erhalten wird, dann geht die Routine zu Schritt 2116, in dem der Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizient FAF auf 1.0 gesetzt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 2117, in dem ein Regelungsausführungsflag λF, das anzeigt, daß die Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung ausgeführt wird, ge löscht wird. Die Routine geht dann zu Schritt 2115, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge TAU auf der Grundlage der Grundkraftstoffeinspritzmenge TP und des Luft/Kraftstoff- Verhältniskorrekturkoeffizienten FAF entsprechend der fol genden Gleichung bestimmt wird:

TAU = TP × FAF × FALL

wobei FALL ein Korrekturkoeffizient ist, der sich von FAF unterscheidet.

Die elektronische Steuerschaltung 30 sieht dann ein Steuersignal, das die Kraftstoffeinspritzmenge TAU anzeigt, die somit bestimmt wurde, an jeder der Kraftstoffeinspritz einrichtungen 20 vor, um eine Einspritzperiode (d. h. eine Zeit, in der ein Ventil geöffnet ist) zu steuern, so daß das Konvergieren eines Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zum Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG erfolgt.

Bestimmung des Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoef fizienten FAF

Fig. 51 ist ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen des Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizienten FAF, das in Schritt 2114 von Fig. 50 ausgeführt wird.

Nach den Eintritt in Schritt 2114 geht die Routine zu Schritt 3201, in dem bestimmt wird, ob das Regelungsausfüh rungsflag XF eins ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, was bedeutet, daß das Programm das erste Mal während der Programmaktiviät in Schritt 2116 von Fig. 50, nachdem die Regelungbedingungen erfüllt sind, ausgeführt wird, dann geht die Routine zu Schritt 3202, in dem eine Initialisierungsoperation ausgeführt wird. Genauer gesagt wird die Variable 1, die die Anzahl der Abtastzyklen an zeigt, auf null zurückgesetzt, werden die Anfangswerte FAF(-1), FAF(-2) und FAF(-3) des Luft/Kraftstoff-Verhält niskorrekturkoeffizienten alle auf eine Konstante FAF0 ge setzt, wird ein Gesamtwert ZI(-1) der Abweichung zwischen dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG und dem Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnis λR(i) auf eine Konstante ZI0 ge setzt, wird ein Anfangswert λF(-1) des Stromauf- Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf eine Konstante λF0 ge setzt und werden Anfangswerte λR(-1) und λR(-2) des Strom ab-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf eine Konstante λR0 ge setzt.

Das Programm geht zu Schritt 3203, in dem das Rege lungsausführungsflag XF auf eins gesetzt wird. Das verur sacht, daß die Routine in einem nachfolgenden Zyklus direkt vom Schritt 3201 zu 3204 geht, solange die Regelungsbedin gungen erfüllt sind. Wenn die Regelungsbedingungen in einem nachfolgenden Zyklus nicht erfüllt sind, wird Schritt 2116 (FAF = 1.0) in Fig. 50 ausgeführt, nachdem die Rückführbe dingungen erneut erfüllt sind; die Routine geht zu Schritt 2114, in dem die Initialisierungsoperation in Schritt 3202 ausgeführt wird.

Nach Schritt 3203 geht die Routine zu Schritt 3204, in dem die Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnisse λF(i) und λR(i) aus dem Stromauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 28 und dem Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 29 aus gelesen werden. Die Routine geht dann zu Schritt 3205, in dem die Abweichung zwischen dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG (=1.0) und dem Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λR(i) be stimmt wird, um einen Gesamtwert von diesen abzuleiten, da mit der Integrationsausdruck ZI(i) bestimmt wird.

Die Routine geht dann zu Schritt 3206, in dem der Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizient FAF(i) ent sprechend der Gleichung (16) auf der Grundlage des Integra tionsausdrucks ZI(i), der optimalen Rückführungsverstärkung K und der Zustandsvariablen λ und Z bestimmt wird. Die Rou tine geht dann zu Schritt 3207, in dem der Luft/Kraftstoff- Verhältniskorrekturkoeffizient FAF( i) und die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse λF(i) und λR(i) an einen vor gegebenen Speicherplatz des RAM 34 als die Parameter FAF(i-1), λF(i-1) und λR(i-1) für die Verwendung in einer an schließenden Programmaktivität gespeichert werden. Die Rou tine geht dann zu Schritt 3208, in dem die Variable i um eins erhöht wird, und wird abgeschlossen.

Wie es aus dem vorstehend Erläuterten deutlich wird verwendet das Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem dieses Ausführungsbeispiels das Modell, das dadurch aufgestellt wird, daß die Adsorptionsreaktion der Abgase, die in den Katalysator 27 strömen, die Oxidations-Reduktionsreaktion der Abgase mit Substanzen, die im Katalysator 27 sorbiert sind, die Desorptionsreaktion der Sorptionssubstanzen und die nicht-umgesetzt Substanzen der Abgase als Katalysator modell der gesteuerten Modelle berücksichtigt werden, die an das gesteuerte Objekt angenähert werden, das von den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 20 zum Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 29 reicht, um die Kraft stoffeinspritzmenge von jeder der Einspritzeinrichtungen 20 oder das Luft/Kraftstoff-Verhältnis einer Mischung, die dem Motor 11 zugeführt wird, zu regeln, so daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis λR der Abgase, die stromabwärts vom Katalysator 27 strömen, zum Soll-Luft/Kraftstoff-Ver hältnis λTG konvergieren. Dadurch wird die Luft/Kraftstoff- Verhältnisregelung mit hoher Genauigkeit erreicht, woraus sich ein optimaler Absorptionszustand des Katalysators 27 ergibt.

Während die vorliegende Erfindung in Bezug auf das be vorzugte Ausführungsbeispiel offenbart wurde, um ein besse res Verständnis von dieser abzusichern, sollte herausge stellt werden, daß die Erfindung auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein kann, ohne daß vom Prinzip der Erfindung abgewichen wird. Daher sollte die Erfindung als alle mögli chen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen bezüglich den gezeigten Ausführungsbeispielen aufweisend verstanden wer den, die ausgeführt sein können, ohne daß vom Prinzip der Erfindung, wie dieses in den beiliegenden Ansprüchen darge legt ist, abgewichen wird.

Es wird somit eine Luft/Kraftstoff-Verhältnissteue rungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, die aufweist: eine Luft/Kraftstoff-Verhältnisbestimmungs schaltung, die ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen bestimmt, die stromaufwärts eines Katalysators strömen, zur Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Abgase, da mit dieses mit einem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis über einstimmt, eine Sorptionssubstanzmengenbestim mungsschaltung, die die Menge der Substanzen, die im Kata lysator sorbiert sind, bestimmt, und eine Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis -Bestimmungsschaltung, die das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt, so daß die Menge der Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbe stimmungsschaltung bestimmt wurde, in einen vorgegebenen Bereich fällt. Die Sorptionssubstanzmengenbestim mungsschaltung bestimmt die Menge der im Katalysator sor bierten Substanzen auf der Grundlage des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses, das durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Be stimmungsschaltung bestimmt wurde, unter Verwendung eine Katalysatormodells, das unter Verwendung von Parameter auf gestellt wurde, die die Adsorptionsreaktion der Abgaskompo nenten, die in den Katalysator eintreten, die Oxidations- Reduktionsreaktion der Substanzen, die im Katalysator sor biert sind, mit den Abgaskomponenten, die Desorptionsreak tion der im Katalysator sorbierten Substanzen und einen nicht-umgesetzten Abschnitt der Abgaskomponenten anzeigen.

Claims

1. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die aufweist:
eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung, die ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen bestimmt, die stromaufwärts eines Katalysators strömen,
eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungseinrichtung, die das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung bestimmt wurde, regelt, so daß dieses mit einem Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt,
eine Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung, die die Menge der Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, auf der Grundlage des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, das durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung bestimmt wurde, unter Verwendung eines Katalysatormodells bestimmt, das unter Verwendung von Parametern aufgestellt wurde, die die Adsorptionsreaktion von Abgaskomponenten, die in den Katalysator eintreten, die Oxidations-Reduk tions-Reaktion der Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, mit den Abgaskomponenten, die Desorptionsreaktion der Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, und einen nicht-umgesetzten Abschnitt der Abgaskomponenten anzeigen, und
eine Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsein richtung, die das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt, so daß die Menge der Substanzen, die durch die Sorptions substanzmengenbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, in einen vorgegebenen Bereich fällt.

2. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Soll-Luft/Kraftstoff-Verhält nis-Bestimmungseinrichtung das Soll-Luft/Kraftstoff-Ver hältnis auf der Grundlage der Menge der Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung be stimmt wurde, bestimmt.

3. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Soll-Luft/Kraftstoff-Verhält nis-Bestimmungseinrichtung das Soll-Luft/Kraftstoff-Ver hältnis auf der Grundlage der Menge der Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung be stimmt wurde, bestimmt, wenn die Menge der Substanzen in den vorgegebenen Bereich fällt, und auf der Grundlage der Luftmenge in einem Zylinder des Motors, wenn die Menge der Substanzen außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt.

4. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Sorptionssubstanzmengenbestim mungseinrichtung die bestimmte Menge der Substanzen, die im Katalysator sorbiert ist, korrigiert, um einen Wert auszu lesen, der kleiner als eine Maximalmenge der Substanzen, die der Katalysator adsorbieren kann, oder gleich dieser ist, wenn die bestimmte Menge der Substanzen größer als die Maximalmenge der Substanzen ist.

5. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner aufweist:
einen Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor, der sich stromabwärts von einem Katalysator befindet und eine vorgegebene Komponente von Abgasen überwacht, die stromab wärts des Katalysators strömen, um ein Sensorsignal aus zu geben, das diese anzeigt, wobei der Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor so gestaltet ist, daß die ser eine Adsorptionsreaktion von Abgaskomponenten, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintreten, eine Oxidations-Reduktions-Reaktion von Substanzen, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor sorbiert sind, mit den Abgaskomponenten, eine Desorptionsreaktion der Sub stanzen, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissen sor sorbiert sind, und einen Abschnitt der Abgaskomponen ten, der nicht im Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor reagiert hat, verursacht,
eine Sensorausgangsschätzeinrichtung, die einen Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors auf der Grundlage der Konzentrationen der Magerkomponenten und Fettkomponenten der Abgase, die stromabwärts vom Katalysa tor strömen, schätzt, die unter Verwendung eines Sensorre aktionsmodells bestimmt werden, das unter Verwendung von Parametern aufgestellt wurde, die die Adsorptionsreaktion, die Oxidations-Reduktions-Reaktion, die Desorptionsreaktion und den Abschnitt der nicht-umgesetzten Abgaskomponenten, die durch den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor ver ursacht wurden, anzeigen, und
eine Modellparameterkorrektureinrichtung, die einen vorgegebenen Parameter des Katalysatormodells auf der Grundlage eines Vergleiches zwischen dem Ausgang des Strom ab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors, der durch die Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensorausgangsschätzein richtung geschätzt wurde, und dem Sensorsignal, das durch den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor ausgegeben wurde, korrigiert.

6. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Sensorausgangsschätzeinrich tung den Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissen sors ohne die Verwendung des Parameters, der die nicht-um gesetzten Abgaskomponenten anzeigt, schätzt.

7. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner aufweist:
einen Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor, der sich stromabwärts von einem Katalysator befindet und eine vorgegebene Komponente der Abgase überwacht, die stromab wärts vom Katalysator strömen, um ein Sensorsignal auszuge ben, das diese anzeigt,
eine Sensorausgangsschätzeinrichtung, die den Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors schätzt, in dem die Menge der stromabwärts vom Katalysator strömenden Abgaskomponenten, die durch das Katalysatormodell bestimmt wurde, mit einem Verzögerungssystem erster Ordnung verar beitet wird,
eine Maximalkatalysatorkapazitätbestimmungseinrichtung, die eine Maximalkapazität des Katalysators auf der Grund lage des Ausgangs des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis ses, das durch die Sensorausgangsschätzeinrichtung ge schätzt wurde, und des Sensorsignals, das durch den Strom ab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor ausgegeben wurde, be stimmt, und
eine Modellparameterkorrektureinrichtung, die einen vorgegebenen Parameter des Katalysatormodells auf der Grundlage der Maximalkapazität des Katalysators, die durch die Maximalkatalysatorkapazitätbestimmungseinrichtung be stimmt wurde, korrigiert.

8. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Sensorausgangsschätzeinrich tung den Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissen sors schätzt, indem eine Zeitkonstante des Verzögerungssy stems erster Ordnung entsprechend der Menge der Abgaskompo nenten, die stromabwärts des Katalysators strömen, geändert wird.

9. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Stromab-Luft/Kraftstoff-Ver hältnissensor so gestaltet sein kann, daß dieser in einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus be trieben wird, wobei der erste Betriebsmodus darin besteht, daß das Sensorsignal des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhält nissensors entsprechend einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase, die stromabwärts des Katalysators strömen, li near verändert wird, und der zweite Betriebsmodus darin be steht, daß beim Umkehren des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Abgase zwischen der Fett- und Magerseite das Sensorsi gnal des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors im Pegel umgedreht wird,
und ferner eine Sensorbetriebsmodusschalteinrichtung aufweist, die einen Betriebsmodus des Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors zwischen dem ersten Be triebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus schaltet, wobei die Sensorbetriebsmodusschalteinrichtung den zweiten Be triebsmodus auswählt, wenn die Menge der im Katalysator sorbierten Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmen genbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, in einem vorgege benen Bereich liegt, und den ersten Betriebsmodus auswählt, wenn die Menge der Substanzen, die durch die Sorptionssub stanzmengenbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, außerhalb des vorgegebenen Bereiches liegt.

10. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, die ferner aufweist: eine erste Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungseinrichtung, die die erste Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung ausführt, indem der Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor gesteuert wird, um im zweiten Betriebsmodus betrieben zu werden, wenn die Menge der im Katalysator sorbierten Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung be stimmt wurde, im vorgegebenen Bereich liegt, und eine zwei te Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungseinrichtung, die die zweite Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung ausführt, indem der Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor gesteu ert wird, um im ersten Betriebsmodus betrieben zu werden, wenn die Menge der im Katalysator sorbierten Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, außerhalb des vorgegebenen Bereiches liegt.

11. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Maximalkatalysatorkapazitätbe stimmungseinrichtung und die Modellparameterkorrekturein richtung aktiviert werden, wenn die Menge der im Katalysa tor sorbierten Substanzen, die durch die Sorptionssubstanz mengenbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt.

12. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die aufweist:
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die Kraftstoff in den Motor einspritzt,
einen Katalysator, der sich in einem Abgaskanal des Mo tors befindet, zum Reinigen von Abgasen,
eine Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsein richtung, die ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen, die stromabwärts vom Katalysator strömen, bestimmt, und eine Kraftstoffeinspritzmengenbestimmungseinrichtung, die eine Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritz einrichtung bestimmt, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das durch die Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestim mungseinrichtung bestimmt wurde, auf ein Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter Verwendung eines gesteuer ten Modells zu regeln, das an ein System, das von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Stromab-Luft/Kraftstoff- Verhältnis-Bestimmungseinrichtung reicht, mit Zustandsva riablen angenähert ist, die durch Eingänge zum und Ausgänge vom gesteuerten Modell in einem vorherigen Regelzyklus und einem laufenden Regelzyklus definiert sind,
wobei die Kraftstoffeinspritzmengenbestim mungseinrichtung ein Katalysatormodell im gesteuerten Modus unter Verwendung von Parametern vorsieht, die eine Adsorp tionsreaktion von Abgaskomponenten, die in den Katalysator eintreten, eine Oxidations-Reduktions-Reaktion der Substan zen, die im Katalysator sorbiert sind, mit den Abgaskompo nenten, eine Desorptionsreaktion der im Katalysator sor bierten Substanzen und einen nicht-umgesetzten Abschnitt der Abgaskomponenten anzeigen.

13. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Kraftstoffeinspritzmengenbe stimmungseinrichtung die Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzeinrichtung unter Verwendung der Zu standsvariablen bestimmt, die durch die Eingänge zum und Ausgänge vom gesteuerten Modell definiert sind, das dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zugeordnet ist, das durch die Stromab-Luft /Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung bestimmt wurde.

14. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Kraftstoffeinspritzmengenbe stimmungseinrichtung die Kraftstoffeinspritzmenge über das Katalysatormodell bestimmt, das Parameter verwendet, die mit positiven oder negativen Werten anzeigen, ob die Menge der Abgaskomponenten, die in den Katalysator strömen, die Menge der Abgaskomponenten, die aus dem Katalysator strö men, die Menge der Substanzen, die aus Katalysator desor bieren, und die Größe des nicht-umgesetzten Abschnitts der Abgaskomponenten fett bzw. mager sind.

15. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 14, die ferner aufweist:
eine Reaktionstypbestimmungseinrichtung, die den Typ der Reaktion, der im Katalysator auftritt, auf der Grund lage davon bestimmt, ob die Abgaskomponenten, die in den Katalysator strömen und die Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, fett oder mager sind, und
eine Parameteränderungseinrichtung, die die Parameter, die im Katalysatormodell verwendet werden, entsprechend dem Typ der Reaktion, der durch die Reaktionstypbestimmungsein richtung bestimmt wurde, ändert.

16. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 15, die ferner eine Rückführverstärkungsände rungseinrichtung aufweist, die entsprechend dem Typ der Re aktion, der durch die Reaktionstypbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, oder beim Ändern der Parameter durch die Parameteränderungseinrichtung eine Rückführverstärkung der Regelung ändert.

17. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die aufweist:
einen Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor, der sich stromabwärts von einem Katalysator befindet und eine vorgegebene Komponente von Abgasen überwacht, die stromab wärts des Katalysators strömen, um ein Sensorsignal aus zu geben, das diese anzeigt, wobei der Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor so gestaltet ist, daß die ser eine Adsorptionsreaktion von Abgaskomponenten, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintreten, eine Oxidations-Reduktions-Reaktion der Substanzen, die im Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor sorbiert sind, mit den Abgaskomponenten, eine Desorptionsreaktion der Substan zen, die im Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis sorbiert sind, und einen Abschnitt der Abgaskomponenten, der nicht im Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor reagiert hat, verursacht,
eine Sensorausgangsschätzeinrichtung zum Schätzen eines Ausgangs des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors auf der Grundlage der Konzentrationen der Magerkomponenten und Fettkomponenten der stromabwärts vom Katalysator strömenden Abgase, die unter Verwendung eines Sensorreaktionsmodells bestimmt werden, das unter Verwendung von Parametern aufge stellt wird, die die Adsorptionsreaktion, die Oxidations- Reduktions-Reaktion, die Desorptionsreaktion und den Ab schnitt der nicht-umgesetzten Abgaskomponenten, die durch den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor verursacht wurden, anzeigen,
eine Maximaladsorptionsmengenbestimmungseinrichtung, zum Bestimmen einer Maximaladsorptionsmenge von Substanzen, die der Katalysator adsorbieren kann, auf der Grundlage einer Zeit, die erforderlich ist, damit sich das Sensorsi gnal des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors von einem Wert, der die Abgase auf einer Magerseite anzeigt, zu einem Wert, der die Abgase auf einer Fettseite anzeigt, nach der Beendigung einer Kraftstoffzufuhrunterbrechung, der der Motor ausgesetzt wird, ändert, und auf der Grund lage einer Zeit zu bestimmen, die dafür erforderlich ist, daß sich der Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhält nissensors, der durch die Sensorausgangsschätzeinrichtung geschätzt wurde, von einem Wert, der die Abgase auf der Ma gerseite anzeigt, zu einem Wert, der die Abgase auf der Fettseite anzeigt, nach Beendigung der Kraftstoffzufuhrun terbrechung ändert, und
eine Verschlechterungsbestimmungseinrichtung, die die Verschlechterung des Katalysators auf der Grundlage eines Vergleiches zwischen einer Maximaladsorptionsmenge der Sub stanzen, die ein neuer Katalysator adsorbieren kann, und der Maximaladsorptionsmenge, die durch die Maximaladsorp tionsmengenbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, bestimmt.