DE19626405B4 - Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (11), die aufweist:
eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung (28), die ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen bestimmt, die stromaufwärts eines Katalysators (27) strömen,
eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungseinrichtung, die das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung (28) bestimmt wurde, regelt, so daß dieses mit einem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt,
eine Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung (30), die die Menge der Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, auf der Grundlage des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, das durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung (28) bestimmt wurde, unter Verwendung eines Katalysatormodells bestimmt, das unter Verwendung von Parametern aufgestellt wurde, die die Adsorptionsreaktion von Abgaskomponenten, die in den Katalysator (27) eintreten, die Oxidations-Reduktions-Reaktion der Substanzen, die im Katalysator (27) sorbiert sind, mit den Abgaskomponenten, die Desorptionsreaktion der Substanzen, die im Katalysator (27) sorbiert sind, und einen nicht-umgesetzten Abschnitt der Abgaskomponenten anzeigen, und
eine Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung (30, S804), die das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt, so daß die Menge der Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung (30) bestimmt wurde, in einen vorgegebenen Bereich...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die so gestaltet ist, dass diese auf der Grundlage eines Ausgangs von einem Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor, der ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasemissionen mißt, ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Gemisches, das einem Motor zugeführt wird, regelt.
  • DE 43 22 344 A1 offenbart ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, das ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasemissionen, die stromaufwärts von einem im Abgaskanal 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 stromabwärts vom Katalysator strömen, fett oder mager sind.
  • Gewöhnlich reagiert ein Katalysator auf Gaskomponenten, wie zum Beispiel CO, HC, NOx 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 sorbiert.
  • (2) Oxidations-Reduktionsreaktion von Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, mit Gaskomponenten, die in den Katalysator eintreten.
  • Wenn zum Beispiel Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, Magerkomponenten sind (d. h. Oxidationskomponenten wie zum Beispiel NOx und O2), oxidieren diese Magerkomponenten und reduzieren mit Fettkomponenten (d. h. Reduktionskomponenten wie zum Beispiel HC, CO und H2) der Gaskomponenten, die in den Katalysator eintreten, um unschädliche neutrale Gaskomponenten (d. h. CO2, H2, O und N2) zu erzeugen, die wiederum vom Katalysator ausgegeben werden.
  • (3) Desorptionsreaktion von Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind
  • Der Teil der Substanzen, der im Katalysator sorbiert ist, wird ausgegeben, ohne daß dieser der Oxidations-Reduktions-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 Adsorptionsreaktion und der Oxidations-Reduktions-Reaktion im Katalysator ausgesetzt wird.
  • Daher ist es, um die Fähigkeit zur Reinigung von Abgasen 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 ausgegeben 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, wodurch eine Änderung der Reinigungsfähigkeit des Katalysators verursacht wird. Zum Beispiel wird, wenn die Menge der Magerkomponenten, die im Katalysator sorbiert ist, erhöht wird, die Adsorptionsreaktion der Magerkomponenten verringert und die Menge der Magerkomponenten, die aus dem Katalysator ausgegeben werden, ohne daß diese der Adsorptionsreaktion und der Oxidations-Reduktions-Reaktion unterzogen werden, wird erhöht. Wenn jedoch das Verhältnis der Fettkomponenten zu den Magerkomponenten in den Abgasen erhöht wird, wird die Oxidations-Reduktions-Reaktion verbessert, woraus sich eine Verringerung der Menge der Substanzen ergibt, die im Katalysator sorbiert ist.
  • Aufgrund der vorstehenden Kennzeichen des Katalysators ist es ratsam, daß ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Gemisches, das einem Motor zugeführt wird, entsprechend der Menge der Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, gesteuert 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 Sauerstoffsensors steuert.
  • Aus dem nächstliegenden Dokument zum Stand der Technik US 5 390 489 A ist eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungssystem mit zwei Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtungen, die stromaufwärts bzw. stromabwärts in Bezug auf den Katalysator angeordnet sind, bekannt. Durch eine Kraftstoffeinspritzmengen-Berechnungseinrichtung wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das stromabwärts erfasst wird, auf ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis geregelt.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu verhindern.
  • Ferner soll eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung vorgesehen werden, die so gestaltet ist, daß diese auf der Grundlage der Menge der Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis einer Mischung, die einem Motor zugeführt wird, steuert, um die Fähigkeit zur Reinigung der Abgasemissionen zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Patentansprüche gelöst.
  • Durch eine Steuerungsvorrichtung nach Patentanspruch 1 können die Mager- und Fettkomponenten, die in den Abgasen enthalten sind, im Vergleich mit der herkömmlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnisssteuerung stark verringert werden, wodurch wie auch beim Gegenstand nach Patentanspruch 2, 5 und 7 die Emissionssteuerfähigkeit verbessert wird.
  • Mit dem Gegenstand von Patentanspruch 3 kann bei einer Sorptionssubstanzmenge außerhalb des vorgegebenen Bereiches die Sorptionssubstanzmenge schnell verringert werden.
  • Durch eine Steuerungsvorrichtung nach Patentanspruch 4 wird eine Schutzabarbeitung ermöglicht.
  • Mit dem Gegenstand von Patentanspruch 6 kann eine geringe Anzahl an Programmschritten erreicht werden.
  • Durch das Schalten der Zeitkonstante des Verzögerungssystems erster Ordnung entsprechend Anspruch 8 wird die Genauigkeit beim Schalten des Ausgangs des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors verbessert.
  • Durch eine Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, 10 und 11 ergibt sich eine Erleichterung der Luft/Kraftstoff-Verhältniserfassung.
  • Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung, die nachstehend angeführt ist, und aus den beiliegenden Zeichnungen des bevorzugten Ausführungsbeispiels 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:
  • 1 ein Blockschaltbild, das ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • 2 ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen der Anzahl der Mole von jeder gegebenen Komponente der Abgase,
  • 3 eine graphische Darstellung, die die Beziehungen zwischen den Abgaskomponenten und einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase zeigt,
  • die 4, 5 und 6 ein Fließbild eines Programms, das die Menge der Substanzen, die in einem Katalysator sorbiert sind, unter Verwendung eines Katalysatormodells bestimmt,
  • 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 Reinigungsrate von Magerkomponenten zeigt,
  • 8 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 1, die in Schritt 121 von 6 ausgeführt wird,
  • 9 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 2, die in Schritt 122 von 6 ausgeführt wird,
  • 10 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 3, die in Schritt 123 von 6 ausgeführt wird,
  • 11 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 4, die in Schritt 124 von 6 ausgeführt wird,
  • 12 ein Fließbild eines Programms, das die Anzahl der Mole jeder Abgaskomponente bestimmt, die in einen Sauerstoffsensor eintritt,
  • die 13 und 14 ein Fließbild eines Programms, das einen Ausgang eines Sauerstoffsensors 29 unter Verwendung von Sensorreaktionsmodellen schätzt,
  • 15 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einer Schätzung des Ausgangs eines Sauerstoffsensors und einer Differenz zwischen der O2-Konzentration der Abgase, die in den Sauerstoffsensor eintreten, und der Konzentration der Abgase zeigt,
  • 16 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 1, die in Schritt 308 von 13 ausgeführt wird,
  • 17 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 2, die in Schritt 309 von 13 ausgeführt wird,
  • 18 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 3, die in Schritt 310 von 13 ausgeführt wird,
  • 19 ein Fließbild einer Schutzabarbeitung 4, die in Schritt 311 von 13 ausgeführt wird,
  • 20 ein Fließbild eines Programms, das den Zustand eines Katalysators bestimmt,
  • 21 ein Fließbild eines in Schritt 402 in 20 ausgeführten Programms zum Bestimmen eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses,
  • 22(a) eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Fett-Sprungbetrag zur Korrektur eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und der Menge der Substanz, die in einem Katalysator sorbiert ist, zeigt,
  • 22(b) eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Mager-Sprungbetrag zur Korrektur eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und der Menge der Substanz, die in einem Katalysator sorbiert ist, zeigt,
  • 23(a) ein Zeitdiagramm, das die Änderung bei der Komponente der Abgase, die in einem Katalysator sorbiert sind, zeigt,
  • 23(b) eine Zeitdarstellung, die die Änderung des Ausgangs von einem Sauerstoffsensor zeigt,
  • 23(c) eine Zeitdarstellung, die die Änderung des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zwischen der Fett- und Magerseite zeigt,
  • 24 ein Fließbild eines in Schritt 403 von 20 ausgeführten Programms zum Bestimmen eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses,
  • 25(a) eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Fett-Sprungbetrag zur Korrektur eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und der Menge der Luft in einem Motorzylinder zeigt,
  • 25(b) eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Mager-Sprungbetrag zur Korrektur eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und der Menge der Luft in einem Motorzylinder zeigt,
  • 26(a) eine Zeitdarstellung, die die Änderung der in einem Katalysator sorbierten Substanzen zwischen der Fett- und Magerseite zeigt,
  • 26(b) eine Zeitdarstellung, die die Änderung des Ausgangs von einem Sauerstoffsensor zwischen der Fett- und Magerseite zeigt,
  • 26(c) eine Zeitdarstellung, die die Änderung des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zwischen der Fett- und Magerseite zeigt,
  • die 27 und 28 ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen der Kapazität eines Katalysators,
  • die 29(a) bis 29(f) Zeitdarstellungen, die Änderungen beim Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F der Abgase, beim Kraftstoffzufuhrunterbrechungssignal FFC, bei der Differenz DFFC zwischen einem momentanen Wert und einem vorherigen Wert eines Kraftstoffzufuhrunterbrechungs-Flags, beim Ausgang eines Sauerstoffsensors bzw. Zeitzähl-Flags CS und CM zeigen,
  • 30 ein Fließbild eines Programms zur Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung,
  • 31(a) eine Zeitdarstellung, die Änderungen beim Ausgang eines Sauerstoffsensors und von Abgaskomponenten in einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem dieser Erfindung zeigt,
  • 31(b) eine Zeitdarstellung, die Änderungen beim Ausgang eines Sauerstoffsensors und von Abgaskomponenten in einem herkömmlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem zeigt,
  • 32 ein Fließbild eines in Schritt 402 in 20 ausgeführten Programms zum Bestimmen eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 33(a) eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Fett-Sprungbetrag zur Korrektur eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und einem Ausgang eines Sauerstoffsensors zeigt,
  • 33(b) eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Mager-Sprungbetrag zur Korrektur eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und einem Ausgang eines Sauerstoffsensors zeigt,
  • 34 ein Fließbild eines in Schritt 402 in 20 ausgeführten Programms zum Bestimmen eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 35 ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Abgases entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 36 ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen der Gaskomponenten der Abgase, die in einen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor, der sich stromabwärts von einem Katalysator befindet, eintreten, entsprechend dem fünften Ausführungsbeispiel,
  • 37 ein Fließbild eines Programms zum Schätzen des Ausgangs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors, der sich stromabwärts von einem Katalysator befindet,
  • 38(a) eine Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen und der Konzentration der Magerkomponenten der Abgase, die in einen stromabwärts von einem Katalysator befindlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintreten, zeigt,
  • 38(b) eine Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen und der Konzentration von Fettkomponenten der Abgase, die in einen stromabwärts von einem Katalysator befindlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintreten, zeigt,
  • die 39 und 40 ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen einer Änderung der Kapazität eines Katalysators,
  • 41 ein Fließbild eines Programms zum Korrigieren eines Parameters, der eine Maximalmenge der Magerkomponenten von Abgasen anzeigt, die ein Katalysator adsorbieren kann,
  • 42 ein Fließbild eines Programms zum Korrigieren eines Parameters, der eine Maximalmenge der Fettkomponenten von Abgasen anzeigt, die ein Katalysator adsorbieren kann,
  • 43 ein Fließbild eines Programms zum Steuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Gemisches, das einem Motor zugeführt wird,
  • 44 ein Blockschaltbild, das ein Katalysatormodell zeigt, das im sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt ist,
  • 45 ein Blockschaltbild, das ein Modell zeigt, das von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen zu einem Stromauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor, der sich stromaufwärts von einem Katalysator befindet, reicht,
  • 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 Reinigungsrate von Magerkomponenten zeigt,
  • 47 ein Blockschaltbild, das ein Modell zeigt, das von einem Katalysator zu einem Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor, der sich stromabwärts vom Katalysator befindet, reicht,
  • 48 eine Darstellung, die eine Übertragungsfunktion G des in 47 gezeigten Modells zeigt,
  • 49 ein Blockschaltbild, das die Zustandsrückführung bei moderner Steuerung zeigt,
  • 50 ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen einer Kraftstoffeinspritzmenge und
  • 51 ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten.
  • Es wird sich nun auf die Zeichnungen bezogen, insbesondere auf 1, in der ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor entsprechend der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
  • Stromaufwärts von einer Ansaugleitung 12 eines Verbrennungsmotors 11 befindet sich ein Luftreiniger 13. Stromabwärts vom Luftreiniger 13 befindet sich ein Einlaßlufttemperatursensor 14, der die Einlaßlufttemperatur Tam mißt. Ein Drosselventil 15 und ein Drosselsensor 16 befinden sich stromabwärts vom Einlaßlufttemperatursensor 14. Der Drosselsensor 16 mißt den Grad der Öffnung (auf den sich im folgenden als Drosselöffnungsgrad TH bezogen wird) des Drosselventils 15. Ein Ansaugleitungsdrucksensor 17 befindet 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 Ausgleichbehälter 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 jeweiligen Motorzylinder einzuspritzen.
  • Zündkerzen 21 sind jeweils für jeden Zylinder im Motor 11 montiert. Eine Zündschaltung 22 sieht über einen Verteiler 23 einen Strom mit hoher Spannung an jeder der Zündkerzen 21 vor. Am Verteiler 23 befindet sich ein Kurbelwinkelsensor 24, der zum Beispiel alle zwei Umdrehungen einer Kurbelwelle (d. h. 720° Kurbelwellenwinkel) 24 Impulse ausgibt. 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 verbunden. In der Mitte der Auslaßleitung 26 befindet sich ein Dreiwegekatalysator 27, der die Pegel schädlicher Emissionen, wie zum Beispiel von CO, HC und NOx, verringert. Stromaufwärts vom Katalysator 27 befindet sich ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 28 (ein Stromauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor), der ein lineares Sensorsignal 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-Verhältnissensor), der ein Sensorsignal ausgibt, das den Pegel umkehrt, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgasemissionen zwischen der Fett- und Magerseite geschaltet wird.
  • Die Ausgänge der vorstehend beschriebenen Sensoren werden über einen Eingabeanschluß 31 einer elektronischen Steuerschaltung 30 zugeführt. Die elektronische Steuerschaltung 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 Kraftstoff TAU, die in den Motor 11 einzuspritzen ist, und ein Zündzeitverhalten Ig auf der Grundlage von Motorbetriebszustandsparametern, die durch die Ausgänge der Sensoren abgeleitet werden, und gibt über einen Ausgangsanschluß 36 Signale zu den Einspritzeinrichtungen 20 und der Zündschaltung 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 Sorptionssubstanzmengenbestimmungsfunktion 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 entsprechend den Reaktionsformen gestaltet sind, wie zum Beispiel einer Adsorptionsreaktion der Gase, die in den Katalysator 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 Substanzen, die im Katalysator 27 sorbiert sind, und einer Desorptionsreaktion der sorbierten Substanzen und dem Vorhandensein eines nicht-umgesetzten Teils der eintretenden Gase. Die Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsfunktion 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
  • 2 zeigt ein Fließbild eines Programms oder einer Folge von logischen Schritten, das/die durch die elektronische 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 genannt) 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 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, entsprechend der folgenden Gleichung bestimmt wird:
    Figure 00160001
  • Die Routine geht dann zu Schritt 94, in dem ein Nenner KKKBUNBO eines im nachfolgenden Schritt 97 verwendeten Bruches entsprechend der folgenden Gleichung bestimmt wird: KKKBUNBO ← COINMC + 2·CO2INMC + 2·O2INMC + H2OINMC
  • Die Routine geht zu Schritt 95, in dem eine Kraftstoffeinspritzgrundmenge Tpg (die in Gramm ausgedrückt wird) entsprechend der folgenden Gleichung unter Verwendung der Grundeinspritzzeit Tp, der Einspritzeinrichtungsgröße INJSIZE und der relativen Kraftstoffdichte ρ 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:
    Figure 00170001
  • 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 Verwendung der Variablen, die in Schritt 96 abgeleitet wurden, entsprechend den folgenden Gleichungen bestimmt werden:
    Figure 00170002
  • Modell der katalytischen Reaktion
  • Die 4 bis 6 zeigen ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen der Sorptionssubstanzmenge OSI unter Verwendung eines vorgegebenen Modells der katalytischen Reaktion.
  • Als ersten werden in Schritt 100 die Reinigungsraten RJOUKA und LJOUKA der Fettkomponenten (d. h. Reduktionskomponenten wie zum Beispiel HC, CO und H2) und der Magerkomponenten (d. h. Oxidationskomponenten, wie zum Beispiel NO und O2) als Luft/Kraftstoff-Verhdltnis A/F jeweils bestimmt, indem in einem Verzeichnis, wie es in 7 gezeigt 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, bestimmt werden, indem die Sorptionssubstanzmenge OSIOLD, die einen Programmzyklus früher abgeleitet wurde, mit Koeffizienten K1, K2, K3 bzw. K4 multipliziert wird.
  • Die Menge KDROP1K stellt die Teilmenge der Magerkomponenten 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 Katalysator 27 sorbiert sind, mit Fettkomponenten der eintretenden Gase desorbiert, ohne daß diese einer Reaktion im Katalysator 27 ausgesetzt ist. Die Menge KDROP2H stellt die Teilmenge der Fettkomponenten dar, die stromabwärts vom Katalysator 27 während der Reaktion der Fettkomponenten, die im Katalysator 27 sorbiert sind, mit Magerkomponenten der eintretenden Gase desorbiert, ohne daß diese einer Reaktion im Katalysator 27 ausgesetzt ist. Die Menge KDROP2K stellt die Teilmenge der Fettkomponenten dar, die stromabwärts vom Katalysatorwandler 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 sorbierten Substanzen die Fettkomponenten (+) oder die Magerkomponenten (–) 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 klassifiziert, um die Sorptionssubstanzmengen OSI für die vier Typen zu bestimmen. Tabelle 1
    in einem Katalysator sorbierte Substanzen
    Magerkomponenten Fettkomponenten
    eintretendes Gas mager [LK] Adsorptionsreaktion der Magerkomponenten [RH] Oxidationsreaktion der Fettkomponenten in einem Katalysator mit Magerkomponenten des eintretenden Gases
    eintretendes Gas fett [LH] Reduktionsreaktion der Magerkomponenten in einem Katalysator mit Fettkomponenten des eintretenden Gases [RK] Adsorptionsreaktion der Fettkomponenten
  • Nach Schritt 103 oder 104 geht die Routine zu Schritt 105, 106, 107 oder 108, in denen die Verhältnisse der Komponenten YUKOUO und YUKOUR oder YUKOUL, die nicht im Katalysator 27 gereinigt werden, unter Verwendung der Reinigungsraten RJOUKA und LJOURKA, die in Schritt 100 abgeleitet 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 ausgegeben werden, ohne daß diese der Adsorptionsreaktion und der Oxidations-Reduktions-Reaktion ausgesetzt werden, bestimmt wird. Genauer gesagt wird in Schritt 109, da die Adsorptionsreaktion der Magerkomponenten im Katalysator 27 stattfindet, die Menge des nicht-umgesetzten O2, die stromabwärts vom Katalysator 27 strömt, ohne daß diese einer Adsorptionsreaktion und der Oxidations-Reduktions-Reaktion ausgesetzt ist, bestimmt. In ähnlicher Weise wird in Schritt 110, da die Reaktion stattfindet, bei der die Magerkomponenten, die im Katalysator 27 sorbiert sind, mit Fettkomponenten in den eintretenden Gasen reduziert werden, die Summe der Mengen von nicht-umgesetztem H2 und CO bestimmt. 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 Fettkomponenten im Katalysator 27 stattfindet, die Summe der Mengen von nicht-umgesetztem H2 und CO bestimmt. Es ist festzuhalten, 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 bestimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 117, 118, 119 oder 120, in denen die Sorptionssubstanzmenge OSI entsprechend 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 nachstehend 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 Sorptionssubstanzmenge OSIOLD zur Verwendung in einem nachfolgenden Programmzyklus gespeichert wird.
  • Schutzabarbeitung
  • Die 8 bis 11 zeigen Fließbilder von Unterprogrammen, 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 Sorptionssubstanzmenge OSI einen negativen Wert darstellen, während ihre Magerkomponenten einen positiven Wert darstellen; daher 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 8 gezeigt.
  • Als erstes wird in Schritt 141 bestimmt, ob die Sorptionssubstanzmenge 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 bedeutet, daß die Sorptionssubstanzmenge OSI die Fettkomponenten anzeigt, geht die Routine zu Schritt 145, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSI auf null gesetzt wird. Die Routine geht zu Schritt 146, in dem die Teilmenge KDROP1K der Magerkomponenten, 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 8 nicht ausgeführt, wobei die Sorptionssubstanzmenge OSI konstant gehalten wird.
  • Die Schutzabarbeitung 2, die in der Reaktion LH (OSIOLD > 0 und A/F < 14,6) ausgeführt wird, ist in 9 gezeigt.
  • Als erstes wird in Schritt 151 bestimmt, ob die Sorptionssubstanzmenge OSI kleiner als null ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, ist die Routine abgeschlossen. Alternativ dazu geht dann, wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß die Sorptionssubstanzmenge 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 Katalysator 27 sorbiert sind, mit Fettkomponenten in den eintretenden 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 10 gezeigt.
  • Als erstes wird in Schritt 161 bestimmt, ob die Sorptionssubstanzmenge 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 anzeigt, geht die Routine zu Schritt 162, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSI auf null gesetzt wird. Die Routine geht zu Schritt 163, in dem die Teilmenge KDROP2H der Fettkomponenten 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 11 gezeigt.
  • Als erstes wird in Schritt 171 bestimmt, ob die Sorptionssubstanzmenge OSI kleiner als MINOSI oder gleich diesem Wert ist oder nicht ist. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, geht die Routine direkt zu Schritt 174. Alternativ 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 Effektivadsorptionsverhältnis 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 bedeutet, daß die Sorptionssubstanzmenge OSI die Magerkomponen ten anzeigt, geht die Routine zu Schritt 175, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSI auf null gesetzt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 176, in dem die Teilmenge KDROP2K der Fettkomponenten bestimmt wird, die während der Adsorptionsreaktion der Fettkomponenten im Katalysator 27 stromabwärts 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 Sauerstoffsensor strömen
  • 12 zeigt ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen der Gaskomponenten, die in den Sauerstoffsensor 29 strömen, der sich stromabwärts vom Katalysator 27 befindet.
  • Als erstes wird in Schritt 200 die Anzahl der übermäßigen Mole HANNOU der Mager- und Fettkomponenten der Abgase, die in den Sauerstoffsensor 29 eintreten, und die Anzahl der Mole COH2OUTM der Fettkomponenten bestimmt, um das Gleichgewicht zwischen den Fettkomponenten und den Magerkomponenten zu bestimmen.
  • In den Schritten 201, 202 und 203 wird das Gleichgewicht 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 Magerkomponenten 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 gegenüber den Magerkomponenten im Überschuß sind, geht die Routine 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 Katalysator 27 befindet, ist so gestaltet, daß Fettkomponenten 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 Sauerstoffs verringert wird, bestimmt wird, ob die eintretenden Abgase fett oder mager sind. Insbesondere findet die katalytische Reaktion ähnlich der des Katalysators 27 im Sauerstoffsensor 29 statt. Wenn die eintretenden Abgase fett sind, wird verursacht, daß die verbleibende O2-Konzentration stark verringert wird, während, wenn die eintretenden Abgase mager sind, verursacht wird, daß die verbleibende O2-Konzentration geringfügig verringert wird. Somit gestattet die Verwendung von Sensorreaktionsmodellen, die den vorstehend beschriebenen Modellen für die katalytische Reaktion ähneln, daß der Ausgang des Sauerstoffsensors 29 geschätzt wird.
  • Die 13 und 14 zeigen ein Fließbild eines Programms 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, bestimmt, indem die Menge OSRO2OLD der im Sauerstoffsensor 29 sorbierten Substanzen (auf die sich im folgenden als Sorptionssubstanzmenge bezogen wird), die einen Programmzyklus vorher abgeleitet wurde, mit Koeffizienten K1R, K2R, K3R bzw. K4R multipliziert wird.
  • Die Menge KDROP1RK stellt die Teilmenge der Magerkomponenten dar, die stromabwärts vom Sauerstoffsensor 29 während der Adsorptionsreaktion der Magerkomponenten im Sauerstoffsensor 29 desorbiert. Die Menge KDROP1RH stellt die Teilmenge der Magerkomponenten dar, die stromabwärts vom Sauerstoffsensor 29 während der Reaktion der Magerkomponenten, die im Sauerstoffsensor 29 sorbiert sind, mit Fettkomponenten der eintretenden Abgase desorbiert, ohne daß eine Reaktion mit Fettkomponenten der eintretenden Abgase auftritt. Die Menge KDROP2RH stellt die Teilmenge der Fettkomponenten 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 Magerkomponenten der eintretenden Abgase auftritt. Die Menge KDROP2RK stellt die Teilmenge der Fettkomponenten dar, die stromabwärts vom Sauerstoffsensor 29 während der Adsorptionsreaktion der Fettkomponenten im Sauerstoffsensor 29 desorbiert.
  • Nach Schritt 300 geht die Routine zu Schritt 301, in dem auf der Grundlage des Vorzeichens (±) der Sorptionssubstanzmenge 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 Vorzeichen der Anzahl der übermäßigen Mole HANNOU, die in Schritt 200 von 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 Sorptionssubstanzmengen 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 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 Sorptionssubstanzmenge 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 Sauerstoffsensor 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 aller Gase, die vom Sauerstoffsensor 29 abgegeben werden, bestimmt 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 Fettkomponentenkonzentration PCOH2R der abgegebenen Gase bestimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 319, in dem die Konzentrationsdifferenz 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 15 gezeigt ist, eine Ausgangsspannungsschätzung RVTM des Sauerstoffsensors 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 16 bis 19 zeigen Fließbilder von Unterprogrammen, 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 Sorptionssubstanzmenge OSRO2 einen negativen Wert darstellen, während Magerkomponenten von dieser einen positiven Wert darstellen; daher stellt MINOSRO2 eine Maximalmenge der Fettkomponenten, die im Sauerstoffsensor 29 sorbiert sind, dar, während 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 16 gezeigt.
  • Als erstes wird in Schritt 341 bestimmt, ob die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 größer als MAXOSRO2 oder gleich diesem Wert ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, geht die Routine direkt zu Schritt 343. Alternativ dazu geht, wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, die Routine zu Schritt 342, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 auf MAXOSRO2 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 bedeutet, daß die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 Fettkomponenten anzeigt, geht die Routine zu Schritt 344, in dem die Sorptionssubstanzmenge 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 Sorptionssubstanzmenge OSRO2 konstant gehalten wird.
  • Die Schutzabarbeitung 2, die in der Reaktion LH (OSRO2OLD > 0 und HANNOU < 0) ausgeführt wird, ist in 17 gezeigt.
  • Als erstes wird in Schritt 351 bestimmt, ob die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 kleiner als null ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, wird die Routine beendet. 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 stromabwärts vom Sauerstoffsensor 29 während der Reaktion der Magerkomponenten, die im Sauerstoffsensor 29 sorbiert sind, mit den Fettkomponenten in den eintretenden Gasen desorbiert, 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 18 gezeigt.
  • Als erstes wird in Schritt 361 bestimmt, ob die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 größer als null ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, wird die Routine abgeschlossen. 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 19 gezeigt.
  • Als erstes wird in Schritt 371 bestimmt, ob die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 kleiner als MINOSRO2 ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" erhalten wird, geht die Routine direkt zu Schritt 373. Wenn alternativ dazu die Antwort "Ja" erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 372, in dem die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 auf MINOSRO2 gesetzt wird (d. h. OSRO2 = MINOSRO2). Die Routine geht dann zu Schritt 373, in dem bestimmt wird, ob die Sorptionssubstanzmenge OSRO2 größer als null ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß die Sorptionssubstanzmenge 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
  • 20 zeigt ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen des Zustandes des Katalysators 27.
  • Als erstes wird in Schritt 400 bestimmt, ob die Sorptionssubstanzmenge OSI des Katalysators 27 in einem ersten Bereich (R1 ≤ OSI ≤ L1) liegt oder nicht. Es ist festzuhalten, 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 Bereiches liegt, geht die Routine zu Schritt 403, in dem eine Routine 2 zum Bestimmen des Sollwerts λ, wie diese nachstehend beschrieben wird, ausgeführt wird, um die Sorptionssubstanzmenge 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. Alternativ 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, ausgeführt wird. Es ist festzuhalten, daß der Sollwert λ ein Soll-Luftverhältnis darstellt, das durch die folgende Beziehung ausgedrückt wird: Sollwert λ = Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis/stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis
  • Daher wird das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis ebenfalls bestimmt, indem der Sollwert λ bestimmt wird.
  • Routine 1 zum Bestimmen des Sollwertes λ
  • 21 zeigt ein Fließbild der Routine 1 zum Bestimmen des Sollwertes λ, die in Schritt 402 von 20 ausgeführt wird und die den Sollwert λ entsprechend der Sorptionssubstanzmenge 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 Sollwertes 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 Sorptionssubstanzmenge 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 zuvor abgeleitet wurde, ein positiver Wert (OSIOLD > 1) ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wurde, was bedeutet, 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 um einen vorgegebenen Wert λIR zur Fettseite verschoben wird. Alternativ dazu geht, wenn in Schritt 503 die Antwort "Nein" erhalten wurde, was bedeutet, 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 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 Katalysators 27 vom Magerzustand zum Fettzustand geschaltet wird, die Routine zu Schritt 509, in dem ein Magersprungbetrag λSKL entsprechend der Sorptionssubstanzmenge OSIOLD, die einen Programmzyklus zuvor abgeleitet wurde, durch das Nachschauen in einem Verzeichnis, wie dieses in 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 23(a) bis 23(c) sind Zeitdarstellungen, die eine Änderung der Sorptionssubstanzmenge OSI bei Steuerung 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 zeigen. Es kann diesen Zeichnungen entnommen werden, daß der Sollwert λTG nahe eins gehalten wird, indem die Sprungbeträge λSKR und λSKL beim Umkehren des Fett/Mager-Zustandes entsprechend der Sorptionssubstanzmenge OSIOLD einen Programmzyklus 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
  • 24 zeigt ein Fließbild der Routine 2 zum Bestimmen des Sollwertes λ, die in Schritt 403 von 20 ausgeführt 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 25(a) gezeigt ist, bestimmt wird. Das Luftvolumen in den Zylindern des Motors 11 kann in bekannter Weise bestimmt werden. Zum Beispiel kann dieses durch Nachschauen unter Verwendung eines vorgegebenen Verzeichnisses auf der Grundlage der Motorgeschwindigkeit Ne und des Drucks Pm in der Ansaugleitung 12 bestimmt werden. Die Routine 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) erhalten 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 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 Magerkomponenten 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 20 eingestellt, um der Beziehung R1 ≤ R2 < 0 < L2 ≤ L1 zu entsprechen. Dieses sieht beim Schalten zwischen der Routine 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 Routine 1 zum Bestimmen des Sollwertes λ in einem nachfolgenden 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 Sorptionssubstanzmenge OSI schnell, wie es in den 26(a) bis 26(c) gezeigt ist, wodurch die Emissionssteuerungsfähigkeit gut aufrechterhalten wird.
  • Schätzen der Änderung der Katalysatorkapazität
  • Die 27 und 28 zeigen ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen einer Änderung der Kapazität des Katalysators 27 auf der Grundlage eines Verhältnisses der Zeit TS, die benötigt wird, daß die Ausgangsspannungsschätzung RVTM des Sauerstoffsensors 29, die in Schritt 320 von 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 29(a) bis 29(f)).
  • Als erstes wird in Schritt 700 ein Kraftstoffzufuhrunterbrechsignal FFC überwacht. Die Routine geht dann zu Schritt 701, in dem eine Differenz DFFC zwischen einem momentanen 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 Sauerstoffsensors 29, die in Schritt 320 von 14 abgeleitet wurde, größer als 0,45 (V) ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, was bedeutet, daß die Ausgangsspannungsschätzung 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 Kraftstoffzufuhrunterbrechung vom Mager- zum Fettzustand umgekehrt 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" erhalten 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 Ausgangsspannungsschätzung RVTM nach der Beendigung der Kraftstoffzufuhrunterbrechung vom Mager- zum Fettzustand umgekehrt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 713, in dem die Zeit TM bestimmt wird, indem der Zeitzählwert CCM mit der Konstante D multipliziert wird.
  • Nach Schritt 713 geht die Routine zu Schritt 714 in 28, in dem eine Kapazitätänderungsrate BAIRITU des Katalysators 27 entsprechend der folgenden Beziehung bestimmt wird. BAIRITU = TS/TM × E,wobei E eine Konstante ist.
  • Die Kapazitätänderungsrate BAIRITU, die durch die vorstehende Gleichung bestimmt wird, stellt ein Verhältnis der momentanen Adsorptionskapazität zu einer Maximaladsorptionskapazität des Katalysators 27 dar.
  • Anschließend geht die Routine zu Schritt 715, in dem die Maximaladsorptionsmenge MAXOSI der Magerkomponenten bestimmt 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 Beendigung des Erwärmens beim Motorbetrieb adsorbieren kann, während die Maximaladsorptionsmenge MINOSIOD eine Minimalmenge 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 Kapazitätänderungsrate BAIRITU in einen vorgegebenen Bereich fällt oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 718, in dem ein Katalysatorverschlechterungsgrad 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 Verschlechterung des Katalysators 27 zu informieren, nachdem die Bedingung DETERIO ≤ F eine vorgegebene Anzahl an Malen erfüllt ist.
  • Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung
  • Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird bei Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung, die in 30 gezeigt ist, so gesteuert, daß dieses mit dem Sollwert λTG, der durch die Routine von 21 oder 24 abgeleitet wurde, übereinstimmt.
  • Als erstes wird in Schritt 801 eine Grundkraftstoffeinspritzmenge TP auf der Grundlage von Motorbetriebsparametern, wie z. B. das Ansaugleitungsdrucks PM und der Motorgeschwindigkeit Ne, bestimmt. Die Routine geht zu Schritt 802, in dem Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelungsbedingungen erfüllt werden oder nicht. Die Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelungsbedingungen bestehen darin, daß die Kühlmitteltemperatur Thw größer als ein vorgegebener Wert ist und daß sich der Motorbetriebszustand außerhalb eines Hochgeschwindigkeitsbereiches mit hoher Last befindet. Wenn in Schritt 802 die Antwort "Nein" erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 803, in dem ein Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizient FAF auf 1,0 gesetzt wird und eine Steuerung im offenen Kreis ausgeführt wird.
  • Wenn alle Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelungsbedingungen erfüllt sind, geht die Routine zu Schritt 804, in dem der Sollwert λTG durch die Routine, die 21 oder 24 gezeigt ist, bestimmt wird. Die Routine geht dann zu Schritt 805, in dem der Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizient FAF unter Verwendung des Sollwertes λTG bestimmt wird. Zum Beispiel wird der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient 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 Rückführungsverstärkungen sind, λF ein Stromauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist und ZI(i) ein Integrationsausdruck ist.
  • Die Routine geht dann zu Schritt 806, in dem eine Kraftstoffeinspritzmenge TAU durch die folgende Gleichung bestimmt wird: TAU = TP × FAF × FALLwobei FALL ein von FAF verschiedener Korrekturkoeffizient ist.
  • Steuerkennlinie
  • Die 31(a) und 31(b) sind Zeitdarstellungen, die den Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung der vorliegenden Erfindung bzw. die herkömmliche Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung zeigen. Es wird eingeschätzt, daß, da in der vorliegenden Erfindung der Sollwert λ (d. h. das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis) 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 Emissionsteuerfähigkeit verbessert wird.
  • Die 32 und 33 zeigen das zweite Ausführungsbeispiel, das eine Abwandlung der Routine zum Bestimmen des Sollwertes λ, die in Schritt 402 von 20 aufgeführt wird, darstellt und die sich von der in 21 in den Schritten 502a bis 504a, 506a und 509a unterscheidet. Die anderen Schritte sind identisch; die detaillierte Erläuterung 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 33(a) oder 33(b) gezeigt ist, bestimmt.
  • Im vorstehenden ersten Ausführungsbeispiel, wie es in den 20 und 21 gezeigt ist, wird, wenn die Sorptionssubstanzmenge OSI im vorgegebenen Bereich liegt, das Soll Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG entsprechend der Sorptionssubstanzmenge OSI bestimmt, während, wenn die Sorptionssubstanzmenge 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 Sorptionssubstanzmenge OSI bestimmt werden kann. Diese Bestimmung des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λTG ist in den 34 und 35 als drittes und viertes Ausführungsbeispiel gezeigt. In diesen Ausführungsbeispielen muß die Katalysatorzustandsroutine in 20 nicht ausgeführt werden.
  • Das dritte Ausführungsbeispiel, wie es in 34 gezeigt ist, läßt die Schritte 500, 501, 511 und 512 in 21 weg, um das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG nur auf der Sorptionssubstanzmenge OSI basierend zu bestimmen. Die gleichen Bezugszeichen, wie diese in 21 verwendet werden, stellen die gleichen Schritte dar; eine detaillierte Erläuterung von diesen wird hier unterlassen.
  • Das vierte Ausführungsbeispiel, wie es in 35 gezeigt 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 Sorptionssubstanzmenge 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 verwenden den Sauerstoffsensor 29, der sich stromabwärts vom Katalysator 27 befindet, für die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung; 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-Verhältnis von Abgasen ändert, wenn eine Betriebsspannung an diesen angelegt ist, wohingegen dieser als ein Sauerstoffsensor arbeitet, der so gestaltet ist, daß dieser nur bestimmt, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase auf der Fett- oder Magerseite liegt, wenn die Betriebsspannung nicht an diesen angelegt ist.
  • Die 36 bis 43 zeigen das fünfte Ausführungsbeispiel, bei dem der vorstehende Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor verwendet wird, der sich stromabwärts vom Katalysator 27 befindet. Im folgenden wird sich auf den Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor, der sich stromabwärts vom Katalysator 27 befindet, als Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor bezogen; nur Abschnitte, die sich vom vorste henden ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden, werden nachstehend erläutert.
  • Bestimmung der Gaskomponente, die im Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor strömt
  • 36 zeigt ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen der Gaskomponenten, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintreten.
  • Als erstes wird ein Schritt 1200 die Anzahl der übermäßigen Mole HANNOU der Mager- und Fettkomponenten der Abgase, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintreten, und die Anzahl der Mole COH2OUTM der Fettkomponenten bestimmt, um das Gleichgewicht zwischen den Fettkomponenten und den Magerkomponenten zu bestimmen.
  • In den Schritten 1201, 1202 und 1203 wird das Gleichgewicht 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 Routine 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 Fettkomponenten gegenüber den Magerkomponenten im Überschuß sind, geht die Routine zu Schritt 1206 und 1209, 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 Schritt 1207 bis 1209 verwendet wird, eine Konstante ist, die ein Verhältnis von Gasen, die aus dem Katalysator 27 herausströmen, zu Gasen, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintreten, anzeigt.
  • Schätzen des Ausgangs des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors
  • 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 Reaktion 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 Tatsache, daß der Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors entsprechend einer Änderung der Menge der Gaskomponenten, 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.
  • 37 zeigt ein Fließbild eines Programms zum Schätzen des Ausgangs des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors.
  • Als erstes wird in Schritt 1300 bestimmt, ob die Anzahl der Mole O2INR von O2, die in Schritt 1208 von 36 abgeleitet wird, größer als null ist oder nicht, um zu bestimmen, 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 Gaskomponenten ist, die in Schritt 1208 von 36 abgeleitet wurde.
  • Dann geht die Routine zu Schritt 1302, in dem ein Luft/Kraftstoff-Verhältnistabellenwert tA/F auf der Grundlage der Konzentration der Magerkomponenten, die in Schritt 1301 abgeleitet wurde, durch Nachschauen unter Verwendung einer Aufzeichnung, wie diese in 38(a) gezeigt ist, bestimmt wird.
  • Die Routine geht dann zu Schritt 1303, in dem der Luft/Kraftstoff-Verhältnistabellenwert tA/F durch das Verzögerungssystem I erster Ordnung korrigiert wird, um eine Ausgangsschätzung RA/FM des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 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 Programmzyklus 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-Verhältnissensor eintreten, auf der Magerseite liegen. Die Gleichung (2) wird gewöhnlich "Abstumpfoperation" genannt, die einen Faktor mit Verzögerung erster Ordnung aufweist und im wesentlichen die gleichen Resultate wie Gleichung (1) ableitet.
  • 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 Fettkomponenten, die in Schritt 1209 von 36 abgeleitet wurde, größer als null sind oder nicht, um zu bestimmen, ob sich die Gase, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintreten, auf der Fett- oder Magerseite befinden. 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 folgenden Beziehung bestimmt wird: Fettkomponentenkonzentration = COH2INR/(NEUTRALINR + COH2INR)wobei NEUTRALINR die Anzahl der Mole der neutralen Gaskomponenten ist, die in Schritt 1209 von 36 abgeleitet wurde.
  • Die Routine geht dann zu Schritt 1306, in dem ein Luft/Kraftstoff-Verhältnistabellenwert tA/F auf der Grundlage der Konzentration der Fettkomponenten die in Schritt 1305 abgeleitet wurde, durch Nachschauen unter Verwendung einer Aufzeichnung, wie dieses in 38(b) gezeigt ist, bestimmt wird.
  • Die Routine geht dann zu Schritt 1307, in dem der Luft/Kraftstoff-Verhältnistabellenwert tA/F durch das Verzögerungssystem II erster Ordnung korrigiert wird, um die Ausgangsschätzung RA/FM des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 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 Programmzyklus 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-Verhältnissensor 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 liegen, 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 Routine geht dann zu Schritt 1309, in dem das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/FO durch das Verzögerungssystem III erster Ordnung korrigiert wird, um die Ausgangsschätzung RA/FM des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 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 Programmzyklus 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, verbessert das Schalten der Zeitkonstante des Verzögerungssystems erster Ordnung entsprechend der Menge der Gaskomponenten, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor eintreten, die Genauigkeit beim Schätzen des Ausgangs des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors.
  • Schätzen der Änderung der Katalysatorkapazität
  • Die 39 und 40 zeigen ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen der Änderung der Kapazität und der Maximaladsorptionskapazität 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 37 abgeleitet wurde, das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis 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 Kraftstoffzufuhrunterbrechung ausgesetzt wurde. Dieses Programm ist mit dem, das in den 27 und 28 im ersten Ausführungsbeispiel gezeigt wurde, im wesentlichen identisch.
  • Als erstes wird in Schritt 1700 ein Kraftstoffzufuhrunterbrechsignal (d. h. ein Wert FFC eines Kraftstoffzufuhrunterbrechflags) 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-Ausgang RA/FS auf der Fettseite liegt, geht die Routine zu Schritt 1705, in dem das Zeitzählflag CS auf null zurückgesetzt 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 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 zurückgesetzt 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-Ausgang RA/FS das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/FO vom Magerzustand aus nach Beendigung der Kraftstoffzufuhrunterbrechung 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" erhalten 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 Ausgangsschätzung RA/FM das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/FO vom Magerzustand aus nach Beendigung der Kraftstoffzufuhrunterbrechung 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 40, in dem eine Kapazitätsänderungsrate BAIRITU des Katalysators 27 entsprechend der folgenden Beziehung bestimmt wird: BAIRITU = TS/TM × Ewobei E eine Konstante ist.
  • Die Kapazitätsänderungsrate BAIRITU, die durch die vorstehende Gleichung bestimmt wird, stellt ein Verhältnis einer momentanen Adsorptionskapazität zu einer Maximaladsorptionskapazität des Katalysators 27 dar.
  • Anschließend geht die Routine zu Schritt 1715, in dem die Maximaladsorptionsmenge MAXOSI der Magerkomponenten bestimmt wird, indem eine Maximaladsorptionsmenge MAXOSIOD mit der Kapazitätsänderungsrate BAIRITU multipliziert wird, und in dem die Maximaladsorptionsmenge MINOSI der Fettkomponenten bestimmt wird, indem eine Maximaladsorptionsmenge MINOSIOD mit der Kapazitätsänderungsrate BAIRITU multipliziert 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 Motorbetrieb abgeschlossen ist oder nicht. Wenn die Antwort "Nein" ist, dann ist die Routine abgeschlossen. Wenn alternativ dazu die Antwort "Ja" erhalten wird, dann geht die Routine zu Schritt 1717, in dem bestimmt wird, ob die Kapazitätsänderungsrate BAIRITU in einen vorgegebenen Bereich fällt oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 1718, in dem ein Katalysatorverschlechterungsgrad DETERIO durch die folgende Beziehung erhalten wird: DETERIO = MAXOSI/MAXOSIOD
  • Die Routine geht dann zu Schritt 1719, 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 1720, in dem die Warnlampe 37 eingeschaltet wird, um die Bedienungsperson des Fahrzeugs über die Verschlechterung des Katalysators 27 zu informieren, nachdem die Bedingung DETERIO ≤ F eine vorgegebene Anzahl an Malen erfüllt ist.
  • Korrektur der Katalysatorreaktionsmodelparameter
  • Die 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 41 korrigiert die Maximaladsorptionsmenge MAXOSI der Magerkomponenten, die in Schritt 1715 von 40 abgeleitet wurde, unter Verwendung der folgenden Gleichung in einer Abstumpfoperation (Schritt 1400): MAXOSI(i) = {MAXOSI(i) + (a – 1)·MAXOSI(i – 1)}/awobei a ein Abstumpfkoeffizient ist, (i) einen Wert in diesem Programmzyklus anzeigt, und (i – 1) einen Wert anzeigt, der einen Programmzyklus zuvor abgeleitet wurde.
  • Die Maximaladsorptionsmenge MAXOSI, die durch die vorstehende Gleichung korrigiert wurde, wird in der Schutzabarbeitung, wie diese in 8 gezeigt ist, verwendet.
  • Die Routine in 42 korrigiert die Maximaladsorptionsmenge MINOSI der Fettkomponenten, die in Schritt 1715 von 15 abgeleitet wurde, unter Verwendung der folgenden Gleichung in einer Abstumpfoperation (Schritt 1500): MINOSI(i) = {MINOSI(i) + (b – 1)·MINOSI(i – 1)}/bwobei b ein Abstumpfkoeffizient ist.
  • Die Maximaladsorptionsmenge MINOSI, die durch die vorstehende Gleichung korrigiert wird, wird in der Schutzabarbeitung, wie diese in 11 gezeigt ist, verwendet.
  • Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung
  • 43 zeigt ein Fließbild eines Programms für eine Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung, die erreicht wird, indem der Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor in Abhängigkeit davon, ob die Sorptionssubstanzmenge OSI des Katalysators 27, die unter Verwendung des Modells der katalytischen Reaktion bestimmt wurde, in einen vorgegebenen Bereich 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 Ausgang RVTS des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors, der als Sauerstoffsensor arbeitet, überwacht wird. Die Routine 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 32 gezeigt ist, auf der Grundlage des Ausgangs RVTS des Sauerstoffsensors bestimmt wird, oder der, wie es in 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, damit der Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor als linearer A/F-Sensor arbeitet, der ein lineares Luft/Kraftstoff-Verhältnissignal im Verhältnis zu einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen ausgibt, die stromabwärts vom Katalysator 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 erreichen, wenn die Differenz zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase und dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis relativ groß ist.
  • Die Routine geht dann zu Schritt 1805, in dem der Ausgang RA/FS des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors überwacht wird. Die Routine geht dann zu Schritt 1806, in dem die Maximaladsorptionsmengen MAXOSI und MINOSI des Katalysators 27 entsprechend der Routine, wie diese in 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 Routinen, wie diese in 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 Verwendung 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 erläutert, wobei diese die moderne Steuerungstheorie verwendet, um ein Modell für das gesamte gesteuerte Objekt aufzustellen, 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 bezogen) und das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ = 1 zu konvergieren. Prozeduren zum Definieren von Elementen in der modernen Steuerung sind folgende:
  • Modellieren eines gesteuerten Objektes
  • Ein gesteuertes Objekt, daß von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 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-Verhältnissensor bezogen wird), der so gestaltet ist, daß dieser ein lineares Sensorsignal im Verhältnis zu einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen ausgibt, die stromabwärts vom Katalysator 27 strömen.
  • Das Modellieren des ganzen gesteuerten Objektes, das von den Kraftstoffeinrichtungen zum Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 29 reicht, verursacht jedoch, daß das gesamte System zu groß wird, woraus sich eine Verringerung der Steuerungsgenauigkeit ergibt. Somit verwendet dieses Ausführungsbeispiel das Luft/Kraftstoff-Verhältnis 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 zuverlässige Luft/Kraftstoff-Verhältnisinformationen, die durch einen Sensor abgeleitet werden, der sich im Mittelpunkt des gesteuerten Objektes befindet, und unterteilt das gesteuerte Objekt in ein erstes System, das von den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 20 zum Stromauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 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 Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 20 zum Stromauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 28
  • Das erste System wird unter Verwendung eines Autoregressionsmodells mit gleitendem Mittel erster Ordnung mit einer Totzeit P = 3 modelliert, das hinsichtlich der Störgröße d angenähert wird. Genauer gesagt ist die Übertragungsfunktion G des ersten Modells definiert, wie es in 45 gezeigt ist. In 45 sind a1 und b1 Konstanten, die das Ansprechverhalten des Modells bestimmen. Die Totzeit P kann alternativ dazu entsprechend den Beschreibungen des Motors 11 und der peripheren Ausrüstung auf einen geeigneten 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 Autoregressionsmodells 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 Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 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, unter Verwendung einer Sprungantwort eines Abtastzyklus von 360° Kurbelwinkel einfach gefunden werden können.
  • (2) Modellieren des Katalysators 27
  • Das Katalysatormodell wird aufgestellt, indem berücksichtigt wird: (1) die Adsorptionsreaktion der Gaskomponenten (d. h. der Mager- und Fettkomponenten), die in den Katalysator 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 Fettkomponenten der eintretenden Gase reduziert werden, (3) eine Desorptionsreaktion der Substanzen, die im Katalysator 27 sorbiert sind und (4) das Vorhandensein des nicht-umgesetzten 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 46), kkh ein Verhältnis der Menge der Gaskomponenten, die zur Zeit im Katalysator 27 adsorbiert sind, oder die zur Oxidations-Reduktionsreaktion der Gase beitragen, die durch den Katalysator 27 nicht gereinigt werden sollen, die durch Reinigungskennlinien des Katalysators 27 bestimmt wird, zur Menge der Gase, die nicht durch den Katalysator 27 gereinigt werden sollen, die durch Reinigungskennlinien des Katalysators 27 bestimmt wird (7 zeigt statische Kennlinien. Zur Zeit werden Abgase mit einem Verhältnis gereinigt, das größer als das in 7 gezeigte Reinigungsverhältnis ist. kkH stellt das zusätzliche Verhältnis dar), ist, Δ eine Konstante, 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 vorgenommen wurde.
  • Die Parameter JYOUKA, kkh und Δ des Katalysatormodells werden entsprechend den Typen der Reaktionen LK, LH, RH und RK geändert: Tabelle 2
    Reaktionstyp Eintreffendes Gas Substanz s, die in einem Katalysator sorbiert ist JYOUKA kkh Δ
    LK L L LJYOUKA KLK 1
    LH R L RJYOUKA KLH 1/2
    RH L R LJYOUKA KRH 2
    RK R R RJYOUKA KRK 1
    • L: mager (+) R: fett (–)
  • Die Desorptionsmenge DROP, die durch vorstehende (3) verursacht wird, wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt: DROP = k''·OSIOLD (9)wobei k'' eine Konstante ist und OSIOLD die Sorptionssubstanzmenge ist, die einen Programmzyklus früher abgeleitet 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 abgegeben wird, wird durch folgende Gleichung ausgedrückt: OutG = SURINUKE + DROP (12)
  • 44 ist ein Blockschaltbild, das das Katalysatormodell zeigt, das durch die Gleichungen (8) bis (12) ausgedrückt ist. Wenn ein Eingang des Katalysatormodells als Menge der eintretenden Gase InG definiert ist und ein Ausgang von diesem als Menge der abgegebenen Gase OutG definiert ist, ist die Übertragungsfunktion:
    Figure 00600001
    wobei α' = α0·kkh·Δ und α = α0·(1 – kkh) ist.
  • Es ist festzuhalten, daß in der vorstehenden Gleichungen (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 Komponente des eintretendes Gases InG, das in den Katalysator 27 eintritt, in der gleichen Weise wie es in 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 eintretenden Gase Fettkomponenten oder Magerkomponenten sind. Es wird ebenfalls auf der Grundlage des Vorzeichens (±) der Sorptionssubstanzmenge OSI, die durch Gleichung (11) abgeleitet 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 Magerkomponenten im Katalysator 27 mit den Fettkomponenten der eintretenden Gase reduzieren, Reaktion RH, bei der die Fettkomponenten im Katalysator 27 mit den Magerkomponenten der eintretenden Gase oxidiert werden, und Adsorptionsreaktion RK der Magerkomponenten die Form der Reaktion im Katalysator 27 entspricht. Auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Bestimmung werden die Parameter JYOUKA, kkh und Δ dann entsprechend Tabelle 2 ausgewählt.
  • (3) Modellieren des zweiten Systems, das vom Katalysator 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 47 gezeigt ist. Es ist festzuhalten, daß a2 = 1 – k'' ist, b2 = k''·α' ist und a3 und b3 Konstanten sind.
  • Im in 47 gezeigten Modell ist die Beziehung zwischen dem Stromauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λF und dem Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λR:
    Figure 00620001
    wobei B1 = αb3, B2 = b2b3 – αa2b3, A1 = a2 + a3 und A2 = a2a3 ist.
  • Somit kann das Modell in 47 ausgedrückt werden, wie es in 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 λF(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 vorstehend angenähert wurde, unter Verwendung einer Sprungantwort eines Abtastzyklus von 360° Kurbelwinkel einfach gefunden werden können.
  • Anzeigen der Zustandsvariable X (X = Vektor)
  • (1) Das erste System, das von den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 20 zum Stromauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 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:
    Figure 00630001
  • Aus den vorstehenden Gleichungen können die folgenden Beziehungen herausgefunden werden: X1(i + 1) = a1 X1(i) + b1 X4(i) + d1 = λF(i + 1) X2(i + 1) = FAF(i) X3(i + 1) = X2(i) = FAF(i – 1) X4(i + 1) = X3(i) = FAF(i – 2)
  • (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:
    Figure 00630002
    Figure 00640001
  • Aus den vorstehenden Gleichungen werden die folgenden Beziehungen gefunden: Z1(i + 1) = A1 Z1(i) – A2 Z2(i) + B1 Z3(i) + B2 Z4(i) = λR(i +1) Z2(i + 1) = Z1(i) = λR(i) Z3(i + 1) = λR(i) Z4(i + 1) = Z3(i) = λR(i – 1)
  • (3) Das gesamte gesteuerte Objekt
  • Aus den vorstehenden Gleichungen sind die Zustandsvariablen des gesamten gesteuerten Objektes
    Figure 00640002
    Figure 00650001
  • (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) eingestellt ist.
  • Zum Gestalten der Zustandsrückführung, die die Abweichung e(i) auf null konvergieren läßt, ist das folgende erweiterte System auf der Grundlage der folgenden Gleichung (15) definiert:
    Figure 00660001
  • Wobei q–1 ein Zeitverzögerungselement ist.
  • Wenn X(i + 1) = AX(i) + bFAF(i) ist, ist die Zustandsrückführung: 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 Intergrationskonstante 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 Integrationskonstante 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 Katalysatormodell entsprechend den Typen der Reaktionen vier Typen von Konstanten aufweist.
  • 49 ist ein Blockschaltbild, das die Zustandsrückführung bei moderner Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystems 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 herauszufinden. Das wird erreicht, indem ein Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizient (d. h. FAF(i)), der einen Programmzyklus zuvor abgeleitet wurde, als FAF(i – 1) im RAM 34 gespeichert wird und in einem nachfolgenden Programmzyklus aus dem RAM 34 ausgelesen wird.
  • Der Block P1, der durch eine Zweipunkt-Strichlinie in 49 eingeschlossen ist, ist ein Abschnitt, der die Zustandsvariablen X(i) und Z(i) während der Regelung definiert, 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 Speicherabschnitt, 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 X(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 Integrationskonstante KI können bestimmt werden, indem die Zielfunktion J minimiert wird, wie es durch die folgende Gleichung ausgedrückt ist:
    Figure 00680001
  • Die Zielfunktion J dient dazu, die Abweichung e(i) zwischen dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG und dem Ist-Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λR(i) zu minimieren, während die Bewegung des Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizienten FAF(i) begrenzt wird. Die Wichtung der Begrenzung beim Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Korrekturkoeffizienten FAF(i) kann durch Wichtungsparameter Q und R geändert werden. Somit ist es wünschenswert, daß die optimale Rückführungsverstärkung K und die Intergrationskonstante KI bestimmt werden, indem die Simulation unter Verwendung unterschiedlicher Werte der Wichtungsparameter Q und R wiederholt wird, bis daß eine optimale Steuerkennlinie erhalten wird.
  • Die optimale Rückführungsverstärkung K und die Integrationskonstante 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), notwendig, die optimale Rückführungsverstärkung K und die Inte grationskonstante KI hinsichtlich den Änderungen der Modellparameter a1, b1, A1, A2, B1 und B2 zu bestimmen. Somit ist es ratsam, daß Werte der optimalen Rückführungsverstärkung K und der Integrationskonstanten KI, die die Stabilität 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 Objektes, die Zustandsvariablen, der Regler, die optimale Rückführungsverstärkung K und die Integrationskonstante KI werden 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
  • 50 ist ein Fließbild eines Programms von logischen Schritten, das durch die CPU 32 der elektronischen Steuerschaltung 30 ausgeführt wird, zur Bestimmung der Kraftstoffeinspritzmenge TAU. Diese Programm wird alle 360° Kurbelwinkel 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 Motorgeschwindigkeit 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 Motorbetriebszustand außerhalb des Hochgeschwindigkeitsbereiches bei hoher 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 Ausführungsbeispiel) aus dem ROM 33 gelesen wird. Die Routine geht dann zu Schritt 2114, in dem der Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizient FAF bestimmt wird, wie es nachfolgend detailliert beschrieben wird, der das Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λR so korrigiert, daß dieses mit dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG (= 1.0) übereinstimmt. Genauer gesagt wird in Schritt 2114 der Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizient FAF entsprechend 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 XF, das anzeigt, daß die Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung ausgeführt wird, gelöscht 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 folgenden Gleichung bestimmt wird: TAU = TP × FAF × FALLwobei 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 Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 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-Verhältniskorrekturkoeffizienten FAF
  • 51 ist ein Fließbild eines Programms zum Bestimmen des Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizienten FAF, das in Schritt 2114 von 50 ausgeführt wird.
  • Nach den Eintritt in Schritt 2114 geht die Routine zu Schritt 3201, in dem bestimmt wird, ob das Regelungsausführungsflag 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 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 i, die die Anzahl der Abtastzyklen anzeigt, auf null zurückgesetzt, werden die Anfangswerte FAF(–1), FAF(–2) und FAF(–3) des Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizienten alle auf eine Konstante FAFO gesetzt, 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 gesetzt, wird ein Anfangswert λF(–1) des Stromauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf eine Konstante λF0 gesetzt und werden Anfangswerte λR(–1) und λR(–2) des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf eine Konstante λR0 gesetzt.
  • Das Programm geht zu Schritt 3203, in dem das Regelungsausführungsflag XF auf eins gesetzt wird. Das verursacht, daß die Routine in einem nachfolgenden Zyklus direkt vom Schritt 3201 zu 3204 geht, solange die Regelungsbedingungen erfüllt sind. Wenn die Regelungsbedingungen in einem nachfolgenden Zyklus nicht erfüllt sind, wird Schritt 2116 (FAF = 1.0) in 50 ausgeführt, nachdem die Rückführbedingungen 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 ausgelesen 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) bestimmt wird, um einen Gesamtwert von diesen abzuleiten, damit der Integrationsausdruck ZI(i) bestimmt wird.
  • Die Routine geht dann zu Schritt 3206, in dem der Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizient FAF(i) entsprechend der Gleichung (16) auf der Grundlage des Integrationsausdrucks ZI(i), der optimalen Rückführungsverstärkung K und der Zustandsvariablen X und Z bestimmt wird. Die Routine 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 vorgegebenen Speicherplatz des RAM 34 als die Parameter FAF(i – 1), λF(i – 1) und λR(i – 1) für die Verwendung in einer anschließenden Programmaktivität gespeichert werden. Die Routine 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 Katalysatormodell 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 Kraftstoffeinspritzmenge 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-Verhältnis λTG konvergieren. Dadurch wird die Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung mit hoher Genauigkeit erreicht, woraus sich ein optimaler Absorptionszustand des Katalysators 27 ergibt.

Claims (11)

  1. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (11), die aufweist: eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung (28), die ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen bestimmt, die stromaufwärts eines Katalysators (27) strömen, eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungseinrichtung, die das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung (28) bestimmt wurde, regelt, so daß dieses mit einem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt, eine Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung (30), die die Menge der Substanzen, die im Katalysator sorbiert sind, auf der Grundlage des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, das durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung (28) bestimmt wurde, unter Verwendung eines Katalysatormodells bestimmt, das unter Verwendung von Parametern aufgestellt wurde, die die Adsorptionsreaktion von Abgaskomponenten, die in den Katalysator (27) eintreten, die Oxidations-Reduktions-Reaktion der Substanzen, die im Katalysator (27) sorbiert sind, mit den Abgaskomponenten, die Desorptionsreaktion der Substanzen, die im Katalysator (27) sorbiert sind, und einen nicht-umgesetzten Abschnitt der Abgaskomponenten anzeigen, und eine Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung (30, S804), die das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt, so daß die Menge der Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung (30) bestimmt wurde, in einen vorgegebenen Bereich fällt.
  2. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung (30, S804) das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage der Menge der Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung (30) bestimmt wurde, bestimmt.
  3. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinrichtung (30, S804) das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage der Menge der Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung (30) bestimmt wurde, bestimmt, wenn die Menge der Substanzen in den vorgegebenen Bereich fällt, und auf der Grundlage der Luftmenge in einem Zylinder des Motors (11), wenn die Menge der Substanzen außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt.
  4. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung (30) die bestimmte Menge der Substanzen, die im Katalysator (27) sorbiert ist, korrigiert, um einen Wert auszulesen, der kleiner als eine Maximalmenge der Substanzen, die der Katalysator (27) 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 (29), der sich stromabwärts von einem Katalysator (27) befindet und eine vorgegebene Komponente von Abgasen überwacht, die stromabwärts des Katalysators (27) strömen, um ein Sensorsignal auszugeben, das diese anzeigt, wobei der Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor (29) so gestaltet ist, daß dieser 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 Substanzen, die in den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor sorbiert sind, und einen Abschnitt der Abgaskomponenten, der nicht im Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor reagiert hat, verursacht, eine Sensorausgangsschätzeinrichtung, die einen Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors (29) auf der Grundlage der Konzentrationen der Magerkomponenten und Fettkomponenten der Abgase, die stromabwärts vom Katalysator (27) strömen, schätzt, die unter Verwendung eines Sensorreaktionsmodells 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 verursacht wurden, anzeigen, und eine Modellparameterkorrektureinrichtung, die einen vorgegebenen Parameter des Katalysatormodells auf der Grundlage eines Vergleiches zwischen dem Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors (29), der durch die Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensorausgangsschätzein-richtung geschätzt wurde, und dem Sensorsignal, das durch den Stromab- Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor (29) ausgegeben wurde, korrigiert.
  6. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Sensorausgangsschätzeinrichtung den Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors (29) ohne die Verwendung des Parameters, der die nicht-umgesetzten Abgaskomponenten anzeigt, schätzt.
  7. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner aufweist: einen Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor (29), der sich stromabwärts von einem Katalysator (27) befindet und eine vorgegebene Komponente der Abgase überwacht, die stromabwärts vom Katalysator strömen, um ein Sensorsignal auszugeben, das diese anzeigt, eine Sensorausgangsschätzeinrichtung, die den Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors (29) schätzt, indem die Menge der stromabwärts vom Katalysator (27) strömenden Abgaskomponenten, die durch das Katalysatormodell bestimmt wurde, mit einem Verzögerungssystem erster Ordnung verarbeitet wird, eine Maximalkatalysatorkapazitätbestimmungseinrichtung (30, S1807), die eine Maximalkapazität des Katalysators (27) auf der Grundlage des Ausgangs des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, das durch die Sensorausgangsschätzeinrichtung geschätzt wurde, und des Sensorsignals, das durch den Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor ausgegeben wurde, bestimmt, und eine Modellparameterkorrektureinrichtung (30, S1807), die einen vorgegebenen Parameter des Katalysatormodells auf der Grundlage der Maximalkapazität des Katalysators, die durch die Maximalkatalysatorkapazitätbestimmungseinrichtung (30, S1806) bestimmt wurde, korrigiert.
  8. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Sensorausgangsschätzeinrichtung den Ausgang des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors (29) schätzt, indem eine Zeitkonstante des Verzögerungssystems erster Ordnung entsprechend der Menge der Abgaskomponenten, die stromabwärts des Katalysators (27) strömen, geändert wird.
  9. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor (29) so gestaltet sein kann, daß dieser in einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, wobei der erste Betriebsmodus darin besteht, daß das Sensorsignal des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors (29) entsprechend einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgase, die stromabwärts des Katalysators (27) strömen, linear verändert wird, und der zweite Betriebsmodus darin besteht, daß beim Umkehren des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Abgase zwischen der Fett- und Magerseite das Sensorsignal des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors (29) im Pegel umgedreht wird, und ferner eine Sensorbetriebsmodusschalteinrichtung (S1800) aufweist, die einen Betriebsmodus des Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors (29) zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus schaltet, wobei die Sensorbetriebsmodusschalteinrichtung (S1800) den zweiten Betriebsmodus auswählt, wenn die Menge der im Katalysator sorbierten Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmen-genbestimmungseinrichtung (30) bestimmt wurde, in einem vorgege-benen Bereich liegt, und den ersten Betriebsmodus auswählt, wenn die Menge der Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung (30) 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 (29) gesteuert wird, um im zweiten Betriebsmodus betrieben zu werden, wenn die Menge der im Katalysator (27) sorbierten Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung (30) bestimmt wurde, im vorgegebenen Bereich liegt, und eine zweite Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungseinrichtung, die die zweite Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung ausführt, indem der Stromab-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor (29) 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.
  11. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Maximalkatalysatorkapazitätbestimmungseinrichtung und die Modellparameterkorrektureinrichtung aktiviert werden, wenn die Menge der im Katalysator (27) sorbierten Substanzen, die durch die Sorptionssubstanzmengenbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt.
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